DE19742179C1

DE19742179C1 - Vorrichtung zur Ankopplung eines Moduls an ein Bus-System und Verfahren zur Adressierung eines an ein Bus-System angekoppelten Moduls mittels einer solchen Vorrichtung

Info

Publication number: DE19742179C1
Application number: DE1997142179
Authority: DE
Inventors: Luc Jansseune
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1997-09-24
Filing date: 1997-09-24
Publication date: 1998-11-19
Anticipated expiration: 2017-09-25

Description

Vorrichtung zur Ankopplung eines Moduls an ein Bus-System und Verfahren zur Adressierung eines an ein Bus-System angekop pelten Moduls mittels einer solchen Vorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ankopplung eines Moduls an ein Bus-System mit einem mit dem Modul verbundenen Stecker und einem mit dem Bus-System verbundenen Gegenstecker sowie Verfahren zur Adressierung eines an ein Bus-System angeschlossenen Moduls mittels einer solchen Vorrichtung.

Zur Sicherstellung eines kollisionsfreien Zugriffs auf ein Bus-System sollten an ein Bus-System angekoppelte Teilnehmer mit einer Busadresse versehen sein. Diese Busadressen sind entweder soft- oder hardwaremäßig einzustellen. Bei bisheri gen Lösungen werden die Adressen entweder bereits vom Her steller eines an ein Bus-System anzukoppelnden Moduls vorpro grammiert oder die Adressen werden bei der Montage der Module programmiert. Diese Vorgehensweise kann logistische Probleme bereiten, da auch bei ansonsten gleichen Modulen aufgrund der Adressierung mehrere Varianten notwendig sind. Zudem ist als Nachteil anzusehen, daß die Adressiervorgänge an sich bei der Montage Zeit kosten und daß entsprechende Programmiergeräte zur Einstellung der Adressen eine ausreichende Verfügbarkeit aufweisen müssen, etwa zu Reparatur- zur Wartungszwecken. Ein weiterer Nachteil ist die Fehleranfälligkeit im Gesamtsystem aufgrund einer falsch programmierten Adressierung.

Der Erfindung liegt das Ziel zugrunde, eine Vorrichtung zur Ankopplung eines Moduls an ein Bus-System zu schaffen, wel ches ein Verfahren zur Adressierung eines an ein Bus-System angekoppelten Moduls mittels einer solchen Vorrichtung ermög licht, wobei ein Busteilnehmer bzw. das Modul erst bei An kopplung an das Bus-System eine Busadresse zugeteilt bekommt. Insbesondere soll eine solche Vorrichtung ohne nennenswert zusätzliche Anschlüsse und ohne eine aufwendige zusätzliche Auswerteelektronik zu realisieren sein.

Erfindungsgemäß wird das Ziel mit einer Vorrichtung zur An kopplung eines Moduls an ein Bus-System erreicht mit

- einem mit dem Modul verbundenen Stecker, welcher einen Mas seanschluß, mehrere Datenanschlüsse und einen Adreßanschluß aufweist, wobei am Stecker oder im Modul eine erste Impe danz zwischen dem Masseanschluß und dem Adreßanschluß ange schlossen ist und
- einem mit dem Bus-System verbundenen zugehörigen Gegenstec ker, dessen Adreßanschluß einerseits direkt mit einem Ein gang eines Bus-Controllers und andererseits über eine zwei te Impedanz mit einem Ausgang des Bus-Controllers verbunden ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist somit lediglich mit Hil fe eines zusätzlichen Adreßanschlusses und jeweils einem dem Bus-Controller und dem Modul zugeordneten elektrischen Bau teil realisiert. In einer vorteilhaften Ausgestaltung stellen die erste und die zweite Impedanz Widerstände mit einstellba rem Wert dar und bilden somit einen Spannungsteiler. Beim Verfahren zur Adressierung eines an ein Bus-System angekop pelten Moduls mittels einer derartigen Vorrichtung werden zu nächst Stecker und Gegenstecker verbunden. Danach erfolgt ei ne Eingangsimpedanzmessung am Eingang des Bus-Controllers, um erfassen zu können, daß ein neuer Busteilnehmer angeschlossen ist. Unmittelbar danach wird eine Spannung am Ausgang des Bus-Controllers bereitgestellt und die Spannung am Eingang des Bus-Controllers gemessen. Entsprechend dem am Eingang des Bus-Controllers gemessenen Spannungsbetrag wird dem jeweili gen Busteilnehmer eine Busadresse zugeordnet.

In anderen vorteilhaften Ausgestaltungen sind durch die erste und die zweite Impedanz RC- bzw. RL-Glieder gebildet. Bei den RC- bzw. RL-Gliedern werden konfigurierbare Zeitkonstanten dazu ausgenutzt, eine Busadresse an das Modul bzw. an den Busteilnehmer zuzuteilen. Beim Verfahren zur Adressierung ei nes an ein Bus-System angekoppelten Moduls mittels derartiger Vorrichtungen wird unmittelbar nach dem Verbinden von Stecker und Gegenstecker und der Eingangsimpedanzmessung am Eingang des Bus-Controllers ein Spannungsimpuls am Ausgang des Bus- Controllers bereitgestellt. Am Eingang des Bus-Controllers wird der Zeitverlauf der an der ersten Impedanz abfallenden Spannung erfaßt und ausgewertet. Dabei wird je nach Ausge staltung die Zeit ermittelt, bis die am Eingang des Bus- Controllers anliegende Spannung einen definierten Schwellwert unter- bzw. überschreitet. Eine dabei gemessene Umschaltzeit dient der Zuordnung einer Busadresse für das angekoppelte Mo dul.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher er läutert. Es zeigt

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem durch ei ne erste und eine zweite Impedanz gebildeten Spannungsteiler,

Fig. 2 eine gegenüber Fig. 1 abgewandelte Ausführung mit einem RC-Glied,

Fig. 3 typische Spannungsverläufe beim Initialisierungsvor gang eines Busteilnehmers am Eingang und am Ausgang des Bus- Controllers,

Fig. 4 eine gegenüber Fig. 2 abgewandelte Vorrichtung mit vertauschter Anordnung der Elemente des RC-Gliedes,

Fig. 5 zeitliche Verläufe der am Ausgang und am Eingang des Bus-Controllers anliegenden Spannungen beim Initialisierungs vorgang eines Busteilnehmers für eine Vorrichtung gemäß Fig. 4 und

Fig. 6 bis 8 verschiedene Möglichkeiten zur Einstellung von Widerstandswerten.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Ankopplung eines Moduls an ein Bus-System mit einem dem nicht näher dargestellten Modul zugeordneten Stecker 1 und mit einem dem Bus-System zugeord neten Gegenstecker. Der durch Stecker 1 und Gegenstecker 2 gebildete Steckverbinder weist mehrere Datenanschlüsse 5, ei nen Masseanschluß 4 und einen Adreßanschluß 3 auf. Der Adreß anschluß 3 stellt einen zusätzlichen Anschluß dar. Am Stecker 1 bzw. im Modul ist eine erste Impedanz zwischen dem Massean schluß 4 und dem Adreßanschluß 3 angeschlossen. Diese Impe danz ist durch einen Widerstand R₁ realisiert. Zwischen einem Ausgang P_OUT und einem Eingang P_IN eines Bus-Controllers, wel cher nicht näher dargestellt ist, ist ein zweiter Widerstand R₂ angeschlossen. Des weiteren ist der Eingang P_IN des Bus- Controllers mit dem Adreßanschluß 3 verbunden. Somit ist durch die Widerstände R₁ und R₂ ein Spannungsteiler gebildet. Bei der Ankopplung des Moduls bzw. des Busteilnehmers an das Bus-System wird bei einem Initialisierungsvorgang eine Span nung am Ausgang P_OUT des Bus-Controllers bereitgestellt, und eine am Eingang P_IN des Bus-Controllers anliegende bzw. am Widerstand R₁ abfallende Spannung U_R1 gemessen. In Abhängig keit von dem gemessenen analogen Widerstandswert wird eine Busadresse an den Busteilnehmer zugewiesen.

Fig. 2 zeigt eine gegenüber Fig. 1 abgewandelte Variante einer Vorrichtung zur Ankopplung eines Moduls an ein Bus- System, bei dem der Widerstand R₂ durch einen Kondensator C₂ ersetzt ist. Somit ist durch den Widerstand R₁ und den Kon densator C₂ ein Zeitglied gebildet. Beim Initialisierungsvor gang des Moduls wird am Ausgang P_OUT ein Spannungssprung be reitgestellt und das Zeitverhalten des RC-Gliedes über die am Eingang P_IN des Bus-Controllers anliegende Spannung ermit telt.

Fig. 3 zeigt zugehörige Verläufe einer Ausgangsspannung U_OUT am Ausgang P_OUT des Bus-Controllers und einer Eingangsspannung U_R1 am Eingang P_IN des Bus-Controllers. Die Spannung U_R1 nimmt als Reaktion auf den sprungförmigen Verlauf von U_OUT einen ex ponentiell fallenden Verlauf an. Zur Zuordnung einer Busadresse an den Busteilnehmer wird eine Abfallzeit T_ab er mittelt, bis die Spannung U_R1 einen Schwellwert U_S unter schritten hat. Die zugewiesene Busadresse steht in Korrelati on mit der Abfallzeit T_ab.

Fig. 4 zeigt eine gegenüber Fig. 2 abgewandelte Vorrich tung, bei der Widerstand und Kondensator des RC-Gliedes ver tauscht sind. Zwischen dem Eingang P_IN des Bus-Controllers und dem Masseanschluß 4 ist nunmehr ein Kondensator C₁ ange schlossen, während zwischen dem Eingang P_IN des Bus- Controllers und dem Ausgang P_OUT ein Widerstand R₂ angeschlos sen ist. Eine am Eingang P_IN des Bus-Controllers anliegende Spannung U_C1 nimmt als Reaktion auf einen Spannungssprung von U_OUT gemäß Fig. 5 einen exponentiell steigenden Verlauf an. In analoger Weise wird hier eine Anstiegszeit T_an ermittelt, bis die am Kondensator C₁ anliegende Spannung U_C1 einen Schwellwert U_S überschritten hat. Entsprechend der Zeitdauer T_an wird dem Busteilnehmer eine Busadresse zugewiesen.

Die Fig. 6 bis 8 zeigen Möglichkeiten, wie die Widerstände der Vorrichtungen gemäß der Fig. 1, 2 und 4 variiert wer den können. Durch die Variationsmöglichkeit der Widerstände kann eine gewünschte Busadresse eingestellt werden. Die Fig. 6 und 7 zeigen Möglichkeiten, wie durch das Wegschneiden von Verbindungen bei parallel (Fig. 6) oder seriell (Fig. 7) geschalteten Widerständen 6 Trennstellen 7 geschaffen wer den können, wodurch ein Gesamtwiderstand R_ges variiert werden kann. Fig. 8 zeigt eine Widerstandsplatte 8, bei der durch Verkürzen der Widerstandsplatte 8 an einer Trennstelle 7 der Gesamtwiderstand R_ges verändert werden kann. Gemäß einer ge wünschten Adresse wird somit einfach die Widerstandsplatte 8 an einer geeigneten Stelle verkürzt.

Des weiteren besteht noch die Möglichkeit, die durch Variati on der Widerstände realisierte elektrische Codierung zusammen mit eventuell vorhandenen mechanischen Codierungen an einem Steckerkragen zu kombinieren. Außerdem können die beschriebe nen Adressierungssysteme nicht nur in den Stecker 1 bzw. in den Gegenstecker 2 integriert sein, sondern auch in ein Ge häuse des Moduls.

Claims

1. Vorrichtung zur Ankopplung eines Moduls an ein Bus-System mit

1. einem mit dem Modul verbundenen Stecker (1), welcher einen Masseanschluß (4), mehrere Datenanschlüsse (5) und einen Adreßanschluß (3) aufweist, wobei am Stecker (1) oder im Modul eine erste Impedanz (R₁; C₁) zwischen dem Massean schluß (4) und dem Adreßanschluß (3) angeschlossen ist, und
2. einem mit dem Bus-System verbundenen zugehörigen Gegenstec ker (2), dessen Adreßanschluß (3) einerseits direkt mit ei nem Eingang (P_IN) eines Bus-Controllers und andererseits über eine zweite Impedanz (R₂; C₂) mit einem Ausgang (P_OUT) des Bus-Controllers verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Impedanz Widerstände (R₂, R₂) mit einstellba rem Wert sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Impedanz ein Widerstand (R₁) mit einstellbarem Wert und die zweite Impedanz ein Kondensator (C₂) mit fester Kapazität ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Impedanz ein Widerstand mit einstellbarem Wert und die zweite Impedanz eine Spule mit fester Induktivität ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Impedanz ein Kondensator (C₁) mit fester Kapazität und die zweite Impedanz ein Widerstand (R₂) mit einstellbarem Wert ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Impedanz eine Spule mit fester Induktivität und die zweite Impedanz ein Widerstand mit einstellbarem Wert ist.

7. Verfahren zur Adressierung eines an ein Bus-System ange koppelten Moduls mittels einer Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

a) Verbinden von Stecker (1) und Gegenstecker (2),
b) Eingangsimpedanzmessung am Eingang (P_IN) des Bus-Control lers,
c) Bereitstellung einer Spannung (U_OUT) am Ausgang (P_OUT) des Bus-Controllers,
d) Spannungsmessung am Eingang (P_IN) des Bus-Controllers,
e) Zuordnung einer Bus-Adresse für das angekoppelte Modul ent sprechend dem am Eingang des Bus-Controllers gemessenen Spannungsbetrages (U_IN).

8. Verfahren zur Adressierung eines an ein Bus-System ange koppelten Moduls mittels einer Vorrichtung nach einem der An sprüche 3 bis 6, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

a) Verbinden von Stecker (1) und Gegenstecker (2),
b) Eingangsimpedanzmessung am Eingang (P_IN) des Bus-Control lers,
c) Bereitstellung eines Spannungsimpulses (U_OUT) am Ausgang (P_OUT) des Bus-Controllers,
d) Messung einer Umschaltzeit (T_an; T_ab), bis der Spannungsbe trag (U_IN) am Eingang (P_IN) des Bus-Controllers einen defi nierten Schwellwert (U_S) unter- bzw. überschritten hat,
e) Zuordnung einer Bus-Adresse für das angekoppelte Modul ent sprechend der gemessenen Umschaltzeit (T_an; T_ab).