DE19810287A1

DE19810287A1 - Datenbus für mehrere Teilnehmer

Info

Publication number: DE19810287A1
Application number: DE19810287A
Authority: DE
Inventors: Martin Peller
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1998-03-10
Filing date: 1998-03-10
Publication date: 1999-09-16
Also published as: JP2002507090A; WO1999046897A1; US6718418B1; EP1062774A1

Abstract

Bei einem Datenbus für mehrere Teilnehmer, die über einen Sternkoppler miteinander verbunden sind, liegen die Eingangssignale des Sternkopplers in elektrischer Form vor; der Sternkoppler enthält ein logisches Entscheidungsglied, an dessen Eingänge die Ausgänge der Teilnehmer angeschlossen sind und auf das die Eingangssignale geführt sind; ferner ist der Ausgang des Entscheidungsglieds über eine elektrische Leitung parallel an den Eingängen der Teilnehmer und zumindest ein Teil der Teilnehmer über eine optische Übertragungsstrecke mit nach- bzw. vorgeschaltetem opto-elektrischen Wandlern am Sternkoppler angeschlossen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Datenbus für mehrere Teilnehmer, die über einen Sternkoppler miteinander verbunden sind. Ein derartiger Datenbus ist aus der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung 197 20 401 bekannt. Über den schaltungstechnischen Aufbau des Datenbusses ist eine konkrete Angabe darin nicht enthalten.

Eine schaltungstechnische Realisierung eines derartigen Datenbusses ist in Form einer Open-Collector-Schaltung möglich. Eine Open-Collector-Schaltung hat den Nachteil, daß bei hohen Übertragungsraten und vielen Busteilnehmern ein relativ kleiner Widerstandswert als Kollektorwiderstand eingesetzt werden muß, um eine ausreichende Flankensteilheit der in Pulsform vorliegenden Signaltelegramme zu erzielen. Das führt zu hohen Strömen und der Notwendigkeit des Einsatzes von Leistungstransistoren und -widerständen sowie zu hohen Verlustleistungen.

Ein weiteres Problem ergibt sich dann, wenn zumindest ein Teil der Teilnehmer optische Telegramme liefert. Insbesondere bei einer großen Zahl von Busteilneh mern ist eine Signalverstärkung erforderlich, um alle Teilnehmer in ausreichender Qualität mit den Telegrammen zu versorgen. Hierfür bietet es sich an, die Tele gramme in elektrische Form umzuwandeln, diese zu verstärken und in optische Form rückzuverwandeln. Durch die zweimalige Umwandlung mit zusätzlicher Si gnalverstärkung treten aber Signalverzerrungen auf, die den Wirkungsgrad des Datenbusses verringern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Datenbus der eingangs genann ten Art zu schaffen, der auch bei einer großen Zahl von optischen Busteilnehmern mit schaltungstechnisch geringem Aufwand eine störungsfreie Buskommunikation ermöglicht.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Zentrales Element des erfindungsgemäßen Datenbusses ist das logische Entschei dungsglied, auf dessen Eingänge die Signalausgänge der Busteilnehmer geführt sind. Das Entscheidungsglied erfordert bei seinem Einsatz keine aufwendigen Si gnalformbearbeitungseinrichtungen. Es überträgt die Signale in ihrer Form unver ändert. Auch ist der erforderliche Leistungsbedarf auch bei einer großen Anzahl von Teilnehmern gering.

Ausgestaltungen der Erfindung sind sowohl mit Teilnehmern möglich, die elektri sche Ausgangstelegramme liefern, als auch mit Teilnehmern, die optische Aus gangssignale erzeugen. Die zuletzt genannten Teilnehmer sind über opto- elektrische Wandler in der Weise am Datenbus angeschlossen, daß die Signal ausgänge der Teilnehmer über je einen derartigen Wandler auf das Entschei dungsglied geführt sind und der Ausgang des Entscheidungsglieds über einen ge meinsamen elektrisch-optischen Wandler oder aber über individuelle derartige Wandler auf die Eingänge der Teilnehmer geführt ist.

Für einen Datenbus, der als Open-Collector-Schaltung ausgebildet ist, ist es be kannt, Signalformbearbeitungseinrichtungen vorzusehen (vgl. US 5,684,831 A). Dabei ist für jeden Teilnehmer eine derartige Einrichtung vorgesehen. Die erfin dungsgemäße Ausbildung des Datenbusses mit einem logischen Entschei dungsglied erlaubt es nun, den schaltungstechnischen Aufwand drastisch zu re duzieren. Es ist nur noch erforderlich, zwischen dem Entscheidungsglied und den Eingängen der Teilnehmer eine einzige Signalaufbereitungsschaltung anzuordnen, die das Ausgangssignal des Entscheidungsglieds hinsichtlich der Pulsform model liert.

Dabei kann es sich um eine Angleichung der Form des Ausgangssignals an die Form der Eingangssignale oder aber auch um eine Anpassung handeln, wie sie in der US 5,684,831 A beschrieben ist. Dabei werden die Anstiegsflanken abge flacht, um die Nutzsignale von hochfrequenten Störsignalen mit extremer Flanken steilheit unterscheiden zu können.

Schließlich können auch bei weiteren Ausführungsformen der Erfindung zwischen dem Ausgang der Signalaufbereitungsschaltung und zumindest einem Teil der Teilnehmer weitere Entscheidungsglieder angeordnet sein. Damit wird es möglich, bestimmte Abschnitte des Datenbusses bedarfsweise abzutrennen, um beispiels weise einen fehlerhaft arbeitenden Busteilnehmer abzutrennen oder aber mehrere Busteilnehmer in den Sleep-mode zu versetzen.

Anhand der Zeichnung ist die Erfindung weiter erläutert. Die einzige Figur zeigt schematisch den Aufbau eines erfindungsgemäßen Datenbusses, der für eine Vielzahl von Busteilnehmern mit geringem schaltungstechnischen Aufwand eine sichere Buskommunikation erreicht.

Ein ausschnittsweise gezeigter Datenbus dient dazu, Teilnehmer miteinander zu verbinden, die optische Telegramme liefern. Die Telegramme der Teilnehmer (der Übersichtlichkeit halber sind zwei Teilnehmer T_n und T_n+1 angedeutet) sind auf Ein gänge von opto-elektronischen Signalwandlern S/E_n und S/E_n+1 als Eingangssigna le geführt. Die elektrischen Ausgangssignale (Di__n, Di__n+1) dieser Wandler werden mit einem UND-Gatter 1 verknüpft. Die Zahl der Ein- und Ausgänge des Gatters entspricht der Anzahl der Busteilnehmer. Der Ausgang 2 des UND-Gatters 1 treibt alle Eingänge (Do_n, Do_n+1) der Wandler S/E_n und S/E_n+1. Diese liefern pulsförmige optische Ausgangssignale, die über die nicht gezeigten optischen Übertragungs strecken diese Telegramme zu den Teilnehmern liefern.

Auf diese Weise erhält jeder Teilnehmer sowohl alle Telegramme, die von den an deren Teilnehmern aufgegeben werden als auch sein eigenes Telegramm zurück.

Wie bereits ausgeführt, hat das UND-Gatter 1 einen wesentlich geringeren Lei stungsbedarf als die eingangs genannten Open-Collector-Schaltung.

Ebenfalls gezeigt ist die Verwendung einer Signalaufbereitungseinrichtung SA am Ausgang des UND-Gatters 1. Dadurch können beispielsweise Signalformverzerrun gen, wie sie durch opto-elektrische Wandler (S/E_n, S/E_n+1) entstehen können, besei tigt. Handelt es sich beispielsweise um NRZ (non-return-to-zero) codierte Signale, die durch den Wandler S/E eine Verzerrung von bis zu 30% der Signallänge erfah ren, können diese wieder in eine Form ohne Pulsverzerrung gebracht werden.

Zur Signalaufbereitung in der Einrichtung SA kann z. B. das gleiche Abtastverfah ren verwendet werden, das auch für die einzelnen Teilnehmer zum Einsatz kommt. Möglich ist auch, ein spezielles Signalaufbereitungsverfahren zu verwenden, das die speziellen Randbedingungen im Datenbus berücksichtigt. Dadurch wird die Datenübertragung wesentlich robuster. Es ist möglich kurze Glitches herauszufil tern. Die Anforderungen an das Abtastverfahren in den einzelnen Teilnehmern können niedriger angesetzt werden bzw. die Toleranz gegenüber Pulsverzerrun gen auf einer Übertragungsstrecke wächst. Das Abtastverfahren ist deutlich weni ger anfällig gegenüber Quartzjitter. Bei gleicher Robustheit können Quarze mit niedrigerer Frequenz verwendet werden, wodurch sich Kostenvorteile ergeben.

Claims

1. Datenbus für mehrere Teilnehmer, die über einen Sternkoppler miteinander ver bunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangssignale des Sternkopplers in elektrischer Form vorliegen, daß der Sternkoppler ein logisches Entscheidungsglied enthält, an dessen Eingänge die Ausgänge der Teilnehmer angeschlossen sind und auf das die Eingangssignale geführt sind, daß der Ausgang des Entscheidungsglieds über eine elektrische Leitung parallel an den Eingängen der Teilnehmer angeschlossen ist und daß zumindest ein Teil der Teilnehmer über eine optische Übertragungsstecke mit nach- bzw. vorgeschaltetem opto-elektrischen Wandlern am Sternkoppler ange schlossen ist.

2. Datenbus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Entscheidungsglied und den Eingängen der Teilnehmer eine Signalaufberei tungsschaltung angeordnet ist, die das Ausgangssignal hinsichtlich der Pulsform an die Eingangssignale angleicht.

3. Datenbus nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ausgang der Signalaufbereitungsschaltung und zumindest einem Teil der Teilnehmer weitere Entscheidungsglieder angeordnet sind.