DE69627148T2

DE69627148T2 - Ringbusdatenübertragungssystem

Info

Publication number: DE69627148T2
Application number: DE69627148T
Authority: DE
Inventors: Wesley Beyers
Original assignee: Thomson Consumer Electronics Inc
Current assignee: Technicolor USA Inc
Priority date: 1995-05-24
Filing date: 1996-05-24
Publication date: 2003-11-13
Anticipated expiration: 2016-05-25
Also published as: EP0829152B1; JP3895774B2; WO1996037985A1; KR19990021848A; DE69627148D1; AU5932496A; MX9709060A; CN1191645A; CN1124720C; JPH11505988A; EP0829152A1; KR100390689B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Datenbus-Systeme und insbesondere auf ein Ringbus-Datenübertragungssystem, das für die Zusammenschaltung von elektronischen Verbrauchergeräten nützlich ist. Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Schnittstellen-Schaltung für das Ringbus-Datenübertragungssystem. Systeme wie digitale Videosignal-Verarbeitungssysteme verarbeiten Daten mit hohen Datenraten und erfordern demzufolge Bussysteme mit hoher Bandbreite für die Daten-Kommunikation. Beispielsweise weisen digitale Videodaten im MPEG-Format Datenraten von 4 bis 8 Mbits pro Sekunde auf. Ein Bussystem, das auf paketisierten Daten beruht, kann eine ausreichende Bandbreite vorsehen. Hardware und Software zur Ausführung von paketisierten Systemen kann jedoch teuer sein, was sie unpraktisch für elektronische Verbrauchergeräte macht. Außerdem kann ein Paketbus einen übermäßigen "Überschuss" wie Paketverarbeitungs-Verzögerungen enthalten, der das Vorsehen der hohen Datenraten, die für die Übertragung von MPEG-Daten erforderlich sind, ausschließt. Ferner verlassen sich MPEG-Dekodierer in Videosignal-Verarbeitungssystemen auf Daten, die mit verhältnismäßig konstanter Datenrate ankommen (d. h. die eine verhältnismäßig konstante Übertragungsverzögerung haben). In anderen Worten müssen die Daten-Zeitfehler relativ gering sein. Ein Bussystem wie ein paketisiertes System kann zu viele Änderungen in der Datenübertragungs-Verzögerung zwischen den Paketen haben, um genau mit MPEG-Dekodierern zu arbeiten.
Ein Datenübertragungs-Bus mit hoher Datenrate, der mit verhältnismäßig preiswerter Hardware und Software konstruiert werden kann, der keinen hohen Datenüberschuss erfordert, und der eine verhältnismäßig konstante Übertragungs-Verzögerung hat, ist für die Zusammenschaltung von elektronischen Verbrauchergeräten erwünscht, insbesondere von Videosignal-Verarbeitungsgeräten.
EP-A-403 364 offenbart ein Bussystem zum Auswechseln von Daten zwischen einer Zentralstation und örtlichen Stationen. Die Zentralstation überträgt auf einer Leitung einen ersten Unter- Rahmen, der eine geordnete Gruppe von Daten enthält, die für die örtlichen Stationen bestimmt sind. Jede örtliche Station in dem System, die den Unter-Rahmen empfängt, zieht aus dem Rahmen die Daten heraus, die für die örtliche Station bestimmt sind und ersetzt die für die Zentralstation bestimmten Daten und überträgt den neuen Unter-Rahmen zu der nächsten örtlichen Station. Die letzte örtliche Station überträgt somit zu der zentralen Station einen letzten Unter-Rahmen, der eine geordnete Gruppe von Daten enthält, die von den örtlichen stationen kommen. Das System enthält zwei Paare von Drähten zwischen den Stationen, um eine bidirektionale Kommunikation in vollem Duplexbetrieb zwischen den Stationen zu erlauben, um so zu vermeiden, einen Rückführungskanal für die letzte örtliche Station zu der Zentralstation vorsehen zu müssen.
Gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung enthält ein Datenbus-Übertragungssysten eine Vielzahl von Knotenpunkten, die über einen Ringbus miteinander verbunden sind. Der Ringbus überträgt Daten in aufeinanderfolgenden Bus-Zyklen, wobei jeder Bus- Zyklus eine Mehrzahl von Bus-Worten enthält. Eine der Bus-Worte in dem Bus-Zyklus ist ein Bus-Zyklus-Synchronisationswort, und der Rest davon sind Datenworte. Die Vielzahl der Datenworte ist einer Vielzahl von Datenkanälen zugeordnet.
Die Prinzipien der Erfindung sind in dem BeeBus (BBUS) verkörpert, der ein Bussystem mit hoher Datenrate ist, das zur Übertragung von digitalen Videodaten verwendet werden kann. Der BBUS ist ein Zeitmultiplex (TDM) Bus mit einer Gesamt-Kapazität von 88 Mbits/s. Der BBUS ist so ausgebildet, dass er Daten transparent von einem Quellen-Knotenpunkt zu einem Ziel- Knotenpunkt in dem Bus überträgt. Der BBUS arbeitet durch serielle Übertragung von 9-Bit-Worten von Knotenpunkt zu Knotenpunkt in dem Ring. Eine Synchronisation wird unter den Knotenpunkten durch Übertragung von Bus-Zyklen von 88 9-Bit-Worten aufrecht erhalten, wobei das Anfangswort von jedem Bus-Zyklus ein Bus-Zyklus-Synchronisationswort ist. Da ein Anschluss an ein elektronisches Verbrauchergerät erwünscht sein kann, das für die Verbindung mit einem bekannten elektronischen Verbraucher-Bus, dem sogenannten CEBUS ausgelegt ist, enthält das BBUS-System einen CEBUS-kompatiblen Steuerkanal. Ein Bit des Bus-Zyklus- Synchronisationswortes trägt die Daten für den CEBUS-kompatiblen Steuerkanal. Der BBUS ist so ausgebildet, dass er acht Datenkanäle enthält, die in Blöcken gruppiert werden können, um die notwendige Kapazität für irgendeine Kombination einer Anzahl von Kanälen und Kanalkapazität vorzusehen, solange die Gesamtzahl von Kanälen acht oder weniger und die insgesamt zugeordnete Kapazität 88 Mbits oder weniger ist.
Der in dem BBUS-System enthaltene CEBUS-kompatible Steuer- Bus hat eine Nachrichten-Struktur, die keine Entscheidung über die Übertragung beinhaltet. Jede Vorrichtung hat einen zuvor zugeordneten Steuerkanal-Schlitz mit einer Kapazität reichlich über 10 kbs. Jede Vorrichtung hat eine Kanal-Leistungsfähigkeit zum Empfang von 31 anderen Vorrichtungen gleichzeitig. Es ist jedoch vorstellbar, dass die Empfangsvorrichtung zu einer Zeit nur eine Nachricht verarbeitet. Somit erfolgt eine Entscheidung durch die Empfangsvorrichtung, nicht durch die Sendevorrichtung. Die Empfangsvorrichtung verarbeitet Nachrichten in einer Round- Robin-Weise, eine Nachricht zu einer Zeit. Da die Nachrichtenlänge etwa 32 Bytes beträgt, werden alle Steuerkanal-Nachrichten mit dieser festen Länge gesendet, und alle Nachrichten beginnen bei demselben Steuerzyklus-Zeitschlitz. Dieser Schlitz ist die Basis-Betriebssystem-Synchronisation. Sie tritt alle 32 Steuervorrichtungs-Schlitze · 32 Nachrichten-Schlitze auf, was etwa 8 ms ist, wie nachfolgend erklärt wird. Somit kann alle 8 ms eine Steuer-Nachricht gesendet werden. (16 Nachrichten von Vorrichtung zu Vorrichtung könnten gleichzeitig gesendet werden). Dies im Vergleich zu etwa 25 ms für eine CEBUS-Steuer-Nachricht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ringbus- Datenübertragungssystem und eine entsprechende Schnittstellen- Schaltung aufzuzeigen, das bzw. die es erlaubt, die Bus- Knotenpunkte ohne weiteres miteinander zu verbinden, wobei es unnötig ist, eine direkte Verbindung zwischen einem ersten Bus- Knotenpunkt und einem letzten Bus-Knotenpunkt vorzusehen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale gemäß Anspruch 1 und 17 gelöst.
In den Zeichnungen stellen dar:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Datenbus-Systems gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ein Diagramm, das das Format der Daten veranschaulicht, die um einen Ring von Knotenpunkten gemäß Fig. 1 übertragen werden;
Fig. 3 ein Blockschaltbild einer bekannten Anordnung, um Knotenpunkte in einer Ringstruktur miteinander zu verbinden;
Fig. 4 ein Blockschaltbild eines Verfahren, um Knotenpunkte in einer Ringstruktur in der erfindungsgemäßen Weise miteinander zu verbinden;
Fig. 5 ein Blockschaltbild der zum Verbinden eines Knotenpunktes mit den Eingangs- und Ausgangs-Kabeln notwendigen Schaltung; und
Fig. 6 ein Fließdiagramm, das die Arbeitsweise eines erfindungsgemäßen Datenbus-Systems veranschaulicht.
Fig. 1 ist ein Blockschaltbild eines Datenbus-Systems gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung. Fünf Knotenpunkte, Knotenpunkt A, Knotenpunkt B, Knotenpunkt C, Knotenpunkt D und Knotenpunkt E sind miteinander über einen Bus in einer Ring- Struktur verbunden, wie in Fig. 1 dargestellt ist. Daten werden von einem Knotenpunkt zu dem nächsten in dem Ring in einem Format übertragen, das in Fig. 2 dargestellt ist. In Fig. 2 werden Datenworte durch eine Reihe von Rechtecken in der Figur oben dargestellt. Das Basis-Datenwort in dem System enthält neun Bits. Acht Bits (1 Byte) sind Nutzlast und ein Bit wird zur Steuerung des Verbindungspegels (link level) verwendet. In einem Bus-Zyklus werden 88 9-Bit-Datenworte übertragen. Bei einem Bit- Raten-Takt von 100 MHz (d. h. einer Periode von 10 ns) ist jedes 9-Bit-Wort 90 ns lang. Somit ist der fundamentale Bus-Zyklus in dem System 7920 ns oder 88 Zählwerte von neun 10 ns Takt-Zyklen. Ein Synchronisationswort wird von dem Haupt-Bus-Zyklus alle 7920 ns übertragen. Dies erzeugt eine Nutzlast von 87 Datenworten alle 7920 ns oder 10.984.848 Bytes/s. Die maximale BBUS-Datenrate ist daher 87..878.787,88 Mbits/s. Die Datenworte in dem Datenstrom werden acht Kanälen zugeordnet. Jeder Datenkanal empfängt einen Schlitz und überträgt ein Wort alle 90 ns · 8 Kanäle = .720 us. Somit sind die Kanäle vom Protokoll unabhängige Kanäle mit konstanter Verzögerung und mit Zeitfehlern von weniger als 1 us pro 11 Mbs an Kapazität.
Gemäß Fig. 2 ist das erste 9-Bit-Datenwort eines Bus-Zyklus ein Synchronisationswort (SYNC). Diesem folgt ein Datenwort, das Daten für den Kanal 1 (CH1) trägt. Diesem folgen Datenworte, die Daten für die Kanäle 2 bis 8 (CH2 bis CH8) tragen. Dieser Zyklus von Datenworten für die entsprechenden Kanäle wird für die restlichen 87 Zeitschlitze in dem Bus-Zyklus wiederholt.
Wie nachfolgend noch in größeren Einzelheiten beschrieben wird, wird ein Bit des Synchronisationswortes dem CEBUS- kompatiblen Steuerkanal zugeordnet. Somit hat der Steuer-Bus eine maximale Datenrate, die etwas höher als 126 kBits/s ist. Der Steuerkanal-Durchsatz ist etwas höher als 10 kbits, grob gesagt der gleiche wie CEBUS aufgrund des CEBUS-CSMA-CD-Entscheidungs- Verfahrens, das zur Entscheidung für den Zugriff zu dem Bus durch die mit dem CEBUS verbundenen Vorrichtungen verwendet wird.
Der grundsätzliche physikalische und elektrische Zusammenhang von dem BBUS ist ein hintereinander geschalteter (daisy chained) Ring mit einem Eingang und einem Ausgang an jeder Vorrichtung oder an jedem Instrument. Fig. 3 ist ein Blockschaltbild einer bekannten Anordnung zur Verbindung von Knotenpunkten in einer Ring-Struktur miteinander. Jeder Knotenpunkt in Fig. 3 enthält einen Eingangs-Verbinder, der unten links von jedem Knotenpunkt veranschaulicht ist, und einen Ausgangs-Verbinder, der unten rechts bei jedem Knotenpunkt veranschaulicht ist. Ein erstes Kabel liegt zwischen dem Ausgangs-Verbinder des Knotenpunktes A und dem Eingangs-Verbinder des Knotenpunkts B. In gleicher Weise liegt ein Kabel zwischen dem Ausgangs-Verbinder des Knotenpunktes B und dem Eingangs-Verbinder des Knotenpunktes C (nicht dargestellt), und im allgemeinen vom Ausgangs-Verbinder eines Knotenpunktes zum Eingangs-Verbinder des folgenden Knotenpunktes. Der letzte in Fig. 3 veranschaulichte Knotenpunkt ist der Knotenpunkt E. Um den Ring zu vervollständigen, besteht eine Kabelverbindung vom Ausgangs-Verbinder des Knotenpunktes E zu dem Eingangs-Verbinder des Knotenpunktes A.
Um die Notwendigkeit zu vermeiden, eine Endverbindung in der Hintereinanderschaltung oder Kette vorzusehen, um den letzten Knotenpunkt mit dem ersten Knotenpunkt zu verbinden, können Daten in dem Rückwärtsweg mit dem Vorwärtsweg Zeit-multiplext werden. Alternativ kann eine Gruppe von Drähten in jedem Kabel für den Rückwärtsweg enthalten sein. Die letztere Lösung wird bevorzugt, weil Zeit-Multiplexen von Rückwärts- und Vorwärtsweg die verfügbare Kapazität um die Hälfte vermindert.
Fig. 4 ist ein Blockschaltbild eines Verfahrens zur Verbindung von Knotenpunkten in einer Ring-Struktur miteinander, das die vorliegende Erfindung verkörpert. In Fig. 4 enthält jedes der Kabel, die für den Vorwärtsweg von einem Knotenpunkt zu dem folgenden Knotenpunkt notwendig sind, und die Drähte für den Rückwärtsweg von dem Ausgangs-Verbinder des letzten Knotenpunktes zum Eingangs-Verbinder des ersten Knotenpunktes. Wenn die Drähte des Rückwärtsweges in das Kabel wie in Fig. 4 einbezogen werden, erfordert das BBUS-Kabel der dargestellten Ausführungsform acht Drähte, vier in jeder Richtung. Außerdem ist eine Masse/Abschirmung enthalten und ein Stift, um anzuzeigen, dass ein Kabel mit dem Anschluss verbunden ist. Dieser Stift ist mit der Masse/Abschirmung verbunden.
Fig. 5 ist ein Blockschaltbild der Schaltung in einem Knotenpunkt, die zur Verbindung eines Knotenpunktes mit dem Eingangs- und Ausgangs-Kabel erforderlich ist. In Fig. 5 nimmt ein Eingangs-Verbinder 20 ein Kabel von einem vorhergehenden Knotenpunkt auf. Dieses Kabel endet in einem Stecker 10 und nimmt die Drähte auf, die den Vorwärtsweg von dem vorhergehenden Knotenpunkt zu diesem Knotenpunkt ausmachen, und Drähte, die den Rückwärtsweg von dem letzten Knotenpunkt zu dem ersten Knotenpunkt ausmachen. Außerdem ist - wie oben beschrieben - ein Stift in dem Stecker mit einer Quelle eines Bezugs-(Masse)-Potentials verbunden. Die Daten- und Takt-Drähte von dem Vorwärtsweg am Eingangs-Verbinder 20 sind mit einem ersten Eingangs-Anschluss einer ersten Schalter-Schaltung 30 verbunden. Ein Ausgangs- Anschluss der ersten Schalter-Schaltung 30 ist mit einem Eingangs-Anschluss eines Eingangs-Reihen-in-Parallel-Schieberegister 40 verbunden, und ein Ausgangs-Anschluss des Eingangs- Registers 40 ist mit der Nutzschaltung in dem Knotenpunkt (nicht dargestellt) von bekannter Ausbildung verbunden.
Die Nutzschaltung (nicht dargestellt) des Knotenpunktes ist auch mit einem Eingangs-Anschluss eines Ausgangs-Parallel-in- Reihen-Schieberegister 50 verbunden. Ein Ausgangs-Anschluss des Ausgangs-Registers 50 ist mit einem ersten Eingangs-Anschluss einer zweiten Schalter-Schaltung 60 und mit einem Eingangs- Anschluss eines Ausgangs-Verbinders 70 verbunden. Der Ausgangs- Verbinder 70 nimmt ein Kabel von dem nächstfolgenden Knotenpunkt auf. Dieses Kabel endet in einem Stecker 90. Der Stecker 90 enthält auch Drähte, die den Vorwärtsweg zu dem nächstfolgenden Knotenpunkt ausmachen und Drähte, die den Rückwärtsweg von dem letzten Knotenpunkt zu dem ersten Knotenpunkt ausmachen. Der Ausgangs-Anschluss des Ausgangs-Registers 50 ist mit dem Vorwärtsweg über den Ausgangs-Verbinder 70 und den Stecker 90 verbunden.
Die Drähte des Rückwärtsweges werden vom Stecker 90 aufgenommen und dem Ausgangs-Verbinder 70 zugeführt. Die Eingangs- Drähte von dem Rückwärtsweg werden einem zweiten Eingangs- Anschluss des ersten Schalters zugeführt und einem zweiten Eingangs-Anschluss des zweiten Schalters 60. Ein Ausgangs-Anschluss des zweiten Schalters 60 ist mit einem Eingangs-Anschluss für den Rückwärtsweg am Eingangs-Verbinder 20 verbunden. Der Ausgangs-Anschluss des zweiten Schalters 60 ist dann mit dem Rückwärtsweg über den Eingangs-Verbinder 20 und den Stecker 10 verbunden.
Der Eingangs-Verbinder 20 und der Ausgangs-Verbinder 70 weisen auch einen Draht auf, der mit einer logischen Schaltung 80 verbunden ist. Der Stift auf dem Eingangs-Verbinder, der mit dem geerdeten Draht verbunden ist, der auf dem Stecker 10 veranschaulicht ist, und der Stift auf dem Ausgangs-Verbinder 70, der mit dem geerdeten Draht verbunden ist, der auf dem Stecker 90 veranschaulicht ist, sind mit der logischen Schaltung 80 verbunden. Dieser Draht wird in dem Eingangs-Verbinder 20 und dem Ausgangs-Verbinder 70 hochgezogen bzw. durch den geerdeten Anschluss im Stecker 10 oder 90 heruntergezogen. Entsprechende Steuer-Ausgangs-Anschlüsse der logischen Schaltung sind mit entsprechenden Steuer-Eingangs-Anschlüssen des ersten und zweiten Schalters 30 bzw. 60 verbunden.
Wenn im Betrieb ein Kabel entweder in den Eingangs-Verbinder 20 oder den Ausgangs-Verbinder 70 eingeführt wird, stellt die logische Schaltung 80 dies durch das Masse-Potential am Eingangs-Anschluss fest, das dem des Ausgangs-Verbinders entspricht. Dies wird dazu verwendet, das Eingangssignal von dem zugehörigen Verbinder (20 oder 70) zu dem Eingangs-Register zu leiten und das Ausgangs-Register 50 zu dem zugehörigen Verbinder 20 oder 70 zu leiten. Zum Beispiel ist der erste Knoten in der Kette nicht über ein Kabel mit seinem Eingangs-Verbinder 20 verbunden, sondern es ist ein Kabel mit seinem Ausgangs-Verbinder 70 verbunden. Die logische Schaltung 80 stellt diese Anordnung fest. Sie konditioniert den ersten Schalter 30, die Eingangs- Drähte von dem Rückwärtsweg am Stecker 90 zu dem Eingangs- Register 40 zu koppeln. Das Ausgangs-Register 50 wird mit dem Vorwärtsweg am Ausgangs-Verbinder 70 verbunden. Diese erste Vorrichtung wird auch als Haupt-Bus bezeichnet.
In gleicher Weise weist die letzte Vorrichtung in der Kette eine Kabelverbindung zu ihrem Eingangs-Verbinder 20, aber keine Kabelverbindung zu ihrem Ausgangs-Verbinder 70 auf. Die logische Schaltung 80 stellt diese Anordnung fest. Sie konditioniert den ersten Schalter 30, die Drähte von dem Vorwärtsweg am Eigangs- Verbinder 20 mit dem Eingangs-Register 40 zu verbinden. Die konditioniert auch den zweiten Schalter, das Ausgangs-Register 50 mit den Drähten des Rückwärtsweges am Eingangs-Verbinder 20 zu verbinden. Die Vorrichtungen in der Mitte der Kette haben Kabelverbindungen sowohl zum Eingangs-Verbinder 20 als auch zum Ausgangs-Verbinder 70. Die logische Schaltung 80 stellt diese Anordnung fest. Sie konditioniert den ersten Schalter 30, die Drähte von dem Vorwärtsweg am Eingangs-Verbinder 20 mit dem Eingangs-Register 40 zu verbinden. Das Ausgangs-Register 50 ist mit den Drähten des Vorwärtsweges am Ausgangs-Verbinder 70 verbunden. Es konditioniert auch den zweiten Schalter 60, die Drähte von dem Rückwärtsweg am Ausgangs-Verbinder 70 mit den Drähten des Rückwärtsweges am Eingangs-Verbinder 20 zu verbinden. Es wird keine Verarbeitungsverbindung zu den Drähten des Rückwärtsweges hergestellt, und sie werden einfach durch das Instrument verbunden. Diese Anordnung vermindert die Notwendigkeit für Software zur Steuerung des Betriebs des Knotenpunktes, um den Anschluss-Zusammenhang zu bestimmen.
Wenn System-Betrachtungen keine Abschirmung in dem Kabel erfordern, kann ein RJ 45-Verbinder Verwendet werden. In diesem Fall wird das Vorhandensein oder Fehlen eines Kabels in einem Verbinder durch die Feststellung von Takten in Eingangs-Drähten und Messung des Stroms in Ausgangs-Drähten bestimmt. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird eine solche Feststellungs-Schaltung zwischen dem Eingangs-Verbinder 20 und der logischen Schaltung 80 und zwischen dem Ausgangs-Verbinder 70 und der logischen Schaltung 80 vorgesehen und führt, logische Signale der logischen Schaltung 80 zu, um das Vorhandensein oder Fehlen einer Bus- Verbindung auf der Basis der Ergebnisse dieser Erfassung anzuzeigen. Die Verwendung eines RJ 45-Verbinders erlaubt die Verwendung eines verhältnismäßig preiswerten Kabels und eines Verbinders aus einer gedruckten Schaltung (PCB), was bei elektronischen Verbrauchersystemen erwünscht sein kann.
Das Protokoll des Steuerkanals in dem BBUS ist ähnlich dem, das für CEBUS verwendet wird. Die Nachrichten-Struktur und die Kodierung sind im wesentlichen dieselben wie für CEBUS. Dies führt zu einer Nachricht etwa alle 25 ms. Der Steuerkanal wird nachfolgend in Einzelheiten beschrieben.
Die BBUS-Synchronisation wird in der folgenden Weise adressiert. Ein Problem bei einem Ringbus mit in Reihe geschalteten Verbindungen besteht darin, dass ein Knotenpunkt einen Initialisierungs-Prozess beginnen muss, um alle Knoten zu veranlassen, synchron zu arbeiten und dann andere Initialisierungs- Operationen gehandhabt werden müssen, wie Knotenpunkt- Numerierung. Dieser Prozess wird stark vereinfacht, wenn ein Knotenpunkt unbestritten das Haupt der Ring-Kommunikation werden kann. Dies wird dadurch erreicht, dass definiert wird, dass der Haupt-Bus der eine Knotenpunkt ist, der keine direkte Kabelverbindung mit seinem Eingangs-Verbinder 20 hat, was bestimmt werden kann, wie oben beschrieben. Der Haupt-Bus initiiert die folgenden Operationen (die nachfolgend in größeren Einzelheiten beschrieben werden):
1) Wort-Synchronisation
2) Zyklus-Synchronisation
3) Knotenpunkt-Numerierung
4) Verzögerungs-Kompensation.
Das Format von Datenworten in dem BBUS ist wie folgt. Eine Kommunikation von Knotenpunkt zu Knotenpunkt wird durch Bitserielle Übertragung eines 9-Bit-Wortes von einem Knotenpunkt zum nächsten bewirkt, wie oben beschrieben. Das Wort wird in das Knotenpunkt-Eingangs-Schieberegister 40 gelesen, zum Ausgangs- Schieberegister 50 übertragen (wie in Fig. 5 angedeutet), und dann zum nächsten Knotenpunkt übertragen.
Ein Bit des Wortes, z. B. das Bit höchster Wertigkeit, ist ein Verbindungspegel-Steuer-Bit. Ein Beispiel der Steuer-Bit- Definition ist:
1 = Synchronisations-Information
0 = Nutzlast.
Es wird beispielsweise auf Fig. 2 Bezug genommen. Das Synchronisationswort (SYNC), das in den Datenstrom am Beginn jedes Bus-Zyklus eingefügt wird, was durch das dicke Rechteck angezeigt ist, enthält 9 Bits, wie durch die Bit-Expansion unterhalb der Datenstrom-Darstellung angezeigt ist. Das Bit höchster Wertigkeit, das durch ein dickes Rechteck in der Bit-Ausdehnung angezeigt ist, ist ein logisches ,1' Bit. Andererseits hat das Neun-Bit-Datenwort, das in diesem Zyklus das zweite Wort des Kanals 1 führt, ein Bit höchster Wertigkeit, das auch durch ein dickes Rechteck angezeigt ist, das ein logisches ,0' Bit ist, wie in der Bit-Vergrößerung unterhalb der Datenstrom-Darstellung angezeigt ist. Die oben erwähnte Initialisierung von dem in Reihe geschalteten Ring-Bus beginnt mit der Wort-Synchronisation. Die Wort-Synchronisation wird durch den Haupt-Knotenpunkt erreicht, der einen Synchronisations-Code (in weiteren Einzelheiten nachfolgend beschrieben) an seinem Ausgangs-Verbinder 70 überträgt, nachdem dem System zunächst Strom zugeführt wird. Der Haupt-Knotenpunkt beginnt dann die Daten, die an seinem Eingangs-Anschluss empfangen werden, auf die Rückkehr des Wort- Synchronisations-Codes zu prüfen, indem sein Eingangsregister 40 (das bei einer bevorzugten Ausführungsform ein 19-Bit-Register ist) geprüft wird, bis der Wort-Synchronisations-Code festgestellt wird. Die nachfolgende Beschreibung beruht darauf, dass der Wort-Synchronisations-Code ein einzelnes 9-Bit-Wort ist. Der Wort-Synchronisations-Code kann jedoch eine Sequenz von zwei oder mehr Code-Worten sein. Wenn der Wort-Synchronisations-Code festgestellt worden ist, ist die Wort-Synchronisation erreicht worden.
Verzögerungen in solch einem Ring von Knotenpunkten können eine nicht-ganzzahlige Zahl von 9-Bit-Wortzeiten als Ergebnis zum Beispiel von Verarbeitungs- und Kabel-bezogenen Verzögerungen sein. Um die nicht-ganzzahligen Wort-Zeitverzögerungen einzustellen, kann das Eingangs-Schieberegister 40 eine Anzahl von Bits enthalten, die größer als die ist, die zur Speicherung eines Datenwortes benötigt wird. Als Beispiel enthält ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Eingangs-Schieberegisters 40 neunzehn Bits. Um die Verzögerung festzustellen, werden die Daten im Eingangsregister 40 auf ganzzeilige Wortzeiten geprüft. Die Position des 9-Bit-Synchronisationswortes in dem 19-Bit- Schieberegister zeigt eine Verzögerung relativ zu einer ganzzeiligen Wortzeit an. Die Verzögerung wird zur Einstellung des Timing von nachfolgenden Worten verwendet. Für benachbarte Knotenpunkte mit Ausnahme des Haupt-Knotenpunktes begleitet der Takt die Daten und wird somit genauso wie die Daten verzögert, so dass an dem Knotenpunkt keine Timing-Verzögerung in Erscheinung tritt. Da der Haupt-Knotenpunkt einen Bezugs-Takt hat, erscheint die Verzögerung durch den vollständigen Ring beim Haupt- Knotenpunkt. Das Ausmaß der Verzögerung ist durch die Kabellänge auf weniger als ein Wort beschränkt, mit Ausnahme für ganzzahlige Wortverzögerungen an jedem Knotenpunkt. Das 19-Bit-Eingangs- Schieberegister 40 jedes Nicht-Haupt-Knotenpunktes kann dazu verwendet werden, je nach Bedarf zusätzliche Wortverzögerungen in einer nachfolgend in näheren Einzelheiten zu beschreibenden Weise zu erzeugen.
Timing-Signale werden in jedem Knotenpunkt wie folgt erzeugt. Jeder Knotenpunkt hat zwei Takte. Die Eingangsdaten von dem Eingangs-Verbinder 20 zu dem Eingangs-Schieberegister 40 werden durch den Takt eingeschoben, der aus den Abtast-Impulsen aus dem unmittelbar vorhergehenden Knotenpunkt abgeleitet wird, wenn er am Eingangs-Anschluss 20 (oder am Ausgangs-Anschluss 70 für den Haupt-Knotenpunkt) empfangen wird. Jeder Knotenpunkt hat auch seinen eigenen internen Kristall-Takt, den er dazu verwendet, sein Ausgangs-Schieberegister 50 und seine interne Logik anzusteuern. Es ist somit möglich, dass der interne Takt um ein kleines Maß entweder schneller oder langsamer als der Eingangs- Takt ist, und dies muss korrigiert werden. Für den Fall, dass der Eingangs-Takt schneller als der interne Takt ist, wird der zusätzliche Eingangs-Takt-Zyklus absorbiert, indem zugelassen wird, dass das Eingangs-Wort um ein zusätzliches Bit in dem Eingangs-Schieberegister 40 verschoben wird. Für den Fall, dass der interne Takt schneller als der Eingangs-Takt ist, wird der Dateneingangs-Zeit-Zyklus, der durch den internen Takt definiert wird, um einen Extra-Takt-Zyklus ausgedehnt, während die Daten in das Eingangs-Schieberegister 40 geschoben werden. Dies hat den kumulativen Effekt, dass der Ring auf die Geschwindigkeit des niedrigsten internen Knotenpunkt-Takts verlangsamt wird.
Bus-Zyklus-Zähler innerhalb jedes Knotenpunktes werden durch Rückstellung aller Zyklus-Zähler synchronisiert, wenn ein Zyklus-Synchronisationswort (nachfolgend beschrieben) in einen Knotenpunkt am Ende des Eingangs-Zyklus gelesen wird. Somit geht jeder Knotenpunkt durch dieselben Zustände wie der vorhergehende Knotenpunkt, verzögert um eine empfangene Wortzeit plus Kabel- Ausbreitungs-Verzögerung. Der Timing-Status jedes Knotenpunktes mit Ausnähme des Haupt-Knotenpunktes wird durch den Empfang des Zyklus-Synchronisationswortes synchronisiert, um die Verzögerung zu kompensieren. Wenn beispielsweise die gesamte Kabellänge auf 10 Meter beschränkt ist, dann ist die gesamte Verzögerung durch das Kabel in der Größenordnung von 50 s oder 5 Takt-Zyklen für einen 100 MHz-Takt. Somit wird weniger als ein Wort in dem Kabel gespeichert. Das Kabel kann beträchtlich länger sein, wenn der Rückwärtsweg einbezogen wird, und die hinzugefügte Länge muss bei der Entwicklung eines Kabel-Treibers berücksichtigt werden. Ebenfalls hat jeder Knotenpunkt eine potentielle zusätzliche Verzögerung, die kleiner als ein Takt-Zyklus ist.
Der oben beschriebene und in Fig. 2 veranschaulichte Basis- Bus-Zyklus beträgt in der Dauer 88 9-Bit-Worte oder 88 · 9 = 792 Takt-Zyklen. Der Kanal-Zähler kann so ausgebildet werden, dass für den Fall, dass irgendein Datenkanal eine Kapazität von mehr als 1 Mbs benötigt, zusätzliche Schlitze innerhalb des Basis- Kanaldaten-Zählers so zugeordnet werden, dass Zeitfehler minimiert werden. Um dies zu erreichen, wenn mehrere Knotenpunkte Datenkanäle mit willkürlicher Größe verwenden, wird die Kapazitäts-Zuordnungs-Aufgabe dem Anwendungs-Pegel übertragen, und dem Anwendungs-Pegel wird die Aufgabe der Zuordnung von Zeitschlitzen für jeden Datenkanal übertragen.
Alternativ besteht eine Lösung zur Verminderung des Anwendungs-Überschusses darin, zuvor acht Haupt-Kanäle mit einer Kapazität von jeweils 11 Mbs festzulegen, um Zeitfehler zu gewährleisten, die kleiner als 1 us/Kanal sind, wie in Fig. 2 dargestellt ist. Diese acht Haupt-Kanäle können nun in einfacher Weise festgelegt werden, und der Kanal-Zähler wird so ausgebildet, dass diese acht Haupt-Kanäle auf 88 Kanal-Schlitze aufgeteilt werden, was ebenfalls in Fig. 2 dargestellt ist. Alle acht Schlitze sind voneinander unabhängig bei der Bestimmung von Zeitfehlern und können unabhängig von jedem Knotenpunkt zugeordnet werden (aber nur ein Knotenpunkt kann jeden der acht Kanäle verwenden). Der Steuerkanal wird getrennt zugeordnet und hat Zeitfehler von 8 us.
Hinsichtlich der Knotenpunkt-Synchronisation und der Knotenpunkt-Adressierung müssen verschiedene Merkmale vorgesehen werden. Diese Merkmale enthalten Wort-Synchronisation und Bus- Zyklus-Synchronisation (beides ist oben beschrieben), Nachrichten-Synchronisation, Knotenpunkt-Adressierung und eine Anzeige, dass keine Daten in einem Datenschlitz vorhanden sind (alles wird nachfolgend beschrieben). Insoweit werden mehrere spezielle Synchronisierungs- und Adressierungs-Worte vorgesehen und identifiziert, indem sie eine logische ,1' als das mit höchster Wertigkeit in dem 9-Bit-Datenwort haben. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das System auf nicht mehr als 32 Knotenpunkte beschränkt. Somit werden nur fünf Bits eines Bytes (z. B. Bits 3 bis 7 eines Bytes, dessen Bits von 0 bis 7 bezeichnet sind) benötigt, um eine Ziel-Knotenpunkt-Adresse zu identifizieren. Die Identifizierung einer Quellen-Knotenpunkt-Adresse wird druch den Zeit-Schlitz impliziert, obwohl diese Information gegebenenfalls in einem zusätzlichen Byte gesendet werden kann. Die übrigen drei Bits eines Bytes (z. B. die Bits 0 bis 2) werden dazu verwendet, acht spezielle Synchronisierungs- und Adressierungs-Codes zu identifizieren, die verschiedene Funktionen definieren, wie in Tabelle 1 gezeigt ist. TABELLE 1
Die erste Reihe in der Tabelle 1 zeigt ein spezielles Synchronisationswort mit dem Code 00H (d. h. 00 in Hex), das zur Anzeige verwendet wird, dass für einen bestimmten Zeitschlitz keine Daten vorhanden sind. Dieser Code wird benötigt, weil Zeitschlitze immer in dem Datenstrom vorhanden sind, und der Ziel- Empfangsknoten wird immer nach einem Zeitschlitz in dem zugeordneten Kanal sehen. Dieses Wort erlaubt dem Quellen-Knotenpunkt zu erkennen, dass für einen bestimmten Zeitschlitz Daten nicht verfügbar waren.
Die zweite Reihe in Tabelle 1 zeigt den oben beschriebenen Wort-Synchronisations-Code. Bei diesem Code sind Bits 0 bis 2 gleich 111.
Die dritte Reihe in Tabelle 1 zeigt ein Adressierungs-Code- Wort zur Spezifizierung einer Zieladresse. Dieser Code wird nicht benötigt, wenn das CEBUS-Protokoll dazu verwendet wird, Kommunikations-Kanäle zwischen Knotenpunkten aufzubauen. In einem solchen Fall wird die Zieladresse bereits in der Steuerkanal-Nachricht kodiert, wie in der Industrie-Norm EIA IS-60 beschrieben ist. Ferner wird der Knoten-Adressen-Code 0 für Rundfunk-Nachrichten reserviert. Der Haupt-Knotenpunkt ist der Knotenpunkt 1. Somit werden in dem System nur 31 physikalische Knotenpunkte zugelassen. Wenn eine Nachricht eine Rundfunk- Nachricht ist, nimmt der Sender an, dass sie von allen Knotenpunkten empfangen wird. Es gibt keine Bestätigung, so dass der Empfang nicht sicher ist.
Die vierte Reihe in Tabelle 1 zeigt ein Bus-Zyklus- Synchronisationswort wie in Fig. 2 veranschaulicht. In einem Bus-Zyklus-Synchronisationswort sind die Bits 0 bis 2 gleich 110. Das Bit geringster Wertigkeit des Bus-Zyklus- Synchronisationswortes führt ein Bit für den Steuerkanal und wird durch ein X in der Tabelle 1 angezeigt, um einen Zustand "nicht darum kümmern" anzuzeigen. Wenn der Modulo-88-Kanal- Zähler = 0, hat der Steuerkanal einen Schlitz. Wenn der Knotenpunkt-Zähler und der Nachrichten-Längen-Zähler in dem Haupt- Knotenpunkt null sind, sendet der Haupt-Knotenpunkt den Zyklus- Synchronisations-Code. Wenn ein Bus-Zyklus-Synchronisationswort empfangen wird, kann jeder Knotenpunkt seine Zähler zurückstellen, wenn er die Synchronisation verloren hat. Wenn ein Bus- Zyklus-Synchronisationswort nicht innerhalb einer vernünftigen Zeit festgestellt wird, kann der Knotenpunkt annehmen, dass der Bus unterbrochen ist.
Bei einer Ausführungsform könnte dem Steuerkanal die Aufgabe der Knotenpunkt-Namensgebung zugeordnet werden. In diesem Fall besteht kein Bedarf, den Knotenpunkten Namen oder Nummern zuzuordnen. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel liefert der Haupt-Knotenpunkt jedoch die Knotenpunkt-Numerierung als Teil des Initialisierungs-Prozesses. Nachdem die Wort-Synchronisation in der oben beschriebenen Weise erfolgt ist, sendet der Haupt- Knotenpunkt den Namensbefehl, der in der fünften Reihe von Tabelle 1 veranschaulicht ist, d. h. mit den Bits 0 bis 2 gleich 100 und mit auf 00001 gesetzten Knotenpunkt-Adressen-Bits (Bits 3 bis 7). Die Zahl der Knotenpunkt-Adressen-Bits stellt die Knotenpunkt-Adresse des sendenden Knotenpunktes dar - in diesem Fall des Haupt-Knotenpunktes. Jeder Knotenpunkt, der einen Namensbefehl empfängt, erhöht die durch die Knotenpunkt-Adressen- Bits dargestellte Zahl, benutzt diese Zahl als seine Knotenpunkt-Adresse und sendet den Namensbefehl mit seiner eigenen Knotenpunkt-Adresse in den Knotenpunkt-Adressen-Bits zu dem nächsten Knotenpunkt. Der Haupt-Knotenpunkt stoppt den Kreislauf des Befehls, wenn er ihn empfängt, nachdem er um die Schleife herumgelaufen ist. Wenn ein Knotenpunkt eine Verzögerung von zwei Wort-Zeiten hat (nachfolgend in größeren Einzelheiten beschrieben), erhöht dieser Knotenpunkt die Zahl, die durch die Knotenpunkt-Adressen-Bits des Namenwortes dargestellt wird, die er empfängt, um zwei. Somit passt die Knotenpunkt-Adresse jedes Knotenpunktes den Verzögerungs-Zeitschlitz dieses Knotenpunktes an.
Die sechste Reihe in Tabelle 1 stellt ein Verbindungs-Pegel- Ressourcen-Zuordnungs-Anforderungswort dar. Eine Verbindungs- Pegel-Ressourcen-Zuordnungs-Anforderung kann anstelle einer Steuerkanal-Nachricht gesendet werden, indem die Bits 0 bis 2 auf 001 gesetzt werden. Jeder der Bits 4 bis 7 stellt zwei benachbarte Datenkanäle dar, z. B. stellt das Bit 7 die Schlitze 0 und 1 für eine Gesamt-Kapazität von 22 Mbs dar; Bit 6 stellt Schlitze 2 und 3 dar, und so weiter. Es ist beabsichtigt, dass das Verbindungs-Pegel-Ressourcen-Zuordnungs-Anforderungswort für einfache Knotenpunkte verwendet wird, die keine Fähigkeit haben, den Steuerkanal zu benutzen. Wenn solch ein Knotenpunkt Zugriff zu einem Buskanal benötigt, überträgt er zu dem Bus eine Ressourcen-Zuordnungs-Anforderung, wobei eines der Bits einem gewünschten Paar von Kanälen entspricht, die in den Bits 4 bis 7 angegeben sind, anstatt eines Ziel-Nachrichten-Adressenwortes. Wenn ein nachfolgender Knotenpunkt eine Ressourcen-Zuordnungs- Anforderung empfängt, lässt er die Anforderung unverändert zum nächsten Knotenpunkt durch, wenn er keinen Konflikt mit der Anforderung hat. Wenn der Knotenpunkt die angeforderte Ressource verwendet, nullt er das Bit, das dem angeforderten Kanal, der in Benutzung ist, entspricht und sendet das modifizierte Wort zum nächsten Knotenpunkt weiter. Der Quellen-Knotenpunkt muss dann die Anforderung aus dem Ring entfernen. Es gibt keine andere Fairness-Regel oder weitere Entscheidung. Wenn die Anforderung ohne dass die Kanäle genullt worden sind, zurückkehrt, verwendet der anfordernde Knotenpunkt den Kanal. Wenn der Kanal nicht verfügbar ist, versucht der anfordernde Kanal einen anderen der vier Paare von Kanälen. Wenn kein Kanal verfügbar ist, hält der Prozess an. Der Prozess könnte nach einer langen willkürlichen Verzögerung wieder aufgenommen werden. Dieses Verfahren der Anforderung zur Benutzung von Datenkanälen wird für Knotenpunkte ins Auge gefasst, die die Benutzung des Kanals über längere Zeiten beabsichtigen und für wenige einfache Knotenpunkte ohne Steuerkanal-Fähigkeit.
Die siebte Reihe der Tabelle 1 veranschaulicht ein Ring- Verzögerungs-Einstellungswort, in dem die Bits 0 bis 2 gleich 011 sind. Im allgemeinen muss jeder Knoten die Nachrichten entfernen, die er in den Ring eingibt. Um dies zu tun, muss er die Länge der Verzögerung in dem Ring in ganzzahligen Wort-Zeiten wissen. Dies muss durch den Haupt-Knotenpunkt während des Initialisierungs-Prozesses bestimmt werden. Der Haupt-Knotenpunkt nimmt an, dass die Verzögerung wenigstens gleich der Zahl von Knotenpunkten in dem System ist. Der Haupt-Knotenpunkt zählt die Zahl von Taktzyklen, die für die Rückkehr des Namensbefehls (oben beschrieben) erforderlich ist. Dieser Zählwert wird dann auf die nächste ganze Zahl von Wort-Zyklen (von neun Takt-Zyklen) aufgerundet und als Ring-Verzögerung bezeichnet. Wie oben beschrieben wurde, wird jeder Knotenpunkt mit Ausnahme des Haupt- Knotenpunktes in der Zeit für die Kabellänge von dem vorhergigen Knotenpunkt durch den Empfang des Wort-Synchronisationswortes korrigiert. Obwohl somit sogar die Verzögerung zwischen benachbarten Knotenpunkten (mit Ausnahme des Haupt-Knotenpunktes) eine Wortlänge zum empfangenen Knotenpunkt überschreiten kann, erscheint die Verzögerung null zu sein. Somit fügt im allgemeinen jeder Knotenpunkt mit Ausnahme des Haupt-Knotenpunktes eine Verzögerung von einer Wort-Zeit hinzu. Der Haupt-Knotenpunkt sieht die Gesamt-Verzögerung der Schleife und stellt diese Verzögerung auf ein Vielfaches von acht Wort-Zeiten ein, es sei denn, es sind weniger als vier Knotenpunkte in der Schleife miteinander verbunden. Wenn weniger als vier Knoten miteinander verbunden sind, wird die Verzögerung auf ein Vielfaches von vier Wort- Zeiten eingestellt, und das System wird so konfiguriert, dass es vier Kanäle von jeweils 22 Mbs hat. Die Ring-Verzögerung wird durch Verwendung des Ring-Verzögerungs-Einstell-Wortes erhöht, bis die Gesamt-Ring-Verzögerung richtig ist. Die letzte Reihe von Tabelle 1 veranschaulicht ein Nutzlast-Datenwort. In einem Nutzlast-Wort ist das Bit höchster Wertigkeit eine logische ,0', und der Rest der acht Bits trägt von einem Knotenpunkt zum anderen zu übertragende Daten.
Knotenpunkte entfernen keine Daten aus dem Ring (ausgenommen wie erwähnt) während des Initialisierungs-Prozesses mit Ausnahme für den Haupt-Knotenpunkt. Der Bus-Zyklus-Synchronisations- Befehl zeigt das Ende des Initialisierungs-Prozesses an. Jeder Knotenpunkt entfernt seine Übertragungen einige Modulo 8 (oder Modulo 4) Zahl von Worten nach dem Bus-Zyklus-Synchronisations- Befehl. Eine Alternative ist eine Modulo-4-Ausführung, bei der entweder jeder Knotenpunkt wissen muss, dass er in einer Ring- Verzögerung 4 ist, oder nur die ersten vier Schlitze benutzt werden dürfen. Das Letztere ist relativ leicht auszuführen und vernünftig, weil mit nur vier Knotenpunkten der Bedarf an Kanal- Kapazität im allgemeinen nicht so groß ist.
Es ist notwendig, die Verzögerung des Rings bei der Vornahme von Bus-Zeitschlitz-Zuordnungen zu berücksichtigen. Dies bedeutet, dass Bus-Zeitschlitze ein Modulus der gesamten Ring- Verzögerung und der Multiplex-Frequenz sein sollten. Eine Lösung ist die Festlegung des Modulus der Ring-Verzögerung. Jeder Knotenpunkt muss die Fähigkeit haben, eine Verzögerung bis hinauf zu zwei 9-Bit-Worten in sein Eingangs-Schieberegister 40 einzufügen, für den Fall, dass er der Haupt-Knotenpunkt ist. Diese Verzögerung kann auch zur Einstellung der Verzögerung des Rings verwendet werden. Somit kann jeder Knotenpunkt so konfiguriert werden, dass eine Verzögerung von entweder einem oder zwei Worten eingeführt wird. Für einen Ring, der nur zwei oder drei Knotenpunkte enthält, kann der Ring daher so eingestellt werden, dass er eine Verzögerung von vier hat. In allen anderen Fällen kann der Ring so eingestellt werden, dass er eine Verzögerung hat, die ein Modulus von 8-Wort-Zeiten ist. In jedem Fall erfolgt die Ring-Verzögerungs-Einstellung wie folgt.
Danach wird die gesamte Wortverzögerung rund um den Ring durch den Haupt-Knotenpunkt gemessen. Wenn sie nicht Modulus 8 (oder 4) ist, wird ein Ring-Verzögerungs-Einstellungswort von dem Haupt-Knotenpunkt übertragen, um die Verzögerung zu erhöhen. Der erste Knotenpunkt, der dieses Wort empfängt, das nicht schon seine Verzögerung erhöht hat (d. h. seine Verzögerung ist noch ein Wort), konditioniert sich selbst, um sein Eingangswort von den zweiten neun Bits des Eingangs-Schieberegisters 40 zu empfangen anstelle der ersten neun Bits. Auf diese Weise führt der Knotenpunkt eine Extra-Wort-Verzögerung in die Schleife ein, die nun eine Verzögerung von zwei Worten hat. Dieser Knotenpunkt entfernt dann das Wort aus dem Bus. Dieser Prozess wird wiederholt, bis die richtige Zahl von Wort-Verzögerungen dem Ring hinzugefügt worden ist und seine Wortverzögerung Modulo 8 (oder Modulo 4) ist. Der Fachmann bemerkt auch, dass die Ring-Kabellänge auf etwa 18 Meter beschränkt werden sollte, um den Fall zu vermeiden, dass die Verkabelung selbst mehr als die Verzögerung von einem Wort hinzufügt. Bei einem solchen System ist es relativ einfach, die Multiplex-Beschränkung von acht Kanälen zuzufügen. Das Basis-System (siehe Fig. 2) hat elf Zyklen von acht Schlitzen von 9-Bit-Worten. Alle 88 Schlitze wird ein Schlitz für ein Synchronisationswort verwendet, das ein Steuerkanal-Bit enthält.
Das BBUS-System enthält einen CEBUS-kompatiblen Steuerkanal. Wie in der Industrie-Norm IS-60 spezifiziert ist, sorgt der CE- BUS-Steuerkanal für eine maximale Bandbreite von 10 k Bits pro Sekunde. Zugriff zu dem Steuerkanal wird durch die Verwendung von hochwertigen und geringwertigen Zuständen in dem Bus entschieden, wie ein verkabelter oder Entscheidungs-Steuer-Kanal. Wie oben beschrieben und in Fig. 2 veranschaulicht ist, enthält das BBUS-System einen Bus-Zyklus von 7920 us, und es wird in jedem Bus-Zyklus ein Bus-Zyklus-Synchronisationswort gesendet. Die Steuerkanal-Entscheidungs-Informationen und Daten werden in das Steuerkanal-Bit des Zyklus-Synchronisationswortes platziert. Diese physikalische Schicht erlaubt eine maximale Daten-Bit-Rate gleich der Bus-Zyklus-Synchronisationswort-Rate. Aspekte des Protokolls, das dem bekannten Datenverknüpfungs-Netzwerk und Anwendungs-Schichten und dem System-Schicht-Manager des CEBUS entsprechen, können zur Vervollständigung des Steuerkanal-Modells verwendet werden. Auch kann die CEBUS-medienabhängige Unter- Schicht für die Kodierungs- und Dekodierungs-Daten verwendet werden.
In der nachfolgenden Diskussion werden die Bit-Werte 1 und 0 zur Anzeige eines Signals mit hochwertigem oder geringwertigem Zustand in dem Steuerkanal verwendet. Beispielsweise liegt ein Signal mit hochwertigem Zustand vor, wenn das Feld auf ein Signal mit einer logischen "1" gesetzt wird, und das Standard- Signal für den geringwertigen Zustand ist ein Signal mit einer logischen "0". Bei einer tatsächlichen Ausführung kann dieser Zusammenhang umgekehrt werden.
Das CEBUS-Carrier Sense Multiple Access Protokoll with Contention Detection (CSMA-CD)-Verfahren von Entscheidung und Steuerkanal-Zugriff kann verwendet werden, um zu bestimmen, welcher Knoten Zugriff zu dem Steuerkanal erhält. Bei einem gewissen Punkt des Betriebes des CEBUS muss bestimmt werden, ob eine Entscheidung für den Zugriff zu dem Steuerkanal initiiert werden soll. Es gibt viele bekannte verschiedene Verfahren zur Bestimmung, wenn eine Entscheidung zu initiieren ist. Beispielsweise könnte eine Entscheidung immer initiiert werden, wenn ein Knotenpunkt Zugriff zu dem Steuerkanal wünscht. Alternativ könnte eine Entscheidung initiiert werden, immer wenn mehrere Knotenpunkte gleichzeitig Zugriff zu dem Steuerkansl wünschen. Wenn eine Entscheidung notwendig ist, kann sie in bekannter Weise durch Überwachung der Aktivität in dem Steuerkanal ausgelöst werden, und die Auslösung der Entscheidung kann erfolgen, wenn der Bus länger als eine gewisse vorbestimmte Zeitperiode inaktiv gewesen ist.
Wenn eine Entscheidung ausgelöst wird, wird eine 8-Bit- Präambel von jedem Knotenpunkt berechnet, der Zugriff zu dem Steuerkanal wünscht. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird diese Präambel als willkürliche Zahl in jedem Knotenpunkt erzeugt und ist für jede Entscheidung unterschiedlich. Dies erlaubt, dass der Zugriff zu dem Bus rechtmäßig gewährt wird. Alternativ könnte jedem Knotenpunkt zuvor eine Präambel zugeordnet werden, die die relative Priorität jedes Knotenpunktes darstellt. Die Präambel dient zur Entscheidung über den Zugriff zu dem Steuerkanal. Der Knotenpunkt, der erfolgreich für den Steuerkanal entscheidet, darf die Übertragung seiner Nachricht vollenden, und alle anderen Knotenpunkte müssen auf das nächste verfügbare Zeitintervall (bestimmt wie zuvor beschrieben) warten, bevor sie versuchen, für den Steuerkanal zu entscheiden. Die Präambel und die Nachricht werden für die Übertragung als alternierende Sequenz von hochwertigen und geringwertigen Zuständen kodiert. Ein Symbol wird durch einen Zustand in dem Steuer-Bit des Zyklus-Synchronisationswortes oder Reihen von Zuständen in den Steuer-Bits von aufeinanderfolgenden Zyklus-Synchronisationsworten dargestellt. Der Wert des Symbols wird durch das Maß an Zeit bis zum nächsten Zustands-Übergang befördert. Es gibt vier Basis-Symbole: Togische ,0', logische ,1', Ende des Feldes (EUF) und Ende des Pakets (EOP). Ändere Symbole wie das Ende eines Präambel-Feldes und das Ende eines Symbol-Feldes sind möglich, sie werden aber nicht in dem nachfolgend beschriebenen beispielsweisen System verwendet. Ein Bus-Zyklus (7920 us) ist gleich einer Einheits-Symbol-Zeit (USD).
Die Symbol-Kodierung ist wie folgt:
1 UST = 1
2 UST = 0
3 UST = EOF
4 UST = EOP
Jedes der Informationen tragenden Symbole (1, 0, EOF, EOP) kann entweder durch ein Signal für einen hochwertigen oder geringwertigen Zustand oder durch Reihen von aufeinanderfolgenden Signalen für einen hochwertigen oder geringwertigen Zustand repräsentiert werden. Beispielsweise wird ein Signal für eine logische ,1' durch ein einzelnes Signal ,1' für einen hochwertigen Zustand oder ein einzelnes Signal ,0' für einen geringwertigen Zustand dargestellt. Ein Signal für eine logische ,0' wird durch zwei aufeinanderfolgende Signale ,11' für einen hochwertigen Zustand oder zwei aufeinanderfolgende Signale ,00' für einen geringwertigen Zustand dargestellt, und so weiter. Somit können die Bits ,0101' in der Präambel durch die Steuerkanal-Signale dargestellt werden: 001001, d. h. zwei aufeinanderfolgende Signale für einen geringwertigen Zustand, die ein Signal für eine logische ,0' darstellen, gefolgt durch ein Signal für einen einzelnen minderwertigen Zustand, der durch ein Signal für eine logische ,1' dargestellt wird, gefolgt von zwei aufeinanderfolgenden Signalen für einen minderwertigen Zustand, die ein Signal für eine logische ,0' darstellen, gefolgt von einem einzelnen Signal für einen hochwertigen Zustand, das ein Signal für eine logische ,1' darstellt. In gleicher Weise können dieselben Bits in der Präambel (d. h. bei dem Beispiel ,0101') durch die Steuerkanal-Signale 110110 dargestellt werden. Es ist der Zeitablauf zwischen Zustands-Übergängen, der den Symbolwert bestimmt.
Eine anfängliche Entscheidung tritt durch Bestimmen auf, ob die Steuerkanal-Inaktivitäts-Timing-Zustände erfüllt sind. Während der Inaktivitäts-Perioden des Steuerkanals werden Signale für einen geringwertigen Zustand in das Zyklus- Synchronisationswort platziert. Definitionen von bestimmten relevanten Begriffen folgen. Das "Steuer-Bit-Feld" (CBF) ist das Bit in dem Zyklus-Synchronisationswort, der die CEBUS- Steuerkanal-Informationen enthält. Ein "Steuerkanal-Zyklus" beginnt, wenn ein Knotenpunkt zuerst einen hochwertigen Zustand in das CBF platziert und er endet, wenn ein "Ende des Pakets"- Symbol (oben definiert) durch den Knotenpunkt übertragen wird, der die Entscheidung gewinnt oder es gibt eine Zyklus-Auszeit. Der "Schreib-Knotenpunkt" ist der erste Knotenpunkt, der einen hochwertigen Zustand in das CBF während des ersten Steuerkanal- Zyklus platziert. Hier beginnt der Steuerkanal-Entscheidungs- Zyklus. "Konkurrierende Knotenpunkte" sind alle Knotenpunkte, die für den Steuerkanal konkurrieren, der sich hinter dem Schreib-Knotenpunkt in der Schleife befindet. "Späte Knotenpunkte" sind alle Knotenpunkte, die für den Steuerkanal konkurrieren, die sich vor dem Schreib-Knoten in der Schleife befinden und die Entscheidung während des nächsten Bus-Synchronisations- Zyklus beginnen.
In erneuter Bezugnahme auf Fig. 1 wird angenommen, dass der Knotenpunkt A der Haupt-Knotenpunkt für den Bus ist, und es wird angenommen, dass der Knotenpunkt C der "Schreib-Knotenpunkt" ist. Die Knotenpunkte D und E können konkurrierende Knotenpunkte in demselben Bus-Zyklus sein. Die Knotenpunkte A und B können auch konkurrierende Knotenpunkte sein, werden aber als "späte Knotenpunkte" bezeichnet, weil sie die Entscheidung in dem folgenden Bus-Synchronisations-Zyklus begannen. Der Haupt- Knotenpunkt A empfängt das CBF vom Knotenpunkt E, wenn eine bestimmter Knotenpunkt einen Steuerbus-Zyklus ausgelöst hat. Andernfalls setzt er CBF auf den minderwertigen Zustand null.
Die Entscheidungsregeln sind wie folgt:
Erstens kann ein Knotenpunkt für den Zugriff zu dem CEBUS- Steuerkanal konkurrieren, sofern er alle Steuerkanal- Inaktivitäts-Timing-Erfordernisse von IS-60 erfüllt hat. Diese Timing-Erfordernisse sollen von dem letzten beobachteten hochwertigen Zustand in dem CBF beginnen.
Zweitens muss der CBF-Ausgang von einem Knotenpunkt ein hochwertiger Zustand sein, wenn dieser Knoten ein CBF empfängt, das einen hochwertigen Zustand hat. Ausnahmen für diese Regel werden nachfolgend angegeben. Knotenpunkte, die nicht um den Zugriff zu dem Steuerkanal streiten, lassen das empfangene CBF unverändert zum nächsten Knotenpunkt durch.
Drittens, wenn ein Knotenpunkt ein CBF mit einem geringwertigen Zustand in den Steuerkanal platziert und ein CBF zurückempfängt, das einen hochwertigen Zustand in dem nächsten Bus- Zyklus-Synchronisationswort hat, fällt dieser Knotenpunkt aus dem Streit um den Steuerkanal aus.
Wenn viertens ein Knotenpunkt (noch) für den Steuerkanal konkurriert und der Zustand des nächsten CBF-Ausgangs (beruhend auf der kodierten willkürlichen Präambel) ein hochwertiger Zustand ist, soll dieser Knoten das CBF in den hochwertigen Zustand versetzen, selbst wenn er einen hochwertigen Zustand empfängt.
Fünftens, der erste Knotenpunkt, der erfolgreich die Übertragung seiner kodierten Präambel und eines "Ende-des-Feldes"- Symbol (oben definiert) vollendet, gewinnt die Steuerkanal- Entscheidung. Die Regeln zur Änderung des CBF sind wie folgt:
Erstens, der erste Knotenpunkt, der ein Signal für einen hochwertigen Zustand während des Bus-Zyklus geltend macht, nachdem die Steuerkanal-Inaktivitäts-Timing-Erfordernisse erfüllt sind, ist der Schreib-Knotenpunkt.
Zweitens kann der CBF-Wert nicht von dem hochwertigen Zustand mit Ausnahme durch den Schreib-Knotenpunkt geändert werden.
Drittens können alle konkurrierenden Knotenpunkte das CBF von einem minderwertigen Zustand in einen hochwertigen Zustand ändern.
Viertens kann die Bezeichnung eines Knotenpunktes als Schreib-Knotenpunkt von jedem anderen Knotenpunkt übernommen werden, der das CBF aus dem minderwertigen in einen hochwertigen Zustand ändert. Dies bedeutet, wenn ein Knotenpunkt zunächst nicht der Schreib-Knotenpunkt ist und dieser Knotenpunkt ein CBF mit minderwertigem Zustand empfängt, aber es in einen hochwertigen Zustand auf der Basis seiner kodierten Präambel ändert, wird dieser Knotenpunkt der Schreib-Knotenpunkt.
Fünftens wird der Schreib-Knotenpunkt-Zustand durch den zuvor als Schreib-Knotenpunkt bezeichneten Knotenpunkt verloren, wenn dieser Knotenpunkt ein anderes CBF empfängt als das, das er in dem steuerkanal während des vorhergehenden Bus-Zyklus geltend gemacht hat. Außerdem fällt dieser Knotenpunkt aus dem Wettbewerb für den Zugriff zu dem Steuerkanal heraus.
Die beschriebene Operation wird besser unter Bezugnahme auf ein Beispiel einer Entscheidungs-Operation verstanden, die in dem Fließdiagramm von Fig. 6 dargestellt ist. In Fig. 6 beginnt die Entscheidung beim Schritt 600. Der Schritt 605 bestimmt, ob ein Knotenpunkt um den Zugang zu dem Steuerkanal streitet, z. B. ob der Knotenpunkt eine Steuer-Nachricht zu versenden hat. Für einen Knotenpunkt, der nicht um den Steuerkanal-Zugriff schreitet, folgen auf den Schritt 605 die Schritte 660 und 665, die jeden empfangenen CBF-Zustand durch den Knoten unverändert bis zum Ende der Entscheidung durchlassen. Wenn die Entscheidung vollendet ist ("Ja"-Ergebnis beim Schritt 665), folgen dem Schritt 665 der Schritt 635, bei dem die Entscheidung endet, und der Schritt 640, bei dem der Knotenpunkt, der um den Zugriff streitet, und die Entscheidung gewinnt, zum Steuerkanal Zugriff nimmt.
Für einen Knotenpunkt, der um den Zugriff zu dem Steuerkanal streitet, folgt dem Schritt 605 der Schritt 610, bei dem eine Präambel erzeugt wird. Ein Knotenpunkt, der um den Zugriff zu dem Steuerkanal streitet und der ein CBF empfängt, das einen minderwertigen Zustand aufweist, wird ein Schreib-Knotenpunkt und löst die Übertragungs seiner Präambel durch Setzen von CBF auf einen hochwertigen Zustand beim Schritt 615 aus. Das nächste CBF wird beim Schritt 620 empfangen. Dem Schritt 620 folgt der Schritt 625, der bestimmt, ob der frühere CBF-Zustand ein minderwertiger Zustand war, während das empfangene CBF ein hochwertiger Zustand ist. Wenn dies zutrifft. ("Ja"-Ergebnis beim Schritt 625), hat ein anderer Knotenpunkt das CBF in den hochwertigen Zustand geändert, d. h. ein anderer Knotenpunkt ist zum Schreib-Knotenpunkt geworden. Somit folgt dem Schritt 625 der Schritt 660, bei dem der gegenwärtige Knotenpunkt den Streit um den Zugriff zu dem Steuerkanal beendet und - wie oben beschrieben - nachfolgende CBF-Werte nicht ändert, d. h. CBF-Werte durch den Knotenpunkt hindurchlässt. Ein "Nein"-Ergebnis beim Schritt 625 zeigt an, dass der gegenwärtige Knotenpunkt fortfährt, ein "Schreib-Knotenpunkt" zu sein, was zu der Ausführung des Schrittes 630 nach dem Schritt 625 führt. Der Schritt 630 bestimmt, ob der frühere CBF-Zustand sowohl der letzte Zustand der Präambel als auch derselbe Zustand vier das empfangene CBF war. Ein "Ja"- Ergebnis beim Schritt 630 zeigt an, dass der Knotenpunkt erfolgreich die Sendung seiner Präambel vollendet hat und daher die Entscheidung gewonnen hat. Einem "Ja"-Ergebnis beim Schritt 630 folgt der Schritt 635, der die Entscheidung beendet und der Schritt 640, bei dem der gewinnende Knotenpunkt zum Steuerkanal Zugriff nimmt. Ein "Nein"-Ergebnis beim Schritt 630 zeigt an, dass alle Präambel-Bits nicht gesendet worden sind und der Schritt 650 ausgeführt wird. Beim Schritt 650 wird der nächste CBF-Zustand, der von dem Knotenpunkt erzeugt wird, durch den nächsten Präambel-Zustand und durch die oben angegebenen Regeln zur Änderung des CBF-Zustands bestimmt. Dem Schritt 650 folgt der Schritt 620, bei dem der nächste CBF-Zustand empfangen wird.
Als weitere Erklärung der Entscheidungs-Operation erfolgt eine Beschreibung der ersten drei Bus-Synchronisations-Zyklen in einem Entscheidungs-Zyklus. Während des ersten für die Entscheidung verfügbaren Bus-Zyklus, was zum Beispiel bedeutet, dass eine Steuerkanal-Aktivität für die erforderliche Zeitdauer gefehlt hat, setzt der Haupt-Knotenpunkt das Steuer-Bit-Feld (CBF) in dem Bus-Zyklus-Synchronisationswort auf das Signal ,0' für einen minderwertigen Zustand. Jeder Knotenpunkt, der einen Zugriff auf den Steuerkanal wünscht, beginnt seine kodierte Präambel in dem CBF durch Ändern der CBF in den hochwertigen Zustand 1 zu übertragen, und dieser Knotenpunkt wird der Schreib-Knotenpunkt. Nachfolgende Knotenpunkte, die nicht für einen Zugriff zu dem Steuerkanal konkurrieren (als nicht-konkurrierende Knotenpunkte bezeichnet), nehmen Kenntnis von dem hochwertigen Zustand 1 des empfangenen CBF und lassen es unverändert zum nächsten Knotenpunkt durch. Nicht-konkurrierende Knotenpunkte müssen dann auf das nächste Mal warten, wenn die Steuerkanal-Inaktivitäts-Zeiten erfüllt sind, bevor sie für den Steuerkanal konkurrieren können. Von diesem Punkt an in diesem Entscheidungs-Zyklus lassen die nicht-konkurrierenden Knotenpunkte das ihnen zugesandte CBF unverändert zum nächsten Knotenpunkt durch. Jeder dem Schreib- Knotenpunkt vorangehende Knotenpunkt sieht nicht den hochwertigen Zustand 1 in dem CBF während dieses ersten Bus-Zyklus in dem Entscheidungs-Zyklus. Die Operation solcher Knotenpunkte wird in größeren Einzelheiten nachfolgend beschrieben.
Für den Fall, dass zwei oder mehr Knotenpunkte um den Zugriff zum Steuerkanal konkurrieren, beginnt der erste Knotenpunkt mit der Übertragung seiner kodierten Präambel, indem das CBF auf den hochwertigen Zustand gesetzt wird. Dies wird nachfolgend in der folgenden Weise bezeichnet: CBF (Zyklus#) = Zustand. In diesem Fall ist dies der Zyklus 1 des Entscheidungs- Zyklus, und der Wert ist ein Signal mit einem hochwertigen Zustand, dargestellt durch eine 1, somit: CBF(1) = 1. Der erste Knotenpunkt zum Setzen des CBF auf 1 weiss, dass es der Schreib- Knotenpunkt ist, weil er CBF(1) = 0 empfangen hat. Alle nachfolgenden Entscheidungs-Knotenpunkte sind konkurrierende Knotenpunkte und beginnen mit der Übertragung ihrer kodierten Präambel in derselben Weise, indem sie CBF(1) = 1 unverändert durchlassen. Der CBF-Wert kann sich aus dem hochwertigen Zustand nicht ändern, bis er die Schleife vervollständigt (d. h. bis er von dem Schreib-Knotenpunkt empfangen wird). Wie oben beschrieben wurde, lassen alle nicht-konkurrierenden Knotenpunkte das CBF wie empfangen durch und konkurrieren nicht länger um den Zugang zu dem Steuerkanal während dieses CC-Zyklus.
Während des zweiten Bus-Zyklus in dem Entscheidungs-Zyklus stellt der. Haupt-Knotenpunkt fest, dass er das CBF(1) = 1 empfangen hat und setzt CBF(2) = 1 in dem nächsten Bus-Zyklus- Synchronisationswort. Es kann ein Knotenpunkt zwischen dem Haupt-Knotenpunkt und dem Schreib-Knotenpunkt sein, der einen Zugriff zum Steuerkanal wünscht, aber nicht CBF(1) = 1 in dem vorangehenden Bus-Zyklus beachtet hat. Ein solcher Knotenpunkt wird als später Knotenpunkt bezeichnet. Auch er beginnt seine kodierte Präambel durch Hindurchlassen des Wertes CBF(2) = 1 zu übertragen. Er konkurriert jedoch mit dem vorhergehenden Schreib-Knotenpunkt. Der Wert CBF(2) = 1' pflanzt sich durch den Ring fort, bis er den Schreib-Knotenpunkt erreicht. Der Schreib- Knotenpunkt kann den Zustand des CBF (2) in CBF (2) = 0 ändern oder mit CBF(2) = 1 in Abhängigkeit von dem nächsten Zustand seiner kodierten Präambel fortfahren. Wenn der nächste Zustand in der kodierten Präambel des Schreib-Knotenpunktes ein hochwertiger Zustand ist, dann setzt der Schreib-Knotenpunkt CBF(2) = 1. Wenn andererseits der nächste Zustand der kodierten Präambel ein minderwertiger Zustand ist, dann setzt der Schreib-Knotenpunkt CBF(2) = 0. Anschließende Knotenpunkte setzen in gleicher Weise den Versuch fort, ihre eigenen kodierten Präambeln zu übertragen. Die oben erwähnten Regeln beherrschen, ob ein nachfolgender Knotenpunkt den Zustand des CBF(2) ändern kann.
Wenn der Schreib-Knotenpunkt den Zustand des CBF(2) als hochwertigen Zustand aufrecht erhält, d. h. CBF(2) = 1, dann bestimmt - wie in den oben erwähnten Regeln beschrieben ist - jeder folgende konkurrierende Knotenpunkt den nächsten Zustand seiner kodierten Präambel. Wenn der nächste Zustand seiner kodierten Präambel der hochwertige Zustand ist, dann lässt dieser Knotenpunkt CBF(2) = 1 durch und verbleibt im Wettbewerb für den Zugriff zu dem Steuerkanal. Wenn der nächste Zustand der minderwertige Zustand ist, dann lässt dieser Knotenpunkt CBF(2) = 1 durch, aber er fällt aus dem Wettbewerb für den Zugriff zum Steuerkanal aus. Von dieser Zeit nach vorn in dem Entscheidungs- Zyklus lässt der Knotenpunkt das CBF zum nächsten Knotenpunkt unverändert durch.
Wenn der Schreib-Knotenpunkt den Zustand des CBF(2) auf einen minderwertigen Zustand ändert, z. B. CBF(2) = 0, dann können anschließende Knotenpunkte einen hochwertigen Zustand 1 über diese Änderung geltend machen, indem CBF(2) = 1 gesetzt wird. Wenn der nächste Zustand in der kodierten Präambel eines nachfolgenden Knotenpunktes ein hochwertiger Zustand 1 ist, dann überträgt dieser Knotenpunkt CBF(2) = 1. Wenn dies eintritt, übernimmt dieser Knotenpunkt den Zustand des Schreib- Knotenpunktes. Wenn der nächste Zustand der kodierten Präambel des nachfolgenden Knotenpunktes ein minderwertiger Zustand ist, dann lässt dieser Knotenpunkt CBF(2) = 0 durch und verbleibt im Wettbewerb für den Zugriff zu dem Steuerkanal.
In dem dritten Bus-Zyklus, in dem Entscheidungs-Zyklus, empfängt der Haupt-Knotenpunkt CBF(2) = 0 und setzt CBF(3) = 0 oder empfängt CBF(2) = 1 und setzt CBF(3) = 1. Ein später Knotenpunkt bestimmt in gleicher Weise wie oben für konkurrierende Knotenpunkte beschrieben ist, den nächsten Zustand seiner kodierten Präambel und kann dann das CBF (3) = 0 oder CBF (3) = 1 setzen oder aus dem Wettstreit für den Zugriff zu dem Steuerkanal fallen gelassen werden, alles in Einklang mit den oben beschriebenen Regeln. Dies geschieht für alle späten Knotenpunkte.
An einem bestimmten Punkt empfängt der Schreib-Knotenpunkt das CBF(3). Wenn der Schreib-Knotenpunkt vorher das CBF(2) = 1 gesetzt hatte, dann muss er das CNF(3) = 1 zurückempfangen. Der Schreib-Knotenpunkt setzt dann das CBF(3) auf den nächsten Zustand in seiner kodierten Präambel, wie es in dem Steuerkanal- Zyklus zwei (oben beschrieben) in dem Entscheidungs-Zyklus getan wurde. Wenn der Schreib-Knotenpunkt zuvor das CBF (2) = 0 gesetzt hatte und das CBF(3) = 0 empfängt, dann ist der Schreib- Knotenpunkt noch der Schreib-Knotenpunkt, ist er noch im Wettstreit für den Zugriff zu dem Steuerkanal und kann den Wert von CBF(3) auf den nächsten Zustand seiner kodierten Präambel ändern. Wenn der Schreib-Knotenpunkt zuvor das CBF(2) = 0 gesetzt hatte, aber das CBF(3) = 1 empfangen hatte, dann ist er nicht länger der Schreib-Knotenpunkt und ist nicht länger im Wettstreit für den Zugriff zu dem Steuerkanal. Von diesem Punkt an in dem Entscheidungs-Zyklus lässt dieser Knotenpunkt die empfangenen CBF unverändert zum nächsten Knotenpunkt durch.
Die oben beschriebene Operation setzt sich für nachfolgende Bus-Zyklen fort. Jeder Knotenpunkt, der im Wettstreit für den Zugriff zu dem Steuerkanal bleibt, setzt entweder das CBF auf den nächsten Zustand in seiner kodierten Präambel, oder scheidet aus dem Wettstreit für den Zugriff zu dem Bus aus. Nachdem die Präambel übertragen worden ist, versucht jeder noch im Wettstreit verbleibende Knotenpunkt, die Zustände eines Ende-des- Feldes-Symbols zu übertragen, das - wie oben beschrieben - drei aufeinanderfolgende Signale für hochwertigen oder minderwertigen Zustand ist. Der erste Knotenpunkt, der erfolgreich seine kodierte Präambel überträgt und empfängt, gefolgt von dem Ende- des-Feldes-Symbol, hat die Entscheidung gewonnen und kann mit der Übertragung seiner Nachricht in das CBF der Bus-Zyklus- Synchronisationsworte beginnen.
Um die vorhergehende Beschreibung zusammenzufassen, hat am Ende der Präambel und des Ende-des-Feld-Symbols der Knotenpunkt, der als Schreib-Knotenpunkt bezeichnet bleibt, erfolgreich für den Zugriff zu dem Knotenpunkt entschieden. Der Schreib- Knotenpunkt-Status wird von jedem Knotenpunkt übernommen, der das CBF von einem hochwertigen in einen geringwertigen Zustand ändert. Der Schreib-Knotenpunkt-Status geht verloren, wenn der Schreib-Knotenpunkt ein CBF zurückempfängt, das sich von dem unterscheidet, das er in dem Steuerkanal platziert hat.
Es folgen fünf Beispiele von Steuer-Bit-Feld-Werten. Jedes Beispiel ist in einer Tabelle veranschaulicht. Jeder Knotenpunkt wird durch eine Spalte in der Tabelle dargestellt. Die zweite Reihe in der Tabelle zeigt die willkürlich erzeugten Präambeln für die Knotenpunkte, die um den Zugriff zu dem Steuerkanal streiten. Die dritte Reihe in der Tabelle zeigt die Präambeln, die gemäß den oben gegebenen Regeln kodiert sind. Wie oben beschrieben wurde, ist der erste Zustand zum Kodieren der Präambeln der hochwertige Zustand. Die verbleibenden Reihen zeigen die Zustände von dem CBF, wie sie von jedem Knotenpunkt in nachfolgenden Bus-Zyklen erzeugt werden. Die vierte Reihe ist der nullte Zyklus und stellt den letzten Zyklus der Steuerkanal- Inaktivität dar, bevor ein Entscheidungs-Zyklus ausgelöst wird.

BEISPIEL 1

Im Beispiel 1 ist der Knotenpunkt A der Haupt-Knotenpunkt, der Knotenpunkt D löst den Entscheidungs-Zyklus aus, und der Knotenpunkt B ist ein später Knotenpunkt, der mit dem Knotenpunkt D um den Zugriff zum Steuerkanal konkurriert. Der Haupt- Knotenpunkt A behält einen geringwertigen Zustand 0 in dem CBF in der Zeit-Periode, die dem Entscheidungs-Zyklus vorausgeht, wie im Zyklus 0 veranschaulicht, und dem ersten Teil vom Bus- Zyklus 1. Im Bus-Zyklus 1 löst der Knotenpunkt D den Entscheidungs-Zyklus durch Geltendmachung eines hochwertigen Zustands in dem CBF als ersten Zustand seiner kodierten Präambel aus. Der Knotenpunkt E und der Knotenpunkt A sind keine konkurrierenden Knotenpunkte und lassen dieses Signal zum Knotenpunkt B im Bus- Zyklus 2 durch. Der Knotenpunkt B ist ein später Knotenpunkt und lässt den hochwertigen Zustand zum Knotenpunkt C durch. Der Knotenpunkt C ist auch kein konkurrierender Knotenpunkt und lässt den hochwertigen Zustand zurück zum Knotenpunkt D durch. Wenn der Knotenpunkt D im Zyklus 2 das CBF(2) zurückempfängt, ändert er sich in CBF(2) = 0, was den nächsten Zustand in seiner kodierten Präambel darstellt. Dieser wird zum Knotenpunkt B im Zyklus 3 durch die Knotenpunkte E und A durchgelassen. Der Knotenpunkt B empfängt eine 0 im Zyklus 3, aber ändert sie in eine 1 als nächsten Zustand seiner kodierten Präambel. Der Knotenpunkt B wird nun der Schreib-Knotenpunkt. Die 1 wird vom Knotenpunkt C zum Knotenpunkt D durchgelassen. Der Knotenpunkt D überträgt im Zyklus 2 eine 0, empfängt aber im Zyklus 3 eine 1. Der Knotenpunkt D fällt daher aus dem Wettbewerb um den Zugriff zu dem Steuerkanal aus. Alle Knotenpunkte außer dem Knotenpunkt B werden nun passiv und lassen das empfangene CBF zum nächsten Knotenpunkt unverändert durch. Eventuell sendet und empfängt der Knotenpunkt B erfolgreich seine kodierte Präambel, gefolgt von einem Ende-des-Feldes-Symbol und erwirbt Zugriff zu dem Steuerkanal.

BEISPIEL 2

Beim Beispiel 2 löst der Knotenpunkt D einen Entscheidungs- Zyklus aus, indem CBF(1) = 1 als der erste Zustand seiner kodierten Präambel gesetzt wird, und ist der Schreib-Knotenpunkt. Der Knotenpunkt E ist ein konkurrierender Knotenpunkt und lässt das CBF(1) = 1, das er vom Knotenpunkt D empfängt, durch. Die Knotenpunkte A, B und C sind nicht-konkurrierende Knotenpunkte und lassen empfangene CBF-Werte zum nächsten Knotenpunkt unverändert durch. Im Zyklus 2 empfängt der Knotenpunkt D das CBF(2) = 1 von dem Knotenpunkt C und ändert es in CBF(2) = 0 als nächsten Zustand in seiner kodierten Präambel. Der Knotenpunkt E empfängt das CBF(2) = 0 im Zyklus 2. Der nächste Zustand in der kodierten Präambel des Knotenpunktes E ist jedoch 1. Der Knotenpunkt E setzt daher CBF(2) = 1 und wird zum Schreib-Knotenpunkt.
Im Zyklus 2 setzt der Knotenpunkt D das CBF(2) = 0, aber im Zyklus 3 empfängt der Knotenpunkt D das CBF(3) 1. Der Knotenpunkt. D weiß daher, dass er die Entscheidung verloren hat und fällt aus dem Wettstreit um den Zugriff zum Steuerkanal aus. An diesem Punkt sind alle Knotenpunkte mit Ausnahme des Knotenpunktes E aus dem Wettbewerb für den Zugriff zum Steuerkanal draußen und lassen den empfangenen CBF-Wert unverändert zum nächsten Knotenpunkt durch. Der Knotenpunkt E sendet eventuell seine vollständig kodierte Präambel und das folgende Ende-des-Feldes-Symbol und erwirbt Zugriff zu dem Steuerkanal.

BEISPIEL 3

Im Beispiel 3 löst der Knotenpunkt D einen Entscheidungs- Zyklus im Zyklus 1 aus, indem das CBF(1) = 1 gesetzt wird. Der Knotenpunkt E ist ein wettstreitender Knotenpunkt und lässt CBF(1) = 1 zum Knotenpunkt A durch. Die Knotenpunkte A, B und C sind keine konkurrierenden Knotenpunkte, die die empfangenen CBF-Werte unverändert zum nächsten Knotenpunkt durchlassen. Im Zyklus 2 empfängt der Knotenpunkt D CBF(2) = 1. Der nächste Zustand der kodierten Präambel für den Knotenpunkt D ist 0, so dass der Knotenpunkt D das CBF(2) = 0 setzt. Der Knotenpunkt E empfängt das CBF(2) = 0. Der nächste Zustand der Präambel des Knotenpunktes E ist ebenfalls 0, so dass der Knotenpunkt E im Wettstreit für den Zugriff zu dem Steuerkanal bleibt und CBF (2) = 0 setzt. Im Zyklus 3 geschieht wieder dasselbe. Im Zyklus 4 empfängt der Knotenpunkt D das CBF(4) = 0. Der nächste Zustand seiner kodierten Präambel ist 1, so dass der Knotenpunkt D das CBF(4) = 1 setzt. Der Knotenpunkt E empfängt CBF(4) = 1 vom Knotenpunkt D. Wie im Zyklus 1, ist dann der nächste Zustand seiner Präambel 1, so dass der Knotenpunkt E im Wettstreit verbleibt und CBF(4) = 1 setzt. Im Zyklus 5 empfängt der Knotenpunkt D das CBF(5) = 1. Der nächste Zustand seiner Präambel ist 1, so dass der Knotenpunkt D CBF(5) = 1 setzt. Der Knotenpunkt E empfängt CBF(5) = 1. Jedoch ist der nächste Zustand seiner Präambel 0. Der Knotenpunkt E fällt daher aus dem Wettstreit für den Zugriff zum Steuerkanal heraus und lässt das empfangene CBF zum Knotenpunkt A während des Restes des Entscheidungs-Zyklus unverändert durch. Gegebenenfalls sendet der Knotenpunkt D erfolgreich seine kodierte Präambel, gefolgt durch ein Ende-des-Feldes-Symbol, und erwirbt Zugriff zu dem Steuerkanal.

BEISPIEL 4

Im Beispiel 4 sind beide willkürlich erzeugten Präambeln gleich. Der Knotenpunkt D löst einen Entscheidungs-Zyklus im Zyklus 1 aus, indem CBF(1) = 1 gesetzt wird. Der Knotenpunkt E ist ein wettstreitender Knotenpunkt und empfängt das CBF(1) = 1. Es setzt auch CBF(1) = 1. Die Knotenpunkte A, B und C sind nicht-wettstreitende Knotenpunkte, die das empfangene CBF unverändert zum nächsten Knotenpunkt durchlassen. Im Zyklus 2 empfängt der Knotenpunkt D das CBF(2) = 1. Der nächste Zustand seiner kodierten Präambel ist 0, so dass er CBF(2) = 0 setzt. Der Knotenpunkt E empfängt das CBF(2) = 0. Der nächste Zustand seiner Präambel ist 0, so dass er im Wettstreit bleibt, und setzt CBF(2) = 0. Da die kodierten Präambeln identisch sind, setzt sich dies bis zum Zyklus 9 fort. Im Zyklus 10 setzt der Knotenpunkt D CBF(10) = 1 als den ersten Zustand des Ende-des-Feldes- Symbols, wie oben definiert. In gleicher Weise wie in den ersten neun Zyklen sendet auch der Knotenpunkt E ein Ende-des-Feldes- Symbol und setzt CBF(10) = 1. Dies setzt sich bis zum Zyklus 13 fort. Beim Zyklus 13 empfängt der Knotenpunkt D den letzten Zustand des Ende-des-Feldes-Symbols zurück und erlangt Zugriff zu dem Steuerkanal. Ob das erste Bit der Nachricht eine logische ,1' ist (die als eine einzelne 0 übertragen würde) oder eine logische ,0', die als zwei aufeinanderfolgende 1'sen übertragen würden), ist der erste in den Steuerkanal platzierte Zustand 0. Der Knotenpunkt E empfängt CBF(13) = 0, aber er hatte CBF (12) 1 übertragen. Er fällt daher aus dem Wettstreit heraus, und der Knotenpunkt D erlangt Zugriff zu dem Steuerkanal.

BEISPIEL 5

Das Beispiel 5 ist ähnlich wie das Beispiel 4, mit Ausnahme, dass der Knotenpunkt B ein später Knotenpunkt ist. Die Präambeln der beiden Knotenpunkte B und D sind identisch. Der Knotenpunkt D löst den Entscheidungs-Zyklus durch Setzen von CBF(1) = 1 im Zyklus 1 aus. Die Knotenpunkte A, C und E sind nicht- konkurrierende Knotenpunkte und lassen empfangene CBF-Werte zum nächsten Knotenpunkt unverändert durch. Wie beim Beispiel 4 sind die kodierten Präambeln der beiden Knotenpunkte B und D identisch, und jeder bleibt im Wettbewerb für den Zugriff zu dem Steuerkanal durch den Zyklus 10. Im Zyklus 10 beginnt der Knotenpunkt D, ein Ende-des-Feldes-Symbol zu senden. Im Zyklus 11 beginnt auch der Knotenpunkt B, ein Ende-des-Feldes-Symbol zu senden. Wiederum bleiben beide Knotenpunkte im Wettstreit für den Zugriff zu dem Steuerkanal durch den Zyklus 12. Im Zyklus 13 empfängt der Knotenpunkt B CBF(13) = 1, was die erfolgreiche Übertragung seiner kodierten Präambel und eines folgenden Ende- des-Feldes-Symbols anzeigt. Der Knotenpunkt B erwirbt somit Zugriff zu dem Steuerkanal. Wie beim Beispiel 4 beginnt der Knotenpunkt B die Übertragung seiner Nachricht durch Setzen von CBF(13) = 0. Der Knotenpunkt D empfängt CBF(13) = 0 und fällt aus dem Wettstreit für den Zugriff zum Steuerkanal aus.

Claims

1. Datenübertragungs-Bus-System, umfassend:

eine Vielzahl von Knotenpunkten (Knotenpunkte A bis E), wobei jeder der Vielzahl von Knotenpunkten einen Eingangs-Verbinder (20) und einen Ausgangs-Verbinder (70) enthält, wobei der Eingangs- und Ausgangs-Verbinder in jedem Knotenpunkt jeweils einen Vorwärtsweg-Anschluss und einen Rückwärtsweg-Anschluss enthält, und wobei jeder der Vielzahl von Knotenpunkten ferner ein Eingangs-Register (40) und ein Ausgangs-Register (50) enthält;

einen Ringbus, der die Vielzahl von Knotenpunkten miteinander koppelt, und der eine Vielzahl von Kabeln umfasst, von denen jedes einen Vorwärts-Datenweg (FWD PATH) und einen Rückwärts-Datenweg (REV PATH) und einen Stecker (10, 90) an jedem Ende enthält, wobei entsprechende Kabel zwischen dem Eingangs-Verbinder (20) eines Knotenpunktes und dem Ausgangs-Verbinder (70) eines vorhergehenden Knotenpunktes in dem Ringbus und zwischen dem Ausgangs- Verbinder (70) des einen Knotenpunktes und dem Eingangs- Verbinder (20) eines nachfolgenden Knotenpunktes in dem Ringbus gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Knotenpunkt ferner enthält:

einen Detektor (80) zur Bestimmung, wenn ein Stecker (10, 90) in den Eingangs-Verbinder (20) und den Ausgangs- Verbinder (70) eingeführt ist, und

einen Schalter (60) zur Verbindung des Rückwärtsweg- Anschlüsses in dem Ausgangs-Verbinder (70) mit dem Eingangs-Register (40) und des Ausgangs-Registers (50) mit dem Vorwärtsweg-Anschluss in dem Ausgangs-Verbinder (70), wenn der Detektor (80) feststellt, dass ein Stecker in den Ausgangs-Verbinder (70) eingeführt ist und kein Stecker in den Eingangs-Verbinder (20) eingeführt ist, um den Vorwärtsweg-Anschluss in dem Eingangs-Verbinder (20) mit dem Eingangs-Register (40) und das Ausgangs-Register (50) mit dem Rückwärtsweg-Anschluss in dem Eingangs- Verbinder (20) zu verbinden, wenn der Detektor feststellt, dass ein Stecker in den Eingangs-Verbinder (20) eingeführt ist und kein Stecker in den Ausgangs-Verbinder (70) eingeführt ist, und um den Vorwärtsweg-Anschluss in dem Eingangs-Verbinder (20) mit dem Eingangs-Register (40), das Ausgangs-Register (50) mit dem Vorwärtsweg- Anschluss in dem Ausgangs-Verbinder (70), und den Rückwärtsweg-Anschluss in dem Ausgangs-Verbinder (70) mit dem Rückwärtsweg-Anschluss in dem Eingangs-Verbinder (20) zu verbinden, wenn der Detektor (80) feststellt, dass ein Stecker sowohl in den Eingangs-Verbinder (20) als auch in den Ausgangs-Verbinder (70) eingeführt ist.

2. Bus-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringbus aufeinanderfolgende Bus-Zyklen überträgt, wobei jeder Bus-Zyklus eine Vielzahl von Bus-Worten enthält, von denen eines ein Bus-Zyklus-Synchronisationswort (SYNC) ist und der Rest Datenworte (CH1 bis CH8) sind, wobei die Vielzahl von Datenworten einer Vielzahl von Datenkanälen zugeordnet wird.

3. Bus-System nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen ersten Knotenpunkt (Knotenpunkt A) in dem Bus- System, wobei ein Kabel nur mit seinem Ausgangs-Verbinder (70) verbunden ist, und durch einen letzten Knotenpunkt (Knotenpunkt E) in dem Bus-System, wobei ein Kabel nur mit seinem Eingangs-Verbinder (20) verbunden ist.

4. Bus-System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Knotenpunkt (Knotenpunkt A) in dem Bus-System als Haupt-Knotenpunkt bestimmt ist und die Initialisierung des Bus-Systems ausführt.

5. Bus-System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Haupt-Knotenpunkt jedem anderen Knotenpunkt eine gegenseitig unterschiedliche Identifikations-Nummer während der Initialisierung des Bus-Systems zuordnet, indem ein Namensbefehl rund um den Ringbus gesendet wird, wobei der Namensbefehl ein Identifikations-Feld hat; dass dem Haupt-Knotenpunkt eine Identifikations-Nummer von 1 zugeordnet ist und er den Namensbefehl mit dem auf 1 gesetzten Identifikations-Feld überträgt, und dass jeder Knotenpunkt, der den Namensbefehl empfängt, das Identifikations-Feld fortschaltet, sich selbst die Identifikations- Nummer des fortgeschalteten Identifikations-Feldes zuordnet und den Namensbefehl zum nächsten Knotenpunkt mit der Identifikations-Nummer in dem Identifikations-Feld überträgt.

6. Bus-System nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Eingangs-Register (40) ausreichend Bits enthält, um wenigstens zwei Datenworte zu enthalten, wobei jeder Knotenpunkt in der Lage ist, ein Wort von seinem Eingangs-Verbinder (20) zu seinem Ausgangs-Verbinder (70) mit einer Verzögerung von einem Wort oder einer Verzögerung von zwei Worten zu leiten, und er zunächst ein Wort von seinem Eingangs-Verbinder (20) zu seinem Ausgangs-Verbinder (70) mit einer Verzögerung von einem Wort leitet, dass der Haupt-Knotenpunkt die Wortverzögerung rund um den Ringbus so einstellt, dass er Modulo eine vorbestimmte Zahl von Worten ist, indem aufeinanderfolgende Ring-Verzögerungs-Befehle durch den Ring gesendet werden, wobei jeder Knotenpunkt, der einen Ring- Verzögerungs-Befehl empfängt, anspricht, indem er ein Wort von seinem Eingangs-Verbinder (20) zu seinem Ausgangs-Verbinder (70) mit einer Verzögerung von zwei Worten leitet und den Ring-Verzögerungs-Befehl von dem Bus entfernt.

7. Bus-System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Haupt-Knotenpunkt, wenn es weniger als vier Knotenpunkte in dem Ring gibt, die Wort-Verzögerung rund um den Ringbus so einstellt, dass sie Modulo 4 ist, und der Haupt-Knotenpunkt, wenn es mehr als drei Knotenpunkte in dem Ring gibt, die Wort-Verzögerung rund um den Ringbus so einstellt, dass sie Modulo 8 ist.

8. Bus-System nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Knotenpunkt einen Knotenpunkt- Takt umfasst und dass der Haupt-Knotenpunkt eine Synchronisation der Wort-Takte in der Vielzahl von Knotenpunkten ausführt, indem ein Wort-Synchronisations-Befehl durch den Ringbus zu der Vielzahl von Knotenpunkten übertragen wird.

9. Bus-System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Haupt-Knotenpunkt ein Eingangs-Register (40) mit wenigstens ausreichend Bits zum Halten von zwei Worten umfasst und nicht-ganzzahlige Wort-Verzögerungen durch den Ringbus kompensiert, indem festgestellt wird, welche Bits in seinem Eingangs-Register (40) den Wort- Synchronisations-Befehl bei einer Wortzeit einhält und diesen Platz in seinem Eingangs-Register (40) verwendet, um Worte von dem Bus zu empfangen.

10. Bus-System nach einem der Ansprüche 2 bis 9, gekennzeichnet durch einen Steuerkanal, in dem ein Bit des Steuerkanals in jedem Bus-Zyklus-Synchronisationswort geführt wird.

11. Bus-System nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Bus-Wort ein Synchronisations- Bit und eine Vielzahl von Daten-Bits enthält.

12. Bus-System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahl von Bits in der Vielzahl von Daten-Bits acht Bits beträgt.

13. Bus-System nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass Daten-Worte das Synchronisations-Bit auf eine logische ,0' gesetzt haben und Befehle und Synchronisationsworte das Synchronisations-Bit auf eine logische ,1' gesetzt haben.

14. Bus-System nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl von Bus-Worten in jedem Bus-Zyklus 88 Worte beträgt.

15. Bus-System nach einem der Ansprüche 2 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringbus eine konstante Zahl von Datenkanälen überträgt und die Vielzahl von Daten-Worten in aufeinanderfolgende Gruppen unterteilt ist, wobei jede Gruppe eine Zahl von Datenworten enthält, die gleich der konstanten Zahl von Datenkanälen ist, und wobei die Datenworte in jeder Gruppe jeweils unterschiedlichen Datenkanälen zugeordnet sind.

16. Bus-System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die konstante Zahl von Datenkanälen acht beträgt.

17. Schnittstellen-Schaltung für ein Ringbus-Datenübertragungssystem, umfassend:

Einen Eingangs-Verbinder (20) und einen Ausgangs- Verbinder (70), wobei jeder Eingangs- und Ausgangs- Verbinder einen Vorwärtsweg-Anschluss und einen Rückwärtsweg-Anschluss enthält; ein Eingangs-Register (40) und ein Ausgangs-Register (50), dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstellen-Schaltung ferner enthält:

einen Detektor (80), der feststellt, wenn ein Stecker (10, 90) in den Eingangs-Verbinder (20) und den Ausgangs- Verbinder (70) eingeführt ist;

einen Schalter (60), um den Rückwärtsweg-Anschluss in dem Ausgangs-Verbinder (70) mit dem Eingangs-Register (40), und das Ausgangs-Register (50) mit dem Vorwärtsweg- Anschluss in dem Ausgangs-Verbinder (70) zu verbinden, wenn der Detektor (80) feststellt, dass ein Stecker in den Ausgangs-Verbinder (70) eingeführt ist und kein Stecker in den Eingangs-Verbinder (20) eingeführt ist; um den Vorwärtsweg-Anschluss in dem Eingangs-Verbinder (20) mit dem Eingangs-Register (40) und das Ausgangs-Register (50) mit dem Rückwärtsweg-Anschluss in dem Eingangs- Verbinder (20) zu verbinden, wenn der Detektor feststellt, dass ein Stecker in den Eingangs-Verbinder (20) eingeführt ist und kein Stecker in den Ausgangs-Verbinder (70) eingeführt ist, und um den Vorwärtsweg-Anschluss in dem Eingangs-Verbinder (20) mit dem Eingangs-Register (40), das Ausgangs-Register (50) mit dem Vorwärtsweg- Anschluss in dem Ausgangs-Verbinder (70) und den Rückwärtsweg-Anschluss in dem Ausgangs-Verbinder (70) mit dem Rückwärtsweg-Anschluss in dem Eingangs-Verbinder (20) zu verbinden, wenn der Detektor (80) feststellt, dass ein Stecker sowohl in den Eingangs-Verbinder (20) als auch in den Ausgangs-Verbinder (70) eingeführt ist.