DE19526378A1

DE19526378A1 - Datenbussystem

Info

Publication number: DE19526378A1
Application number: DE1995126378
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Rauter
Original assignee: Temic Telefunken Microelectronic GmbH
Current assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Priority date: 1995-07-19
Filing date: 1995-07-19
Publication date: 1997-01-23

Description

In einem Datenbussystem können die verschiedenen, an den Datenbus (die Busleitungen) angeschlossenen Teilnehmer miteinander kommunizieren und untereinander Daten austauschen. Üblicherweise besteht ein Datenbus aus zwei Busleitungen (eine Datenleitung, eine Clockleitung), an den die Teilneh mer des Datenbussystems über eine Endstufe angekoppelt sind. Jeder Teil nehmer des Datenbusses kann über diese Endstufe nach Anforderung Infor mationen bzw. Daten auf die Datenleitung des Datenbusses senden bzw. Da ten von der Datenleitung des Datenbusses empfangen; das zeitliche Ablauf schema (das Zeitmanagement) wird über die Clockleitung des Datenbusses geregelt.

Nachteilig hierbei ist einerseits, daß das Datenbussystem mit den verschiede nen Busleitungen des Datenbusses recht aufwendig ist, und daß andererseits eine simultane Datenübertragung zwischen zwei Teilnehmern des Datenbus systems in beide Richtungen (gleichzeitiges Senden und Empfangen) nicht möglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Datenbussystem an zugeben, bei dem diese Nachteile vermieden werden und das demgegen über vorteilhafte Eigenschaften, insbesondere bezüglich der Datenübertra gung aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Beim vorgestellten DC-gekoppelten Datenbussystem sind die Teilnehmer un tereinander über lediglich eine Busleitung verbunden und alle Teilnehmer jeweils direkt (galvanisch) an ein gemeinsames Bezugspotential angeschlos sen, d. h. die Gleichspannung des Ruhepegels steht allen Teilnehmern zur Verfügung. Jeweils zwei Teilnehmer des Datenbussystems sind gleichzeitig aktiv; zwischen diesen beiden aktiven Teilnehmern kann über die Busleitung eine bidirektionale simultane Datenübertragung (gleichzeitiges Senden und Empfangen) vorgenommen werden. Hierzu weisen die Endstufen der Teil nehmer des Datenbussystems ein Summierglied auf, dem bei einer Aktivie rung des Teilnehmers einerseits die von diesem Teilnehmer auf den Daten bus (die Busleitung) gesendeten Daten und andererseits die vom Datenbus (der Busleitung) empfangenen Daten (d. h. die gesamten, momentan auf dem Datenbus befindlichen Daten der beiden aktiven Teilnehmer des Daten bussystems) zugeführt werden; durch entsprechende Summenbildung/Diffe renzbildung werden hieraus die für den jeweiligen aktiven Teilnehmer be stimmten Daten ermittelt und beispielsweise einem Logikteil des Tellneh mers zur Weiterverarbeitung zugeführt. Das Zeitmanagement, d. h. die Akti vierung und Deaktivierung der Teilnehmer, wird über eine jeweils in den Teilnehmern befindliche Steuereinheit vorgenommen; anhand der momen tan auf dem Datenbus befindlichen Daten wird die Aktivierung der Teilneh mer durchgeführt.

Mit dem Datenbus des Datenbussystems können beliebige Daten in beliebi ger Anzahl gleichzeitig zwischen den beiden aktiven Teilnehmern übertra gen werden: es ist sowohl eine digitale Datenübertragung und/oder zusätz lich eine Übertragung analoger Signale (Daten) auf der Busleitung möglich. Der Ruhepegel auf der Busleitung sowie die Frequenz der Datenübertragung kann je nach Anwendungsfall und Einsatzbereich bzw. abhängig von der Art der zu übertragenen Daten gewählt werden.

Werden von einem Teilnehmer mehrere Signale mit unterschiedlichen Si gnalpegeln gleichzeitig auf dem Datenbus übertragen, müssen die Endstu fen der Teilnehmer geeignet ausgebildet sein, um die Daten separieren zu können - hierzu können die Endstufen der Teilnehmer beispielsweise Kompa ratoren mit unterschiedlichen Schwellwerten aufweisen.

Das Datenbussystem vereinigt mehrere Vorteile in sich:

- es ist kostengünstig und einfach, da nur eine Busleitung benötigt wird und da bei als ICs ausgebildeten Teilnehmern die Zahl der Anschlußpins reduziert werden kann
- es ist eine flexible Datenübertragung mit hoher Datenübertragungsge schwindigkeit (mehrere Signale gleichzeitig auf der Busleitung übertrag bar), mit schnellen Reaktionsmöglichkeiten bzw. Rückmeldungsmöglich keiten der Teilnehmer (aufgrund der bidirektionalen simultanen Daten übertragung sind die Reaktionszeiten, insbesondere bei Steuerungs-/Re gelungsprozessen gering), und mit hohem Informationsgehalt/hoher In formationsdichte (beliebige Signale übertragbar) möglich
- da durch die Überlagerung der Daten auf der Busleitung ein Gemisch von Daten übertragen wird, sind keine Rückschlüsse auf die Daten der einzel nen Teilnehmer möglich (insbesondere ist nicht ersichtlich, welcher Teil nehmer Daten sendet und welcher Teilnehmer Daten empfängt); da die entsprechende Information nur von den jeweils aktiven Teilnehmern er mittelt werden kann, ist die Datenübertragung abhörsicher.

Anhand der Zeichnung soll ein Ausführungsbeispiel des Datenbusses be schrieben werden, wobei in der Figur ein schematisches Blockschaltbild ei nes Datenbussystems mit mehreren an einen Datenbus angeschlossenen Teil nehmern dargestellt ist.

Gemäß der Figur besteht das Datenbussystem aus als integrierte Schaltkreise (ICs) ausgebildeten Teilnehmern TN₁, TN₂ . . . TN_n und aus einem Datenbus DB mit einer als Datenleitung ausgebildeten Busleitung BL zur Übertragung von Steuerungsdaten S₁ vom Teilnehmer TN₁ (beispielsweise ein Mikroprozessor) zu den Teilnehmern TN₂ . . . TN_n (beispielsweise -ICs) bzw. zur Übertragung von Antwortdaten S₂. . . S_n von den Teilnehmern TN₂ . . . TN_n (. . .-IC) zum Teil nehmer TN₁ (Mikroprozessor); Steuerungsdaten S₁ und Antwortdaten S₂ . . . S_n werden gleichzeitig auf der Datenleitung BL übertragen. Die Teilnehmer TN₁, TN₂ . . . TN_n weisen eine Logikstufe LS₁, LS₂. . . LS_n zur Generierung und Aufbereitung der zu sendenden Daten (Daten S₁ vom Teilnehmer TN₁, Daten S₂ vom Teilnehmer TN₂, Daten S_n vom Teilnehmer TN_n) und der zu empfan genen Daten (S₂ . . . S_n vom Teilnehmer TN₁, S₁ von den Teilnehmern TN₂ . . . TN_n) sowie eine Endstufe ES₁, ES₂ . . . ES_n zur Ankopplung an den Datenbus (die Datenleitung BL) auf und sind mit einem gemeinsamen Bezugspotential GND verbunden. In der Endstufe ES₁, ES₂ . . . ES_n der Teilnehmer TN₁, TN₂ . . . TN_n ist jeweils ein Summierglied SG₁, SG₂ . . . SG_n angeordnet, das zur Separa tion der für den jeweiligen Teilnehmer TN₁, TN₂ . . . TN_n bestimmten Daten aus den gesamten auf dem Datenbus DB befindlichen Daten dient.

Weiterhin weist jeder Teilnehmer TN₁, TN₂ . . . TN_n eine Steuereinheit StE₁, StE₂ . . . StE_n auf (beispielsweise ein Mikroprozessor), die zur Aktivierung/Deak tivierung der Teilnehmer TN₁, TN₂ . . . TN_n dient; die Teilnehmer TN₁ . . . TN_n werden von der ihnen zugeordneten Steuereinheit StE₁, StE₂ . . . StE_n in Ab hängigkeit der auf dem Datenbus DB befindlichen Daten so angesteuert, daß jeweils zwei der Teilnehmer TN₁ . . . TN_n gleichzeitig aktiviert sind.

Beispielsweise ist der Teilnehmer TN₁ permanent aktiviert und kommuni ziert über die Datenleitung BL mit einem weiteren aktivierten Teilnehmer TN₂ . . . TN_n. Als weiterer Teilnehmer ist beispielsweise der Teilnehmer TN₂ ak tiviert, so daß sich auf der Datenleitung BL eine Überlagerung S₁ + S₂ der vom Teilnehmer TN₁ gesendeten Daten S₁ und der vom Teilnehmer TN₂ ge sendeten Daten S₂ befindet. Den Summiergliedern SG₁ bzw. SG₂ der Teilneh mer TN₁ bzw. TN₂ werden die Daten S₁ + S₂ auf der Datenleitung BL sowie die vom jeweiligen Teilnehmer TN₁ bzw. TN₂ gesendeten Daten S₁ bzw. S₂ zugeführt und durch Differenzbildung hieraus die für den Teilnehmer TN₁ bzw. TN₂ bestimmten Empfangsdaten S₂ bzw. S₁ separiert: S₂ = (S₁ + S₂)- S₁ bzw. S₁ = (S₁ + S₂)-S₂.

Die Frequenz der Datenübertragung kann vom kHz-Bereich bis zum MHz-Be reich gewählt werden, beispielsweise beträgt sie 2 kHz. Der Ruhepegel auf dem Datenbus (der Busleitung) kann im Bereich der vorgesehenen Betriebs spannung liegen. Die übertragenen Daten können auch Gleichspannungs signale sein.

Claims

1. Datenbussystem bestehend aus:

- einem Datenbus (DB),
- mehreren Teilnehmern (TN₁ . . . TN_n), die über den Datenbus (DB) mit einander kommunizieren, wobei jeder Teilnehmer (TN₁ . . . TN_n) zur An kopplung an den Datenbus (DB) eine Endstufe (ES₁ . . . ES_n) aufweist, gekennzeichnet dadurch:
- der Datenbus (DB) weist eine einzige Busleitung (BL) auf, über die die Teilnehmer (TN₁ . . . TN_n) miteinander verbunden sind,
- die Teilnehmer (TN₁ . . . TN_n) sind an ein gemeinsames Bezugspotential (GND) angeschlossen,
- die Endstufe (ES₁ . . . ES_n) der Teilnehmer (TN₁ . . . TN_n) weist ein Sum mierglied (SG₁, SG₂ . . . SG_n) auf,
- jeder Teilnehmer (TN₁ . . . TN_n) weist eine Steuereinheit (StE₁ . . . StE_n) auf, die die Teilnehmer (TN₁ . . . TN_n) derart aktiviert und deaktiviert, daß gleichzeitig jeweils zwei Teilnehmer (TN₁, TN₂) der Teilnehmer (TN₁ . . . TN_n) aktiviert sind,
- dem Summierglied (SG₁, SG₂) der aktivierten Teilnehmer (TN₁, TN₂) werden die vom Teilnehmer (TN₁ bzw. TN₂) auf die Busleitung (BL) des Datenbusses (DB) gesendeten Daten (S₁ bzw. S₂) und die gesamten, auf der Busleitung (BL) des Datenbusses (DB) befindlichen Daten (S₁ + S₂) zugeführt.

2. Datenbussystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teil nehmer (TN₁ . . . TN_n) als integrierte Schaltkreise ausgebildet sind.

3. Datenbussystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß minde stens ein Teilnehmer (TN₁) als Mikroprozessor ausgebildet ist.

4. Datenbussystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der als Mikroprozessor ausgebildete Teilnehmer (TN₁) von der ihr zugeordneten Steuereinheit (StE₁) permanent aktiviert ist.

5. Datenbussystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich net, daß die Spannungspegel auf dem Datenbus (DB) durch Wahl der Be triebsspannung und der Datensignale vorgebbar sind.