DE3608027C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Datenübertragungsnetzwerk nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solches Netzwerk ist aus der Zeitschrift "Elektronik" 1975, Heft 4, Seiten 72-78 bekannt.

Bei diesem Datenübertragungsnetzwerk sind an einen BUS verschiedene Geräte ständig angeschlossen, die Sender, Empfänger und Steuergeräte sein können. Dabei ist es nicht erforderlich, daß ein Gerät nur Sender oder nur Empfänger ist. Es gibt jede nur denkbare Kombination aus den vorgenannten Geräten, wobei jedoch nur ein einziges Steuergerät vorhanden sein darf und jeweils nur ein Sender gleichzeitig Daten auf den BUS senden darf. Der BUS umfaßt eine Zeitsignalleitung, eine Adreßleitung, eine Steuerleitung und eine Datenleitung. Das Steuergerät sendet eine Adresse zu einem der anderen Geräte, um die Aussendung oder den Empfang von Daten zu steuern. Beispielsweise liest das Steuergerät einen Meßwert von einem mit einem Meßwertaufnehmer versehenen Sender nur dann, wenn das Signal, das das Ende der Messung anzeigt, empfangen worden ist. Das bekannte System sieht vor, daß gleichzeitig beliebig viele Empfänger eingeschaltet und empfangsbereit sein können.

Aus der GB 20 41 592 A ist ein elektrisches Steuersystem bekannt, das im Zeitmultiplexbetrieb arbeitet und speziell für die Verwendung in Kraftfahrzeugen bestimmt ist. Darin sind die Sende- und Empfangsstellen (Teilnehmer) durch eine Ringleitung miteinander verbunden, um die Installation eines aufwendigen Kabelbaums zu vermeiden. In dem Steuersystem ist jedem Teilnehmer eine Zeitposition in einem sich wiederholenden Zyklus von Zeitpositionen zugeordnet, an denen jeweils ein Signal für einen der Teilnehmer ausgesendet werden kann. Da die Zuordnung von Signalen zu den verschiedenen Teilnehmern über die vorbestimmten Zeitschlitze erfolgt, ist eine Synchronisierung sämtlicher Teilnehmer erforderlich. Dies bedingt einen realtiv hohen Stromverbrauch durch die Vielzahl der elektrischen Einrichtungen, die für die Synchronisierung bei den Teilnehmern in aktivem Zustand gehalten werden müssen. In Kraftfahrzeugen, die ja mitunter längere Zeit unbenutzt abgestellt werden, kann dies zu einer vorzeitigen Entladung der Batterie führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Datenübertragungsnetzwerk der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem der Stromvrebrauch in ausreichendem Maße herabsetzbar ist, um es für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug geeignet zu machen.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bei dem erfindungsgemäßen Systeme erfolgt die Zuordnung der Sender und Empfänger zueinander durch Adressen, wobei das Steuergerät die den verschiedenen Stationspaaren zugeordneten Adressen fortlaufend zirkulierend abgibt. In den einzelnen Sendern und Empfängern (Teilnehmern) braucht zunächst nur Adreßdiskriminatoren aktiviert zu sein, so daß sich ein erhöhter Stromverbrauch erst dann ergibt, wenn an einem der Sender ein Sendebefehl eingegeben wird, der dann von dem mit der gleichen Adresse angesprochenen, dem Sender zugeordneten Empfänger ausgeführt wird.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Zeitmultiplex-Datenübertragungsnetzwerks für ein Kraftfahrzeug gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 ein detailliertes Blockschaltbild eines Adreßdiskriminators 38 und eines Taktimpulsgenerators 40 in Fig. 1;

Fig. 3(a) bis 4(g) Zeitdiagramme der entsprechenden Ausgangssignale der Schaltkreise in Fig. 2;

Fig. 4 ein detailliertes Blockschaltbild eines Sendesteuerkreises 42 in Fig. 1, und

Fig. 5 ein detailliertes Blockschaltbild eines der D-Flipflops 94 in Fig. 4.

Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Jede der Sendestationen, von denen Daten übertragen werden, und jede der Empfangsstationen, die die Daten empfangen, wird mittels eines Impulssignalzuges von einem Adreßtaktgenerator 26 spezifiziert. Das Paar dieser Sende- und Empfangsstationen 16-1 und 18-1 ist mit einer gemeinsamen Datenübertragungsleitung 24 und einer Adreßtaktleitung 28 verbunden, auf welcher der Impulssignalzug vom Adreßtaktgenerator 26 ausgesandt wird. Die anderen Sende- und Empfangsstationen haben denselben Aufbau wie die in Fig. 1 gezeigten und sind ebenfalls mit der Datenübertragungsleitung 24 und der Adreßtaktleitung 28 verbunden. Der Übersichtlichkeit halber sind die anderen Stationen in Fig. 1 nicht dargestellt.

Ein Empfangssteuerkreis 32 ist an der Empfangsstation 18-1 installiert, um die Daten auf der Datenübertragungsleitung 24 zu empfangen, und jeder Antrieb einer Antriebsgruppe 22-1-1, 22-1-2, ... 22-1- N, die zwischen die Stromversorgungsleitung 10 und den Empfangssteuerkreis 32 geschaltet ist, wird in Übereinstimmung mit einer in den Daten enthaltenen, übertragenen Informationen in Betrieb gesetzt.

Andererseits ist ein Adreßdiskriminator 34 in der Empfangsstation 18-1 installiert, um den Adreßtaktimpulszug über die Adreßtaktleitung 28 vom Adreßtaktgenerator 26 zu empfangen. Der Adreßdiskriminator 34 diskrimininiert eine vorbestimmte Adreßinformation, die der Empfangsstation 18-1 zugeteilt ist, aus dem Adreßtaktimpulszug, der eine Information über die Spezifikation der Sendestation und der Empfangsstation enthält und während eines jeden Zeitschlitzes ausgesendet und empfangen wird, der durch jede Periode des Taktimpulses des Adreßtaktimpulses definiert ist. Wenn der Adreßdiskriminator 34 die vorbestimmte Adresse aus dem Impulszug auf der Adreßtaktleitung 28 ermittelt hat, dann gibt er ein Koinzidenzsignal an einen Taktimpulsgenerator 36, so daß letzterer als Folge davon in Betrieb gesetzt wird.

Der Taktimpuls, der mittels des Taktimpulsgenerators 36 erzeugt wird, gelangt zum Empfangssteuerkreis 32, um diesen in Betrieb zu setzen, so daß die über die Datenübertragungsleitung 24 empfangenen Daten synchron mit dem Taktimpuls, der von dem Taktimpulsgenerator 36 erzeugt wird, abgerufen werden.

Andererseits enthält die Sendestation 16-1 einen Adreßdiskriminator 38 und einen Taktimpulsgenerator 40 in gleicher Weise, wie die Empfangsstation 18-1. Der von dem Taktimpulsgenerator 40 erzeugte Taktimpuls wird an einen Sendesteuerkreis 42 gesandt. Der Taktimpuls des Taktimpulsgenerators 40 wird dazu verwendet, ein Eingangssignal (Ein- oder Aus-Information) eines jeden Schalters einer Schaltgruppe 20-1-1, 20-1-2, ... 20-1-N vom Sendesteuerkreis 42 an die Datenübertragungsleitung 24 zu senden.

Fig. 2 zeigt den inneren Aufbau des Adreßdiskriminators 38 und des Taktimpulsgenerators 40, die an jeder der Sende- und Empfangsstationen installiert sind.

Der Adreßtakt, der von dem Adreßtaktgenerator 26 nach Fig. 1 abgeleitet wird, gelangt zu einem Takteingangsanschluß 44 des Adreßdiskriminators 38.

Außerdem empfängt jeder Adreßeinstellanschluß 46-1, 46-2, 46-3 die Stationsidentifizierungsinformation, beispielsweise "010" in Bit-paralleler Form.

Der Taktimpulszug, der zum Taktimpulsanschluß 44 gesandt wird, ist ein Impulsbreiten-moduliertes Impulssignal 100, das in Fig. 3(a) dargestellt ist und durch den Adreßtaktgenerator 26 erzeugt wird. Dieses Signal wird weiterhin zu einem Lade-/Entladekreis 52 gesandt. Dieser enthält einen Widerstand 47, einen Kondensator 48 und eine Diode 50, wie Fig. 2 zeigt. Das Ausgangssignal 102 des Lade-/Entladekreises 52 ist in Fig. 3(b) dargestellt und wird zu einem Dateneingangsanschluß D eines D-Flipflops 54 gesandt.

Ein Takteingangsanschluß des D-Flipflops 54 empfängt einen invertierten Taktimpuls von einem Inverter 56. Der Inverter 56 ist mit dem Taktimpulsanschluß 44 verbunden.

Das D-Flipflop 54 ruft die Daten von dem Lade-/Entladekreis 52 bei der Abfallflanke des Adreßtaktsignals ab. Der Q-Ausgang des Flipflops 54 ändert sich daher, wie in Fig. 3(c) dargestellt.

D-Flipflops 58, 60 und 62 rufen daher synchron mit jeder Anstiegsflanke des über einen Inverter 64 empfangenen Adreßtaktimpulses Daten ab. Jedes Q-Ausgangssignal 106, 108 und 110 des D-Flipflops 58, 60 und 62 ändert sich daher gemäß den Fig. 3(d), (e) und (f). Diese drei Q-Ausgangssignale 106, 108, und 110 werden jeweils entsprechenden Eingangsanschlüssen von Exklusiv-ODER-Schaltungen 68, 70 und 72 zugeleitet, die einen logischen Vergleichskreis 66 bilden. Es sei hervorgehoben, daß die entsprechenden anderen Eingangsanschlüsse der Exklusiv-ODER-Schaltungen 68, 70 und 72 die oben beschriebene Stationsidentifizierungsinformation erhalten, die durch die parallelen Bits "010" gebildet werden. Die Ausgangssignale dieser drei Exklusiv-ODER-Schaltungen 68, 70 und 72 werden an eine NOR-Schaltung 74 mit drei Eingängen angelegt. Wenn die Q-Ausgangssignale der D-Flipflops 58, 60 und 62 mit der Stationsspezifikationsinformation übereinstimmen, dann ist das Ausgangssignal der NOR-Schaltung 74 eine logische "1", wie in Fig. 3(g) gezeigt.

Das Ausgangssignal der NOR-Schaltung 74 wird einem Oszillator 76 des Taktimpulsgenerators 40 zugeleitet.

Der Oszillator 76 enthält einen Kondensator 78, einen Widerstand 80, einen Inverter 82-1, eine NAND-Schaltung 84 und Inverter 82-2, 82-3 und 82-4. Ein Eingangsanschluß der NAND-Schaltung 84 empfängt das Ausgangssignal der NOR-Schaltung 74 des logischen Vergleichskreises 66. Die Schwingung des Oszillators 76 wird daher angehalten, wenn das Ausgangssignal der NOR-Schaltung 74 eine logische "0" angibt, und wird in Betrieb gesetzt, wenn das Ausgangssignal der NOR-Schaltung 74 von "0"-Pegel auf "1"-Pegel umgeschaltet wird.

Andererseits wird das Ausgangssignal des Oszillators 76 einem Teiler 86 zugeführt, der drei R/S-Flipflops 88, 90 und 92 enthält.

Der Teiler 86 ist nur dann vorgesehen, wenn die Schwingungsfrequenz des Oszillators 76 herabgesetzt werden muß, und das frequenzgeteilte Signal des Teilers 86 wird der Sendesteuerschaltung 42 zugeführt, die in Fig. 4 dargestellt ist.

Die Sendesteuerschaltung 42 ist mit einer Mehrzahl von D-Flipflops 94-1, 94-2, 94-3, 94-4, ... versehen, deren Takteingangsanschlüsse die Taktimpulse vom Frequenzteiler 86 empfangen.

Die B-Eingänge der Schalter 96-1, 96-2, 96-3, ..., die zwischen jedes D-Flipflops 94-1, 94-2, 94-3 und 94-4 und den Dateneingangsanschluß des ersten D-Flipflops 94-1 geschaltet sind, empfangen Schaltsignale der Schalter 20-1-1, 20-1-2, 20-1-3, bzw. 20-1-4, ...

Weiterhin wird das Q-Ausgangssignal des D-Flipflops 94-1 einem A-Eingang des Schalters 96-1 zugeführt, dessen C-Ausgangssignal dem Dateneingang des D-Flipflops 94-2 zugeführt wird, dessen Q-Ausgangssignal wiederum dem A-Eingang des Schalters 96-2 zugeführt wird, dessen C-Ausgangssignal dem Dateneingangsanschluß des D-Flipflops 94-3 zugeführt wird, dessen Q-Ausgangssignal dem A-Eingang des Schalters 96-3 zugeführt wird, dessen C-Ausgangssignal wiederum dem Dateneingang des D-Flipflops 94-3 zugeleitet wird. Die S-Eingänge der Schalter 96-1, 96-2, 96-3 ... empfangen das Ausgangssignal der NOR-Schaltung 74, die in Fig. 2 dargestellt ist, nach einer vorbestimmten Verzögerung des Ausgangssignals der NOR-Schaltung 74, und -Eingänge der Schalter 96-1, 96-2, 96-3, ... empfangen das invertierte Ausgangssignal der NOR-Schaltung 74 über einen Inverter 97.

Jeder Schalter der Schaltergruppe 96 enthält, wie Fig. 5 zeigt eine Übertragungsschaltung 98-1 und eine Übertragungsschaltung 98-2. Wenn der S-Eingang eine "1" und der -Eingang eine "0" führen, dann wird als C-Ausgangssignal das A-Eingangssignal erzeugt. Wenn der S-Eingang eine "0" und der -Eingang eine "1" führt, dann wird als C-Ausgangssignal das B-Eingangssignal erzeugt.

Wenn der Taktimpulsgenerator 40 infolge eines Ausgangssignals der NOR-Schaltung 74 von der Größe "1" in Betrieb gesetzt wird, dann wird auch die Sendesteuerschaltung 42 aktiviert, so daß die D-Flipflops 94-1, 94-2, 94-3, 94-4 ... die entsprechenden Schaltsignale der Schalter 20-1-1, 20-1-2, 20-1-3, 20-1-4 ... lesen. Es sei hervorgehoben, daß, weil das Ausgangssignal, das die Sendesteuerschaltung 42 von der NOR-Schaltung 74 empfängt, verzögert ist, der Ausgangssignalzustand zu diesem Zeitpunkt auf "0"-Pegel bleibt.

Wenn danach das verzögerte Ausgangssignal der NOR-Schaltung 74 gleich "1" ist, dann wird das Q-Ausgangssignal eines jeden D-Flipflops 94 der nachfolgenden Stufe derselben zugeführt, so daß das Q-Ausgangssignal eines jeden D-Flipflops 94 in Richtung nach rechts in der Zeichnung bei jedem Taktimpuls weitergeschoben wird.

Auf diese Weise wird das Eingangssignal mit Hilfe der D-Flipflops 94-1, 94-2, 94-3, 94-4, ... in ein serielles Signal umgewandelt, das als Sendeinformation auf die Datenübertragungsleitung 24 abgegeben wird.

Der Adreßdiskriminator 34 und der Taktimpulsgenerator 36 der Empfangsstation 18-1, die der Partner der Sendestation 16-1 ist, haben den gleichen Aufbau, wie der entsprechende Adreßdiskriminator und Taktimpulsgenerator der Sendestation, und die Empfangsstation 18-1 wird daher zur gleichen Zeit aktiviert.

Der Empfangssteuerkreis 32 führt eine Synchronisation mit dem Taktimpuls des Taktimpulsgenerators 36 aus, um die gesendete Information parallelzuwandeln, wobei die entsprechenden Antriebe 22-1-1, 22-1-2, ..., 22-1- N auf der Grundlage der entsprechenden parallelgewandelten Signale in Betrieb gesetzt werden.

Wenn der vom Adreßtaktgenerator 26 erzeugte Adreßtakt augenblicklich nicht der Adreßeinstellinformation, d. h. "010", wie oben beschrieben, innerhalb eines anderen Zeitintervalls (Zeitschlitz) entspricht, dann gibt die NOR-Schaltung 74 das Signal "0" ab, so daß das Tor des NAND-Schaltung 84 geschlossen wird. Der Betrieb des Empfangssteuerkreises 32, des Taktimpulsgenerators 36, des Taktimpulsgenerators 40, der Sendesteuerschaltung 42 werden daher angehalten, und es wird kein Batteriestrom mehr verbraucht.

Wenn der vom Adreßgenerator 26 erzeugte Adreßtakt, der der Adreßeinstellinformation, d. h. "010" entspricht, erzeugt wird, dann gibt die NOR-Schaltung 74 in Fig. 2 das Ausgangssignal "1" ab. Daher wird das Tor der NAND-Schaltung 84 geöffnet, so daß alle Kreise des Empfangssteuerkreises 32, des Taktimpulsgenerators 36, des Taktimpulsgenerators 40 und der Sendesteuerschaltung 42 aktiviert werden.

Wenn der Taktimpulsgenerator 40 und die Sendesteuerschaltung 42 der Sendestation 16-1 aktiviert sind, dann werden die Eingangssignale, die von den Schaltern 20-1-1, 20-12, ..., 20-1- N abgeleitet werden, in eine serielle Signalkette synchron mit dem Taktimpulssignal des Taktimpulsgenerators 40 umgewandelt und auf die Datenübertragungsleitung 24 gegeben.

Zu diesem Zeitpunkt ist die Empfangsstation 18-1 in Betrieb, und der Empfangssteuerkreis 32 wandelt den oben beschriebenen seriellen Signalzug, der über die Datenübertragungsleitung 24 empfangen wird, um, und die Antriebe 22-1-1, 22-1-2, ... 22-1- N werden synchron mit dem Taktimpuls des Taktimpulsgenerators 36 aktiv.

Auf diese Weise werden nur die Sende- und Empfangsstationen 16, 18 aktiviert, die als das Paar aus den Sende- und Empfangsstationen, zwischen denen Daten zu übertragen sind, durch die Angabe des Adreßtaktimpulssignalzuges aktiviert, so daß die Daten über die Datenübertragungsleitung 24 von der angegebenen Sendestation zur angegebenen Empfangsstation übertragen werden.

Da nur die Sende- und Empfangsstationen 16 und 18 durch die Angabe des Adreßtaktimpulses aktiviert werden, der von dem Adreßtaktgenerator 26 abgeleitet wird, ist die elektrische Energie, die von den Sende- und Empfangsstationen aus der Batterie 14 verbraucht wird, bemerkenswert vermindert. Eine übermäßige Entladung der Batterie 14 kann daher wirksam verhindert werden. Dies gilt auch für den Fall, daß das Fahrzeug fährt.

Auf diese Weise kann das Zeitteil-Multiplex-Übertragungsnetzwerksystem für ein Fahrzeug nach der vorliegenden Erfindung den Stromverbrauch merklich vermindern, da jede Sendestation nur dann aktiviert wird, wenn diese Station als ein Teilnehmer an der Datenübertragung spezifiziert wird.

Claims (7)

1. Datenübertragungsnetzwerk, enthaltend eine Mehrzahl von Stationen, die Datensender und Datenempfänger sind, und die jeweils über eine gemeinsame Datenübertragungsleitung und über eine gemeinsame Adreßübertragungsleitung miteinander verbunden sind, und ein Steuergerät, das mit der Adreßübertragungsleitung verbunden ist und auf diese Adreßinformationen abgibt, wobei jeder Datensender und jeder Datenempfänger einen Adreßdiskriminator aufweist, der die Adressen von der Adreßübertragungsleitung aufnimmt und ermittelt, ob eine der übertragenen Adressen mit der eigenen Adresse übereinstimmt und die Aussendung bzw. den Empfang von Daten durch den Datensender bzw. Datenempfänger auf die bzw. von der Datenübertragungsleitung ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Datensender (16-1) und ein Datenempfänger (18-1) ein einander zugeordnetes Stationspaar mit übereinstimmenden Adressen bilden, und
das Steuergerät (26) die verschiedenen Stationspaaren zugeordneten unterschiedlichen Adressen fortlaufend zirkulierend abgibt.

2. Netzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Datensender (16-1) ein Datensendesteuerteil (40, 42) aufweist, enthaltend einen Taktimpulsgenerator (40) zum Erzeugen und Abgeben eines Taktimpulssignalzugs, wenn der Adreßdiskriminator (38) Übereinstimmung der über die Adreßübertragungsleitung (28) empfangenen Adresse mit der dem Datensender (16-1) zugeordneten Adresse feststellt.

3. Netzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Datenempfänger (18-1) einen Taktimpulsgenerator (36) enthält, der einen Taktimpulssignalzug erzeugt und abgibt, wenn der Adreßdiskriminator (34) Übereinstimmung der über die Adreßübertragungsleitung (28) empfangenen Adresse mit der dem Datenempfänger (18-1) zugeordneten Adresse feststellt.

4. Netzwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Datensendesteuerteil (40, 42) weiterhin eine Sendeeinrichtung zum Aussenden einer Mehrzahl von parallelen Schaltinformationen bezüglich parallel dazu geschalteter Schalter (20) auf die gemeinsame Datenübertragungsleitung (24) in einer seriellen Form von Bits als Daten synchron mit dem Taktimpulssignalzug, der von dem Taktimpulsgenerator (40) erzeugt und abgegeben wird, enthält.

5. Netzwerk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeeinrichtung einen Aktivierungsbefehl von einer mit dem Adreßdiskriminator (38) verbundenen Aktivierungsbefehlseinheit (66) mit einer vorbestimmten Verzögerung erhält und eine Mehrzahl von D-Flipflops (94) aufweist, deren Anzahl der der Schalter (20) entspricht, wobei jeder Takteingangsanschluß (CK) den Taktimpulssignalzug erhält und jedes die Schaltinformation des entsprechenden Schalters (20) zu einem Zeitpunkt vor der vorbestimmten Verzögerung verriegelt.

6. Netzwerk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Datenempfänger (18-1) eine Einrichtung (32, 36) zur Umwandlung der über die gemeinsame Datenübertragungsleitung (24) empfangenen Daten von der seriellen Bitform in parallele Bitform synchron mit einem Taktimpulssignalzug aufweist, wobei jedes Bit die Schaltinformation über den entsprechenden Schalter (20) des Datensenders (16-1) enthält und zu einem zugehörigen Antrieb (22) gesandt wird, der in Übereinstimmung mit der zugehörigen Schaltinformation in Betrieb gesetzt wird.

7. Netzwerk nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des Taktimpulszuges, synchron mit welchem die Daten in serielle Bitform in die parallele Bitform durch die Empfangseinrichtung (32, 36) umgewandelt werden, im wesentlichen mit jener übereinstimmt, die von dem Datensendesteuerteil (40, 42) des Datensenders (16-1) erzeugt wird.