DE4214966C2 - Verfahren und Bauteil zur Codeumsetzung von Daten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und ein Bauteil zur Codeumsetzung von Daten im NRZ-Code (non return to zero) in Manchester-Code für Kommunikations- und Datenübertragungssysteme, bei dem Nutzdaten in einem Sendebetrieb vom NRZ-Code in Manchester-Code und im Empfangsbetrieb vom Manchester-Code in NRZ-Code umgewandelt werden, wobei im Sendebetrieb den Nutzdaten Präambeldaten vorangestellt und wobei im Empfangsbetrieb ei­ nem Controller die decodierten Nutzdaten zugeleitet und Empfangstakte bereit­ gestellt werden.

Das Prinzip des Manchester-Codes ist aus der Bundesbahn-Norm BN 411 004 teil 3, Seiten 3 bis 4 sowie aus dem Datenblatt AM 7960 der Firma AMD, Sunny Vale/Ca. (Nr. 4533), Seiten 11-1 bis 11-3 bekannt und dort beschrieben:

Im Manchester-Code wird ein 1-Bit durch eine 0 gefolgt von einer 1, und ein 0-Bit durch eine 1 gefolgt von einer 0 gebildet. Die Präambel ermöglicht die Syn­ chronisation des Empfanges auf die Nutzdaten und besteht aus einer Folge von z. B. 30 bits aus alternierenden Manchester 0 und 1 bits, wobei der Anfang durch ein 1-Bit gebildet und die Bitfolge von zwei aufeinanderfolgenden 1-Bits abge­ schlossen wird.

Bei einem bekannten Verfahren wird die Codeumwandlung mittels eines elektro­ nischen Bauteiles, Manchester-Decoder/Encoder genannt, durchgeführt, wobei dieses Bauteil Nutzdaten in beide Richtungen on-line durchgibt und dabei encodiert bzw. decodiert. Ein derartiger De/Encoder wird beispielsweise in der Kommunikation bei der Übermittlung von Daten unter Anwendung von einem Schnittstellen-Controller, z. B. HDLC-, USART-, SCC-Controller angewandt. Der Controller dient zum Umsetzen der vom Rechner verarbeiteten Daten in den NRZ- Code und umgekehrt, zur Aufdeckung von Unregelmäßigkeiten von Daten oder Datenblöcken sowie zur Behebung von erkannten Fehlern in der Datenübermitt­ lung. Der Controller erkennt Sendepausen durch eine Folge von mindestens 7 1- Bits. Bei dem bekannten Verfahren erhält der De/Encoder die zu übermittelnden Nutzdaten im Sendebetrieb vom Controller, stellt ihnen die Präambel voran und sendet sie im Manchester-Code aus. Im umgekehrten Weg, d. h. im Empfangsbe­ trieb, erhält der De/Encoder die Nutzdaten im Manchester-Code, gewinnt mittels der Präambel den Takt zurück und leitet sie im NRZ-Code an den Controller weiter.

Es hat sich jedoch herausgestellt, daß bei dem bekannten Verfahren der De/Encoder die Pausen zwischen Datenpaketen nicht eindeutig erkennt, indem er die Daten nur in der Präambelzeit aufbereitet und um ein halbes Bit zu spät ab­ gibt. Ein derartiger De/Encoder eignet sich daher nicht für einen HDLC-Controller. (High Level Date Link Control nach DIN 66221) Diesen Unregelmäßigkeiten kann zwar durch entsprechende Programmierung in einem mit dem HDLC-Controller verbundenen Mikroprozesser begegnet werden, dieses ist jedoch sehr kompliziert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genann­ ten Art zu schaffen, bei dem Datenpakete unter eindeutiger Erkennung des An­ fangs und des Endes eines Datenpaketes zuverlässig umgewandelt übermittelt werden können.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gelöst, das die Maßnah­ men des Anspruches 1 enthält.

Dabei werden die Präambeldaten und die Nutzdaten im Empfangsbetrieb nicht, wie beim Stand der Technik, im De/Encoder, sondern im Controller voneinander getrennt, wozu der Controller außer den Nutzdaten auch die Präambeldaten übermittelt bekommt. Die Controller, insbesondere der HDLC-Controller, kann diese Verarbeitung aufgrund seiner inhärenten Funktionen durchführen. Damit wird die Verzögerung der Bit-Übermittlung und insbesondere die Nichterken­ nung des Datenpaketes vermieden.

Für eine eindeutige Erkennung einer Sende- bzw. Empfangspause durch den Con­ troller ist es vorteilhaft, wenn im Empfangsbetrieb über die Empfangsleitung ein High-Level-Datensignal vom Decoder ausgegeben wird, sobald innerhalb einer vorbestimmten Bitzeit empfangsseitig kein Flankenwechsel mehr erfolgt und wenn währenddessen weiter Empfangstakte bereitgestellt werden.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der Sendebetrieb Priorität gegenüber dem Empfangsbetrieb hat.

Dadurch wird der Empfang von Blinddaten, die von der Sendeleitung auf die Empfangsleitung übertragen bzw. induziert werden können, vermieden.

Vorteilhaft ist, wenn die Signale für die Übertragung der Nutzdaten vom Control­ ler und der Nutzdaten und der Präambeldaten an den Controller bitsynchron ge­ neriert werden.

Die Erfindung erstreckt sich auf ein elektronisches Bauteil zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens, das durch die Merkmale des Anspruches 5 gekennzeichnet ist.

In Fig. 1 ist ein Blockschaltbild für ein Datenübertragungssystem gezeigt, womit Kommunikations-, Funktions-, Diagnose- und ähnliche Daten auf einen Daten­ bus 10 übertragen und mittels eines Controllers 12, 13 auf ihre Richtigkeit, Voll­ ständigkeit, Funktionsfähigkeit überprüft werden. In Fig. 1 ist das Controllsystem mit zwei Microprozessoren 17, 19, zwei HDLC-Controllern 12, 13, zwei Manchester-De-/Encodern 14, 15 sowie Transformatoren 16 ausgestattet. In einem Sendebetrieb übermittelt der Microprozessor 17 entsprechend der jeweili­ gen Anwendung verarbeitete Signale im NRZ-Binärcode über den Controller 12 und der Leitung 20 an einen Encoderanteil 141 des Manchester-De/Encoders 14. Dieser wandelt die NRZ-Signale in Manchestersignale um.

Diese Manchesterdaten 23 gelangen über eine Leitung 18 des Datenbusses 10 als Empfangssignale 25 in den Decoderanteil 152 des zweiten Manchester- De/Encoders, 15. Hier erfolgt die Decodierung der Daten in NRZ-Code, die vom zweiten Controller 13 auf die Richtigkeit überprüft werden.

Ein Schaltbild des Manchester-De/Encoders 14 ist in Fig. 2 dargestellt. Der untere Bereich stellt den Sendeanteil und der obere Bereich den Empfangsanteil dar. Im Sendebetrieb werden die am Controller anstehenden Nutzdaten 20 von einem Encoder 141 entsprechend dem Takt 24′ eines Taktgebers 24 abgefragt. Der Ein­ gangsbeginn der Nutzdaten wird von einer Präambel 28, die von einem Präam­ belgenerator 22 generiert wird, bestimmt.

Wie im Zeitdiagramm gemäß Fig. 3 gezeigt ist, erhält der Encoder zunächst die Präambeldaten 28, die aus einer Manchester-Bitsequenz von beispielsweise 32 Bitlänge besteht und die aus einer 1-0-Bitfolge und mit zwei 1-Bits endet. Bei die­ ser Bitfolge befinden sich nur in der Bitmitte, nicht aber an den Bitzellengrenzen 30, 31 Signalflanken. Die Bitzelle ist dadurch eindeutig definierbar. Bei Erreichen des Endes 32 der Präambel 28 wird der Anfangszeitpunkt 33 für den Eingang der Nutzdaten 20′ signalisiert. Sobald das letzte Nutzdatenbit auf der Datenlei­ tung 20 angegeben ist, wird das Ende 35 der Datendurchgabe signalisiert. Mit dem Bezugszeichen 34 ist der Signalverlauf hierzu gezeigt. Die empfangenen Nutzdaten 20′ werden in Manchester-Code umgewandelt und über die Sendelei­ tung 23 an den Datenbus 10 ausgesandt.

Im Empfangsbetrieb gehen die Daten im Manchester-Code in eine Synchronisier­ einheit 26 ein, in der die Empfangsdaten mit dem Systemtakt 24′ synchronisiert werden. Die synchronisierten Daten 50 werden dem Decoder 142 zugeleitet, der ein Signal 51′ zur Bestimmung des Beginns und des Endes der Datenweiterleitung generiert. Dabei werden, wie in Fig. 4 gezeigt, zunächst die Präambeldaten 27′ und anschließend die Nutzdaten 27′′ über die Datenleitung 27 an den Controller weitergegeben, der sie in der Taktfolge 24′′ abfragt. Die Bereitstellung der Takte 24′′ erfolgt nicht nur bei Datenübergabe, sondern auch in den Datenübermitt­ lungspausen 27′′′. Im Empfangsbetrieb werden die Nutzdaten 50′ im Decoder 142 lediglich decodiert, während die Verarbeitung mit den Präambeldaten 27′ im Controller 12, 13 erfolgt. In den Datenpausen gibt der Decoder 142 ein High- Level-Datensignal 27′′′ aus.

In Fig. 5 ist der Zustandswechsel am Ausgang des Decoders 142 in Abhängigkeit des synchronisierten Signales 50′ (DRI) gezeigt. Die jeweils oval eingekrei­ sten vier Bits 1 bzw. 0 repräsentieren von links nach rechts die vom Decoder 142 in der Datenleitung 27 ausgegebenen Präambel- und Nutzdaten 27′ bzw. 27′′ (DRO), das Signal 51′ für die Datengültigkeit (DAV), das Taktsignal 24′′ (RCL) und ein Hilfssignal (LDT). Die Pfeile deuten jeweils die Empfangssignale DRI an. Geht vom Zustand 60, d. h. DRO = 0, DAV = 0, RCL = 0 und LDT = 0 ein DR- Empfangssignal 1 ein, was mit dem Pfeil 61 symbolisiert wird, gehen die Ausgän­ ge vom Decoder 142 in den Zustand 62 über, d. h., für DRO, DAV und RCL steht je­ weils ein 1-Bit an. Folgt dem 1-Bit von DRI ein weiteres 1-Bit, was eine Datenemp­ fangspause 27′′′ bedeutet, bewegt sich der Zustand in der Schleife 62, 63, in der der Zeittakt RCL weiter generiert, während die Signale in der Empfangsdatenlei­ tung 27 und der Leitung 51 im High-Level-Zustand beharren. Die Zustände 62, 63 stellen somit den Empfangsdatenpausenbetrieb dar. Erst bei einem Wechsel des Empfangssignals auf 0-Bit (64) geht das Durchgangs-Erkennungssignal 51′ auf Low-Level und zeigt damit die Datengültigkeit an. Die Empfangsdaten DRI gehen im Manchester-Code ein, so daß nach dem 0-Bit gemäß Pfeil 64 ein 0-Bit (65) und zwei 1-Bits (66, 67) usw. folgen. Das heißt, bei Datenübermittlung wechselt der Zustand der Decoderausgänge entsprechend den Zuständen 60, 70 bis 74, in de­ nen die Datengültigkeit DAV im Low-Level bleibt.

Claims (5)

1. Verfahren zum Codeumsetzen von Daten für Datenübermittlungssysteme, bei dem Nutzdaten im Sendebetrieb vom NRZ-Code in Manchester-Code und im Empfangsbetrieb vom Manchester-Code in NRZ-Code umgewandelt werden, wobei im Sendebetrieb den Nutzdaten Präambeldaten vorange­ stellt werden, und wobei im Empfangsbetrieb einem Controller die umge­ wandelten Nutzdaten zugeleitet und Empfangstakte bereitgestellt werden, dadurch gekennzeichnet, daß im Empfangsbetrieb (25, 50, 51, 27, 24′′) die Nutzdaten (27′) sowie die Präambeldaten (27′′) über eine Empfangslei­ tung (27) an den Controller (12) weitergeleitet und im Controller verarbei­ tetwerden, während die Bereitstellung der Empfangstakte (24′′) auch bis in die Datenübermittlungs- bzw. Sendepausen (27′′′) hinein erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Empfangsbe­ trieb über die Empfangsdatenleitung (27) ein High-Level-Datensignal (27′′′) ausgegeben wird, wenn innerhalb einer vorbestimmten Bitzeit empfangs­ seitig (25) kein Flankenwechsel erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sen­ debetrieb (141) Priorität gegenüber dem Empfangsbetrieb (142) hat.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Signale für die Übertragung von Nutzdaten (20, 27) an bzw. vom Controller (12) bitsynchron generiert werden.

5. Elektronisches Bauteil zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, enthaltend einen Präambelgenerator (22), der eine Bitsequenz zur Bestim­ mung des Zeitpunktes zum Aufnehmen der Nutzdaten (20, 27) generiert, ei­ nen Taktgeber (24), einen Manchester-Encoder (241) für den Sendebe­ trieb sowie einen Manchester-Decoder (242) für den Empfangsbetrieb, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang (51, 27, 24′′) des Manchester- Decoders als Eingang für einen Controller (12) vorgesehen ist, daß das Zustandsdiagramm (Fig. 5) des Manchester-Decoders (242) so festge­ legt ist, daß der Takt (24′′) im Empfangsbetrieb durchgehend generiert wird und daß bei Erkennung einer Datenübermittlungs- bzw. Sendepause (27′′′) der Decoder (142) ein High-Level-Datensignal (27)′′′ ausgibt.