DE4224508A1

DE4224508A1 - Verfahren zur Ermittlung der Bittaktfrequenz eines digitalen Signals

Info

Publication number: DE4224508A1
Application number: DE19924224508
Authority: DE
Inventors: Ralf Ranzenberger; Armin Egger
Original assignee: Mannesmann VDO AG
Current assignee: Mannesmann VDO AG
Priority date: 1992-07-24
Filing date: 1992-07-24
Publication date: 1994-01-27
Anticipated expiration: 2012-07-25
Also published as: DE4224508C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der Bittaktfrequenz eines digitalen Signals mit einem vorgegebenen Bitmuster.

Bei verschiedenen Datenübertragungssystemen ist die Bittaktfrequenz bzw. die Baud-Rate von angeschlossenen Teilnehmern in einem vorgegebenen Bereich von beispielsweise 500 Bit/s bis 9600 Bit/s frei wählbar. Zum Empfang derartiger Datentelegramme ist daher eine Erkennung der Bittaktfrequenz erforderlich.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, mit dem die Bittaktfrequenz in einfacher Weise ermittelt werden kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß der Beginn des Bitmusters dadurch erkannt wird, daß vor der ersten Flanke für eine vorgegebene Zeit keine Flanke aufgetreten ist, daß ein Zeitzähler (Timer) eines Mikrocomputers durch eine vorgegebene Flanke gestartet und durch eine weitere vorgegebene Flanke des Signals angehalten wird und daß der Zählerstand des Zeitzählers in die Bittaktfrequenz umgerechnet wird.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in der Realisierbarkeit mit jedem Prozessortyp, sofern dieser über einen Zeitzähler (Timer) verfügt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist für beliebige Bittaktfrequenzen innerhalb eines vorgegebenen Bereichs von beispielsweise 500 Bit/s bis 9600 Bit/s geeignet.

Die Genauigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens wird durch eine Weiterbildung gesteigert, die darin besteht, daß der Zeitzähler erst nach mehreren Bitperioden des Signals angehalten wird.

Insbesondere bei einem von der ISO festgelegten Datenformat, wobei das Signal mit einem vorgegebenen Bitmuster ein Synchronisationswort eines Datentelegramms ist und von Bit zu Bit wechselnde Pegel aufweist und wobei das Signal einem Interrupt-Eingang eines Mikrocomputers zugeführt wird, ist gemäß einer anderen Weiterbildung vorgesehen, daß mit der ersten Flanke über einen Interrupt der Zeitzähler gestartet und der Mikrocomputer für weitere Interrupts gesperrt wird, daß von folgenden Flanken erzeugte Interrupt-Anforderungen gezählt werden und daß mit Erreichen einer vorgegebenen Zahl von Interrupt-Anforderungen der Mikrocomputer wieder für Interrupts freigegeben wird, so daß der Zähler bei einer darauffolgenden Flanke angehalten wird.

Diese Weiterbildung ist in vorteilhafter Weise bei Mikrocomputern anwendbar, welche am Interrupt-Eingang ein Register aufweisen, in welchem eine Interrupt-Anforderung gespeichert wird, die durch geeignete Programmierung aus dem Register ausgelesen werden kann. Dadurch ist ein Zählen der Flanken möglich, obwohl der Interrupt gesperrt ist. Ein geeigneter Mikrocomputer ist beispielsweise unter der Typenbezeichnung HD6305X von der Firma Hitachi erhältlich.

Bei einem Datentelegramm, bei dem das Synchronisationswort ein Startbit und ein Acht-Bit-Wort mit wechselnden Pegeln enthält, ist gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung vorgesehen, daß der Mikrocomputer nach der dritten gleichartigen Flanke wieder für Interrupts freigegeben wird und daß die Bittaktfrequenz f_BT nach folgender Gleichung berechnet wird:

f_BT = 8/(T_T·C_T),

wobei T_T die Auflösung des Zeitzählers, also die Periodendauer des dem Zeitzähler zugrundeliegenden Taktes und C_T der erreichte Zählerstand ist.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon ist schematisch in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine Anordnung zum Empfang von Daten und zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 2 ein Zeitdiagramm eines Synchronisationswortes eines Datentelegramms nach ISO und

Fig. 3 ein Flußdiagramm eines Programms nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.

Der Anordnung nach Fig. 1 wird bei 1 das zu empfangene Signal zugeführt. Über einen Interrupt-Controller 2 wird es zu einem Interrupt-Eingang IR einer zentralen Verarbeitungseinheit 3 geführt. Die zentrale Verarbeitungseinheit 3 kann über den Interrupt-Controller 2 die Einleitung eines Interrupts trotz Vorliegen einer entsprechenden Flanke am Eingang 1 sperren. Eine Interrupt-Anforderung wird jedoch in einem Register 4 gespeichert, dessen Inhalt einem Eingang I der zentralen Verarbeitungseinheit 3 zuführbar ist und dort entsprechend dem jeweils ablaufenden Programm abgefragt werden kann. An die zentrale Verarbeitungseinheit 3 sind ferner ein Zeitzähler 5 und ein Schreib/Lesespeicher 6 angeschlossen.

Fig. 2 zeigt das Zeitdiagramm eines Synchronisationswortes eines Datentelegramms nach ISO. Nach einer Pause von mindestens 20 ms, in welcher das Signal auf dem Pegel H verharrt, folgt eine erste fallende Flanke, mit welcher ein Startbit B0 mit dem Pegel L beginnt. Im Anschluß daran folgen acht Bits B1 bis B8 mit wechselnden Pegeln. Nach dem Bit B8 folgt ein Stopbit B9 mit dem Pegel H.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird zunächst geprüft, ob eine Pause vorliegt. Dazu wird der Zeitzähler 5 (Fig. 1) auf 20 ms initialisiert und der Eingang I der zentralen Verarbeitungseinheit ständig auf den Pegel H abgefragt. Tritt während dieser Zeit ein Pegel L auf, dann wird der Zeitzähler angehalten und beim nächsten H-Pegel erneut gestartet.

Ist der Zeitzähler abgelaufen, ohne daß ein L-Pegel auftritt, wird auf die fallende Flanke des Startbits B0 gewartet. Diese Flanke löst einen Interrupt aus. Dadurch wird die Taktfrequenz des Zeitzählers auf einen hohen Wert initialisiert und der Zeitzähler gestartet.

Gleichzeitig wird der Mikrocomputer für die folgenden Interrupts gesperrt. Es wird jedoch der Inhalt des Interrupt-Anforderungs-Registers 4 (Fig. 1) regelmäßig abgefragt, so daß im Mikrocomputer die fallenden Flanken, die in Fig. 2 mit 1., 2. und 3. bezeichnet sind, gezählt werden können. Nach der dritten fallenden Flanke wird durch geeignete Steuerung des Interrupt-Controllers 2 (Fig. 1) der Interrupt wieder zugelassen. Sobald die nächste - also die vierte - fallende Flanke auftritt, wird wieder ein Interrupt ausgelöst und der Zeitzähler angehalten. Aus dem Zählerstand wird mit der obengenannten Gleichung die Bittaktfrequenz berechnet. Dieses erfolgt während der Dauer des Bits B8 und des Stopbits B9, so daß mit dem Eintreffen eines auf das Synchronisationswort gemäß Fig. 2 folgenden Datenwortes die Bittaktfrequenz bereits ermittelt ist und das Datenwort richtig empfangen werden kann.

Das als Flußdiagramm in Fig. 3 dargestellte Programm zur Ermittlung der Bittaktfrequenz wird bei 11 gestartet. Im Anschluß daran wird das Programm bei 12 in Abhängigkeit davon verzweigt, ob das Signal einen Pegel H aufweist. Ist dieses nicht der Fall, wird bis zum Auftreten des Pegels H eine Warteschleife durchfahren. Sobald der Pegel H vorliegt, wird bei 13 der Zeitzähler auf 20 ms gesetzt und gestartet. Danach wird bei 14 wiederum gefragt, ob der Pegel H ist. Ist dieses nicht mehr der Fall, wird bei 17 der Zeitzähler angehalten und das Programm bei 12 fortgesetzt.

Ist der Pegel jedoch noch H, wird bei 15 das Programm in Abhängigkeit davon verzweigt, ob 20 ms abgelaufen sind. Solange dieses nicht der Fall ist, werden die Programmteile 14 und 15 wiederholt durchlaufen. Ist jedoch die Zeit von 20 ms abgelaufen, wird bei 16 das Programm in Abhängigkeit davon verzweigt, ob eine fallende Flanke, also ein Wechsel vom Pegel H zum Pegel L vorliegt. Falls nicht, wird solange gewartet, bis dieser Pegelwechsel auftritt. Danach wird der Zeitzähler bei 18 auf die höhere Taktfrequenz initialisiert und eine Sperrung des Interrupts vorgenommen. Bei 19 durchläuft das Programm wieder eine Warteschleife, solange noch keine fallende Flanke vorliegt, wobei laufend der Eingang I der zentralen Verarbeitungseinheit 3 (Fig. 1) abgefragt wird.

Tritt eine fallende Flanke auf, wird bei 20 ein Flankenzähler inkrementiert. Danach wird bei 21 in Abhängigkeit davon verzweigt, ob bereits drei Flanken erkannt wurden. Ist dieses der Fall, wird ein Interrupt mit Hilfe des Programmteils 22 wieder zugelassen. Bei 23 wird wiederum eine Schleife durchfahren bis eine fallende Flanke vorliegt. Der dann erreichte Zählerstand des Zeitzählers wird bei 24 gespeichert, worauf bei 25 die Baud-Rate bzw. die Bittaktfrequenz ermittelt wird. Bei 26 wird das Programm beendet.

Claims

1. Verfahren zur Ermittlung der Bittaktfrequenz eines digitalen Signals mit einem vorgegebenen Bitmuster, dadurch gekennzeichnet, daß der Beginn des Bitmusters dadurch erkannt wird, daß vor der ersten Flanke für eine vorgegebene Zeit keine Flanke aufgetreten ist, daß ein Zeitzähler (Timer) eines Mikroprozessors mit einer vorgegebenen Flanke gestartet und durch eine weitere vorgegebene Flanke des Signals angehalten wird und daß der Zählerstand des Zeitzählers in die Bittaktfrequenz umgerechnet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitzähler erst nach mehreren Bitperioden des Signals angehalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Signal mit einem vorgegebenen Bitmuster ein Synchronisationswort eines Datentelegramms ist und von Bit zu Bit wechselnde Pegel aufweist und wobei das Signal einem Interrupt-Eingang eines Mikroprozessors zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß mit der ersten Flanke über einen Interrupt der Zeitzähler gestartet und der Mikroprozessor für weitere Interrupts gesperrt wird, daß von folgenden Flanken erzeugte Interrupt-Anforderungen gezählt werden und daß mit Erreichen einer vorgegebenen Zahl von Interrupt-Anforderungen der Mikroprozessor wieder für Interrupts freigegeben wird, so daß der Zähler bei einer darauffolgenden Flanke angehalten wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Synchronisationswort ein Startbit und ein Acht-Bit-Wort mit wechselnden Pegeln enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor nach der dritten gleichartigen Flanke wieder für Interrupts freigegeben wird und daß die Bittaktfrequenz f_BT nach folgender Gleichung berechnet wird: f_BT = 8/(T_T·C_T),wobei T_T die Auflösung des Zeitzählers, also die Periodendauer des dem Zeitzähler zugrundeliegenden Taktes und C_T der erreichte Zählerstand ist.