DE68922980T2

DE68922980T2 - Steuerungssystem für Duplex-Übertragungskanäle.

Info

Publication number: DE68922980T2
Application number: DE68922980T
Authority: DE
Inventors: De La Torre Carlos Hita
Original assignee: Alcatel NV
Current assignee: Alcatel Lucent NV
Priority date: 1988-12-30
Filing date: 1989-12-27
Publication date: 1995-12-07
Anticipated expiration: 2009-12-28
Also published as: EP0376842B1; EP0376842A3; ATE123608T1; ES2009693A6; DE68922980D1; EP0376842A2

Description

GEGENSTAND DER ERFINDUNG

Diese Erfindung besteht, wie es in dem Titel dieser technischen Beschreibung angegeben wird, aus einem Steuersystem für Duplex- Kommunikationskanäle, das eine einzelne Halbduplex-Kommunikationssteuereinheit für beide Übertragungsrichtungen nutzt. Ein Beispiel für derartige Halbduplex-Kommunikationssteuereinheiten kann man in der US-Patentschrift 4,177,451 finden.
Die hier berücksichtigte Erfindung hat die Aufgabe der Steuerung einer Duplex-Kommunikationsverhindung, in der genau festgelegte Nachrichten, Pakete oder Rahmen hei gemäßigten oder niedrigen Signalraten (19,2 kbit/s und niedriger) genutzt werden.
Gemäß der Erfindung und entgegen dem in der US-Patentschrift 4,177,451 gesagten, arbeitet die Halbduplex-Kommunikationssteuereinheit im Übertragungsmodus mit einer Rate, die viel höher ist als die der Übertragung über eine Leitung und die der Halbduplex-Kommunikatlonssteuereinheit im Empfangsmodus.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Duplex-Kommunikationskanäle mit einfachen Kommunikationsprotokollen werden traditionell mit Duplex-Steuerelementen gesteuert. Als ein Beispiel betrachte man den Fall der Schaltungen mit der Bezeichnug USART (Universeller Synchron- Asynschron- Empfänger/- Sender), unter denen der Typ 2651 ein Industriestandard ist (siehe "Philips Integrated Circuits Book IC 14N", 1985, Seite 993 bis 1006), der die Behandlung von Kommunikationsprotokollen vom Start/Stop-Typ sowie vom synchronen Übertragungstyp (einschließlich des IBM BiSync) erlaubt.
Wenn das Protokoll komplex ist, wie bei bit-orientierten Protokollen, z.B. HDLC, können Duplex-Steuereinheiten, die teuer und in ihrer Betriebsweise komple: sind, oder sonstige zweifache Halbduplex-Steuereinheiten, die einfacher und weniger teuer sind, wobei eine für jede Übertragungsrichtung genutzt wird, eingesetzt werden.
Gegenwärtig sind Kommunikationssteuereinheiten für den Duplex- Betrieb auf dem Markt erhältlich, die die Steuerung von Duplex- Kommunikationskanälen mit einem breiten Bereich von Protokollen erlauben, wie etwa die Typen SCN2652 (siehe "Philips Integrated Circuits Book IC 14N", 1985, Seite 563 bis 582), oder der I82530 (siehe "Intel Microcommunications Handbook", 1986, Seite 9.83 bis 9.110) . Diese Steuereinheiten erfordern einen komplexen Steuerungsprozess, der von einem zugehörigen Mikroprozessor geleitet wird. Zusätzlich sind sie sehr teuer.

CHARAKTERISIERUNG DER ERFINDUNG

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Steuerungssystem für Duplex-Kommunikationskanäle zu liefern, das eine einzelne Halbduplex-Kommunikationssteuereinheit nutzt, für die die Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß die Halbduplex-Kommunikationssteuereinheit mit einem Multiplexer verbunden ist, der wiederum mit zwei unterschiedlichen Taktschaltungen verbunden ist, deren Aufgabe es ist, den Multiplexer mit einer Betriebsfrequenz im Empfangsmodus und einer weiteren Betriebsfrequenz im Übertragungsmodus zu versorgen; daß die Halbduplex-Kommunikationssteuereinheit über ein erstes Steuerelement mit einem Pufferspeicher verbunden ist, in dem die Daten mit einer Rate gespeichert werden, die höher als diejenige ist, mit der sie zur Leitung übertragen werden und dessen Ausgang mit einer seriellen Schaltung verbunden ist, die die Daten über eine Übertragungsschnittstelle mit der Übertragungsrate der Leitung auf der Leitung liefert; und daß die Halbduplex-Kommunikationssteuereinheit über ein zweites Steuerelement mit einer Empfangsschnittstelle verbunden ist, die wiederum mit der Leitung verbunden ist, um den Empfang mit der Empfangsrate der Leitung zu bewirken.
Der Empfang erfolgt direkt über die Empfangsschnittstelle mit der Rate der Empfangsleitung.
Um die Übertragung zu beeinflussen, werden andererseits die Sendedaten in den Pufferspeicher mit einer Rate gespeichert, die höher als die Rate ist, mit der sie zur Leitung übertragen werden, wobei die Daten zu einem Parallelregister mit einer Rate übertragen werden, die acht mal geringer ist, als die Übertragungsrate der Leitung.
Die Daten werden dann zu einem Seriell-Parallel-Register gesandt, von dem sie auf der Leitung über die Übertragungsschnittstelle mit der Übertragungsrate der Leitung übertragen werden.
Um ein besseres Verständnis dieser Beschreibung zu bewirken und um einen integrierten Bestandteil der Erfindung zu bilden, wird als nächstes eine einfache Figur eingeführt, die das Blockdiagramm des Systems der Erfindung zeigt.

KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN

Figur 1 zeigt das Blockdiagramm des Systems, das Gegenstand der Erfindung ist.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung basiert auf einer Halbduplex-Kommunikationssteuereinheit, die mit einem Taktsignal bei einer Frequenz versorgt wird, die davon abhängt, ob diese im Übertragungsmodus oder im Empfangsmodus arbeitet.
Die Halbduplex-Kommunikationssteuereinheit arbeitet normalerweise im Empfangsmodus, wobei sie ein Taktsignal empfängt, daß der Empfangsrate der Leitung genügt; sie ändert sich für den Übertragungsmodusbetrieb, wenn etwas zu übertragen ist und von der Leitung keine Informationen empfangen werden. Im letzteren Fall wird sie mit einem Taktsignal versorgt, das so schnell ist, wie es der Betrieb der Steuereinheit zuläßt, das die Informationen in einen Pufferspeicher gelangen läßt.
Von diesem Speicher werden die Informationen mit der Übertagungsrate der Leitung gelesen und die Übertagung zur Leitung wird fortlaufend ausgeführt. Auf die Weise wird ein quasi Duplex-Betrieb erreicht, wobei die Annäherung an einen wahren Duplex-Betrieb sich soweit vergrößert, wie sich das Verhältnis zwischen dem Taktsignal des Übertragungsmodus und dem Taktsignal des Empfangsmodus erhöht.
Im Folgenden und unter Bezugnahme auf die oben besprochene Figur wird eine Beschreibung der Erfindung gegeben, die die spezifizierten Funktionen ausführt.
Normalerweise arbeitet das System im Empfangsmodus, für den die Halbduplex-Kommunikationssteuereinheit 1 das RTS-Signal auf HIGH (ein) hält, und das über den Multiplexer 2 ausgewählte Taktsignal folglich mit der Empfangsrate der Leitung, wie sie durch die Schaltung 3 für den Empfangstakt generiert wurde, übereinstimmt.
Wenn der Übertragungsbetrieb benötigt wird, wechselt die Halbduplex-Kommunikationssteuereinhelt 1 das RTS-Signal auf LOW (aus) und folglich korrespondiert das über den Multiplexer 2 ausgewählte Taktsignal mit der Speicherrate für in den Pufferspeicher 11 zu übertagende Daten, wobei diese von der schnellen Takt schaltung 4 erzeugt wurde.
Die Halbduplex-Kommunikationstseuereinheit 1 erzeugt ebenfalls das E/A-Steuersignal, das mit dem von der Verzögerungsschaltung 5 erzeugten CTS-Signal synchronisiert wurde, wobei die Funktion der Verzögerungsschaltung darin besteht, das RTS-Signal für die Zeit zu verzögern, die von der Halbduplex-Kommunikationseinheit benötigt wird, vom Empfangs- in den Übertragungsmodus zu wechseln. Das E/A-Steuersignal wird an die Steuerelemente 6 und 7 angelegt.
Wenn das E/A-Steuersignal HIGH (ein) ist, ist nur das Steuerelement 7 aktiviert, das die Übertragung der Informationen erlaubt, die von der Leitung 8 über die Empfangsschnittstelle 9 zum Eingang 10 der Halbduplex-Kommunikationssteuereinheit 1 kommen. Wenn das E/A-Steuersignal LOW (aus) ist, ist nur das Steuerelement 6 aktiviert, das die Übertragung der Informationen erlaubt, die zum Pufferspeicher 11 übertragen werden sollen.
Um den richtigen Betrieb des Pufferspeichers 11 zu erlauben, wird letzterer mit einem dritten Steuerelement 12 an den Eingängen verbunden, an denen das CTS-Signal und das von der schnellen Taktschaltung 4 kommende Signal, als das CXRR-Signal bezeichnet, empfangen werden, wobei dieses Signal das Schreiben der in den Pufferspeicher 11 zu übertragenden Daten mit einer Rate, die mit dem schnellen Takt 4 übereinstimmt, ermöglicht.
Wenn die zu übertragende Nachricht einmal zum Pufferspeicher 11 übertragen wurde, setzt die Steuereinheit die E/A- und RTS-Signale auf den HIGH- (ein) Zustand zurück und kehrt so zum Empfangsmodus zurück.
Die in dem Pufferspeicher 11 gespeicherte Information wird parallel, Byte für Byte, in die Serialisierungseinheit 15 geladen, wobei aus diesem Grund der Speicher mit der Taktschaltung für die Übertragungsleitung 13 über einen durch acht teilenden Prequenzteiler 14 verbunden ist, so daß der Speicher mit einer Rate gelesen wird, die acht mal so groß wie die Übertragungsrate ist.
Die Serialisierungseinheit 15 besteht aus zwei acht-Bit-Registern, so daß das erste davon die von dem Pufferspeicher 11 kommenden Informationen parallel empfängt und diese mit dem passenden Zeitverhalten zum zweiten Register sendet, das wiederum die Informationen gesteuert durch das CKTRL-Signal vom Takt der Übertragungsleitung 13 in die serielle Form für deren Übertragung nach Leitung 8 über die Übertragungsschnittstelle 16 umwandelt.
Wie aus der Eeschreibung bis zu diesem Punkt angenommen werden kann, gehen alle von der Leitung empfangenen Informationen verloren, wenn sich die Halbduplex-Kommunikationssteuereinheit 1 im Übertragungsmodus befindet.
Obwohl der Wert des Verhältnisses zwischen der Frequenz des CKRR-Signals vom schnellen Taktgeber 4 und dem CKRL-Signal vom Empfangstaktgeber 3 hoch ist, z.B. > = 100, und berücksichtigt wird, daß der empfangene Informationsfluß infolge des Paket- und Rahmenbildungsprozesses in der entfernten Steuereinheit und des zugehörigen Informationsflusses nicht kontinuierlich ist, ist der Prozentsatz der verlorenen Rahmen und damit der Rahmen, die erneut übertragen werden müssen, sehr gering.
Aus all dem Vorangegangenem kann deshalb geschlußfolgert werden, daß im Empfangsmodus die Informationen über die Empfangsschnittstelle 9 empfangen und zur Halbduplex-Kommunikationssteuereinheit 1 über das Steuerelement 7 übertragen wurden. Während dieser Phase arbeitet die Halbduplex-Kommunikationssteuereinheit 1 mit dem CKRL-Taktsignal, das von Schaltung 3 für den Empfangstakt erzeugt und mit Hilfe des Multiplexers 2 ausgewählt wurde.
Im Übertargungsmodus beginnt die Halbduplex-Kommunikationssteuereinheit, sobald sie einmal überprüft hat, daß sie keine Informationen von der Leitung darüber empfängt, mit dem CKRR-Taktsignal zu arbeiten, das von der schnellen Taktschaltung 4 erzeugt und mittels des Multiplexers 2 ausgewählt wurde, und sendet die Informationen, die für die Übertragung zum Pufferspeicher 11 parallel gelesen und in die Serialisierungseinheit 13 geladen und anschließend zur Sendeschnittstelle 16 zum Senden auf Leitung 8 geschickt werden.

Claims

1. STEUERSYSTEM FÜR DUPLEX-KOMMUNIKATIONSKANÄLE auf einer Übertragungsleitung (8), das auf Duplex-Kanäle, die Protokolle mit genau festgelegten Rahmen, Paketen oder Nachrichten nutzt, dadurch gekennzeichnet, daß:

- eine Halbduplex-Kommunikationssteuereinheit (1) mit einem Multiplexer (2) verbunden ist, der wiederum mit zwei unterschiedlichen Taktschaltungen (3 und 4) verbunden ist, deren Aufgabe es ist, jeden mit einer Betriebsfrequenz im Empfangsmodus und einer anderen Betriebsfrequenz für den Übertragungsmodus zu versorgen;

- die Halbduplex-Kommunikationssteuereinheit (1) über ein erstes Steuerelement (6) mit einem Pufferspeicher (11) verbunden ist, in dem die Daten bei einer Rate gespeichert werden, die viel höher ist als die, mit der sie zur Leitung (8) gesendet wurden, und deren Ausgang mit einer seriellen Schaltung (15) verbunden ist, welche die Daten über eine Übertragungsschnittstelle (16) mit der Übertragungsrate der Leitung liefert; und

- die Halbduplex-Kommunikationssteuereinheit (1) über ein zweites Steuerelement (7) mit einer Empfangsschnittstelle (9) verbunden ist, wobei diese mit der Leitung (8) verbunden ist, um den Empfang bei der Empfangsrate der Leitung zu bewirken.

2. STEUERSYSTEM FÜR DUPLX-KOMMUNIKATIONSKANÄLE gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelemente (6, 7) mit der Halbdupex-Kommuniaktionssteuereinheit (1) über eine gemeinsame Leitung (E/A), sowie über eine andere gemeinsame Leitung (10) verbunden sind, die genutzt wird, um die Informationen von der leitung (8) zu empfangen und die zu übertragenden Informationen an den Pufferspeicher (11) zu übertragen, was dazu führt, daß nur eines der Steuerelemente (6, 7) in Abhängigkeit davon aktiviert wird, ob sich das System im Empfangsmodus oder im Übertragungsmodus befindet.

3. STEUERSYSTEM FÜR DUPLX-KOMMUNIKATIONSKANÄLE gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbduplex-Kommunikationssteuereinheit (1) ebenfalls mit der Verzögerungsschaltung (5) verbunden ist, die das Auswahlsiganl für den Betriebsmodus (RTS) für die Zeit verzögert, die für die Halbduplex-Kommunikationssteuereinheit (1) notwendig ist, vom Empfangszustand in den Übertragungszustand zu wechseln.

4. STEUERSYSTEM FÜR DUPLX-KOMMUNIKATIONSKANÄLE gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Pufferspeicher (11) ebenfalls mit einem dritten Steuerelement (12), welches das Schreiben der Daten in den Speicher bei der Rate des schnellen Taktes (4) verwaltet, mit einer Taktschaltung der Übertragungsleitung (13) über einen durch acht teilenden Frequenzteiler (14) verbunden ist, der das Lesesignal und folglich die Übertragung der Daten vom Pufferspeicher zur Serialisierngseinheit (15) verwaltet.

5. STEUERSYSTEM FÜR DUPLX-KOMMUNIKATIONSKANÄLE gemäß den vorangegangenen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Serialisierungsschaltung (15) ein paralleles Laderegister, welches durch das Signal vom durch acht teilenden Dividierer (14) betrieben wird, und ein paralleles Lade- sowie ein serielles Ausgangsregister enthält, die durch das (CKTRL) Signal vom Übertragungstakt der Leitung (13) betrieben werden, wobei das Übertragen zur Leitung (8) mit der Übertagungsrate der Leitung erfolgt.

6. STEUERSYSTEM FÜR DUPLX-KOMMUNIKATIONSKANÄLE gemäß den vorangegangenen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Halbduplex-Kommunikationssteuereinheit (1) normalerweise im Empfangsmodus befindet, und diesen Zustand ändert, wenn Übertragungsbetrieb enge fordert wird, nachdem überprüft wurde, daß sie keine Informationen von der Leitung (8) empfängt.