DE10339034A1 - Verfahren zur Übertragung von Daten zwischen mehreren Funktionseinheiten - Google Patents

Abstract

Die Übertragung von Daten erfolgt über einen Datenbus zwischen mehreren Funktionseinheiten (FS1 bis FSm). Außer den Daten wird jeweils ein zugehöriger Block von der sendenden Funktionseinheit geliefert, so dass Daten (DATA1, ...) und Taktsignal (CLK1, ...) denselben Übertragungsbedingungen unterworfen sind. Die Übertragung erfolgt im Zeitmultiplexbetrieb.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung von Daten zwischen mehreren Funktionseinheiten über einen Datenbus im Zeitmultiplexbetrieb.
• Es ist an sich bekannt, Daten zwischen mehreren Funktionseinheiten im Zeitmultiplexverfahren zu übertragen. Den einzelnen Funktionseinheiten wird hierbei ein fester Zeitschlitz zugeordnet, in den sie ihre auszusendenden Daten einfügen können. Es kann immer nur eine Funktionseinheit Daten senden, während die anderen empfangen. Die Wartezeit bis zur Aussendung der Daten beträgt somit für jede Funktionseinheit (jeden Teilnehmer) maximal eine Rahmendauer. Jeder Funktionseinheit ist aufgrund einer eingeführten Rahmenstruktur bekannt, wann sie senden kann. Allen Funktionseinheiten wird ein zentrales Taktsignal zugeführt, mit dem sie die empfangenen Daten abtasten. Neben dem Daten- und Taktjitter machen sich bei hohen Datenraten die Laufzeitunterschiede der Daten zwischen den Funktionseinheiten bereits deutlich bemerkbar, so dass die empfangenen Datenbits oder Datenbytes nicht mehr optimal abgetastet werden. Der Empfangsspielraum ist daher stark beschränkt.
• Eine Synchronisation oder ein individuell umschaltbarer Laufzeitausgleich zwischen den Funktionseinheiten ist extrem aufwendig.
• Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein einfach zu realisierendes Verfahren zur Datenübertragung bei hohen Datenraten zwischen unterschiedlichen Funktionseinheiten anzugeben.
• Diese Aufgabe wird durch das im Anspruch 1 angegebene Verfahren gelöst.
• Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
• Der Vorteil bei diesem Verfahren ist die identische Behandlung von Daten- und Taktsignalen bei der Übertragung. Unabhängig von der Übertragungslänge finden Daten- und Taktsignal die selben Übertragungsbedingungen und damit gleiche Laufzeiten vor. Eine identische Ausführung aller Übertragungsleitungen ist die Voraussetzung für eine optimale Funktion des Verfahrens.
• Das Taktsignal kann zwar theoretisch durch Modulation des Datensignals übertragen werden, die am wenigsten aufwendige Methode ist jedoch, eine gemeinsame Taktleitung für alle Funktionseinheiten vorzusehen.
• Um ein störungsfreies Umschalten zwischen unterschiedlichen Verbindungen zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, dass einem auszusendenden Datenblock eine Connect-Phase vorangeht, in der die Einschwingvorgänge abklingen und eine Disconnect-Phase folgt, in der sowohl der Datentreiber als auch der Taktsignaltreiber deaktiviert wird.
• Um durch die unterschiedlichen Laufzeiten mögliche Kollisionen zwischen unterschiedlichen Sende- und Empfangssignalen weiter zu reduzieren ist es zweckmäßig, zwischen Disconnect-Phase und Connect-Phase eine sogenannte Turn-Around-Phase einzuschalten, in der alle Sendetreiber deaktiviert sind und keine Aussendung von Daten und kein Datenempfang stattfindet. Alternativ kann die Disconnect-Phase entsprechend modifiziert werden.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand von Figuren näher beschrieben.
• Es zeigen
• 1 die Struktur eines Zeitmultiplex(TDM)-Busses und
• 2 ein Zeitdiagramm zur Datenübertragung.
• 1 zeigt mehrere Funktionseinheiten FS1 bis FSm, die durch einen Datenbus DB und eine Taktleitung CL miteinander verbunden sind. Über die Datenleitung bzw. die Datenleitungen des Datenbusses werden Daten DATA1,... der Funktionseinheiten seriell oder parallel im Zeitmultiplexverfahre übertragen. Die Taktleitung CL weist die gleichen Übertragungseigenschaften auf wie Datenleitungen auf. Sie dient zum Übertagen der den Daten jeweils zugeordneten Taktsignale CLK1, .... Die Funktionseinheiten können verschiedene Schaltungskarten eines Gerätes sein oder auch räumlich über viele Meter getrennt sein.
• 2 zeigt die Übertragung der Daten DATA1, DATA2, .. und der zugehörigen Taktsignale CLK1, CLK2, ... zwischen den Funktionseinheiten. Während einer Turn-Around-Phase P1 findet keine Übertragung statt. Zu Beginn einer Connect-Phase P2 wird der Datentreiber und der Takttreiber aktiviert, wobei die Einschwingvorgänge am Ende der Connect-Phase abgeschlossen sind und Daten DATA1 mit dem zugehörigen Taktsignal CLK1 übertragen werden. Die Übertragung der Daten kann seriell oder parallel erfolgen. Diese Daten werden von den übrigen Funktionseinheiten mit dem mitübertragenem Taktsignal CLK1 abgetastet. Da beide Signale die gleichen Wege zurücklegen, gibt es keine zeitlichen Abweichungen auf dem Übertragungsweg. Die so geschalteten Verbindungen entsprechen somit auf Zeitschlitze begrenzten Point-to-Point-Verbindungen, es kann somit als Virtuell-Point-to-Point-Verfahren bezeichnet werden. Da die Sendetreiber gleich ausgelegt sind, entstehen auch hier keine zusätzlichen Laufzeitprobleme. In den empfangenen Funktionseinheiten folgt die Überprüfung, für wen die Daten bestimmt sind und deren Auswertung. Nach der Datenübertragungs-Phase P3 werden zu Beginn der Disconnect-Phase P4 der Datentreiber und der Taktsignal-Treiber in den Ruhezu stand geschaltet, in 2 symbolisch durch den halben Signalpegel dargestellt. Der Ruhezustand kann ein hochohmiger Tri-State-Zustand sein oder ein passiver ohmscher Abschluss. Die Connect-Phase P2, die Übertragungsphase P3 und die Disconnect-Phase P4 bilden einen Zeitschlitz ZS_n. Nach der Disconnect-Phase P4 folgt ein Turn-Around-Phase P1 in der die Aussendung von Daten unterbunden ist und eine Umschaltung auf die nächste Funktionseinheit erfolgt, die Daten aussendet. Zu Beginn der Connect-Phase P2 des nächsten Zeitschlitzes ZS_n+1 wird die zweite Funktionseinheit FS2 durch Aktivierung ihrer Datentreiber und ihres Taktsignal-Treibers aktiv und sendet ihre Daten DATA2 und das zugehörige Taktsignal CLK2 aus bis eine Deaktivierung mit Beginn der nächsten Disconnect-Phase P4 erfolgt usw.. Die Taktsignale können natürlich auch von einem zentralen Taktsignal abgleitet werden.
• Es ist selbstverständlich auch möglich, den Funktionseinheiten unterschiedlich lange Zeitschlitze fest zuzuordnen oder entsprechend dem Bedarf zuzuteilen. Dies erfolgt beispielsweise von einer nicht dargestellten zentralen Steuerung. Es besteht auch die Möglichkeit, dass die Sendeberechtigung der Funktionseinheiten mit über den Datenbus übertragen werden. Nach dem Ende des Zeitschlitzes ZS_n, in dem die Funktionseinheit FS1 aktiv war, wird dann für eine Umschaltung auf folgende Funktionseinheit FS2 gesorgt.

FS1–FSm

Funktionseinheit

DATA1

Daten der ersten Funktionseinheit

CLK1

Taktsignal der ersten Funktionseinheit

ZS_n, ZS_n+1

n-ter, (n+1)ter Zeitschlitz

DB

Datenbus

CL

Taktsignalleitung

P1

Turn-Around-Phase

P2

Connect-Phase

P3

Datenübertragungs-Phase

P4

Dosconnect-Phase

Claims (5)

1. Verfahren zur Übertragung von Daten (DATA1, DDATR2, ...) zwischen mehreren Funktionseinheiten (FS1, FS2, ..., FSm) über einen Datenbus (DB) im Zeitmultiplexbetrieb, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils von einer sendenden Funktionseinheit (FS1) neben den Daten (DATA1) ein zugehöriges Taktsignal (CLK1) ausgesendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Taktsignale (CLK1, CLK2, ...) über eine gemeinsame Taktleitung (CL) übertragen werden, die die gleichen Übertragungseigenschaften wie die Leitungen des Datenbus (DB) aufweist.
3. Verfahren nach A1 oder A2, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten (DATA1, DATA2, ...) in den Funktionseinheiten (FS1, FS2, ..., FSm) zugeordneten Zeitschlitzen (ZS_n, ZS_n+1) übertragen werden, die zusätzlich eine Connect-Phase (P2), eine Datenübertragungs-Phase (P3) und eine Disconnect-Phase (P4) aufweisen.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Disconnect-Phase (P4) und der Connect-Phase (P1) eine Turn-Around-Phase (P1) liegt, in der keine Übertragung von Daten (DATA1, DATA2, ...) erfolgt
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltung der Sendeberechtigung der Funktionseinheiten (FS1, ..., FSm) über den Datenbus (DB) erfolgt.