DE3826699A1 - Datenuebertragungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Datenübertragungsvorrichtung, die zwischen einzelnen Stationen, die ein Kommunikations­ system bilden, Daten aussendet und empfängt, und insbeson­ dere eine Datenübertragungsvorrichtung, die auch eine Kom­ munikation auf verschiedenen Wegen erlaubt, wenn zwischen zwei Stationen eine Unterbrechung aufgetreten ist.

Die Fig. 1 der Zeichnung zeigt ein Blockschaltbild einer herkömmlichen Datenübertragungsvorrichtung, wie sie in der JP-OS 2 12 047/1984 beschrieben ist. In der Fig. 1 stehen die Symbole a, e und f für Datenübertragungsplatinen, das heißt für eine Datenübertragungsplatine a als Datenübertragungs­ vorrichtung, eine Systemsammelleitung e in einer Station und eine Verbindungsleitung f zur Verbindung der Stationen un­ tereinander. Das Bezugszeichen 1 bezeichnet einen Mikropro­ zessor zur Übertragungssteuerung in der Datenübertragungs­ platine a, 2 eine interne Sammelleitung des Mikroprozessors, 3 einen mit der internen Sammelleitung 2 verbundenen Spei­ cher, 4 eine Schnittstellenschaltung (im folgenden als Interface bezeichnet), die mit der internen Sammelleitung verbunden ist und diese mit der Systemsammelleitung e ver­ bindet, das Bezugszeichen 5 eine Ein/Ausgabeschaltung (im folgenden abgekürzt EAS), die mit der internen Sammelleitung 2 verbunden ist und die Umsetzung von seriellen Signalen in parallele Signale und umgekehrt ausführt, das Bezugszeichen 6 eine Steuerung für einen direkten Speicherzugriff (DMA- Steuerung), die mit der internen Sammelleitung 2 verbunden ist und es ermöglicht, daß zwischen dem Mikroprozessor 1 und der EAS 5 direkt Daten ausgetauscht werden; das Bezugszei­ chen 7 einen mit der EAS 5 verbundenen Modulator, das Be­ zugszeichen 8 einen mit der EAS 5 verbundenen Demodulator, das Bezugszeichen 9 steht für ein Abrufanforderungssignal, das von der EAS 5 zum Modulator 7 gesendet wird, das Bezugs­ zeichen 10 für einen Sendetakt, der von der EAS 5 in der gleichen Weise zum Modulator 7 gegeben wird, das Bezugszei­ chen 11 für serielle Sendedaten, die von der EAS 5 in der gleichen Weise zum Modulator 7 gesendet werden, das Bezugs­ zeichen 12 für einen Empfangstakt, der vom Demodulator 8 zu der EAS 5 gesendet wird, das Bezugszeichen 13 für serielle Empfangsdaten, die vom Demodulator 8 zu der EAS 5 gegeben werden, das Bezugszeichen 14 bezeichnet einen Sender zum Aussenden der Ausgangssignale des Modulators 7 zu der Ver­ bindungsleitung f und das Bezugszeichen 15 einen Empfänger zur Abgabe der Eingangssignale von der Verbindungsleitung f zum Demodulator 8.

Die Fig. 2 der Zeichnung zeigt ein Blockschaltbild eines Beispiels für die Anordnung von Stationen, die unter Ver­ wendung solcher Datenübertragungsplatinen a aufgebaut sind. In der Fig. 2 stellen die Symbole b, c und d jeweils eine CPU-Platine, eine Speicherplatine bzw. eine Ein/Ausgabepla­ tine dar. Diese Platinen sind zusammen mit der Datenüber­ tragungsplatine a mit der Systemsammelleitung e verbunden.

Die Fig. 3 der Zeichnung stellt ein Blockschaltbild für ein durch solche Stationen aufgebautes Kommunikationssystem dar. In der Fig. 3 sind A, B, C und D jeweils Stationen der be­ schriebenen Art, die untereinander durch die Verbindungslei­ tung f in der Art eines Mehrpunktsystems verbunden sind.

Die Arbeitsweise dieser Vorrichtung ist die folgende: Wenn Daten von einer Station, beispielsweise der Station A, aus­ gesendet werden sollen, wird eine Abrufanforderung für die Datenübertragung von der CPU-Platine b über die Systemsam­ melleitung e zu der Datenübertragungsplatine a ausgesendet, dort vom Interface 4 von der Systemsammelleitung e abgenom­ men und über die interne Sammelleitung 2 in den Mikropro­ zessor 1 übertragen. Der Mikroprozessor 1, der diese Abruf­ anforderung erhält, wird für das Aussenden vorbereitet und gibt ein Zeichen für den Beginn der Übertragung an die EAS 5. Die EAS 5 ruft die Sendedaten aus dem Speicher 3 mittels der DMA-Steuerung 6 ab, wandelt sie von parallelen Signalen in serielle Signale um, bewirkt, daß das Abrufanforderungs­ signal 9 kontinuierlich aktiv ist, und gibt den Sendetakt 10 und die Sendedaten 11 an den Modulator 7. Im Modulator 7 werden der aufgenommene Sendetakt 10 und die Sendedaten 11 moduliert, in geeignete modulierte Signale umgewandelt und über den Sender 14 auf die Verbindungsleitung f gegeben.

Die anderen Stationen B, C und D erhalten diese modulierten Signale auf der Verbindungsleitung f über den Empfänger 15 und geben die erhaltenen Signale an den Demodulator 8. Die Signale werden im Demodulator 8 demoduliert und in den Empfangstakt 12 und die Empfangsdaten 13 aufgeteilt, die zu der EAS 5 gegeben werden. Die EAS 5 wandelt sie von seriel­ len Signalen in parallele Signale um. Die erhaltenen Daten werden mittels der DMA-Steuerung 6 in den Speicher 3 einge­ schrieben und gleichzeitig wird dieser Vorgang zum Zeitpunkt des Abschlusses des Empfanges zum Mikroprozessor 1 gemeldet. Der Mikroprozessor 1 meldet diesen Vorgang über die System­ sammelleitung e und das Interface 4 der CPU-Platine b.

In der Praxis wird eine solche Datenübertragung durch kom­ pliziertere Vorgänge unter Verwendung von Adressen und Nummern für die Absender ausgeführt. Da diese Vorgange jedoch keinen direkten Bezug zu der vorliegenden Erfindung haben, werden sie hier nicht beschrieben.

Die vorstehend beschriebene, bekannte Datenübertragungsvor­ richtung hat den Nachteil, daß in einem Kommunikationssystem mit einer Mehrpunktverbindung Schwierigkeiten entstehen, wenn beispielsweise die Verbindungsleitung f zwischen den Stationen B und C gestört ist, wobei dann die Datenübertra­ gung zwischen den Stationen A und C, den Stationen A und D, den Stationen B und C und den Stationen B und D lahmgelegt ist. Wenn die Verbindung eine Schleifenform mit einer Ver­ bindungsleitung wie in der Fig. 3 gestrichelt gezeigt hat, steigt der Einfluß von Reflektionen in der Verbindungslei­ tung bei Übertragungsgeschwindigkeiten von über 1 Mbps stark an, wodurch der Aufbau eines praktisch anwendbaren Kommu­ nikationssystems erschwert wird.

Aufgabe der Erfindung ist die Beseitigung solcher Schwierig­ keiten durch Schaffung einer Datenübertragungsvorrichtung, die in der Lage ist, ein perfektes Kommunikationssystem mit einer Kommunikation über verschiedene Wege bereitzustellen, auch wenn zwischen einzelnen Stationen Unterbrechungen vor­ liegen.

Die erfindungsgemäße Datenübertragungsvorrichtung ist zu diesem Zweck mit einer Anzahl von Eingängen zur Aufnahme von Daten von den anderen Stationen, einer Anzahl von Ausgängen zum Aussenden von Daten zu den anderen Stationen und einer Sende/Empfangseinheit versehen, die Sendedaten zu allen Ausgängen abgibt, Empfangsdaten in die eigene Vorrichtung abruft und gleichzeitig die erhaltenen Daten zu den Aus­ gängen für alle Stationen mit Ausnahme derjenigen, die die erhaltenen Daten ausgesendet hat, abgibt.

Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Datenübertra­ gungsvorrichtung werden im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer bekannten Datenübertra­ gungsvorrichtung;

Fig. 2 den Aufbau einer Station unter Verwendung der er­ wähnten Datenübertragungsvorrichtung;

Fig. 3 den Aufbau eines durch solche Stationen gebildeten Kommunikationssystems;

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Datenübertragungsvorrich­ tung gemäß einer ersten Ausführungsform;

Fig. 5 den Aufbau eines Beispiels für ein Kommunikations­ system, das durch Stationen unter Verwendung der Datenübertragungsvorrichtung der Fig. 4 gebildet wird;

Fig. 6 ein Zeit-Impuls-Diagramm zur Darstellung der Arbeits­ weise einer Prioritätsentscheidungsschaltung;

Fig. 7 ein Blockschaltbild des wesentlichen Teiles einer zweiten Ausführungsform der Datenübertragungsvorrich­ tung; und

Fig. 8 den Aufbau eines Beispieles für ein Kommunikations­ system, das durch Stationen unter Verwendung der in der Fig. 7 gezeigten Ausführungsform gebildet ist.

In der Fig. 4 ist eine erste Ausführungsform der erfindungs­ gemäßen Datenübertragungsvorrichtung dargestellt. In der Fig. 4 stehen die Symbole a und e wieder für eine Datenüber­ tragungsplatine bzw. eine Systemsammelleitung. Das Bezugs­ zeichen 1 bezeichnet wieder einen Mikroprozessor, 2 eine interne Sammelleitung, 3 einen Speicher, 4 ein Interface, 5 eine Ein/Ausgabeschaltung (EAS), 6 eine DMA-Steuerung, 7 einen Modulator, 8 einen Demodulator, 9 steht für ein Abruf­ anforderungssignal, 10 für einen Sendetakt, 11 für Sende­ daten, 12 für einen Empfangstakt und 13 für Empfangsdaten. Diese durch die gleichen Symbole wie in der Fig. 1 bezeich­ neten Teile entsprechen den dortigen Teilen, weshalb eine genaue Erklärung hier nicht mehr erfolgt.

Die Bezugszeichen 16 und 19 bezeichnen zwei Eingänge zur Aufnahme von Daten, die jeweils von einer anderen Station ausgesendet werden, und die Bezugszeichen 17 und 18 Ausgänge zum Absenden der jeweiligen Daten zu den anderen Stationen. 20 ist eine Sende/Empfangseinheit, die Sendedaten an die beiden Ausgänge 17 und 18 abgibt, Empfangsdaten von einem der Eingänge, beispielsweise dem Eingang 16, zu einem Aus­ gang, beispielsweise dem Ausgang 18, sendet, wobei dieser Ausgang nicht der Ausgang für die Station ist (Ausgang 17), die die erhaltenen Daten ausgesendet hat, und gibt gleich­ zeitig die erhaltenen Daten in die eigene Einheit weiter. Die Sende/Empfangseinheit 20 weist folgende Schaltungen auf: 21 und 24 sind optische Empfänger, die jeweils mit dem Ein­ gang 16 bzw. 19 verbunden sind. 22 und 23 sind optische Sender, die jeweils mit dem Ausgang 17 bzw. 18 verbunden sind. 25 und 27 sind wellenformende Schaltungen, die jeweils dem optischen Empfänger 21 bzw. 24 zugeordnet sind. 26 und 28 sind mit den optischen Empfängern 21 und 24 verbundene Trägersignalfeststellungsschaltungen. 29 bezeichnet eine Prioritätsentscheidungsschaltung zur Festlegung von Priori­ täten auf der Basis der Ausgangssignale der Trägersignal­ feststellungsschaltungen 26 und 28 und des Abrufanforde­ rungssignals 9. 30 und 31 sind UND-Gatter, die den Ausgang der wellenformenden Schaltung 25 bzw. 27 unter Verwendung des Ausgangssignales 32 oder 33 der Prioritätsentschei­ dungsschaltung 29 öffnen und schließen. 34 ist ein UND-Gat­ ter, das den Ausgang des Modulators 7 unter Verwendung des Ausgangssignales 35 der Prioritätsentscheidungsschaltung 29 öffnet und schließt. 36 und 37 sind ODER-Gatter, in denen das Ausgangssignal des UND-Gatters 30 oder 31 und das des UND-Gatters 34 einer ODER-Operation unterzogen werden, um die logische Summe davon an den optischen Sender 23 oder 22 zu geben. 38 ist ein ODER-Gatter, in dem der Ausgang des UND-Gatters 30 und der des UND-Gatters 31 einer ODER-Opera­ tion unterzogen wird, um die logische Summe davon an den Demodulator 8 zu geben. Des weiteren bezeichnet 50 ein ge­ wöhnliche Stromversorgung für die Sende/Empfangseinheit 20, und 51 ist eine Batterie, die eine Reserve-Stromversorgung darstellt, die bei einem Spannungsabfall an der Stromversor­ gung 50 die erforderliche Spannung aufrechterhält. 52 und 53 sind Dioden in der Verbindung der Stromversorgung 50 und der Batterie 51 mit einer Zuführung, die in der Zeichnung der Sende/Empfangseinheit 20 nicht dargestellt ist.

Die Fig. 5 zeigt den Aufbau eines Beispiels für ein Kom­ munikationssystem, das von Stationen gebildet wird, in denen solche Datenübertragungsvorrichtungen bzw. -platinen a ver­ wendet werden. In der Fig. 5 stellen die Symbole A, B, C und D jeweils Stationen dar, die untereinander durch ein Glas­ faserkabel g in der Form einer Schleife verbunden sind.

Die Arbeitsweise eines solchen Kommunikationssystems ist wie folgt: Die Fig. 6 zeigt ein Zeit-Impuls-Diagramm des Be­ triebs der Prioritätsentscheidungsschaltung 29. Wenn von einer Station, beispielsweise der Station A, Daten ausgesen­ det werden, ist der Betriebsablauf im Mikroprozessor 1, der EAS 5, der DMA-Steuerung 6 und den anderen Teilen, die die Abrufanforderung erhalten haben, genauso wie im herkömm­ lichen Fall. Wenn das Abrufanforderungssignal 9 aktiv wird, stellt die Prioritätsentscheidungsschaltung 29 das aktive Signal fest und ändert das Ausgangssignal 35 vom niedrigen logischen Pegel "L" auf den hohen logischen Pegel "H". Jedes der Ausgangssignale 32, 33 und 35 der Prioritätsentschei­ dungsschaltung 29 wird, wie in der Fig. 6 gezeigt, normaler­ weise auf dem niedrigen logischen Pegel "L" gehalten, und nur das Ausgangssignal 35 geht auf den Pegel "H", während das Abrufanforderungssignal 9 aktiv ist. Entsprechend ist das UND-Gatter 34 offen. Das im Modulator 7 modulierte Sendesignal läuft durch das UND-Gatter 34 und wird über die ODER-Gatter 36 und 37 zu den optischen Sendern 23 und 22 übertragen, in denen sie in optische Signale umgewandelt werden, die über die Ausgänge 18 und 17 zu der Station B oder D gesendet werden.

Nachdem die vom Ausgang 18 der Station A ausgegebenen Daten in den Eingang 16 der Station B eingegeben und dort durch den optischen Empfänger 21 in elektrische Signale umgewan­ delt sind, wird ihre Wellenform in der wellenformenden Schaltung 25 geformt und an das UND-Gatter 30 geliefert. Die Trägersignalfeststellungsschaltung 26 überwacht den Ausgang des optischen Empfängers 21, und wenn sie ein Trägersignal feststellt, macht sie den festgestellten Ausgang aktiv. Wenn der Ausgang der Trägersignalfeststellungsschaltung 26 aktiv gemacht wird, ändert die Prioritätsentscheidungsschaltung 29 das Ausgangssignal 32 vom niedrigen Pegel "L" in den hohen Pegel "H", wie in der Fig. 6 gezeigt, wodurch das UND-Gatter 30 geöffnet wird. Entsprechend wird das Ausgangssignal der wellenformenden Schaltung 25 über das UND-Gatter 30 an die ODER-Gatter 36 und 38 geliefert. Das Ausgangssignal des ODER-Gatters 36 wird im optischen Sender 23 in ein optisches Signal umgewandelt und vom Ausgang 18 zu der Station C ge­ sandt. Andererseits wird das Ausgangssignal des ODER-Gatters 38 zum Demodulator 8 gegeben, darin demoduliert, zu der EAS 5 übertragen und danach in der gleichen Weise wie in der herkömmlichen Vorrichtung verarbeitet.

Desgleichen werden in der Station D die vom Ausgang 17 der Station A ausgegebenen Daten in den Eingang 19 der Station D eingegeben. Wie in der Fig. 6 gezeigt, geht das Ausgangssi­ gnal 33 der Prioritätsentscheidungsschaltung 29 auf den hohen Pegel "H", wenn die Trägersignalfeststellungsschaltung 28 ein Trägersignal feststellt. Das in der wellenformenden Schaltung 27 geformte Signal wird durch das UND-Gatter 31, das durch das Ausgangssignal 33 mit dem Pegel "H" geöffnet ist, zu den ODER-Gattern 37 und 38 geliefert. Das Ausgangs­ signal des ODER-Gatters 37 wird im optischen Sender 22 in ein optisches Signal umgewandelt und vom Ausgang 17 zu der Station C gesendet. Andererseits wird das Ausgangssignal des ODER-Gatters 38 zum Demodulator 8 gegeben und darin demodu­ liert.

In der Station C, deren Eingang 16 und deren Eingang 19 Daten von der Station B bzw. der Station D erhalten und in der damit die Ausgänge sowohl der Trägersignalfeststellungs­ schaltung 26 als auch der Trägersignalfeststellungsschaltung 28 aktiv werden, stellt die Prioritätsentscheidungsschaltung 29 den geringen Zeitunterschied dazwischen fest, mit dem Er­ gebnis, daß das Ausgangssignal 32 der Trägersignalfeststel­ lungsschaltung 26, deren Ausgang früher aktiv wird, auf den hohen Pegel "H" geht, um das UND-Gatter 30 zu öffnen. Danach wird das Signal in der gleichen Weise wie im oben beschrie­ benen Fall verarbeitet.

Bei einem Abfall der Spannung an der Stromversorgung 50 wird die Übertragung der Daten von den Eingängen 16 und 19 zu den Ausgängen 18 und 17 unterbrochen. Deshalb wird die Stromver­ sorgung durch die Baterie 51 unterstützt. Auch bei einem Spannungsabfall an der Stromversorgung 50 wird somit zumin­ dest die Versorgung der Sende/Empfangseinheit garantiert, so daß deren Funktion nicht unterbrochen ist.

In der beschriebenen Ausführungsform sind die Eingänge und Ausgänge jeweils zweifach vorgesehen. Diese Eingänge und Ausgänge können jedoch auch drei- oder mehrfach vorgesehen werden. Die Fig. 7 ist ein Blockschaltbild der wesentlichen Teile einer Ausführungsform, bei der sowohl die Eingänge als auch die Ausgänge dreifach vorgesehen sind. In der Fig. 7 sind die Bezugszeichen 39 und 40 ein Eingang bzw. ein Aus­ gang. 41 und 42 sind ein optischer Empfänger bzw. Sender. 43 bezeichnet eine wellenformende Schaltung, 44 eine Trägersi­ gnalfeststellungsschaltung, 45 ein UND-Gatter, das den UND- Gattern 30 und 31 entspricht, 46 ein Ausgangssignal der Prioritätsentscheidungsschaltung 29, das den Ausgangssigna­ len 32 und 33 entspricht, und 47 ein ODER-Gatter, das den ODER-Gattern 36 und 37 entspricht. Die anderen Teile sind durch die gleichen Symbole und Bezugszeichen wie in der Fig. 4 bezeichnet. In der vorliegenden Ausführungsform werden Sendedaten von allen drei Ausgängen 17, 18 und 40 abgegeben. Beispielsweise werden Empfangsdaten, die am Eingang 16 erhalten werden, von den Ausgängen 18 und 40 ausgesendet, die den anderen Stationen entsprechen, mit Ausnahme des Ausgangs 17, der der Station entspricht, die die Empfangs­ daten ausgesendet hat. Die Fig. 8 ist eine Darstellung eines Beispiels für den Aufbau eines Kommunikationssystems, das von Stationen A bis E mit solchen Datenübertragungsplatinen a gebildet wird. In der Station C bleibt ein Eingangs/Aus­ gangs-Paar offen.

Bei den obigen Ausführungsformen wurden Glasfaserkabel als Verbindungsleitungen verwendet. Es können stattdessen jedoch auch elektrische Leitungen wie Koaxialkabel und ähnliches mit den gleichen Ergebnissen verwendet werden.

Da die erfindungsgemäße Datenübertragungsvorrichtung jeweils eine Anzahl von Eingängen und Ausgängen aufweist und die Sende/Empfangseinheit 20 die Sendedaten an alle Ausgänge abgibt, Empfangsdaten in die Einheit weiterleitet und gleichzeitig die Empfangsdaten zu den Ausgängen für alle Stationen mit Ausnahme der Station, die die Empfangsdaten ausgesendet hat, weitergibt, ist es möglich, das Kommuni-­ kationssystem störungsfrei weiter zu betreiben, auch wenn das Kabel an einer Stelle zwischen zwei beliebigen Stationen unterbrochen ist.

Claims (4)

1. Datenübertragungsvorrichtung, gekennzeich­ net durch

• - eine Anzahl von Eingängen (16, 19; 39), denen Daten zuge­ führt werden, die von anderen Stationen ausgesendet werden,
• - eine Anzahl von Ausgängen (17, 18; 40), die Daten für die anderen Stationen abgeben, und durch
• - eine Daten-Sende/Empfangseinheit (20), die, wenn sie Daten für eine der anderen Stationen aussendet, die Sendedaten an alle Ausgänge (17, 18; 40) abgibt, und die, wenn sie Daten an einem der Eingänge (16) von einer der anderen Stationen erhält, die Daten in die eigene Vorrichtung weitergibt und gleichzeitig die Empfangsdaten zu den Aus­ gängen (18; 40) für alle anderen Stationen mit Ausnahme des Ausganges (17) für die Station, die die Daten ausge­ sendet hat, abgibt.

2. Datenübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Verbindungsleitungen zur Verbindung der Stationen Glasfaserkabel (g) verwendet werden.

3. Datenübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß elektrische Kabel wie Koaxialkabel und dergleichen als Verbindungsleitungen zur Verbindung der Stationen verwendet werden.

4. Datenübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Daten-Sende/Empfangseinheit (20) eine Prioritätsentscheidungsschaltung (29) aufweist, die die von einer Anzahl von Empfängern (21, 24; 41) jeweils erhal­ tenen Signale und ein Abrufanforderungssignal (9) von einer Ein/Ausgabeschaltung (5), die in der Datenübertragungsvor­ richtung zum Umsetzen von seriellen Signalen in parallele Signale und umgekehrt vorgesehen ist, aufnimmt und eine Prioritätsentscheidung auf der Basis dieser Signale ausführt sowie die festgelegte Priorität an eine Anzahl von Sendern (22, 23; 42) und einen Demodulator (8) abgibt.