DE3622824A1 - Method for data communication between two or more interconnected microprocessor systems and the circuit arrangement for carrying out the method - Google Patents

Method for data communication between two or more interconnected microprocessor systems and the circuit arrangement for carrying out the method

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Abstract

For mutual communication between the systems, an existing electrical bus system is replaced by an optical waveguide which is physically designed as ring network but the architecture of which corresponds to the electrical bus system. Coupling modules allocated to the systems and designed as signal amplifier and interface provide for data communication over long transmission distances by means of the optical waveguide and unaffected by external interference.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Datenkommu­ nikation in einem Verbund zwei oder mehrerer Mikropro­ zessorsysteme und die Schaltungsanordnung zur Durch­ führung des Verfahrens, wobei innerhalb eines System­ verbundes der Bus jedes Systems mit je einer seriellen Sende- und Empfängerleitung ausgerüstet ist, mit denen ein bidirektionaler Datenverkehr realisierbar ist.The invention relates to a method for data communication application in a network of two or more micropro cessorsysteme and the circuit arrangement for through conduct of the process, being within a system connected the bus of each system with one serial Transmitter and receiver line is equipped with for which bidirectional data traffic can be realized is.

Bekannte Verfahren zur Datenkommunikation zwei oder mehrerer Mikroprozessorsysteme benutzen ein gemeinsames paralleles oder serielles Bussystem. Der Datentrans­ port hierbei erfolgt bidirektional und ist mikro­ prozessorgesteuert.Known methods for data communication two or several microprocessor systems use a common one parallel or serial bus system. The data transfer port is bi-directional and is micro processor controlled.

In einem Verbund mehrerer Systeme ist die Übertragungs­ distanz oftmals sehr groß, wobei externe Störeinflüsse auf das Bussystem den Steuerungs- und Funktionsablauf fehlerhaft beeinträchtigen können. Ein sicherer Weg Datensignale unbeeinträchtigt von externen Störein­ flüssen über große Leitungsstrecken zu transportieren, ist der Einsatz von Lichtwellenleitern. Dies setzt allerdings eine gerichtete Datenübertragung voraus. Elektrische Bussysteme hingegen arbeiten bidirektional, können also Datensignale in zwei mögliche Richtungen transportieren.The transmission is in a network of several systems distance is often very large, with external interference the control and function sequence on the bus system can affect incorrectly. A safe way Data signals unaffected by external interference to transport rivers over long lines, is the use of optical fibers. This sets however, a directional data transmission ahead. Electric bus systems, on the other hand, work bidirectionally, can therefore send data signals in two possible directions transport.

Bekannt sind typische Ring-Netzwerke, z. B. in DE 34 27 350 beschrieben, die mit Lichtwellenleitern betrieben werden können, wobei, wie in allen elektri­ schen Ring-Netzwerken, die gerichtete Signalübertra­ gung Voraussetzung ist.Typical ring networks are known, e.g. B. in DE 34 27 350 described that with optical fibers can be operated, whereby, as in all electri ring networks, the directional signal transmission is a prerequisite.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein serielles elektrisches, bidirektionales Bussystem, welches zwei oder mehrere Mikroprozessorsysteme zu einem Systemverbund integriert, durch Lichtwellenleiter zu ersetzen.The invention has for its object a serial electrical, bidirectional bus system, which two or more microprocessor systems too integrated into a system network through fiber optic cables to replace.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das vorhandene elektrische Bussystem, zur Kommuni­ kation der Systeme untereinander, durch einen Licht­ wellenleiter ersetzt wird, der physikalisch als Ring- Netzwerk ausgelegt ist, jedoch in seiner Architektur dem elektrischen Bussystem entspricht, wobei der Datenfluß stets bei dem System beginnt, das als Sender fungiert und bei dem selben System endet, und daß durch die Kombination zweier Widerstände, in der jedem System zugeordneten Koppelbaugruppe, erreicht wird, daß der jeweils aktive Sender nicht durch seine eigenen Signale beeinflußt wird, und daß jedes andere im Verbund befindliche System die von dem Signal sendenden System ausgehenden Signale empfängt, ver­ stärkt und zum weiteren Datentransport in den Licht­ wellenleiter sendet.According to the invention, this object is achieved by that the existing electrical bus system, for communication cation of the systems with each other, through a light waveguide is replaced, which is physically as a ring Network is designed, but in its architecture corresponds to the electrical bus system, the Data flow always starts with the system that acts as the sender acts and ends in the same system, and that by combining two resistors in the coupling system assigned to each system is that the active transmitter is not by its own signals is affected, and that each other the system in the network that of the signal sending system receives outgoing signals, ver strengthens and for further data transport in the light waveguide sends.

Vorteilhafte Weiterbildungen zur Realisierung des Verfahrens kennzeichnen die Ansprüche 2 bis 4, wobei jedem im Verbund befindlichen System eine Koppelbau­ gruppe zugeordnet ist, welche die Systeme an den Lichtwellenleiter ankoppeln, und daß alle Koppelbau­ gruppen schaltungsmäßig gleichartig aufgebaut sind. Weiterhin weist jede dieser Koppelbaugruppen eine Widerstandskombination auf, deren Widerstandswerte so dimensioniert sind, daß die Signale des sendenden Systems jedem anderen im Verbund befindlichen System zum Empfang angeboten werden, und die verhindert, daß am Ende des Lichtwellenleiterrings, nämlich im Signale sendenden System, eine Datenkollision erfolgt. Zweckmäßigerweise kann jede, aber immer nur eine, der im Verbund befindlichen Systeme Signale senden und die Sendeberechtigung und Sendeübergabe erfolgt softwaregesteuert.Advantageous further training to implement the Process characterize claims 2 to 4, wherein a coupling construction for each system in the network group is assigned, which the systems to the Couple fiber optic cables, and that all coupling construction groups are constructed in the same way in terms of circuitry. Furthermore, each of these coupling modules has one  Resistance combination, whose resistance values are dimensioned so that the signals of the sender Systems any other system in the network are offered for reception and which prevents that at the end of the optical fiber ring, namely in System sending signals, a data collision occurs. Conveniently, everyone, but always only one, of the systems in the network send signals and the transmission authorization and transmission handover takes place software controlled.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfah­ rens und die Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigtAn embodiment of the inventive method rens and the circuitry for implementation the process is shown in the drawing and is described in more detail below. It shows

Fig. 1 den Verbund mehrerer Mikroprozessorsysteme nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gekoppelt,The composite coupled Fig. 1 a plurality of microprocessor systems, according to the inventive method,

Fig. 2 die Schaltungsanordnung der Koppelbaugruppe. Fig. 2 shows the circuit arrangement of the coupling module.

Die Fig. 1 zeigt den Verbund mehrerer Mikroprozessor­ systeme 1-n. Fig. 1 shows the combination of several microprocessor systems 1 - n .

Dem System 1 ist eine Koppelbaugruppe K 1 zugeordnet, die direkt auf den Bus B 1, über die Sende- und Em­ pfängerleitung SL 1, Zugriff hat. Gleichermaßen wirkt die Koppelbaugruppe K 2 über SL 2 und den Bus B 2 auf das System 2. Der Lichtwellenleiter 30 verbindet die Koppelbaugruppen untereinander. Die Systeme 3 und n sind ebenso wie die Systeme 1 und 2 an den Lichtwellenleiter 30 über die Koppelbaugruppen K 3 und Kn an den Lichtwellenleiter 30 angekoppelt. The system 1 is assigned a coupling module K 1 , which has direct access to the bus B 1 , via the transmission and receiver line SL 1 . Similarly, the coupling assembly acts on K 2 SL 2 and the bus B 2 to the system. 2 The optical waveguide 30 connects the coupling modules to one another. The systems 3 and n , like the systems 1 and 2, are coupled to the optical waveguide 30 via the coupling modules K 3 and Kn to the optical waveguide 30 .

Der Lichtwellenleiter 30 schließt den Ring an der Koppelbaugruppe K 1. In diesem Ausführungsbeispiel soll das System 1 das Signale sendende System sein. Die Sende- und Empfängerleitung SL 1 ist gegenüber dem Widerstand R 10 niederohmig. Die Signale erreichen über den Widerstand R 20 und dem Verstärker V 20 das Ausgangsinterface S 10. Hier werden die elektri­ schen Signale in Lichtsignale 31 gewandelt und vom Lichtwellenleiter 30 zur Koppelbaugruppe K 2 trans­ portiert. Das Eingangsinterface E 11 der Koppelbaugrup­ pe K 2 wandelt die Lichtsignale 31 wieder in elektri­ sche Signale. Die Sende- und Empfängerleitung SL 2 des nicht Signale sendenden Systems S 2 ist hoch­ ohmig gegenüber dem Widerstand R 11. Somit werden die elektrischen Signale über den Eingangsverstärker V 11 den Widerständen R 11 und R 21 und dem Ausgangs­ verstärker V 21 dem Ausgangsinterface S 11 der Koppel­ baugruppe K 2 zugeführt. Hier werden die von den Verstärkern V 11 und V 21 aufbereiteten elektrischen Signale wieder in Lichtsignale 31 gewandelt und zur nächsten Koppelbaugruppe K 3 transportiert.The optical fiber 30 closes the ring on the coupling module K 1 . In this exemplary embodiment, system 1 is intended to be the system that sends signals. The transmission and receiver line SL 1 has a low resistance to the resistor R 10 . The signals reach the output interface S 10 via the resistor R 20 and the amplifier V 20 . Here the electrical signals are converted into light signals 31 and trans ported from the optical waveguide 30 to the coupling module K 2 . The input interface E 11 of the coupling module K 2 converts the light signals 31 back into electrical signals. The transmission and receiver line SL 2 of the system S 2 not transmitting signals has a high resistance to the resistor R 11 . Thus, the electrical signals via the input amplifier V 11, the resistors R 11 and R 21 and the output amplifier V 21, the output interface S 11 of the coupling module K 2 are supplied. Here the electrical signals processed by the amplifiers V 11 and V 21 are converted back into light signals 31 and transported to the next coupling module K 3 .

Der Signaltransport erfolgt in jeder Koppelbaugruppe gleichermaßen. Die Mikroprozessorsysteme 1-n beinhal­ ten eine Software, welche die Sendeberechtigung eines Systems und die Sendeübernahme des nächsten Signale sendenden Systems steuert. Dadurch ist gewährleistet, daß immer nur ein System in den Verbund sendet. Welches System 2- n Signale empfängt, hängt von der Adressierung des Signale sendenden Systems 1 ab. Zwangsläufig erreichen die Lichtsignale 31 wieder die Koppelbau­ gruppe K 1 des diese Signale sendenden Systems 1. Hier endet der Signalstrom, da der Widerstand R 10 hochohmiger gegenüber der Sende- und Empfängerleitung SL 1 des Signale sendenden Systems ist. Somit wird eine Datenkollision innerhalb der Koppelbaugruppe eines Signale sendenden Systems verhindert. Auch im Fehlerfall, das ist bei zwei oder mehr gleichzeitig Signale sendenden Systemen der Fall, wäre immer nur das letzte im Verbund befindliche System sendebe­ rechtigt, da die Widerstandskombination R 10 und R 20 bzw. R 11 und R 21 oder die Widerstandkombination in den anderen im Verbund befindlichen, den Systemen zugeordneten, Koppelbaugruppen eine Datenkollision nicht zulassen.The signal transport takes place equally in each coupling module. The microprocessor systems 1 - n contain software that controls the transmission authorization of one system and the transmission takeover of the next system that sends signals. This ensures that only one system sends to the network at a time. Which system 2 - n receives signals depends on the addressing of the system 1 sending the signals. The light signals 31 inevitably reach the coupling group K 1 of the system 1 sending these signals. This is where the signal current ends, since the resistor R 10 has a higher resistance than the transmission and receiver line SL 1 of the system that sends the signals. A data collision within the coupling module of a signal-transmitting system is thus prevented. Even in the event of an error, which is the case with two or more systems transmitting signals at the same time, only the last system in the network would be authorized, since the resistor combination R 10 and R 20 or R 11 and R 21 or the resistor combination in the others Coupling modules in the network, assigned to the systems, do not allow a data collision.

Die Fig. 2 verdeutlicht die Schaltungsanordnung der Koppelbaugruppen, die alle gleichartig aufgebaut sind. Der Bus B des Systems liefert die Stromversor­ gung für die Stabilisierungsteil G. Fig. 2 illustrates the circuit arrangement of the coupling modules, which are all constructed in the same way. The bus B of the system supplies the power supply for the stabilizing part G.

Über die zweikanalige Sende- und Empfängerleitung SL wirken die elektrischen Impulse des Systems auf den Verstärker V. Hier werden die elektrischen Impulse aufbereitet und dem Ausgangsinterface S zugeführt, von wo aus sie, gewandelt in Lichtimpulse, die Koppel­ baugruppe K verlassen und im Lichtwellenleiter 30 transportiert werden.The electrical impulses of the system act on the amplifier V via the two-channel transmission and receiver line SL . Here the electrical pulses are processed and fed to the output interface S , from where they, converted into light pulses, leave the coupling module K and are transported in the optical waveguide 30 .

Empfangene Lichtimpulse aus dem Lichtwellenleiter 30 werden vom Eingangsinterface E in elektrische Signale gewandelt und der Sende- Empfängerleitung SL über den Widerstand R 1 angeboten. Received light pulses from the optical waveguide 30 are converted into electrical signals by the input interface E and are offered to the transceiver line SL via the resistor R 1 .

Ist diese Koppelbaugruppe K zugehörig zu dem Signale sendenden System, so endet hier der Signaltransport, da der Widerstand R 1 einen wesentlich höheren Wider­ standswert aufweist als der Widerstandswert der Sende- Empfängerleitung SL des Signale sendenden Systems. Im anderen Fall aber, wenn das System empfangsbereit ist, ist die Sende- Empfängerleitung SL wesentlich hochohmiger als der Widerstand R 1.If this coupling module K belongs to the signal-transmitting system, the signal transport ends here, since the resistor R 1 has a substantially higher resistance value than the resistance value of the transceiver line SL of the signal-transmitting system. In the other case, however, when the system is ready to receive, the transceiver line SL has a significantly higher resistance than the resistor R 1 .

Dann wird der Signaltransport über R 1 und R 2 auf den Verstärkerteil V geführt, dort werden die Signale aufbereitet und über das Ausgangsinterface S wieder als Lichtsignale in den Lichtwellenleiter 30 gesendet. Die mit der Erfindung erzielten Vorteile sind insbe­ sondere darin zu sehen, daß mit geringem schaltungs­ technischen Aufwand, ein elektrisches, relativ stör­ anfälliges Bussystem durch ein Lichtwellenleitersystem ersetzt wird, welches physikalisch als Ring-Netzwerk ausgelegt ist, jedoch in seiner Architektur dem elek­ trischen Bussystem entspricht.Then the signal is transported via R 1 and R 2 to the amplifier part V , where the signals are processed and sent again as light signals into the optical waveguide 30 via the output interface S. The advantages achieved by the invention are particularly seen in the fact that with little circuitry, an electrical, relatively susceptible bus system is replaced by an optical fiber system, which is physically designed as a ring network, but in its architecture the elec trical bus system corresponds.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren und der Schal­ tungsanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens können Datenkommunikationen, von elektrischen oder elektromagnetischen Störungen unbeeinflußt, sicher und schnell zwischen zwei oder mehreren Mikropro­ zessorsystemen über größere Übertragungsdistanzen erfolgen.By the inventive method and the scarf arrangement to carry out this procedure can data communications, from electrical or electromagnetic interference unaffected, safe and quickly between two or more micropro processor systems over larger transmission distances respectively.

Claims (4)

1. Verfahren zur Datenkommunikation zwei oder mehrerer in einem Verbund befindlicher Mikroprozessorsysteme und die Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens, wobei innerhalb eines Systemverbundes der Bus jedes Systems mit je einer gemeinsamen seriellen Sende- und Empfängerleitung ausgerüstet ist, mit denen ein bidirektionaler Datenverkehr der Systeme untereinander realisierbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das vorhandene elektrische Bussystem (B) zur Kommunikation der Systeme (1-n) untereinander, durch einen Lichtwellenleiter (30) ersetzt wird, der physikalisch als Ringnetzwerk ausgelegt ist, jedoch in seiner Architektur dem elektrischen Bussystem (B) entspricht, wobei der Datenfluß (31) stets bei dem System (1) beginnt, das als Sender fungiert und bei demselben System (1) endet, und daß durch die Kombination zweier Widerstände (Fig. 1 R 10 und R 20, R 11 und R 21, Fig. 2 R 1 und R 2) in der jedem System (S 1-Sn) zugeordneten Koppel­ baugruppe (K 1-Kn) erreicht wird, daß der jeweils aktive Sender nicht durch seine eigenen Signale beeinflußt wird, und daß jedes andere im Verbund befindliche System (2-n) die von dem Signale sen­ denden System (1) ausgehenden Signale empfängt, verstärkt und zum weiteren Datentransport in den Lichtwellenleiter sendet. 1. Method for data communication of two or more microprocessor systems in a network and the circuit arrangement for carrying out the method, the bus of each system being equipped with a common serial transmission and receiver line within a system network, with which bidirectional data traffic between the systems can be realized characterized in that the existing electrical bus system (B) for communication of the systems ( 1 - n) with one another is replaced by an optical waveguide ( 30 ) which is physically designed as a ring network, but in its architecture the electrical bus system (B) corresponds, the data flow ( 31 ) always starting with the system ( 1 ), which acts as a transmitter and ends with the same system ( 1 ), and that by combining two resistors ( Fig. 1 R 10 and R 20 , R 11 and R 21 , Fig. 2 R 1 and R 2 ) in the coupling module (K 1 - Kn) associated with each system (S 1 - Sn) is enough that the active transmitter is not influenced by its own signals, and that every other system ( 2 - n) in the network receives the signals emitted by the signal-sending system ( 1 ), amplifies and for further data transport in the Optical fiber sends. 2. Verfahren zur Datenkommunikation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedem, in dem Verbund befindlichen System (1-n) eine Koppelbaugruppe (K 1-K n) zugeordnet ist, welche die Systeme (1-n) an den Lichtwellenleiter ankoppeln, und daß alle Koppelbaugruppen (K 1-K n) schaltungsmäßig gleichartig aufgebaut sind.2. A method for data communication according to claim 1, characterized in that each coupling system ( 1 - n) is assigned a coupling module (K 1 - K n) which couple the systems ( 1 - n) to the optical waveguide, and that all coupling modules (K 1 - K n) are constructed in the same way in terms of circuitry. 3. Verfahren zur Datenkommunikation nach den Ansprü­ chen 1 und 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Koppelbaugruppen (K 1-K n) eine Wider­ standskombination aufweisen (Fig. 1 R 10 und R 20, R 11 und R 21, Fig. 2 R 1 und R 2 ), deren Wider­ standswerte so dimensioniert sind, daß die Signale des sendenden Systems (1) jedem anderen im Ver­ bund befindlichen System zum Empfang angeboten werden und die verhindert, daß am Ende des Licht­ wellenleiterrings, nämlich im Signale sendenden System (1), eine Datenkollision erfolgt.3. Method for data communication according to claims 1 and 2, characterized in that the coupling modules (K 1 - K n) have a resistance combination ( FIG. 1 R 10 and R 20 , R 11 and R 21, FIG. 2 R 1 and R 2 ), whose resistance values are dimensioned so that the signals of the sending system ( 1 ) are offered to any other system in the United network for reception and which prevents the end of the light waveguide ring, namely in the signal-sending system ( 1 ), there is a data collision. 4. Verfahren zur Datenkommunikation nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß jedes, aber immer nur eines, der im Verbund befindlichen Systeme (1-n) Signale senden kann und daß die Sendeberechtigung und Sendeübergabe softwaregesteuert erfolgt.4. A method for data communication according to claims 1 to 3, characterized in that each, but always only one, of the systems in the network ( 1 - n) can send signals and that the transmission authorization and transmission transfer is software-controlled.
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