DE3238532C3 - Datenübertragungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Datenübertragungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Im einzelnen ist eine Datenübertragungseinrichtung der eingangs genannten Art aus der US-PS 42 81 380 bekannt. Bei dieser Datenübertragungseinrichtung wird aber die Masterfunktion nicht weitergegeben, sondern jeweils von neuem ermittelt.

Weiterhin ist in der GB-PS 14 41 128 eine Datenübertragungseinrichtung beschrieben, bei der mehrere Teilnehmer über eine Poll- bzw. Aufrufleitung und eine zusätzliche höherpriore Poll-Leitung miteinander verbunden sind.

Aus "Datenvermittlungstechnik (EDS)", Herausg.: Norbert Dauth, R. v. Decker's Verlag G. Schenck, Heidelberg Ham­ burg 1978, Seiten 336-341, ist eine "Systemanschluß­ gruppe" bekannt, die an eine Schnittstellensteuerung über einen internen Bus angeschlossen ist. Die Schnitt­ stellensteuerung ist dabei mit bis zu 16 Leitungsgrup­ pen verbunden, deren jede über einen Mikrocomputer ver­ fügt.

Schließlich ist aus "Lexikon der Mikroelektronik", Her­ ausg.: IWT Verlag GmbH, München 1975, Seite 661, eine Datenübertragungseinrichtung bekannt, bei der ein Bus- Verteiler ("Arbitrator") auf einem Prozessor-Modul die Bus-Steuerung, also eine Master-Funktion, einem DMA- Baustein übergeben kann, welcher dann als neuer Master mit einem Slave-Speicher zu kommunizieren vermag.

Wenn bei einer Datenübertragung zahlreiche Stationen parallel mit der Übertragungsleitung verbunden sind, also eine sogenannte Mehrpunktschaltung vorliegt, und wenn die Stationen die Daten zufällig übertragen, dann können zahlreiche Signale gleichzeitig auf derselben Übertragungsleitung auftreten. Somit kann oft eine befriedigende Übertragung nicht durchgeführt werden. Das Auftreten der Signale von wenigstens zwei Signalquellen auf der gleichen Übertragungsleitung wird als Kollision bezeichnet. Um diese zu vermeiden, wird ein Satz von gegebenen Regeln eingeführt, damit die Übertragung gesteuert wird. Der Satz gegebener Regeln wird als Protokoll bezeichnet. Verschiedene Arten von Protokollen werden bei der Datenübertragung verwendet.

Um in diesen Protokollen eine Datenübermittlung bzw. -kettung geordnet aufrechtzuerhalten, wird die Steuerfunktion für die Datenübermittlung an eine der Stationen gegeben. Eine Station, die die Steuerfunktion für eine Datenübermittlung ausführt, wird als Master- oder Hauptstation bezeichnet. Eine Station ist als eine unabhängig steuerbare Anordnung eines Datenterminals festgelegt, von dem oder zu dem Nachrichten übertragen werden. Die Masterstation zeigt zuerst den Beginn der Übertragung an und überträgt dann Daten zu einer gegebenen Slave- oder Nebenstation oder empfängt Daten von dieser. Bei der Datenübermittlung kann die Masterstation vorbestimmt sein, während die übrigen Stationen als die Slavestationen festgelegt sind. Alternativ kann bei der Datenübermittlung jede Station als die Masterstation bestimmt werden, während die übrigen Stationen als die Slavestationen festgelegt sind. Die zuerst genannte Anordnung wird als 1 : N-Kommunikationssystem (Masterstation : Slavestation=1 : N) bezeichnet. Die zuletzt genannte Anordnung wird als N : N-Kommunikationssystem bezeichnet. Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem N : N- Kommunikationssystem, bei dem die Mastersteuerfunktion jeder Station zugeordnet werden kann.

Fig. 1 zeigt ein Modell eines herkömmlichen Kollision- Datenübertragungssystems.

Stationen A und B, die jeweils mit dem Bezugszeichen 12 bzw. 14 versehen sind, liegen in Mehrpunktschaltung an einer Übertragungsleitung 10. Eine Belegtzustandsleitung 16 dient dazu, den belegten Zustand der Übertragungsleitung 10 anzuzeigen. Ein Ausgangsanschluß eines Transistors mit offenem Kollektor und ein TTL-Eingangsgatter (TTL=Transistor-Transistor-Logik) jeder Station sind mit der Belegtzustandsleitung 16 verbunden. Wenn eine gegebene Station die Übertragungsleitung einnimmt, dann wird der Transistor eingeschaltet. Der EIN/AUS- Zustand des Eingangsgatters bestimmt, ob die Übertragungsleitung 10 belegt ist oder nicht. Die Station, die die Übertragung beginnt, bringt die Belegtzustandsleitung 10 in den EIN-Zustand, um anderen Stationen anzuzeigen, daß die Übertragungsleitung belegt ist. Wenn auf diese Weise die Belegtzustandsleitung 10 im EIN-Zustand ist, dann können die anderen Stationen eine Übertragung nicht durchführen. Nach Abschluß einer Übertragung bringt die Masterstation die Belegtzustandsleitung 10 in den AUS- Zustand und wird wieder zu einer Slavestation.

Die Fig. 2A bis 2D sind Zeitsteuerdiagramme, die den Belegungszustand der Stationen A und B und den Zustand der Belegtzustandsleitung 16 für zeitserielle Datenübermittlung zeigen. In Zeitintervallen P₁ und P₂ von Fig. 2D tritt kein Problem auf, da eine der Stationen A und B eine Masterstation ist, während die andere Station nicht belegt ist. Da jedoch im Zeitintervall P₃ die Übertragungsleitung 10 nicht benutzt wird, können die Stationen A und B gleichzeitig auf der Übertragungsleitung 10 Daten übertragen. In diesem Fall tritt eine Kollision auf. Um diese Situation zu beseitigen, unterbrechen alle Stationen das Datenübertragen. Danach wird eine erneute Übertragung begonnen, wobei denjenigen Stationen Priorität bzw. Vorrang eingeräumt wird, die nicht erneut eine Kollision verursachen. Ein Zeitintervall P₄ gibt einen Zeitraum an, um die Kollision in der Übertragungsleitung aufzulösen. In den Fig. 2A und 2B hat die Station A Vorrang gegenüber der Station B.

Das Kollisionssystem hat den Vorteil, daß ein relativ einfaches Protokoll für die Datenübermittlung verwendet werden kann, so daß eine einfache Software für einen Mikroprozessor verwendet werden kann. Jedoch treten die folgenden Nachteile auf, wenn eine sehr schnelle und sehr wirksame Datenübertragung zwischen den Stationen ausgeführt wird:

(1) Wenn eine kleine Anzahl von Stationen ein Netzwerk bildet und Daten nicht häufig übertragen werden, dann ist die Möglichkeit bzw. Wahrscheinlichkeit für das Auftreten einer Kollision niedrig. Wenn jedoch eine große Anzahl von Stationen benutzt wird und die N : N-Übertragung durchgeführt wird, dann wird die Möglichkeit für das Auftreten einer Kollision hoch. Die Datenübermittlung kann so für eine lange Zeitdauer gesperrt oder verriegelt sein.

(2) Wenn zahlreiche Stationen das Netzwerk bilden, dann wird es schwierig, bei Auftreten einer Kollision eine Weiterübertragung wieder aufzubauen.

(3) Da eine Station, die die geringste Priorität besitzt, eine kleine Möglichkeit für die Belegung einer Übertragungsleitung aufweist, ist die gesamte Wirksamkeit der Datenübermittlung verringert.

Im folgenden wird das Polling- bzw. Aufruf-Wählsystem näher erläutert. Bei diesem System wird die Mastersteuerfunktion wie ein "Staffettenstab-Durchlauf" unter den Stationen behandelt, indem aufgerufen und gewählt wird, ohne eine Kollision zu verursachen. Zu dieser Zeit wird die Übertragungsleitung durch die Masterstation gesteuert. Daher braucht eine Belegtzustandsleitung nicht benutzt zu werden, die den Zustand der Übertragungsleitung anzeigt. Die N : N-Kommunikationsdatenübermittlung mittels des Aufrufsystems hat die folgenden Vorteile:

(1) Im Gegensatz zum 1 : N-Kommunikationssystem wird selbst dann die Datenübermittung nicht insgesamt abgeschaltet, wenn die Masterstation unterbrochen ist.

(2) Es ist möglich, Daten zwischen zwei willkürlichen Stationen der Datenübermittlung auszutauschen.

(3) Falls die Mastersteuerfunktion der vorliegenden Masterstation einer anderen Station zugewiesen wird, die die zur vorliegenden Masterstation nächste Zahl hat, dann wird die Möglichkeit für die Belegung der Übertragungsleitung jeder Station im wesentlichen gleich, so daß der Nachteil des Kollisionssystems ausgeschlossen ist, bei dem die Mastersteuerfunktion nicht in gleicher Weise jeder Station zugewiesen ist.

(4) Da die Mastersteuerfunktion einer Station gemäß einem gegebenen Satz von Regeln zugewiesen ist, wird das zum Wiederherstellen des Übertragungszustandes nach dem Auftreten einer Kollision erforderliche Zeitintervall ausgeschlossen, was zu einem hohen Wirkungsgrad bei der Verwendung der Übertragungsleitung führt.

Es tritt jedoch ein Problem auf, wenn die Datenübermittlung des Aufrufsystems auf ein dezentralisiertes Gesamtsteuersystem angewandt wird. Das dezentralisierte Gesamtsteuersystem, wie beispielsweise ein direktes digitales Steuermeßsystem, umfaßt Teilnehmer-Stationen (Prozeßsteuerstationen) zum Austauschen erforderlicher Steuerdaten mit hoher Geschwindigkeit und eine Überwachungsstation zum Verbinden der Steuerdaten (beispielsweise eines eingestellten Wertes, eines Steuerwertes und eines Prozeßwertes) von den Teilnehmer-Stationen. Bei diesem System sind der Gesamtwirkungsgrad der hierarchischen Stationen und deren effektive Übertragungsgeschwindigkeit beträchtlich.

Wenn die Datenübermittlung des Aufrufsystems benutzt wird, treten die folgenden Probleme auf:

(1) Wenn die Masterstation eine Station sucht, die der Mastersteuerfunktion zugewiesen werden soll, dann tritt kein Problem auf, falls die Masterstation unmittelbar eine derartige Station findet. Sonst sucht die Masterstation weiter eine derartige Station, bis diese gefunden wird. Somit wird ein langes Suchzeitintervall benötigt, wodurch die Steuerperiode verlängert wird. Die bedeutsamere Steuerprozedur wird beeinflußt. Um den obigen Nachteil auszuschließen, wird ein Mastersuchlauf für eine gegebene Zeitdauer unterbrochen, falls eine Station nicht gefunden wird, der die Mastersteuerfunktion zugewiesen werden kann. In diesem Fall ist eine spezielle Software, wie beispielsweise ein Taktgeberbetrieb, erforderlich, so daß Raum für weitere Verbesserungen verbleibt.

(2) Wenn die Überwachungsstation Daten sammelt, werden typische Daten der Steuerschleife periodisch mit Ausnahme einer Fernsteuerung durch den Bediener und einer Notanalyse gesammelt. Wenn die Zeit für die Datensammlung erreicht ist, wird die Mastersteuerfunktion der Überwachungsstation zugewiesen, die dann die Slavestationen steuert, um Daten zu sammeln. Wenn jedoch die Priorität der Zuordnung der Mastersteuerfunktion zur Überwachungsstation gleichwertig zu derjenigen der Teilnehmer-Station zum Steuern der Verarbeitungsschritte ist, dann dauert es ein langes Zeitintervall, bis die Überwachungsstation die Mastersteuerfunktion annimmt. Als Ergebnis wird die Änderungsperiode der Steuerveränderlichen der Bildanzeigeröhren-(CRT-)Anzeigeschleife verlängert.

(3) Das zum Sammeln der Daten von den Slavestationen durch die Masterstation erforderliche Zeitintervall kann aus Fig. 3 bestimmt werden. Vertikale Pfeile bezeichnen Betriebszeitintervalle der Mikroprozessoren in den Master- oder Slavestationen und horizontale Pfeile geben Betriebszeitintervalle an, die zum Übertragen von Daten zwischen den zwei Stationen erforderlich sind. Diese Betriebszeitintervalle ändern sich mit der Datenmenge. Es sei darauf hingewiesen, daß die Pfeillänge nicht proportional zum tatsächlichen Zeitintervall ist. Die Bezugszeichen t 1-t 5 geben jeweils die Übertragungs­ betriebszeitintervalle der Master- und Slavestationen an. In diesen Zeitintervallen werden Daten zu einer Sender-LSI und zu einer DMA-Steuer-LSI gesandt (LSI=Großbereichintegration, DMA=direkter Speicherzugriff). Die Bezugszeichen t 2 und t 6 geben jeweils Zeitintervalle zum Übertragen von Daten oder eines Befehls auf der Übertragungsleitung an, die sich mit der Übertragungsgeschwindigkeit der Übertragungsleitung und der Menge der zu übertragenden Daten (Anzahl der Bytes) ändern. Bei serieller Übertragung wird die Übertragungszeit berechnet durch die Beziehung t=(n×8)/m (ms), wobei m die Übertragungsgeschwindigkeit (kilobit/s) und n die Menge der Daten (Anzahl der Bytes) bedeuten. Je rascher daher die Übertragungsgeschwindigkeit ist, desto schneller können Daten übertragen werden. Die Bezugszeichen t 3 und t 7 bezeichnen Zeitintervalle, in denen der Mikroprozessor ein Unterbre­ chungssignal empfängt, um den Abschluß des Empfanges des Befehls oder der Daten anzuzeigen. Da die Unterbrechung für den Softwarebetrieb des Mikroprozessors maskiert werden kann und Unterbrechungssignale höherer Prioritätsreihenfolge zuerst erfaßt werden müssen, kann der Empfang des Unterbrechungssignales nicht unmittelbar durch den Mikroprozessor bestätigt werden. Somit können die Zeitintervalle t 3 und t 7 nicht vernachlässigt werden. Die Bezugszeichen t 4 und t 8 geben Betriebszeitintervalle an, für die der Mikroprozessor aufgrund der Unterbrechungssignale arbeitet, die den Anschluß der Daten- oder Befehlsübertragung anzeigen. Eine gegebene Slavestation prüft, ob ein Empfangsbefehlsfehler auftritt oder nicht, und welcher Befehl empfangen wird. Spezielle Daten werden dann in eine vorbestimmte Adresse des Speichers eingeschrieben. Somit bereitet die gegebene Slavestation Daten vor, die zur Masterstation abhängig von dem Befehl zu übertragen sind. Die Masterstation prüft, ob externes Rauschen mit der Datenantwort von der gegebenen Slavestation vermischt ist und ob angeforderte Daten zurückgeführt werden. Die Masterstation speichert dann Daten in einem anderen Speicherbereich. Die Masterstation wiederholt den obigen Betrieb für eine andere gegebene Slavestation.

Das zum Sammeln von Daten einer einzigen Slavestation erforderliche Zeitintervall T ist gleich der Summe der Zeitintervalle t 1-t 8:

Es dauert wenigstens das Zeitintervall NT, bis die Masterstation Daten von N Slavestationen sammelt. Als Ergebnis kann die Verarbeitungsgeschwindigkeit des Systems insgesamt nicht vergrößert werden.

(4) Das nächste bedeutende Problem betrifft die Zeitanpassung der Daten jeder Schleifensteuerstation, von der die Überwachungsstation Daten sammelt. Wenn Daten von der ersten Slavestation von N Slavestationen mit denjenigen vor der N-ten Slavestation verglichen werden, dann sind die Daten von letzterer um das Zeitintervall (N-1) T verzögert, wie dies oben in Abschnitt (3) erläutert wurde. Auf diese Weise sind Datenstücke von verschiedenen Slavestationen geringfügig verzögert. Kein Problem tritt auf, wenn diese Zeitvergrößerung vernachlässigt werden kann. Falls jedoch die Anzahl der Slavestationen erhöht ist, dann ist auch die Datenmenge vergrößert. Wenn das Datenübertragungszeitintervall vergrößert ist, dann wird scheinbar die Gleichzeitigkeit der Überwachung beeinträchtigt.

Die obigen Probleme der Abschnitte (1) bis (4) müssen gelöst werden, um ein sehr schnelles und genau steuerbares Gesamtsteuersystem zu erreichen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Datenübertragungseinrichtung zu schaffen, die eine hohe Datenübertragungsgeschwindigkeit hat und schnell und zuverlässig eine Masterstation zu ermitteln mag.

Diese Aufgabe wird bei einem Datenübertragungssystem nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß durch die in dessen kennzeichnendem Teil enthaltenen Merkmale gelöst.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist im Patentanspruch 2 angegeben.

Wenn bei der vorliegenden Datenübertragungseinrichtung lediglich eine Slavestation ein Anforderungssignal auf der Anforderungsleitung überträgt, dann wird die Mastersteuerfunktion dieser zugewiesen. Wenn jedoch wenigstens zwei Slavestationen die Mastersteuerfunktion anfordern, dann wird die Mastersteuerfunktion einer der Slavestationen entsprechend dem Aufrufsystem zugewiesen. Wenn die Anforderungsleitung nicht in den Belegtzustand gesetzt ist, wird keine Suche durchgeführt, da keine Slavestation der Mastersteuerfunktion zugewiesen werden will. Somit wird ein Zeitintervall ausgeschlossen, während dem die vorliegende Masterstation die nächste Masterstation sucht. Als Ergebnis können die Stationen die Steueroperationen ausführen, die ihre eigentliche Funktion darstellen.

Wenn weiterhin die Masterstation Daten von Slavestationen sammelt, wird dank der Selbstantworteinrichtung der Betrieb des Mikroprozessors jeder Slavestation nicht erforderlich, und die Datenübertragungsgeschwindigkeit zwischen den Stationen kann stark erhöht werden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Gesamtanordnung einer herkömmlichen Datenübertragungseinrichtung mit einem Kollisionssystem,

Fig. 2A bis 2D Zeitdiagramme zur Erläuterung der Betriebsweise der in Fig. 1 gezeigten Datenübertragungseinrichtung,

Fig. 3 ein Modell mit den Zeitintervallen, die bei der in Fig. 1 gezeigten herkömmlichen Datenübertragungseinrichtung benötigt werden, um Daten von Slavestationen durch die Masterstation zu sammeln,

Fig. 4 ein schematisches Blockschaltbild der Gesamtanordnung einer Datenübertragungseinrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 5 ein schematisches Blockschaltbild mit der Anordnung von Bauteilen und deren Verbindungen, die der speziellen bzw. gemeinsamen Anforderungsleitung Datenübertragungseinrichtung zugeordnet sind,

Fig. 6 ein Schaltbild mit der speziellen und der gemeinsamen Anforderungsleitung für die in Fig. 4 gezeigte Überwachungsstation,

Fig. 7A bis 7G Zeitdiagramme zur Erläuterung der Betriebsweise der in Fig. 6 gezeigten Schaltung,

Fig. 8 ein Blockschaltbild, das schematisch die Anordnung der in Fig. 4 dargestellten Schnittstelle zeigt,

Fig. 9 ein Blockschaltbild, das schematisch die Anordnung der in Fig. 8 dargestellten Selbstantwort-Steuerschaltung zeigt,

Fig. 10A und 10B Darstellungen der Rahmenanordnungen von Daten, die durch die in Fig. 9 gezeigte Selbst­ antwort-Steuerschaltung zu verarbeiten sind,

Fig. 11 ein Zeitdiagramm für das Empfangsdaten- Lese-Anforderungssignal der in Fig. 9 gezeigten Selbstantwort-Steuerschaltung,

Fig. 12 ein Flußdiagramm zur Erläuterung des Ablaufes der Zuweisung der Mastersteuerfunktion,

Fig. 13A bis 13D Darstellungen zur Erläuterung des Betriebsablaufes der Teilnehmer-Station und der gemeinsamen Anforderungsleitung, wenn die Mastersteuerfunktion einer voraussichtlichen Masterstation zugewiesen wird,

Fig. 14A und 14B Darstellungen der Anordnungen von Empfangs- und Sendepuffern während des Selbstantwortbetriebes des in Fig. 8 gezeigten DMA-Steuerteiles und

Fig. 15A bis 15E Zeitdiagramme zur Erläuterung der Zeitablaufsteuerung.

Fig. 4 ist ein Blockschaltbild, das schematisch die Anordnung einer Datenübertragungseinrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. In Fig. 4 sind eine Überwachungsstation 20 und eine Teilnehmer-Station bzw. Prozeßsteuerstation 22 in Mehrpunktschaltung mit einer Übertragungsleitung 24 verbunden. In der Praxis sind zahlreiche Teilnehmer- Stationen 22 mit der Übertragungsleitung 24 verbunden.

Die Überwachungsstation 20 umfaßt einen Mikroprozessor 26, einen an den Mikroprozessor 26 angeschlossene Schnittstelle 26, eine Kommunikationsschnittstelle 30 zum Datenaustausch mit dem Mikroprozessor 26 über die Schnittstelle 28, einen ersten und einen zweiten Unterbrechungsgenerator 32 bzw. 34, eine Ausgabeeinheit 36, eine erste und eine zweite Eingabeeinheit 38 bzw. 40, ein Ansteuerglied 42 und einen Empfänger 44, die zwischen der Übertragungsleitung 24 und der Kommunikationsschnittstelle 30 angeordnet sind, einen Eingangspuffer 28 zwischen einer speziellen Anforderungsleitung 46 und der zweiten Eingabeeinheit 40, einen Transistor 50 zwischen der speziellen Anforderungsleitung 46 und der Ausgabeeinheit 36 und einen Eingangspuffer zwischen einer gemeinsamen Anforderungsleitung 52 und dem ersten Unterbrechungsgenerator 32.

Die Teilnehmer-Station 22 umfaßt einen Mikroprozessor 56, eine mit dem Mikroprozessor 56 verbundene Schnittstelle 58, eine Kommunikationsschnittstelle 60, die Daten mit dem Mikroprozessor 56 über die Schnittstelle 58 austauscht, einen dritten und einen vierten Unterbrechungsgenerator 62 bzw. 64, eine Ausgabeeinheit 66, eine dritte und eine vierte Eingabeeinheit 68 bzw. 70, ein Ansteuerglied 72 und einen Empfänger 74, die zwischen der Übertragungsleitung 24 und der Kommunikationsschnittstelle 60 angeordnet sind, einen Eingangspuffer 76 zwischen der speziellen Anforderungsleitung 46 und der vierten Eingabeeinheit 70, einen Eingangspuffer 78 zwischen der gemeinsamen Anforderungsleitung 52 und dem dritten Unterbrechungsgenerator 62 sowie einen Transistor 80 zwischen der gemeinsamen Anforderungsleitung 52 und der Ausgabeeinheit 66.

Die Übertragungsleitung 24 ist mit den Ausgängen der Ansteuerglieder 42 und 72 und mit den Eingängen der Empfänger 44 und 74 der Überwachungsstation 20 bzw. der Teilnehmer-Station 22 verbunden. Übertragungsdaten werden sequentiell aus den Speichern der Schnittstellen 28 und 58 der Überwachungsstation 20 bzw. der Teilnehmer-Station 22 ausgelesen. Ausgelesene Signale werden jeweils in serielle Signale durch die Kommunikationsschnittstellen 30 und 60 umgesetzt und auf der Übertragungsleitung 24 jeweils durch die Ansteuerglieder 42 und 72 übertragen. Empfangssignale auf der Übertragungsleitung 24 werden jeweils durch die Empfänger 44 und 74 aus seriellen Signalen in zwei Teile von 8-Bit-Daten durch die Kommunikationsschnittstellen 30 und 60 umgesetzt. Die zwei Teile der 8-Bit-Daten werden jeweils in die Speicher der Schnittstellen 28 und 58 eingeschrieben.

Die spezielle Anforderungsleitung 46 wird lediglich durch die Überwachungsstation 20 verwendet und bis auf +5 V durch einen Hochziehwiderstand 82 hochgezogen, um den Signalpegel zu stabilisieren. Das Potential der Anforderungsleitung 46 wird auf 5 V gehalten, wenn der Transistor 50 mit offenem Kollektor der Überwachungsstation 20 im AUS-Zustand ist. Jedoch wird das Potential der Anforderungsleitung 46 auf 0 V gehalten, wenn der Transistor 50 eingeschaltet ist. Der EIN/AUS-Zustand des Transistors 50 wird gesteuert, indem ein Ausgangssignal von der Ausgabeeinheit 36 durch den Mikroprozessor 26 auf einen logischen Pegel "0" oder "1" eingestellt wird.

Der Mikroprozessor 56 der Teilnehmer-Station 22 erfaßt den Zustand der speziellen Anforderungsleitung 46 als "0" oder "1" über den Eingangspuffer 76 und die Eingabeeinheit 70 und als ein Unterbrechungssignal, das von "0" auf "1" über den Eingangspuffer 76 und den vierten Unterbrechungsgenerator 64 eingestellt ist.

Die gemeinsame Anforderungsleitung 52 hat die gleiche physikalische Anordnung und Funktion wie die spezielle Anforderungsleitung 46 mit der Ausnahme, daß der Transistor 80 mit offenem Kollektor für die gemeinsame Anforderungsleitung 52 in der Teilnehmer-Station 22 und nicht in der Überwachungsstation 20 vorgesehen ist. Die Überwachungsstation 20 erfaßt den Zustand der gemeinsamen Anforderungsleitung 52 und deren Änderung durch die erste Eingabeeinheit 38 und den ersten Unterbrechungsgenerator 32. Jedoch kann die Überwachungsstation 20 nicht den Zustand der gemeinsamen Anforderungsleitung 52 ändern. Die Teilnehmer-Station 22 kann den Zustand der gemeinsamen Anforderungsleitung 52 daher verändern. Gleichzeitig kann die Prozeßsteuerstation 22 den Zustand der gemeinsamen Anforderungsleitung 52 und deren Änderung erfassen. Die gemeinsame Anforderungsleitung 52 wird auf +5 V durch einen Hochziehwiderstand 84 hochgezogen, um den Signalpegel zu stabilisieren.

Den Zustandsänderungen entsprechende Unterbrechungssignale werden den Mikroprozessoren 26 und 56 über die Anforderungsleitung 46 und 52 eingespeist. Somit müssen die Mikroprozessoren nicht immer die Zustände der Anforderungsleitung 46 und 52 überwachen.

Fig. 5 zeigt die Komponenten der Einrichtung, die auf die speziellen und gemeinsamen Anforderungsleitungen 46 und 52 der Stationen 20 und 22 (22₁, 22₂ und 22₃) bezogen sind, sowie deren Verbindungen. Einander entsprechende Teile sind in der Fig. 5 mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in der Fig. 4.

Die spezielle Anforderungsleitung 46 wird durch die Überwachungsstation 20 gesteuert. Da die offenen Kollektorausgänge von den Transistoren 80₁-80₃ der Teilnehmer-Stationen 22₁-22₃ mit der gemeinsamen Anforderungsleitung 52 ODER-verknüpft sind, kann jede der Teilnehmer-Stationen 22₁-22₃ eine Steuerfunk­ tion erfüllen. Wenn insbesondere wenigstens einer der Transistoren 80₁-80₃ eingeschaltet ist, wird die gemeinsame Anforderungsleitung 52 auf 0 V gehalten.

Fig. 6 zeigt ein Schaltbild der Anordnung (der in Fig. 4 gezeigten Überwachungsstation 20), die der speziellen Anforderungsleitung 46 und der gemeinsamen Anforderungsleitung 52 zugeordnet ist.

In Fig. 6 umfaßt der Eingangspuffer 54 Widerstände 90, 92 und 94, einen Kondensator 96, eine Diode 98 und einen Inverter 100, der ein Schmitt-Trigger-Ausgangssignal liefert. Die Widerstände 90, 92 und 94 und der Kondensator 96 bilden ein Stör- oder Rauschfilter. Die Diode 98 verhindert einen Stromfluß in die Station über die gemeinsame Anforderungsleitung 52, wenn ein Leitungsausfall einer Stromquelle mit +5 V in der Station auftritt. Der Inverter 100 formt einen Signalverlauf, der langsam durch den Rauschfilter verändert ist, um aureichend die Anstiegszeit zu verringern. Das Ausgangssignal des Inverters 100 wird zu einem D-Flip-Flop 102 der Eingabeeinheit 38 gespeist.

Die Eingabeeinheit 38 umfaßt das D-Flip-Flop 102 und einen Drei-Zustands-Puffer 104, der mit dem Ausgangsanschluß Q des D-Flip-Flops 102 verbunden ist. Ein Eingabeeinheit- Wählsignal wird zu einem Freigabeanschluß EN des D-Flip-Flops 102 gespeist. Wenn der Anschluß EN hoch (logische Eins) ist, verläuft das Eingangssignal D zum Ausgang Q des D-Flip-Flops 102. Der Ausgangsanschluß Q des D-Flip-Flops 102 ist mit dem Takteingangsanschluß eines D-Flip-Flops 106 verbunden. Ein Ausgang des Drei- Zustands-Puffers 104 ist an den Datenbus des Mikroprozessors angeschlossen.

Das D-Flip-Flop 106 des Unterbrechungsgenerators 32 erzeugt ein Unterbrechungssignal, wenn ein Taktimpuls zu dessen Takteingangsanschluß CP gespeist wird.

Die Ausgabeeinheit 36 umfaßt eine D-Flip-Flop 108. Der Ausgangsanschluß Q des Flip-Flops 108 ist mit der speziellen Anforderungsleitung 46 über einen Widerstand 110 und den Transistor 50 verbunden. Der Mikroprozessor-Datenbus ist an den Eingangsanschluß D des D-Flip-Flips 108 angeschlossen. Das Eingangssignal zum Eingangsanschluß D wird zum Ausgang Q abhängig vom Ausgabeeinheit-Wählsignal übertragen, das in dessen Takteingangsanschluß CLK eingespeist ist.

Der Eingangspuffer 48, die Eingabeeinheit 40 und der Unterbrechungsgenerator 34 sind weiterhin mit der speziellen Anforderungsleitung 46 verbunden. Diese Schaltungen haben den gleichen Aufbau wie der Eingangspuffer 54, die Eingabeeinheit 38 und der Unterbrechungsgenerator 32. Auch sind die Bezugszeichen 54, 38 und 32 für die gleichen Komponenten vorgesehen, so daß von einer näheren Erläuterung abgesehen werden kann.

Die Fig. 7A bis 7G sind Zeitdiagramme zur Erläuterung der Operationen der Eingabe/Ausgabe-(I/O-) Einheiten und des Unterbrechungsgenerators, die in Fig. 6 bezüglich der speziellen Anforderungsleitung 46 dargestellt sind.

Ein Ausgabeeinheit-Wählsignal wird zum Anschluß CLK des D-Flip-Flops 108 der Ausgabeeinheit 36 gespeist, um die spezielle Anforderungsleitung 46 einzuschalten (vgl. Fig. 7B). Der Ausgangszustand des Flip-Flops 108 wird an der Vorderflanke des Ausgabeeinheit-Wählsignales geändert (Zeitintervall P 1 in Fig. 7C). Wenn das Ausgangssignal der Ausgabeeinheit 36 den logischen Pegel "1" annimmt, ist der Transistor 50 eingeschaltet und das Potential der speziellen Anforderungsleitung 46 fällt auf 0 V ab (Zeitintervall P 2 in Fig. 7D).

Gleichzeitig wird das Ausgangssignal des Eingangspuffers 48, der mit der speziellen Anforderungsleitung 46 verbunden ist, auf "1" umgekehrt. Das Signal "1" vom Eingangspuffer 48 wird zum Eingangsanschluß D des D-Flip-Flops 102 in der Eingabeeinheit 40 gespeist. Da der Anschluß EN des D-Flip-Flops 102 auf einem hohen Wert gehalten wird, geht das Ausgangssignal des D-Flip-Flops 102 auf "1" über (Zeitintervall P 3 in Fig. 7E).

Gleichzeitig wird das Signal "1" zum Anschluß CP des D-Flip-Flops 106 im Unterbrechungsgenerator 34 gespeist. Das Unterbrechungssignal wird vom D-Flip-Flop 106 erzeugt (Zeitintervall P 4 in Fig. 7F). Auf dieses Weise setzt die Überwachungsstation 20 die spezielle Anforderungsleitung 46 auf den EIN-Zustand (0 V), und ein Unterbrechungssignal wird während deren EIN-Zeitsteuerung erzeugt.

Wenn das Eingabeeinheit-Wählsignal auf "0" eingestellt ist, speist die Eingabeeinheit 40 ein Signal "1" zum Datenbus des Mikroprozessors über den Drei-Zustands-Puffer 104. Zu dieser Zeit löscht das Eingabeeinheit-Wählsignal das Flip-Flop 106 im Unterbrechungsgenerator 34 (Zeitintervall P 5 in Fig. 7F).

Wenn jedoch das Eingabeeinheit-Wählsignal auf "0" eingestellt ist, dann ist der Ausgang des D-Flip-Flops 102 in der Eingabeeinheit 40 verriegelt. Selbst wenn daher das Potential der speziellen Anforderungsleitung 46 während des Datenlesens geändert wird, kann sich der Zustand des Signales von der Eingabeeinheit 40 zum Datenbus nicht verändern.

Die Überwachungsstation 20 setzt den Ausgang der Ausgabeeinheit 36 auf "0" (Zeitintervall P 6 in Fig. 7C) um die spezielle Anforderungsleitung 46 auszuschalten. Der Transistor 50 wird dann ausgeschaltet, und das Potential der speziellen Anforderungsleitung 46 wird auf +5 V erhöht (Zeitintervall P 7 in Fig. 7D). Das Signal von +5 V wird in ein Signal "0" durch den Eingangspuffer 48 umgesetzt. Dieses Signal "0" wird zum Unterbrechungsgenerator 34 unter das D-Flip-Flop 102 gespeist. Jedoch erlaubt eine Änderung im Signalzustand (Zeitintervall P 8 in Fig. 7E) von "1" nach "0" nicht die Erzeugung des Unterbrechungssignales. Wenn unter dieser Bedingung das Eingabeeinheit-Wählsignal auf "0" eingestellt wird, dann wird ein Signal "0" durch die Eingabeeinheit 40 erzeugt.

Die Eingabe- und Ausgabeeinheiten 40 und 36 und der Unterbrechungsgenerator 34, die auf die spezielle Anforderungsleitung 46 der Überwachungsstation 20 bezogen sind, wurden oben näher erläutert. Die Eingabeeinheit 38 und der Unterbrechungsgenerator 32, die mit der gemeinsamen Anforderungsleitung 52 verbunden sind, haben gleichen Aufbau und gleiche Funktion wie die Eingabeeinheit 40 und der Unterbrechungsgenerator 34, so daß von einer näheren Erläuterung abgesehen werden kann.

Da in ähnlicher Weise die Eingabe- und Ausgabeeinheiten sowie der Unterbrechungsgenerator, die die Teilnehmer- Station 22 bilden, gleichen Aufbau und gleiche Funktion wie die Eingabe- und Ausgabeeinheiten 40 und 36 sowie der Unterbrechungsgenerator 34 haben, kann von einer näheren Erläuterung ebenfalls abgesehen werden.

Fig. 8 ist ein Blockschaltbild, das schematisch den Aufbau der Schnittstelle 28 zeigt, die zwischen der Kommunikationsschnittstelle 30 und dem Mikroprozessor 26 angeordnet ist, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist. Die Schnittstelle 28 entspricht der herkömmlichen Schnittstelle mit der Ausnahme, daß eine Selbstantwort-Steuerschaltung 120 beigefügt ist.

Die Schnittstelle 28 umfaßt ein DMA-Steuerteil 122, die Selbstantwort-Steuerschaltung 120, eine Übertragungssteuerschaltung LSI 124, eine Ausgabeeinheit 126 zum Erzeugen eines Trigger-Signales für die Selbstantwort-Steuerschaltung 120, einen Speicher 128 einschließlich eines Festwertspeichers (ROM) und eines Direktzugriffspeichers (RAM), ein Unterbrechungssteuerteil 130 und einen gemeinsamen Datenbus 132, der mit den obigen Komponenten der Schnittstelle 28 verbunden ist. Im DMA-Steuerteil 122 ist ein Kanal Nr. 0 (CH0) einem Datenempfang zugewiesen, und Kanäle Nr. 1 und 2 (CH1 und CH2) sind einer Datenübertragung zugewiesen.

Fig. 9 ist ein Blockschaltbild, das schematisch den Aufbau der in Fig. 8 dargestellten Selbstantwort-Steuerschaltung 120 zeigt.

Eine Empfangszustand-Prüfschaltung 150, die mit dem gemeinsamen Datenbus 132 verbunden ist, empfängt Daten in der Form einer Folge eines 8-Bit-Zeichens vom gemeinsamen Datenbus 132 gemäß dem Empfangs-Lese-Anforderungssignal von der Übertragungssteuerung LSI 124 und prüft, ob ein Empfang abgeschlossen ist oder nicht ohne einen Fehler aufgrund vorbestimmter Empfangsdaten in einem Datenrahmen. Falls kein Fehler erfaßt wird, speist die Empfangszustand- Prüfschaltung 150 ein Signal entweder zu einem CH1/CH2- Schaltglied 152 oder zu einem Empfangsabschluß- Unterbrechungssignalgenerator 154, die hiermit verbunden sind, entsprechend den Inhalten der Daten.

Das Empfangsdaten-Lese-Anforderungssignal wird auch zu einer mit dem gemeinsamen Datenbus 132 verbundenen Entscheidungsschaltung 156 gespeist. Die Entscheidungsschaltung 156 verriegelt das dritte Zeichen des Empfangsdatenrahmens gemäß dem Empfangszustand-Lese-Anforderungssignal. Der Datenrahmen wird weiter unten näher erläutert werden. Gemäß dem Inhalt der oben beschriebenen Empfangsdaten speist die Entscheidungsschaltung 156 ein Signal entweder zum CH1/CH2-Schaltglied 152 oder zum Empfangsabschluß- Unterbrechungssignalgenerator 154. Wenn insbesondere die Inhalte der Daten die Selbstantwort-Betriebsart anzeigen, dann speist die Entscheidungsschaltung 156 zum CH1/CH2-Schaltglied 152 ein Wählsignal, das festlegt, welcher Kanal (CH1 oder CH2) des DMA-Steuerteiles 122 zu verwenden ist. Wenn jedoch die Inhalte der Daten nicht die Selbstantwort-Betriebsart anzeigen, dann speist die Entscheidungsschaltung 156 ein Freigabesignal zum Empfangsabschluß- Unterbrechungssignalgenerator 154.

Ein Selbstantwort-Startsignal für den Kanal CH1 des CH1/CH2- Schaltgliedes 152 wird zu einem CH1-Anforderungssignalgenerator 160 über ein ODER-Gatter 158 gespeist. Ein Selbstantwort-Startsignal für den Kanal CH2 wird zu einem CH2-Anforderungssignalgenerator 164 über ein ODER-Gatter 162 gespeist. Das Empfangsdaten-Lese-Anforderungssignal und das Empfangszustand-Lese-Anforderungssignal werden jeweils zu einem CH0-Anforderungssignalgenerator 166 gespeist.

Die Fig. 10A und 10B zeigen jeweils Formate von Datenrahmen, die in der Selbstantwort-Steuerschaltung 120 zu verarbeiten sind. Fig. 11 ist ein Zeitdiagramm für das Empfangsdaten-Lese-Anforderungssignal.

In der Fig. 10A sind die ersten drei Bytes, die durch <FLAG< (=Kennzeichen), <SA< und <C1< bezeichnet sind, und die letzten drei Bytes, die durch <CRC1<, <CRC2< und <FLAG< bezeichnet sind, Standardteile des HDLC-Protokolles. In diesem Ausführungsbeispiel wird der Standardcode gedehnt, um einen zweiten Steuercode <C2< einzuschließen. Bezugszeichen D 1-Dn bezeichnen jeweils 8-Bit-Daten. Jedoch kann sich die Datenlänge verändern. Die Bitkonfiguration <C< ist in Fig. 10B gezeigt: Die dritte und die siebente Bitstellung haben Bedeutungen, die weiter unten näher erläutert werden sollen.

Die Betriebsart der Selbstantwort-Steuerschaltung 120 wird im folgenden beschrieben. Wenn das Selbstantwort- Freigabesignal einer logischen "1" durch den Mikroprozessor 26 erzeugt wird, um die Selbstantwort-Steuerschaltung 120 in den Bereitschaftszustand zu setzen, dann speist die Übertragungssteuerung LSI 124 zum CH0- Anforderungssignalgenerator 166 des Empfangsdaten-Lese-Anforderungssignal für jedes Byte vom zweiten Byte <SA< des Datenrahmens. Das Empfangsdaten-Lese-Anforderungssignal wird auch zur Empfangszustand-Prüfschaltung 150 und zur Entscheidungsschaltung 156 gespeist. Der CH0-Anforderungs­ signalgenerator 166 erzeugt dann das CH0-Anforderungssignal für den DMA-Steuerteil 122. Abhängig vom CH0-Anforderungssignal liest der DMA-Steuerteil 122 Empfangsdaten in Einheiten von Bytes aus.

Die Entscheidungsschaltung 156 verriegelt Empfangsdaten des dritten Bytes (<C2< in Fig. 10A) unter Stücken von Daten, die sequentiell durch den Kanal CH0 des DMA-Steuerteiles 122 ausgelesen und zum gemeinsamen Datenbus 132 gespeist sind. Wenn der Wert des siebenten Bits von <C2< "1" ist, dann bestimmt die Entscheidungsschaltung 156, daß die Empfangsdaten die Selbstantwort-Betriebsart anzeigen. Weiterhin bestimmt die Entscheidungsschaltung 156, welcher der Kanäle CH1 und CH2 des DMA-Steuerteils 122 in Übereinstimmung mit dem Wert des dritten Bits von <C2< zu verwenden ist. Die Entscheidungsschaltung 156 speist dann ein den gewählten Kanal darstellendes Signal zum CH1/CH2-Schaltglied 152. Wenn insbesondere die Daten vom dritten Bit auf "0" eingestellt sind, dann bestimmt die Entscheidungsschaltung 152, daß die Empfangsdaten die CH1-Selbstantwort-Betriebsart anzeigen. Wenn jedoch die Daten vom dritten Bit auf "1" eingestellt sind, dann bestimmt die Entscheidungsschaltung 152, daß die Empfangsdaten die CH2-Selbstantwort-Betriebsart anzeigen. Wenn das siebente Bit von <C2< auf "0" eingestellt ist, dann bestimmt die Entscheidungsschaltung 156, daß die Empfangsdaten nicht die Selbstantwort-Betriebsart anzeigen. Daher speist die Entscheidungsschaltung 156 ein Singal zum Empfangsabschluß- Unterbrechungssignalgenerator 154.

Wenn der DMA-Steuerteil 122 das Endbyte Dn des Datenrahmens empfängt, wie dieser in Fig. 10A gezeigt ist, dann speist die Übertragungssteuerung LSI 124 das Empfangszustand- Lesesignal zum CH0-Anforderungssignalgenerator 166. Somit erzeugt der CH0-Anforderungssignalgenerator 166 ein CH0-Anforderungssignal. Abhängig vom CH0-Anforderungsignal bewirkt der DMA-Steuerteil 122, daß die Zustandsprüfschaltung 150 das Datenauslesen auf dem gemeinsamen Datenbus 132 verriegelt. Die Empfangszustand-Prüfschaltung 150 bestimmt, ob Daten in entsprechenden Datenrahmen empfangen werden oder nicht.

Wenn der Mikroprozessor eine Übertragung beispielsweise mittels der Ausgabeeinheit 126 ausführt und spezielle Daten zwischen den beiden Stationen ausgetauscht werden, von denen eine Slavestation (Nebenstation) einer Masterstation (Hauptstation) für eine Übertragung zugewiesen ist, dann erzeugt die Ausgabeeinheit 126 CH1- und CH2-Trigger-Signale. Diese Trigger-Signale werden jeweils zu den CH1- und CH2-Anforderungssignalgeneratoren 160 und 164 über die ODER-Gatter 158 und 162 gespeist. Das heißt, der DMA-Steuerteil 122 kann durch die Trigger-Signale von der durch den Mikroprozessor 26 gesteuerten Ausgabeeinheit 126 sowie in der Selbstantwort-Betriebsart gesteuert werden.

Wenn das Selbstantwort-Freigabesignal vom Mikroprozessor 26 auf einen logischen Pegel "0" eingestellt ist, dann arbeitet die Selbstantwort-Steuerschaltung 120 nicht. In diesem Fall erzeugt die Schnittstelle 28 das Empfangsabschluß- Unterbrechungssignal so oft ein Empfang durchgeführt wird in der gleichen Weise wie die herkömmliche Schnittstelle, die nicht die Selbstantwort-Steuerschaltung 120 aufweist.

Die Betriebsart, in der die Mastersteuerfunktion (Master) einer Slavestation zugewiesen wird, ist im folgenden erläutert.

Die Masterstation führt eine Zuweisung der Mastersteuerfunktion gemäß dem in Fig. 12 gezeigten Flußdiagramm aus. Es sei angenommen, daß eine gegebene Station die Mastersteuerfunktion hat, daß die Transistoren 80₁-80₃ der Teilnehmer-Stationen 22₁-22₃ ausgeschaltet sind, und daß die gemeinsame Anforderungsleitung 52 auf +5 V gehalten ist (Zeitintervall Q 1 in Fig. 13A und 13B). Da in diesem Zustand die gemeinsame Anforderungsleitung 52 auf +5 V gehalten ist, sucht die Masterstation nicht nach einer Masterwunschstation bzw. einer die Mastersteuerfunktion anfordernde Station (Schritt S 4 in Fig. 12). Fig. 13B zeigt einen Zustand, in dem der Transistor 80₁ eingeschaltet ist, da die Teilnehmer-Station 22₁ fordert, der Mastersteuerfunktion zugewiesen zu werden. Wenn der Transistor 80₁ eingeschaltet ist, fällt die Spannung auf der gemeinsamen Anforderungsleitung 52 auf 0 V ab, wie die in Fig. 13A gezeigt ist. Die Unterbrechungssignale werden jeweils durch die Unterbrechungsgeneratoren 32 sowie 62₁-62₃ erzeugt. Die Mikroprozessoren der Station führen die Unterbrechungssignalverarbeitung aus. Jedoch beginnt lediglich die vorliegende Masterstation das Suchen einer Station, der die Mastersteuerfunktion zugewiesen werden soll (Schritt S 4 in Fig. 12). Keine andere Slavestation sucht eine Station, die eine Mastersteuerfunktion anfordert. Die Teilnehmer-Station 22₁, die der Mastersteuerfunktion zugewiesen wurde, läßt den Transistor 80₁ ausschalten (Fig. 13B).

Wie in dem Zeitintervall Q 3 in Fig. 13A bis 13D gezeigt ist, schaltet beispielsweise die Teilnehmer-Station 22₂ den Transistor 80₂ als eine Station ein, die eine Mastersteuerfunktion anfordert. Bevor der Teilnehmer-Station 22₂ die Mastersteuerfunktion zugewiesen wird, kann die Teilnehmer-Station 22₃ fordern, der Mastersteuerfunktion zugewiesen zu werden, indem der Transistor 80₃ eingeschaltet wird. Nachdem die vorliegende Masterstation Daten von anderen Stationen sammelt (Schritt S 1 in Fig. 12), wird unter dieser Bedingung der Zustand der gemeinsamen Anforderungsleitung 52 mittels der Eingabeeinheiten 38 und 68₁-68₃ geprüft. Auf diese Weise prüft die vorliegende Masterstation, ob die gemeinsame Anforderungsleitung 52 noch belegt ist oder nicht (Schritt S 2 in Fig. 12). Wenn festgestellt wird, daß die gemeinsame Anforderungsleitung 52 belegt ist, dann wird das Polling- bzw. Aufrufsystem verwendet, um die Masterwunschstation (Schritt S 4 in Fig. 12) zu suchen. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Teilnehmer-Station 22₂ der Mastersteuerfunktion im Zeitintervall Q 3 in den Fig. 13A bis 13D zugewiesen. Die Teilnehmer-Station 22₃ ist der Mastersteuerfunktion im Zeitintervall Q 4 zugewiesen.

Auf diese Weise wird die nutzlose Zeit vermieden, die in der herkömmlichen Datenübertragung erforderlich ist, um eine Station zu suchen, welche eine Mastersteuerfunktion anfordert. Somit kann die Verarbeitungskapazität des Mikroprozessors zur Steuerung der Teilnehmer-Station benutzt werden.

Im folgenden wird die Betriebsart näher erläutert, in der die Teilnehmer-Stationen 22₁-22₃ die Mastersteuerfunktion der Überwachungsstation 20 zuweisen. Wenn die Überwachungsstation 20 fordert, der Mastersteuerfunktion zugewiesen zu werden, dann läßt dies den Transistor 50 einschalten, so daß die Spannung der speziellen Anforderungsleitung 46 von +5 V auf 0 V verändert wird. Die Teilnehmer-Stationen 22₁-22₃ sind unterbrochen. Die vorliegende Masterstation sammelt hierfür erforderliche Daten, und die vorliegende Masterstation sucht nicht eine Station, die eine Mastersteuerfunktion anfordert. Statt dessen prüft die vorliegende Masterstation, ob irgendeine Station die Mastersteuerfunktion anfordert oder nicht. Abhängig von der obigen Prüfung erhält die Überwachungsstation 20 die Mastersteuerfunktion.

Der Unterbrechungsbetrieb der speziellen Anforderungsleitung 46 hat Priorität gegenüber demjenigen durch die gemeinsame Anforderungsleitung 52. In diesem Ausführungsbeispiel verwenden die Teilnehmer-Stationen 22₁-22₃ die gemeinsame Anforderungsleitung 52, um die Mastersteuerfunktion zuzuweisen. Daher werden die Teilnehmer-Stationen 22₁-22₃ unabhängig von der Überwachungsstation 20 betrieben. Deshalb kann die vorliegende Datenübertragungseinrichtung auf ein System angewandt werden, daß lediglich die Teilnehmer-Stationen 22₁-22₃ hat und nicht die Überwachungsstation 20 benötigt. Wenn weiterhin die Überwachungsstation vorhanden ist, dann kann die Mastersteuerfunktion dieser in einer kurzen Zeitdauer sofort zugewiesen werden.

Der Betrieb zum Verringern der zwischen den Stationen erforderlichen Datensammelzeit wird im folgenden näher erläutert.

Unter den in Fig. 3 gezeigten Prozeß- oder Verarbeitungszeitintervallen sind die Zeitintervalle t 2 und t 6 Signalausbreitungszeitintervalle zwischen den beiden Stationen und können nicht verringert werden, ohne die Signalübertragungsgeschwindigkeit zu steigern. Die Übertragungsgeschwindigkeit kann nicht stark vergrößert werden, ohne Hardware und Herstellungskosten zu beeinträchtigen. Deshalb sei angenommen, daß die Zeitintervalle t 2 und t 6 gleich sind wie diejenigen im herkömmlichen System, und es soll eine Methode zum Verringern des Zeitintervalls T betrachtet werden.

In der das Aufrufsystem verwendenden Datenkettung bzw -übermittlung wird eine Kommunikation zwischen der Masterstation und der Slavestation durch paarweise gekoppelte Operationen durchgeführt, wobei die Masterstation einen Befehl zur Slavestation sendet und die Slavestation auf den Befehl antwortet. Vier Arten von Befehlen und Antworten gemäß der Datenkettung sind in Tabelle 1 gezeigt:

Befehl einer Masterstation
Antwort einer Slavestation
1. Master-Wunschstation?
JA oder NEIN
(Suchbefehl für Master-Wunschstation) @	2. Es sei eine Masterstation.	Keine Antwort
Mastersteuerfunktion-Zuweisungsbefehl @	3. Senden allgemeiner Daten	Daten (zu jeder Zeit die gleichen)
4. Senden spezieller Daten	Daten (verschiedene Daten gemäß einer verschiedenen Masterstation)

Die Antworten 1 und 3 in Tabelle 1 können unmittelbar zur Masterstation abhängig von einem Masterbefehl 1 bzw. 3 gespeist werden. Jedoch muß die Antwort 4 erfolgen, nachdem notwendige Daten zum Prüfen des Inhaltes des empfangenen Befehls im Übertragungspuffer vorbereitet wurden. Die Antwort 2 braucht nicht zur Masterstation übertragen zu werden.

Wenn die Antworten 1 und 3, die am meisten verwendet sind, durch Hardware ausgeführt werden, ohne den Slavestation- Prozessor zu betreiben, dann werden die Zeitinveralle t 3, t 4 und t 5 des Zeitintervalles T im wesentlichen zu Null. Die obige Wirkung kann auch durch die folgende Betriebsart erzielt werden.

Die Masterstation setzt das Selbstantwort-Freigabesignal, das in Fig. 9 gezeigt ist, auf "0", während die Slavestation dieses auf "1" setzt. Wenn die Masterstation die Antwort von der Slavestation empfängt, dann wird das Unterbrechungssignal immer erzeugt. Die Slavestation führt die Empfangsunterbrechungsverarbeitung gemäß dem Wert des siebenten Bits <C2< des Befehls von der Masterstation aus. Sonst antwortet die Slavestation automatisch der Masterstation ohne das Unterbrechungssignal zu erzeugen.

Die Masterstation verwendet den CH1-Übertragungspuffer des in Fig. 4A gezeigten DMA-Steuerteils 122 und überträgt die in Tabelle 1 gezeigten vier Befehle zur Slavestation.

Beim Befehl 1 "Masterwunschstation?" in Tabelle 1 werden Daten einer Sekundärstationsadresse der entsprechenden Slavestation in das Byte <SA< eingeschrieben, und ein durch das HDLC-Protokoll gegebener Code wird in das Byte <C1< geschrieben. Weiterhin werden Daten "1" in das siebente Bit des Bytes <C2< geschrieben, und Daten "0" werden in das dritte Bit des Bytes <C2< geschrieben (Masterstationsbefehl, in dem die Slavestation die Inhalte des CH1-Übertragungspuffers durch Selbstantwort übertragen muß). Gleichzeitig überträgt die Masterstation auch eine Codeanzeige "Masterwunschstation?" zur Slavestation. Wenn ein derartiger Befehl durch die Slavestation empfangen wird, überträgt die Selbstantwort-Steuerschaltung 120 der Slavestation automatisch den Inhalt der Speicheradresse von CH0 zur Masteradresse. Zu dieser Zeit kann der Mikroprozessor 26 der Slavestation unabhängig von allen obigen Operationen sein. Die Slavestation überträgt als Antwort Adressdaten, einen durch das HDLC-Protokoll festgelegten Code und einen "JA" oder "NEIN" anzeigenden Code. Die Adressdaten werden in das Byte <SA< der Masterstation eingeschrieben, der durch das HDLC-Protokoll festgelegte Code wird in dessen Byte <C1< eingeschrieben, und der "JA" oder "NEIN" anzeigende Code wird in dessen Byte <C2< eingeschrieben. Wenn die Slavestation nicht die Mastersteuerfunktion anfordert, dann speichert der Mikroprozessor 26 der Slavestation zuvor den "NEIN"-Code- (beispielsweise 01H; Hexadezimalzahl) als den Inhalt entsprechend dem Byte <C2< des CH1-Übertragungspuffers. Wenn nicht der Mikroprozessor 26 diesen Wert ändert, überträgt die Slavestation immer den "NEIN"-Code abhängig von dem Befehl "Masterwunschstation?". Wenn die Slavestation aufgrund der Steuerprozedur fordert, der Mastersteuerfunktion zugewiesen zu werden, dann ändert der Mikroprozessor 26 den Inhalt des Bytes <C2< in einen "JA"-Code (beispielsweise 02H). Wenn danach der Befehl "Masterwunschstation?" durch die Slavestation empfangen wird, überträgt die Slavestation den "JA"-Code. Wenn die Masterstation den "JA"-Code empfängt, überträgt die Masterstation einen Befehl "Sei eine Masterstation" zur Slavestation. Wenn die Slavestation diesen Befehl empfängt, wird sie der Mastersteuerfunktion zugewiesen.

Beim Befehl 3 "Senden allgemeiner Daten" in Tabelle 1 (der Befehl, der eine Antwort zur Übertragung der Inhalte des CH2-Übertragungspuffers des DMA-Steuerteils 122 mit der in Fig. 14B gezeigten Konfiguration anfordert) setzt die Masterstation das siebente und das dritte Bit jeweils des Befehls-Bytes <C2< auf "1". Weiterhin überträgt die Masterstation einen Code "Senden allgemeiner Daten" zur Slavestation. Der Befehl 3 wird verwendet, wenn die Überwachungsstation 20 die Masterstation ist. Die Teilnehmer-Stationen 22₁-22₃ als die Slavestationen speichern kontinuierlich notwendige Daten im CH2-Übertragungspuffer.

Beim Befehl 4 werden verschiedene Daten gemäß der Art der Masterstation benötigt, d. h. entsprechend der Überwachungsstation oder der Teilnehmer-Station oder sogar einer der Teilnehmer-Stationen. Die Slavestation sammelt notwendige Daten nach dem Empfang des Befehls 4 und muß diese im Übertragungspuffer speichern. Das siebente Bit des Bytes <C2< des Befehls 4 wird auf "0" gesetzt. Wenn so die Slavestation einen Befehl 4 empfängt, tritt eine Unterbrechung auf.

Wie oben erläutert wurde, ist die beim Befehl 3 zum Sammeln von Daten von einer Slavestation durch die Überwachungsstation erforderliche Zeit gegeben durch das Zeitintervall T′=t 1+t 2+t 6+t 7+t 8. Im Ver­ gleich mit der herkömmlichen Datenübermittlung können die Zeitintervalle t 3+t 4+t 5 für jede Slavestation ausgeschlossen werden. Die Gesamzeit, die zum Sammeln von Daten von n Slavestationen benötigt wird, beträgt dann nT′.

Weiterhin nimmt abhängig von einem Befehl 1 "Masterwunschstation?" die Antwortzeit ebenfalls ab. Somit kann gemäß diesem Ausführungsbeispiel die wirksame Datenübertragungsgeschwindigkeit gesteigert werden.

Die Zeitanpassung der Daten von jeder Station wird im folgenden näher erläutert. Gewöhnlich liegt ein Problem darin, daß eine nicht vernachlässigbare Zeitverzögerung beim Sammeln von Datenstücken auftritt, da die Überwachungsstation 20 Daten von jeder Station sammelt, die vorliegende Daten überträgt. Jedoch speist die Überwachungsstation 20 gleichzeitig einen Datenfortschreibbefehl zu den Teilnehmer-Stationen 22₁-22₃. Danach werden die Datenstücke von den Teilnehmer-Stationen 22₁-22₃ gesammelt.

Ein Gruppenabruf, der die Gesamt- oder Globaladresse enthält, die durch das HDLC-Protokoll festgelegt ist, wird für den Datenfortschreibbefehl verwendet. In diesem Befehl umfaßt das Byte <SA< 8-Bit-Daten von "11111111". Wenn der Datenfortschreibbefehl durch die Slavestationen empfangen wird, erzeugen diese Stationen Empfangsunter­ brechungssignale. Wenn der Unterbrechungsbetrieb aufgrund des Datenfortschreibbefehls auftritt, schalten die Teilnehmer-Stationen 22₁-22₃ jeweils als Slavestationen die Transistoren 80₁-80₃ ein und setzen die gemeinsame Anforderungsleitung 52 auf 0 V. Der in Fig. 14B gezeigte CH2-Übertragungspuffer wird mit den letzten Daten fortgeschrieben. Wenn das Fortschreiben abgeschlossen ist, schalten die Teilnehmer-Stationen 22₁-22₃ jeweils die Transistoren 80₁-80₃ aus und setzen die gemeinsame Anforderungsleitung 52 auf +5 V. Wenn die Teilnehmer-Stationen 22₁-22₃ den Datenfortschreibbefehl empfangen, führen sie eine identische Operation aus, so daß der Zustand der gemeinsamen Anforderungsleitung 52 eingestellt wird, wie dies in Fig. 15B gezeigt ist. Nach dem Übertragen des Datenfortschreibbefehls ändern sich die Zeitsteuerungen, bei denen die Ausgabeeinheiten 66₁-66₃ der Teilnehmer-Stationen 22₁-22₃ eingeschaltet sind, entsprechend den verschiedenen Zeitsteuerungen, bei denen die Prozessoren der Teilnehmer-Stationen 22₁-22₃ die Unterbrechungsoperation gemäß dem Zustand der Unterbrechungsmaskensteuerung des Programmes durchführen, wie dies in den Fig. 15C bis 15E gezeigt ist. Daher ändern sich die AUS-Zeitsteuerungen zwischen Stationen. Da jedoch die Ausgangsanschlüsse der Transistoren mit offenem Kollektor der Stationen ODER-verknüpft sind, wird das Potential der gemeinsamen Anforderungsleitung 52 auf 0 V (EIN-Zustand) von der Zeit, bei der eine erste Einheit der Ausgabeeinheiten 66₁-66₃ hoch wird, bis zu der Zeit gehalten, bei der wenigstens eine dieser Einheiten niedriger wird, wie dies in Fig. 15B dargestellt ist.

Wenn die Überwachungsstation 20 feststellt, daß das Potential der gemeinsamen Anforderungsleitung 52 von 0 V auf +5 V verändert wird, nachdem eine gegebene Zeitdauer abgelaufen ist, seit der Datenfortschreibbefehl übertragen wurde, dann kann das Datenfortschreiben aller Teilnehmer-Stationen 22₁-22₃ bestätigt werden, wie dies in Fig. 15A gezeigt ist.

Auf diese Weise werden bei dem die Global- oder Gesamtadresse enthaltenden Gruppenabrufen Daten gesammelt, nachdem alle Teilnehmer-Stationen 22₁-22₃ ihre Daten fortgeschrieben haben, so daß Gleichzeitigkeit der von den Teilnehmer-Stationen 22₁-22₃ gesammelten Daten aufrechterhalten werden kann.

Claims (2)

1. Datenübertragungseinrichtung mit mehreren mikropro­ zessorgesteuerten Teilnehmer-Stationen (22), die über eine serielle Datenübertragungsleitung (24) und eine von allen Teilnehmer-Stationen (22) über­ wachte Anforderungsleitung (52) miteinander verbun­ den sind, dadurch gekennzeichnet, daß

• - eine Teilnehmer-Station (22) Masterstation ist und die übrigen Teilnehmer-Stationen Slavestatio­ nen sind,
• - der oder die Teilnehmer-Stationen (22), die die Master-Steuerfunktion übernehmen wollen, dies auf der Anforderungsleitung (52) anzeigen,
• - die aktuelle Masterstation eine Nachricht mit einer Anfrage "Masterwunschstation?" als Suchbefehl für die nächste Masterstation (S4 in Fig. 12) zu den Slavestationen (20) über die Daten­ übertragungsleitung (24) überträgt, wobei die An­ frage einen eine Selbstantwortbetriebsart anzei­ genden Steuercode (C2 = "1") enthält, und die Ma­ ster-Steuerfunktion der einen anfordernden Teil­ nehmer-Station (22) zuweist bzw. bei mehreren An­ forderungen die nächste Masterstation gemäß einem gegebenen Satz von Regeln auswählt, und
• - jede Teilnehmer-Station (22) eine mit ihrem Mi­ kroprozessor (56) verbundene Selbstantwortein­ richtung (28, 30, 58, 60) hat, die nach Einstellung in den Bereitschaftszustand durch den Mikroprozessor (56) ohne Unter­ brechung des Mikroprozessors (56) selbständig empfan­ gene Nachrichten beantwortet, wenn sie in einer empfangenen Nachricht den vorbestimmten Steuer­ code erkannt hat.

2. Datenübertragungseinrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß eine als Überwachungssta­ tion ausgebildete zusätzliche Teilnehmer-Station (20) vorhanden ist, die den Zustand der gemeinsamen Anforderungsleitung (52) nicht ändern kann und die auf einer speziellen Anforderungsleitung (46), an die alle Teilnehmer-Stationen (22) angeschlossen sind, ein spezielles Anforderungssignal setzen kann, dessen Priorität höher ist als die Priorität des Anforderungssignals auf der gemeinsamen Anfor­ derungsleitung (52).