DE3717886A1 - Verfahren zum uebertragen von daten - Google Patents
Verfahren zum uebertragen von datenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Übertragen von Daten
an mindestens einen Empfänger, insbesondere an eine Mehrzahl
von Empfängern, bei dem der bzw. die Empfänger durch zwei
Speisestromleitungen mit Gleichstrom versorgt wird bzw. werden
und die Datenübertragung durch willkürliche Spannungswechsel
hoch-niedrig zwischen zwei Datenübertragungsleitungen vorge
nommen wird.
Bekannt ist diese Datenübertragung in Form eines Zusammenspiels
von Spannungswechseln in den beiden neben den Speisestrom
leitungen vorhandenen Datenübertragungsleitungen.
Bei der sogenannten synchronen Datenübertragung übt die eine
Datenübertragungsleitung ("Clock"-Leitung) eine Grundfunktion
aus, indem sie mit ihren Spannungswechseln den Spannungszustand
der anderen ("Daten"-Leitung) abfragt, wobei Spannungswechsel
der Daten-Leitung im höheren Spannungszustand der Clock-Leitung
zuerst als Startsignal und dann als Stopsignal für die Auf
nahme im Empfänger wirken und dementsprechend Spannungswechsel
der Daten-Leitung im niedrigeren Spannungszustand der Clock-
Leitung der Datenübertragung dienen.
Bei der sogenannten asynchronen Datenübertragung wird in dem
Empfänger jeweils durch einen Spannungswechsel einer Datenüber
tragungsleitung der Lauf eines Zeitrahmens ausgelöst, der in
eine Mehrzahl von für ein Abfragen des Spannungszustandes der
Datenübertragungsleitung vorgesehene Stellen verschiedener Be
deutung unterteilt ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den zur Durchführung
des Verfahrens erforderlichen Vorrichtungsaufwand zu verringern.
Gemäß der Erfindung wird dieser Zweck erfüllt durch eine Be
nutzung der Speisestromleitungen für die Datenübertragung in
der Weise, daß die Speisespannung mit den genannten Spannungs
wechseln beaufschlagt wird.
Die Beschränkung der Verdrahtung auf zwei Leitungen verringert
die Montagearbeit und vereinfacht vor allem bewegliche Vor
richtungen, beispielsweise mit Empfängern für eine Anzeige ver
sehene Tasten.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden
die Spannungswechsel als kurzzeitige Spannungserniedrigungen,
vorzugsweise auf null, erzeugt (negative Impulse) und mit
diesen die Bits dargestellt. Die Versorgung der Empfänger mit
Speisestrom kann während der äußerst kurzen Impulslängen über
brückt werden durch eine, ohnehin vorhandene und/oder mittels
eines Kondensators eingerichtete, Kapazität im Empfänger. Das
ist ein wesentlicher Aspekt dieser Erfindung.
Spannungserhöhungen (positive Impulse) sind stattdessen jedoch
gleichfalls denkbar. In Betracht steht in beiden Fällen in
erster Linie, daß die Spannungswechsel in der einen Leitung
stattfinden und die andere ein Null-Leitung ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die
Übertragung in jeweils für ein Bit vorgegebenen Zeitrahmen er
folgt, auf die der bzw. die Empfänger mit dem Sender synchroni
siert ist bzw. sind, und die jeweils das Datenwort bildenden
Bits vom Empfänger als Folge registriert und verarbeitet
werden.
Der Empfänger braucht dann zunächst nur in jedem Zeitrahmen
die Zahl der Impulse zu zählen:
Ein Impuls stellt beispielsweise das O-Bit dar, zwei Impulse stellen das 1-Bit dar oder umgekehrt.
Ein Impuls stellt beispielsweise das O-Bit dar, zwei Impulse stellen das 1-Bit dar oder umgekehrt.
Damit läßt sich eine Datenübertragung sehr schnell und mit ein
fachen Mitteln bewerkstelligen.
Die Synchronisierung erfolgt zweckmäßig in der Weise, daß der
Sender jeweils durch einen Impuls den Lauf des Zeitrahmens in
dem Empfänger auslöst.
Dieser Impuls ist vorzugsweise der erste Impuls des Bits. Das
ist am einfachsten und verlangt nur die kürzeste Bemessung des
Zeitrahmens.
Es erlaubt allerdings keine Pausen der Datenübertragung, wenn
man nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin
dung durch den den Lauf des Zeitrahmens auslösenden Impuls in
dem Empfänger den Lauf eines weiteren Zeitrahmens auslösen
will, an dessen Ende bei Ausbleiben weiterer Impulse alle
Empfänger in Aufnahmebereitschaft für die nächste Adressenüber
tragung zurückkehren.
Dann kann man in jedem Zeitrahmen dem Bit einen Impuls voraus
schicken, der keinen Informationsinhalt hat und nur den weiteren
Zeitrahmen auslöst, zweckmäßigerweise dann auch den erstge
nannten Zeitrahmen.
Dieser Impuls läßt während Pausen der Datenübertragungen den
weiteren Zeitrahmen immer wieder neu beginnen. Erst wenn nach
dem gewollten Ende der Datenübertragung auch er ausbleibt,
schalten nach Ablauf des weiteren Zeitrahmens die Empfänger in
die Aufnahmebereitschaft zurück. Er erlaubt es auch, im
bidirektionalen Betrieb die Zeit frei zu halten, bis ange
forderte Daten gesendet werden können.
Die Aufnahmebereitschaft besteht während der Ruhezeiten ständig.
Bei Beginn der Datenübertragung mit der Adreßangabe werden, wie
bisher, zunächst alle Empfänger erfaßt und schließlich alle
bis auf die angegebene Adresse ausgeschieden. Das Ausschalten
des Empfängers nach der Datenübertragung erfolgt dann aber
nicht durch ein Stopsignal, sondern eben von selbst.
Es wäre allerdings auch möglich, jedoch aufwendiger, das Aus
schalten des betreffenden Empfängers und das Rückschalten aller
Empfänger in die Aufnahmbereitschaft durch eine entsprechende
Informationsübertragung zu bewirken.
Die Zeichnung gibt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wieder.
Fig. 1 zeigt in stärkerer Linie das O-Bit und in schwächerer
Linie das 1-Bit,
Fig. 2 zeigt ein Beispiel einer Datenübertragung,
Fig. 3 zeigt den Abschluß einer Datenübertragung,
Fig. 4 zeigt das Schaltbild eines Senders,
Fig. 5 zeigt das Schaltbild eines Empfängers und
Fig. 6 zeigt das Schaltbild eines an den Empfänger ange
schlossenen Umsetzers zur Steuerung einer LCD-Anzeige.
Ein Zweileiter-Bus, für dessen Spannungsverlauf in Fig. 1 bis 3
Beispiele gegeben sind, ist zugleich Versorgungs- und Daten-Bus.
Seine eine Leitung ist eine Masseleitung mit einem Potential
V SS (Fig. 1). Seine andere, im folgenden als Datenleitung be
zeichnete Leitung hat ein Potential V DD . Die Spannung zwischen
V DD und V SS beträgt primär beispielsweise 5 Volt. Für die Daten
übertragung wird sie kurzseitig abgesenkt auf 0 Volt. Die
kurzzeitigen Absenkungen können verstanden werden als negative
Impulse. Ihre Impulsdauer ist mit t 1 bezeichnet und beträgt in
unserem Beispiel 167 ns. Ebenso lang ist der Abstand zu einem
ggf. folgenden Impuls, d.h. der Zeitabstand t 2 zwischen dem
Impulsbeginnen ist doppelt so groß wie die Impulsdauer.
Für jeweils einen oder zwei Impulse ist ein Zeitrahmen t 3 von
1 µs vorgesehen, der mit dem ersten Impuls im Zeitpunkt t be
ginnt. Bleibt der erste Impuls der einzige, stellt er ein
O-Bit dar. Folgt ein zweiter Impuls, so ist damit ein 1-Bit dar
gestellt.
Das nächste Bit folgt im nächsten Zeitrahmen t 3.
Als Datenwort ist im vorliegenden Beispiel das Byte gewählt.
Das heißt, der Sender sendet jeweils acht zusammengehörige Bits
und der Empfänger sammelt sie und verarbeitet sie zusammen als
eine Einheit. Ein Abstand zwischen den Bytes ist dafür nicht
erforderlich.
Fig. 2 zeigt als Beispiel eine Übertragung der Werte 76, 49, 50
auf einen Teilnehmer mit der Adresse Nr. 173.
Das erste, zwischen den Zeitpunkten A und B übertragene Byte
ist das Adreßwort. Im Zeitpunkt B ist der Teilnehmer mit der
Adresse Nr. 173 bereit zur Datenaufnahme. Die übrigen Teil
nehmer sind es nicht, sie ignorieren die ankommenden Daten.
Das erste Datenwort der Information beginnt in größerem Ab
stand von B bei C. Der Abstand wäre nicht notwendig. Einge
halten werden müßte nur der Abstand t 3 vom Beginn des ersten
Impulses des letzten Bits.
So schließt das nächste Byte unmittelbar an das Ende des vor
angegangenen bei D an, ebenso das letzte bei F.
Lücken innerhalb des Bytes wie bei E sind möglich. Die Zeit
rahmen t 3 für die einzelnen Bits brauchen nicht unmittelbar
aneinanderzuschließen. Es muß nur für jedes Bit dieser Zeit
rahmen zur Verfügung stehen. Bei lückenloser Übertragung ergibt
sich eine Übertragungsrate von 1 M Baud. Realisiert ist der
Zeitrahmen durch eine Torschaltung in den Empfängern, die je
weils durch den ersten Impuls des Bits mit Beginn dieses Im
pulses geöffnet wird. Damit ist auf einfache Weise der Sychron
lauf der Zeitrahmen t 3 zwischen dem Sender und den Empfängern
gesichert.
Der erste Impuls jedes Bits öffnet ferner eine weitere,
einen Zeitrahmen t 4 setzende Torschaltung ständig neu in allen
Empfängern. Wird der Zeitrahmen t 4 überschritten, im vorliegen
den Falle 20 µs, schalten alle Empfänger wieder in die Aufnahme
bereitschaft zurück. Das ist in Fig. 3 dargestellt. Der Bus
wird "zurückgesetzt". Eine neue Datenübertragung beginnt mit
neuer Adreßwahl. Dafür muß über den Zeitrahmen t 4 hinaus die
Zeitspanne abgewartet werden, die für die Zurücksetzung er
forderlich ist. Während dieser Zeitspanne werden keine Daten
angenommen.
Pausen der Übertragung müssen innerhalb des Zeitrahmens t 4
bleiben.
Das Beispiel sei fortgeführt als Einrichtung zur Steuerung der
Bedeutungsanzeigen auf einer veränderbaren Tastatur, beispiels
weise eines Computers, mit 8 Tasten.
Der Sender gemäß Fig. 4 ist mit dem Computer über einen
Prozessor verbunden, der ihm die zu übertragenden Datenwörter
jeweils mit ihren Bits 0 bis 7 zur Verfügung stellt.
Nach Freigabe durch den Prozessor (Eingang "P.-Belegung") so
wie durch eine Ablaufsteuerung im Sender werden die Daten
parallel in eine Schieberegister übernommen. Aus diesem werden
sie dann nacheinander am Ausgang Datenleitung abgegeben.
Im Empfänger nach Fig. 5 werden die am Eingang einlaufenden
Impulse in der Weise verarbeitet und getrennt, daß die
einzelnen Bits eines Datenwortes in ein Schieberegister ein
geordnet und anschließend für eine parallele Freigabe bereit
gestellt werden können. Die der Bitzählung und der Zeitrahmen
messung t 3 und t 4 dienenden Organe sind in Fig. 5 gleichfalls
gekennzeichnet.
Weiter im einzelnen ergeben sich die Funktionen des Senders
und des Empfängers aus den vorangegangenen Beschreibungen zu
Fig. 1 bis 3 und aus den Schaltbildern gemäß Fig. 4 und 5.
Die Zeitsteuerung erhalten der Sender und die Empfänger je
weils von außen, wie aus Fig. 4 bis 6 hervorgeht. Die Ablauf
steuerungen im Sender und Empfänger vertragen bei dem neuen
Datenübertragungssystem Tolzeranzen bis zu 50% zwischen Sender
und Empfänger und erlaubt damit kostengünstige Herstellungen.
Die Impulssammlung und -verarbeitung ist sehr viel schneller
möglich als das bekannte Abfragen im Clock-Rhythmus bzw. Zeit
raster. Die Übertragungsrate läßt sich bei geeigneter Bemessung
der Impulslänge t 1, des Impulsabstandes t 2 bzw. t 2-t 1, des
Zeitrahmens t 3 und des Zeitrahmens t 4 verdoppeln.
Ein Mindestwert für die Impulsdauer ist dadurch vorgegeben,
daß den Teilnehmern die zum Reagieren benötigte Zeit gewährt
werden muß. Insbesondere müssen das Einschwingverhalten und die
Gatterlaufzeit im Empfänger berücksichtigt werden. Die Impuls
dauer soll die Gatterlaufzeit etwas übersteigen.
Möglichst kurz gehalten werden soll sie indessen mit Rücksicht
nicht nur auf die Übertragungsrate, sondern vor allem auf die
Energieversorgung.
Der Impulsabstand muß eine Mindestgröße haben, die eine Be
ruhigung des Bussystems nach einem Impuls zuläßt.
Die Weiterverarbeitung der vom Empfänger gemäß Fig. 5 abge
gebenen Daten kann in bekannter Weise erfolgen. Im vorliegenden
Beispiel sei die LCD-Anzeigeschaltung gewählt, die in der
Druckschrift PCF 8576 der Valvo Unternehmensbereich Bauelemente
der Philips GmbH, Hamburg, beschrieben ist.
Fig. 6 der vorliegenden Anmeldung ist dieser Druckschrift, auf
die dazu verwiesen wird, entnommen.
Die wenigen erforderlichen Anpassungen der bekannten LCD-An
zeigeschaltung an die neue Datenübertragung sind in Fig. 6 in
den bekannten Schaltplan eingetragen:
An die strichpunktiert eingerahmte Stelle des I2C-Bus-Empfängers
mit 8bit-Schieberreg. tritt der Empfänger gemäß Fig. 5.
Der Anschluß SDA bleibt als Eingang der Datenleitung in den
Empfänger erhalten. Er übernimmt außerdem die Energiever
sorgung und läßt damit den Anschluß U DD entfallen. Die vorher
mit diesem verbundene Versorgungsleitung ist nun stattdessen
mit dem Eingang SDA verbunden worden über die mit der Kenn
zeichnung V DD versehene Verbindungsleitung.
Die Clock-Leitung SCL entfällt.
Der Masseleitungsanschluß SOA zum Empfänger kann gleichfalls
entfallen.
Neu hergestellt ist eine Verbindung des Empfängers mit der Zeit
steuerung.
Der Widerstand R OSC wird nicht benötigt.
Die Steuerung nach Fig. 6 steuert mit ihren Ausgängen eine auf
einer Taste angeordnete LCD-Anzeige. Acht solche Tasten einer
Tastatur, d.h. acht Empfänger nach Fig. 5 sind an dem Bus in
Reihe geschaltet.
Die Wortlänge von acht Bits erlaubt an sich die Unterscheidung
und Ansteuerung von 28-1=255 Teilnehmern.
Die Teilnehmer können in beliebiger Anzahl auch selbst mit
Master-Funktion, d.h. als Sender, ausgerüstet sein und im
Wechsel mit dem Sender nach Fig. 4 als System-Master aktiv
sein.
Eine vollständige Darstellung des Systems erübrigt sich. Die
Teilnehmer sind in an sich bekannter Weise - jetzt einmal um
gekehrt betrachtet als am Anfang - an einem Zweitleiter-Daten
übertragungsbus in Reihe geschaltet, der nun darüber hinaus
über einen Abschlußwiderstand in der spannungsführenden Daten
leitung an eine Spannungsquelle angeschlossen ist.
Claims (8)
1. Verfahren zum Übertragen von Daten an mindestens einen
Empfänger, insbesondere an eine Mehrzahl von Empfängern,
bei dem der bzw. die Empfänger durch zwei Speisestrom
leitungen mit Gleichstrom versorgt wird bzw. werden und
die Datenübertragung durch willkürliche Spannungswechsel
hoch-niedrig zwischen zwei Datenübertragungsleitungen vor
genommen wird,
gekennzeichnet durch eine Benutzung der Speisestromlei
tungen für die Datenübertragung in der Weise, daß die
Speisespannung mit den genannten Spannungswechseln beauf
schlagt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Spannungswechsel als kurzzeitige Spannungser
höhungen (positive Impulse) oder Spannungserniedrigungen,
vorzugsweise auf null, (negative Impulse) erzeugt werden
und mit diesen die Bits dargestellt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß mit den Längen der negativen Impulse eine, ohnehin vor
handene und/oder mittels eines Kondensators eingerichtete,
Kapazität im Empfänger bzw. in den Empfängern derart abge
stimmt ist, daß diese die mangelnde Versorgung überbrückt.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Übertragung in jeweils für ein Bit vorgegebenen
Zeitrahmen erfolgt, auf die der bzw. die Empfänger mit dem
Sender synchronisiert ist bzw. sind, und die jeweils das
Datenwort bildenden Bits vom Empfänger als Folge registriert
und verarbeitet werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß das O-Bit durch einen Impuls und das 1-Bit durch zwei
Impulse dargestellt ist oder umgekehrt.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Lauf des Zeitrahmens jeweils durch einen Impuls in
dem Empfänger ausgelöst wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der den Lauf des Zeitrahmens auslösende Impuls der
bzw. der erste Impuls des Bits ist oder ein vorangehender
Impuls ohne Informationsgehalt.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß durch einen Impuls, vorzugsweise den den Lauf des ge
nannten Zeitrahmens auslösenden Impuls, in dem Empfänger
der Lauf eines weiteren, mehrfach längeren Zeitrahmens aus
gelöst wird, an dessen Ende bei Ausbleiben weiterer Im
pulse alle Empfänger in Aufnahmebereitschaft für die
nächste Adressenübertragung zurückkehren.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873717886 DE3717886A1 (de) | 1987-05-27 | 1987-05-27 | Verfahren zum uebertragen von daten |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19873717886 DE3717886A1 (de) | 1987-05-27 | 1987-05-27 | Verfahren zum uebertragen von daten |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3717886A1 true DE3717886A1 (de) | 1988-12-22 |
Family
ID=6328545
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19873717886 Withdrawn DE3717886A1 (de) | 1987-05-27 | 1987-05-27 | Verfahren zum uebertragen von daten |
Country Status (1)
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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8130 | Withdrawal |