DE3688160T2 - Interbussystem. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zwischenbussystem, das eine Hochgeschwindigkeits-Kommunikationsschnittstelle zwischen einer Vielzahl von Kommunikationssystemen schafft.
• Das Zwischenbussystem kann als eine Kommunikationsverbindung hoher Bandbreite zwischen einer Reihe von paketschaltenden Vermittlungsstellen verwendet werden.
• Zum gegenwärtigen Augenblick ist eine Kommunikationsverbindung hoher Bandbreite durch ein lokales Netzwerk (LAN) vorgesehen, das bei 10 MHz arbeitet. Das Problem mit einem LAN liegt darin, daß es ein von einem komplexen Protokoll gesteuerter serieller Bus ist. Dies führt zu einer Bandbreite unterhalb von 1 M Byte/Sek.
• Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein Zwischenbussystem zu schaffen, das in der Lage ist, bei einer Bandbreite von 10 M Byte/Sek zu arbeiten.
• Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein Zwischenbussystem mit mehreren Stationen zu schaffen, das in der Lage ist, Daten über einen Abstand von bis zu 15 m mit der gleichen Bandbreite wie normale Mikroprozessorbusse zu übertragen.
• Ein Vorteil der folgenden Erfindung liegt darin, daß sie billiger als die meisten Hochgeschwindigkeitsbusse für großen Abstand sind.
• Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß ein einfaches Protokoll verwendet wird, was einen maximalen Busdurchsatz beibehält.
• Die Erfindung ist im Anspruch 1 dargestellt.
• Nach der vorliegenden Erfindung ist ein Zwischenbussystem zur Verbindung einer Vielzahl von Kommunikationssystemen mit Hilfe eines Schnittstellenmittels vorgesehen, wobei jedes Kommunikationssystem mit einem Buskonverter zur Schnittstellenbildung zwischen dem Zwischenbussystem und dem Bus jedes Kommunikationssystems versehen ist, das Zwischenbussystem einen Bewilligungsrückkehrweg aufweist und die Buskonverter durch eine Bewilligungsverbindungsanordnung verkettet sind, die dazu verwendet wird, einen Bewilligungsimpuls zu tragen, der längs der verketteten Buskonverter weitergereicht wird, bis er den Buskonverter eines Kommunikationssystems antrifft, der bereit ist, eine Zwischenbussystemübertragung zu beginnen, woraufhin dieser Buskonverter die Kette unterbricht und die Steuerung des Zwischenbussystems übernimmt, indem er den Durchgang des Bewilligungsimpulses verzögert, bis sein Kommunikationssystem die geforderte Übertragung durchführt, und wenn die Übertragung vollständig ist, dieser Buskonverter seine Kontrolle ab-gibt, indem er den Bewilligungsimpuls längs des Bewilligungsrückkehrweges weiterreicht. Eine in den übertragenen Daten enthaltene Byte-Zählung wird von dem adressierten empfangenden Kommunikationssystem dazu verwendet, einen weiteren Empfang abzubrechen, der die Byte-Zählung überschreitet.
• Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
• Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Zwischenbussystems zeigt, und
• Fig. 2 ein Format eines Rahmens zeigt.
• Das Zwischenbussystem in Fig. 1 ist ein 16 Bit paralleler Bus mit Paritätsschutz, der über lange Abstände unter Verwendung einer RS-485 Standardschnittstelle mit vielen Anschlüssen arbeitet. Der Bus arbeitet bei 5 MHz.
• Der Bus kann über Abstände von bis zu 15 in arbeiten unter Verwendung von Transceivern, die eine Schnittstelle mit Mehrfachanschluß unterstützen, in denen bis zu 32 Kommunikationssystemschränke CAB1-CAB32 angeordnet werden können. Die Zwischenverbindung ist ein Gummikabel mit verdrillten Paaren, das standardisierte Steckverbinder verwendet.
• Der Bus hat eine maximale Betriebsgeschwindigkeit von 10 MByte/Sek., wenn er im Stoßsendebetrieb verwendet wird, und ist paritätsgeschützt. Die 16 Datenleitungen werden sowohl für die Adresse als auch für die Daten verwendet. Der Bus verwendet ein verkettetes Arbitrationsverfahren, das einfach und kostenwirksam ist.
• Es gibt insgesamt 24 Signale, die den Bus bilden, von denen 23 auf dein Gummikabel wie folgt sind: SIGNAL Zahl der Leitungen Kommentare Daten 0 bis 15 Dies sind die 16 Adreß- oder Datenleitungen. Parität niedrig Paritätsleitung für das niedrigere Daten-Byte. hoch obere Takt Bustakt mit 20% Einschaltdauer. Maximale Geschwindigkeit 5 MHz. Abbrechen Dieses Signal bricht den gegenwärtigen Buszyklus ab, wenn es aktiv ist. Transaktiv Dieses Signal ist während einer Übertragung aktiv. Es wird von der sendenden Karte erzeugt. Adreßimpuls Dieses Signal ist während der Adresse aktiv, die üblicherweise das erste Wort eines Rahmens bildet. Bewilligungsrückkehr Dies ist das Bewilligungsrückkehrsignal von der letzten Karte an die Hauptvermittlungskarte.
• Es gibt ebenfalls ein weiteres Signal, das das Bewilligungssignal genannt wird. Dies wird von einer Karte zu der nächsten übergeben und ist nicht Teil des verdrillten Gummikabels. Dies ist einfach ein verdrilltes Paar von Drähten, das in die Karten über einen getrennten Verbinder eingesteckt wird.
• Jeder Schrank weist einen Buskonverter auf, der von dem Schrankbus, einem Vielfachmastersystembus beispielsweise, auf das Zwischenbussystem konvertiert. Einer dieser Konverter ist immer als die Hauptkarte für eine Zwischenbussystemübertragung eingerichtet. Die Hauptkarte erzeugt das Taktsignal (beispielsweise 5 MHz) und beginnt und endet jeden Arbitrationszyklus. Ein Schrank kann nur auf dem Zwischenbussystem übertragen, wenn es die Steuerung des Busses aufweist, andernfalls ist es in Empfangsbetriebsart.
• Das Rahmenformat wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben. Auf dem Bus gesandte Daten müssen in einem Rahmen übertragen werden. Das Adressfeld ist das erste zu übertragende Wort. Alle Buskonverter haben eine Adressfangschaltung, die auslöst, wenn die übertragene Adresse seinem System entspricht. Die Byte-Zählung ist das zweite zu sendende Wort und ist eine Anzeige der Zahl der hinter ihr gesandten Worte. Dies enthält ebenfalls den CRC, wenn verwendet. Das Datenfeld enthält die übertragenen Daten. Die Menge der Daten, die übertragen werden können, ist durch die Byte-Zählung begrenzt. Bei Paketschaltsystemen variiert dies von 1 bis 4096 Byte.
• Das CRC Feld (Zyklische Redundanzüberprüfung) wird hinzugefügt, um eine weitere Möglichkeit der Feststellung von Datenkorruptionen zu schaffen. Dies wird von dem sendenden System erzeugt.
Das übertragende System
• Der Zyklus beginnt mit dem den Bus verwendenden Mastersystem, wenn es diesen benötigt. Wenn es dies nicht tut, überträgt es einen Bewilligungsimpuls von seinen Bewilligungsausgangsanschluß, der mit dem Bewilligungseingangsanschluß auf der nächsten Karte verbunden ist. Dieser Bewilligungsimpuls wird zu der nächsten Karte gesandt usw., bis ein System Daten zu einem anderen System auf dein Bus übertragen möchte. Wenn dies der Fall ist, wird der Bewilligungsimpuls von dem Weitergehen zu dem nächsten System zurückgehalten.
• Sobald einem System der Bus zugestanden wurde, wird es seinen Übertragungszyklus beginnen. Die Transaktiv-Leitung wird von dem Transmitter für die gesamte Länge der Übertragung getrieben. Das Adresswort wird als erstes gesandt und wird von der Adressimpulsleitung qualifiziert. Dieses Signal dauert die Länge des Taktzyklus, in dem die Adresse übertragen wird (200 nS). Die Daten werden dann auf die gleichen Leitung wie die Adresse übertragen. Ein Wort wird bei jeder fallenden Kante des Taktsignals übertragen.
• Die Übertragung ist beendet, wenn die Transaktiv-Leitung nach inaktiv geht. Das Bewilligungssignal wird dann der nächsten Karte weitergereicht. Die Übertragung kann ebenfalls beendet werden, wenn das Abbruchsignal entweder von dem Sender oder dem Empfänger eingeschaltet wird. Die Bewilligung wird nicht weitergegeben, bis ein Taktzyklus nach den Inaktiv-Werden der Transaktiv-Leitung abgelaufen ist.
Empfangssystem
• Wenn einem System die Verwendung des Zwischenbussystem nicht bewilligt wurde, dann befindet es sich in der Empfangsbetriebsart. Ein empfangendes System überwacht die Transaktiv- Leitung, und wenn diese aktiv ist, prüft es, um zu sehen, ob die Adress-Impulsleitung aktiv ist. Wenn beide Bedingungen erfüllt sind, wird das erste Wort, nämlich die Adresse, abgefragt um zu sehen, ob der Wert seinem eigenen System entspricht. Wenn es keine Adressenübereinstimmung gibt, dann bleibt das System untätig und wartet auf den nächsten Adressen-Impuls.
• Wenn ein Empfangssystem eine korrekte Adresse hat, fährt es fort, mehr Daten aufzunehmen. Das nächste Wort ist die Byte- Zählung, die das System dazu verwendet, die Zahl der gesamten Bytes zu überwachen. Das System fährt fort, Daten zu akzeptieren, bis die Byte-Zählung der Zahl der empfangenen Bytes gleich ist. Wenn die Transaktiv-Leitung immer noch aktiv ist und Daten immer noch gesandt werden, dann schaltet der Empfänger die Abbruchleitung ein. Auch dann, wenn die Transaktiv-Leitung ausgeschaltet wird, bevor die korrekte Zahl von Bytes empfangen wurde, wird dieser Rahmen ebenfalls abgebrochen. Ein Abbruchsignal wird ebenfalls von dem Empfänger erzeugt, wenn die empfangene Parität bei irgendeinem empfangenen Byte unkorrekt ist.
Elektrische Schnittstelle
• Der Bus verwendet RS-485 Transceiver. Diese Komponenten stehen leicht zur Verfügung und sind so entworfen, daß sie in Situationen mit Mehrfachanschlüssen arbeiten. Der Abschluß für den Bus erfolgt über einfache Widerstandslasten. Bis zu 32 Transceiver können auf dem Bus gleichzeitig arbeiten, einer im Sendebetrieb und 32 in Empfangsbetriebsart. Der RS- 485 verwendet eine ausgeglichene Spannungstechnik. Weiter Informationen sind von der EIA Spezifikation für der RS-485 verfügbar (EIA Standardvorschlag Nr. 1488, Electrical Characteristics of Generators and Receivers for use in Balanced Digital Multipoint Systems).
• Die Bewilligungsleitung wird unter Verwendung einer RS-422 Schnittstelle implementiert, da ein Mehrfachanschluß nicht erforderlich ist.
Mechanische Schnittstelle
• Die Systeme sind mit 50-fach verdrilltes-Paar Gummikabel verbunden (twisted pair). Die mechanischen Verbindungen werden mit DIN 41612 Steckverbindern durchgeführt.
• Das Bewilligungssignal wird über ein getrenntes verdrilltes- Paar Kabel unter Verwendung eines einfachen Zweiwegverbinders übertragen.
• Die Erfindung ist nicht auf schnelle Kommunikationsverbindungen zwischen großen Systemen im Kommunikationsfeld begrenzt. Es könnte auch in der Computerindustrie beispielsweise zur Verbindung von großen Computern mit Hochgeschwindigkeitsperipheriegeräten verwendet werden.

Claims (3)

1. Zwischenbussystem zur Verbindung einer Vielzahl von Kommunikationssystemen mit Hilfe eines Schnittstellenmittels, bei dem jedes Kommunikationssystem einen internen Bus und einen Buskonverter zur Schnittstellenbildung zwischen seinem internen Bus und dem Zwischenbussystem aufweist, einer der Buskonverter als der Master-Konverter bezeichnet ist und Mittel zum Auslösen eines Bewilligungsimpulses, wenn er die Steuerung des Zwischenbussystems für eine Übertragung durch sein Kommunikationssystem nicht wünscht, und zur Erzeugung eines Taktsignals zur Auslösung jedes Verteilungszyklus enthält, das Zwischenbussystem einen Bewilligungsimpuls- Rückkehrweg enthält, über den die Buskonverter zusammen verkettet sind, um den Bewilligungsimpuls unter den verketteten Buskonvertern herum zu tragen, bis der Bewilligungsimpuls den Buskonverter eines Kommunikationssystems antrifft, das zum Beginn einer Zwischenbussystemübertragung bereit ist, jeder Buskonverter auf die letztgenannte Bedingung ansprechende Mittel zum Unterbrechen der Kette und zur Annahme der Steuerung des Zwischenbussystems durch Verzögerung des Durchgangs des Bewilligungsimpulses, bis sein Kommunikationssystem die geforderte Übertragung durchführt und, wenn die Übertragung vollständig ist, zur Übergabe seiner Steuerung durch Weitergabe des Bewilligungsimpulses aufweist, der Bewilligungsimpulsrückkehrweg den Bewilligungsimpuls in

Folge von Buskonverter zu Buskonverter um die Kette herum trägt, bis der Buskonverter nächsten übertragungsbereiten Kommunikationssystems angetroffen wird, worauf dieser Buskonverter die Steuerung des Zwischenbussystems durch Verzögerung des Durchgangs des Bewilligungsimpulses übernimmt, und so weiter, bis der Bewilligungsimpuls über den Bewilligungsimpulsrückkehrweg zu dem Master-Buskonverter zur Auslösung des nächsten Verteilungszyklus zurückkehrt, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl von Kommunikationssystemen durch eine erste Leitung und eine zweite Leitung miteinander verbunden sind, von denen die erste Leitung durch einen dem Buskonverter in Steuerung des Zwischenbussystems zugeordneten Sender aktiv gemacht wird, um während der Dauer einer Übertragung aktiv zu bleiben, wonach die erste Leitung von dem Sender inaktiv gemacht wird, um den Bewilligungsimpuls weiterreichen zu lassen, und von denen die zweite Leitung durch das Vorhandensein einer Adressinformation aktiv gemacht wird; daß jedes der Kommunikationssysteme Monitormittel und Abfragemittel aufweist, so daß alle Systeme mit Ausnahme des die Übertragung durchführenden Systems in einer Empfangsbetriebsart sind; daß die ersten und zweiten Leitungen von den Systemen in einer Empfangsbetriebsart überwacht werden und, wenn beide aktiv sind, Adressinformation von dem sendenden Kommunikationssystem abgefragt wird, und daß das sich in Empfangsbetriebsart befindende System mit dieser Adresse empfangene, die Anzahl der gesendet werdenden Bytes anzeigende Daten überwacht und weiter Daten akzeptiert, bis die Anzahl der empfangenen Bytes dieser Byte-Zählung gleich ist, sowie Mittel zum Erzeugen eines Abbruchssignals, wenn Daten weiterhin gesandt werden, nachdem die Byte-Zählung ausgeglichen ist, während die erste Leitung aktiv ist.

2. Zwischenbussystem nach Anspruch 1, bei dem, wenn die erste Leitung in einem aktiven Zustand ausgeschaltet wird, bevor die korrekte Anzahl von Bytes empfangen wurde, ein Abbruchssignal von dem sich in Empfangsbetriebsart befindenden System erzeugt wird.

3. Zwischenbussystem nach Anspruch 1 oder 2, worin das System in Sendebetriebsart einen zyklischen Redundanz- Überprüfungscode zur Schaffung einer Möglichkeit der Feststellung einer Datenverfälschung sendet.