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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur automatisierten
Erkennung einer Schnittstelle zwischen einem Positionsmessgerät und
einer Folgeelektronik nach den Ansprüchen 1, bzw. 9. Mittels
einer derartigen Vorrichtung, bzw. eines erfindungsgemäßen
Verfahrens, ist im Positionsmessgerät eine automatisierte
Erkennung der von der Folgeelektronik verwendeten Schnittstelle
möglich.
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In
der Automatisierungstechnik werden vermehrt Positionsmessgeräte
eingesetzt, die einen absoluten Positionswert zur Verfügung
stellen. Dadurch entfallen bestimmte Nachteile sogenannter inkrementaler
Positionsmessgeräte, wie z. B. die Notwendigkeit, nach
dem Einschalten eine Referenzfahrt vornehmen zu müssen,
um eine Referenzposition zu finden, die als Bezugspunkt für
die weitere Positionsmessung durch Zählen von Teilungsstrichen
dient.
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Für
die Übertragung der absoluten Positionswerte kommen hauptsächlich
serielle Datenschnittstellen zum Einsatz, da diese mit nur wenigen
Datenübertragungsleitungen auskommen und trotzdem hohe
Datenübertragungs raten aufweisen. Besonders vorteilhaft
sind hier die sogenannten synchronseriellen Schnittstellen, die
eine uni- oder bidirektionale Datenleitung und eine Taktleitung
aufweisen. Die Übertragung von Datenpaketen über
die Datenleitung erfolgt synchron zu einem Taktsignal auf der Taktleitung.
In der Automatisierungstechnik hat sich eine Vielzahl von Standardschnittstellen
durchgesetzt, populäre Vertreter für synchron-serielle Schnittstellen
sind beispielsweise die EnDat-Schnittstelle der Anmelderin, eine
weitere ist unter der Bezeichnungen SSI bekannt. Daneben sind auch
noch asynchrone serielle Schnittstellen wie beispielsweise Hiperface
verbreitet.
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Die
SSI-Schnittstelle wird in der
EP0171579A1 beschrieben. Es handelt sich
hierbei um eine synchron-serielle Datenschnittstelle mit einer unidirektionalen
Daten- und einer unidirektionalen Taktleitung. Das Auslesen von
Positionswerten von einem Positionsmessgerät erfolgt hier
synchron zu einem Taktsignal auf der Taktleitung.
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Die
EP0660209B2 beschreibt
dagegen die Grundlage der EnDat-Schnittstelle der Anmelderin. Bei
dieser handelt es sich ebenfalls um eine synchron-serielle Schnittstelle,
die jedoch neben der unidirektionalen Taktleitung eine bidirektionale
Datenleitung aufweist. Dadurch ist eine Übertragung von
Daten in beide Richtungen – von der Folgeelektronik zum
Positionsmessgerät und vom Positionsmessgerät
zur Folgeelektronik – möglich. Die Datenübertragung
erfolgt auch hier synchron zu einem Taktsignal auf der Taktleitung.
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Die
DE19701310B4 beschreibt
eine Vorrichtung zur Datenübertragung zwischen einem als
Positionsmesssystem ausgebildeten Messwertaufnehmer und einer Verarbeitungseinheit.
Durch die Übertragung eines Referenzsignals auf einer der
Signal-Übertragungsleitungen, über die die Datenübertragung
zwischen Messwertaufnehmer und Verarbeitungseinheit erfolgt, kann
das Positionsmesssystem in verschiedene Betriebsmodi geschaltet
werden.
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Standardisierte
Schnittstellen bieten den Vorteil, dass Messgeräte, die
mit einer derartigen Schnittstelle ausgerüstet sind, direkt
an eine Folgeelektro nik, beispielsweise ein Werkzeugmaschinensteuerung,
angeschlossen werden können. Nachteilig für den
Messgerätehersteller ist es jedoch, dass er die Messgeräte
mit verschiedenen Standardschnittstellen anbieten muss, um Lösungen
für Folgeelektroniken anbieten zu können, die
bereits mit einer bestimmten Schnittstelle ausgerüstet
sind. Dadurch entsteht eine große Variantenvielfalt, die
hohen Aufwand in der Produktpflege erfordert und die Lagerhaltung
erheblich erschwert.
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Die
JP8185591A beschreibt
ein absolutes Positionsmessgerät, das mehrere Übertragungsformate
unterstützt. Die Auswahl des Übertragungsformats
erfolgt über ein Auswahlsignal, das dem Positionsmessgerät über
zusätzliche Leitungen von der Folgeelektronik zugeführt
wird. Das Erfordernis, zusätzliche Leitungen zur Verfügung
zu stellen, erhöht den Verkabelungsaufwand erheblich und
ist daher unerwünscht. Außerdem ist diese Lösung
unflexibel, da das Übertragungsformat manuell eingestellt
werden muss.
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Es
ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung, sowie ein Verfahren
anzugeben, mit dem die Schnittstelle vom Positionsmessgerät
erkannt werden kann.
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Diese
Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung nach Anspruch
1. Vorteilhafte Details der Vorrichtung ergeben sich aus den von
Anspruch 1 abhängigen Ansprüchen.
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Es
wird nun eine Vorrichtung zur automatisierten Erkennung einer Schnittstelle
zwischen einem Positionsmessgerät und einer Folgeelektronik vorgeschlagen,
die über einen Datenübertragungskanal miteinander
verbunden sind, wobei das Positionsmessgerät eine Schnittstelleneinheit
und eine Positionsmesseinheit umfasst. Die Schnittstelleneinheit ist
zum einen mit dem Datenübertragungskanal und zum andern
zum Zwecke eines Datenaustauschs mit der Positionsmesseinheit verbunden.
In der Schnittstelleneinheit ist die Schnittstelle zur Folgeelektronik aus
wenigstens zwei Schnittstellen auswählbar. Im Positionsmessgerät
ist weiter eine Schnittstellenerkennungseinheit angeordnet, der
wenigstens ein Eingangssignal, das von der Folgeelektronik über
den Datenübertragungskanal eintrifft, zugeführt
ist und die Mittel zur Feststellung der zeitlichen Abfolge von Signalflanken
des wenigstens einen Eingangssignals in Verbindung mit dem Signalzustand
umfasst, sowie eine Auswerteeinheit, in der durch Auswertung der festgestellten
zeitlichen Abfolge die verwendete Schnittstelle zur Folgeelektronik
erkennbar und in der Schnittstelleneinheit auswählbar ist.
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Weiter
wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch
9. Vorteilhafte Details des Verfahrens ergeben sich aus den von
Anspruch 9 abhängigen Ansprüchen.
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Es
wird ein Verfahren zur automatisierten Erkennung einer Schnittstelle
zwischen einem Positionsmessgerät und einer Folgeelektronik
vorgeschlagen, die über einen Datenübertragungskanal
miteinander verbunden sind, wobei das Positionsmessgerät
eine Schnittstelleneinheit und eine Positionsmesseinheit umfasst.
Die Schnittstelleneinheit ist zum einen mit dem Datenübertragungskanal
und zum andern zum Zwecke eines Datenaustauschs mit der Positionsmesseinheit
verbunden. In der Schnittstelleneinheit ist die Schnittstelle zur
Folgeelektronik aus wenigstens zwei Schnittstellen auswählbar.
Im Positionsmessgerät ist weiter eine Schnittstellenerkennungseinheit
angeordnet, der wenigstens ein Eingangssignal, das von der Folgeelektronik über
den Datenübertragungskanal eintrifft, zugeführt
ist. Das erfindungsgemäße Verfahren weist folgende
Schritte auf:
- – Feststellen einer
zeitlichen Abfolge von Signalflanken des wenigstens einen Eingangssignals
in Verbindung mit einem Signalzustand,
- – Ermittlung der verwendeten Schnittstelle zur Folgeelektronik
durch Auswertung der festgestellten Abfolge anhand von Entscheidungskriterien
in einer Auswerteeinheit und
- – Auswahl der ermittelten Schnittstelle in der Schnittstelleneinheit.
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Weitere
Vorteile sowie Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich
aus der nachfolgenden Beschreibung einer Vorrichtung bzw. eines Verfah rens
zur automatisierten Erkennung einer Schnittstelle anhand der Figuren.
Dabei zeigt
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1 zeigt
ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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2a einen
Datenübertragungskanal mit einem unidirektional betriebenen
Leitungspaar und einem bidirektional betriebenen Leitungspaar,
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2b einen
Datenübertragungskanal mit zwei in unterschiedlichen Datenrichtungen
unidirektional betriebenen Leitungspaaren,
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2c einen
Datenübertragungskanal mit einem bidirektional betriebenen
Leitungspaar,
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3 ein
Blockdiagramm einer Schnittstellenerkennungseinheit,
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4a ein
Signaldiagramm des Beginns einer Datenübertragung bei der
Schnittstelle EnDat und
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4b ein
Signaldiagramm des Beginns einer Datenübertragung bei der
Schnittstelle SSI.
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1 zeigt
ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
mit einem Positionsmessgerät 10, das über
einen Datenübertragungskanal 100 mit einer Folgeelektronik 110,
beispielsweise einer numerischen Werkzeugmaschinensteuerung (NC),
verbunden ist. Positionsmessgerät 10 und Folgeelektronik 110 tauschen über
den Datenübertragungskanal 100 Befehle und Daten
aus. Meist handelt es sich bei einem derartigen System um eine Master-Slave-Verbindung,
wobei die Folgeelektronik 110 die Funktion des Masters
und das Positionsmessgerät 10 die Funktion des
Slaves übernimmt, d. h. jede Datenübertragung
wird von der Folgeelektronik 110 initiiert, während
das Positionsmessgerät 10 Daten nur auf Anforderung
zur Folgeelektronik 110 übermittelt. Als Schnittstelle
wird die physikalische Verbindung zwischen Folgeelektronik 110 und
Positionsmessgerät 10 zum Zwecke der Datenübertragung
(repräsentiert durch den Datenübertragungskanal 100)
in Verbindung mit den dazugehörenden Regeln, dem sog. Schnittstellenprotokoll,
bezeichnet.
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Der
Datenübertragungskanal 100 ist meist für
serielle Datenübertragung ausgelegt, d. h. er besteht aus
wenigstens einer seriellen Datenverbindung, die, wenn die Übertragung
differentiell nach RS-485-Standard erfolgt, aus
wenigstens einem Leitungspaar besteht und ist auf beiden Seiten
mit geeigneten Treiber-/Empfängerbausteinen abgeschlossen.
Findet die Übertragung über nur ein bidirektional betriebenes
differentielles Leitungspaar statt, spricht man auch von einer 2-Draht-Schnittstelle.
Populäres Beispiel hierfür ist der Parameterkanal
der Schnittstelle Hiperface. Die einleitend erwähnten Schnittstellen
EnDat und SSI verwenden dagegen zwei differentielle Leitungspaare
und werden somit als 4-Draht-Schnittstellen bezeichnet. Beispielhaft
sind in 1 auch noch Terminierungswiderstände
R1, R2, R3 dargestellt, die verwendet werden, um Signalreflexionen
auf den Leitungen zu dämpfen. In der Praxis können
sowohl auf Seiten des Positionsmessgerätes 10,
als auch auf Seiten der Folgeelektronik 110 Terminierungswiderstände
R1, R2, R3 vorgesehen sein. Differentielle Datenübertragung
ist dem Fachmann seit langem bekannt und wird hier nicht weiter
beschrieben.
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Das
Positionsmessgerät 10 soll in diesem Beispiel
für die automatisierte Erkennung von 2-Draht-Schnittstellen
und 4-Draht-Schnittstellen geeignet sein. Darüber hinaus
sollen die beiden möglichen Signalleitungspaare beliebig
verwendbar und damit vertauschbar sein. Dabei müssen die
in den 2a bis 2c dargestellten
Varianten berücksichtigt werden:
- – ein
unidirektional betriebenes Leitungspaar, ein bidirektional betriebenes
Leitungspaar (2a)
- – zwei in unterschiedlichen Datenrichtungen betriebene
unidirektionale Signalleitungspaare (2b)
- – ein bidirektional betriebenes Signalleitungspaar (2c)
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Um
auch die Vertauschbarkeit zu ermöglichen, sind die zwei
Signalleitungspaare des Datenübertragungskanals 100 auf
der Seite des Positionsmess geräts 10 mit je einem
differentiellen Sender-/Empfängerpaar abgeschlossen. Auf
der Seite der Folgeelektronik 110 sind jeweils nur die
Empfänger-/Senderbausteine vorhanden, die die verwendete
Schnittstelle erfordert.
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Der
Datenübertragungskanal 100 ist im Positionsmessgerät 10 mit
einer Schnittstelleneinheit 20 verbunden, die Befehle und
Eingangsdaten von der Folgeelektronik 110 empfängt,
interpretiert und über eine interne Schnittstelle zu einer
Positionsmesseinheit 30 weiterleitet. Diese verarbeitet
Befehle und Eingangsdaten und überträgt, wenn
Ausgangsdaten, z. B. ein absoluter Positionswert, angefordert wurden,
diese über die interne Schnittstelle zur Schnittstelleneinheit 20,
die die Ausgangsdaten entsprechend dem Schnittstellenprotokoll aufbereitet
und an die Folgeelektronik 110 sendet.
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Die
Positionsmesseinheit 30 erzeugt durch Abtastung einer Maßverkörperung
mit einer Abtasteinheit Positionssignale und wandelt diese in digitale
Positionswerte um, die die absolute Position der Abtasteinheit bezogen
auf die Maßverkörperung angeben. Das physikalische
Prinzip, das der Abtastung zugrunde liegt, ist hierbei nicht relevant,
es können beispielsweise optische, magnetische oder induktive Messprinzipien
zum Einsatz kommen. Neben Positionswerten können in der
Positionsmesseinheit 30 noch weitere Daten erzeugt werden.
Dazu gehören beispielsweise weitere aus der Relativbewegung
zwischen Abtasteinheit und Maßverkörperung resultierende
Messwerte, wie Geschwindigkeit oder Beschleunigung. Bei den weiteren
Daten kann es sich aber auch um Messwerte, die die Umgebungsbedingungen
betreffen, z. B. Temperaturwerte, handeln. Schließlich
können als weitere Daten auch Statusinformationen zur Verfügung
gestellt werden, beispielsweise in Form von Statusbits oder eines
Statusworts, dessen Bits Warn- oder Fehlerzustände signalisieren.
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Die
Positionsmesseinheit 30 kann noch weitere Komponenten,
wie beispielsweise eine CPU zur Durchführung komplexer
Berechnungen, sowie eine Speichereinheit umfassen, auf deren Darstellung
hier verzichtet wurde. Der Zugriff auf die in der Positionsmesseinheit 30 angeordneten
Kompo nenten, bzw. die Datenaustausch mit diesen Komponenten erfolgt über
die Schnittstelleneinheit 20.
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Die
interne Kommunikation im Positionsmessgerät 10,
die zwischen der Schnittstelleneinheit 20 und der Positionsmesseinheit 30 über
die interne Schnittstelle stattfindet, ist weitgehend unabhängig vom
Schnittstellenprotokoll, das die Kommunikation zwischen Folgeelektronik 110 und
Positionsmessgerät 10 über den Datenübertragungskanal 100 bestimmt.
Um einen möglichst schnellen Datenaustausch zwischen der
Schnittstelleneinheit 20 und der Positionsmesseinheit 30 über
die interne Schnittstelle zu ermöglichen, wird hier bevorzugt
parallele Datenübertragung eingesetzt. Dadurch kann die
Zeitspanne zwischen dem Eintreffen eines Befehls über den
Datenübertragungskanal 100 und dem Senden von
angeforderten Daten (z. B. dem Positionswert) über den
Datenübertragungskanal 100 minimiert werden.
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Die
Schnittstelleneinheit 20 ist umschaltbar ausgeführt,
d. h. die Schnittstelleneinheit 20 bietet eine Auswahl
aus wenigstens zwei Schnittstellen, beispielsweise EnDat und SSI,
an, aus der eine ausgewählt werden kann. Auf diese Weise
kann das Positionsmessgerät 10 an Folgeelektroniken 110 angeschlossen
werden, die entweder SSI- oder EnDat-Schnittstellen unterstützen.
Es ist offensichtlich, dass Positionsmessgeräte 10,
die eine Vielzahl von unterschiedlichen Schnittstellen unterstützen,
die notwendige Variantenvielfalt drastisch reduzieren, da sie ohne
Aufwand an viele Folgeelektroniken 110 durch einfache Auswahl
einer Schnittstelle, die sowohl von der Folgeelektronik 110,
als auch vom Positionsmessgerät 10 unterstützt
wird, angeschlossen werden können.
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Bevorzugt
ist die Schnittstelleneinheit 20 modular aufgebaut und
bietet für die unterstützten Schnittstellen spezifische
Schnittstellenmodule 22.1, 22.2. bis 22.n,
von denen entsprechend der von der Folgeelektronik 110 verwendeten
Schnittstelle eines ausgewählt wird. Neben den spezifischen
Schnittstellenmodulen 22.1, 22.2. bis 22.n ist
mit Vorteil ein allgemeines Schnittstellenmodul 23 vorgesehen,
das mit den spezifischen Schnittstellenmodu len 22.1, 22.2.
bis 22.n über eine Standardschnittstelle 24 kommuniziert.
Dadurch kann der Funktionsumfang der spezifischen Schnittstellenmodule 22.1, 22.2.
bis 22.n auf die Umsetzung der von der Folgeelektronik 110 empfangenen
Befehle und Eingangsdaten auf ein standardisiertes Befehls- bzw.
Datenformat, sowie die Umsetzung von Ausgangsdaten von einem standardisierten
Datenformat auf ein spezifisches Datenformat für die Übertragung
zur Folgeelektronik 110 reduziert werden.
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Im
Positionsmessgerät 10 ist zur automatisierten
Erkennung der angeschlossenen Schnittstelle eine Schnittstellenerkennungseinheit 200 angeordnet,
der Eingangssignale E1, E2 zugeführt sind, die über
den Datenübertragungskanal 100 eintreffen. Selbstverständlich
ist die Anzahl der Eingangssignale nur in diesem Ausführungsbeispiel
auf zwei begrenzt. In der Praxis sind sowohl Schnittstellen bekannt,
die nur ein Eingangssignal, als auch Schnittstellen, die mehr als
zwei Eingangssignale übertragen. Die Erkennung erfolgt,
wie unten weiter ausgeführt wird, durch Analyse der zeitlichen
Abfolge von Signalflanken und -pegeln der Eingangssignale. Solange
die Schnittstelle nicht erkannt wurde, ist die Verbindung der Schnittstelleneinheit 20 zum
Datenübertragungskanal 100 unterbrochen. Hierzu
ist eine Schalteinheit 215 vorgesehen. Außerdem
sind die Treiberbausteine, die für das Senden von Daten
zur Folgeelektronik 110 vorgesehen sind, inaktiv geschaltet,
es werden also ausschließlich über den Datenübertragungskanal 100 eintreffende
Signale analysiert. Nach erfolgreicher Erkennung der Schnittstelle
schaltet die Schnittstellenerkennungseinheit 200 die Schnittstelleneinheit 20,
beispielsweise über eine Auswahlleitung 210, entsprechend
um, bzw. wählt ein spezifisches Schnittstellenmodul 22.1, 22.2 bis 22.n aus
und stellt die Verbindung zwischen der Schnittstelleneinheit 20 und
dem Datenübertragungskanal 100 über die
Schalteinheit 215 wieder her.
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Um
sicherzustellen, dass die Schnittstelle auch richtig erkannt wurde,
ist es sinnvoll, nach der Erkennung eine Prüfsequenz vorzusehen,
die geeignet ist, die Datenübertragung zwischen Folgeelektronik 110 und
Positionsmessgerät 10 sicher nachzuweisen.
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Mit
Vorteil ist die automatisierte Erkennung der Schnittstelle auf einen
speziellen Programmiermodus des Positionsmessgerätes
10 beschränkt,
in dem sich das Positionsmessgerät
10 nach der
Auslieferung befindet. Nach der erfolgreichen Erkennung der Schnittstelle
bei der Inbetriebnahme des Positionsmessgeräts
10 an
der Folgeelektronik
110 wird das Ergebnis in einem nichtflüchtigen
Speicher, z. B. einem EEPROM, gespeichert, bzw. das ausgewählte spezifische
Schnittstellenmodul
22.1,
22.2. bis
22.n fest
eingestellt, so dass, wenn die verwendete Schnittstelle einmal erkannt
wurde, kein weiterer automatischer Erkennungsvorgang mehr erforderlich ist.
Anschließend wird der Programmiermodus beendet. Weiter
kann ein spezieller Mechanismus vorgesehen sein, um das Positionsmessgerät
10 erneut
in den Programmiermodus zu schalten. Beispielsweise kann die Umschaltung
in den Programmiermodus, wie in der
DE19701310B4 vorgeschlagen, durch ein Referenzsignal,
das auf einer der Signalübertragungsleitungen des Datenübertragungskanals
100 von
der Folgeelektronik
110 zum Positionsmessgerät übertragen
wird, initiiert werden.
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Anhand
des in 3 gezeigten Blockdiagramms einer erfindungsgemäßen
Schnittstellenerkennungseinheit 200 soll nun die automatisierte Schnittstellenerkennung
weiter erläutert werden. Die Eingangssignale E1, E2, die über
den Datenübertragungskanal 100 bei der Schnittstellenerkennungseinheit 200 eintreffen,
sind Flankenerkennungseinheiten 220, 221 zugeführt.
Diese codieren Signalzustände bzw. -übergänge
des jeweiligen Eingangssignals E1, E2 auf je zwei Statusleitungen,
deren digitale Signalpegel den vier Zuständen bzw. Übergängen
- – Low-Pegel
- – High-Pegel
- – steigende Flanke
- – fallende Flanke
zugeordnet und einer Steuereinheit 240,
sowie einer Zustandsspeichereinheit 230 zugeführt
werden. In weiterer Ausgestaltung erkennen die Flankenerkennungseinheiten 220, 221 auch
noch den Zustand „Tri-State” bzw. „hochohmig”.
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Erkennt
die Steuereinheit 240 bei einem der Eingangssignale E1,
E2 eine Flanke, so wertet sie das Ereignis als Beginn einer Datenübertragung
und beginnt eine Erkennungssequenz, indem sie über eine
Startleitung 241 einen Timer 250 startet und die digitalen
Signalpegel der Statusleitungen, sowie den Wert des Timers 250 mittels
einer Schreibleitung 242 in die Zustandsspeichereinheit 230 einspeichert.
Dieser Speichervorgang wird für eine festgelegte Anzahl von
Signalflanken wiederholt. Auf diese Weise wird die Zustandsspeichereinheit 230 mit
Datensätzen gefüllt, die Signalzustände
bzw. -übergänge der Eingangssignale E1, E2 und
die damit verbundenen Zeitpunkte, sog. Zeitstempel enthalten. Alternativ kann
der Timer 250 auch bereits gleich nach dem Einschalten,
beispielsweise nach einem Einschaltresetvorgang gestartet werden.
Wird der Timer 250 nur einmal gestartet und zählt
dann kontinuierlich, kann die Zeit zwischen zwei Signalflanken bzw.
bis zur ersten Signalflanke (wenn der Timer 250 bereits
nach dem Einschalten gestartet wird), durch Bildung der Differenz
zwischen zwei Timerwerten gebildet werden. Wird dagegen der Timer 250 bei
jeder erkannten Signalflanke neu gestartet, so entspricht der Timerwert
direkt der Zeit zwischen zwei Signalflanken.
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Die
Anzahl der benötigten Datensätze ist davon abhängig,
wie viele und welche Schnittstellen erkannt werden sollen. Es müssen
wenigstens so viele Datensätze aufgezeichnet werden, dass
aus allen in Frage kommenden Schnittstellen genau eine Schnittstelle
eindeutig ermittelt werden kann. Um eine Redundanz herzustellen,
ist es besonders vorteilhaft, zusätzliche Datensätze
aufzuzeichnen, so dass eine Überprüfung/Bestätigung
der ermittelten Schnittstelle möglich ist.
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Wurden
ausreichend viele Datensätze aufgezeichnet, stoppt die
Steuereinheit den Timer 250 und signalisiert über
eine Auswerteleitung 243 einer Auswerteeinheit 260,
dass sie die Datensätze auswerten kann. Die Auswertung
der Datensätze erfolgt durch Analyse der zeitlichen Abfolge
der Signalübergänge (Flanken) und der dazugehörigen
Signalzustände und Vergleich mit charakteristischen Signalfolgen
verfügbarer Schnittstellen, die beispielsweise in einer
Datenbank 270 abgelegt sind. Die Auswertung kann die Prüfung
auf eines oder mehrerer der folgenden Entscheidungskriterien umfassen:
- – Signalpegel vor der ersten Signalflanke
- – Erkennung eines Taktsignals
- – Feststellen der Frequenz eines Taktsignals
- – Erkennung einer asynchronen Datenübertragung
- – Erkennung eines Identifizierungscodes
- – Betrachtung von Signalpegeln eines zweiten Eingangssignals
bei Signalflanken eines ersten Eingangssignals
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Bei
einem Identifizierungscode kann es sich beispielsweise um eine Pulsfolge
handeln, die, unabhängig von der tatsächlichen
Ausführung der Schnittstelle (synchron/asynchron, Anzahl
der Eingangssignale ...), die gezielte Auswahl einer Schnittstelle
erlaubt. Die Gültigkeit des Identifizierungscodes ist mit Vorteil
auf den Programmiermodus beschränkt.
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Als
Sonderfall soll hier genannt werden, dass auch das Fehlen von Signalflanken,
also die Feststellung, dass eine definierte Zeit nach dem Einschalten, bzw.
dem Beginn des Erkennungsvorgangs, die Eingangssignale E1, E2 einen
konstanten logischen Pegel aufweisen, als Entscheidungskriterium
dienen kann.
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Welche
Entscheidungskriterien zur eindeutigen Erkennung der verwendeten
Schnittstelle zielführend sind, hängt von der
Art und Anzahl der verfügbaren, bzw. zu erkennenden Schnittstellen
ab. Sollen beispielsweise nur zwei Schnittstellen unterschieden
werden, die unterschiedliche Ruhepegel aufweisen, so reicht bereits
die Betrachtung der Signalpegel vor der ersten Taktflanke. Die Entscheidung,
ob es sich um eine synchrone oder eine asynchrone Schnittstelle
handelt, kann nach der Erkennung eines Taktsignals, bzw. einer charakteristischen Signalfolge
getroffen werden. Zur Unterscheidung zweier synchroner Schnittstellen
kann die Betrachtung der Signalpegel des zweiten Eingangssignals bei
Signalflanken des (bereits erkannten) Taktsignals herangezogen werden.
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Nach
erfolgter Erkennung der verwendeten Schnittstelle wählt
die Auswerteeinheit 260 die entsprechende Schnittstelle über
die Auswahlleitung 210 aus.
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Alternativ
kann die Auswertung auch ohne vorherige Zwischenspeicherung erfolgen,
indem die Datensätze direkt der Auswerteeinheit 260 zugeführt werden.
In diesem Fall ist jedoch eine hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit
in der Auswerteeinheit 260 erforderlich.
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Anhand
der 4a und 4b soll
nun am Beispiel der Erkennung der verwendeten Schnittstelle, wenn
lediglich zwischen der Schnittstelle SSI und EnDat unterschieden
werden muss, erklärt werden.
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4a zeigt
den Beginn einer Datenübertragung von der Folgeelektronik
110 über
den Datenübertragungskanal
100 auf das Positionsmessgerät
10 unter
Verwendung der Schnittstelle EnDat, die beispielsweise in der
EP0660209B2 beschrieben
ist. Nach dem Einschalten befindet sich das erste Eingangssignal
E1 auf High-Pegel, der Pegel des zweiten Eingangssignals E2 ist
Low. Das erste Eingangssignal E1 entspricht in diesem Beispiel dem
Signal auf der Taktleitung, während das zweite Eingangssignal
E2 das Signal auf der die bidirektional betriebene Datenleitung
darstellt.
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Die Übertragung
beginnt mit einer fallenden Flanke des ersten Eingangssignals E1,
während das zweite Eingangssignal E2 im Ausgangszustand,
also gleich nach dem Einschalten, hochohmig (Tri-State-Zustand)
geschaltet ist. Im hochohmigen Zustand stellt sich auf der zweiten
Signalleitung E2 eine Spannung ein, die von den Terminierungswiderständen R1,
R2, R3 bestimmt ist. Diese werden, wie oben bereits erwähnt,
bei digitaler Datenübertragung benötigt, um Signalreflektionen
zu dämpfen. Die Terminierungswiderstände R1, R2,
R3 werden üblicherweise so dimensioniert, dass die resultierende
Spannung auf der zweiten Signalleitung E2 von der empfangenden Seite,
in diesem Fall dem Positionsmessgerät
10, entweder
eindeutig als High-Pegel oder Low-Pegel interpretiert wird, wobei
die Terminierungswiderstände R1, R2, R3 bevorzugt so dimensioniert
werden, dass das Positionsmessgerät
10 einen High-Pegel
erkennt. Mit der dritten fallenden Flanke beginnt die Folgeelektronik
110 mit
der Übertragung eines Befehls (in der Terminologie der
EP0660209B2 als Status-Befehl
bezeichnet). Dieser besteht aus drei aufeinanderfolgend gesendeten
Bits, die anschließend invertiert wiederholt werden. In
einer alternativen Ausführungsform der EnDat-Schnittstelle
kann die Wiederholung des Befehls aber auch in der gleichen Polarität
erfolgen.
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4b zeigt
dagegen die Signalzustände am Beginn einer Datenübertragung
bei der SSI-Schnittstelle, die, wie einleitend bereits erwähnt, in
der
EP0171579A1 beschrieben
ist. Unter der Annahme, dass das erste Eingangssignal E1 das Signal auf
der Taktleitung und das zweite Eingangssignal E2 das Signal auf
der Datenleitung ist, befindet sich erste Eingangssignal E1 im Anfangszustand
ebenfalls auf High-Pegel und die Datenübertragung beginnt mit
einer fallenden Flanke des ersten Eingangssignals E1. Da bei SSI
die Datenleitung unidirektional vom Positionsmessgerät
10 zur
Folgeelektronik betrieben wird und die Treiberbausteine während
der automatisierten Erkennung der Schnittstelle inaktiv sind, bleibt
das zweite Eingangssignal E2, unabhängig vom Eingangssignal
E1 stets auf gleichem Pegel, der wiederum von Terminierungswiderständen
R1, R2, R3 bestimmt ist. Im dargestellten Beispiel hat das zweite
Eingangssignal E2 einen konstanten Low-Pegel.
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In
der Auswerteeinheit 260 kann nun die Taktleitung dadurch
identifiziert werden, dass das Signal auf dieser Leitung (im Beispiel
das erste Eingangssignal E1) nach der ersten Flanke in regelmäßigen
Zeitabständen weitere Flanken aufweist.
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Die
Erkennung der Taktleitung ist in diesem Beispiel als Entscheidungskriterium
für die Bestimmung der verwendeten Schnittstelle nicht
ausreichend, da es sich in beiden Fällen um synchrone Schnittstellen
handelt. Hier kann beispielsweise die Betrachtung von Signalpegeln
des zweiten Eingangssignals E2 bei Signalflanken eines ersten Eingangssignals
E1 (des Taktsignals) als weiteres Entscheidungskriterium herangezogen
werden. Da bei der SSI- Schnittstelle kein Pegelwechsel auf der Datenleitung
auftreten kann, bei der EnDat-Schnittstelle jedoch ein Befehl übertragen
wird, sich der logische Pegel auf der Datenleitung also ändert,
ist eine eindeutige Bestimmung der Schnittstelle möglich.
Ein vorheriger Pegelwechsel zu dem Zeitpunkt, an dem in 4a das
zweite Eingangssignal E2 hochohmig geschaltet wird, ist als Entscheidungskriterium
unzuverlässig, da er von der Dimensionierung der Terminierungswiderstände
R1, R2, R3 abhängig ist.
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Auf
diese Weise können für eine Vielzahl unterschiedlicher
Schnittstellen Entscheidungskriterien gefunden werden, die der Auswerteeinheit 260 eine automatisierte
Erkennung ermöglichen. So wäre beispielsweise
eine Folge von Signalflanken in unregelmäßigen
Abständen ein Hinweis für eine asynchrone Schnittstelle, über
die ein ASCII-codiertes Zeichen übertragen wird.
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Es
ist selbstverständlich, dass der Zugriff von der Folgeelektronik 110 auf
das Positionsmessgerät 10 während der
automatisierten Erkennung der Schnittstelle, dadurch dass das Positionsmessgerät 10 weder
Daten sendet noch empfängt, zu Übertragungsfehlern
auf Seiten der Folgeelektronik 110 führt. Da die
automatisierte Erkennung aber außerhalb des eigentlichen
Betriebs des Positionsmessgeräts 10 stattfindet,
ist dies nicht problematisch.
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Darüber
hinaus kann es vorkommen, dass ein einziger Schnittstellenzugriff
für eine eindeutige Erkennung der Schnittstelle nicht ausreicht.
So würde in 4a unter der Annahme, dass der
Ruhezustand beim zweiten Eingangssignal E2 ein Low-Pegel ist, im
Tristate-Zustand der Pegel über die Terminierungswiderstände
R1, R2, R3 ebenfalls auf Low-Pegel eingestellt ist, die Übertragung
eines Befehls der mit der Pegelfolge ‚000’ codiert
ist und lediglich in der gleichen Polarität wiederholt
wird, ebenfalls keine Pegeländerung generieren. Eine sichere
Entscheidung zwischen SSI und EnDat könnte in diesem Fall
nicht getroffen werden.
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Derartige
Kombinationen können vermieden werden, wenn einer Person,
die die Inbetriebnahme einer Maschine durchführt, in der
erfindungsgemäße Positionsmessgeräte 10 eingesetzt
sind, in einer Inbetriebnahmevorschrift die zu verwendenden Schnittstellenbefehle
für die automatisierte Erkennung vorgegeben werden. Gegebenenfalls
ist die Anweisung, mehrere unterschiedliche Schnittstellenbefehle
zu verwenden, wenn ein erster Versuch nicht zum Erfolg geführt
hat, bereits ausreichend.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 0171579
A1 [0004, 0047]
- - EP 0660209 B2 [0005, 0045, 0046]
- - DE 19701310 B4 [0006, 0034]
- - JP 8185591 A [0008]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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