DE102008045509A1 - Kommunikationssystem und Schnittstellengerät für ein Kommunikationssystem - Google Patents

Kommunikationssystem und Schnittstellengerät für ein Kommunikationssystem Download PDF

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Abstract

Beschrieben und dargestellt ist ein Kommunikationssystem mit wenigstens zwei 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) über wenigstens einen Datenbus (4) miteinander verbunden sind und über ein Kommunikationsverhältnis (KV) Daten über den Datenbus (4) austauschen. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kommunikationssystem anzugeben, mit dem sich die aus dem Stand der Technik ergebenden Problemstellungen - zumindest teilweise - lösen lassen. Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass wenigstens ein Schnittstellengerät (5a, 5b, 5c) mit einer Peripheriegeräteschnittstelle (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) dem Schnittstellengerät (5a, 5b, 5c) vorgebbar ist.

Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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).
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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
  • 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kommunikationssystems mit erfindungsgemäßen Schnittstellengeräten,
  • 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kommunikationssystems mit einem erfindungsgemäßen Schnittstellengerät,
  • 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kommunikationssystems mit Schnittstellengeräten und einem Konfigurationsgerät und
  • 4 ein weiters Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kommunikationssystems mit einem parallelen, konventionellen Kommunikationssystem.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • - IEC 61158 [0004]

Claims (14)

  1. Kommunikationssystem mit wenigstens zwei 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) über wenigstens einen Datenbus (4) miteinander verbunden sind und über ein Kommunikationsverhältnis (KV) Daten über den Datenbus (4) austauschen, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Schnittstellengerät (5a, 5b, 5c) mit einer Peripheriegeräteschnittstelle (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) dem Schnittstellengerät (5a, 5b, 5c) vorgebbar ist.
  2. Kommunikationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das relevante Kommunikationsverhältnis (KV) über die Datenbusschnittstelle (9) und den Datenbus (4) in das Schnittstellengerät (5a, 5b, 5c) übertragen werden kann.
  3. Kommunikationssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das relevante Kommunikationsverhältnis (KV) von einem angeschlossenen Peripheriegerät (2a, 2b, 2c) über die Peripheriegeräteschnittstelle (6a, 6b, 6c) in das Schnittstellengerät (5a, 5b, 5c) übertragen werden kann.
  4. Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die konfigurierten Schnittstellengeräte (5a, 5b, 5c) einen Datenaustausch zwischen den Peripheriegeräten (2a, 2b, 2c, 2d) gewährleisten, insbesondere ohne weitere Zwischenschaltung oder Zuschaltung des Konfigurationsgeräts (8).
  5. Kommunikationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Konfigurationsgerät (8) mit einer Datenbusschnittstelle (9) vorgesehen ist und das Konfigurationsgerät (8) gemäß den vorgegebenen Kommunikationsverhältnissen (KV) über den Datenbus (4) Daten von den Peripheriegeräten (2a, 2b, 2c, 2d) – zumindest teilweise – über die Schnittstellengeräte (5a, 5b, 5c) abfragt und diese Daten und/oder berechnete Daten gemäß den vorgegebenen Kommunikationsverhältnissen (KV) über den Datenbus (4) an die Peripheriegeräte (2a, 2b, 2c, 2d) ausgibt.
  6. Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Datenbus (4) ein Standard-Feldbus ist, insbesondere ein auf Ethernet basierender Feldbus, vorzugsweise unter Verwendung eines XCP (Universal Measurement and Calibration Protocol) Protokolls.
  7. Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Peripheriegeräteschnittstelle (6a, 6b) die Debug-Schnittstelle eines Steuergerätes ist, insbesondere eine JTAG-, DAP-, AUD- oder Nexus-Schnittstelle.
  8. Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Peripheriegeräteschnittstelle (6a, 6b) den Zugriff auf den internen Datenbus eines Steuergeräts gestattet.
  9. Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Peripheriegeräte (2a, 2b) – zumindest teilweise – über eine zusätzliche Standard-Feldbusschnittstelle (10a, 10b) über einen Standard-Feldbus (11) miteinander in einem weiteren Kommunikationsverhältnis stehen.
  10. Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Schnittstellengerät (5c) als Peripheriegeräteschnittstelle (6c) zusätzlich oder alternativ eine Sensor- und/oder Aktorschnittstelle aufweist.
  11. Schnittstellengerät (5a, 5b, 5c) zur Anbindung wenigstens eines Peripheriegeräts (2a, 2b, 2c) mit einer I/O-Schnittstelle (3a, 3b, 3c) an einen Datenbus (4), wobei das Schnittstellengerät (5a, 5b, 5c) eine Peripheriegeräteschnittstelle (6a, 6b, 6c) und eine Datenbusschnittstelle (7a, 7b, 7c) aufweist, wobei das Schnittstellengerät (5a, 5b, 5c) so eingerichtet ist, daß das Schnittstellengerät (5a, 5b, 5c) über seine Peripheriegeräteschnittstelle (6a, 6b, 6c) mit wenigstens 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, und daß das Schnittstellengerät (5a, 5b, 5c) über seine Datenbusschnittstelle (7a, 7b, 7c) mit dem Datenbus (4) verbindbar ist, Daten über den Datenbus (4) senden und/oder empfangen kann und dem Schnittstellengerät (5a, 5b, 5c) wenigstens ein Kommunikationsverhältnis (KV) vorgebbar ist.
  12. Schnittstellengerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Peripheriegeräteschnittstelle (6a, 6b, 6c) so eingerichtet ist, daß sie auf eine Debug-Schnittstelle eines Steuergeräts zugreifen kann und/oder auf den internen Datenbus eines Steuergeräts zugreifen kann.
  13. Schnittstellengerät nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenbusschnittstelle (7a, 7b, 7c) eine Standard-Feldbusschnittstelle ist.
  14. Schnittstellengerät nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Kommunikationsverhältnis (KV) wenigstens durch eine der folgenden Informationen spezifiziert ist: wenigstens ein Speicherort des über die Peripheriegeräteschnittstelle (6a, 6b, 6c) angeschlossenen Peripheriegeräts (2a, 2b, 2c), aus dem Daten gelesen und/oder in den Daten geschrieben werden sollen, wenigstens ein über die Datenbusschnittstelle (7a, 7b, 7c) verbundenes Peripheriegerät (2a, 2b, 2c), von dem Daten über den Datenbus (4) erhalten werden sollen und/oder an das über den Datenbus (4) Daten versendet werden sollen.
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