DE69025757T2

DE69025757T2 - Busarchitektur für Kommunikationssystem

Info

Publication number: DE69025757T2
Application number: DE1990625757
Authority: DE
Inventors: William E Boyer; William H Stone
Original assignee: GANDALF SYSTEMS CORP
Current assignee: GANDALF SYSTEMS CORP
Priority date: 1990-07-31
Filing date: 1990-07-31
Publication date: 1996-09-05
Anticipated expiration: 2010-08-01
Also published as: DE69025757D1

Description

Erfindungsgebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft digitale Kommunikation und insbesondere eine neuartige Busarchitektur zum Zusammenschalten von Einsteckmodulen in einem digitalen Kommunikationssystem.

Stand der Technik

Ein typisches digitales Kommunikationssystem umfaßt eine Mehrzahl von breitbandigen gemultiplexten Telekommunikationsvorrichtungen, die durch eine Vermittlungseinrichtung zusammengeschaltet werden, die in der Lage ist, jeden Kanal einer beliebigen der zusammengeschalteten Vorrichtungen mit jedem ausgewählten Kanal einer beliebigen anderen der Vorrichtungen zu verbinden. Die Vorrichtungen können beispielsweise Telekommunikationsprozessoren, Bildübertragungsgeräte, Ortsnetze (LANs - local area network) oder Sprach-Nebenstellenanlagen (PBXs - private branch exchanges) sein. Die Vermittlungseinrichtung umfaßt normalerweise eine Gruppe zusammengeschalteter Module, wobei ein Modul für jede Strecke oder Gruppe von Strecken der zusammengeschalteten Netze vorgesehen ist. Diese Module nehmen typischerweise die Form von Einsteckmodulen an, die in Mehrkontaktsteckplätze auf einer als Rückverdrahtungsplatte bekannten Leiterplatte oder Gruppe von übereinanderliegenden Leiterplatten passen können. Mehrleiterbusse auf der Rückverdrahtungsplatte sind gemeinsam an alle Steckplätze angeschlossen und dienen zur Übertragung von digitalen Informationen von jedem Modul zu allen anderen Modulen. Jedes Modul wählt die für es bestimmten digitalen Informationen durch Verwendung von über den gemeinsamen Bus übertragenen Adreßinformationen aus.
Eines der Probleme, die bei der Verwendung von Bussen zur Zusammenschaltung von Kommunikationsstrecken auftreten, ist der Mangel an Robustheit. Bei einem Datenbus bedeutet der Begriff "Robustheit" die Fähigkeit des Busses, Datenfehler während möglicherweise störender Ereignisse wie beispielsweise der Entfernung, Einfügung oder des Ausfalls eines Moduls am Bus zu minimieren oder zu vermeiden.
Ein weiteres Problem ist der Mangel an Rückkehrvermögen. Die Module, die die Verbindungsstrecken eines typischen digitalen Kommunikationssystems bereitstellen, können als "Vorrichtungsmodule" bezeichnet werden. Diese sind gewöhnlich am Bus von einem Steuermodul begleitet, das verschiedene Operationen durchführt, die für die richtige Funktionsfähigkeit der Vorrichtungsmodule von wesentlicher Bedeutung sind. Ausfall eines Steuermoduls kann verheerende Folgen haben. Das Rückkehrvermögen eines digitalen Kommunikationssystems kann durch Bereitstellung von redundanten Steuermodulen verbessert werden. In einem System mit redundanten Steuermodulen ist es jedoch schwierig, zuverlässige Ersatzschaltung zu erreichen.
Zu anderen, unter "Mangel an Rückkehrvermögen" klassifizierbaren Problemen gehören Fehlfunktionen von Vorrichtungsmodulen und Datenverlust aufgrund von Takt- Fehlsynchronisierungen während der Übertragung von Nachrichtenrahmen.
Noch weitere Probleme, die bei der Zusammenschaltung von Kommunikationsstrecken angetroffen werden, sind die Probleme ungenügender Bandbreitenkapazität und Systemkomplexität.
In US-A-4 445 048 ist eine hochratige Busstruktur mit privaten Bussen offenbart. In WO-SA-84/02438 ist ebenfalls eine Form von Privatbus offenbart.
Zu den Aufgaben der vorliegenden Erfindung gehört die Lösung eines oder mehrerer der oben beschriebenen Probleme und die Bereitstellung einer Busarchitektur mit verbesserter Robustheit und verbessertem Rückkehrvermögen, höherer Bandbreitenkapazität, größerer Flexibilität und Einfachheit.

Beschreibung der Erfindung

Nach der vorliegenden Erfindung ist eine digitale Kommunikationseinrichtung nach dem folgenden Anspruch 1 vorgesehen. Die erfindungsgemäße digitale Kommunikationseinrichtung verwendet einen privaten Datenbus für jedes ihrer Module. Jeder Datenbus ist so geschaltet, daß er nur von seinem eigenen Modul übertragene Daten führt und die so übertragenen Daten zu jedem anderen der Module abliefert. Die Daten werden jedem Modul über einen passiven Widerstand zugeführt, um den Bus von einem ausgefallenen Empfänger zu trennen. Die Verwendung privater Datenbusse für jedes Modul trägt zu der Robustheit des Systems bei, da es viel unwahrscheinlicher ist, daß Einschieben und Herausnahme eines Vorrichtungsmoduls, Ausfall eines Vorrichtungsmoduls und Ausfall des Busses sich störend auf das System auswirken. Die Verwendung von privaten Datenbussen für jedes Modul trägt auch zu der Bandbreitenkapazität des Systems bei.
Ein weiteres, durch die Merkmale des privaten Datenbusses ermöglichtes Merkmal der Erfindung ist die Bereitstellung von geteilten Datenbussen. Insbesondere ist, wenn sich die Module in einer Gruppenanordnung mit einem ersten Modul an einem Ende der Gruppenanordnung, einem letzten Modul am entgegengesetzten Ende der Gruppenanordnung und einer Mehrzahl von zwischen dem ersten und dem letzten Modul gelegenen Zwischenmodulen befinden, der Datenbus für jedes der Zwischenmodule in besagten ersten und zweiten Abschnitt eingeteilt. Durch diese Anordnung wird die Notwendigkeit für einen Treiber an einer Zwischenstelle an einem Bus vermieden. Stattdessen weist jeder Busabschnitt einen Treiber an einem Ende und einen Busabschluß an einem fernen Ende auf. Daraus ergeben sich verbesserte Signaleigenschaften auf den Datenbussen.
Jeder der Datenbusse kann an eine erste Menge von Kontakten eines entsprechenden ein Modul aufnehmenden Steckplatzes angeschlossen werden, um von dem in den Steckplatz eingesteckten Modul übertragene Daten zu leiten. Die Gruppenanordnung von Steckplätzen kann besondere Module mit hoher Bandbreite aufnehmen, wenn jeder der Datenbusse nicht nur mit der ersten Menge von Kontakten an seinem entsprechenden Steckplatz, sondern auch mit einer Sondermenge von Kontakten an einem anderen, vorzugsweise benachbarten Steckplatz verbunden ist. Besondere Module mit hoher Bandbreite, die in jeden zweiten Steckplatz in der Gruppenanordnung hineingesteckt sind, können jeweils zwei Datenbusse verwenden, wenn die übrigen Steckplätze leergelassen werden oder, wenn die übrigen Steckplätze belegt sind, keine Treiberverbindungen mit ihren entsprechenden Datenbussen bestehen. So kann eine Gruppenanordnung von Steckplätzen, normalerweise mit einem Modul in jedem Steckplatz und mit einer gegebenen Bandbreite arbeitend, mit der Hälfte der normalen Anzahl von Modulen, aber mit der doppelten Bandbreite der Normalbandbreite betrieben werden.
Die digitale Kommunikationseinrichtung umfaßt vorzugsweise mehrere Vorrichtungsmodule und mindestens ein Steuermodul, das über getrennte Taktleitungen, die jeweils vom Steuermodul zu einem Vorrichtungsmodul führen, jedem der Vorrichtungsmodule Taktsignale zuführt. Diese Verwendung getrennter Taktsignale verbessert die Robustheit des Systems und trägt auch zu verbesserten Signaleigenschaften in den Taktimpulsen bei.
Daten werden zwischen Modulen synchron in Nachrichtenrahmen übertragen. Jedes Steuermodul enthält einen auf das Taktsignal reagierenden Zähler zum Zählen der Takte während jedes Nachrichtenrahmens und wiederholten Erzeugen codierter Synchronisationssignale während der Zeit für jeden Nachrichtenrahmen. Die codierten Synchronisationssignale stellen die Zeit in jedem Rahmen dar und werden über getrennte Leitungen vom Steuermodul jedem der Vorrichtungsmodule zugeführt. In den Vorrichtungsmodulen können die codierten Synchronisationssignale vielmals während eines Rahmens mit einer in jedem Vorrichtungsmodul unterhaltenen Zeitschlitzzählung verglichen werden, wodurch Synchronisation aufrechterhalten wird und Datenverluste verringert werden.
Einzeln für jedes der Vorrichtungsmodule erzeugte Rücksetzsignale werden den Synchronisationssignalen angehängt und von den Steuermodulen zusammen mit den codierten Synchronisationssignalen zu den Vorrichtungsmodulen übertragen. Das Rücksetzsignal kann zum Rücksetzen bzw. Sperren jedes Vorrichtungsmoduls benutzt werden.
Die erfindungsgemäße Einrichtung verwendet vorzugsweise erste und zweite redundante Steuermodule zusammen mit einer Menge von Vorrichtungsmodulen. Um die Ersatzschaltung von einem Steuermodul zu einem anderen zu koordinieren, wird ein Mehrheitsentscheidungsverfahren benutzt. Das System der Entscheidungstreffung umfaßt eine erste Leitung, die mit allen Modulen verbunden und vom ersten Steuermodul in einen oder den anderen von zwei Logikzuständen schaltbar ist, eine zweite Leitung, die mit allen Modulen verbunden und vom zweiten Steuermodul in einen oder den anderen von zwei Logikzuständen schaltbar ist, und eine dritte, mit allen Modulen verbundene Leitung, die sich normalerweise in einem von zwei Logikzuständen befindet und von einem der Vorrichtungsmodule in den anderen Logikzustand schaltbar ist. Eine Ersatzschalteschaltung an jedem der Vorrichtungsmodule und auch an jedem der Steuermodule reagiert auf die Logikzustände der drei Leitungen und wählt je nach den Logikzuständen der Leitungen eines oder das andere der Steuermodule aus. Aufgrund der Verwendung von drei Entscheidungsleitungen beruhen Ersatzschalterentscheidungen auf dreierlei Informationen. Das Ersatzschaltersystem ist daher gegen jeden etwaigen Einzelausfall gefeit.
Weitere Einzelheiten, Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden in Verbindung mit den Zeichnungen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung ersichtlich sein.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Figur 1 ist ein schematisches Blockschaltbild eines digitalen Kommunikationssystems nach der Erfindung mit einer Mehrzahl von Vorrichtungsmodulen und zwei Steuermodulen, die durch ein System von Bussen zusammengeschaltet sind;
Figur 2 ist eine schematische Darstellung einer Gruppenanordnung von Einsteckplätzen für durch Datenbusse zusammengeschaltete Vorrichtungs- und Steuermodule, wobei jeder Bus durch eine horizontale Linie dargestellt ist;
Figur 3 ist eine ausführliche schematische Darstellung eines Teils der Einsteckplatzgruppenanordnung der Figur 2, wobei jeder Datenbus durch fünf Leitungen dargestellt ist, und zeigt auch einen Teil eines in einen der Steckplätze einzusteckenden Vorrichtungsmoduls;
Figur 4 ist eine schematische Darstellung eines Teils einer Einsteckplatzgruppenanordnung in einer Ausführungsform der Erfindung, wobei jeder (durch eine horizontale Linie dargestellte) Datenbus mit einem Paar benachbarter Steckplätze verbunden ist, damit die Einsteckplatzgruppe mit Modulen mit hoher Bandbreite benutzt werden kann.
Figur 5 ist eine ausführliche schematische Darstellung eines Teils der Einsteckplatzgruppenanordnung der Figur 4, wobei jeder Datenbus durch fünf Leitungen dargestellt ist;
Figur 6 ist eine bruchteilhafte schematische Darstellung der Art und Weise, auf die Taktsignale (und Synchronisations-/Rücksetzsignale) durch Einzelleiter von den Steuermodulen zu den Vorrichtungsmodulen geleitet werden;
Figur 7 ist eine schematische Darstellung eines auf den Steuermodulen vorgesehenen Taktsignalgebers;
Figur 8 ist ein schematisches Blockschaltbild eines auf den Steuermodulen vorgesehenen Synchronisations- und Rücksetzsignalgebers;
Figur 9 ist eine bruchteilhafte schematische Darstellung der zum Steuern des Ersatzschaltens von einem der zwei redundanten Steuermodule zum anderen benutzten Entscheidungsleitungen; und
Figur 10 ist ein schematisches Blockschaltbild der Teile eines Vorrichtungsmoduls, die Ersatzschaltung und Synchronisation bewirken.

Ausführliche Beschreibung

Figur 1 zeigt ein typisches digitales Kommunikationssystem nach der Erfindung. Es umfaßt eine Menge von sechzehn Vorrichtungsmodulen DM und eine Menge von zwei Steuermodulen CM(A) und CM(B), die alle durch ein System 12 von Bussen zusammengeschaltet sind, das sowohl Datenbusse als auch verschiedene Taktleitungen, Entscheidungsleitungen und Leitungen zum Führen von Synchronisations- und Rücksetzsignalen enthält.
Jedes Vorrichtungsmodul DM ist über fünf Leiter mit einer hochratigen Telekommunikationsstrecke, beispielsweise einer "T3"-Strecke, d.h. einer, die mit einer Geschwindigkeit von ca. 45 Megabit pro Sekunde (Mb/s) betrieben wird, verknüpft. Jede Strecke führt gemultiplexte Daten, Sprache oder Bildinformationen oder Kombinationen derselben über ein abgehendes Sendepaar (Tx) und ein ankommendes Paar (Rx). Die Tx- und Rx-Drähte für DM 14 sind in Figur 1 dargestellt. Ein fünfter, mit G bezeichneter Draht ist eine Erde.
Jede T3-Strecke weist 672 Kanäle auf. Die allgemeine Funktion der Einrichtung besteht in der Bereitstellung von Vermittlung zum Zusammenschalten eines beliebigen der Kanäle für eine beliebige der sechzehn Strecken mit einem beliebigen ausgewählten anderen Kanal im System. Die Art und Weise, auf die die Vermittlung ausgeführt wird, ist herkömmlich und braucht nicht im einzelnen beschrieben zu werden.
Die Erfindung betrifft insbesondere gewisse Merkmale der Busarchitektur, die Robustheit, Rückkehrvermögen, Bandbreite, Flexibilität und Einfachheit des Bussystems erleichtern. Zwei solche Merkmale sind die Verwendung von privaten Datenbussen für jedes Modul und die Verwendung von geteilten Datenbussen. Diese Merkmale sind in Figuren 2 und 3 gezeigt.
Figur 2 zeigt die Datenbusteile einer Gruppenanordnung von achtzehn, zur Aufnahme von Einsteckmodulen ausgelegten Steckplätzen. Die mittleren Steckplätze 16 und 18 sind für redundante Steuermodule CM(A) bzw. CM(B) vorgesehen. Auf beiden Seiten des Steuermoduls gibt es acht Steckplätze für Vorrichtungsmodule (DM), wobei die Steckplätze der linken Gruppe jeweils mit 21-28 bezeichnet und die Steckplätze der rechten Gruppe mit 31- 38 bezeichnet werden. Durch Anordnen der beiden Steuermodulsteckplätze in der Mitte der Gruppenanordnung wird der Weg minimiert, den Taktimpulse, Synchronisationssignale, Rücksetzsignale und Überwachungssignale von den Steuermodulen zu den Vorrichtungsmodulen durchlaufen müssen. Jeder der Punkte an einem Steckplatz, z.B. Punkte 40 und 42, stellt fünf Verbindungen mit einer Einsteckplatte dar, und jede der Linien in der Figur 2, z.B. Linien 44 und 46, stellt fünf Leiter auf der Rückverdrahtungsplatte dar. Jeder Datenbus hat eine Breite von fünf Leitern und ist mit allen achtzehn Steckplätzen auf einer bestimmten Höhe in der Figur 2 verbunden. So ist ein dem Steckplatz 28 entsprechender Datenbus mit den obersten Punkten an den Steckplätzen, d.h. Punkten 48, 50, 52 usw. verbunden. Gleichermaßen ist der dem Steckplatz 27 entsprechende Datenbus mit den Punkten in der zweiten Reihe, d.h. Punkten 54, 56, 58 usw. verbunden.
Die Rückverdrahtungsplatte ist 50 verdrahtet, daß dieselbe Menge von Sendestiften an jedem Einsteckmodul mit dem diesem Modul entsprechenden Datenbus verbunden ist. Die Sendestifte für jedes Modul befinden sich an derselben Stelle am Einsteckrand der Modulplatte. Gleichermaßen befinden sich an den Steckplätzen alle Kontakte, die die Sendestifte der Module aufnehmen, auf derselben Höhe. Punkte 60 und 62 stellen die die Sendestifte aufnehmenden Kontakte für den Steckplatz 28 dar. Gleichermaßen stellen Punkte 64 und 66 die die Sendestifte aufnehmenden Kontakte für den Steckplatz 27 dar. Die fünf mit den durch Punkt 60 dargestellten Kontakten verbundenen Leiter sind mit den durch Punkt 48 dargestellten fünf Kontakten am Steckplatz 28 verbunden. Die fünf mit den durch Punkt 62 dargestellten Kontakten verbundenen Leiter sind mit den fünf durch Punkt 50 dargestellten Kontakten am Steckplatz 27, mit den fünf durch Punkt 52 am Steckplatz 26 dargestellten Kontakten und mit den obersten fünf Kontakten, d.h. der ersten Datenbushöhe, an jedem der übrigen Steckplätze verbunden. Punkt 64 ist auf gleiche Weise mit Punkten 56 und 54 auf der zweiten Datenbushöhe an Steckplätzen 27 und 28 verbunden, und Punkt 66 ist mit Punkten 58, 68, 70, 40 usw. auf der zweiten Datenbushöhe an den anderen Steckplätzen verbunden.
Wie aus Figur 2 ersichtlich sein wird, weist jeder der achtzehn Steckplätze seinen eigenen Datenbus auf, und jeder Datenbus ist in zwei Teile geteilt, einen rechten Teil und einen linken Teil. Durch das Aufteilen jedes Datenbusses in zwei Teile können die zwei Teile von getrennten Treibern angesteuert werden, wie deutlicher aus Figur 3 ersichtlich sein soll, die die Einzelheiten des Teils der Figur 2 innerhalb des Rechtecks R1 zeigt.
In der Figur 3 umfaßt der linke Abschnitt des Fünf-Leiter-Datenbusses 72 Leiter 74, 76, 78, 80 und 82, die auf der achten Datenbushöhe mit Kontakten an Steckplätzen 21 und 22 (Figur 3) und (in der Figur 3 nicht gezeigten) Steckplätzen 23-28 verbunden sind. Der rechte Abschnitt des Datenbusses 72 umfaßt Leiter 84, 86, 88, 90 und 92, die, ebenfalls auf der achten Datenbushöhe, mit Steckplatz 16 (Figur 3) und (in der Figur 3 nicht gezeigten) Steckplätzen 18 und 31-38 verbunden sind. Der Steckplatz 21 weist zehn, mit Sendestiften 96 an der Modulplatte 98 verbindbare Sendekontakte 94 auf. Jeder der fünf Leiter 100 auf der Modulplatte ist mit zwei von zehn Treibern 102 verbunden, die die zehn Sendestifte 96 ansteuern. Kontakte 94 des Steckplatzes 21 sind auf solche Weise mit dem Datenbus 72 verbunden, daß die Busleiter 74 und 84 durch die Daten vom Modulleiter 104 angesteuert werden, die Busleiter 76 und 86 durch die Daten vom Modulleiter 106 angesteuert werden, usw.
Sendekontakte 108 des Steckplatzes 22 sind auf gleiche Weise mit dem Datenbus 110 verbunden, und Sendekontakte 112 des Steckplatzes 16 sind auf gleiche Weise mit dem Datenbus 114 verbunden. Nach der Figur 2 weist jeder Steckplatz einen entsprechenden, mit seinen Sendestiften verbundenen Datenbus auf.
Zurückkehrend zu der Figur 3 weist die Modulplatte 98 eine Menge von fünf Empfangsstiften für jeden Datenbus auf. In der Figur 3 gezeigte Empfangsstifte 116 und 118 sind mit Bussen 72 bzw. 114 verbindbar. Alle Modulplatten weisen gleichartige Mengen von Stiften auf.
Wie aus Figuren 2 und 3 ersichtlich sein wird, kann sich durch die geteilten Busse jeder der Datenbustreiber an einem Ende eines Leiters befinden. Ein einzelner (nicht gezeigter) Abschlußwiderstand ist vorzugsweise an dem dem Treiber entfernten Ende jedes Leiters plaziert und mit Erde verbunden. Die Last an jedem Treiber umfaßt den einzelnen Abschlußwiderstand und von einem bis siebzehn Datenempfängern, die vorzugsweise aufgrund ihrer unbedeutenden Gleichstrom-Antriebsstromerfordernisse und hohen Rauschfestigkeit aus CMOS-Logik bestehen.
Durch die Bereitstellung eines privaten Datenbusses für jedes Modul und hochohmige Eingänge an den Empfangsmodulen wird das System im wesentlichen immun gegen Störungen aufgrund des Einschiebens oder Herausnehmens eines Vorrichtungsmoduls, eines Vorrichtungsmodulausfalls oder eines Ausfalls eines Datenbusses. Durch die Verwendung von privaten Datenbussen wird das Bussystem auch mit gesteigerter Datenübermittlungskapazität und der Fähigkeit, geteilte Busse zu verwenden, versehen.
Durch Aufteilen jedes Datenbusses in linke und rechte Abschnitte kann sich bei jedem Datenbusleiter der Treiber an einem Ende und ein Abschluß an seinem entgegengesetzten Ende befinden. Die Abschlußwiderstände können so ausgewählt werden, daß sie dem Wellenwiderstand der Rückverdrahtungsplatte entsprechen oder annähernd entsprechen, wodurch Reflexionen beseitigt oder zumindest wesentlich verringert werden und sich die Signaleigenschaften in den Datenbussen verbessern.
Wie in Figuren 4 und 5 gezeigt können die Steckplätze dazu verwendet werden, Betrieb mit besonderen Modulen mit hoher Bandbreite in jedem zweiten Steckplatz zu ermöglichen. Paare von Fünf-Leiter-Datenbussen werden als Zehn-Leiter-Datenbusse verwendet, um den Modulen mit großer Bandbreite Rechnung zu tragen.
Wie in Figur 4 dargestellt weist der Steckplatz 120 Sendekontakte 122 und 124 auf, die mit Abschnitten 126 bzw. 128 eines geteilten Fünf-Leiter-Datenbusses verbunden sind. Am Steckplatz 130 sind Sendekontakte 132 und 134 mit Abschnitten 136 bzw. 138 eines weiteren geteilten Fünf-Leiter-Datenbusses verbunden. Am Steck platz 140 sind Sendekontakte 142 und 144 mit Abschnitten 146 bzw. 148 eines weiteren geteilten Fünf-Leiter-Datenbusses verbunden. Am Steckplatz 150 sind Sendekontakte 152 und 154 mit Abschnitten 156 bzw. 158 eines noch weiteren geteilten Fünf-Leiter-Datenbusses verbunden.
Wie soweit beschrieben sind die Steckplätze in der Figur 4 auf genau dieselbe Weise wie die in Figur 2 mit den Datenbussen verbunden. Jeder der Steckplätze der Figur 4 weist jedoch eine zweite Menge von Sendekontakten auf, die auf der Rückverdrahtungsplatte mit der ersten Menge von Sendekontakten an einem benachbarten Steckplatz verbunden sind. Steckplatz 120 weist beispielsweise zusätzliche Sendekontakte 160 auf, die mit Sendekontakten 132 am Steckplatz 130 verbunden sind, und Sendekontakte 162, die mit Sendekontakten 134 am Steckplatz 130 verbunden sind. Steckplatz 130 weist zusätzliche Sendekontakte 164 und 166 auf, die mit Sendekontakten 122 bzw. 124 am Steckplatz 120 verbunden sind.
Steckplatz 140 weist zusätzliche Sendekontakte 168 und 170 auf, die mit Sendekontakten 152 bzw. 154 am Steckplatz 150 verbunden sind. Steckplatz 150 weist zusätzliche Sendekontakte 172 und 174 auf, die mit Sendekontakten 142 bzw. 144 am Steckplatz 140 verbunden sind.
Die Einzelheiten der Rückverdrahtungsplattenverbindungen im Rechteck R2 der Figur 4 sind in Figur 5 dargestellt. Kontakte 122 (Figur 4) umfassen fünf Kontaktstellen 176, 178, 180, 182 und 184 und sind wie gezeigt mit dem linken Zweig 146 eines Fünf-Leiter-Busses verbunden. Kontakte 186, 188, 190, 192 und 194 sind mit dem rechten Zweig 148 desselben Busses verbunden. Entsprechende Sendekontakte am Steckplatz 150 sind als mit den linken und rechten Zweigen 156 und 158 eines weiteren Fünf-Leiter-Busses verbunden dargestellt.
Zusätzliche Kontakte 168 (Figur 4) umfassen fünf Kontaktstellen 196, 198, 200, 202 und 204 am Steckplatz 140. Diese Kontakte sind mit dem linken Buszweig 156 verbunden. Kontakte 170 umfassen Kontakte 206, 208, 210, 212 und 214 am selben Steckplatz und sind mit dem rechten Buszweig 158 verbunden. Zusätzliche, Kontaktstellen 172 und 174 in der Figur 4 entsprechende Kontaktstellen am Steckplatz 150 sind mit linken und rechten Buszweigen 146 bzw. 148 nach Figur 5 verbunden.
Bei allen Steckplätzen, oder mindestens allen der in Paare eingeteilten Vorrichtungsmodulsteckplätzen, die wie in Figuren 4 und 5 gezeigt zusammengeschaltet sind, können die Steckplätze mit Modulen benutzt werden, die Fünf-Leiter-Datenbusse verwenden, oder als Alternative mit Modulen mit größerer Bandbreite (z.B. doppelter Bandbreite), die Zehn-Leiter-Datenbusse verwenden. Im letzteren Fall sind die Module mit größerer Bandbreite in jeden zweiten Vorrichtungsmodul-(DM-)Steckplatz eingesteckt, und die übrigen DM-Steckplätze werden entweder leer gelassen oder dazu benutzt, Hilfsmodule ohne Treiberverbindungen nit den diesen Steckplätzen entsprechenden Datenbussen aufzunehmen.
Zum Synchronisieren der Übertragung von Daten und von Synchronisations- und Rücksetzsignalen werden in den Steuermodulen erzeugte Taktimpulse benutzt. Die in jedem Steuermodul erzeugten Taktimpulse werden auf die in Figur 6 gezeigte Weise an alle Vorrichtungsmodulsteckplätze und auch an den Steckplatz für das andere Steuermodul verteilt. Für jedes Vorrichtungsmodul werden zwei Systemtaktleitungen bereitgestellt, eine vom Steuermodul CM(A) im Steckplatz 16 und die andere vom Steuermodul CM(B) im Steckplatz 18. Der Taktanschluß 216, der ein Einzelkontakt ist, ist über einen einzelnen Leiterzug 220 auf der Rückverdrahtungsplatte mit dem Anschluß 218 am Steckplatz 16 verbunden. Der Taktanschluß 222 am Steckplatz 26 ist über den Leiter 226 mit dem Anschluß 224 verbunden. Jeder der Vorrichtungsmodulsteckplätze ist auf gleiche Weise mit beiden Steuermodulen verbunden. Leitungen 228 und 230 leiten ein Systemtaktsignal von jedem Steuermodulsteckplatz zum anderen Steuermodulsteckplatz.
Wie in Figur 7 gezeigt, werden Taktimpulse durch eine 12,8-MHz-Taktquelle 232 in jedem der Steuermodule erzeugt. Die Impulse werden über einen gemeinsamen Leiter 236 den Eingängen von Treibern 238 zugeführt. Die Ausgänge der Treiber sind mit Stiften an den Einsteck-Steuermodulen verbunden, die mit den Taktkontakten, z.B. Kontakt 218 (Figur 6) der Steuermodulsteckplätze zusammenpassen.
Im Betrieb des Systems ist zu jeder Zeit nur ein Steuermodul aktiv. Infolgedessen wird zu jeder gegebenen Zeit nur eine Menge der beiden redundanten Mengen von Systemtaktleitungen von den Vorrichtungsmodulen und dem nicht angeschalteten Steuermodul benutzt.
Die Verwendung einzelner Taktleitungen ermöglicht die Impedanzsteuerung für hochratigen Betrieb und trägt auch zur Robustheit des Systems bei, indem ein Kurzschluß in einer beliebigen Taktleitung nicht das ganze System außer Betrieb setzen wird.
Die Verwendung getrennter Systemtaktleitungen für jeden Steckplatz dient zweierlei Zwecken. Als erstes wird damit die Systemzuverlässigkeit verbessert, da ein Takttreiberausfall oder Rauschen in den Taktsignalen aufgrund der Einfügung oder Herausnahme einer Karte kein anderes Modul beeinflußt. Zweitens bieten die Taktleitungen, da jede der Taktleitungen die Form einer Punkt-zu- Punkt-Übertragungsleitung annimmt, mit einem Treiber und einem Empfänger und mit einer gesteuerten Rückverdrahtungsplattenimpedanz eine geregeltere Umgebung für die Taktsignalverteilung.
Da jedes Steuermodul getrennte Systemtaktleitungen zu allen anderen Modulen bereitstellt, kann ein kurzgeschlossener Treiber an einem Steuermodul nicht den entsprechenden Treiber am anderen Modul außer Betrieb setzen. Alle Module weisen an ihren Takteingängen Tastung zum Auswählen einer der beiden Taktleitungen nach Bestimmung durch die Mehrheitsentscheidungslogik auf.
Synchonisations- und Rücksetzsignale werden den Vorrichtungsmodulen durch die Steuermodule über Synchronisations-/Rücksetzleitungen bereitgestellt, wobei es für jedes Vorrichtungsmodul zwei Synchronisations-/Rücksetzleitungen gibt, eine vom Steuermodul CM(A) und die andere vom Steuermodul CM(B). Die Synchronisations-/Rücksetzleitungen sind auf im wesentlichen dieselbe Weise, wie die Systemtaktleitungen in der Figur 6 geschaltet sind, zwischen Steckplätzen auf der Rückverdrahtungsplatte geschaltet. Obwohl Synchroniations- und Rücksetzsignale von beiden Steuermodulen bereitgestellt werden, wird nur der angeschaltete Weg von der Mehrheitsentscheidungslogik ausgewählt.
Zum vollen Verständnis der Funktionsweise der Synchronisations- und Rücksetzsignale ist zu verstehen, daß in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Datenbusse Fünf-Leiter-Busse sind, die gleichzeitige Datenquintette in jedem Taktzyklus führen. Daten sind in der Form von 20-Bit-Worten organisiert, die jeweils einen aus vier Taktzyklen bestehenden Zeitschlitz belegen. Da die Taktrate 12,8 MHz beträgt, belegt ein einzelner Taktzyklus 78,125 Nanosekunden. Der Zeitschlitz hat daher die Dauer von 312,5 ns. Ein Nachrichtenrahmen besteht aus 6400 Zeitschlitzen und belegt 2 Millisekunden. Überwachungsdaten werden zusammen mit Anwendungsdaten auf den Datenbussen weitergegeben, und alle nicht Anwendungsdaten zugeordneten Zeitschlitze sind für Überwachungszwecke verfügbar.
Jedes Vorrichtungsmodul enthält einen Zeitschlitzzähler bzw. TSC (time slot counter), der jeden der 6400 Zeitschlitze in einem Rahmen registriert. Die TSCs werden zum Koordinieren des Busbetriebes benutzt und werden durch Synchronisations- und Rücksetzsignale vom aktiven Steuermodul synchronisiert, um Modul-Modul- Kommunikation zu koordinieren. Die Synchronsiationssignale sind in mehreren aufeinanderfolgenden Taktzyklen codiert und bieten Synchronisationspunkte, so daß alle Module aufeinanderfolgende Datenquintette an denselben Grenzen in Worte kombinieren. Modul-Rücksetzsignale werden ebenfalls codiert und vom aktiven Steuermodul über die Synchronisations-/Rücksetzleitungen zu den Vorrichtungsmodulen weitergegeben. Ein Steuermodul kann ein Vorrichtungsmodul neu starten, indem es ein einzelnes Rücksetzsignal bereitstellt, oder ein Vorrichtungsmodul sperren, indem es ein wiederholtes Rücksetzsignal bereitstellt. Die Art und Weise, auf die Synchronisation und Rücksetzen in einem Vorrichtungsmodul stattfindet, wird nachfolgend anhand der Figur 10 beschrieben werden.
Die Synchronisations- und Rücksetzschaltung, die sich in jedem der Steuermodule befindet, ist in Figur 8 dargestellt und umfaßt eine Reihe Zähler 221, 223 und 225. Zähler 221 ist ein Zähler in Teilungsverhältnis 1:4, der Systemtaktimpulse zählt und für jeden Zeitschlitz, d.h. für jedes, aus vier Quintetten bestehendes Wort einen Ausgangsimpuls bereitstellt. Die Zeitschlitze werden vom Zähler im Teilungsverhältnis 1:64 223 gezählt, dem ein Zähler im Teilungsverhältnis 1:100 225 nachgeschaltet ist.
Der Zähler im Teilungsverhältnis 1:64 und der Zähler im Teilungsverhältnis 1:100 zählen bis 6400, der Anzahl von Zeitschlitzen in einem Rahmen. Die Höchstwerte von Bit in der Zählung, die vom Zähler im Verhältnis 1:100 abgeleitet werden, werden codiert, um das Synchronisationssignal bereitzustellen, das jeden 64sten Zeitschlitz, d.h. alle zwanzig Mikrosekunden, übertragen wird. Die Synchronisations-/Rücksetznachricht besteht aus einem Bitstrom aus neun Einheiten mit jeweils vier Bit. Die Synchronisations-/Rücksetznachricht beginnt mit einer Starteinheit. Die folgenden sieben Einheiten, die der Zählung im Zähler im Teilungsverhältnis 1:100, 225, entsprechen, stellen die Synchronisationsdaten dar. Eine neunte Einheit ist eine Rücksetzeinheit. Wenn die Synchronisations-/Rücksetznachricht nicht vorliegt, wird über die Synchronisations-/Rücksetzleitungen ein Leerlaufmuster, beispielsweise eine Reihe von "1"en, übertragen.
Die sieben, die Zählung im Zähler 225 darstellenden Bit werden gleichzeitig über den Weg 229 in ein Acht-Bit-Schieberegister 227 eingeladen. Ein der Rücksetzeinheit der Synchronisations-/Rücksetznachricht entsprechendes neuntes Bit in Schieberegister wird auf "0" gezwungen. Die in das Schieberegister eingeladenen Bit werden seriell über die Leitung 231 in einen Bitcodierer 233 eingetaktet, der einen aus neun Einheiten mit jeweils vier Bit bestehenden Bitstrom auf der Leitung 235 erzeugt. Der Bitstrom wird über die Leitung 235 in achtzehn Exklusiv-ODER-Gatter 237 eingespeist. Die anderen Eingaben der Exklusiv-ODER-Gatter 237 sind von einem Register 239 abgeleitet, das die im Steuermodul über den Weg 240 abgeleiteten Rücksetzeinheitsinformationen für jedes der Module unterhält. Die Ausgaben der Gatter werden in einem Register 242 neu getaktet und über Puffer 244 einzelnen Synchronisations- /Rücksetzleitungen auf der Rückverdrahtungsplatte zugeführt, die zu jedem der Module führen.
Ein von einem Ausgang vom Zähler 223 angesteuerter Decodierer 246 steuert das Beladen der Schieberegister 227 und die Übertragung von Rücksetzzustandsinformationen vom Register 239. Er steuert auch den Einheitscodierer 233 über Leitungen 248 und 250 und bewirkt, daß der Einheitscodierer eine Reihe von Leerlaufcodes (1111) zwischen Synchronisations-/Rücksetznachrichten erzeugt und zu Beginn jeder Synchronisations-/Rücksetznachricht eine Starteinheit (1010) erzeugt.
Der Einheitscodierer stellt einen seriellen Bitstrom bereit, der mit einer Vier-Bit-Starteinheit (1010) beginnt und mit einer Vier-Bit-Rücksetzeinheit endet, die entweder 0110 oder 0101 sein kann. Der Einheitscodierer erzeugt Leerlaufcodes (1111) zwischen Synchronsiationsnachrichten. Die Starteinheit ist von sieben Vier-Bit-Einheiten gefolgt, die die Synchronisationsinformationen darstellen. Eine aus Bit (0110) bestehende Einheit stellt eine logische Null dar, und eine aus Bit (0101) bestehende Einheit stellt eine logische Eins dar. Diese Codes bieten ein hohes Maß an Schutz gegen Spannungsspitzen und sonstige Ausfälle. Die Codierung für die Starteinheit, die Logisch-Eins-Einheit und die Logisch-Null-Einheit weisen zwei Einsen und zwei Nullen auf. Ein Einzelbitfehler im Startcode und in den Logikcoden kann daher nicht konstante Einsen oder konstante Nullen ergeben. Auch unterscheiden sich die Codes voneinander durch zwei Bit. Ein Einzelbitfehler wird daher nicht die Deutung von fehlerhaften Einheiten als gültige Codes bewirken.
Das Rücksetzeinheitsinformationsregister 239 wird nur für die letzten zwei Bit der neunten (Rücksetz-)Einheit freigegeben. Der Einheitscodierer 233 liefert während der Zeit der neunten Einheit eine Einheit Null zu den Exklusiv-ODER-Gattern. Wenn jedoch im Register 239 ein Rücksetzbit fur ein beliebiges Modul gesetzt ist, komplementiert das entsprechende Exklusiv-ODER-Gatter die letzten zwei Bit der Rücksetzeinheit und liefert daher dem Register 242 eine logische "1", und die ein Rücksetzsignal darstellende "1" wird über die entsprechende Synchronisations-/Rücksetzleitung dem Modul zugesandt.
Da codierte Synchronisationssignale den Modulen jeden 64sten Zeitschlitz, d.h. alle zwanzig Mikrosekunden zugesandt werden, ist die Zeit, während der die Steuermodul- und Vorrichtungsmodulzähler unsynchronisiert bleiben können, sehr kurz.
Figur 9 zeigt die Entscheidungsleitungen, die die Ersatzschaltung von einem Steuermodul zum anderen koordinieren. Das Steuermodul CM(A) im Steckplatz 16 benutzt zum Ansteuern der Entscheidungsleitung 258 den Kontakt 254. Das Steuermodul CM(B) benutzt zum Ansteuern der Entscheidungsleitung 260 den Kontakt 256. Eine dritte Entscheidungsleitung 261 kann von einem beliebigen von sechzehn Transistoren 262 zur Erde (logisch Null) geschaltet werden, wobei es in jedem der Vorrichtungsmodule einen Transistor gibt. Signale auf jeder der drei Entscheidungsleitungen werden von allen Modulen einschließlich der Steuermodule und auch der Vorrichtungsmodule empfangen. Jedes der Module enthält Logik zur Deutung der Zustände der drei Leitungen als Entscheidungen, die anzeigen, welches der zwei Steuermodule angeschaltet sein sollte. So wird gegebenenfalls eine koordinierte Ersatzschaltung erreicht. Die Verwendung von Mehrheitsentscheidung auf der Grundlage von drei Informationen trägt zur Fehlertoleranz bei, da damit das System gegen einen Einzelausfall immun gemacht wird.
Die das angeschaltete Steuermodul anzeigende Ausgabe der Mehrheitsdecodierlogik an allen Modulen ist identisch. Von allen Modulen werden Systemtaktleitung, Synchronisations-/Rücksetzleitung und Überwachungsweg vom angeschalteten Steuermodul ausgewählt.
Leitung 258 führt die vom Steuermodul CM(A) getroffene Entscheidung, und ihr Zustand ist von Selbstdiagnose durch CM(A) und Diagnose von CM(B) abhängig. Leitung 260 führt die vom Steuermodul CM(B) getroffene Entscheidung, und ihr Zustand ist von Selbstdiagnose durch CM(B) und Diagnose von CM(A) abhängig. Leitung 261 führt die ausschlaggebende Entscheidung im Fall einer Nichtübereinstimmung zwischen Leitungen 258 und 260. Jedes Vorrichtungsmodul entscheidet sich entweder für CM(A) oder CM(B) auf der Grundlage der Integrität des Überwachungsweges, der Taktleitung und der Synchronisations-/Rücksetzleitung von jedem Steuermodul.
In der folgenden Wahrheitstabelle stellt ein Logikpegel "1" auf Leitung 258 eine Entscheidung für CM(A) auf dieser Leitung dar, während ein Logikpegel "0" auf der Leitung 258 eine Entscheidung für CM(B) darstellt. Auf der Leitung 260 gilt die entgegengesetzte Lage. Ein Logikpegel "1" auf der Leitung 260 stellt eine Entscheidung für CM(B) dar, während ein Logikpegel "0" eine Entscheidung für CM(A) darstellt. Auf der Vorrichtungsmodul-gesteuerten Entscheidungsleitung 261 stellt ein Logikpegel "1" eine Entscheidung für CM(A) dar, während ein Logikpegel "0" eine Entscheidung für CM(B) darstellt. Ein fehlendes Steuermodul erzeugt einen Logikpegel "0" auf seiner entsprechenden Entscheidungsleitung aufgrund des Rückverdrahtungsplattenabschlusses. Da die Vorrichtungsmodule auf Leitung 261 zusammen geODERt sind, hat ein fehlendes Vorrichtungsmodul keine Wirkung auf die von den übrigen Vorrichtungsmodulen getroffene Entscheidung. LEITUNG AUSGEWÄHLTES STEUERMODUL
Die Mehrheitsdecodierlogik in jedem Modul, die die Form diskreter oder programmierbarer Logik annehmen kann oder Firmware-implementiert sein kann, liest die drei Entscheidungsleitungen ab, bestimmt die Mehrheitsentscheidung entsprechend der obigen Tabelle und bewirkt eine Ersatzsschaltung von einem Steuermodul zum anderen gleichzeitig an allen Modulen. Die Entscheidungsleitungen werden für eine synchrone Ersatzschaltung getaktet. Taktausfallerkennungsschaltungen in jedem Modul wählen unbedingt das im Betrieb befindliche Steuermodul bei einem Ausfall in einer Systemtaktleitung.
Ein bei Einschalten des Systems erscheinendes Freigabesignal bewirkt, daß sich beide Steuermodule füreinander entscheiden und sich die Vorrichtungsmodule für CM(A) entscheiden, 50 daß zeitweilig CM(A) ausgewählt wird.
Wenn Steuermodul CM(A) fehlt, wird auf Leitung 258 eine Entscheidung für CM(B) getroffen. Das Steuermodul CM(B) führt eine "Plausibilitätskontrolle" von CM(A) aus, die negativ ist, da CM(A) nicht vorhanden ist. Es gibt daher zwei Entscheidungen für CM(B), und die Entscheidungen von den Vorrichtungsmodulen auf Leitung 261 sind irrelevant. Es wird CM(B) angeschaltet.
Wenn Steuermodul CM(B) fehlt, wird auf Leitung 260 eine Entscheidung für CM(A) getroffen und CM(A) entscheidet für sich selbst. Die Vorrichtungsmodulentscheidungen sind wiederum irrelevant, und es wird CM(A) angeschaltet.
Wenn das angeschaltete Steuermodul unregelmäßig funktioniert, wird durch Plausibilitätskontrollen des angeschalteten Steuermoduls durch das abgeschaltete Modul bewirkt, daß sich das abgeschaltete Modul für sich selbst entscheidet. Die Vorrichtungsmodule entscheiden sich ebenfalls für das abgeschaltete Steuermodul aufgrund der unregelmäßigen Überwachungsfunktion. Aufgrund der zwei Stimmen gegen das angeschaltete Steuermodul findet daher eine Ersatzschaltung statt.
Wenn das abgeschaltete Steuermodul unregelmäßig ist, entscheidet sich das angeschaltete Steuermodul, obwohl es eine unregelmäßige Funktion des abgeschalteten Moduls durch Plausibilitätskontrollen erkennt, weiterhin für sich selbst. Die Vorrichtungsmodule sind mit dem angeschalteten Steuermodul zufrieden und entscheiden sich infolgedessen ebenfalls für das angeschaltete Steuermodul. Das angeschaltete Modul bleibt daher angeschaltet.
Nunmehr bezugnehmend auf Figur 10, die die Teile eines Vorrichtungsmoduls zeigt, die Ersatzschaltung und Synchronisation bearbeiten, wird ein Multiplexer 264 als Schalter zur Auswahl von Überwachungssignalen, Synchronisations-/Rücksetzsignalen und Taktsignalen vom Steuermodul CM(A) oder CM(B) benutzt. Überwachungssignale werden von den Fünf-Leiter-Datenbussen 114 und 266 der Steuermodule abgeleitet, und einer oder der andere der Steuermoduldatenbusse wird an die Überwachungsempfangslogik 268 des Datenmoduls angeschaltet.
Der Multiplexer 264 empfängt gleichermaßen Synchronisations-/Rücksetzsignale von den Steuermodulen CM(A) und CM(B) über Leitungen 270 bzw. 272. Leitung 270 ist über die Rückverdrahtungsplatte an den Ausgang eines der Treiber 244 in der Figur 8 angeschaltet. Leitung 272 ist gleichermaßen an den Ausgang eines entsprechenden Treibers im anderen Steuermodul angeschaltet. Eines oder das andere der Synchronisations-/Rücksetzsignale ist an die Synchronisations-/Rücksetzleitung 274 angeschaltet.
Der Multiplexer 264 empfängt auch Taktsignale von den Steuermodulen über Taktleitungen 276 und 278. Taktleitung 276 ist über die Rückverdrahtungsplatte mit dem Ausgang eines der Treiber 238 in der Figur 7 verbunden, und die Taktleitung 278 ist gleichermaßen mit einem Taktsignaltreiber im anderen Steuermodul verbunden. Eine oder die andere der Taktleitungen 276 und 278 ist an die Taktleitung 280 angeschaltet.
Schalten im Multiplexer 264 findet entsprechend der durch die Zustände der Entscheidungsleitungen 258, 260 und 261 (siehe auch Figur 9) bestimmten Mehrheitsentscheidungen statt. Ein entsprechend der oben angegebenen Logiktabelle funktionierender Mehrheitsdecodierer 282 liefert dem Multiplexer 264 ein Auswahlsignal über die Leitung 284. Dieses Auswahlsignal bestimmt, welches der zwei Steuermodule angeschaltet ist, und die Ersatzschaltung in allen Vorrichtungsmodulen findet gleichzeitig entsprechend der Entscheidung auf den Entscheidungsleitungen statt. Obwohl die Auswahl von Synchronisations- /Rücksetzsignalen und Taktsignalen streng der Kontrolle der Entscheidungsleitungen unterworfen ist, sind auf den Vorrichtungsmodulen Vorkehrungen getroffen, die Überwachungswegauswahl zu übersteuern, um Kommunikation mit einem abgeschalteten Steuermodul zu erlauben.
Die Steuermodulersatzsschaltung kann durch einen Konsolenbefehl bewirkt werden, durch den die Steuermodule über den Überwachungsweg miteinander übereinstimmen. Durch die Steuermodule werden die Vorrichtungsmodule überstimmt, und es tritt Ersatzschaltung ein.
Der Zustand der Entscheidungsleitung 261 wird durch in den Vorrichtungsmodulen getroffene Modulentscheidung bestimmt, wobei die Logik für das Vorrichtungsmodul nach Figur 10 bei 286 gezeigt wird. Die Modulentscheidungslogik steuert den Transistor 288, der eine der in Figur 9 gezeigten Menge von Transistoren 262 ist. Die Leitung 261 befindet sich normalerweise in einem Zustand eines logischen High und wird auf Low gezogen, wenn die Emitter-Collector-Schaltung eines beliebigen der Transistoren 262 in ihren leitenden Zustand schaltet. Die Modulentscheidung wird typischerweise durch die Funktion eines Algorithmus in Firmware auf dem Vorrichtungsmodul getroffen.
Das Taktsignal auf der Taktleitung 280 wird von verschiedenen Bauteilen der Synchronistionsschaltungen und auch von anderen (nicht gezeigten) Bauteilen des Vorrichtungsmoduls benutzt.
Die Synchronisations-/Rücksetzleitung 274 im Vorrichtungsmodul führt einen seriellen, von dem Synchronisations- und Rücksetzsignalgeber des angeschalteten Steuermoduls nach Figur 8 erzeugten Bitstrom. Eine Reihe von Leerlaufcoden (1111) wird periodisch, z.B. alle zwanzig Millisekunden, von einer Synchronisations-/Rücksetznachricht beginnend mit einer Starteinheit (1010) und gefolgt von sieben Einheiten von Synchronisationsinformationen bestehend aus "Nullen" und "Einsen", die durch Vier-Bit-Einheiten (0110) bzw. (0101) dargestellt sind, und einer neunten Einheit, die eine "Null" (0110) oder eine "Eins" (1010) sein kann, unterbrochen. Die Starteinheiten und sieben Synchronisationseinheiten sind dieselben für alle sie empfangende Module. Die neunte Einheit, d.h. die Rücksetzeinheit, kann sich jedoch von Modul zu Modul ändern.
Die Signale auf der Leitung 274 werden in einen Decodierer 290 eingetaktet, der die Vier-Bit-Einheitscodes, die dem Startcode folgen, in "1"en und "0"en umsetzt. Diese "1"en und "0"en werden in ein Acht-Bit- Schieberegister 292 eingetaktet.
Zwischenzeitlich werden die Einheiten der Synchronisations-/Rücksetznachricht von einer Gültigkeitsschaltung 294 überprüft, die nur Starteinheiten (1010), logische "1"en (0101) und logische "0"en (0110) erkennt. Die Gültigkeitsschaltung liefert ein Freigabesignal an einen Nachrichtenlängenzähler 296, der Taktimpulse von der Leitung 280 empfängt. Wenn den Leerlaufcodes eine gültige Starteinheit, d.h. (1010) folgt, und die sieben Synchronisationseinheiten und die Rücksetzeinheit aus Einheiten "1" (0101) und Einheiten "0" (0110) bestehen, liefert der Nachrichtenlangenzahler ein Ladesignal über Leitung 298 an den Zeitschlitzzähler 300 des Vorrichtungsmoduls und auch an einen Flipflop 302, der den Rücksetzzustand des Vorrichtungsmoduls festhält.
Der Zeitschlitzzähler 300 zählt die Taktimpulse von der Leitung 280 und umfaßt einen Zähler im Teilungsverhältnis 1:4, 304, einen Zähler im Teilungsverhältnis 1:64, 306, und einen Zähler im Teilungsverhältnis 1:100, 308, die in Kaskade zusammengeschaltet sind. Im Vorrichtungsmodul werden vom Zeitschlitzzähler Zeitschlitze innerhalb eines Nachrichtenrahmens identifiziert und Synchronisation der Busse aufrechterhalten, indem er sicherstellt, daß alle Vorrichtungsmodule zu jeder gegebenen Zeit am selben Zeitschlitz liegen.
Am Ende einer Synchronisations-/Rücksetznachricht wird, wenn die Nachrichteneinheiten alle von der Gültigkeitsschaltung 294 für gültig befunden werden, ein "Lade"-Signal an die Zähler 304, 306 und 308 abgegeben. Die sieben Synchronisationsbit im Schieberegister werden in den Zähler im Teilungsverhältnis 1:100, 308, eingeladen, und der Zähler 308 wird auf Übereinstimmung mit den vom Schieberegister abgeleiteten Synchronisationsbit ungeachtet der im Zähler 308 vor der Abgabe des "Lade"-Signals bestehenden Zählung gesetzt. Zur gleichen Zeit werden bei Auftreten des "Lade-"Signals die Zähler 304 und 306 auf voreingestellte Werte gesetzt.
Durch das "Lade-"Signal auf der Leitung 298 wird auch bewirkt, daß das achte Bit im Schieberregister 292 (das Rücksetzbit) in den Flipflop 302 eintritt, der jenachdem, ob das Rücksetzbit eine "1" oder eine "0" ist, entweder gesetzt wird oder im selben Zustand verbleiben darf.
Jedes der Vorrichtungsmodule weist eine Synchronisations- und Entscheidungsschaltung nach Figur 10 auf, und die Steuermodule weisen gleichartige (nicht gezeigte) Synchronisations- und Entscheidungsschaltungen auf.
Normalerweise wird die Zählung im Zeitschlitzzähler 300 zu der Zeit, wenn der "Lade"-Impuls am Ende einer Synchronisations-/Rücksetznachricht abgegeben wird, mit der Synchronisationsnachricht übereinstimmen. Wenn der Zeitschlitzzähler jedoch nicht synchron läuft, wird er zur richtigen Zählung gezwungen. Dies tritt alle zwanzig Mikrosekunden am Ende der Synchronisations-/Rücksetznachricht ein. Die Vorrichtungsmodule können daher nicht länger als eine sehr kurze Zeit unsynchronisiert bleiben.
Obwohl die Einrichtung der Erfindung unter Bezugnahme auf eine spezifische Ausführungsform bei Verwendung bestimmter Datengeschwindigkeiten, Anzahlen von Modulen und Busleitern und einer bestimmten Anordnung von Bauteilen beschrieben worden ist, sollte man verstehen, daß die Vorteile der Erfindung in abgeänderten Ausführungsformen realisiert werden können. Beispielsweise kann die Anzahl von Leitern in einem Datenbus anders als fünf sein; es können mehr oder weniger als achtzehn modulaufnehmende Steckplätze vorgesehen sein; und es können Vorkehrungen getroffen sein, mehr als zwei Datenbusse zu kombinieren, um einen Datenbus mit größerer Kapazität zu bilden. Auch kann das Synchronisationssystem verschiedene Codierverfahren verwenden und häufigere oder weniger häufige Synchronisationssignale bereitstellen. In der Entscheidungslogik und in vielen anderen Aspekten des Systems können ebenfalls Abänderungen getroffen werden, ohne vom Rahmen der Erfindung nach den nachfolgenden Patentansprüchen abzuweichen.

Claims

1. Digitale Kommunikationseinrichtung mit mindestens vier Modulen (CM, DM) und Zusammenschaltmitteln (12) zur Bereitstellung von Kommunikationswegen zwischen den Modulen, mit einem eigenen Datenbus (72, 10, 114) für jedes der besagten Module, der 50 geschaltet ist, daß er nur von seinem eigenen Modul übertragene Daten führt und die so übertragenen Daten zu jedem anderen der besagten Module abliefert, wobei die besagten Module in einer Gruppenanordnung mit einem ersten Modul (14) an einem Ende der Gruppenanordnung, einem letzten Modul an einem entgegengesetzten Ende der Gruppenanordnung und einer Mehrzahl von zwischen dem ersten und dem letzten Modul gelegenen Zwischenmodulen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Datenbus für ein Zwischenmodul einen ersten direkt mit dem in Frage kommenden Zwischenmodul durch erste Verbindungsmittel verbundenen Abschnitt (74, 76, 78, 80, 82) zum Führen von von dem in Frage kommenden Zwischenmodul übertragenen Daten und zum Abliefern der so übertragenen Daten zum ersten Modul und zu allen Modulen zwischen dem in Frage kommenden Zwischenmodul und dem ersten Modul, und einen zweiten direkt mit dem in Frage kommenden Zwischenmodul durch zweite Verbindungsmittel unabhängig von den ersten Verbindungsmitteln verbundenen Abschnitt (84, 86, 88, 90, 92) zum Führen von von demselben in Frage kommenden Zwischenmodul übertragenen Daten und zum Abliefern der 50 übertragenen Daten zum letzten Modul und zu allen zwischen dem in Frage kommenden Zwischenmodul und dem letzten Modul liegenden Modulen umfaßt, und daß jedes der besagten Zwischenmodule erste Treibermittel (102) zum Treiben des ersten Abschnittes seines Datenbusses (72) und getrennte Treibermittel (102) zum Treiben des zweiten Abschnittes seines Datenbusses (72) aufweist, wobei Eingänge der beiden Treibermittel an jedem der besagten Zwischenmodule zum Empfangen derselben Daten geschaltet sind.

2. Digitale Kommunikationseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Module ein Steuermodul (CM) mit Mitteln (232) zum Erzeugen eines Taktsignals und mehrere Vorrichtungsmodule (DM) enthalten, wobei Daten synchron in Nachrichtenrahmen zwischen Modulen übertragen werden, und daß die Einrichtung Mittel (220, 226) zum Leiten des Taktsignals zu allen Vorrichtungsmodulen (DM) enthält, wobei das Steuermodul auf das Taktsignal reagierende Mittel (220-250) zum wiederholten Zählen der Takte während jedes Nachrichtenrahmens und Erzeugen von kodierten, die Zählung der Takte in jedem Rahmen darstellenden Synchronisierungssignalen während jedes Nachrichtenrahmens und Mittel (270, 272) zum Leiten der kodierten Synchronisierungssignale zu den Vorrichtungsmodulen umfaßt.

3. Digitale Kommunikationseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Vorrichtungsmodule (DM) Zählmittel (300) zum Zählen von Impulsen des durch dieses empfangenen Taktsignals und auf die durch dieses empfangenen kodierten Synchronisierungssignale reagierende Mittel (292) zum Revidieren der Zählung in den Vorrichtungsmodulzählnitteln beim Empfang jedes kodierten Synchronisierungssignals, wenn die vom kodierten Synchronisierungssignal dargestellte Zählung nicht mit der Zählung in den Vorrichtungsmodulzählmitteln übereinstimmt, umfaßt.

4. Digitale Kommunikationseinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß besagte Mittel (220, 226) zum Leiten des Taktsignals zu allen Vorrichtungsmodulen eine Mehrzahl von getrennten Leitungen umfaßt, wobei eine der besagten Leitungen vom Steuermodul aus mit jedem Vorrichtungsmodul verbunden ist.

5. Digitale Kommunikationseinrichtung nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß besagte Mittel (270, 272) zum Leiten der kodierten Synchronisierungssignale zu den Vorrichtungsmodulen eine Mehrzahl getrennter Leitungen umfaßt, wobei eine der besagten Leitungen vom Steuermodul aus mit jedem Vorrichtungsmodul verbunden ist.

6. Digitale Kommunikationseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß besagte Mittel (220-250) zum Erzeugen kodierter Synchronisierungssignale Mittel zum Übertragen von Rücksetzsignalen zu den Vorrichtungsmodulen zusammen mit den Synchronisierungssignalen enthalten, wobei die Synchronisierungssignale für alle Vorrichtungsmodule dieselben sind und die Rücksetzsignale unabhängig voneinander sind.

7. Digitale Kommunikationseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß besagte Module erste und zweite redundante Steuermodule (CM(A), CM(B)) enthalten und daß die Einrichtung Mittel zum Feststellen, welches der Steuermodule aktiv ist, und zum Anweisen jedes Vorrichtungsmoduls, auf das aktive Steuermodul zu reagieren, aufweist, wobei besagte Festellungs- und Anweisungsmittel eine erste Leitung (258) umfassen, die mit allen Modulen verbunden und vom ersten Steuermodul (CM(A)) in einen oder den anderen von zwei Logikzuständen schaltbar ist, eine zweite Leitung (260), die mit allen Modulen verbunden und vom zweiten Steuermodul (CM(B)) in einen oder den anderen von zwei Logikzuständen schaltbar ist, und eine dritte, mit allen Modulen verbundene Leitung (261), die sich normalerweise in einem von zwei Logikzuständen befindet und von einem der Vorrichtungsmodule in den anderen Logikzustand schaltbar ist, und auf die Logikzustände der drei Leitungen reagierende Mittel (282) an jedem der Vorrichtungsmodule zum Auswählen eines oder des anderen der Steuermodule in Abhängigkeit von den Logikzuständen der besagten Leitungen.

8. Digitale Kommunikationseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung eine Mehrzahl von Steckplätzen (120, 130, 140, 150) zur herausnehmbaren Aufnahme von Modulen aufweist, wobei jeder Steckplatz eine Mehrzahl von Kontakten zur Verbindung mit Kontakten eines dadurch aufgenommenen Moduls aufweist, mit jedem Steckplatz verbundene Mittel zum Verbinden einer Gruppe (176-184) seiner Kontakte mit einer ersten Gruppe (146) von mit dem Steckplatz verbundenen Leitern, wodurch die erste Gruppe (146) von Leitern als einer der getrennten Datenbusse benutzt werden kann, und mit mindestens einem der Steckplätze verbundene zusätzliche Mittel zum wahlweisen Verbinden einer anderen Gruppe seiner Kontakte (196, 198, 200, 202, 204) mit einer zweiten Gruppe (156) von Leitern, die die erste Gruppe von mit einem anderen der besagten Steckplätze verbundenen Leitern bildet, wodurch besagte erste Gruppe (146) von mit dem Steckplatz verbundenen Leitern und besagte zweite Gruppe (156) von Leitern zusammen als privater Datenbus mit größerer Bandbreite für ein Modul in dem besagten einen der Steckplätze benutzt werden können.

9. Digitale Kommunikationseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß besagte Module mindestens ein Steuermodul (CM) und mehrere Vorrichtungsmodule (DM) umfassen, wobei das Steuermodul Mittel (232) zum Erzeugen eines Taktsignals aufweist, und daß die Einrichtung eine Mehrzahl getrennter Leitungen aufweist, die jeweils vom Steuermodul zu einem der Vorrichtungsmodule führen, um das Taktsignal zu den Vorrichtungsmodulen zu leiten.