DE2049947C3 - Anordnung zum Erkennen einer im bitseriellen Datenfluß auftretenden vorgegebenen Bitfolge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eint Anordnung zum Erkennen einer zu gewissen Zeiten im bitseriellen Datenfluß zwischen zwei Stationen (Sende- und Empfangsstation) auftretenden vorgegebenen Bitfolge ♦on k Bits in der Empfangsstation mit einer Schaltung, die den von der Sendestation ausgesendeten Datenfluß kontinuierlich auf das Auftreten einer aus den ersten η Bits der Bitfolge bestehenden Anfangskombination Überwacht und bei Erkennen dieser Anfangskombinalion einen die Bits der Bitfolge bei der Empfangsstation trzeugenden Bitmuster-Generator zur bitweisen Erzeugung lediglich der (k-n) weiteren Bits der Bitfolge ansteuert, einer Vergleichsschaltung, die lediglich die (k-n) in der Empfangsstation erzeugten Bus der Bitfolge Bit für Bit mit den übermittelten vergleicht, und tinem bistabilen Element, das in Abhängigkeit vom Ergebnis des Vergleichs von seinem einen in den !weiten Zustand geschaltet wird.

Eine Anordnung dieser Gattung ist aus der US-Palentschrift 33 84 873 bekannt. Dort wird sowohl die Anfangskombination als auch der restliche Teil der Bitfolge nacheinander in ein und dasselbe Schieberegi-Iter eingeschrieben und der Vergleich der übermittelten festlichen Bits mit den vom Bitmuster-Generator erzeugten kann erst beginnen, sobald das letzte Bit der Bitfolge eingeschrieben ist. Daraus ergibt sich auch, daß der restliche Teil der Bitfolge nicht langer sein kann als die Anfangskömblnaliön und in der Regel gleich lang seih Wird wie diese.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine relativ zur Zuverlässigkeit aufwandsarme Anordnung der genannten Art zum Erkennen der vorgegebenen Bilfolge anzugeben, bei der bezüglich der Längen der Anfangskombination und des restlichen Teils der Bitfolge, auch hinsichtlich ihres Verhältnisses zueinander, keine zusätzlichen Bedingungen beachtet zu werden brauchen.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt in der Weise, daß im Bitmuster-Generator die (k—n) weiteren Bits im gleichen Takt wie bei der Sendestation erzeugt werden und in der Vergleichsschaltung unmittelbar mit den jeweils von· Sender eintreffenden weiteren Bits ίο verglichen werden und d&ß das bistabile Element bei Nichtübereinstimmung zweier einander entsprechender Bits in den anderen Zustand umgeschaltet wird.

Der Datenaustausch zwischen den Geräten zur Eingabe und/oder zur Ausgabe von Daten wird bekanntlich von der den Datenstationen zugehörigen Bt ^friebssteuerung geregelt und überwacht. Ein Übertragungswunsch setzt die Betriebssteuerung in Gang. Dabei laufen folgende Vorgänge nacheinander ab:

Die Überwachungsrichtung wird der anderen Datenstation mitgeteilt.

Die Synchronisierung und die Adressierung werden selbständig durchgeführt

Die Datenübertragung wird gestartet.

Zu Beginn jeder Datenübertragung müssen also die Stationen zueinander synchronisiert werden. Zu diesem Zweck bedient man sich einer Bitfolge, die von der Sendestation erzeugt und gesendet und von der Empfangsstation identifiziert werden muß. Hat die Empfangsstation die Bitfolge erkannt so ist ihr damit ein Synchronisationszeitpunkt gegeben. Bei der Halbduplex- oder bei der Duplexübertragung müssen die Sender und die Empfänger jeweils identische Schaltmittel aufweisen, da beide die Bitfolge sowohl erkennen als auch erzeugen können müssen.

J5 Aus der DE-AS 12 82 073 ist eine Anordnung bekannt, in der bei der Empfangsstation die gesamte Bitfolge mit Hilfe eines Schieberegisters von der Länge der Bitfolge seriell erzeugt wird, um nacheinander mit den seriell von der Sendestation her eintreffenden Bits 4(i verglichen zu werden. Nichtübereinsti nmung von zwei entsprechenden Bits führt — durch das dann erscheinende Signal einer Torschaltung - zum sofortigen Neubeginn der Erzeugung der Bitfolge. Übereinstim mung aller Bits der ortlich erzeugten mit der *'· empfangenen Bitfolge führt zu einem Synchronsignal, welches die erste Stufe des Schieberegisters zur seriellen Aufnahme der Nachrichtenbits freischaltet.

Es ist weiter bekannt, zum Erkennen einer Folge von η Bits ein Schieberegister mit η Stufen zu verwenden. ■><> deren Ausgänge auf ein UND-Gatter mit π Eingängen führen. Ist die Bitfolge lang, also die Zahl η groß, so wird der technische Aufwand für dieses Schieberegister groß und daher nur dann erträglich, wenn ein solches Schieberegister schon für andere Zwecke bereits vorhanden ist. Andererseits ist jedoch die Zuverlässigkeit einer Synchronisation um so besser, je langer die Bitfolge ist.

Es ist auch bekannt, eine Folge von η Bits in m Teile aufzuspalten Für diesen Fall benötigt man nurmehr ein

^h" Schieberegister mit,", Stufen und m Abfragen.

Durch die DE-PS 11 15 297 ist ein Verfahren und eine Anordnung Zum Kennzeichnen bestimmter Zeitpunkte in einer binären Signälfölge bekannt, bei dem die bs Bitfolge aus einem sich periodisch wiederholenden Vorbereitüngssigrial vorgegebener Mindestdauer und einem sich daran anschließenden Aüsiösesignal relativ weniger Bits besteht. Die Anzahl der Stufen des

Schieberegisters ist gleich der Anzahl der Bits des Auslösesignals, Die Anordnung gibt immer jann ein als Synchronisierzeichen dienendes Ausgangssignal ab, wenn das Vorbereitungssignal mit einer bestimmten Mindestdauer vorangegangen ist, was durch eine s Zählkette sichergestellt wird.

Außerdem ist durch die DE-AS 12 93 2Π ein Synchronisierkodeempfänger bekannt, der die empfangenen Bits ebenfalls in ein Schieberegister relativ geringer StufenznM einspeichert. Beim Auftreten einer in den Beginn einer Bitfolge kennzeichnenden Anfangskombination wird ein Zähler in Gang gesetzt, der die Takte während eines nachfolgenden Zeitraums zählt. Dabei sind Kodedetektoren vorgesehen, die jeweils eine Gruppe von Bits erkennen und im Falle der Nichterken- ι > nung den Zähler zurücksetzen, welcher hingegen beim Erreichen einer bestimmten Zählstellung ein Synchronsignal abgibt.

Den zuletzt beschriebenen vorbekannten Anordnungen ist gemeinsam, daß die vorgegebene Bitfolge, Jn abgesehen von der am Ende bzw. Anfang stehenden Bit-Kombination, aus periodisch sich wiederholenden gleichen Gruppen von Bits zusammengesetzt s^tn muß und daß jeweils auch nur diese Gruppen ausgewertet werden können. J>

Die Erfindung gestattet es, jede beliebige Bitfolge zu erkennen, da abgesehen von der Ersterkennung einer Anfangskombination jedes Bit einzeln hinsichtlich seiner Identität überprüft wird. Der zusätzliche technische Aufwand gegenüber den bekannten ^'erfah- in ren ist im Verhältnis zur Zuverlässigkeit des Verfahrens gering.

Die der Beschreibung zugrunde liegende Anwendung der Erfindung geht davon aus, den bei Halbduplex- oJer Duplexverkehr in beiden Stationen zur Erzeugung der π Bitfolge notwendigen Bitmuster-Generator in der Empfangsstation zur Identifizierung der Bitfolge heranzuziehen.

Entsprechend den unterschiedlichen Aufgaben der Bitfolge bei der der Beschreibung zugrunde liegenden ■)» Anwendung, nämlich zum einen einen Anfangszeitpunkt für die Datenübertragung (Synchronisation) festzulegen und zum anderen den Synchronbetrieb aufrecht/jerhalten und zu überwachen, gibt es auch zwei unterschiedliche Arten zum Erkennen der Bitfolge. 4 >

Die .Synchronisation zu Beginn des Da enaustausches

Die von der Sendestation 1 ankommende Bitfolge von k Bits durchläuft in der Empfangsstation 2 das Schieberegister 3, dessen Stufenzahl der Zahl π der Bits > <> der Anfangskombination entspricht. Die Bitfolge ist so gewählt, daß die die Anfangskombination charakterisierende Folge iti der Bitfolge nur einmal vorkommt. Steht zu irgendeinem Zeitpunkt diese Anfangskombinatinn im Schieberegister an, so gibt die entsprechend der >> Anfangskombination mit dessen Stufen fest verdrahtete logische Schaltung 4 in Form eines UND-Gatters einen Auslöseimpuls ab. Dieser stößt den im Sendetakt angesteuerten Zähler 5 an, der eine den k Bits entsprechende Zählkapazität hat und vorzugsweise aus m> einer Senenschaltyng von Flipflops besteht, deren Ausgangsklemmen mit dem im speziellen Beispiel als logische Verknüpfungsschaltung ausgebildeten BilrriustepGenerator 6 verknüpft sind. Zu Beginn des Datenaustausches muß der Zähler 5 hinsichtlich der b5 weiteren Datenübertragung in bestimmter Weise normiert werden. Hierzu sind Schaltmittel vorgesehen, Hie den Zähler 5 mit dem Atf treten des Auslöseimpulses in die dem η-ten Bit der Bitfolge entsprechende Zählstellung bringen. Mit dem nächsten Taktimpuls wird nun das (n-\-I)-Ie Bit empfangen. Gleichzeitig schaltet der Zähler 5 in die dem (n-t-i)-ten Bit entsprechende Zählstellung weiter und veranlaßt den Bitmuster-Generator 6, das f/i+l)-te Bit zu erzeugen und am Ausgang 7 bereitzustellen. In der Vergleichsschaltung 8 werden nun das empfangene und das örtlich erzeugte (7j+l)-te Bit miteinander auf Gleichheit geprüft. Das Vergleichsergebnis wird dem Eingang 10 des bistabilen Elements 9 zugeführt, das mit dem Erkennen der Anfangskombination über seinen Eingang 11 in einen bestimmten Normierungszustand geschaltet •wurde. Sind die verglichenen Bits identisch, so verbleibt das bistabile Element 9 im Normierungszustand. Mit dem nächsten Taktimpuls des dem Schieberegister 3, dem Zähler 5, der Vergleichsschaltung 8 und dem bistabilen Element 9 gemeinsamen Taktgebers 12 werden nun die (7i + 2)-ten Bits miteinander verglichen usw, bis die Bits der gesamten Bitfolge, also alle (k — n) Bits empfangen und hinsichtlich ihrer ':!entität miteinander überprüft wurden. Ergibt sich !leim Vergleich zweier Bits eine Nichtübereinstimmung, so verursacht das Ausgangssignal der Vergleichsschaltung 8 ein Umschalten des bistabilen Elements 9 in seinen zwtiten Zustand. Dieser bleibt ernalten, bis der Zähler 3 durch seine Zählstellung das Ende eines Datenblocks angibt. Mit dem der letzten Zählstellung entsprechenden Taktimpuls wird das bistabile Element 9 an seiner Ausgangsklemme 13 nach seinem Zustrnd abgefragt. Entspricht das Ausgangssignal des bistabilen Elements 9 noch dem Normierungszustand, so wurde der empfangene Datenblock als Bitfolge identifiziert. Zeigt dagegen das bistabile Element 9 am Ende der Abfrage seinen zweiten Zustand an, so stimmten der empfangene Datenblock und die örtlich erzeugte Bitfolge in mindestens einer Bitstelle nicht überein.

Der Synchronisationszeitpunkt liegt fest, wenn eine Bitfolge erkannt ist.

Überwachung des .Synchronbetriebes
(Abfrage im festen Zeitraster)

Wurde die Bitfolge von der Empfangsstation 2 durch Erkennung der Anfangskombination und dun.'h Einzelvergleich der folgenden (k-n) Bits identifiziert, so ist den Stationen bei einer Übertragung gleichlanger Datenblöcke ein festes Zeitraster aufgeprägt, das der Übertragungszeit eines Datenblocks entspricht.

Gleichzeitig wird durch das gestrichelt gezeichnete Schaltmittel 14 die Abtrennung der logischen Schaltung 4 vom Zähler 5 herbeigeführt, damit eine im Datenfluß übertragene, eventuell der Anfangskombination entsprechende Bitkombination nicht erneut einen Auslöseimpul¹: verursacht.

Wird, um beispielsweise die Übertragungsleitungen 15 zu überprüfen, de^r Empfangsstation 2 mitgeteilt, daß erneut eine oder mehrere vorgegebene Bitfolgen übertragen werden, so liegt der Anfangszeitpunkt für den Einzelvergleich der k Bits fest. Bei der Abfrage im festen Raster beginr.i also der Einzelvergleich mit dem ersten Bit der Bitfolge, also auch mit dem ersten Bit der Anfangskombinationi Der Zähler 5 zählt stets von seiner Anfangsstellung bis zum Ende eines Datenblocks hoch, wird dann mit dem letzten Takt des Zeitrasters zurückgesetzt und beginnt anschließend von neuem; der Zähler 5 ist somit fest eingerastet. Das bistabile Element 9 wird jeweils mit dem letzten Takt des Zeitrasters nach seinem Zustand abgefragt, und, falls der Nörrrtierungs-

zustarfd nicht ineltr gegeben War, wieder fiöfffiieft.

Bei der Abfrage im festen Zeitraster wird also jeder empfangene Datehblöck vom ersten Bit an mit der örtlich erzeugten Bitfolge Verglichen, bereits die Nichtübereinstimmung dieses ersten Bits schaltet das bistabile Element 9 um. Entspricht andererseits am Ende des Zeitrasters die momentane Schaltslellüng dem NöffnierüngszUsfand, so ist dies ein sicheres Indiz dafür, daß die Bitfolge empfangen wurde ühd der Syrichrönbetrieb der Stationen 1 und 2 noch gewährleistet ist

Die Erfindung eignet sich vorzugsweise zur Anwendung bei der gesicherten Datenübertragung ohne jedoch hierauf beschränkt zu sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Anordnung zum Erkennen einer zu gewissen Zeiten im bitseriellen Datenfluß zwischen zwei Stationen (Sende- und Empfangsstation) auftretenden vorgegebenen Bitfolge von k Bits in der Empfangsstation mit einer Schaltung, die den von der Sendestation ausgesendeten Datenfluß kontinuierlich auf das Auftreten einer aus den ersten π Bits der Bitfolge bestehenden Anfangskombination überwacht und bei Erkennen dieser Anfangskombination einen die Bits der Bitfolge bei der Empfangsstation erzeugenden Bitmuster-Generator zur bitweisen Erzeugung lediglich der (k—n) weiteren Bits der Bitfolge ansteuert, einer Vergleichsschaltung, die lediglich die k — n in der Empfangsstation erzeugten Bits der Bitfolge Bit für Bit mit den übermittelten vergleicht, und einem bistabilen Element, das in Abhängigkeit vom Ergebnis des Vergleichs vun seinem einei.· in den zweiten Zustand geschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, daß im Bitmuster-Generator (6) die (k-n) weiteren Bits im gleichen Takt wie bei der Sendestation erzeugt werden und in der Vergleichsschaltung unmittelbar mit den jeweils vom Spnder eintreffenden weiteren Bits verglichen werden und daß das bistabile Element (9) bei Nichtübereinstimmung zweier einander entsprechender Bits in den anderen Zustand umgeschaltet wird.