DE3313240A1

DE3313240A1 - Lokales netzwerk fuer einchip-rechner

Info

Publication number: DE3313240A1
Application number: DE19833313240
Authority: DE
Inventors: Siegfried 7562 Gernsbach Schwarz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-04-13
Filing date: 1983-04-13
Publication date: 1984-10-25
Also published as: DE3313240C2

Description

Lokales Netzwerk
für Einchip-Rechner Die Erfindung betrifft ein lokales Netzwerk für Einchip-Hechner, bei dem der serielle Sender und Empfänger von Einchip-Rechnern für die Datenübertragung über gemeinsame Leitungen verwendet wird.
Bei derartigen lokalen Netzwerken werden Einchip-Rechner seriell gekoppelt, ohne daß zusätzliche lokale Netzwerk-Kontroller erforderlich werden.
Es sind lokale Netzwerke bekannt, die Rechner und rechnergesteuerte Geräte seriell über Distanz koppeln. Diese lokalen Netzwerke übertragen die Daten mit hoher Bitrate mit einem lokalen Netzwerk-Kontrolier selbständig. Der zentrale Rechner initialisiert nur den lokalen Nétzwerk-Kontroller, die Datenübertragung wird mit DMA-Zugriff unter Umgehung des zentralen Rechners seibständig durchgeführt. Einchip-Rechner verfügen wie lokale' Netzwerk-Eontroller über einen seriellen Sender und Empfänger. Diese seriellen Sender und Empfänger im Einchip-Rechner sind im Gegen satz zu den lokalen Netzwerk-Kontrollern durch Software-Befehle steuerbar, so daß eine Vielzahl von frei wählbaren Befehlen möglich ist. Die Verwendung eines zusätzlichen lokalen Netzwerk~ Kontrollers in Einchip-Rechner wird damit prinzipiell entbehrlich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Funktionen eines Einchip-Rechners und eines lokalen Netzwerk-Kontrollers mit einer ergänzenden Schaltung zu vereinen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem serielllen Sender des Einchip-Rechners ein sendestrombegrenzter Eindraht- oder Zweidraht-Tristate-Leitunstreioer nachgeschaltet ist, der jeweils für ein Datenwort, bestehend aus Start-Bit, d Daten-Bit, Adreß-Bit und Stop-3it den Tristate-Leitungstreiber über die nachtriggerbare, monostabile Kippstufe mit der negativen Flanke des Start-Bits aktiviert und nach dem Stop-Bit in den Tristate-Zustand übergeht, sofern nicht unmittelbar ein weiteres Start-Bit folgt, wodurch die Leitung/en ohne weitere Unterstützung des Einchip-Rechners automatisch nach der Datenübertragung freigeschaltet werden und der serielle Empfänger des Einchip-Rechners über den Empfänger-Verstärker und das ODER-Gatter bestätigt, daß jedes gesendete Wort in die Leitung/en gespeist wurde, sofern keine Sende-Kollission von 2 oder mehr EinchipRechnern im lokalen Netzwerk vorliegt, wobei die Kollissions-Detektoren mindestens eines der Datenworte der Empfangs-Verstärker zu den seriellen Empfängern mit den ODER-Gattern unterdrücken, wodurch die Daten-Wort-Bestätigung ausbleibt und die Einchip-Rechner die Sende-Kollission erkennen und der Kollissions-Detektor bei Sende-Kollission die Zunahme des Sendestromes des Tristate-Leitungtribers 5 auswertet, die durch die Parallelschaltung des Abschluß-Leitungswiderstands mit dem ierstand des/der kollidierenden Sender/s entsteht.
nine Sende-Kollission im lokalen Netzwerk wird dem Einchip-Rechner mit einem Kollissions-Detektor gemeldet, indem der Sendestrom des Tristate-Leitungstreibers an einem Widerstand gemessen und mit der Schweilenspannung des Komparators vergiichen wird und bei Sende-Kollission die Schwellenspannung des Komparators überschritten wird, wodurch die nachtriggerbare, monostabile Kippstufe vom Komparator getriggert und mindestens ein Datenwort des seriellen Daten-Telegramms mit dem ODER-Gatter zum seriellen Empfänger unterdrückt wird.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß Einchip-Rechner über Distanz ohne großen Hardware-Aufwand gekoppelt werden und im Verbund arbeiten können.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung Fig 1 dargestellt und wird im folgenden naher beschrieben.
Das lokale Netzwerk besteht aus dem EincLip-Xechner 1, der einen seriellen Sender 2 und einen seriellen Empfänger 3 enthält. Den seriellen Sender 2 ist ein Trlstate-Leitungstreiber 5 nachgeschaltet,.der über Widerstände 6 die Leitung/en 4 speist. Die Freigabe des Tristate~Leitungstreibers 5 erfolgt durch die nachtriggerbare, monostabile Kippstufe 6.
Die Datenübertragung ist mit einem Kojxial-Kabel oler mit 2 verdrillten, abFteschirmten Leitungen migìich. Bei der Verwendung von 2 verdrillten, abgeschirmten Leitungen sind die gestrichelten Linien von Fig 1 zu berücksichtigen.
Der serielle Empfänger 3 erhält seine Daten, die zunächst vom Empfänger~Verstärker 11 vf rstärkt werden und dann dem seriellen Empfänger 3 über das üDxR-Gatter 12 zugeführt werden, sofern keine Sede-Kollission vom Kollissions-Detektor 1 gemeldet wird.
Die Arbeitsweise des lokalen Netzwerkes für Einchip-Rechner 1 ist wie fclgt: Bevor der serielle- Sender 2 zu senden beginnt, prüft der zinchip-?techner 1 ob am Empfänger 3 Daten eingehen oder die Leitung 4 frei ist. Ist die Leitung 8 frei, so erhält der serielle Sender 2 den Befehl, Daten über dem Leitungstreiber 5 auszusenden. Die ausgesendeten Daten werden über den Empfänger-Verstärker 11 und das ODER-Gatter 12 auch dem eigenen seriellen Empfänger, des Einchip-Rechners 1 zugeführt. Mit dem Empfang der selbst gesendeten Daten ist sichergestellt, daß die Daten-Übertragung vorgenommen wird. Beginnt nach Aufnahme der Sendetätigkeit des seriellen Senders 2 des Einchip-Rechners 1 ein weiterer Einchip-Rechner im lokalen Netzwerk J1 mit seiner Sendetätigkeit, so kommt es zu einer Sende-Kollission. Die Sende-Kollission wird den Einchip-Rechnern 1 - welche senden - über ihre Kollissions-Detektoren l gemeldet, indem ihre seriellen Empfänger 3 die ausgesendeten Daten.nicht mehr empfangen. Die tätigen seriellen Sender 2 stellen darauf ihre Sendetätigkeit ohne ordnungsgemäßen Abschluß des Daten-Telegramms ein. Die Einchip-Rechner 1 mit der Ergänzung 16 am lokalen Netzwerk 14, welche die Daten nur empfangen, vermissen den ordnungsgemäßen Abschluß des Daten-Telegramms.
Die Kollissions-Detektoren 7 messen den Sendestrom des Tristate-Leitungstreibers 5 am Widerstand 8 mit dem i'omparator 1C. Solange keine Sende-Kollission vorliegt, erreicht der Sendestrom nicht die Schwellspannung des Komparal;ors 10, weil der Leitungs-Abschlußwiderstand 15 hochohmiger ist als der Widerstand 8. Bei einer Sende-Kollission erhöhen sich die Sendeströme, weil dem hochohmigen Leitungs-Abschlußwiderstand 15 der niederohmige Widerstand 8 des Kollissions-Senders parallel geschaltet ist.
Bei Sende-Kollission führt der Sendestrom zur Überschreitung der Schwellspannung des Komparators 10, wodurch die nachtriggerbare, monostabile Kippstufe 9 getriggert wird. it der Triggerung der monostabilen Kippstufe 9 und dessen Rückfallzeit werden mit dem ODER-Gatter 12 rindestens ein Daten-Wort, bestehend aus Start-Bit, Daten-Bit, Stop-Bit vom seriellen Empfänger 3 ferngehalten und das Start-Bit unterdrückt. Die sendenden Einchip-Rechner 1 erkennen, daß eine Sende-Kollission vorliegt und beginnen mit der Datenübertragung z.B. von vorn. Um bei mehrfacher Sende-Kollission oder einem Leitungs-Kurzschluß eine Zerstörung des Tristate-Leitungstreibers 5 zu vermeiden, ist der Sendestrom der Tristate-Leitungstreiber 5 strombegrenzt. Der Tristate-Leitungstreiber 5 wird von der nachtriggerbaren, monostabilen Kippstufe 6 aktiviert.
Bei einer asynchronen Datenübertragung des seriellen Senders 2 werden Daten und Takt am Anschluß 2 ausgegeben. Jedes Daten-Wort'bestehend aus 9 Daten-Bit, wird durch ein Start-Bit logO angeführt und ein Stop-Bit log1 beendet. Die-nachtriggerbare, monostabile Kippstufe 6 wird mit den negativen Flanken des Start-Bits und der Daten-Bits getriggert. Die Rückfallzeit der monostabilen Kippstufe ist etwas größer als die Zeitdauer zur Aussendung eines Daten-Wortes. Bei einer synchronen Datenübertragung des seriellen Senders 2 wird der Takt gesondert ausgegeben. Die Triggerung der nachtriggerbaren, monostabilen Kippstufe 6 erfolgt hierbei durch den gesondert ausgegebenen Takt des seriellen Senders 2. Die Rückfallzeit der monostabilen Kippstufe ist dabei etwas größer als die Zeitdauer zur Aussendung eines Daten-Bits.
Empfängt der Einchip-Rechner 1 die Daten des Einchip-Rechners 1 über das lokale Netzwerk vom Sender 13, so ist der Tristate-Leitungstreiber 5 von 16 hochohmig und damit der Kollissions-Detektor l außer Funktion. Die Daten werden vom Empfänger-Verstärker 11 verstärkt und über das ODER-Gatter 12 dem seriellen Empfänger 3 des Einchip-Rechners 1 zugeführt.
Die Datenübertragung wird wie folgt vorgenommen: Der serielle Sender 2 sendet zuerst die Empfänger~Adresse mit 8 Bit und das Adreß-Bit log1 aus. Dit dem Adreß-Bit lo61 verursachen alle seriellen Empfänger 3 einen Interrupt der Einchip-Rechner 1 bei dem die Empfänger Adresse geprüft wird. Die Einchip-Rechner 1 die nicht angesprochen sind, arbeiten sofort an ihrem unterbrochenen Prozeß weiter. Die Einchip-Rechner 1, die angesprochen sind, übernehmen die folgenden Daten.
Die folgenden Daten mit ;jdreß-Bit log sind die Sender-Adresse mit 8 Bit, der Befehls-Typ mit 8 Bit, die zugehörigen Adressen, Daten in Portionen von je 8 Bit und der ordnungsgemäße Abschluß des Daten-Telegramms mit der Prüf-Summe illit 8, 16 oder 32 Bit und dem Stop-Wcrt mit 8 Bit logO Die Daten-Übertragung der Einchip-Rechner 1 mit lokalem Netzwerk und ihre WeiterverarbeItung erfolgt softwaregesteuert. Jeder Einchip-Rechner 1 enthält die erforderliche Software. Mit dem Befehls-Typ können bis zu 255 Befehle des Einchip-Rechners 1 aufgerufen werden.
Das lokale Netzwerk wird insbesondere zusammen mit den Einchip Rechnern der 8051~Familie der Fa. INSEL verwendet.
Die Zusatz-Schaltung 16 kann im EinchipRechner 1 integriert werden, wodurch die externen Beschaltungen entfallen.
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Claims

Patentansprüche Lokales Netzwerk für Einchip-Rechner 1 bei dem der serielle Sender 2 und der serielle Empfänger 3 des Einchio-Rechners 1 für die Datenübertrat,ung über die gemeinsame Leitungen 4 verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß dem seriellen Sender 2 des Einchip-Kechners 1 ein sendestrombegrenzter Sindraht- oder Zweidraht-Tristate-Leitungstreiber 5 nachgeschaltet ist, der jeweils für ein vaten-Wort, bestehend aus Start-Bit, 8 Daten-Bit, Adreß-Bit und Stop-Bit den Tristate-Leitungstreiber 5 über die nachtriggerbare, monostabile Kippstufe 6 mit der negativen Flanke des Start-Bits aktiviert und nach dem Stop-Bit In den Tristate-Zustand übergeht, sofern nicht unmittelbar ein weiteres Start-Bit folgt, wodurch die Leitung/en 4 ohne weitere Unterstützung des Einchip-Rechners 1 automatisch nach der Datenübertragung freigeschaltet werden und der serielle Empfänger 3 des Einchip-Rechners 1 über den Empfänger-Verstärker 11 und das ODER-Gatter 12 bestätigt, daß jedes gesendete Daten-Wort in die Leitung/en 4 gespeist wurde, sofern keine Sende-Kollission von 2 oder mehr Einchip~ Rechnern 1 im lokalen Netzwerk vorligt,wobei die Kollissions-Detektoren 1 mindestens eines der Daten-Worte der Empfangs Verstirker 11 zu den seriellen Empfängern 3 mit den ODER-Gattern 12 unterdrücken, wodurch die Daten-Wort-Bestätigung ausbleibt und die Einchip-Rechner 1 die Dende-Kollission erkennen und der Kollissions-Detektor bei Sende-Kollission die Zunahme des Sendestromes des Tristate-Leitungstreibers 5 auswertet, die durch die Parallelschaltung des Abschluß-Leitungswiderstands 15 mit dem Widerstand 8 des/der kollidierenlen Sender/s , 14 entsteht.
2) Lokales Netzwerk für Einchip-Rechner nach Anspruch; 1 dadurch gekennzeichnet, daß der serielle Sender 2 des Einchip-Rechners 1 sqnch zur arbeitet und eine getrennte Takt- und =aten-Len tung enthält.

und die nachtriggerbare, monostabile Kippstufe 6, welche den Tristate-Leitungstreiber 5 für ein Daten-B:it aktiviert von der Taktleitung nachgetriggert wird und nach Ausbleiben des Taktes die Leitung/en 4 automatisch frei geschaltet werden.
3) Kollissions-Detektor 1 des lokalen netzwerkes für Einchip Rechner 1 nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß der Sendestrom des Tristate-Leitungstreibers 5 an einem Widerstand 8 gemessen und mit der Schwellenspannung des Kompara tors 10 verglichen wird und bei Sende-Kollission die Schwellenspannung des Komparators 10 überschritten wird, wodurch die nachtriggerbare, monostabile Kippstufe 9 vom Komparator 10 getriggert und mindestens ein Datenwort des seriellen Daten-Telegramms mit dem ODER-Gatter 12 zum seriellen Empfänger 3 unterdrückt wird.
4) Kollissions-Detektor 1 nach Anspruch 1 und 3 dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Sende-Kollission die Strombegrenzung des Tristate-Leitungstreibers 5 anspricht und der Pegel-Einbruch am Tristate-Leitungstreiber 5 als Kennzeichen für eine Sende-Kollission ausgewertet wird.
5) Lokales Sctswerk für Einchip-Rechner nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß bei Sende-Kollission nicht die seriellen Daten des empfängers unterbrochen werden, sondern ein zusätzlicher Eingang zur meldung ar Einchip-Rechner 1 verwendet wird.
6) Lokales N tzwerk nach Anspruch 1 - 5 dadurch gekennzeichnet, daß die im NRZ-Kode kodierten seriellen Daten des Senders vor Durchlaufen des Tristate-Leitungstreibers 5 in einen anderen Übertragugskotle überführt werden und nach deren Empfang der seriellen Daten im Empfangs-Verstärker 11 die seriellen Daten in den NR- -Kode rückgeführt werden.
7) Lokales Netzwerk für Einchip-Rechner 1 nach Anspruch 1 - 6 dadurch gekennzeichnet, daß ein EinchipRechner der 8051-Familie verwendet wird.
8) Lokales Netzwerk für Einchip-Rechner 1 nach Anspruch 1 - 3 dadurch gekennzeichnet, daß anstatt der nachtriggerbaren, monostabilen Kippstufen 6 und 9 taktabgeleitete Zähler verwendet werden.
9) Lokales Netzwerk für Einchip-Rechner 1 nach Anspruch 1 - 3 dadurch gekennzeichnet, daß das ergänzende Netzwerk 16 zur Kopplung des Einchip-Rechners 1 an das lokale Netzwerk in den Einchip-Rechner integriert wird und damit die zusatzlichen, externen Beschaltungen entfallen.
10) Datenübertragung über lokales Netzwerk für Einchip-Rechner 1 nach Anspruch 1 - 9 dadurch gekennzeichnet, daß der Sender 2 zuerst die Empfänger-Adresse sendet, die aus einer 8 Bit-Adresse und einem Adreß-Bit log.1 besteht, wobei das Adreß-Bit alle Einchip-Rechner 1 per Interrupt zur Prüfung der Adresse aufruft, so daß die Einchip-Rechner 1, die nicht angesprochen sind, sofort an ihrem Prozeß weiterarbeiten können und die mit der Empfänger-Adresse tngesprochenen Einchip-Rechner 1 die folgenden Daten mit hdreß-Bit log. übernehmen, wobei zuerst die Sender-Adresse mit 8 Bit und dann der nefehls-Typ mit a Bit übertragen wird, der dem Einohip-Rechner 1 mitteilt, wie die folgenden Adressen, Daten in 8 Bit Daten-Portionen weiterzuverarbeiten sind und der ordnungsgemäße hbschluß des Daten-Telegramms durch die Prüfsumme mit 8, 16 oder 32 Bit und dem Stop-Wort mit 8 Bit log. 0 erfolgt.