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Die
Erfindung betrifft ein Kommunikationssystem mit wenigstens zwei
Peripheriegeräten, wobei jedes Peripheriegerät über
wenigstens eine I/O-Schnittstelle verfügt, die Peripheriegeräte über wenigstens
einen Datenbus miteinander verbunden sind und über ein
Kommunikationsverhältnis Daten über den Datenbus
austauschen. Ferner betrifft die Erfindung auch ein Schnittstellengerät
zur Anbindung wenigstens eines Peripheriegeräts mit einer I/O-Schnittstelle
an einen Datenbus.
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Kommunikationssysteme
der vorgenannten Art sind seit langem bekannt und kommen unter anderem
häufig in der Steuergeräteentwicklung und der Entwicklung
von Kommunikationssystemen unter Steuergeräteeinsatz zur
Anwendung. Unter Steuergeräteentwicklung ist dabei auch
die Entwicklung von Steuergerätefunktionen auf einer an
sich unveränderlichen Steuergerätehardware zu
verstehen. Insbesondere im automotiven Umfeld steigen die Anzahl
der beteiligten Steuergeräte, Sensoren und Aktoren als
Peripheriegeräte und die mit der Hardware realisierten
Funktionalitäten rasant an und mit Ihnen nimmt die Komplexität
derartiger Kommunikationssysteme stark zu. Die in Rede stehenden
Kommunikationssysteme ermöglichen es erst, daß eine
Vielzahl von Peripheriegeräten miteinander kommunizieren
können, nämlich ihre Daten in vorbestimmter – und
vorbestimmbarer – Weise austauschen können und
so in der Lage sind, umfangreiche und vernetzte Aufgaben in verteilten
Systemen zu beherrschen und zu realisieren.
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Wie
angedeutet, können Peripheriegeräte von sehr unterschiedlicher
Komplexität sein. So kann es sich bei Peripheriegeräten
in einfachen Fällen um einen einfachen Sensor handeln,
der eine Meßgröße erfaßt und über
den Datenbus weitervermittelt, oder es kann sich um einen Aktor
handeln, der ein über den Datenbus erhaltenes Datum – Stellgröße – in eine
entsprechende Ausgangsgröße umsetzt. Bei aufwendigeren
Peripheriegeräten kann es sich um Steuergeräte
handeln, also um ”Kleinrechner”, die komplexere
automatisierungstechnische Aufgaben selbständig behandeln
und über Prozeßschnittstellen – möglicherweise
mittelbar über weitere Sensoren und/oder Aktoren – mit
dem zu beeinflussenden Prozeß in Verbindung stehen. Ferner
kann ein Peripheriegerät eine beliebige Kombination der
beschriebenen Geräte sein. Damit diese Peripheriegeräte über ihre
I/O-Schnittstelle über den Datenbus in Verbindung treten
können, ist es zwingend erforderlich, daß die
I/O-Schnittstellen sämtlich dem Standard entsprechen, der
dem Datenbus insgesamt zugrundeliegt.
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Bei
dem Datenbus handelt es sich bei vielen automatisierungstechnischen
Anwendungen um Feldbusse ganz unterschiedlicher Ausprägung,
die meist eine serielle Datenübertragung gemäß der
internationalen Norm IEC 61158 für ”Digital
Data Communication for Measurement and Control-Fieldbus for use
in Industrial Control Systems” entsprechen; auf eine Konformität
mit diesem Standard kommt es vorliegend nicht an, wichtig ist jedoch
der Umstand, daß alle teilnehmenden Peripheriegeräte
einem einheitlichen Standard entsprechen müssen, damit über den
Datenbus und die I/O-Schnittstellen der Peripheriegeräte
eine Kommunikation zwecks Austausch von Daten erfolgen kann. Typische
Feldbus-Standards sind im Automobilbereich zum Beispiel CAN (Controller
Area Network), zunehmend kommen aber auch zeitdeterministische serielle
Busprotokolle wie TTP (Time Triggered Protokol) oder FlexRay zum Einsatz.
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Insbesondere
bei der Entwicklung und dem damit einhergehenden Test von automotiven
Systemen sieht sich der Entwickler einer Reihe von Anwendungsfällen
gegenüber, bei denen der Einsatz eines Kommunikationssystems
oder die Anpassung eines vorhandenen Kommunikationssystems praktisch nicht – oder
nur unter erheblichem Aufwand – möglich sind.
Es kommt beispielsweise vor, daß während der Entwicklung
einer regelungstechnische Lösung eines Automatisierungsproblems über
einen langen Zeitraum hinweg nicht mit den Peripheriegeräten
gearbeitet wird, die letztendlich in der Serienlösung zum Einsatz
kommen, sondern vielmehr mit Entwicklungsperipheriegeräten
gearbeitet wird, die nur einen Teil der Ausstattung des Serienperipheriegeräts
haben, insbesondere keine Datenbus-Schnittstelle aufweisen. Dieses
Szenario ist beispielsweise aus dem Bereich der automotiven Problemstellungen
bekannt, wo Entwicklungssteuergeräte eingesetzt werden,
die nicht über die I/O-Schnittstellen verfügen,
die später in der Serienlösung zum Einsatz kommen
sollen oder die über keine I/O-Schnittstellen verfügen,
die geeignet sind, eine direkte Ankopplung an einen Datenbus zur
Kommunikation mit anderen Peripheriegeräten vorzunehmen.
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In
anderen Anwendungsfällen weisen die Peripheriegeräte
zwar eine I/O-Schnittstelle auf, über die eine Verbindung
zu einem Datenbus hergestellt werden kann, jedoch ist diese I/O-Schnittstelle
schon genutzt und kann für zusätzliche Aufgaben
nicht weiter verwendet werden. Häufig soll auch ein bestehendes
Kommunikationssystem möglichst nicht verändert
werden, sollen bestehende Kommunikationsverhältnisse zwischen
Peripheriegeräten nicht verändert werden oder
ist dies auch nicht möglich, da die entsprechenden Entwicklungswerkzeuge
nicht vorhanden sind.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Kommunikationssystem
anzugeben, mit dem sich die aufgezeigten Problemstellungen aus dem
Stand der Technik – zumindest teilweise – lösen lassen.
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Das
erfindungsgemäße Kommunikationssystem, bei dem
die zuvor hergeleitete und aufgezeigte Aufgabe gelöst ist,
ist zunächst und im wesentlichen dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens ein Schnittstellengerät mit einer
Peripheriegeräteschnittstelle und mit einer Datenbusschnittstelle
vorgesehen ist, das Schnittstellengerät über seine
Peripheriegeräteschnittstelle mit einem der Peripheriegeräte über
dessen I/O-Schnittstelle verbunden ist und das Schnittstellengerät über
seine Datenbusschnittstelle mit dem Datenbus verbunden ist und das
Kommunikationsverhältnis dem Schnittstellengerät
vorgebbar ist.
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Mit
dem erfindungsgemäßen Kommunikationssystem ist
es möglich, über das vorgesehene Schnittstellengerät
Peripheriegeräte in ein Kommunikationssystem einzubinden,
deren I/O-Schnittstelle zunächst überhaupt nicht
dazu gedacht und auch nicht dazu ausgebildet ist, eine Verbindung
zu einem Datenbus herzustellen; diese Aufgabe übernimmt das
Schnittstellengerät, das einerseits über seine
Peripheriegeräteschnittstelle einen Datenaustausch über
die I/O-Schnittstelle des Peripheriegeräts mit dem Peripheriegerät
ermöglicht und andererseits über seine Datenbusschnittstelle
eine Kommunikationsverbindung zu dem Datenbus erlaubt. Ein Kommunikationssystem,
das mit derartigen Schnittstellengeräten arbeitet, ist
sehr flexibel einsetzbar, da eine nicht vorhandene – oder
bereits belegte – Funktionalität zur Kommunikation über einen
Datenbus hier gänzlich neu – oder ergänzend – über
das Schnittstellengerät zur Verfügung gestellt
wird. Voraussetzung ist immer, daß das entsprechende Peripheriegerät
auch über eine noch zugängliche und nicht anderweitig
belegte I/O-Schnittstelle verfügt; dies ist in der Praxis
jedoch häufig der Fall.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Kommunikationssystems zeichnet sich dadurch aus, daß ferner
ein Konfigurationsgerät mit einer Datenbusschnittstelle
vorgesehen ist und das Konfigurationsgerät so eingerichtet
ist, daß mit ihm das Kommunikationsverhältnis über
die Datenbusschnittstelle und den Datenbus in das Schnittstellengerät übertragen
werden kann. Durch die Anbindbarkeit des Konfigurationsgeräts über
die Datenbusschnittstelle an den Datenbus – und über
den Datenbus über die Datenbusschnittstelle des Schnittstellengeräts
an das Schnittstellengerät – wird eine weitere
Schnittstelle zur Programmierung des Schnittstellengeräts überflüssig.
Das Konfigurationsgerät dient vorzugsweise nicht nur zur Übertragung
der Kommunikationsverhältnisse an die jeweiligen Teilnehmer
bzw. Schnittstellengeräte. Vielmehr umfaßt es
bevorzugt auch solche Softwarewerkzeuge, die die Hardwarekonfiguration
des gesamten Kommunikationssystems visualisieren, genauso wie die
mit dieser Hardware insgesamt umzusetzenden Funktionalität
in Form von Softwarekomponenten und gestattet eine Zuordnung dieser
Hard- und Softwarekomponenten zueinander. In einem weiteren Ausführungsbeispiel
ist das Kommunikationsverhältnis als K-Matrix nach dem
AUTOSAR- Standard ausgebildet (AUTomotive Open System ARchitecture).
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Gemäß einer
weitere Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das
relevante Kommunikationsverhältnis (KV) – zusätzlich
oder alternativ – von einem angeschlossenen Peripheriegerät über die
Peripheriegeräteschnittstelle in das Schnittstellengerät übertragen
werden kann bzw. von dem Schnittstellengerät aus dem Peripheriegerät
bezogen werden kann, so daß es dem Schnittstellengerät ohne
weiteres möglich ist, beispielsweise ein in dem Peripheriegerät
alternativ hinterlegtes Kommunikationsverhältnis zu laden
oder auch ein z. B. durch ein Update neu auf das Peripheriegerät
gelangtes Kommunikationsverhältnis auch auf dem Schnittstellengerät
zu aktualisieren.
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Nach
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung gewährleisten
die konfigurierten Schnittstellengeräte einen Datenaustausch
zwischen den Peripheriege räten, und zwar insbesondere ohne
daß eine weitere Zwischenschaltung bzw. Zuschaltung des Konfigurationsgeräts
notwendig ist. In diesem Fall umfaßt das in dem jeweiligen
Schnittstellengerät hinterlegte Kommunikationsverhältnis
alle für den zielgerichteten Datenaustausch notwendigen
Informationen. Hierbei handelt es sich beispielsweise um wenigstens
einen Speicherort des über die Peripheriegeräteschnittstelle
angeschlossenen Peripheriegeräts, aus dem Daten gelesen
und/oder in den Daten geschrieben werden sollen. Zu dem Kommunikationsverhältnis
kann auch die Angabe eines über die Datenbusschnittstelle
verbundenen Peripheriegeräts gehören, von dem
Daten über den Datenbus erhalten werden sollen und/oder
an das über den Datenbus Daten versendet werden sollen.
Wenn davon die Rede ist, daß zu dem Kommunikationsverhältnis
ein Speicherort auf einem Peripheriegerät gehört,
dann kann es sich dabei auch um einen symbolischen Bezeichner des
Speicherorts und ggf. um einen Speicherbereich handeln, die Angabe
ist nicht einengend im Sinne einer absoluten Adresse innerhalb eines
Speichers zu verstehen.
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Bei
einer alternativen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist ein
Konfigurationsgerät mit einer Datenbusschnittstelle vorgesehen,
wobei das Konfigurationsgerät gemäß den
vorgegebenen und auf dem Konfigurationsgerät selbst hinterlegten Kommunikationsverhältnissen über
den Datenbus Daten von den Peripheriegeräten über
die Schnittstellengeräte abfragt und diese Daten und/oder
berechnete Daten gemäß den vorgegebenen Kommunikationsverhältnissen über
den Datenbus an die Peripheriegeräte ausgibt. Die ausgelesenen
Daten müssen nicht identisch mit den ausgegebenen Daten sein,
vielmehr kann in dem Konfigurationsgerät auch eine Berechnung
auf Grundlage der ausgelesenen Daten erfolgen, z. B. im Rahmen eines
Regelalgorithmus, wobei die Ergebniswerte dieser Berechnung ausgegeben
werden. Auf diese Weise läßt sich beispielsweise
auch ein Funktions-Bypassing realisieren. In diesem Fall wird das
Konfigurationsgerät praktisch als Kommunikationszentrale
eingesetzt, und die in dem Schnittstellengerät implementierten
Kommunikationsverhältnisse können sich beispielsweise
auf die Angaben beschränken, die das Peripheriegerät betreffen,
also beispielsweise den Speicherort umfassen, aus dem in dem Peripheriegerät
gelesen werden soll oder in den auf dem Peripheriegerät
Daten gespeichert werden sollen.
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Besonders
vorteilhaft läßt sich das erfindungsgemäße
Kommunikationssystem dann einsetzen, wenn die Peripheriegeräteschnittstelle
des Schnittstellengeräts der Debug-Schnittstelle eines Steuergerätes
entspricht, da viele als Peripheriegeräte eingesetzte Steuergeräte – gerade
zu Entwicklungszwecken – über eine solche Debug-Schnittstelle
verfügen. Derartige Debug-Schnittstellen sind nicht dazu
gedacht, die Verbindung zu einem Datenbus herzustellen, jedoch werden
sie erfindungsgemäß für den Zugriff auf
das Peripheriegerät durch das Schnittstellengerät
verwendet. Typische Debug-Schnittstellen sind bekannt unter den
Bezeichnungen JTAG, DAP, AUD oder Nexus.
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Debug-Schnittstellen
haben die vorteilhafte Eigenschaft, daß das über
die Debug-Schnittstelle zugreifbare Rechnersystem – Peripheriegerät – über die
Debug-Schnittstelle praktisch beeinflussungsfrei beobachtet und
beeinflußt werden kann, indem Speicherbereiche des Peripheriegeräts über
die Debug-Schnittstelle ausgelesen oder aber beschrieben werden
können; es ist keine separate softwaremäßige
Instrumentierung des Peripheriegeräts notwendig. Viele
als Peripheriegeräte eingesetzte Steuergeräte verfügen
in der Entwicklungsversion nicht über die später
im Serien-Steuergerät vorgesehenen Datenbusschnittstellen
als I/O-Schnittstelle, sie verfügen jedenfalls aber häufig über
eine Debug-Schnittstelle als I/O-Schnittstelle, da diese Schnittstelle – gerade für
die Zeit der Entwicklung, also für das Vorserien-Produkt – besonders
Hilfreich und zur Fehlersuche notwendig ist, daher auch der Name ”Debug”-Schnittstelle.
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Bei
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Peripheriegeräteschnittstelle
des Schnittstellengeräts so ausgestaltet, daß sie
eine I/O-Schnittstelle des Peripheriegeräts nutzt, die
den direkten Zugriff auf den internen Datenbus eines Steuergeräts
ermöglicht. Derartige Schnittstellen werden auf Seiten
des Peripheriegeräts beispielsweise durch einen Dual-Port-Memory
(DPMEM) realisiert, der direkt mit dem Adreß- und Datenbus
des Mikrocontrollers bzw. Prozessors des Peripheriegeräts verbunden
ist. Im Gegensatz zur Nutzung einer Debug-Schnittstelle ist bei
dieser Variante jedoch eine softwaremäßige Instrumentierung
des Peripheriegeräts notwendig, so daß die interessierenden
Daten auch tatsächlich über das Dual-Port-Memory
mit dem Schnittstellengerät ausgetauscht werden können
und dort hinterlegt werden.
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Das
in dem Kommunikationssystem eingesetzte Schnittstellengerät
weist in einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung alternativ oder
auch zusätzlich eine Sensor- und/oder eine Aktorschnittstelle
auf, womit über das Schnittstellengerät auch Sensoren
und/oder Aktoren in die Datenbus-Kommunikation integriert werden
können, z. B. wenn die Sensoren bzw. Aktoren über
standardisierte Sensor-/Aktorschnittstellen als I/O-Schnittstellen verfügen.
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Bei
einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die
Peripheriegeräte – zumindest teilweise – zusätzlich,
in bekannter Weise über eine Standard-Feldbusschnittstelle über
einen Standard-Feldbus direkt miteinander verbunden, also ohne ein
zwischengeschaltetes Schnittstellengerät. Über
die Standard-Feldbusschnittstelle stehen die Peripheriegeräte
also in einem Kommunikationsverhältnis, das möglicherweise
in einem ursprünglichen Zustand zu belassen ist und im
Rahmen einer Weiterentwicklung zunächst nicht weiter verändert
werden soll. In diesem Fall kann über die weitere I/O-Schnittstelle
der Peripheriegeräte und über das erfindungsgemäß vorgesehene
Schnittstellengerät eine zusätzliche Kommunikationsverbindung
zwischen den Peripheriegeräten hergestellt werden, so daß parallel
zu dem – ursprünglichen – Kommunikationssystem über
die Standard-Feldbusschnittstellen und den Standard-Feldbus das
mittels der erfindungsgemäßen Schnittstellengeräte
realisierte Kommunikationssystem tritt. Dadurch ist auf sehr einfache
und universelle Art und Weise eine Erweiterung der Kommunikationsmöglichkeiten
zwischen den Peripheriegeräten herstellbar, was die (Weiter-)Entwicklung
derartiger Systeme enorm erleichtert.
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Die
der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird nach einer weiteren
unabhängigen Lehre der Erfindung durch ein Schnittstellengerät
zur Anbindung wenigstens eines Peripheriegeräts mit einer I/O-Schnittstelle
an einen Datenbus gelöst, wobei das Schnittstellengerät
eine Peripheriegeräteschnittstelle und eine Datenbusschnittstelle
aufweist, das Schnittstellengerät so eingerichtet ist,
daß das Schnittstellengerät über seine
Peripheriegeräteschnittstelle mit wenigstens einem Peripheriegerät über
dessen I/O-Schnittstelle verbindbar ist und mit dem Peripheriegerät
Daten austauschen kann und das Schnittstellengerät über
seine Datenbusschnittstelle mit dem Datenbus verbindbar ist, Daten über den
Datenbus senden und/oder empfangen kann und in dem Schnittstellengerät
wenigstens ein Kommunikationsverhältnis implementierbar
ist.
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Das
Schnittstellengerät mit den vorgenannten Eigenschaften
ist im wesentlichen dazu geeignet, das zuvor beschriebene Kommunikationssystem
zu errichten und zu betreiben. Durch das erfindungsgemäße
Schnittstellengerät ist es ohne weiteres möglich,
die vorhandenen Peripheriegeräte mit einer Busfunktionalität
zu ergänzen, und zwar ohne daß eine Veränderung
der Peripheriegeräte selbst notwendig wäre, was
arbeitsintensiv, mit hohen Kosten verbunden und darüber
hinaus auch fehlerträchtig ist. Das erfindungsgemäße
Schnittstellengerät ermöglicht es auf komfortable
Art und Weise, verteilte Peripheriegeräte über
einen Datenbus zu verbinden, solange diese Peripheriegeräte
zumindest über eine I/O-Schnittstelle verfügen.
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Vorzugsweise
ist die Peripheriegeräteschnittstelle des Schnittstellengeräts
so eingerichtet, daß sie auf eine Debug-Schnittstelle eines
Steuergeräts zugreifen kann, wobei die Debug-Schnittstelle des
Steuergeräts als I/O-Schnittstelle eines Peripheriegeräts
aufzufassen ist. Alternativ oder zusätzlich ist die Peripheriegeräteschnittstelle
so eingerichtet, daß sie auf den internen Datenbus eines
Steuergeräts zugreifen kann, wobei die I/O-Schnittstelle
des als Steuergerät ausgestalteten Peripheriegeräts
beispielsweise in einem Dual-Port-Memory bestehen kann.
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Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Datenbusschnittstelle des
Schnittstellengeräts als eine Standard-Feldbusschnittstelle
ausgestaltet, was es besonders einfach macht, weitere Komponenten
mit dem Peripheriegerät über das Schnittstellengerät
in Verbindung zu bringen, wenn diese weiteren Komponenten ebenfalls über
die Standard-Feldbusschnittstelle verfügen.
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Bevorzugte
Schnittstellengeräte zeichnen sich dadurch aus, daß das
in ihnen hinterlegte Kommunikationsverhältnis wenigstens
durch eine der folgenden Informationen spezifiziert ist: Wenigstens
ein Speicherort des über die Peripheriegeräteschnittstelle
angeschlossenen Peripheriegeräts, aus dem Daten gelesen
und/oder in den Daten geschrieben werden sollen und/oder wenigstens
ein über die Datenbusschnittstelle verbundenes Peripheriegerät,
von dem Da ten über den Datenbus erhalten werden sollen
und/oder an das über den Datenbus Daten versendet werden
sollen. Art und Umfang der als Kommunikationsverhältnis
hinterlegten Daten kann auch davon abhängig sein, wie die
Datenbusschnittstelle ausgestaltet ist und welchem Kommunikationsstandard – Protokoll – sie
unterliegt.
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Im
einzelnen gibt es nun verschiedene Möglichkeiten, das erfindungsgemäße
Kommunikationssystem und das erfindungsgemäße
Schnittstellengerät auszugestalten und weiterzubilden.
Dazu wird verwiesen auf die den Patentansprüchen 1 und
11 nachgeordneten Patentansprüche und auf die Beschreibung
bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der
Zeichnung. In der Zeichnung zeigen
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1 ein
erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Kommunikationssystems mit erfindungsgemäßen Schnittstellengeräten,
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2 ein
weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Kommunikationssystems mit einem erfindungsgemäßen
Schnittstellengerät,
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3 ein
weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Kommunikationssystems mit Schnittstellengeräten und einem
Konfigurationsgerät und
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4 ein
weiters Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Kommunikationssystems mit einem parallelen, konventionellen Kommunikationssystem.
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In
den 1 bis 4 ist jeweils dargestellt ein
Kommunikationssystem 1 mit mehreren Peripheriegeräten 2a, 2b, 2c, 2d,
wobei jedes Peripheriegerät 2a, 2b, 2c, 2d über
wenigstens eine I/O-Schnittstelle 3a, 3b, 3c, 3d verfügt.
Die Peripheriegeräte 2a, 2b, 2c, 2d sind über
einen Datenbus 4 miteinander verbunden und können
gemäß einem vorbestimmten Kommunikationsverhältnis
KV Daten über den Datenbus 4 austauschen. Wie
in 2 durch Peripheriegerät 2b und
in 3 durch Peripheriegerät 2d erkennbar
ist, kann der Datenaustausch von dem Peripheriegerät 2b bzw. 2d unmittelbar
mit dem Datenbus 4 über die I/O-Schnittstelle 3b bzw. 3d erfolgen. Dies
ist die bekannte und übliche Kommunikation von Peripheriegeräten 2b, 2d über
den Datenbus 4. In diesen Fällen sind die I/O-Schnittstellen 3b, 3d der Peripheriegeräte 2b, 2d schon
als Datenbusschnittstellen für den Datenbus 4 ausgelegt.
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Die
in den 1 bis 4 dargestellten Kommunikationssysteme 1 zeichnen
sich dadurch aus, daß wenigstens ein Schnittstellengerät 5a, 5b, 5c mit
einer Periphergeräteschnittstelle 6a, 6b, 6c und
mit einer Datenbusschnittstelle 7a, 7b, 7c vorgesehen
ist, das Schnittstellengerät 5a, 5b, 5c über
seine Peripheriegeräteschnittstelle 6a, 6b, 6c mit
einem der Peripheriegeräte 2a, 2b, 2c über
dessen I/O-Schnittstelle 3a, 3b, 3c verbunden
ist und das Schnittstellengerät 5a, 5b, 5c über
seine Datenbusschnittstelle 7a, 7b, 7c mit
dem Datenbus 4 verbunden ist und das Kommunikationsverhältnis
KV in dem Schnittstellengerät 5a, 5b, 5c vorgebbar
ist.
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Bei
den Peripheriegeräten 2a, 2b handelt
es sich um Steuergeräte, bei den in der 3 dargestellten
Peripheriegeräten 2c, 2d handelt es sich
um einen Aktor und um einen Sensor.
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Vorteilhaft
an den dargestellten Kommunikationssystemen 1 ist, daß die
Peripheriegeräte 2a, 2b, 2c selbst
keine für den Datenbus 4 spezifische I/O-Schnittstelle
aufweisen müssen, sondern lediglich über einen
Zugang mittels einer beliebigen I/O-Schnittstelle 3a, 3b, 3c verfügen
müssen. Die Funktionalität der Übertragung
von Daten aus den Peripheriegeräten 2a, 2b, 2c zu
oder von dem Datenbus 4 ist separat in den Schnittstellengeräten 5a, 5b, 5c vorhanden.
Dies ermöglicht die Implementierung eines Kommunikationssystems 1 mit
verteilten Peripheriegeräten 2a, 2b, 2c, 2d über
einen Datenbus 4, die nicht mit einer für den
Datenbus 4 geeigneten I/O-Schnittstelle ausgestattet sind.
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In 1 ist
zu sehen, daß zwei Peripheriegeräte 2a, 2b,
bei denen es sich um Steuergeräte handelt, jeweils über
ein Schnittstellengerät 5a, 5b mit dem
Datenbus 4 verbunden sind. Wie anhand von 2 zu
erkennen ist, kann ein erfindungsgemäßes Kommunikationssystem 1 aber
auch nur über ein einziges Schnittstellengerät 5a verfügen,
das lediglich ein Peripheriegerät 2a mit dem Datenbus 4 verbindet.
In dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel
handelt es sich bei dem Peripheriegerät 2b ebenfalls
um ein Steuergerät, das jedoch über eine I/O-Schnittstelle 3b verfügt, über
die eine direkte Verbindung zum Datenbus 4 hergestellt
werden kann.
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Das
Kommunikationssystem 1 gemäß 3 weist
ein Konfigurationsgerät 8 mit einer Datenbusschnittstelle 9 auf,
wobei das Konfigurationsgerät 8 so eingerichtet
ist, daß mit ihm das Kommunikationsverhältnis
KV über die Datenbusschnittstelle 9 und den Datenbus 4 in
die Schnittstellengeräte 5a, 5b, 5c übertragen
werden können. Das in den jeweiligen Schnittstellengeräten 5a, 5b, 5c hinterlegte
Kommunikationsverhältnis KV enthält all jene Daten,
die für eine beabsichtigte Kommunikation über
den Datenbus 4 notwendig sind, insoweit unterscheiden sich die
in den Schnittstellengeräten 5a, 5b, 5c hinterlegten
Kommunikationsverhältnisse KV voneinander, da sie jeweils
u. a. die individuelle Kommunikation beschreiben müssen,
die das mit dem jeweiligen Schnittstellengerät 5a, 5b, 5c verbundene
Peripheriegerät 2a, 2b, 2c betrifft.
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Die
in den 1, 2 und 4 dargestellten
Kommunikationssysteme 1 weisen derart konfigurierte Schnittstellengeräte 5a, 5b auf,
daß ein Datenaustausch zwischen den Peripheriegeräten 2a, 2b ohne
weitere Zwischenschaltung bzw. Zuschaltung des Konfigurationsgeräts 8 gewährleistet
ist; aus diesem Grund ist das Konfigurationsgerät in den 1, 2 und 4 auch
nicht dargestellt. Die Kommunikationsverhältnisse KV umfassen
in diesen Fällen Informationen zu den Daten bzw. den Speicherorten
innerhalb der Peripheriegeräte 2a, 2b,
deren Inhalte aus den Peripheriegeräten 2a, 2b auszulesen
sind bzw. in die in die Peripheriegeräte 2a, 2b Daten
geschrieben werden sollen. Darüber hinaus umfassen die
Kommunikationsverhältnisse KV auch jene Peripheriegeräte 2a, 2b zu
denen diese Daten über den Datenbus 4 weitergesendet
werden sollen. Ob auch die Information wichtig ist, von welchem
Peripheriegerät 2a, 2b, 2c, 2d Daten
von dem Datenbus 4 empfangen werden sollen, hängt
von dem unterstützten Busprotokoll ab oder kann zur Kommunikationsüberwachung
dienen; vorliegend ist diese Information nicht von den Kommunikationsverhältnissen KV
umfaßt.
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Bei
dem Kommunikationssystem 1 gemäß 3 ist
ein Konfigurationsgerät 8 mit einer Datenbusschnittstelle 9 vorgesehen,
wobei das Konfigurationsgerät 8 gemäß den
vorgegebenen Kommunikationsverhältnissen KV über
den Datenbus 4 Daten von den Peripheriegeräten 2a, 2b, 2c über
die Schnittstellengeräte 5a, 5b, 5c abfragt
und diese Daten gemäß den vorgegebenen Kommunikationsverhältnissen
KV über den Datenbus 4 an die jeweiligen Peripheriegeräte 2a, 2b, 2c und 2d ausgibt.
Die in den Schnittstellengeräten 5a, 5b, 5c hinterlegten Kommunikationsverhältnisse
KV beschränken sich nur auf die Speicherorte in den Peripheriegeräten 2a, 2b, 2c,
aus denen Daten gelesen bzw. in die Daten geschrieben werden sollen;
Informationen über Kommunikationspartner müssen
hier nicht hinterlegt werden, da über diese Informationen
das Konfigurationsgerät 8 verfügt.
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Alle
in den 1 bis 4 dargestellten Kommunikationssysteme
zeichnen sich dadurch aus, daß der Datenbus 4 ein
Standard-Feldbus ist, weshalb es besonders einfach möglich
ist, weitere Peripheriegeräte in das Kommunikationssystem 1 einzubinden,
die über eine solche Standard-Feldbusschnittstelle verfügen.
Dies trifft beispielsweise in 2 auf das
als Steuergerät ausgestaltete Peripheriegerät 2b zu
und trifft in 3 auf das als Aktor ausgestaltete
Peripheriegerät 2d zu. In den dargestellten Ausführungsbeispielen
handelt es sich bei dem Standard-Feldbus um einen auf dem Ethernet-Standard basierenden
Feldbus, auf dem ein Datenaustausch mittels des XCP-Protokolls (Universal
Measurement and Calibration Protocol) betrieben wird.
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Bei
den Peripheriegeräten 2a und 2b handelt es
sich in den 1 bis 4 – wie
bereits erwähnt – um Steuergeräte, wobei
hier jeweils die I/O-Schnittstelle 3a, 3b eine
Debug-Schnittstelle ist, die vorliegend dem Nexus-Standard entspricht.
Entsprechend handelt es sich bei den Peripheriegeräteschnittstellen 6a, 6b um
korrespondierende Debug-Schnittstellen, die eine Kommunikation mit
den Peripheriegeräten 2a, 2b gestatten.
Diese Kommunikationssystem 1 sind von besonderer Bedeutung,
da Peripheriegeräte 2a, 2b in Form von
Steuergeräten in der Entwicklungsphase zwar häufig über
eine Debug-Schnittstelle verfügen, nicht jedoch über
eine Standard-Datenbusschnittstelle. So läßt sich über
die Verwendung einer – eigentlich nicht für die
Implementierung einer universellen Busschnittstelle gedachten – Debug-Schnittstelle
dennoch ein Kommunikationssystem 1 über einen
Standard-Datenbus 4 herstellen.
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In 4 ist
ein besonders interessanter Anwendungsfall eines Kommunikationssystems 1 dargestellt,
bei dem die Peripheriegeräte 2a und 2b über zusätzliche
Standard-Feldbusschnittstellen 10a, 10b über
einen Standard-Feldbus 11 miteinander in einem konventionellen
Kommunikationsverhältnis stehen. Hierbei handelt es sich
im vorliegenden Fall um ein schon ”ausentwickeltes”,
in Serienkonfiguration vorliegendes Kommunikationssystem, das nunmehr mit
weiteren Funktionen ausgestattet werden soll, unter der Bedingung,
daß die bestehenden Kommunikationsverhältnisse
nicht abgeändert werden sollen, was verschiedene entwicklungstechnische
Gründe haben kann. In diesem Fall läßt
sich das erfindungsgemäße Kommunikationssystem,
bestehend aus den Schnittstellengeräten 5a und 5b und
dem zusätzlichen Datenbus 4, dem konventionellen
Kommunikationssystem überlagern, wobei die Voraussetzung
erfüllt ist, daß die Peripheriegeräte 2a und 2b über
die zusätzlichen I/O-Schnittstellen 3a und 3b verfügen.
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Das
Schnittstellengerät 5c in 3 verbindet
einen Sensor 2c mit dem Datenbus 4, das Schnittstellengerät 2c weist
also als Peripheriegeräteschnittstelle 6c eine
Sensorschnittstelle auf; hierbei handelt es sich im dargestellten
Fall um eine standardisierte Sensor-Schnittstelle.
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Aus
der bisherigen Beschreibung ergibt sich, daß die dargestellten
Schnittstellengeräte 5a, 5b und 5c zur
Anbindung jeweils eines Peripheriegeräts 2a, 2b und 2c mit
einer I/O-Schnittstelle 3a, 3b, 3c an
einen Datenbus 4 dienen. Das Schnittstellengerät 5a, 5b, 5c weist
jeweils eine Peripheriegeräteschnittstelle 6a, 6b, 6c und
eine Datenbusschnittstelle 7a, 7b, 7c auf,
wobei das Schnittstellengerät 5a, 5b, 5c jeweils
so eingerichtet ist, daß das Schnittstellengerät 5a, 5b, 5c über
seine Peripheriegeräteschnittstelle 6a, 6b, 6c mit
einem Peripheriegerät 2a, 2b, 2c über dessen
I/O-Schnittstelle 3a, 3b, 3c verbindbar
ist und mit dem Peripheriegerät 2a, 2b, 2c Daten
austauschen kann. Ferner ist das Schnittstellengerät 5a, 5b, 5c über
seine Datenbusschnittstelle 7a, 7b, 7c mit dem
Datenbus 4 verbindbar und kann Daten über den
Datenbus 4 senden und/oder empfangen, wobei in dem Schnittstellengerät 5a, 5b, 5c zu
diesem Zweck ein Kommunikationsverhältnis KV implementierbar
ist.
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In
den 1 bis 4 sind die Peripheriegeräteschnittstellen 6a, 6b so
eingerichtet, daß sie auf die als Debug-Schnittstellen
ausgestalteten I/O-Schnittstellen 3a, 3b der als
Steuergeräte ausgestalteten Peripheriegeräte 2a, 2b zugreifen
können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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