DE19509960A1 - Bus-System, insbesondere prioritätsorientiertes Bus-System - Google Patents

Bus-System, insbesondere prioritätsorientiertes Bus-System

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Description

Die Erfindung betrifft ein Bus-System, insbesondere prioritätsorientiertes Bus-System, für eine Anzahl von Teilnehmern (Master), wie es im Oberbegriff des Patentanspru­ ches 1 beschrieben ist.
Es sind bereits verschiedene Bus-Systeme zum Übertragen von Daten- und Steuersigna­ len bekannt. Diese Bus-Systeme können zur bitparallelen und wortseriellen Übertra­ gung im 8, 16, 32, 64-Bit-Mode oder in beliebiger Bit-Anzahl ausgerüstet bzw. einge­ richtet sein. Hierbei wird grundlegend zwischen sogenannten System-Bussen unter­ schieden, welche die einzelnen Einheiten in einem Rechnersystem untereinander verbinden bzw. solchen Bus-Systemen, über welche mehrere Rechnersysteme unterei­ nander kommunizierten und Daten bzw. Steuersignale über lange Strecken austauscht und typischerweise zur wort- und bitseriellen Übertragung eingerichtet sind. Bei System-Bussen zur Hochgeschwindigkeitsübertragung von Daten, wie sie beim Aus­ tausch von Daten in einem geschlossenen Rechnersystem bei der Kommunikation zwi­ schen verschiedenen Mastern und Slaves notwendig sind, wird jedoch versucht, eine bitparallele und wortserielle Übertragung zu erreichen. Ein derartiger bekannter Stan­ dardbus ist der Multibus II oder PSB, der unter dem Code P 1296 PSB Standard von der IEEE 1987 veröffentlicht wurde. Um einen optimalen und raschen Datenaustausch unter mehreren gleichwertigen Teilnehmern, also sogenannten Mastern, und zwischen jedem einzelnen Master und den im System vorgesehenen Slaves oder I/O-Einheiten werden typischerweise zwei parallele Bus-Systeme angeordnet, wodurch ein hoher technischer und elektrotechnischer sowie schaltungstechnischer Aufwand gegeben ist.
Durch die US-A-5,218,690 ist es nun bekannt, ein eigenes Interface zu schaffen, wel­ ches eine direkte Verbindung zwischen den PSB-Bussen und dem VME-Bus ermög­ licht. Damit soll ein rascher Datenaustausch ohne die Verwendung von gate-arrays er­ reicht werden. Nachteilig ist hierbei jedoch, daß nach wie vor zwei getrennte Bus- Systeme benötigt werden.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, den Datenaustausch zwischen gleichwertigen Teil­ nehmern, sogenannten Masters, untereinander und mit I/O-Einheiten, sogenannten Sla­ ves, so zu optimieren, daß mit einem Minimum an Kabelaufwand ein rascher und ge­ ordneter Datenaustausch wechselweise zwischen den einzelnen Teilnehmern, also Ma­ stern, bzw. zwischen den unterschiedlichsten Teilnehmern und den I/O-Einheiten sogenannten Slaves erfolgen kann.
Diese Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale im Kennzeichenteil des Patent­ anspruches 1 gelöst. Überraschend ist hierbei, daß durch die Verwendung von unter­ schiedlichen Verfahren zum Übertragen der Kennung bzw. Adressen und Daten bei ei­ ner Kommunikation zwischen den Teilnehmern durch die Ausnutzung des sogenannten Mulitplexverfahrens eine höhere Anzahl von Datenleitungen für die Datenübertragung zur Verfügung stehen und somit eine größere Datenmenge in erheblich kürzerer Zeit übermittelt werden kann. Dazu kommt der Vorteil, daß durch die einheitlichen Arbitrie­ rungsvorgänge der Verbindungsaufbau unter den einzelnen Teilnehmern zentral abge­ wickelt werden kann, wodurch ein optimaler Datenaustausch und eine hohe Betriebssi­ cherheit erreicht werden kann. Dadurch, daß vor allem auch während der Arbitrierung der Zugriff auf den System-Bus gesperrt ist, kann jeweils vor dem unmittelbaren näch­ sten Zugriff auf den System-Bus die Prioritätsnachricht mit der höchsten Wertigkeit ermittelt werden, wodurch immer ein optimaler Buszugriff ermöglicht werden kann. Dazu kommt, daß durch den Aufbau dieses Bus-Systems auch ein Blocktransfer ermög­ licht wird.
Von Vorteil ist weiters aber auch eine Ausbildung gemäß Patentanspruch 2, da es durch die Verwendung einer eigenen Slave-Steuerleitung nunmehr möglich ist, ein Ge­ samtsystem unter Verwendung des gleichen System-Busses von jedem beliebigen von mehreren Teilnehmern jeden beliebigen der Slaves anzusprechen. Weiters ist es in so einem Bus-System möglich, sowohl Schaltungseinheiten anzustecken bzw. anzuschlie­ ßen, bei welchen ein Teil der Datenleitungen zur Übertragung der Adressen und der restliche Teil der Datenleitungen des Daten-Busses zur Übertragung der Daten verwen­ det wird. Dazu ist es nun aufgrund der speziellen Architektur des System-Busses wei­ ters möglich, bereits in früheren Steuerungen eingesetzte I/O-Einheiten, also Slaves, auch in dem neuen System-Bus zu verwenden, wodurch beim Ausbau von komplexen, bestehenden Steuerungen mit nur einem Master und einer Vielzahl von Slaves die Sla­ ves nur durch Austausch und Adaption der Master, also der Teilnehmer, aber anson­ sten unverändert weiterverwendet werden können.
Eine andere Weiterbildung beschreibt Patentanspruch 3, wodurch dieselben Datenlei­ tungen sowohl zur getakteten Datenübertragung, also für die Datenübertragung unter Teilnehmern bzw. Mastern als auch zur ungetakteten Datenübertragung, wie beispiels­ weise zwischen Teilnehmern und Slaves verwendet werden können. Somit ist eine ab­ wechselnd asynchrone und synchrone Betriebsart auf dem Bus-System einfach mög­ lich.
Eine weitere Ausführungsvariante des Bus-Systems ist im Kennzeichenteil des Patent­ anspruches 4 beschrieben. Durch diese Ausgestaltung des Bus-Systems können vor al­ lem auch I/O-Einheiten, also Slaves, in dem neuen Bus-System weiterverwendet wer­ den, die zur parallelen Adreß- und Datenübertragung eine höhere Anzahl an Leitun­ gen erfordern als die Anzahl der Datenleitungen im Bus-System.
Durch die Ausgestaltung nach Patentanspruch 5 wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß der Arbitrierungsvorgang bei jedem Teilnehmer parallel abläuft und somit das Er­ gebnis der Arbitrierung sofort jedem Teilnehmer zeitsynchron vorliegt und daher die Arbitrierungszeiten erheblich verkürzt werden können. Ein weiterer Vorteil dieser Lö­ sung liegt darin, daß bei Ausfall einer Auswerteschaltung die weiteren Teilnehmer un­ gestört weiterbetrieben werden können und auch eine Prioritätsermittlung möglich ist, weil jeder der Teilnehmer die Prioritätszuordnung eigenständig vornimmt und daher bei Störung eines Teilnehmers ein Weiterbetrieb des Bus-Systems möglich ist.
Vorteilhaft ist aber auch eine weitere Ausgestaltung nach Patentanspruch 6, die mit ei­ ner geringeren Anzahl von Steuerleitungen das Auslangen findet und gleichzeitig auch eine beliebig hohe Anzahl von Teilnehmern zur Arbitrierung an dieser angeschlossen werden kann. Bei einer sehr hohen Anzahl von Teilnehmern kann es sich daher emp­ fehlen, die geringfügig höheren Laufzeiten für den Arbitrierungsvorgang in Anbetracht der Verringerung der Anzahl der Steuerleitungen in Kauf zu nehmen.
Vorteilhaft ist aber auch eine Ausgestaltung nach Patentanspruch 7, da mit einer einzi­ gen Auswerteschaltung für eine Mehrzahl von Teilnehmern das Auslangen gefunden werden kann.
Durch die Weiterbildung nach Patentanspruch 8 ist es durch Anordnung der zusätzli­ chen Steuerleitung einfach möglich, parallel zur Datenübertragung zwischen den ein­ zelnen Teilnehmer oder den Teilnehmern und den Slaves bereits die Arbitrierung für den nächstfolgenden Zugriff auf das Bus-System vorzunehmen, wodurch die Zugriffs­ zeiten auf das Bus-System optimiert werden können.
Eine Ausgestaltung des Bus-Systems nach Patentanspruch 9 eröffnet eine einfache Mö­ glichkeit ohne zusätzlichen Rechenaufwand auch dem Teilnehmer mit dem geringsten Prioritätswert innerhalb einer überschaubaren Zeitspanne den Zugriff auf das Bus- System zu ermöglichen.
Vorteilhaft ist weiters die Ausgestaltung nach Patentanspruch 10, da dadurch unabhän­ gig vom Arbitrierungsvorgang jederzeit ein Zugriff auf die Teilnehmer bzw. die Slaves beispielsweise zur Übermittlung eines Nothaltsignals oder dgl. möglich ist.
Es ist aber auch eine weitere Ausbildung nach Patentanspruch 11 möglich. Diese Aus­ bildung hat den Vorteil, daß bei Rechnern mit einer Vielzahl von in etwa gleichwerti­ gen Teilnehmern eine wesentliche Optimierung bei der Laufzeit der Datenübertragung zwischen den einzelnen Teilnehmern erzielt werden kann, da die Zugriffsberechtigung auf das Bus-System in den einzelnen Teilnehmergruppen jeweils eigenständig und un­ abhängig voneinander ermittelt und damit der Datenaustausch zwischen einer vorbe­ stimmten kleineren Anzahl von Teilnehmern rascher erfolgen kann, wogegen eine Blockierung sämtlicher Teilnehmer von zwei oder mehreren Teilnehmergruppen tat­ sächlich nur dann stattfindet, wenn ein Datenaustausch zwischen einer größeren An­ zahl oder mehreren in unterschiedlichen Teilnehmergruppen beispielsweise in unter­ schiedlichen Maschinenteilen oder an unterschiedlichen Maschinen eines Maschinen­ netzes erforderlich ist. Dadurch können Rechner mit hohen Rechnerleistungen in ein­ zelnen Teilbereichen einer komplexen Maschinensteuerung über große Zeiträume eigenständig arbeiten, und es wird durch die notwendige Verknüpfung der Maschinen­ teile untereinander die Rechnerzeit nur unwesentlich verlangsamt.
Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß mehrere Teilnehmer einen Datenaustausch mit ei­ ner anderen Teilnehmergruppe anmelden können, wobei der Teilnehmer mit der höch­ sten Prioritätsnachricht ermittelt wird und als nächster Teilnehmer den Zugriff auf den System-Bus erlangt und anschließend die restlichen Teilnehmer abgearbeitet werden.
Weitere Vorteile zum vereinfachten Datenaustausch zwischen den Teilnehmern in un­ terschiedlichen Teilnehmergruppen sind in den Patentansprüchen 12 bis 16 gekenn­ zeichnet.
Vorteilhaft ist aber auch eine Ausgestaltung nach Patentanspruch 17, da dadurch mit dem Systembus auch Slaves bzw. I/O-Einheiten angesteuert werden können, deren Summe aus Adreß- und Datenleitungen zur parallelen Signalübertragung größer ist als die Anzahl der Datenleitungen im Datenbus des Systembusses. Dadurch wird die Ge­ samtanzahl der notwendigen Leitungen in einem derartigen Systembus gering gehal­ ten.
Durch die Weiterbildung nach Patentanspruch 18 ist mit Vorteil die Vorbereitung der weiteren Steuer- und Übertragungsvorgänge bereits möglich, obwohl die Datenübertra­ gung von der vorhergehenden Datenverbindung noch nicht vollständig beendet ist.
Durch die Signalaufteilung gemäß Patentanspruch 19 auf die Teilnehmer- bzw. Daten- Steuerleitung ist gleichzeitig eine Verzögerung des Datenwortes bzw. eine Gültigkeit des Datenwortes feststellbar.
Durch die weitere Anordnung einer Warte-Steuerleitung gemäß Patentanspruch 20 kann auch dann, wenn die weiteren Steuervorgänge bereits vor dem Ende des letzten Datenwortes eingeleitet werden können, eine Unterscheidung zwischen gültigen und ungültigen Datenwörtern erreicht werden.
Vorteilhaft ist auch eine Ausbildung nach Patentanspruch 21, da dadurch sofort festge­ stellt werden kann, ob die Datenwörter von einem Empfänger empfangen wurden oder nicht.
Eine andere Weiterbildung beschreibt Patentanspruch 22, wodurch während der Daten­ übertragung eines Teilnehmers ein Arbitrierungsvorgang gestartet werden kann und damit die Geschwindigkeit der Zuteilung für die einzelnen Teilnehmer erhöht wird.
Die Erfindung umfaßt auch ein Verfahren zur Übertragung von Daten, Kennungen bzw. Adressen und Steuersignalen zwischen mehreren Teilnehmern eines insbesondere prioritätsorientierten Bus-Systems, wie es im Oberbegriff des Patentanspruches 23 be­ schrieben ist.
Dieses Verfahren zur Übertragung von Daten, Kennungen bzw. Adressen und Steuer­ signalen zwischen mehreren Teilnehmern eines insbesondere prioritätsorientierten Bus-Systems ist durch die Maßnahmen im Kennzeichenteil des Patentanspruches 23 gekennzeichnet. Vorteilhaft ist hierbei, daß während des Arbitriervorganges bei Nicht­ belegung des System-Busses der System-Bus durch ein Arbitriersignal gesperrt wird und damit kein Teilnehmer ohne vorherige Prioritätsfeststellung den Zugriff an den System-Bus erlangen kann. Dazu kommt, daß durch das Sperren des System-Busses über das Arbitriersignal der Arbitriervorgang zum Ermitteln des Prioritätssignals mit der höchsten Prioritätsnachricht über eine beliebige Zeitdauer erfolgen kann.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen werden durch die Verfahrensschritte gemäß den Pa­ tentansprüchen 24 und 25 erreicht.
Mit dem Verfahrensablauf nach Patentanspruch 26 ist es möglich, durch die Beendung des Signals vor dem letzten Datenwort die Signale für die nächste Datenübertragung von einem weiteren Teilnehmer vorzubereiten.
Schließlich sind auch die Maßnahmen nach Patentanspruch 27 vorteilhaft, da durch die Beendigung des Datensignals, während ein Signal an der Teilnehmersteuerleitung an­ liegt, ein oder mehrere Datenwörter für ungültig erklärt werden können, wodurch Feh­ ler bei der Datenübertragung vermieden werden.
Die Erfindung wird anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispie­ le näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Handhabungsvorrichtung mit einer dieser zugeordneten Steuereinrich­ tung mit einem erfindungsgemäß ausgerichteten prioritätsorientierten Bus-System in vereinfachter, schematischer Darstellung;
Fig. 2 mehrere Teilnehmer (Master) einer Steuereinrichtung, die über das erfin­ dungsgemäß ausgebildete prioritätsorientierte Bus-System untereinander verbunden sind, in vereinfachter, schematischer Darstellung;
Fig. 3 ein Ablaufdiagramm der Signalfolgen in den verschiedenen System- und Datenleitungen eines erfindungsgemäß ausgebildeten System-Busses nach Fig. 2;
Fig. 4 eine andere Ausführungsvariante einer Steuereinrichtung eines erfindungs­ gemäß ausgebildeten prioritätsorientierten Bus-Systems, an dem mehrere Teilnehmer (Master) und Slaves angeschlossen sind, in vereinfachter, sche­ matischer Darstellung;
Fig. 5 ein Ablaufdiagramm der Signalfolgen in den verschiedenen System- und Datenleitungen eines erfindungsgemäß ausgebildeten System-Busses nach Fig. 3;
Fig. 6 ein Ablaufdiagramm der Signalfolgen bei der Kommunikation zwischen ei­ nem Teilnehmer und einem weiteren Teilnehmer;
Fig. 7 ein Ablaufdiagramm der Signalfolgen bei der Kommunikation zwischen ei­ nem Teilnehmer (Master) und einem Slave;
Fig. 8 eine andere Ausführungsvariante einer Steuereinrichtung eines erfindungs­ gemäßen System-Busses zur Verbindung mehrerer Teilnehmergruppen in vereinfachter, schematischer Darstellung;
Fig. 9 ein Ablaufdiagramm der Signalfolgen in einem erfindungsgemäßen System- Bus bei der Verbindung mehrerer Teilnehmergruppen;
Fig. 10 eine andere Ausführungsvariante einer Steuereinrichtung eines erfindungs­ gemäßes Bus-Systems für mehrere Teilnehmer (Master) und Slaves mit einer für die Teilnehmer zentralen Auswerteschaltung in vereinfachter, sche­ matischer Darstellung.
In Fig. 1 ist eine Handhabungsvorrichtung 1 und eine Fördervorrichtung 2 gezeigt. Die Handhabungsvorrichtung 1 weist zur Bewegung eines Greifers 3 in verschiedenen Raumrichtungen mehrere relativ zueinander bewegbare Arme 4 auf, die jeweils über z. B. elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch angetriebene Stellmotoren 5 in unter­ schiedliche Relativlagen zueinander verstellbar sind. An der Handhabungsvorrichtung 1 ist weiters auch ein Bedienpult 6 vorgesehen, an dem verschiedene Einstellorgane eine Notaustaste 7 sowie Anzeigeelemente 8 zur Überwachung der ordnungsgemäßen Funktion der Handhabungsvorrichtung 1 bzw. zu deren Programmierung angeordnet sind. Weiters weist die Fördervorrichtung 2 ein Förderband 9 auf. Auf dem Förderband 9 wird ein Werkstück 10 zur Handhabungsvorrichtung 1 transportiert, wodurch die Handhabungsvorrichtung 1 das Werkstück 10 weiterbearbeiten kann.
Die Handhabungsvorrichtung 1 sowie die Fördervorrichtung 2 sind über Anschlußlei­ tungen 11, 12 mit einer Steuereinrichtung 13 verbunden. Diese Steuereinrichtung 13 ist durch Steuereinheiten 14, 15 gebildet. Diese Steuereinheiten 14, 15 sind über Bus­ übertragungsvorrichtungen 16, 17 über einen Gruppen-System-Bus 18 miteinander ver­ bunden.
Jede der Steuereinheiten 14, 15 wird durch eine Teilnehmergruppe 19 bzw. 20 gebil­ det. Jede dieser Teilnehmergruppen 19, 20 besteht zumindest aus mehreren Teilneh­ mern (Master) 21 bzw. 22 und gegebenenfalls aus einem oder mehreren Slaves 23, 24. Die Teilnehmer 21 bzw. 22 sind mit den der gleichen Teilnehmergruppe 19 bzw. 20 zugeordneten Slaves 23 bzw. 24 über jeweils einen eigenen System-Bus 25 bzw. 26 verbunden.
Zum Betrieb der Steuereinrichtung 13 ist zumindest in einer Steuereinheit 14 oder 15 eine Stromversorgung 27 und ein Taktgenerator 28 angeordnet. Selbstverständlich sind auch die anderen zum Betrieb einer derartigen Steuereinheit 14, 15 aus dem Stand der Technik bekannten Schaltungsdetails vorgesehen bzw. je nach Belieben des Fach­ manns angeordnet, die jedoch, um das Verständnis der erfindungsgemäßen Lösung nicht zu erschweren, im Detail nicht dargestellt sind.
Des weiteren umfaßt die Steuereinrichtung 13 auch ein Eingabegerät 29, welches zu­ mindest mit einer der beiden Steuereinheiten 14 bzw. 15 über eine Anschlußleitung 30 verbunden ist. Das Eingabegerät 29 kann mit einem Bildschirm 31 und einer Tastatur 32 versehen sein und beispielsweise auch durch einen handelsüblichen Computer, bei­ spielsweise einem Personal-Computer im Industriestandard mit oder ohne Window- Technik gebildet sein.
Wird das Eingabegerät 29 nicht gleichzeitig als Überwachungs- und Ausgabegerät ver­ wendet, ist es selbstverständlich auch möglich, diese während dem normalen Betrieb der Steuereinrichtung 13 zu entfernen. Bevorzugt wird dieses Eingabegerät 29 jedoch dazu verwendet, um das Programm, welches in der Steuereinrichtung 13 verarbeitet wird, herzustellen und in die Steuereinrichtung 13 zur weiteren Verarbeitung einzuspie­ len.
Selbstverständlich ist die dargestellte Steuereinrichtung 13 nicht an die Verwendung in Verbindung der Handhabungsvorrichtung 1 und der Fördervorrichtung 2 beschränkt, sondern kann zur Steuerung jeder beliebigen anderen Maschine oder eines Arbeitsvor­ ganges oder dgl., wie beispielsweise Kunststoffspritzgußmaschinen, Montageautoma­ ten, Fräs- oder Drehmaschinen, Lüftungsanlagen oder dgl., verwendet werden.
Der Aufbau der System-Busse 25, 26 sowie des Gruppen-System-Busses 18 kann belie­ big erfolgen, und es kann dementsprechend dieser System-Bus 25, 26, der üblicher­ weise aus einem Daten-Bus 33 und einem Steuer-Bus 34 gebildet ist, aus einer beliebi­ gen Anzahl von Steuerleitungen 35 und Datenleitungen 36 gebildet sein. So ist es mög­ lich, daß beispielsweise Datenleitungen 36 zur 8-Bit-, 16-Bit- oder 32 Bit-Datenüber­ tragung ausgebildet sind.
In Fig. 2 sind an dem System-Bus 25 mehrere Teilnehmer 37, 38, 39 und 40 ange­ schlossen. Jede der Teilnehmer 37 bis 40 ist mit einer Übertragungsvorrichtung 41 bis 44 ausgestattet, die jeweils eine eigene Auswerteschaltung 45 bis 48 aufweist. Die Auswerteschaltungen 45 bis 48 der einzelnen Teilnehmer 37 bis 40 sind mit dem System-Bus 25, d. h. mit dessen Daten-Bus 33 und dem Steuer-Bus 34 verbunden. Der Daten-Bus 33 umfaßt ein ganzzahliges Mehrfaches von 8 Datenleitungen 36, d. h. zu­ mindest 16 oder 32 oder 64 Datenleitungen 36.
Der Steuer-Bus 34 umfaßt dagegen eine Mehrzahl von Steuerleitungen 35, welchen un­ terschiedliche Funktionen und Signalzustände zugeordnet sein können. Diese Steuerlei­ tungen 35 dienen insbesondere in Abstimmung mit den Übertragungsvorrichtungen 41 bis 44 zur ordnungsgemäßen Funktion dieser Übertragungsvorrichtungen 41 bis 44, weshalb nur jene Steuerleitungen 35 nachfolgend im Detail behandelt und beschrieben werden, die für die Erzielung der erfindungsgemäßen Funktion einer speziellen Bele­ gung bzw. Konfiguration bedürfen. Dabei handelt es sich insbesondere um eine Takt­ leitung 49 vom Taktgenerator 28, Prioritäts-Steuerleitungen 50 bis 53, eine Teilnehmer- Steuerleitung 54 und eine Sperr-Steuerleitung 55.
Zum besseren Verständnis der erfindungsgemäßen Funktion des System-Busses 25 ist gezeigt, daß die Prioritäts-Steuerleitungen 50 bis 53 direkt mit den Auswerteschaltun­ gen 45 bis 48 in den Übertragungsvorrichtungen 41 bis 44 verbunden sind.
Die Auswerteschaltungen 45 bis 48 dienen dazu, um in Abhängigkeit von den system­ weit festgelegten Prioritäten der Teilnehmer 37 bis 40 den Teilnehmern 37 bis 40 mit der höchsten Prioritätsnachricht festzustellen, so daß diesem dann im nachfolgenden Übertragungszyklus der Zugang zum System-Bus 25 freigegeben wird.
Zur Festlegung des Teilnehmers 37 bis 40 mit der höchsten Prioritätsnachricht können alle aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zur Ermittlung der höchsten Prio­ ritätsnachricht verwendet werden. Dementsprechend können hierfür auch bekannte Schaltungsbauteile für die Auswerteschaltungen 45 bis 48 eingesetzt werden. So ist es beispielsweise möglich, ein Arbitriersystem gemäß der DE-A 35 35 436 zu verwen­ den.
Die nähere Funktion, die eine rasche Auswahl des jeweils zuständigen Teilnehmers 37 bis 40 für den Zugriff zum System-Bus 25 festlegt, wird anhand eines in Fig. 3 darge­ stellten Ablaufdiagrammes der Signalfolgen in den verschiedenen Steuerleitungen 35 und Datenleitungen 36 erläutert. In dem Ablaufdiagramm ist auf der Abszisse die Spannung U und auf der Ordinate die Zeit t aufgetragen. Weiters werden die Signalab­ läufe in den Prioritäts-Steuerleitungen 50 bis 53 im Diagramm zusammengefaßt darge­ stellt.
In der Taktleitung 49 wird eine Folge von Taktimpulsen 56, die von dem schematisch in Fig. 2 gezeigten Taktgenerator 28 hergestellt werden, ausgesandt. Bei dem vorlie­ genden Ausführungsbeispiel wird bei der steigenden Taktflanke 57 eines Taktimpulses 56 zu einem Zeitpunkt 58 eine Prioritätsnachricht des Teilnehmers 37 und 39 angemel­ det. Einen Taktzyklus später, also bei der nächsten ansteigenden Taktflanke eines Takt­ impulses 56 zu einem Zeitpunkt 59, langt eine Prioritätsnachricht eines weiteren Teil­ nehmers 38 ein.
Unmittelbar am Zeitpunkt 58 der steigenden Taktflanke 57 wird durch Beaufschlagung der Prioritäts-Steuerleitungen 50 bis 53 der Teilnehmer 37 und 39 der Arbitrierungszy­ klus in den Auswerteschaltungen 45 bis 48 eingeleitet, der durch ein Arbitrierungssig­ nal 60 in der Sperr-Steuerleitung 55 den einzelnen Auswerteschaltungen 45 bis 48 si­ gnalisiert wird. Zwischen den Zeitpunkten 58 und 59 liegt daher in den Prioritäts- Steuerleitungen 50 bis 53 ein undefinierter Zustand über die Dauer des Arbitrierungssig­ nales 60 vor. Nachdem der Arbitrierungsvorgang beendet ist, wird, wie im Zeitpunkt 59 ersichtlich ist, das Arbitrierungssignal 60 beendet, d. h., daß die Auswerteschaltun­ gen 45 bis 48 den Teilnehmer 39, der eine höhere Prioritätsnachricht als der Teilneh­ mer 37 aufweist, ausgewählt hat und somit der Teilnehmer 39 als nächster Teilnehmer 39 auf den System-Bus 25 zugreifen kann.
Die Übertragungsvorrichtung 43 des Teilnehmers 39 beaufschlagt zu einem Zeitpunkt 61, der mit der steigenden Taktflanke 62 eines Taktimpulses 56 synchron ist, die Sperr- Steuerleitung 55 mit einem weiteren Arbitrierungssignal 63, wodurch der System-Bus 25 für die anderen Teilnehmer 37, 38 und 40 gesperrt ist. Gleichzeitig wird die Teil­ nehmer-Steuerleitung 54 mit einem Signal 64 beaufschlagt, wodurch die Übertragungs­ vorrichtung 41, 42 und 44 der Teilnehmer 37, 38 und 40 zur Kommunikation mit dem Teilnehmer 39 aufgefordert wird. Das Kommunizieren des Teilnehmers 39 mit den an­ deren Teilnehmern 37, 38 und 40 wird nachstehend anhand der Fig. 6 noch näher erläu­ tert, wobei grundsätzlich zwischen dem Zeitpunkt 61 und einem Zeitpunkt 65 über den Daten-Bus 33 zuerst eine Kennung, die den oder die betreffenden Teilnehmer 37 oder 38 oder 40 aktiviert und anschließend über die Datenleitungen 36 des Daten-Busses 33 Daten einem oder mehreren Teilnehmern 37, 38 oder 39 übermittelt werden.
Zum Zeitpunkt 65 ist die Datenübertragung zwischen den Teilnehmern 37 bis 40 abge­ schlossen, wodurch das Signal 64 auf der Teilnehmer-Steuerleitung 54 von der Übertra­ gungsvorrichtung 43 beendet wird und daher die Übertragungsvorrichtungen 41 bis 44 der Teilnehmer 37 bis 40 erkennen können, daß kein weiterer Datenaustausch mit dem Teilnehmer 39 erfolgt und dadurch der System-Bus 25 freigegeben werden kann.
Einen Taktzyklus später, d. h., bei der steigenden Taktflanke 66 des Taktimpulses 56, also zu einem Zeitpunkt 67, beendet die Übertragungsvorrichtung 43 des Teilnehmers 39 das Arbitrierungssignal 63 auf der Sperr-Steuerleitung 55. Durch das Freigeben der Sperr-Steuerleitung 55 wird der System-Bus 25 vom Teilnehmer 39 freigegeben.
Bei freigegebenem System-Bus 25, also anschließend an den Zeitpunkt 67, kann nun ein neuer Teilnehmer 37 bis 40 auf den System-Bus 25 zugreifen. Nachdem bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel anschließend an den Zeitpunkt 61, zu welchem der Teilnehmer 39 seinen Zugriff auf den System-Bus 25 aktiviert hat, ein weiterer Teil­ nehmer 38 eine Prioritätsnachricht an den Prioritäts-Steuerleitungen 50 bis 53 angemel­ det hat und zum Zeitpunkt 58 zwei Teilnehmer, nämlich der Teilnehmer 37 und 39 an­ gemeldet haben, wird ein neuer Arbitrierungsvorgang gestartet. Zwischen dem Zeit­ punkt 61 und einem weiteren Zeitpunkt 68 wird daher ein neuer Arbitrierungsvorgang vorgenommen und ist dementsprechend in den Prioritäts-Steuerleitungen 50 bis 53 wiederum ein undefinierter Signalzustand. Zum Zeitpunkt 68 ist dieser undefinierte Zustand beendet, und es wird über die Prioritäts-Steuerleitungen 50 bis 53 den Übertra­ gungsvorrichtungen 41 bis 44 der Teilnehmer 37 bis 40 mitgeteilt, daß bei der näch­ sten Freigabe des System-Busses 25 der Teilnehmer 37 auf den System-Bus 25 zugrei­ fen kann.
Dementsprechend wird synchron mit der nächsten steigenden Taktflanke, d. h. zum Zeitpunkt 69, der System-Bus 25 dem Teilnehmer 37 zugeordnet. Die Übertragungsvor­ richtung 41 des Teilnehmers 37 beaufschlagt also zum Zeitpunkt 69 die Sperr-Steuer­ leitung 55 mit einem Arbitrierungssignal 70, wodurch der System-Bus 25 für die wei­ teren Teilnehmer 38 bis 40 gesperrt ist. Einen Taktzyklus später, also zum Zeitpunkt 71, steuert die Übertragungsvorrichtung 41 des Teilnehmers 37 die Teilnehmer-Steuer­ leitung 54 mit einem Signal 72 an, worauf die übrigen Teilnehmer 38 bis 40 aktiviert werden und, wie zuvor beschrieben, der Austausch von Kennungen und Daten zwi­ schen dem Teilnehmer 37 und beliebigen weiteren Teilnehmern 38 bis 40 beginnt. Während die Funktion der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung 13 der besseren Über­ sichtlichkeit wegen nur unter Heranziehung von 4 Teilnehmern 37 bis 40 beschrieben wird, ist es selbstverständlich möglich, daß eine beliebige Anzahl von Teilnehmern vorgesehen sein kann. Als besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung von 15 Teil­ nehmern erwiesen, da dann noch ein rascher Datenaustausch zwischen den Teilneh­ mern gewährleistet ist und auch die Wartezeiten, die einer der Teilnehmer abwarten muß, bevor er auf den System-Bus 25 zugreifen kann, noch innerhalb der für hohe Rechnerleistungen möglichen Zeitspannen liegt. Damit ist es auch möglich, mit 4 Prio­ ritäts-Steuerleitungen 50 bis 53 das Auslangen zu finden, um die Zugriffsberechtigung der einzelnen Teilnehmer auf den System-Bus 25 festzulegen.
Die Verwendung von nur 15 Teilnehmern bei 4 Prioritäts-Steuerleitungen 50 bis 53 er­ öffnet weiters die Möglichkeit, daß einer der 16 möglichen Signalzustände bei 4 Prio­ ritäts-Steuerleitungen 50 bis 53 als Ruhezustand definiert werden kann, in welchen also keiner der Teilnehmer sich für den Zugriff auf den System-Bus 25 anmeldet. Die­ se Auslegung ermöglicht damit, daß beispielsweise ein wiederholter Zugriff des glei­ chen Teilnehmers auf den System-Bus 25 in einfacher Weise insofern geregelt werden kann, da ein weiterer Zugriff des gleichen Teilnehmers erst dann wieder möglich ist, wenn einmal der sogenannte Ruhezustand auf den Prioritäts-Steuerleitungen 50 bis 53 angelegen hat. Dies bedeutet vor allem, daß jene Teilnehmer 37 bis 40, die die höchste Priorität im System aufweisen, auch erst nachdem die Teilnehmer mit geringerer Prio­ rität die Möglichkeit hatten, auf den System-Bus 25 zuzugreifen, wieder auf dem System-Bus 25 zu greifen kann, und es wird dadurch eine totale Blockierung des System-Busses 25 durch einige wenige Teilnehmer mit hoher Priorität zuverlässig aus­ geschaltet, ohne daß weitere aufwendige Arbitrierungs- und Kontrollmechanismen ein­ gebaut werden müssen.
In Fig. 4 ist eine andere Ausführungsform der Steuereinrichtung 13 gezeigt. An dem System-Bus 25 sind mehrere Teilnehmer 37, 38 und 39 sowie auch Slaves 73 und 74 angeschlossen. Die Teilnehmer 37, 38 und 39 sind mit der zuvor beschriebenen Über­ tragungsvorrichtung 41, 42 und 43 und der Auswerteschaltung 45, 46 und 47 ausge­ stattet. Jeder der Slaves 73 und 74 ist mit einer Übertragungsvorrichtung 75 und 76 ausgestattet. Die Übertragungsvorrichtungen 41, 42 und 43 der einzelnen Teilnehmer 37, 38 und 39 sowie die Übertragungsvorrichtungen 75 und 76 der Slaves 73 und 74 und die Auswerteschaltung 45, 46 und 47 der Teilnehmer 37, 38 und 39 sind mit dem System-Bus 25, d. h. mit dessen Daten-Bus 33 und dessen Steuer-Bus 34 verbunden. Der Daten-Bus 33 umfaßt, wie zuvor in Fig. 2 beschrieben, ein ganzzahliges Mehrfa­ ches von 8 Datenleitungen 36. Der Steuer-Bus 34 weist eine Mehrzahl von Steuerleitun­ gen 35 auf, wobei für dieselben Steuerleitungen 35, wie in Fig. 2 beschrieben, diesel­ ben Bezugszeichen verwendet werden. Dabei handelt es sich insbesondere um die Taktleitung 49, die wiederum an einen zentralen Taktgenerator 28 angeschlossen ist, die Prioritäts-Steuerleitungen 50 bis 53, die Teilnehmer-Steuerleitung 54 und die Sperr-Steuerleitung 55. Zusätzlich ist im Steuer-Bus 34 bei dem vorliegenden Ausfüh­ rungsbeispiel nun auch eine Slave-Steuerleitung 77 angeordnet, über welche, wie nach­ stehend noch im Detail näher beschrieben werden wird, die einzelnen Slaves 73, 74 an­ gesprochen bzw. zur Kommunikation mit einem der Teilnehmer 37, 38 oder 39 ange­ steuert werden kann.
Die Funktion des System-Busses 25 wird anhand eines in Fig. 5 dargestellten Ablauf­ diagrammes der Signalfolge in den verschiedensten Steuerleitungen 35 und Datenlei­ tungen 36 näher erläutert. In dem Ablaufdiagramm ist auf der Abszisse die Spannung U und auf der Ordinate die Zeit t aufgetragen. Weiters werden die Signalabläufe in Prioritäts-Steuerleitungen 50 bis 53 im Diagramm zusammengefaßt dargestellt.
Die Taktleitung 49 wird mit aufeinanderfolgenden Taktimpulsen 56, die von dem sche­ matisch in Fig. 4 gezeigten Taktgenerator 28 hergestellt werden, beaufschlagt. Zum Zeitpunkt 78, also synchron mit der steigenden Taktflanke 79 des Taktimpulses 56, wird z. B. von den beiden Teilnehmern 37 und 38 eine Prioritätsnachricht angemeldet. Gleichzeitig wird durch die Beaufschlagung der Prioritäts-Steuerleitungen 50 bis 53 von den Teilnehmern 37 und 38 ein Arbitrierungszyklus in den Auswerteschaltungen 45 und 46 eingeleitet. Dieser wird durch ein Arbitrierungssignal 80 in der Sperr-Steuer­ leitung 55 den weiteren Auswerteschaltungen 47 der Teilnehmer 39, von welchen le­ diglich ein Teilnehmer 39 dargestellt ist, angezeigt, wodurch zwischen dem Zeitpunkt 78 und einem Zeitpunkt 81 ein undefinierter Zustand in den Prioritäts-Steuerleitungen 50 bis 53 vorliegt.
Ist der Zeitpunkt 81 erreicht, so ist der Arbitrierungsvorgang beendet und der Teilneh­ mer 37 oder 38 mit der höchsten Prioritätsnachricht wurde ermittelt, d. h., daß die Aus­ werteschaltungen 45 und 46 den Teilnehmer 38, der eine höhere Prioritätsnachricht als der Teilnehmer 37 aufweist, ausgewählt haben und somit der Teilnehmer 38 als näch­ ster Teilnehmer 37 bis 39 auf den System-Bus 25 zu greifen kann. Gleichzeitig wird mit Beendigung des Arbitrierungsvorgangs das Arbitrierungssignal 80 auf der Sperr- Steuerleitung 55 beendet, damit der System-Bus 25 freigegeben werden kann und da­ her anschließend für den Teilnehmer 38 zum nachfolgenden Datenaustausch reserviert werden kann.
Zum Zeitpunkt 82 beaufschlagt die Übertragungsvorrichtung 42 des Teilnehmers 38 daher die Sperr-Steuerleitung 55 mit einem weiteren Arbitrierungssignal 83 und sperrt somit den System-Bus 25 für die restlichen Teilnehmer 37, 39. Gleichzeitig wird die Teilnehmer-Steuerleitung 54 mit einem Signal 84 von der Übertragungsvorrichtung 42 beaufschlagt, wodurch, wie in Fig. 4 beschrieben ist, die restlichen Teilnehmer 37, 39 zur Kommunikation mit dem Teilnehmer 38 aufgefordert werden. Das Kommunizieren des Teilnehmers 38 mit den anderen Teilnehmern 37, 39 wird dann anhand der Fig. 6 genauer beschrieben.
Am Zeitpunkt 85 beendet die Übertragungsvorrichtung 42 des Teilnehmers 38 das Si­ gnal 84 auf der Teilnehmer-Steuerleitung 54, wodurch die Datenübertragung mit den weiteren Teilnehmern 37, 39 beendet wird.
Einen Taktzyklus später, d. h. zum Zeitpunkt 86, nimmt die Übertragungsvorrichtung 42 des Teilnehmers 38 das Arbitrierungssignal 83 von der Sperr-Steuerleitung 55 und gibt somit den System-Bus 25 für die restlichen Teilnehmer 37, 39 frei.
Durch das Freigeben des System-Busses 25 wird nun mit der nächsten steigenden Takt­ flanke des Taktimpulses 56 dem Teilnehmer 37 der System-Bus 25 zugesprochen, da dieser zum Zeitpunkt 78 gleichzeitig mit dem Teilnehmer 38 eine Prioritätsnachricht angemeldet hat und somit der Teilnehmer 37 mit der nächsthöchsten Prioritätsnach­ richt ist, so wie dies bereits anhand der Fig. 2 und 3 im Detail beschrieben wurde.
Zum Zeitpunkt 87, also bei der nächsten steigenden Taktflanke des Taktimpulses 56, beaufschlagt dann die Übertragungsvorrichtung 41 des Teilnehmers 37 die Sperr- Steuerleitung 55 mit einem Arbitrierungssignal 88 und sperrt somit den System-Bus 25 für die weiteren Teilnehmer 38, 39 und der Teilnehmer 37 kann den System-Bus 25 zu seiner eigenen Verwendung für die Datenübertragung wahlweise mit den anderen Teil­ nehmern 38, 39 oder mit den Slaves 73, 74 verwenden. Bei dem derzeit beschriebenen Ablauf ist es nun so, daß beispielsweise der Teilnehmer 37 einen Datenaustausch mit einem der Slaves 73, 74 benötigt und die Übertragungsvorrichtung 41 des Teilnehmers 37 wird aufgrund der Befehle des Rechners zum Zeitpunkt 89 die Slave-Steuerleitung 77 mit einem Slavesignal 90 beaufschlagt. Durch das Beaufschlagen der Slave-Steuer­ leitung 77 teilt der Teilnehmer 37 den Slaves 73 und 74 mit, daß dieser einen Datenaus­ tausch zwischen ihm und einem der beiden Slaves 73 und 74 wünscht. Das Kommuni­ zieren des Teilnehmers 37 mit einem Slave 73, 74 wird dann anhand der Fig. 7 genau­ er beschrieben werden. Ab dem Zeitpunkt 89 wird von dem Teilnehmer 37 über einen Teil des Daten-Busses 33 ein Adreßsignal, das einem bestimmten Slave 73 oder 74 zu­ geordnet ist, ausgesandt, und über den verbleibenden Teil der Datenleitungen 36 des Daten-Busses 33 werden entweder Daten an den Slave 73 oder 74 ausgesandt oder von einem der beiden ausgelesen.
Nach dem Ende der Kommunikation des Teilnehmers 37 mit einem der Slaves 73 oder 74 beendet die Übertragungsvorrichtung 41, wie zum Zeitpunkt 91 ersichtlich ist, das Slavesignal 90, wodurch keine Daten mehr vom Teilnehmer 37 an einen der beiden Slaves 73 oder 74 gesandt oder gelesen werden können. Einen Taktzyklus später, also zum Zeitpunkt 92, beendet die Übertragungsvorrichtung 41 das Arbitrierungssignal 88 und gibt somit den System-Bus 25 für die weiteren Teilnehmer 38, 39 wieder frei.
Wie nun aus Fig. 5 ersichtlich ist, kann einer der Teilnehmer 37 bis 39 mit einem ande­ ren Teilnehmer 37 bis 39 über den System-Bus 25 einen Verbindungsaufbau herstellen und somit sämtliche Daten eines Teilnehmers 37 bis 39 einem anderen Teilnehmer 37 bis 39 zur Verfügung stellen. Weiters ist es möglich, daß ein Teilnehmer 37, 38 oder 39 über den System-Bus 25 einen Verbindungsaufbau mit einem Slave 73 oder 74 her­ stellt, um Daten aus dem Slave zu 73, 74 zu lesen oder in den Slave 73, 74 auszula­ gern. Ein Verbindungsaufbau zwischen einem Teilnehmer 37 und einem weiteren Teil­ nehmer 38, 39 oder von einem Teilnehmer 37 bis 39 mit einem Slave 73, 74 über den System-Bus 25 kann nur von einem der Teilnehmer 37 bis 39 an gefordert werden.
In Fig. 6 ist nun ein Datenaustausch, also eine Kommunikation eines der Teilnehmer 37 bis 40 mit einem anderen der Teilnehmer 37 bis 40 und in Fig. 7 ein Datenaus­ tausch eines der Teilnehmer 37 bis 39 mit einem der Slaves 73, 74 in einem Ablaufdia­ gramm als Signalfolge in den verschiedenen Steuerleitungen 35 und Datenleitungen 36 gezeigt. Dabei wird in Fig. 6 der Ablauf des Datenaustausches zwischen den Teilneh­ mern 39 und dem Teilnehmer 40, wie in Fig. 3 zwischen den Zeitpunkten 61 und 67 beschrieben ist, gezeigt. Der Ablauf des Datenaustausches zwischen dem Teilnehmer 39 und dem Teilnehmer 40 entspricht ebenfalls dem Datenaustausch zwischen den Teilnehmern 38 und 37 oder 39, wie er in den Fig. 4 und 5 zwischen den Zeitpunkten 82 und 86 beschrieben ist.
Zu einem Zeitpunkt 93, der dem Zeitpunkt 61 in Fig. 3 entspricht, ist der Arbitrierungs­ vorgang der Auswerteschaltungen 45 bis 48 beendet, und der Teilnehmer 39, der die höchste Prioritätsnachricht aufweist, ist von den Auswerteschaltungen 45 bis 48 ausge­ wählt worden und kann somit auf den System-Bus 25 als nächster Teilnehmer 39 zu­ greifen. Die Übertragungsvorrichtung 43 des Teilnehmers 39 beaufschlagt zum Zeit­ punkt 93 die Sperr-Steuerleitung 55 mit einem Arbitrierungssignal 63, wodurch der System-Bus 25 für die restlichen Teilnehmer 37, 38 und 40 gesperrt ist. Gleichzeitig wird auf die Teilnehmer-Steuerleitung 54 ein Signal 64 angelegt.
Durch das Anlegen des Signals 64 an die Teilnehmer-Steuerleitung 54 werden die rest­ lichen Teilnehmer 37, 38 und 40 zum Datenaustausch mit dem Teilnehmer 39 aufgefor­ dert. Die Übertragungsvorrichtungen 41, 42 und 44 der Teilnehmer 37, 38 und 40 sen­ den über eine Empfangs-Steuerleitung 94 und über eine Warte-Steuerleitung 95 ihre Bereitschaft zum Datenaustausch, wobei ein Datenaustausch zwischen den Teilneh­ mern 39 und den restlichen Teilnehmern 37, 38 und 40 erst dann erfolgen kann, wenn kein Signal an der Warte-Steuerleitung 95 und ein Signal auf der Empfangs-Steuer­ leitung 94 vorhanden ist. Tritt dieser Zustand ein, so sind alle Teilnehmer 37, 38 und 40 bereit, Daten vom Teilnehmer 39 aufzunehmen.
Zum Zeitpunkt 93 sendet die Übertragungsvorrichtung 43 des Teilnehmers 39 über die Datenleitungen 36 des Daten-Busses 33, die bevorzugt aus 16 Datenleitungen 36 beste­ hen, eine Kennung 96 aus. Das Aussenden der Kennung 96 hat zur Folge, daß jeder Teilnehmer 37, 38 und 40 prüft, ob die nachfolgenden Daten für ihn bestimmt sind. Der Vorteil einer Aussendung einer Kennung 96 gegenüber einer fixen Adressierung der Teilnehmer 37, 38 und 40 liegt darin, daß eine Kennung 96 für mehrere Teilneh­ mer 37, 38 und 40 bestimmt sein kann, wogegen bei einer fixen Adressierung der Teil­ nehmer 37 bis 40, der Teilnehmer 39 nur mit einem der Teilnehmer 37, 38 und 39 kommunizieren kann.
Gleichzeitig mit dem Aussenden der Kennung 96 überwacht die Übertragungsvorrich­ tung 43 die Empfangs-Steuerleitung 94 und die Warte-Steuerleitung 95, um festzustel­ len, ob die restlichen Teilnehmer 37, 38 und 40 bereit sind, die Kennung 96 und somit die nachfolgenden Daten zu empfangen.
Wenn nun einer der Teilnehmer 37, 38 oder 40 nicht bereit ist, Daten vom Teilnehmer 39 zu empfangen, so sendet die Übertragungsvorrichtung 41, 42 oder 43 der Teilneh­ mer 37, 38 oder 40 ein Wartesignal 97 an die Warte-Steuerleitung 95. Ist einer der rest­ lichen Teilnehmer 37, 38 oder 40 bereit, Daten vom Teilnehmer 39 zu empfangen, so sendet dieser auf die Empfangs-Steuerleitung 94 ein Empfangssignal 98 aus.
Durch das Überwachen der Empfangs-Steuerleitung 94 und der Warte-Steuerleitung 95 kann die Übertragungsvorrichtung 43 feststellen, ob alle restlichen Teilnehmer 37, 38 und 40 bereit sind, Daten vom Teilnehmer 39 zu empfangen. Dabei muß auf der Em­ pfangs-Steuerleitung 94 ein Empfangssignal 98 und darf auf der Warte-Steuerleitung 95 kein Wartesignal 97 anliegen. Bei diesem Zustand sind alle restlichen Teilnehmer 37, 38 und 40 bereit, Daten vom Teilnehmer 39 zu empfangen. Wird z. B. innerhalb ei­ nes Datenaustausches dieser Zustand der Empfangs-Steuerleitung 94 oder der Warte- Steuerleitung 95 geändert, so kann die Übertragungsvorrichtung 43 des Teilnehmers 39 so programmiert sein, die zuletzt übersandten Daten so lange zu wiederholen, bis der zuvor beschriebene Zustand an der Empfangs-Steuerleitung 94 und an der Warte- Steuerleitung 95 wieder hergestellt ist.
Die zuletzt angeführte Variante der Wiederholung der Datenübertragung ist dann nicht erforderlich, wenn beispielsweise über die Warte-Steuerleitung 95 neben dem Signal auch beispielsweise eine Kennung übermittelt wird, aus der ersichtlich ist, welcher der Teilnehmer 37 bis 40 nicht empfangsbereit sind. Dies kann beispielsweise dadurch er­ folgen, daß mehrere Warte-Steuerleitungen 95 vorgesehen sind. In so einem Fall kann dann die Übertragungsvorrichtung 43 intern feststellen, ob die soeben gesendeten Da­ ten für diesen Teilnehmer 37 bis 40 bestimmt waren, der seine Empfangsbereitschaft verneint hat, und es muß eine Wiederholung der Datenübertragung nur dann erfolgen, wenn diese Daten auch für den nicht bereiten Empfangsteilnehmer bestimmt waren. Dadurch kann in der gesamten Ablaufsteuerung eine Beschleunigung der Datenübertra­ gung bei sehr hoher Datensicherheit erreicht werden.
Da zwischen dem Zeitpunkt 93 und einem Zeitpunkt 99 auf der Warte-Steuerleitung 95 ein Wartesignal 97 anliegt und auf der Empfangs-Steuerleitung 94 kein Empfangssig­ nal 98 angelegt ist, muß die Übertragungsvorrichtung 41 die Aussendung der Kennung 96 an den Datenleitungen 36 so lange wiederholen, bis auf der Empfangs-Steuerleitung 94 ein Empfangssignal 98 und auf der Warte-Steuerleitung 95 kein Wartesignal 97 mehr angelegt ist. Sind alle Teilnehmer 37, 38 und 40 zur Kommunikation mit dem Teilnehmer 39 bereit, so senden sie ein Empfangssignal 98 auf die Empfangs-Steuer­ leitung 94 und beenden das Wartesignal 97 auf der Warte-Steuerleitung 95, wie dies zum Zeitpunkt 99 ersichtlich ist.
Die Übertragungsvorrichtung 43 des Teilnehmers 39 kann daher zum Zeitpunkt 99 die Kennung 96 einen Taktzyklus lang, also vom Zeitpunkt 99 bis zu einem Zeitpunkt 100, aufrecht erhalten, wodurch die Teilnehmer 37, 38 und 40 einen Taktzyklus lang Zeit haben, zu prüfen, ob aufgrund der Kennung 96 eine Kommunikation mit ihnen ge­ wünscht ist.
Nach Erreichen des Zeitpunktes 100 sendet die Übertragungsvorrichtung 43 des Teil­ nehmers 39 auf einer Daten-Steuerleitung 101 ein Datensignal 102 aus. Gleichzeitig mit dem Aussenden des Datensignals 102 auf der Daten-Steuerleitung 101 nimmt die Übertragungsvorrichtung 43 die Kennung 96 von den Datenleitungen 36 und belegt diese mit Daten, die schematisch durch einzelne Datenwörter 103 dargestellt sind. Durch das Beaufschlagen der Daten-Steuerleitung 101 mit dem Datensignal 102 wird den restlichen Teilnehmern 37, 38 und 40 mitgeteilt, daß ab dem Zeitpunkt 100 keine Kennung 96 an den Datenleitungen 36 anliegen, sondern daß ab dem Zeitpunkt 100 Daten an den Datenleitungen 36 anliegen. Die Daten, die in Form eines Datenwortes 103 gezeigt werden, werden von der Übertragungsvorrichtung 43 eine Periode lang pa­ rallel, aber wortseriell an den Datenleitungen 36 angelegt, bevor der Inhalt des Daten­ wortes 103 verändert wird. Ändert sich jedoch während der Datenübertragung eines Datenwortes 103 der Zustand an der Warte-Steuerleitung 95, so wird dieses Datenwort 103 so lange um eine Periode verlängert, bis der Zustand, der der Übertragungsvorrich­ tung 43 mitteilt, daß alle Teilnehmer 37, 38 und 40 bereit sind, weitere Daten von Teil­ nehmern 39 zu empfangen, wieder hergestellt ist.
Der Datenaustausch zwischen dem Teilnehmer 39 und den restlichen Teilnehmern 37, 38 und 40 erfolgt nun über mehrere Taktzyklen. Beendet der Teilnehmer 39 die Daten­ übertragung, so nimmt die Übertragungsvorrichtung 43 des Teilnehmers 39 das Signal 64 von der Teilnehmer-Steuerleitung 54, wodurch die restlichen Übertragungsvorrich­ tungen 41, 42 und 44 der Teilnehmer 37, 38 und 40 erkennen können, daß nach Beendi­ gung des Signals 64 auf der Teilnehmer-Steuerleitung 54, wie dies zu einem Zeitpunkt 104 geschieht, einen Taktzyklus später, also zu einem Zeitpunkt 105, die Datenübertra­ gung vom Teilnehmer 39 beendet ist. Nach der Beendigung des Signals 64 auf der Teilnehmer-Steuerleitung 54 sendet die Übertragungsvorrichtung 43 des Teilnehmers 39 nur mehr ein Datenwort 103 über die Datenleitungen 36 aus. Nach dem Aussenden des Datenwortes 103, also zum Zeitpunkt 105, beendet die Übertragungsvorrichtung 43 das Datensignal 102 auf der Daten-Steuerleitung 101.
Einen Taktzyklus später, also zum Zeitpunkt 106 oder zum selben Zeitpunkt 105 gibt die Übertragungsvorrichtung 43 den System-Bus 25 frei, d. h. daß die Übertragungsvor­ richtung 43 das Arbitrierungssignal 63 von der Sperr-Steuerleitung 55 wegschaltet. Zum Zeitpunkt 106 ist dann das Arbitrierungssignal 63 beendet und die Datenübertra­ gung zwischen dem Teilnehmer 39 und den restlichen Teilnehmern 37, 38 und 40 abge­ schlossen.
Durch das Freigeben des System-Busses 25 kann nun jeder beliebige Teilnehmer 37 bis 40 wiederum eine Kommunikation mit einem oder mehreren der Teilnehmer 37 bis 40 aufbauen, wobei sich der Ablauf der Datenübertragung zwischen den einzelnen Teilnehmern 37 bis 40, wie zuvor zwischen den Zeitpunkten 93 und 106 beschrieben ist, vom Prinzip her wiederholt.
Weiters sei noch erwähnt, daß der Datenaustausch zwischen einem Teilnehmer 37 bis 40 mit einem anderen Teilnehmer 37 bis 40 synchron verläuft. So kann z. B. jeder Ar­ beitsschritt eines Teilnehmers 37 bis 40 immer mit der steigenden Taktflanke eines Taktimpulses 56 erfolgen.
In Fig. 7 wird nun ein Datenaustausch, also eine Kommunikation eines Teilnehmers 37 bis 40 mit einem Slave 73, 74, in einem Ablaufdiagramm als Signalfolge in den ver­ schiedenen Steuerleitungen 35 und Datenleitungen 36 gezeigt. Zur Erklärung der Fig. 7 wird der Datenaustausch zwischen dem Teilnehmer 38 und dem Slave 73, wie er in den Fig. 4 und 5 zwischen dem Zeitpunkt 89 und 92 beschrieben ist, herangezogen.
Zu einem Zeitpunkt 107, der dem Zeitpunkt 87 in Fig. 5 entspricht, wurde der System- Bus 25 vom Teilnehmer 38 freigegeben, wodurch der Teilnehmer 37, der zum gleichen Zeitpunkt 78 wie der Teilnehmer 38 - wie in Fig. 5 beschrieben ist - einen Zugriff auf den System-Bus 25 angemeldet hat und somit als nächster Teilnehmer auf den System- Bus 25 zugreifen kann, da er bereits vorher den System-Bus 25 von den Auswerteschal­ tungen 45 bis 48 zugesprochen erhalten hat, dem System-Bus 25 zugeteilt bekommt.
Die Übertragungsvorrichtung 41 des Teilnehmers 37 beaufschlagt zum Zeitpunkt 107 die Sperr-Steuerleitung 55 mit einem Arbitrierungssignal 88, wodurch der System-Bus 25 für die restlichen Teilnehmer 38, 39 gesperrt ist. Gleichzeitig sendet die Übertra­ gungsvorrichtung 41 des Teilnehmers 37 über die Datenleitungen 36 des Daten-Busses 33, d. h. über einen Teil der Datenleitungen 36, ein Adreßsignal 108 und über die ver­ bleibenden Datenleitungen 36 Daten in Form eines Datenwortes 109 aus. Dabei beträgt die Anzahl der Datenleitungen 36 zur Kommunikation mit einem Slave 73 bevorzugt 20 Datenleitungen 36.
Dies hat den Vorteil, daß Slaves aus unterschiedlichen Steuereinrichtungen, die aus dem Stand der Technik entsprechen, in dem erfindungsgemäß ausgebildeten System- Bus 25 verwendet werden können. Da der Daten-Bus 33 des System-Busses 25, wie in Fig. 6 beschrieben ist, bevorzugt aus 16 Datenleitungen 36 besteht, werden vom Steuer-Bus 34 4 Steuerleitungen 35 für die Übermittlung von Adreßsignalen 108 und Datenwörter 109 verwendet. Weiters wird für die Kommunikation des Teilnehmers 37 mit dem Slave 73 über einen Teil des Daten-Busses 33 ein Adreßsignal 108 ausge­ sandt, wogegen bei der Kommunikation eines Teilnehmers 37 bis 40 mit einem ande­ ren Teilnehmer 37 bis 40 eine Kennung 96, wie diese in Fig. 6 beschrieben ist, ausge­ sandt wird. Der Unterschied zwischen einer Kennung 96 und einem Adreßsignal 108 liegt darin, daß beim Aussenden einer Kennung 96 mehrere Teilnehmer 37 bis 40 be­ rechtigt sein können, die nachfolgenden Daten in Form von Datenwörtern 103 zu le­ sen, wogegen beim Aussenden eines Adreßsignales 108 nur ein ganz bestimmter Slave 73 oder 74, wie in unserem Fall beschrieben ist, der Slave 73 angesprochen werden kann.
Die Aufgliederung des erweiterten Daten-Busses 33 des System-Busses 25, der aus 20 Datenleitungen 36 besteht, werden von den 20 Datenleitungen 36 12 Datenleitungen 36 für die Übermittlung eines Adreßsignales 108 und die restlichen 8 Datenleitungen 36 für die Übermittlung von Daten in Form von Datenwörtern 109 verwendet. Durch diese bevorzugte Ausbildung des Daten-Busses 33 können Slaves, die in veraltenden Steuereinrichtungen verwendet wurden, als Slaves 73, 74 in diesem neuen System-Bus 25 eingesetzt werden, wodurch beim Austausch einer alten Steuereinrichtung gegen­ über dieser neuen Steuereinrichtung 13 der Großteil der Bauelemente aus der alten Steuereinheit wieder verwendet werden kann.
Gleichzeitig mit dem Aussenden des Adreßsignales 108 und des Datenwortes 109 be­ aufschlagt die Übertragungsvorrichtung 41 des Teilnehmers 37 eine Schreib-Steuer­ leitung 110 mit einem Schreibsignal 111, um dem Slave 73, der durch das Adreßsignal 108 ausgewählt worden ist, mitzuteilen, daß der Teilnehmer 37 Daten an den Slave 73 schreibt. Wird an der Schreib-Steuerleitung 110 kein Schreibsignal 111 angelegt, so wird dem Slave 73 mitgeteilt, daß Daten aus dem Slave 73 gelesen werden.
Einen Taktzyklus später, also zu einem Zeitpunkt 112, beaufschlagt die Übertragungs­ vorrichtung 41 des Teilnehmers 37 die Slave-Steuerleitung 77 mit einem Slavesignal 90, wodurch allen Slaves 73, 74 mitgeteilt wird, daß eine Kommunikation zwischen ei­ nem Teilnehmer 37 und einem der Slaves 73 und 74, in unserem Fall mit dem Slave 73, aufgebaut werden soll.
Mit dem Aussenden des Slavesignals 90 überwacht die Übertragungsvorrichtung 41 die Empfangs-Steuerleitung 94 um festzustellen, ob der ausgewählte Slave 73 bereit ist, das Adreßsignal 108 und somit die Daten im Datenwort 109 zu empfangen. Ist der Slave 73 bereit, Daten vom Teilnehmer 37 zu empfangen, so sendet dieser auf die Em­ pfangs-Steuerleitung 94 ein Empfangssignal 113 aus. Das Aussenden des Empfangssig­ nals 113 von dem Slave 73 kann zu jedem beliebigen Zeitpunkt erfolgen, d. h. daß die Aussendung dieses Empfangssignals 113 nicht mehr synchron mit den Taktimpulsen 56, also mit der steigenden Taktflanke jedes Taktimpulses 56 erfolgen muß, sondern daß das Aussenden des Empfangssignals 113, wie zu einem Zeitpunkt 114 ersichtlich ist, auch während eines Taktimpulses 56 erfolgen kann.
Ist der Slave 73 bereit, Daten vom Teilnehmer 37 zu empfangen, so senden sie zu ei­ nem beliebigen Zeitpunkt, also zum Zeitpunkt 114 ein Empfangssignal 113 auf die Empfangs-Steuerleitung 94. Stellt die Übertragungsvorrichtung 41 des Teilnehmers 37 das Empfangssignal 113 an der Empfangs-Steuerleitung 94 fest, so wird von der näch­ sten steigenden Taktflanke eines Taktimpulses 56, also vom Zeitpunkt 115, zumindest eine Periode lang das Datenwort 109 an den 8 Datenleitungen 36 und das Adreßsignal 108 an den 12 Datenleitungen 36 aufrechterhalten, d. h. daß das Datenwort 109 zu ei­ nem Zeitpunkt 116 und das Adreßsignal 108 zu einem Zeitpunkt 117 beendet werden, und der Slave 73 hat vom Zeitpunkt 115 bis zum Zeitpunkt 116 Zeit, das Adreßsignal 108 auszuwerten, wobei das Datenwort 109 vom Teilnehmer 37 ebenfalls zum Zeit­ punkt 115 ausgesendet werden kann, und die Daten vom Teilnehmer 37 zu überneh­ men.
Gleichzeitig mit dem Beenden des Datenwortes 109 beendet die Übertragungsvorrich­ tung 41 des Teilnehmers 37 das Slavesignal 90, wodurch der Slave 73 erkennen kann, daß keine Daten an den 8 Datenleitungen 36 ausgesandt werden.
Beendet die Übertragungsvorrichtung 41 des Teilnehmers 37 das Aussenden des Adreßsignales 108, wie dies zum Zeitpunkt 117 geschieht, so endet zu einem nachfol­ genden Zeitpunkt 118, der wiederum nicht synchron mit den Taktimpulsen 56 ver­ läuft, das Empfangssignal 113. Gleichzeitig mit dem Beenden des Adreßsignales 108 wird das Schreibsignal 111 beendet, wodurch nun an der Schreib-Steuerleitung 110 ein undefinierter Zustand entsteht.
Nach Beendigung des Adreßsignales 108 beaufschlagt die Übertragungsvorrichtung 41, also zum Zeitpunkt 119, die 12 Datenleitungen 36 mit einem weiteren Adreßsignal 120. Dieses weitere Adreßsignal 120 kann nun die Adresse von demselben oder von einem anderen Slave 73 oder 74 sein. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ent­ spricht das Adreßsignal 120 der Adresse des Slaves 74. Weiters müssen bestimmte Zeitabstände zwischen den einzelnen Signalen eingehalten werden, um eine Kompatibi­ lität der Slaves 73, 74 mit älteren Slaves einer älteren Steuereinrichtung zu gewähren.
Nach dem Beaufschlagen der Datenleitungen 36 mit einem neuen Adreßsignal 120 wird der undefinierte Zustand in der Schreib-Steuerleitung 110 stabilisiert, d. h. würde nun die Übertragungsvorrichtung 41 des Teilnehmers 37 wiederum Daten an den Slave 74 schreiben, so würde wiederum das Schreibsignal 111 an die Schreib-Steuerleitung 110 angelegt. In unserem Ausführungsbeispiel werden jedoch keine Daten an den Sla­ ve 74 geschrieben, sondern vom Slave 74 aus gelesen, wodurch kein Schreibsignal 111 an die Schreib-Steuerleitung 110 angelegt wird.
Einen Taktzyklus später nach dem Aussenden des Adreßsignales 120 sendet die Über­ tragungsvorrichtung 41 wiederum ein Slavesignal 90 an die Slave-Steuerleitung 77. Wiederum einen Taktzyklus später versucht die Übertragungsvorrichtung 41 des Teil­ nehmers 37, Daten über die 8 Datenleitungen 36 aus dem Slave 74 zu lesen. Gleichzei­ tig überwacht die Übertragungsvorrichtung 41 die Empfangs-Steuerleitung 94 um fest­ zustellen, ob der Slave 74 bereit ist, eine Kommunikation mit dem Teilnehmer 37 zu führen. Der Leseversuch, der zum Zeitpunkt 121 von der Übertragungsvorrichtung 41 gestartet wird, wird anhand eines Datenwortes 122 schematisch dargestellt.
Ist der Slave 74 bereit, eine Kommunikation mit dem Teilnehmer 37 zu führen, so sen­ det dieser ein Empfangssignal 123 an die Empfangs-Steuerleitung 94. Das Aussenden des Empfangssignals 123 ist, wie zuvor beschrieben, wiederum nicht synchron mit den Taktimpulsen 56, wodurch die Übertragungsvorrichtung 41 die Empfangs-Steuerlei­ tung 94 ständig überwacht.
Stellt die Übertragungsvorrichtung 41 das Empfangssignal 123 an der Empfangs-Steuer­ leitung 94 fest, so beginnt die Übertragungsvorrichtung 41 mit der nächsten steigenden Taktflanke des Taktimpulses 56 Daten aus dem Slave 74 auszulesen, wie dies zu ei­ nem Zeitpunkt 124 ersichtlich ist.
Vom Zeitpunkt 124 bis zu einem Zeitpunkt 125 liest die Übertragungsvorrichtung 41 einen Taktzyklus lang Daten aus dem Slave 74 aus. Nach Beendigung des Lesevor­ gangs beendet die Übertragungsvorrichtung 41 des Teilnehmers 37 das Slavesignal 90 und das Adreßsignal 120. Nach Beendigung des Adreßsignals 120 beendet zu einem nachfolgenden Zeitpunkt, der wiederum nicht synchron zu den Taktimpulsen 56 ver­ läuft, der Slave 74 sein Empfangssignal 123.
Durch das Beenden des Empfangssignals 123 des Slaves 74 ist eine Lesezyklus abge­ schlossen. Will nun der Teilnehmer 37 mehrere Daten aus dem Slave 73 lesen, so wie­ derholen sich die zuvor beschriebenen Vorgänge. Ist der Teilnehmer 37 mit der Daten­ übertragung fertig, so gibt er nach einem Taktzyklus, also zu einem Zeitpunkt 126 den System-Bus frei, indem er das Arbitrierungssignal 88 von der Sperr-Steuerleitung 55 ab setzt.
In Fig. 8 ist ein anderes Ausführungsbeispiel einer Steuereinrichtung 13 gezeigt. Die Steuereinrichtung 13 wird aus der Steuereinheit 14 und 15 gebildet, wobei jede Steuer­ einheit 14, 15 durch eine der Teilnehmergruppen 19, 20 gebildet wird. Die Steuerein­ heiten 14 und 15, also die Teilnehmergruppen 19, 20 können unterschiedlich, z. B. ge­ mäß den in den Fig. 2 und 4 beschriebenen Ausführungsformen, ausgebildet sein, be­ vorzugt nach der in Fig. 4 beschriebenen Ausführungsform, d. h. bei der am System-Bus 25 mehrere Teilnehmer 37 bis 39, von denen in Fig. 8 jedoch nur ein Teil­ nehmer 37 dargestellt ist - und mehrere Slaves 73 -, von denen in Fig. 8 wiederum nur ein Slave 73 dargestellt ist - angeschlossen sind.
Der System-Bus 25 besteht wiederum aus dem Daten-Bus 33 und aus dem Steuer-Bus 34. Der Daten-Bus 33 umfaßt, wie zuvor in Fig. 4 beschrieben, ein ganzzahliges Mehr­ faches von 8 Datenleitungen 36. Der Steuer-Bus 34 weist eine Mehrzahl von Steuerlei­ tungen 35 auf, wobei für dieselben Steuerleitungen 35 dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 4 verwendet werden. Dabei handelt es sich insbesondere um die Taktleitung 49, die wiederum an einem zentralen Taktgenerator 28 angeschlossen ist, die Prioritäts- Steuerleitungen 50 bis 53, die Teilnehmer-Steuerleitung 54, die Sperr-Steuerleitung 55 und die Slave-Steuerleitung 77. Zusätzlich sind im Steuer-Bus 34 bei dem vorliegen­ den Ausführungsbeispiel nun auch zwei Gruppen-Steuerleitungen 127 angeordnet. Die­ se bestehen aus einer Anmelde-Steuerleitung 128 und einer Rückantwort-Steuerleitung 129, über welche, wie nachstehend noch im Detail näher beschrieben werden wird, die einzelnen Teilnehmer 37 bis 39 oder Slaves 73, 74 einer Teilnehmergruppe 19 in der Steuereinheit 14 mit den Teilnehmern 37 bis 39 oder den Slaves 73, 74 der Teilnehmer­ gruppe 20 in der Steuereinheit 15 angesprochen bzw. zur Kommunikation angesteuert werden können.
Weiters sind die einzelnen Teilnehmergruppen 19, 20 über den Gruppen-System-Bus 18 miteinander verbunden. Zwischen dem System-Bus 25 der einzelnen Teilnehmer­ gruppen 19 und 20 und dem Gruppen-System-Bus 18 ist jeweils eine Busübertragungs­ vorrichtung 16, 17 angeordnet. Wie aus der Fig. 8 ersichtlich ist, können weitere Teil­ nehmergruppen 19, 20 an die zwei Teilnehmergruppen 19 und 20 unter Zwischenschal­ tung einer Busübertragungsvorrichtung 16, 17 angeschlossen werden.
Der Gruppen-System-Bus 18 besteht wiederum aus einem Steuer-Bus 130 und einem Daten-Bus 131. Der Steuer-Bus 130 und der Daten-Bus 131 können genauso wie der Daten-Bus 33 und der Steuer-Bus 34 definiert und ausgebildet sein. Dies hat den Vor­ teil, daß der Teilnehmer 37 der Teilnehmergruppe 19 direkt über den Gruppen-System- Bus 18 mit dem Teilnehmer 37 der Teilnehmergruppe 20 eine Kommunikation führen kann und dabei die Geschwindigkeit der Steuereinrichtung 13 erhöht wird, da keine Übersetzung zwischen dem System-Bus 25 und dem Gruppen-System-Bus 18 sowie wieder zurück auf den anderen System-Bus 25 erfolgen muß.
Die nähere Funktion des Verbindungsaufbaus zwischen der Teilnehmergruppe 19 und der Teilnehmergruppe 20 wird anhand eines in Fig. 9 dargestellten Ablaufdiagrammes der Signalfolgen in den verschiedenen Steuerleitungen 35 und Datenleitungen 36 der System-Busse 25 der Teilnehmergruppen 19, 20 und des Gruppen-System-Busses 18 erläutert. In dem Ablaufdiagramm ist auf der Abszisse die Spannung U und auf der Or­ dinate die Zeit t aufgetragen. Weiters werden die Signalabläufe in den Prioritäts-Steuer­ leitungen 50 bis 53, wie bereits bei den zuvor beschriebenen Fig. 2 bis 5 im Diagramm zusammengefaßt dargestellt.
Die Taktleitung 49 wird mit aufeinanderfolgenden Taktimpulsen 56, die von dem sche­ matisch in Fig. 2 und 4 gezeigten Taktgenerator 28 hergestellt werden, beaufschlagt. Zum Zeitpunkt 132, also synchron mit der steigenden Taktflanke des Taktimpulses 56, wird von dem Teilnehmer 37 und einem weiteren Teilnehmer 38 eine Prioritätsnach­ richt angemeldet. Gleichzeitig wird durch die Beaufschlagung der Prioritäts-Steuer­ leitungen 50 bis 53 von den Teilnehmern 37 und 38 ein Arbitrierungszyklus in den Auswerteschaltungen 45 eingeleitet. Dieser Zustand wird durch ein Arbitrierungssig­ nal 133 in der Sperr-Steuerleitung 55 der weiteren Auswerteschaltungen 45 der Teil­ nehmer 37 bis 39, von welchen lediglich die Teilnehmer 37, 38 dargestellt sind, ange­ zeigt, wodurch zwischen dem Zeitpunkt 132 und einem Zeitpunkt 134 ein undefinier­ ter Zustand in den Prioritäts-Steuerleitungen 50 bis 53 vorliegt.
Ist der Zeitpunkt 134 erreicht, so ist der Arbitrierungsvorgang beendet und die Nach­ richt mit der höchsten Priorität, z. B. der Teilnehmer 37, festgelegt, d. h. daß die Aus­ werteschaltungen 45 den Teilnehmer 37, der eine höhere Prioritätsnachricht als die weiteren Teilnehmer 38, 39 aufweist, ausgewählt haben und somit als nächster der Teilnehmer 37 auf den System-Bus 25 der Teilnehmergruppe 19 zugreifen kann. Gleichzeitig wird nach ab geschlossenem Arbitrierungsvorgang das Arbitrierungssignal 133 auf der Sperr-Steuerleitung 55 beendet, damit der System-Bus 25 freigegeben wer­ den kann.
Gleichzeitig mit dem Aussenden der Prioritätsnachricht zum Zeitpunkt 132 an die Prio­ ritäts-Steuerleitungen 50 bis 53 beaufschlagt die Übertragungsvorrichtung 41 des Teil­ nehmers 38 die Anmelde-Steuerleitung 128 mit einem Anmeldesignal 135, d. h. daß beim Beaufschlagen der Anmelde-Steuerleitung 128 von dem Teilnehmer 37 der Teil­ nehmergruppe 19 eine Kommunikation mit zumindest einem der Teilnehmer 37 bis 39 einer oder mehreren weiteren Teilnehmergruppe 19, 20 oder mit Slaves 73, 74 in die­ sen weiteren Teilnehmergruppen 19, 20 führen möchte.
Durch das Beaufschlagen der Anmelde-Steuerleitung 128 des Teilnehmers 38 der Teil­ nehmergruppe 19 wird der Busübertragungsvorrichtung 16 mitgeteilt, daß der Teilneh­ mer 37 der Teilnehmergruppe 19 mit zumindest einem der Teilnehmer 37 bis 39 oder einem der Slaves 73 der weiteren Teilnehmergruppen 19, 20 kommunizieren möchte. Die Busübertragungsvorrichtung 16 überprüft einen Taktzyklus später, also zum Zeit­ punkt 134, den Gruppen-System-Bus 18, ob dieser von einem anderen Teilnehmer 37 einer anderen Teilnehmergruppe 20 verwendet wird. Ist der Gruppen-System-Bus 18 frei, so beaufschlagt die Busübertragungsvorrichtung 16 den Gruppen-System-Bus 18 mit einem Signal in einer Steuerleitung 35 des Steuer-Busses 130, wodurch ein Zugriff der restlichen Teilnehmergruppen 19, 20 auf den Gruppen-System-Bus 18 gesperrt ist.
Nach dem Aussenden des Signals der Busübertragungsvorrichtung 16 an den Gruppen- System-Bus 18 stellt die Busübertragungsvorrichtung 17 einer weiteren Teilnehmer­ gruppe 19, 20 ein Signal auf einer Steuerleitung 35 des Steuer-Busses 130 fest und beaufschlagt die Anmelde-Steuerleitung 128 des System-Busses 25 der weiteren Teil­ nehmergruppe 19, 20 ebenfalls mit einem Anmeldesignal 135, wodurch die Übertra­ gungsvorrichtungen 41 der Teilnehmer 37 der Teilnehmergruppe 20 oder die Übertra­ gungsvorrichtungen 75 der Slaves 73 der Teilnehmergruppe 20 erkennen können, daß ein Teilnehmer 38 aus einer anderen Teilnehmergruppe 19 mit ihnen kommunizieren möchte. Es ist selbstverständlich möglich, durch Verwendung von mehreren Anmelde- Steuerleitungen 128 eine Art Code zu übermitteln, wodurch die Übertragungsvorrichtun­ gen 41 der Teilnehmer 37 der Teilnehmergruppe 20 oder die nicht dargestellten Teil­ nehmergruppen erkennen können, daß aus der Teilnehmergruppe 19 ein Verbindungs­ aufbau mit einem der Teilnehmer 37 bis 39 oder eines der Slaves 73, 74 einer anderen Teilnehmergruppe 19, 20 erwünscht ist. Dies hat den Vorteil, daß dadurch bei Verwen­ dung mehrerer Teilnehmergruppen 19, 20 und die nicht dargestellten restlichen Teil­ nehmergruppen ein Verbindungsaufbau zwischen den Teilnehmergruppen 19, 20 und den nicht dargestellten restlichen Teilnehmergruppen aufgebaut werden kann, so daß nur jene Teilnehmergruppen 19 und 20 angesprochen werden müssen, die für die Ge­ nehmigung benötigt werden, und dadurch die Geschwindigkeit der Steuereinrichtung 13 erhöht wird.
Nach dem Aussenden des Anmeldesignals 135 an den System-Bus 25 der Teilnehmer­ gruppe 20 überwacht die Busübertragungsvorrichtung 17 die Rückantwort-Steuerlei­ tung 129. Sind alle Teilnehmer 37 bis 39 und Slaves 73, 74 der einen oder mehreren weiteren Teilnehmergruppen 20 bereit, eine Kommunikation mit dem Teilnehmer 37 der Teilnehmergruppe 19 zu führen, so senden diese über die Rückantwort-Steuerlei­ tung 129 ein Rückantwortsignal an die Rückantwort-Steuerleitung 129 aus. Durch das Aussenden eines Rückantwortsignals wird der Busübertragungsvorrichtung 17 mitge­ teilt, daß alle Teilnehmer 37 bis 39 oder Slaves 73, 74 der Teilnehmergrup 23168 00070 552 001000280000000200012000285912305700040 0002019509960 00004 23049pen 19, 20 bereit sind, eine Kommunikation mit dem Teilnehmer 37 der Teilnehmergruppe 19 zu führen. Die Busübertragungsvorrichtung 17 sendet das Rückantwortsignal auf eine Steuerleitung 35 des Gruppen-System-Busses 18 aus und teilt damit der Busübertra­ gungsvorrichtung 16 mit, daß die Teilnehmer 37 bis 39 oder Slaves 73, 74 der weiter­ en Teilnehmergruppe 19, 20 bereit sind, eine Kommunikation mit dem Teilnehmer 38 aus der Teilnehmergruppe 19 zu führen.
Da der nicht dargestellte Teilnehmer 38 durch Beaufschlagung eines Anmeldesignals 135 an der Anmelde-Steuerleitung 128 einen Verbindungsaufbau mit einem Teilneh­ mer 38 einer anderen Teilnehmergruppe 20 angemeldet hat, wird diesem Teilnehmer nach Erhalt des Rückantwortsignals die höchste Prioritätsnachricht zugeteilt, d. h., daß beim Einlangen eines Rückantwortsignals an den System-Bus 25 der Teilnehmergrup­ pe 19 der Teilnehmer 38 nach Beendigung einer laufenden Kommunikation unter den anderen Teilnehmern 37, 39 oder der Slaves 73, 74 innerhalb derselben Teilnehmer­ gruppe 19 und somit als nächster auf den System-Bus 25 der Teilnehmergruppe 19 über die Auswerteschaltung 45 zu greifen kann. Durch das Zuteilen der höchsten Priori­ tätsnachricht an den Teilnehmer 38 wird verhindert, daß die restlichen Teilnehmer 37 der anderen Teilnehmergruppen 19, 20 längere Zeit gesperrt werden, da z. B. der Teil­ nehmer 38 z. B. in seiner eigenen Teilnehmergruppe 19 die niedrigste Prioritätsnach­ richt aufweisen kann und somit alle anderen Teilnehmer 37, 39 derselben oder die Teil­ nehmer der anderen Teilnehmergruppen 19, 20, die eine höhere Prioritätsnachricht als der Teilnehmer 37 aufweisen, zuerst einen Zugriff auf den System-Bus 25 erlangen würden.
Vor dem Eintreffen des Rückantwortsignals an der Busübertragungsvorrichtung 16, also während der Feststellung der nächsten Zugriffsberechtigung auf den System-Bus 25 können die Teilnehmer 37 bis 39 der Teilnehmergruppe 19 untereinander oder mit den Slaves 73 Daten austauschen, wie z. B. der Teilnehmer 37, der zum Zeitpunkt 134 von der Auswerteschaltung 45 ausgewählt worden war und nach dem Beenden des Ar­ bitrierungssignals 133 den Zugriff auf den System-Bus 25 der Teilnehmergruppe 19 er­ langt hat. Der Ablauf des Bus-Zugriffes ab einem Zeitpunkt 136 entspricht dem in Fig. 3 beschriebenen Ablauf. So wird die Sperr-Steuerleitung 55 mit einem weiteren Arbi­ trierungssignal 137 und die Teilnehmer-Steuerleitung 54 mit einem Signal 138 von der Übertragungsvorrichtung 41 des Teilnehmers 37 beaufschlagt. Das Kommunizieren des Teilnehmers 37 mit den anderen Teilnehmern 38, 39 oder Slaves 73, 74 erfolgt, wie dies in Fig. 6 beschrieben ist. Während der Belegung des System-Busses 25 durch den Teilnehmer 37 langt zu einem Zeitpunkt 139 das Rückantwortsignal 140 von ei­ nem oder mehreren der weiteren Teilnehmergruppen 19, 20 ein, wodurch dem Teilneh­ mer 38 die höchste Prioritätsnachricht zugeteilt wird. Dies bewirkt, daß nach dem Frei­ geben des System-Busses 25 diesem Teilnehmer 38 als nächsten der Zugriff auf den System-Bus 25 zugesprochen wird.
Zum Zeitpunkt 141 beendet die Übertragungsvorrichtung 41 des Teilnehmers 37 der Teilnehmergruppe 19 das Signal 138 auf der Teilnehmer-Steuerleitung 54, wodurch die Datenübertragung mit den weiteren Teilnehmern 38, 39 beendet ist.
Einen Taktzyklus später, d. h. zum Zeitpunkt 142, nimmt die Übertragungsvorrichtung 41 des Teilnehmers 37 das Arbitrierungssignal 137 von der Sperr-Steuerleitung 55 und gibt somit den System-Bus 25 für die restlichen Teilnehmer 38 bis 40 frei.
Durch das Freigeben des System-Busses 25 wird nun mit der nächsten steigenden Takt­ flanke des Taktimpulses 56 dem Teilnehmer 38, dem bereits zuvor zum Zeitpunkt 139 die höchste Prioritätsnachricht zugeteilt wurde, der System-Bus 25 zugesprochen, da dieser zum Zeitpunkt 132 gleichzeitig mit dem Teilnehmer 37 eine Prioritätsnachricht angemeldet hatte.
Zum Zeitpunkt 143, also bei der nächsten steigenden Taktflanke des Taktimpulses 56, beaufschlagt dann die Übertragungsvorrichtung 41 des Teilnehmers 38 die Sperr- Steuerleitung 55 mit einem Arbitrierungssignal 144 und sperrt somit den System-Bus 25 für die weiteren Teilnehmer 37, 39, 40. Gleichzeitig mit dem Beaufschlagen des Ar­ bitrierungssignals 144 an die Sperr-Steuerleitung 55 beaufschlagt die Übertragungsvor­ richtung 41 des Teilnehmers 38 der Teilnehmergruppe 19 die Teilnehmer-Steuerlei­ tung 54 mit einem Signal 145 und teilt somit den Teilnehmern 37 bis 40 der anderen Teilnehmergruppen 19, 20 mit, daß der Teilnehmer 38 der Teilnehmergruppe 19 mit den Teilnehmern 38 der Teilnehmergruppe 20 eine Kommunikation führen möchte. Es ist selbstverständlich auch möglich, daß der Teilnehmer 38 der Teilnehmergruppe 19 eine Kommunikation mit den Slaves 73, 74 der Teilnehmergruppe 19, 20 führen kann, wozu die Übertragungsvorrichtung 41 des Teilnehmers 38 der Teilnehmergruppe 19 ein Signal in die Slave-Steuerleitung 77 einspeisen müßte. Gleichzeitig mit dem Aus­ senden des Signals 145 an die Teilnehmer-Steuerleitung 54 beendet die Übertragungs­ vorrichtung 41 der Teilnehmer 37 in den Teilnehmergruppen 20 das Anmeldesignal 135.
Eine Periode später, also zum Zeitpunkt 146, wird von den Teilnehmern 37 bis 40 der Teilnehmergruppe 20 das Rückantwortsignal 140 beendet.
Das Kommunizieren des Teilnehmers 38 der Teilnehmergruppe 19 mit dem Teilneh­ mer 37 bis 40 zumindest der Teilnehmergruppe 20 erfolgt wie zuvor in Fig. 6 bereits beschrieben. Zum Zeitpunkt 147 beendet die Übertragungsvorrichtung 41 des Teilneh­ mers 38 der Teilnehmergruppe 19 das Signal 145 auf der Teilnehmer-Steuerleitung 54 und beendet gleichzeitig das Arbitrierungssignals 144 auf der Sperr-Steuerleitung 55. Dadurch werden der System-Bus 25, der Gruppen-System-Bus 18 und die System- Busse 25 der anderen Teilnehmergruppen 19, 20 freigegeben.
Durch das Freigeben des System-Busses 25 der Teilnehmergruppe 19 des Gruppen- System-Busses 18 und des System-Busses 25 der weiteren Teilnehmergruppen 19, 20 können nun die Teilnehmer 37 bis 40 der Teilnehmergruppen 19 und 20 eine Kommu­ nikation mit den restlichen Teilnehmern 37 ihren eigenen Teilnehmergruppen 19 und 20 wieder aufnehmen. Dazu werden die bereits zuvor beschriebenen Arbitrierungsvor­ gänge wieder eingeleitet bzw. den zwischenzeitlich durch Arbitrierung gereihten Teil­ nehmern 37 bis 40 der Zugriff auf den System-Bus 25 über eigene Teilnehmergruppen 19, 20 wieder freigegeben.
In Fig. 10 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Steuereinrichtung 13 gezeigt.
Der Unterschied zu dem anhand Fig. 8 und 9 beschriebenen Ausführungsbeispiel liegt darin, daß die einzelnen Teilnehmergruppen 19 und 20 nicht mehr über einen Gruppen- System-Bus 18 verbunden sind, sondern dann System-Busse 25 direkt über eine Busü­ bertragungsvorrichtung 16 zusammengeschlossen sind. Bei diesem Ausführungsbei­ spiel kann, ohne daß eine unbeteiligte Teilnehmergruppe 19, 20 blockiert ist, nur die Teilnehmergruppe 19 mit der Teilnehmergruppe 20 zusammengeschaltet werden.
An den System-Bussen 25 der Teilnehmergruppen 19, 20 sind wiederum mehrere Teil­ nehmer 37 sowie Slaves 73 angeschlossen. Die Teilnehmer 37 sind mit der zuvor be­ schriebenen Übertragungsvorrichtung 41 ausgestattet. Jeder der Slaves 73 ist mit einer Übertragungsvorrichtung 75 ausgestattet. Die Übertragungsvorrichtung 41 der einzel­ nen Teilnehmer 37 sowie die Übertragungsvorrichtung 75 der Slaves 73 sind mit dem System-Bus 25 der einzelnen Teilnehmergruppen 19 und 20, d. h. mit dessen Datenbus 33 und dessen Steuer-Bus 34 verbunden.
Bevorzugt weist jede Teilnehmergruppe 19, 20 einen eigenen Taktgenerator 28 auf. Es kann aber auch mit nur einem Taktgenerator das Auslangen gefunden werden. Die Aus­ wertung der Prioritätsnachrichten der einzelnen Teilnehmer 37 bis 40 der Teilnehmer­ gruppen 19 und 20 wird von einer zentralen Auswerteschaltung 148 in den einzelnen Teilnehmergruppen 19 und 20 ausgewertet. Dabei erfolgt die Auswertung der höchsten Prioritätsnachricht nicht so wie in den zuvor beschriebenen Fig. 1 bis 9 mit den vier Prioritäts-Steuerleitungen 50 bis 53, sondern mit nur zwei Bit und seriell beaufschlag­ ten Prioritäts-Steuerleitungen 149 und 150. Die Prioritäts-Steuerleitung 149 wird zum Anmelden einer Prioritätsnachricht von der Übertragungsvorrichtung 41 der Teilneh­ mer 37 bis 40 in jeder der Teilnehmergruppen 19 und 20 und die Prioritäts-Steuer­ leitung 150 für die Rückantwort zu den Übertragungsvorrichtungen 41 der Teilnehmer 37 in den einzelnen Teilnehmergruppen 19 und 20 verwendet.
Die Prioritätsnachrichten der einzelnen Teilnehmer 37 bis 40 jeder Teilnehmergruppe werden daher aufeinanderfolgend über die Prioritäts-Steuerleitung 149 der Auswerte­ schaltung 148 zugeführt. In der Auswerteschaltung 148 wird dann die Arbitrierung vorgenommen und am Ende des Arbitrierungsvorganges wird den einzelnen Teilneh­ mern 37 und 40 in den jeweiligen Teilnehmergruppen 19, 20 das Ergebnis der Arbitrie­ rung und die Reihung der Systemzugriffsberechtigung über die Prioritäts-Steuerleitung 150 mitgeteilt. Dies hat den Vorteil, daß Steuerleitungen 35 am Steuer-Bus 34 einge­ spart werden können und somit eine billigere Herstellung der Steuereinrichtung 13 er­ folgen kann.
Unabhängig von der zuvor beschriebenen Ausführungsvariante, bei der die Auswer­ tung der Prioritätsnachrichten in einer zentralen Auswerteschaltung 148 erfolgt, ist es selbstverständlich auch in Übereinstimmung mit den zuvor beschriebenen Ausführungs­ beispielen möglich, die Prioritätsnachrichten in den einzelnen Teilnehmergruppen 19 und 20 bzw. auch die Ermittlung für die Übertragung von Signalen von einer Teilneh­ mergruppe 19 auf die andere Teilnehmergruppe 20 über parallele Auswerteschaltungen 45 bis 48 für jeden der Teilnehmer 37 bis 40 jeder der Teilnehmergruppen 19, 20 durchzuführen.
Das Kommunizieren der Teilnehmer 37 bis 40 untereinander in einer Teilnehmergrup­ pe 19 sowie das Kommunizieren der Teilnehmer 37 bis 40 der Teilnehmergruppe 19 mit einem anderen der Teilnehmer 37 bis 40 einer anderen Teilnehmergruppe 20 er­ folgt wie zuvor zu der Fig. 2 bis 9 beschrieben. Es ist auch möglich, daß der Busüber­ tragungsvorrichtung 16 ein Speicher 151 zugeordnet ist. In diesem können bei einem Datenaustausch eines der Teilnehmer 37 bis 40 der Teilnehmergruppe 19 mit einem der Teilnehmer 37 bis 40 oder Slaves 73, 74 der Teilnehmergruppe 20 die Kennung oder die Adresse und die Daten gespeichert werden. Will einer der Teilnehmer 37 bis 40 der Teilnehmergruppe 19 mit einem oder mehreren der Teilnehmer 37 bis 40 oder der Slaves 73, 74 der weiteren Teilnehmergruppe 20 kommunizieren, so kann er dann, wenn er die Zugriffsberechtigung auf den System-Bus 25 in seiner eigenen Teilnehmer­ gruppe erlangt hat, die für den Datenaustausch benötigte Kennung oder die Adresse, die Daten und die Steuersignale sofort an die Busübertragungsvorrichtung 16 weiterlei­ ten. Dort werden diese Kennungen oder Adressen, Daten und die Steuersignale abge­ speichert, und es wird durch die Busübertragungsvorrichtung 16 ein Zugriff auf den System-Bus 25 der weiteren Teilnehmergruppe 20 angemeldet. Ist der Busübertragungs­ vorrichtung 16 der Zugriff auf den System-Bus der weiteren Teilnehmergruppe 20 er­ laubt, werden dann die Kennungen und/oder Adressen, Daten und Steuersignale an die jeweiligen Teilnehmer 37 bis 40 bzw. Slaves 73, 74 übermittelt und entsprechende Rückantwortsignale wiederum in dem Speicher 151 der Busübertragungsvorrichtung 16 abgespeichert. Sinngemäß versucht dann die Busübertragungsvorrichtung 16 einen Zugriff auf den System-Bus der Teilnehmergruppe 19 zu erhalten, um die im Speicher 151 hinterlegten Kennungen, Adressen, Daten und Steuersignale an jenem Teilnehmer, der zuvor um eine Querverbindung zur weiteren Teilnehmergruppe 20 angesucht hatte, zu übermitteln.
Um Wiederholungen in der Detailbeschreibung zu vermeiden, ist festzuhalten, daß da­ mit die Busübertragungsvorrichtung 16 eine Auswerteschaltung 45 aufweist, mit der sie an den Prioritäts-Steuerleitungen 50 bis 53 bzw. 149 und 150 der beiden System- Busse der beiden Teilnehmergruppen 19, 20 anliegt. Damit kann sich die Busübertra­ gungsvorrichtung 16 jeweils als Teilnehmer in den beiden Bussystemen der beiden Teilnehmergruppen 19, 20 unabhängig anmelden, um nach Empfang von Daten oder Steuersignalen diese an die angegebene Kennung bzw. Adresse weiterzuleiten.
In den Fig. 2 bis 10 sind an zumindest einem Teilnehmer 37 bis 40 Interrupt-Steuer­ leitungen angeschlossen. Die Interrupt-Steuerleitungen können entweder direkt an den Teilnehmer 37 bis 40 oder über Steuerleitungen 35 an den Steuer-Bus 34 angeschlos­ sen werden. Das Ansteuern der Interrupt-Steuerleitungen erfolgt durch die Einstellor­ gane der Handhabungsvorrichtung 1 oder der Fördervorrichtung 2. Wird ein Einstell­ organ an der Handhabungsvorrichtung 1 oder der Fördervorrichtung 2, z. B. der Notaus­ taster 7, betätigt, so wird auf einer Interrupt-Steuerleitung ein Signal beaufschlagt, wodurch die einzelnen Programme oder die Verbindungsaufbauten zwischen den ein­ zelnen Teilnehmern 37 bis 40 unterbrochen werden, da meist beim Auslösen einer Interrupt-Funktion eine Fehlfunktion in der Handhabungsvorrichtung 1 oder der För­ dervorrichtung 2 vorliegt.
Im Rahmen der Erfindung ist es selbstverständlich auch möglich, Schaltungsdetails bzw. die dargestellten Einzelschaltungsteile durch dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannte beliebige andere Schaltungsteile zu ersetzen, und es können auch einzelne Ausführungsbeispiele für sich eigenständige, erfindungsgemäße Lösungen bil­ den.
Des weiteren wird darauf hingewiesen, daß es sich bei den dargestellten Schaltbildern um Blockschaltbilder handelt, in welchen einzelne Schaltungsdetails, die zur Kommu­ nikation eines Teilnehmers 37 bis 40 mit einem anderen Teilnehmer 37 bis 40 zusätz­ lich noch angeordnet sein können, nicht dargestellt sind, da sie dem auf diesem Gebiet tätigen Fachmann aus dem Stand der Technik geläufig sind.
Bezugszeichenliste
1 Handhabungsvorrichtung
2 Fördervorrichtung
3 Greifer
4 Arm
5 Stellmotor
6 Bedienpult
7 Notaustaste
8 Anzeigeelement
9 Förderband
10 Werkstück
11 Anschlußleitung
12 Anschlußleitung
13 Steuereinrichtung
14 Steuereinheit
15 Steuereinheit
16 Busübertragungsvorrichtung
17 Busübertragungsvorrichtung
18 Gruppen-System-Bus
19 Teilnehmergruppe
20 Teilnehmergruppe
21 Teilnehmer
22 Teilnehmer
23 Slave
24 Slave
25 System-Bus
26 System-Bus
27 Stromversorgung
28 Taktgenerator
29 Eingabegerät
30 Anschlußleitung
31 Bildschirm
32 Tastatur
33 Daten-Bus
34 Steuer-Bus
35 Steuerleitung
36 Datenleitung
37 Teilnehmer
38 Teilnehmer
39 Teilnehmer
40 Teilnehmer
41 Übertragungsvorrichtung
42 Übertragungsvorrichtung
43 Übertragungsvorrichtung
44 Übertragungsvorrichtung
45 Auswerteschaltung
46 Auswerteschaltung
47 Auswerteschaltung
48 Auswerteschaltung
49 Taktleitung
50 Prioritäts-Steuerleitung
51 Prioritäts-Steuerleitung
52 Prioritäts-Steuerleitung
53 Prioritäts-Steuerleitung
54 Teilnehmer-Steuerleitung
55 Sperr-Steuerleitung
56 Taktimpuls
57 Taktflanke
58 Zeitpunkt
59 Zeitpunkt
60 Arbitrierungssignal
61 Zeitpunkt
62 Taktflanke
63 Arbitrierungssignal
64 Signal
65 Zeitpunkt
66 Taktflanke
67 Zeitpunkt
68 Zeitpunkt
69 Zeitpunkt
70 Arbitrierungssignal
71 Zeitpunkt
72 Signal
73 Slave
74 Slave
75 Übertragungsvorrichtung
76 Übertragungsvorrichtung
77 Slave-Steuerleitung
78 Zeitpunkt
79 Taktflanke
80 Arbitrierungssignal
81 Zeitpunkt
82 Zeitpunkt
83 Arbitrierungssignal
84 Signal
85 Zeitpunkt
86 Zeitpunkt
87 Zeitpunkt
88 Arbitrierungssignal
89 Zeitpunkt
90 Slavesignal
91 Zeitpunkt
92 Zeitpunkt
93 Zeitpunkt
94 Empfangs-Steuerleitung
95 Warte-Steuerleitung
96 Kennung
97 Wartesignal
98 Empfangssignal
99 Zeitpunkt
100 Zeitpunkt
101 Daten-Steuerleitung
102 Datensignal
103 Datenwort
104 Zeitpunkt
105 Zeitpunkt
106 Zeitpunkt
107 Zeitpunkt
108 Adreßsignal
109 Datenwort
110 Schreib-Steuerleitung
111 Schreibsignal
112 Zeitpunkt
113 Empfangssignal
114 Zeitpunkt
115 Zeitpunkt
116 Zeitpunkt
117 Zeitpunkt
118 Zeitpunkt
119 Zeitpunkt
120 Adreßsignal
121 Zeitpunkt
122 Datenwort
123 Empfangssignal
124 Zeitpunkt
125 Zeitpunkt
126 Zeitpunkt
127 Gruppen-Steuerleitung
128 Anmelde-Steuerleitung
129 Rückantwort-Steuerleitung
130 Steuer-Bus
131 Daten-Bus
132 Zeitpunkt
133 Arbitrierungssignal
134 Zeitpunkt
135 Anmeldesignal
136 Zeitpunkt
137 Arbitrierungssignal
138 Signal
139 Zeitpunkt
140 Rückantwortsignal
141 Zeitpunkt
142 Zeitpunkt
143 Zeitpunkt
144 Arbitrierungssignal
145 Signal
146 Zeitpunkt
147 Zeitpunkt
148 Auswerteschaltung
149 Prioritäts-Steuerleitung
150 Prioritäts-Steuerleitung
151 Speicher

Claims (27)

1. Bus-System für eine Anzahl von Teilnehmern (Master), das aus einem Steuer-Bus und einem Daten-Bus besteht, wobei der Daten-Bus Datenleitungen zur Übermittlung wortserieller-bitparalleler Informationen und der Steuer-Bus Steuerleitun­ gen aufweist, mit einer oder mehreren Prioritäts-Steuerleitung zur Übermittlung von Prioritätssignalen der einzelnen Teilnehmer und mit einer Auswerteschaltung für die Prioritätssignale und einer Sperr-Steuerleitung, die während der Zuteilung des System- Bussen zu einem Teilnehmer beaufschlagt ist und den Zugriff eines weiteren Teilneh­ mers auf den System-Bus sperrt, dadurch gekennzeichnet, daß alle, insbesondere mit einem Mikroprozessor versehene Teilnehmer (21, 22) (Master) (37-40) an einer gemein­ samen Teilnehmer-Steuerleitung (54) anliegen und daß der die höchste Prioritätsnachricht aufweisende Teilnehmer (21, 22) (Master) (37-40) über diese Teil­ nehmer-Steuerleitung (54) die weiteren Teilnehmer (21, 22) (Master) (37-40) aktiviert und über eine Übertragungsvorrichtung bei Aktivierung dieser Teilnehmer-Steuerlei­ tung (54) alle Datenleitungen (36) des Daten-Busses (33, 131) zur wortseriellen Übertragung von Kennungen (96) und Datenwörtern (103) beaufschlagt sind und daß an der Auswerteschaltung die Sperr-Steuerleitung angeschlossen ist, die bei einer Auswertung der Prioritätsnachricht mit der höchsten Wertigkeit aktiviert ist und bei freiem System-Bus eine neuerliche Vergabe des System-Busses an einen Teilnehmer sperrt.
2. Bus-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der System-Bus (25, 26) eine weitere Slave-Steuerleitung (77) umfaßt, an der mehrere Slaves (73, 74) angeschlossen sind und daß der die höchste Prioritätsnachricht aufweisende Teilneh­ mer (21, 22, 37-40) entweder über die Teilnehmer-Steuerleitung (54) einen weiteren Teilnehmer (21, 22, 37-40) oder über die Slave-Steuerleitung (77) die Slaves (73, 74) aktiviert und über eine Übertragungsvorrichtung bei der für die Aktivierung der Slaves (73, 74) beaufschlagten Slave-Steuerleitung (77) über einen Teil der Datenleitungen (36) des Daten-Busses (33, 131) ein Adreßsignal (108, 120) und über die verbleiben­ den Datenleitungen (36) des Daten-Busses (33, 131) Datenwörter (109, 122) übermit­ telt werden.
3. Bus-System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Aktivierung der Teilnehmer-Steuerleitung (54) für die Teilnehmer (21, 22, 37-40) die Übertragungsvorrichtung (41-44) zur Datenabgabe in Abhängigkeit von Taktimpul­ sen (56) auf einer Taktleitung (49) angesteuert ist.
4. Bus-System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß bei Aktivierung der Slave-Steuerleitung (77) die Übertragungsvor­ richtung (41-44) des Teilnehmers (37-40) zur Datenabgabe in Abhängigkeit von Taktimpulsen (56) angesteuert ist und die Übertragungsvorrichtung (76) der Slaves (73, 74) vom Teilnehmer (37-40) zur Datenabgabe oder -annahme angesteuert ist.
5. Bus-System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jeder Teilnehmer (21, 22, 37-40) zusätzlich an einer Prioritäts- Steuerleitung (149) des System-Busses (25) angeschlossen ist und jeder Teilnehmer (37-40) in aufeinanderfolgenden Taktzyklen des System-Busses (25) eine bitserielle Prioritätsnachricht aus gibt.
6. Bus-System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Prioritäts-Steuerleitungen (149) an einer zentralen Auswerte­ schaltung (148) für alle Teilnehmer (21, 22, 37-40) angeschlossen ist und am Aus­ gang dieser zentralen Auswerteschaltung (148) die Prioritätssteuerleitung (150) ange­ schlossen ist und dem Teilnehmer (21, 22, 37-40) bzw. dessen Übertragungsvorrich­ tung (41, 44) bei höchster Prioritätsnachricht den Zugriff zum System-Bus (25) freigibt.
7. Bus-System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine weitere als Sperr-Steuerleitung (55) wirkende Steuerleitung (35) an den Übertragungsvorrichtungen (41-44) der Teilnehmer (21, 22, 37-40) an­ geschlossen ist, die bei belegtem System-Bus (25, 26) den Zugriff weiterer Teilnehmer (21, 22, 37-40) auf diesen sperrt und die Auswerteschaltung (45-48, 148) zur Ermitt­ lung des nächstfolgenden Teilnehmers (21, 22, 37-40) aus den anstehenden Prioritäts­ signalen beaufschlagt ist.
8. Bus-System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß nach Freigabe aller zur Ermittlung der Prioritätssignale vorgesehe­ nen Prioritäts-Steuerleitungen (50-53, 149, 150) derselbe Teilnehmer (21, 22, 37 - 40) an die Auswerteschaltung (45-48, 148) zur Arbitrierung oder Aussendung freige­ geben ist.
9. Bus-System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jede Übertragungsvorrichtung (41-44) jedes Teilnehmers (21, 22, 37-40) eine Auswerteschaltung (44-48) aufweist, die an zumindest einer bevorzugt vier Prioritäts-Steuerleitungen (50-53) anliegt und daß die Auswerteschaltung (45- 48) und/oder die Übertragungsvorrichtung (41-44) die Sperr-Steuerleitung (55) be­ aufschlagt, wenn sie die eigene Prioritätsnachricht als die höchstwertige erkannt hat und die Teilnehmer-Steuerleitung (54) und/oder die Slaves-Steuerleitung (77) zur Be­ aufschlagung der ihr zugeordneten Übertragungsvorrichtung (41-44) freigibt.
10. Bus-System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zumindest ein Teilnehmer (21, 22, 37-40) und gegebenenfalls zu­ mindestens ein Slave (73, 74) und/oder die diesem zugeordnete Übertragungsvorrich­ tung (41-44, 75, 76) und/oder Auswerteschaltung (45-47) an zumindest einer Inter­ rupt- Steuerleitung angeschlossen ist.
11. Bus-System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jeweils mehrere Teilnehmer (21, 22, 37-40) zu Teilnehmergruppen (19, 20) zusammengeschlossen sind und die System-Busse (25) der Teilnehmergrup­ pen (19, 20) unter Zwischenschaltung einer Busübertragungsvorrichtung (16, 17) mit­ einander verbunden sind sowie zwei Gruppen-Steuerleitungen (127) aufweisen, von welchen eine Anmelde-Steuerleitung (128) bei Beaufschlagung durch eine Übertra­ gungsvorrichtung (41-44) eines Teilnehmers (21, 22, 37-40) zum Verbindungsauf­ bau mit einer anderen Teilnehmergruppe (19, 20) auffordert und nach Beaufschlagung einer Rückantwort-Steuerleitung (129) von den Teilnehmern (21, 22, 37 bis 40) der an­ deren Teilnehmergruppe (19, 20) nach Einräumung der höchsten Priorität, gegebenen­ falls nach einem Arbitrierungszyklus und die Zuordnung des System-Busses (25, 26) für den Teilnehmer (21, 22, 37-40) oder die aufeinanderfolgenden Teilnehmer (21, 22, 37-40) nach einem Arbitrierungszyklus die Gruppen-Steuerleitungen (127) wie­ der freigegeben wird.
12. Bus-System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine der beiden Gruppen-Steuerleitungen (127) eine Anmelde-Steuer­ leitung (128) und die andere eine Rückantwort-Steuerleitung (129) bildet und daß bei Beaufschlagung der Rückantwort-Steuerleitung (129) durch eine Übertragungsvorrich­ tung (41-44) eines Teilnehmers (37-40) einer der Teilnehmergruppen (19, 20) zum Verbindungsaufbau mit einem Teilnehmer einer anderen Teilnehmergruppe (19, 20) der Zugang zur Anmelde-Steuerleitung (128) für andere Teilnehmer (21, 22, 37-40) gesperrt ist.
13. Bus-System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß nach Beaufschlagung der Rückantworte-Steuerleitung (129) durch die andere Teilnehmergruppe (19, 20) bzw. die zwischen den System-Bussen (25) an­ geordnete Busübertragungsvorrichtung (16, 17) dem Teilnehmer (21, 22, 37-40) für die Verbindung mit einem Teilnehmer (21, 22, 37-40) der anderen Teilnehmergruppe (19, 20) die höchste Priorität eingeräumt wird und im nächstfolgenden Arbitrierungszy­ klus der Auswerteschaltung (45-48), die Teilnehmer (21, 22, 37-40) und/oder Slave- Steuerleitung (77) in den System-Bussen der betroffenen Teilnehmergruppen (19, 20) für die Nachrichtenübermittlung des Teilnehmers (21, 22, 37-40) mit der höchsten Prioritätsnachricht für die Teilnehmergruppenübermittlung freigegeben ist.
14. Bus-System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß mit der Freigabe des Teilnehmers (21, 22, 37-40) bzw. dessen Übertragungsvorrichtung (41-44) zur Beaufschlagung der System-Busse (25) einan­ der benachbarter Teilnehmergruppen (19, 20) die Anmelde- und die Rückantwort- Steuerleitung (128, 129) der System-Busse (25) der Teilnehmergruppen (19, 20) bzw. der Busübertragungsvorrichtung (16, 17) freigegeben sind und daß bis zur Sperre der Anmelde-Steuerleitung (128) der Teilnehmergruppen (19, 20) die Teilnehmer (21, 22, 37-40) einer Teilnehmergruppe (19, 20) entsprechend ihrer Prioritätswertigkeit auf dem System-Bus (25) aufgeschaltet sind.
15. Bus-System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Auswerteschaltung (45-48) für die Prioritätsnachricht der System-Busse (25) mehrerer Teilnehmergruppen (19, 20) in der Busübertragungsvor­ richtung (16, 17) angeordnet ist.
16. Bus-System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwischen den System-Bussen (25) mehrerer Teilnehmergruppen (19, 20) ein Gruppen-System-Bus (18) angeordnet ist, der über jeweils eine Busübertra­ gungsvorrichtung (16, 17) mit einem System-Bus (25) einer Teilnehmergruppe (19, 20) verbunden ist.
17. Bus-System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16, dadurch ge­ kennzeichnet, daß mehrere Steuerleitungen des Steuerbusses an Ein- bzw. Ausgängen von Daten bzw. Adreßleitungen eines Slaves bzw. dessen Übertragungsvorrichtung angeschlossen sind.
18. Bus-System nach einem oder mehreren Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekenn­ zeichnet, daß wenn ein Teilnehmer (Master) (21, 22, 37-40) über die Teilnehmer-Steuer­ leitung (54) mit einem weiteren Teilnehmer (Master) (21, 22, 37-40) gemeinsam akti­ viert ist, eine Daten-Steuerleitung (101) angeordnet ist, die mit Beginn der Übertra­ gung von Datenwörtern (103) bis zum Ende der Übertragung von Datenwörtern während eines Datenaustausches zwischen zwei Teilnehmern (Master) (21, 22, 37-40) aktiviert ist und daß die Aktivierung der Teilnehmer-Steuerleitung (54) zwischen dem Ende des dem letzten gültigen Datenwortes (103) unmittelbar vorgeordneten Datenwor­ tes (103) und dem Beginn des letzten gültigen Datenwortes (103) beendet ist.
19. Bus-System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 18, dadurch ge­ kennzeichnet, daß während eines berechtigten Zugriffes eines Teilnehmers (21, 22, 37- 40) auf den Systembus (25, 26) mit Ausnahme des letzten gültigen Datenwortes (103) die Teilnehmer-Steuerleitung (54) aktiviert ist und die Daten-Steuerleitung (101) bei jedem gültigen Datenwort (103) aktiviert ist.
20. Bus-System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 19, dadurch ge­ kennzeichnet, daß parallel zu der Teilnehmer-Steuerleitung (54) und der Daten-Steuer­ leitung (101) eine Warte-Steuerleitung angeordnet ist und bei aktivierter Warte-Steuer­ leitung die Daten-Steuerleitung (101) aktiviert ist, wenn die Teilnehmer-Steuerleitung (54) nicht aktiviert ist.
21. Bus-System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 19, dadurch ge­ kennzeichnet, daß parallel zur Daten-Steuerleitung (101) und zur Teilnehmer-Steuer­ leitung (54) eine Empfangs-Steuerleitung (94) angeordnet ist, die bei Übernahme von Datenwörter (103) durch einen weiteren, nicht die höchste Prioritätsnachricht aufwei­ senden Teilnehmer (21, 22, 37-40) aktiviert ist.
22. Bus-System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 21, dadurch ge­ kennzeichnet, daß bei belegter Sperr-Steuerleitung (55) und gleichzeitig belegtem Sys­ tem-Bus (25, 26), jeder der Teilnehmer (21, 22, 37-40) einer Teilnehmergruppe (19, 20) zur Abgabe einer Prioritätsnachricht freigegeben ist.
23. Verfahren zur Übertragung von Daten, Kennungen bzw. Adressen und Steu­ ersignalen zwischen mehreren Teilnehmern eines prioritätsorientierten Bus-Systems, das zur Übertragung von Steuerungsinformationen und von Daten ausgebildet ist und jeweils mehrere Daten- sowie Steuerleitungen umfaßt, über welche parallel und unab­ hängig voneinander Prioritätssignale zwischen den einzelnen Teilnehmern ausge­ tauscht werden, aus welchen aufeinanderfolgend jeweils das Prioritätssignal mit der höchsten Prioritätsnachricht ermittelt wird, wobei über ein Sperrsignal der Zugriff ei­ nes weiteren Teilnehmers auf den System-Bus gesperrt wird, und daß während des Da­ tenaustausches eines Teilnehmers mit einem oder mehreren anderen Teilnehmern ein weiteres Prioritätssignal mit der höchsten Prioritätsnachricht ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Vorliegen der Prioritätsnachricht mit der höchsten Wer­ tigkeit der Teilnehmer, der diese Prioritätsnachricht abgesetzt hat, ein Teilnehmersig­ nal an die anderen Teilnehmern absetzt, wodurch diese zur Entgegennahme von Daten und/oder Kennungen aktiviert werden und danach wortseriell jedoch bitparallel die In­ formationen von dem die höchste Prioritätsnachricht aufweisenden Teilnehmer an die weiteren Teilnehmer zeitsynchron übermittelt werden und gegebenenfalls dieser da­ nach zeitsynchron die von den anderen Teilnehmer rückübermittelten Daten aufnimmt und daß durch ein Arbitrierungssignal bei freiem System-Bus der Zugriff eines Teil­ nehmers während der Ermittlung des Prioritätssignal mit der höchsten Prioritätsnach­ richt gesperrt wird.
24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der die höchste Prioritätsnachricht aufweisende Teilnehmer über ein Slavesignal die Slaves zum Emp­ fang und/oder der Übermittlung von Daten bzw. Adressen aktiviert, wobei über einen Teil der Datenleitung zumindest ein Adreßsignal und über die restlichen Datenleitun­ gen die Daten bitparallel und wortseriell übermittelt werden.
25. Verfahren nach Anspruch 23 und 24, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzei­ tig mit der Abgabe eines Prioritätssignals an die Prioritätssteuerleitungen ein Anmelde­ signal für den Datenaustausch mit einem Teilnehmer oder einem Slave einer anderen Teilnehmergruppe ausgesandt wird, worauf ein Arbitrierungsvorgang eingeleitet und der Teilnehmer mit der höchsten Prioritätsnachricht ermittelt wird, wobei grundsätz­ lich der Teilnehmer der ein Anmeldesignal ausgesandt hat, die höchste Prioritätsnach­ richt aufweist, worauf beim Freiwerden des System-Busses bei Vorliegen eines Rück­ antwortsignals von der anderen Teilnehmergruppe dem Teilnehmer, der die höchste Prioritätsnachricht durch sein Anmeldesignal aufweist, der Zugriff auf den System- Bus zugesprochen wird und daß bei noch nicht vorliegendem Rückantwortesignal von der anderen Teilnehmergruppe von den anderen angemeldeten Teilnehmern der ersten Teilnehmergruppe, jener der die nächsthöchste Prioritätsnachricht aufweist, der Zu­ griff auf den System-Bus zugeteilt wird und daß jeweils bei Freiwerden des System- Busses vor Freigabe des System-Busses für einen weiteren Teilnehmer rückgefragt wird, ob das Rückantwortsignal der anderen Teilnehmergruppe vorliegt, bevor der Zu­ griff auf den System-Bus an einen Teilnehmer der ersten Teilnehmergruppe, der kein Anmeldesignal abgegeben hat, zugesprochen wird.
26. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 23 bis 25, dadurch ge­ kennzeichnet, daß nachdem ein Teilnehmer den Zugriff auf den System-Bus erlangt hat, dieser über ein Signal die weiteren Teilnehmer zum Empfang und/oder der Über­ mittlung von Kennungen bzw. Daten aktiviert und danach bei Beginn der Datenübertra­ gung ein Datensignal aussendet, welches bis zum Ende der Übertragung von Datenwör­ tern aufrechterhalten wird und dieses Signal zwischen einem dem Ende des letztgül­ tigen Datenwortes unmittelbar vorgeordneten Datenwortes und dem Beginn des letztgültigen Datenwortes beendet wird.
27. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 23 bis 26, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Datensignal bei der Übertragung von Datenwörtern zwischen ei­ nem oder mehreren Teilnehmern über die Dauer der Übertragung eines Datenwortes beendet und über die Dauer eines gültigen Datenwortes ausgesendet wird und das Da­ tensignal nach Abschluß der Datenübertragung zwischen den Teilnehmern beendet wird.
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