DE102012007628B3

DE102012007628B3 - Verfahren zur Datenübertragung zwischen einem als Master ausgeführten Kommunikationsteilnehmer und einem als Slave ausgeführten Kommunikationsteilnehmer und Datenübertragungssystem

Info

Publication number: DE102012007628B3
Application number: DE201210007628
Authority: DE
Inventors: Thomas Schäfer; Andreas Wanjek; Henning Schäfer; Zhidong Hua
Original assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Current assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority date: 2012-04-18
Filing date: 2012-04-18
Publication date: 2013-07-11
Anticipated expiration: 2032-04-19

Abstract

Verfahren zur Datenübertragung zwischen einem als Master ausgeführten Kommunikationsteilnehmer und einem als Slave ausgeführten Kommunikationsteilnehmer, wobei ein periodisch auftretendes Störsignal vorhanden ist, dessen Periodendauer T1 beträgt, wobei der Master nach dem jeweils aufgetretenen Störsignal beginnt, innerhalb einer Zeitdauer T2 Signale zu senden, wobei der Slave nach der Zeitdauer T2 beginnt, Signale zu senden für eine Zeitdauer T3, wobei T2 + T3 kleiner ist als die Zeitdauer T1, wobei zu Beginn der Zeitdauer T2 dieser Periode, der Master eine Präambel sendet, wobei der Slave nach Detektion der Präambel den Startzeitpunkt der jeweiligen Periode bestimmt und somit den Zeitpunkt für den Beginn der Zeitdauer T3, in welcher der Slave Signale sendet und/oder wobei der Slave nach der Detektion einer Präambel den Startzeitpunkt für das Senden seiner Daten für n Perioden bestimmt und danach erst nach Detektion einer weiteren vom Master gesendeten Präambel Signale sendet, wobei n eine ganz Zahl ist, die größer ist als 1.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Datenübertragung zwischen einem als Master ausgeführten Kommunikationsteilnehmer und einem als Slave ausgeführten Kommunikationsteilnehmer und ein Datenübertragungssystem.
Es ist allgemein bekannt, dass bei einem Datenübertragungssystem ein erster Kommunikationsteilnehmer nur dann sendet, wenn ein zweiter Kommunikationsteilnehmer nicht sendet, da ansonsten keine eindeutige Zuordnung ausführbar ist, wenn die Kommunikationsteilnehmer denselben Kommunikationskanal nutzen.
Aus der Seite http://de.wikipedia.org/wiki/Manchester-Code ist eine Präambel für eine ManchesterCode-Übertragung bekannt.
Aus der Seite http://de.wikipedia.org/wiki/Ethernet#Aufbau ist eine Präambel bei einer Ethernet-Datenübertragung bekannt.
Aus der Seite http://www.circuitdesign.de/products/tech_info/guide4.asp ist ebenfalls eine Präambel zum aufsynchronisieren bekannt.
Auch aus der Seite http://techwww.in.tu-clausthal.de/site/Projekte/DFVetterSchnarr/#DUE2 3 ist eine Präambel zur eindeutigen Identifizierung des Paketbeginnes bekannt.
Auch aus der Seite http://www.funkmodul.com/datei/pdf/app6.pdf ist eine Präambel bekannt.
Aus der DE 101 47 445 A1 ist ein Verfahren zur Übertragung von Informationen auf einem Bussystem bekannt.
Aus der DE 10 2006 051 222 B3 ist ein Verfahren zur Kommunikation auf einem LIN-Bus bekannt.
Aus der US 6 711 380 B1 ist ein Verfahren zum Reduzieren eines Interferenzeffektes bekannt, der durch Mikrowellenquellen verursacht wird.
Aus der US 2009/0 219 904 A1 ist ein Verfahren für ein Ermöglichen der Koexistenz einer Mehrzahl von Kommunikationstechnologieen auf einer Kommunikationsvorrichtung bekannt.
Aus der DE 10 2007 059 046 B3 ist eine Vorrichtung zur berührungslosen Energieübertragung bekannt.
Aus der DE 10 2007 003 010 A1 ist die abwechselnde Übertragung eines Leistungssignals und eines Datensignals bekannt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Verfahren zur Datenübertragung weiterzubilden, wobei. eine geringe Fehlerrate erreichbar sein soll.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Verfahren zur Datenübertragung nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Wichtige Merkmale bei dem Verfahren zur Datenübertragung zwischen einem als Master ausgeführten Kommunikationsteilnehmer und einem als Slave ausgeführten Kommunikationsteilnehmer nach Anspruch 1 sind, dass der Master in regelmäßigen Zeitabständen beginnt, innerhalb einer Zeitdauer T2 Signale zu senden,
wobei die zugehörige Periodendauer der Zeitdauer T1 entspricht,
wobei der Slave nach der Zeitdauer T2 beginnt, Signale zu senden für eine Zeitdauer T3,
insbesondere wobei T2 + T3 kleiner ist als die Zeitdauer T1.
Von Vorteil ist dabei, dass eine eindeutige Zuordnung des jeweiligen Senders ausführbar ist, obwohl die Master und Slave denselben Kommunikationskanal nutzen. Der Slave synchronisiert sich auf den Master auf, rastet sich also über einen längeren Zeitpunkt in die periodische Folge der Perioden T1 ein und sendet erst nach Beendigung des für den Master vorgesehenen Zeitfensters. Es ist also keine Synchronisation für jedes einzelne Datenpaket notwendig sondern nur für die Periode T1 und somit die Sende-Zeitdauer T2 des Masters und die Sendezeitdauer T3 für den Slave.
Weiter ist vorteilig, dass nicht in jeder Periode T1 eine Präambel vorhanden sein muss. Denn der Slave weist einen eigenen Zeitgeber auf und ist somit in der Lage für eine gewisse Zeitspanne die Zeitpunkte vorauszubestimmen, ohne dass der zugehörige Messfehler zu groß wird.
Außerdem ist eine höhere Effizienz bei der Datenübertragung ermöglicht, weil kein Timeout bei fehlerhafter Übertragung notwendig ist.
Darüber hinaus ist keine GuardTime notwendig. Die Erfindung ist besonders vorteilhat einsetzbar bei Regelkreises mit harter Echtzeitanforderung aufgrund deterministischer Datenübertragung.
Wichtige Merkmale bei dem Verfahren zur Datenübertragung zwischen einem als Master ausgeführten Kommunikationsteilnehmer und einem als Slave ausgeführten Kommunikationsteilnehmer nach Anspruch 1 sind, dass ein periodisch auftretendes Störsignal vorhanden ist, dessen Periodendauer T1 beträgt,
wobei der Master nach dem jeweils aufgetretenen Störsignal beginnt, innerhalb einer Zeitdauer T2 Signale zu senden,
wobei der Slave nach der Zeitdauer T2 beginnt, Signale zu senden für eine Zeitdauer T3,
insbesondere wobei T2 + T3 kleiner ist zur Zeitdauer, T1.
Von Vorteil ist dabei, dass die Datenübertragung nicht gleichzeitig zum Auftreten des Störsignals ausgeführt wird und somit die Fehlerrate bei der Datenübertragung verringerbar ist.
Insbesondere ist die T1-Fensterung an periodische Störungen koppelbar.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Zeitdauerwerte T1, T2 und T3 dem Master und dem Slave bekannt gemacht,
insbesondere wobei T2 kleiner ist als T1,
insbesondere wobei T3 kleiner ist als T1. Von Vorteil ist dabei, dass nach Detektion der Präambel vom Slave der Startzeitpunkt der Signalübertragung des Masters bestimmbar ist und daraus mit den dem Slave bekannten Werten T1, T2, T3 das Zeitintervall bestimmbar ist, in welchem der Slave senden darf.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sendet der Master zu Beginn einer ersten Periode, insbesondere zu Beginn der Zeitdauer T2 dieser Periode, eine Präambel. Von Vorteil ist dabei, dass ein Testsignal durch den Kommunikationskanal sendbar ist und somit Parameter des Slave anpassbar sind. Insbesondere wenn also der Kommunikationskanal veränderlich ist, sind Anpassungen ermöglicht.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung bestimmt der Slave nach Detektion einer Präambel den Startzeitpunkt der jeweiligen Periode und somit den Zeitpunkt für den Beginn der Zeitdauer T3, in welcher der Slave Signale sendet. Von Vorteil ist dabei, dass mittels des Zeitgebers des Slave und dessen Bestimmungsmittel zum Erkennen der Präambel die Bestimmung des Zeitpunktes ermöglicht ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung bestimmt der Slave nach der Detektion einer Präambel den Startzeitpunkt für das Senden seiner Daten für n Perioden und sendet danach erst nach Detektion einer weiteren vom Master gesendeten Präambel Signale, wobei n eine ganz Zahl ist, die größer ist als 1. Von Vorteil ist dabei, dass für eine gewisse Anzahl von Perioden noch die Detektion der ersten Präambel nachwirkt.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weisen Master und Slave jeweils einen Taktgeber, Zeitgeber oder eine Uhr auf, so dass nach Bestimmung eines Zeitpunktes relativ zu diesem Zeitpunkt um eine Zeitdauer beabstandete Zeitpunkte bestimmbar sind. Von Vorteil ist dabei, dass die Zeitpunkte in einfacher Weise ermöglicht ist.
Wichtige Merkmale bei dem Datenübertragungssystem zur Durchführung eines vorgenannten Verfahrens sind, dass das Datenübertragungssystem einen als Master ausgeführten Kommunikationsteilnehmer und einen als Slave ausgeführten Kommunikationsteilnehmer aufweist,
wobei der Master und der Slave jeweils einen Zeitgeber aufweisen und Bestimmungsmittel, mittels derer ein jeweiliger Zeitpunkt bestimmbar ist und relativ zu dem Zeitpunkt weitere Zeitpunkte, welche um eine Zeitdauer (T1, T2, T3, n·T1, n·T1 + T2) beabstandet sind,
wobei zwischen Master und Slave ein Kommunikationskanal angeordnet ist,
wobei der Slave ein Mittel zur Detektion einer vom Master gesendeten Präambel aufweist.
Von Vorteil ist dabei, dass ein Überschneiden der Sendeaktivitäten von Master und Slave verhinderbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind der Slave oder Master auf einem bewegbar angeordneten Fahrzeug angeordnet, das induktiv versorgt ist aus einem stationär angeordneten, insbesondere bodenverlegtem, Primärleitersystem,
wobei das Fahrzeug eine Sekundärwicklung aufweist, welche induktiv gekoppelt ist an das Primärleitersystem,
insbesondere wobei ein Strom in das Primärleitersystem eingeprägt ist, wobei der Sekundärwicklung eine Kapazität derart in Reihe oder parallel zugeschaltet ist, dass die zugehörige Resonanzfrequenz im Wesentlichen der Frequenz des in das Primärleitersystem eingeprägten Stromes entspricht,
insbesondere wobei die Frequenz zwischen 10 kHz und 1 MHz beträgt. Von Vorteil ist dabei, dass bei einer induktiven Übertragung eine geringe Fehlerrate erreichbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die induktive Kopplung zumindest teilweise den Kommunikationskanal oder der Kommunikationskanal umfasst zumindest teilweise die induktive Kopplung. Von Vorteil ist dabei, dass trotz der induktiven Kopplung eine fehlerarme Datenübertragung ermöglicht ist.
Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
In der 1 ist ein Schema zur erfindungsgemäßen Datenübertragung gezeigt.
Dabei handelt es sich um eine Datenaustauschverbindung, über welche Kommunikationsteilnehmer Daten austauschen. Hierbei ist ein erster Kommunikationsteilnehmer als Master ausgebildet und ein weiterer als Slave.
Der Master weist einen Zeitgeber, wie Uhr oder Taktungsmittel, auf, mit welchem in regelmäßig beabstandeten Zeitpunkten der Master ein Startsignal erhält, so dass dieser beginnt oder zumindest beginnen kann, eine Präambel und nachfolgend ein Datenpaket zu senden. Diese jeweils zeitlich zueinander nächstbenachbarten Startsignale sind also voneinander jeweils mit der Zeitdauer T1 voneinander beabstandet. Die Startsignalfolge stellt also ein periodisches Signal dar, welches eine Periodendauer T1 aufweist.
Die dem Master nach dem jeweiligen Startsignal jeweils zum Senden zur Verfügung stehende Zeitdauer T2 kann ein anfängliches Senden der Präambel umfassen, muss aber nicht.
Dem Slave ist der Wert T1 und T2 sowie der Wert T3 bekannt, so dass er nach Empfang einer ersten, vom Master M gesendeten Präambel und/oder eines ersten Datenpakets des Masters M den Zeitpunkt des Startsignals bestimmen kann und/oder daraus den Zeitpunkt des Endes der Zeitdauer T2 bestimmen kann. Denn zu diesem Zeitpunkt beginnt die Zeitdauer T3, zu welcher der Slave Daten senden darf.
Sobald also dem Slave der Zeitpunkt des Startsignals bekannt ist, ist dem Slave das Zeitfenster T3, in welchem er Daten senden darf, bekannt. Außerdem bestimmt er die Zeitpunkte der Startsignalfolge, so dass er auch ohne Detektion einer Präambel, den Zeitpunkt für den Beginn der Zeitdauer T3 bestimmen kann.
Wenn jedoch nach n Periodendauern T1, also nach einer Zeitdauer von n·T1 nach der letzten Detektion einer vom Master M gesendeten Präambel, noch keine weitere Präambel detektiert wurde, versucht der Slave S sich aufs Neue zu aufzusynchronisieren, indem er auf die nächste vom Master M gesendete Präambel wartet. Dabei ist n eine ganze Zahl, die in 1 3 beträgt, im Allgemeinen aber größer ist als 2, insbesondere größer als 5.
Im unteren Teil der 1 ist auch erkennbar, dass der Master stets Signale sendet, der Slave jedoch nicht in jeder Periodendauer T1.
Die obere Hälfte der 1 zeigt die Kommunikation von der Seite des Masters aus und die untere Hälfte der 1 zeigt die Kommunikation von der Seite des Slave aus.
Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel versucht sich der Slave S erst dann aufs Neue aufzusynchronisieren, wenn der Master M in einer Periodendauer T1 keine Daten gesendet hat, auch wenn schon mehr als n Mal keine Präambel vom Master M gesendet und/oder keine Präambel vom Slave S empfangen wurde.
Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel tritt ein Störsignal periodisch auf. Vorteiligerweise werden die Zeitdauern T1 an das Auftreten dieses Störsignals gekoppelt. Hierzu wird direkt nach dem Störsignal das Senden des Masters M begonnen, insbesondere also das Senden der Präambel und der Daten. Direkt nach einer Zeitdauer T2 hat der Master M das Senden seiner Daten beendet und der Slave S beginnt mit dem Senden seiner Daten.
Vorzugsweise wird die erfindungsgemäße Datenübertragung zwischen zwei induktiv gekoppelten Kommunikationsteilnehmern ausgeführt.
Bezugszeichenliste

S

Kommunikationsteilnehmer, Slave

M

Kommunikationsteilnehmer, Master

T1

Periodendauer

T2

Sende-Zeitdauer für den Master

T3

Sende-Zeitdauer für den Slave

P

Präambel

Claims

Verfahren zur Datenübertragung zwischen einem als Master ausgeführten Kommunikationsteilnehmer und einem als Slave ausgeführten Kommunikationsteilnehmer, wobei ein periodisch auftretendes Störsignal vorhanden ist, dessen Periodendauer T1 beträgt, wobei der Master nach dem jeweils aufgetretenen Störsignal beginnt, innerhalb einer Zeitdauer T2 Signale zu senden, wobei der Slave nach der Zeitdauer T2 beginnt, Signale zu senden für eine Zeitdauer T3, wobei T2 + T3 kleiner ist als die Zeitdauer T1, wobei zu Beginn der Zeitdauer T2 dieser Periode, der Master eine Präambel sendet, wobei der Slave nach Detektion der Präambel den Startzeitpunkt der jeweiligen Periode bestimmt und somit den Zeitpunkt für den Beginn der Zeitdauer T3, in welcher der Slave Signale sendet und/oder wobei der Slave nach der Detektion einer Präambel den Startzeitpunkt für das Senden seiner Daten für n Perioden bestimmt und danach erst nach Detektion einer weiteren vom Master gesendeten Präambel Signale sendet, wobei n eine ganz Zahl ist, die größer ist als 1.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitdauerwerte T1, T2 und T3 dem Master und dem Slave bekannt gemacht sind, wobei T2 kleiner ist als T1, wobei T3 kleiner ist als T1.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Master und Slave jeweils einen Taktgeber, Zeitgeber oder eine Uhr aufweisen, so dass nach Bestimmung eines Zeitpunktes relativ zu diesem Zeitpunkt um eine Zeitdauer beabstandete Zeitpunkte bestimmbar sind.
Datenübertragungssystem zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Datenübertragungssystem einen als Master ausgeführten Kommunikationsteilnehmer und einen als Slave ausgeführten Kommunikationsteilnehmer aufweist, wobei der Master und der Slave jeweils einen Zeitgeber aufweisen und Bestimmungsmittel, mittels derer ein jeweiliger Zeitpunkt bestimmbar ist und relativ zu dem Zeitpunkt weitere Zeitpunkte, welche um eine Zeitdauer (T1, T2, T3, n·T1, n·T1 + T2) beabstandet sind, wobei zwischen Master und Slave ein Kommunikationskanal angeordnet ist, wobei der Slave ein Mittel zur Detektion einer vom Master gesendeten Präambel aufweist, wobei der Slave oder Master auf einem bewegbar angeordneten Fahrzeug angeordnet sind, das induktiv versorgt ist aus einem stationär angeordneten, bodenverlegten Primärleitersystem, wobei das Fahrzeug eine Sekundärwicklung aufweist, welche induktiv gekoppelt ist an das Primärleitersystem, – wobei die induktive Kopplung zumindest teilweise den Kommunikationskanal umfasst – oder wobei der Kommunikationskanal zumindest teilweise die induktive Kopplung umfasst.
Datenübertragungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Strom in das Primärleitersystem eingeprägt ist, wobei der Sekundärwicklung eine Kapazität derart in Reihe oder parallel zugeschaltet ist, dass die zugehörige Resonanzfrequenz im Wesentlichen der Frequenz des in das Primärleitersystem eingeprägten Stromes entspricht,
Datenübertragungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz zwischen 10 kHz und 1 MHz beträgt.