DE4400301A1

DE4400301A1 - Rechnerkonfiguration

Info

Publication number: DE4400301A1
Application number: DE4400301A
Authority: DE
Inventors: Henning Siegel
Original assignee: Honeywell GmbH
Current assignee: Honeywell GmbH
Priority date: 1994-01-07
Filing date: 1994-01-07
Publication date: 1995-07-20

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Rechnerkonfiguration zur Abtastung, Verarbeitung und Übertragung von Meßwerten nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1.

Bei Meßvorgängen ist es üblich, die Meßwerte zyklisch abzufragen, zu verarbeiten und an weitere Einrichtungen, wie z. B. eine Anzeige zu übertragen. Benutzt man hierzu einen einzelnen Rechner, so kann dieser erst dann, wenn die Meßwerte verarbeitet und übertragen sind, wieder neue Meßwerte abfragen. In vielen Anwendungsfällen stellt diese Tatsache kein Problem dar. Es gibt jedoch Anwendungsfälle, in denen eine hohe und konstante Abtastrate der Meßdaten erwünscht ist.

Ein solcher Fall liegt z. B. bei einem inertialen Meßsystem vor, das mittels einer Anordnung von 3 Kreiseln als Einzelsensoren in den 3 Raumachsen die Orientierung eines Körpers im Raum zu bestimmen gestattet. Hierbei treten mehrere Fehlerquellen auf, von denen die wichtigsten nachfolgend aufgelistet sind:
Erstens treten Fehler auf auf Grund der Abweichung der Anordnung der drei Kreisel von der Orthogonalität bzw. von einem vorgegebenen Winkel infolge herstellungs bedingter mechanischer Toleranzen. Diesem Fehler kann nur durch eine präzise Herstellung und Justierung begegnet werden.
Zweitens ergibt sich ein Zeitfehler, wenn das Auslesen der Einzelsensoren nicht gleichzeitig erfolgt. Dieses Problem ist jedoch steuerungstechnisch beherrschbar.
Drittens muß der Einfluß der Erddrehrate kompensiert werden, was durch eine Zeitmessung zwischen den Sensorab tastungen und einen entsprechenden Update-Algorithmus erfolgt. Bei einer absolut konstanten Zykluszeit für die Zeitmessung kann der durch die Erddrehrate hervorgerufene Fehler vollständig kompensiert werden.
Viertens tritt bei einem solchen inertialen Meßsystem ein sogenannter Coningfehler auf, der dadurch hervorgerufen wird, daß bei der Bewegung um eine Achse eine konus förmige Sekundärbewegung bezüglich der anderen Achsen hervorgerufen wird. Werden die Drehbewegungen mit drei orthogonal angeordneten Kreiseln gemessen, so wird diese Sekundärbewegung von den Sensoren der betroffenen Achsen genauso erfaßt, wie die eigentliche primär zu messende Drehbewegung. Demzufolge wird der Meßwert durch den Coningeffekt verfälscht. Da bei inertialen Meßsystemen, ausgehend von einem frei wählbaren Ursprungskoordinaten system gemessen wird, existieren bekannte Algorithmen, um den Coningfehler, ausgehend vom Ursprungssystem zu kompensieren. Diese mathematischen Methoden haben aber den Nachteil, sehr rechenintensiv zu sein und zu großen, sich fortpflanzenden numerischen Fehlern zu neigen. Eine weitere Möglichkeit zur Unterdrückung des Coningfehlers besteht in einer Erhöhung der Abtastrate der Sensoren, wodurch die konusförmige Sekundärbewegung und damit der Coningfehler gegen Null geht.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Rechnerkonfiguration anzugeben, die bei der Verarbeitung von Meßwerten eine hohe Abtastrate der Meßwerte gestattet.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß den kennzeich nenden Merkmalen des Patentanspruches 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Rechnerkonfiguration sowie einer Anwendung derselben sind den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.

Anhand eines in den Figuren der beiliegenden Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles sei im folgenden die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein die erfindungsgemäße Rechner konfiguration veranschaulichendes Blockdiagramm; und

Fig. 2 ein Daten- und Steuerflußdiagramm zwischen wesentlichen Blöcken der Rechner konfiguration.

Gemäß Fig. 1 ist ein Meßprozessor 10 (µp1) und ein Kommunikationsprozessor 12 (µp2) angeordnet, die an einen gemeinsamen Taktgenerator 14 angeschlossen sind, wobei der Meßprozessor 10 als Master und der Kommunikations prozessor als Slave arbeitet. Beide Prozessoren 10 und 12 sind jeweils über Decoder 16 und 18 an einen Doppeltor speicher mit wahlfreiem Zugriff 20 (DPR = Dual Port RAM) angeschlossen. Eine Vorranglogik 22 empfängt die von den Decodern 16 und 18 decodierten Signale der beiden Prozessoren 10 und 12 und steuert den Doppeltorspeicher 20, um die von dem Meßprozessor 10 abgetasteten und verarbeiteten Daten in den Doppeltorspeicher 20 zu schreiben bzw. die in dem Doppeltorspeicher 20 befindlichen Daten in den Kommunikationsprozessor 12 einzulesen. Hierbei besitzt das Einschreiben des Meßprozessors 10 in den Doppeltorspeicher 20 immer Vorrang. Für das Auslesen der Daten aus dem Doppeltorspeicher 20 steht die Zeit zur Verfügung, in der nicht in den Doppeltorspeicher 20 eingeschrieben wird und nötigenfalls wird das Auslesen durch den Kommunikations prozessor 12 unterbrochen, wenn eine Schreibanforderung des Meßprozessors 10 vorliegt. Der Kommunikations prozessor 12 kann die ausgelesenen Daten aufbereiten und im gewünschten Format zur seriellen oder parallelen Übertragung bereitstellen, wobei die Kommunikation mit diskontinuierlicher Abfragefrequenz und mit variabler Datenlänge in Abhängigkeit von der Benutzeranforderung erfolgt. Hierbei ist aber immer sichergestellt, daß der Lesevorgang des Kommunikationsprozessors 12 unterbrochen wird, wenn die Vorranglogik eine Schreibanforderung des Meßprozessors 10 empfängt. Der Meßprozessor 10 arbeitet mit konstanter Zykluszeit, d. h. mit konstanter Abtast rate, die so hoch bemessen ist, wie es die Abtastung und Verarbeitung der Meßwerte erlaubt.

Jeder der beiden Prozessoren 10 und 12 ist in der üblichen Weise an Datenspeicher mit wahlfreiem Zugriff RAM 24 bzw. 24′ und an Programm-Festwertspeicher ROM 26 bzw. 26′ angeschlossen. Dem Meßprozessor 10 können über eine Eingabeeinrichtung 28 digitale Eingangsgrößen zugeführt werden, während der Kommunikationsprozessor 12 über eine Ausgabeeinrichtung 30 einen parallelen Datenaustausch ausführen kann.

Aus Fig. 2 ist der in der Rechnerkonfiguration statt findende Datenfluß bzw. die Steuerung der einzelnen Komponenten erkennbar. Der Meßprozessor 10 empfängt analoge Rohdaten α von den nicht-dargestellten Sensoren und er gibt ferner Steuersignale a an die Sensoren aus bzw. empfängt derartige Steuersignale von den Sensoren. Aus den Rohdaten nach entsprechender Analog/Digital- Wandlung durch den Meßprozessor 10 aufbereitete Sensor daten β werden kontinuierlich in den Doppeltorspeicher 20 geschrieben, wobei ein entsprechendes Schreibsignal b der Vorranglogik 22 signalisiert wird. Ferner kann der Meßprozessor 10 direkt Steuersignale d von dem Kommunikationsprozessor 12 bzw. von einem Benutzer empfangen, die z. B. einen Reset, eine Initialisierung usw. vorgeben. Der Kommunikationsprozessor 12 liest diskontinuierlich die in dem Doppeltorspeicher 20 stehenden aufbereiteten Sensordaten γ. Schließlich tauscht der Kommunikationsprozessor 12 mit der Vorrang logik 22 Signale c aus, durch die dem Kommunikations prozessor mitgeteilt wird, daß der Meßprozessor 10 eine Schreibanforderung ausgibt bzw. der Vorranglogik 22 mitgeteilt wird, daß der Kommunikationsprozessor 12 einen Datensatz vollständig gelesen hat. Letztlich gibt die Vorranglogik 22 Chipauswahlsignale e an den Doppeltor speicher 20, um Daten zu lesen bzw. Daten einzuschreiben.

Mit x* ist eine externe Verbindung des Kommunikations prozessors 12 angedeutet, die eine serielle bzw. parallele Datenübertragung über einen Bus mit eingeschlossener oder getrennter Übertragung von Steuersignalen beinhaltet.

Die Rechnerkonfiguration gemäß der vorliegenden Erfindung gestattet eine volle Ausnutzung der Prozessorressourcen, insbesondere der Geschwindigkeit. Eine Synchronisation zwischen der Übertragung und der Aufbereitung der Daten durch den Kommunikationsprozessor 12 und der Abtastung und Verarbeitung der Meßdaten durch den Meßprozessor 10 ist nicht erforderlich. Der Meßprozessor 10 ist völlig von den Benutzeranfordrungen getrennt und kann zeitlich nicht beeinflußt werden. Die Software des Meßprozessors 10 bleibt daher unverändert. Andererseits ist jedes vom Benutzer geforderte Protokoll durch alleinige Änderung der Software des Kommunikationsprozessors 12 implementierbar.

Claims

1. Rechnerkonfiguration zur Abtastung, Verarbeitung und Übertragung von Meßwerten, gekennzeich net durch
einen Meßprozessor (10), der mit fester Abtastrate arbeitet und der alleine der Meßwertabtastung und Verarbeitung dient;
einen Kommunikationsprozessor (12) zum Abfragen, Aufbereiten und Übertragen der Meßwerte; und einen von einer Vorranglogik (22) gesteuerten Doppeltorspeicher (20) mit wahlfreiem Zugriff, der mit den beiden Prozessoren (10, 12) im Datenaustausch steht,
wobei der Datenaustausch mit dem Kommunikations prozessor (12) unterbrochen wird, wenn der Meßprozessor (10) eine Schreibanforderung an den Doppeltorspeicher (20) richtet.

2. Rechnerkonfiguration nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Meßprozessor (10) als auch der Kommunikations prozessor (12) jeweils über Decoder (16, 18) an den Doppeltorspeicher (20) sowie an die Vorranglogik (22) angeschlossen sind.

3. Rechnerkonfiguration nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beiden Prozessoren (10, 12) ein gemeinsamer Taktgenerator (14) zugeordnet ist.

4. Rechnerkonfiguration nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorranglogik (22) bei einer Schreibanforderung des Meßprozessors (10) an den Doppeltorspeicher (20) das Auslesen des Doppeltorspeichers (20) durch den Kommunikations prozessor (12) sperrt.

5. Verwendung der Rechnerkonfiguration nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche zur Verarbeitung der Kreiselsignale in einem inertialen Meßsystem.