EP3891940A1 - Ansteuern von ausführungseinheiten - Google Patents

Ansteuern von ausführungseinheiten

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Publication number
EP3891940A1
EP3891940A1 EP20706379.3A EP20706379A EP3891940A1 EP 3891940 A1 EP3891940 A1 EP 3891940A1 EP 20706379 A EP20706379 A EP 20706379A EP 3891940 A1 EP3891940 A1 EP 3891940A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
communication
icn
chain
sub
chains
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20706379.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Roland Neumann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Inova Semiconductors GmbH
Original Assignee
Inova Semiconductors GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Inova Semiconductors GmbH filed Critical Inova Semiconductors GmbH
Publication of EP3891940A1 publication Critical patent/EP3891940A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • H04L12/40169—Flexible bus arrangements
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F11/00—Error detection; Error correction; Monitoring
    • G06F11/07—Responding to the occurrence of a fault, e.g. fault tolerance
    • G06F11/16—Error detection or correction of the data by redundancy in hardware
    • G06F11/20—Error detection or correction of the data by redundancy in hardware using active fault-masking, e.g. by switching out faulty elements or by switching in spare elements
    • G06F11/202—Error detection or correction of the data by redundancy in hardware using active fault-masking, e.g. by switching out faulty elements or by switching in spare elements where processing functionality is redundant
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    • G06F11/2033—Failover techniques switching over of hardware resources
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    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01—Protocols
    • H04L67/12—Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks
    • H04L67/125—Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks involving control of end-device applications over a network
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2201/00—Indexing scheme relating to error detection, to error correction, and to monitoring
    • G06F2201/85—Active fault masking without idle spares

Definitions

  • the present invention is directed to a method for controlling execution units, and to a correspondingly set up system arrangement.
  • a communication node is proposed which is suitable for use in the method or in the system arrangement.
  • the present invention is also directed to a computer program with control commands which implement the proposed method or operate the proposed system arrangement.
  • DE 10 2018 007141 A1 shows a system arrangement for fault-tolerant and electromagnetically compatible control of a large number of execution units.
  • WO 2017/162323 A1 shows an efficient control arrangement and a control method, sequentially arranged execution units being controlled by means of a command unit.
  • WO 2018/103 880 A1 shows a compact light-emitting diode arrangement which can be used generically, but is particularly advantageous for use in a vehicle due to the compact design.
  • a large number of possibilities are known to address control units which are connected in series.
  • There are generic approaches here which, however, can be disadvantageous in specific application scenarios, or also very special approaches which can no longer be used generically.
  • the so-called CAN bus is known for example, which was developed with regard to cable harnesses and in particular is intended to implement a network of control units.
  • network components can be provided that do not address the application scenario because individual components are too large and may implement logic that may not be used.
  • network architecture structures or components that are particularly efficient and can also be manufactured with little technical effort.
  • the failure safety is to be given, inter alia, by the fact that individual components can be segmented in such a way that if one individual segment fails, no further segments are affected.
  • the components should be equipped as simply as possible in order to be able to work energy-efficiently and also to function error-resistant. Overall, as little energy as possible should be absorbed, since this not only costs the energy itself, but rather radiation is to be feared and, in addition, a temperature development is disadvantageous.
  • Another problem with the prior art is that a certain network architecture often prevents an efficient implementation of a protocol. Segmentations of network topology are known from the prior art, with appropriate protocols being optimized for serial arrangements. A translation of protocols that are optimized with regard to serial arrangements is typically complex and prone to errors. Thus, it is advantageous to provide a method or a system arrangement which enables error-robust segmentation and also provides an efficient protocol such that the network architecture can work efficiently and error-resistant. Overall, it is always required that network protocols or network architectures are compatible with existing components.
  • a method for controlling execution units comprising providing a physical network of serial sub-chains of execution units, the individual sub-chains being addressed serially and if one execution unit fails, only the further sub-chain fails, with each sub-chain initially exactly has upstream a communication node and the communication nodes of the partial chains are serially chained to one another in such a way that a communication chain of upstream communication nodes is present, individual communication nodes being switched to passive in such a way that the communication chain otherwise continues, the communication nodes each having at least one input interface and at least one Have output interface and the at least one input interface and the at least one output interface le can be explicitly blocked, a sequential checking j Either of the sub-chains by means of a request to the respective upstream communication node of the sub-chains, which each execution unit of the sub-chain assigns a unique identifier, such that each execution unit in the network is assigned a unique identifier and at least one execution unit is addressed by means of the upstream communication node by a
  • the execution units can each be in the form of independent components, for example as light-emitting diodes or also in each case as sensors. This is only to be understood as an example and all possible components can be used, for example network components such as a switch.
  • the execution units receive control commands from a control unit, which can be in the form of a microcontroller.
  • the physical network is initiated in such a way that the individual execution units receive an identifier or an address.
  • the network per se is initially unknown and the network is checked in preparatory process steps in such a way that components, namely execution units, are identified and these are given an identifier.
  • the identifier is used to address the respective execution unit, so that the control unit can target each individual execution unit.
  • a physical network made up of serial chains of execution units is provided.
  • This partial chain initially has a communication node.
  • a partial chain consists of at least one communication node.
  • Preferred but optional are at this Communication nodes coupled to further execution units. Consequently, a first execution unit is communicatively coupled to a communication node. At least one further execution unit can be coupled to this first execution unit.
  • An execution unit typically has at least two interfaces, one interface unit either being coupled to the communication node or to the preceding execution unit and a second interface unit to a subsequent execution unit. This creates a sequence from a communication node to which at least one further execution unit is connected serially. In an exceptional case, it is also possible that only the communication node is present.
  • All execution units are therefore indirectly coupled to one another in such a way that a communication node is connected upstream of each partial chain of execution units and these upstream communication nodes are in turn coupled to one another in series.
  • the individual units can be coupled in different ways. So it is preferably provided that the individual segments or the partial chains are arranged on a board with a corresponding bus and the communication Communication nodes can be linked to one another by means of a cable connection. This is only to be understood as an example and not conclusive.
  • Communication takes place on the basis of a control unit, which is connected upstream of the communication chain.
  • the communication nodes form a communication chain in their entirety, at the beginning of which is the control unit.
  • the control unit can communicate indirectly with the execution units, each sub-chain being preceded by a communication node.
  • the control unit thus primarily communicates with the communication nodes, which then pass the control commands on to the respective connected partial chain.
  • each of the partial chains is checked sequentially by means of a request to the respective upstream communication node.
  • the control unit issues a command which causes each communication node to check its partial chain and then corresponding identifiers are returned. It is therefore advantageous that the control unit communicates with a first communication node, which then checks how many or which execution units are arranged in the respective partial chain. Once this has been recorded, the identifiers are returned to the control unit, which can generally also be done at a later point in time.
  • the first partial chain was consequently checked, it is provided that a command is sent to the second communication node to cause this communication node to check its partial chain and consequently generate identifiers which number the individual execution units, for example. This takes place sequentially and iteratively in such a way that all communication nodes check the arranged partial chains and assign a unique identifier for this.
  • the unambiguous identifier is consequently available to the communication node, which then has information about which units are arranged in the partial chain. Since all communication nodes pass their identifications on to the control unit, the control unit then has information about all available communication nodes including the execution units attached.
  • At least one execution unit can be addressed in such a way that it is addressed by the control unit indirectly via the communication node by means of the identifier.
  • the control unit knows every identifier of the execution units and thus the control unit can instruct the corresponding communication node whose chain the execution unit to be controlled has to initiate this control.
  • the control unit issues a command which is indirectly transmitted to the respective execution unit via the communication node.
  • a command can be a command that carries out a read operation or a write operation.
  • a sensor can be read out as a command, or a light-emitting diode can also receive a corresponding color value or a brightness intensity.
  • the individual partial chains can be addressed serially and thus an efficient protocol will create.
  • the individual execution units can be controlled sequentially or serially and nevertheless a segmentation can be present in terms of hardware.
  • the individual communication nodes can be switched passively in such a way that these communication node signals are only switched through.
  • a single sub-chain can fail and the functionality of the other sub-chains is not impaired.
  • the response comprises a read operation and / or a write operation.
  • This has the advantage that the command from the control unit can either cause a sensor value or a status to be read from the execution unit or a write operation takes place in such a way that the execution unit can be informed of a value.
  • This value can be a color intensity or a brightness. In general, a combination of both operations is also possible.
  • the unique identifier is present as an address, numbering and / or naming. This has the advantage that the individual execution units can be clearly identified and the control unit can then means a unique identifier can be communicated, based on which the control unit can trigger the execution unit in a targeted manner.
  • the identifier can also be a general name such that, for example, a human-readable source code is created.
  • the communication nodes each have at least one input interface and at least one output interface.
  • the communication nodes typically have three interfaces, which are present as coupled interfaces and can process both input signals and output signals. A more detailed description of the respective interfaces is given using the attached figures.
  • the interfaces are generally used for data communication, whereby it is also advantageous to block individual interfaces.
  • the at least one input interface and the at least one output interface can be explicitly blocked. This has the advantage that the implementation is efficient and interfaces can be blocked in such a way that further communication is not possible. In this way it is ensured that execution units which are not addressed do not have to be further taken into account in the communication. Typically only that partial chain is addressed which has the addressed execution unit. Such switching off of further sub-chains takes place by blocking interfaces.
  • the at least one input interface and the at least one output interface can be blocked by the control unit and / or the respective communication node. This has the advantage that different protocols can be implemented and it can be decided both locally and centrally which interfaces are to be blocked.
  • the at least one input interface and the at least one output interface can be blocked as a function of an identifier provided. This has the advantage that the identifier can be used to determine which execution unit should be addressed, and then only that partial chain is activated which the execution unit has. Thus the foregoing communication nodes become passive, i.e.
  • the unique identifiers are transmitted sequentially to the control unit.
  • those identifiers from the partial chain are transmitted to each communication node, which the communication node is connected upstream. This has the advantage that the communication node has information on all execution units in its partial chain. Each communication node thus knows the execution units that it is connected to.
  • individual communication nodes are switched to passive in such a way that the communication chain otherwise continues.
  • This has the advantage that individual communication nodes and thus partial chains can be hidden in the communication.
  • communication is only carried out with that sub-chain that has the addressed execution unit.
  • signals are transmitted through previous communication onnodes only unchanged, ie unprocessed, switched through or looped through.
  • the partial chains segment the entirety of the execution units. This has the advantage that not all execution units have to be connected in series, but rather individual segments can be created and efficient logging takes place based on the processing of individual partial chains. Overall, the reliability is consequently increased, since if one execution unit fails, not all other execution units connected in series fail, but rather the execution units are segmented in such a way that only all other execution units within the segment fail.
  • the object is also achieved by a communication node which is set up for use in the proposed method or in the proposed system arrangement.
  • the object is also achieved by a system arrangement for controlling execution units, having a physical network of serial sub-chains of execution units, the individual sub-chains being serially addressable and set up in such a way that if one execution unit fails, only the other sub-chain fails follows, each sub-chain initially having exactly one communication node upstream and the communication nodes of the sub-chains are serially chained to one another in such a way that a communication chain of upstream communication nodes is present, with individual communication nodes being passively switchable in such a way that the communication chain otherwise continues, with the communication nodes at least one single have input interface and at least one output interface and the at least one input interface and the at least one output interface can be explicitly blocked,
  • the object is also achieved by a computer program product with control commands which execute the method or operate the proposed system arrangement when the control commands are executed on a computer.
  • the system arrangement provides structural features which functionally correspond to the method steps. Furthermore, method steps are proposed which can also be structurally simulated by the system arrangement with regard to the corresponding functionality. So the method is used to operate the system arrangement and the system arrangement can carry out the proposed method.
  • FIG. 12 in a schematic flow diagram, an aspect of the method according to the invention for controlling execution units.
  • Figure 1 shows a communication node ICN and shows in particular the corresponding interfaces.
  • a communication node typically has a master interface unit MA PORT, which is shown above, a client interface unit CL_PORT, which is shown to the right, and a slave interface unit SL_PORT, which is shown below.
  • the alignment of the communication node corresponds to the alignment as it is in the other Figures is shown.
  • the communication chain is arranged vertically and the sub-chains horizontally.
  • the communication node shown thus communicates upwards either with further communication nodes or with the control unit.
  • To the right the communication node communicates with a first execution unit.
  • the execution unit optionally communicates with other execution units.
  • the communication node shown communicates downwards optionally with further communication nodes. However, the end of the communication chain can also be reached, so that no further communication node is connected.
  • Figure 2 shows a state transition diagram and shows in particular two states Weil above and below.
  • the top left state is the state in which the network is not initialized.
  • the arrows within the individual states show a direction of communication that is implied here.
  • a control command or a command is transmitted from the control unit to the top to the right in the partial chains.
  • the values are ultimately returned upwards, so that the identifiers are known in the control unit.
  • the individual execution units communicate via the communication node.
  • the upper arrow signals that write operations and read operations can be carried out iteratively, since ultimately all execution units are known.
  • the initialization takes place in such a way that a request is sent to the individual components. Furthermore, there is a wait for a so-called ping, i.e. a request message, on the bottom left. If a component is requested, it responds back and if a time window is exceeded, a so-called timeout occurs. This means that all components can be queried iteratively.
  • the bottom right-hand side shows that the vertical chain is to be read out until all communication nodes return the IDs that have been collected.
  • FIG. 3 shows the physical network, the control unit being present as a microcontroller, which is shown above in the present case.
  • the communication nodes ICN are on the left.
  • ICN stands for ISELED Communication Network (registered trademark).
  • the communication nodes are thus arranged vertically and the execution units are arranged horizontally.
  • an execution unit is a light-emitting diode or a sensor.
  • an execution unit can also be present as a switch.
  • FIG. 3 uses the individual numbers to clarify how the identifiers are initialized.
  • An identifier 1 is assigned to the first communication node and an identifier 2 is then assigned to the second communication node.
  • the connected partial chain is then provided with identifiers in such a way that the first light-emitting diode receives an identifier 3, the second light-emitting diode receives an identifier 4 and the third light-emitting diode receives an identifier 5.
  • These identifiers are then returned to the communication node 2.
  • identifiers are assigned in the next partial chain, which is shown below it.
  • the upstream communication node receives the identifier 6 and a sensor connected to it receives the identifier 7.
  • This identifier is then returned and passed on to the control unit via the communication nodes 6, 2 and 1. This is followed by a further assignment of identifiers, so that the next partial chain with a Communication node 8 begins, to which a switch 9 is coupled, as well as a sensor 10 and a light-emitting diode 11.
  • components relate to exemplary components.
  • the switch 9 can be present as a switch, an actuator, an interrupter and / or a scanner.
  • the arrow from components 9, 10 and 11 to ICN 8 can be implemented by means of an interruptor, or at least one interruptor can be used for communication.
  • Arrows can always be understood as bidirectional, even if this is not shown, since the direction of communication can be inverted in the case of a communication or at least one further communication .
  • FIG. 4 shows a so-called ping process, with a corresponding message being transmitted to the respective upper interface unit of the communication node. These messages are then transmitted to the partial chain and in turn returned by the partial chain to the communication node. This is then passed on to the communication node below, which then checks its partial chain again. Ultimately, the result is passed on to the control unit from bottom to top.
  • o STATE "initialized"
  • FIG. 5 shows a further course of the process and uses the arrows to illustrate the communication process.
  • this waiting for a response is made clear and in particular error handling is shown.
  • o STATE "wait for ping"
  • FIG. 7 shows a registration being read out, a command being received from above in the respective communication node and then forwarded downwards and to the right. If an answer comes from the right, it is forwarded to the top and an answer from the bottom is also forwarded to the top.
  • o STATE "initialized"
  • FIG. 8 shows the communication chain, that is to say the individual communication nodes, being read out.
  • the state of the network is initialized, although it is also possible that not all control units have yet been initialized and consequently one has to wait until the initialization process has been completed.
  • FIG. 11 shows the further course of the interruption process and shows in particular that the interruption is ultimately canceled.
  • o STATE "initialized"
  • FIG. 12 shows a method for controlling execution units, having a provision 100 of a physical network made up of serial sub-chains of execution units, the individual sub-chains being addressed serially and, if one execution unit fails, only the further sub-chain fails, with each
  • the partial chain initially has exactly one communication node ICN upstream and the communication nodes ICN of the partial chains are serially chained to one another in such a way that a communication chain of upstream communication nodes ICN is present, with one individual communication nodes ICN are switched passively in such a way that the communication chain otherwise continues, the communication nodes ICN each having at least one input interface and at least one output interface and the at least one input interface and the at least one output interface can be explicitly blocked, a sequential checking 101 each of the sub-chains by means of a request to the respective upstream communication node ICN of the sub-chains, which assigns a unique identifier 102 to each execution unit of the sub-chain, such that a unique identifier is assigned to each

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Abstract

Die vorliegende Erfindung ist auf ein Verfahren zum Ansteuern von Ausführungseinheiten gerichtet, sowie auf eine entsprechend eingerichtete Systemanordnung. Darüber hinaus wird ein Kommunikationsknoten vorgeschlagen, welcher zur Verwendung in dem Verfahren bzw. in der Systemanordnung geeignet ist. Die vorliegende Erfindung ist ferner auf ein Computerprogramm gerichtet, mit Steuerbefehlen, welche das vorgeschlagene Verfahren implementieren bzw. die vorgeschlagene Systemanordnung betreiben.

Description

Ansteuern von Ausführungseinheiten
Die vorliegende Erfindung ist auf ein Verfahren zum Ansteuern von Ausfüh rungseinheiten gerichtet, sowie auf eine entsprechend eingerichtete Sys temanordnung. Darüber hinaus wird ein Kommunikationsknoten vorge schlagen, welcher zur Verwendung in dem Verfahren bzw. in der Systeman ordnung geeignet ist. Die vorliegende Erfindung ist ferner auf ein Compu terprogramm gerichtet, mit Steuerbefehlen, welche das vorgeschlagene Ver fahren implementieren bzw. die vorgeschlagene Systemanordnung betrei ben.
DE 10 2014 003 066 Al zeigt Bus-Teilnehmer in einem Busnetzwerk und lehrt hierzu eine dynamische Adressierung.
DE 10 2018 007141 Al zeigt eine Systemanordnung zum fehlertoleranten und elektromagnetisch verträglichen Ansteuern einer Vielzahl von Ausfüh rungseinheiten.
DE 10 2016 125 290 Al zeigt einen verketteten Zweidrahtbus bestehend aus zwei Eindrahtdatenbussen.
WO 2017/162323 Al zeigt eine effiziente Steuerungsanordnung und ein Steuerungsverfahren, wobei sequentiell angeordnete Ausführungseinheiten mittels einer Befehlseinheit angesteuert werden.
WO 2018/103 880 Al zeigt eine kompakte Leuchtdiodenanordnung, welche generisch einsetzbar ist, jedoch aufgrund der kompakten Bauart insbesonde re für die Verwendung in einem Fahrzeug vorteilhaft ist. Gemäß herkömmlicher Verfahren ist eine Vielzahl von Möglichkeiten be kannt, Steuereinheiten, welche seriell geschaltet sind, anzusprechen. Hierbei gibt es generische Ansätze, welche jedoch in spezifischen Anwendungssze- narien nachteilig sein können oder aber auch sehr spezielle Ansätze, welche nunmehr nicht mehr in generischer Weise einsetzbar sind. Bekannt ist bei spielsweise der sogenannte CAN-Bus, welcher bezüglich Kabelbäume entwi ckelt wurde und insbesondere eine Vernetzung von Steuergeräten umsetzen soll.
Allgemein ist die Komplexität des CAN Protokolls deutlich größer als bei ISELED (eingetragene Marke) und damit teurer. Aber der gewichtigste Nachteil von CAN und LIN ist, dass diese auf Grund der Busarchitektur kei ne natürliche (automatische) Adressierungsmöglichkeit bieten. Hier muss die Adresse konfiguriert werden. Bei ISELED (Ausführungseinheiten) und auch bei der segmentierten ISELED (Leitungstreibereinheit und Ausführungsein heiten) gibt es eine physikalisch vorgegebene Reihung und daraus folgt die Möglichkeit automatisch Adressen zu vergeben. Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Ausführungseinheiten bekannt, welche typischerweise als ein sogenannter Slave bzw. ein Client arbeiten und hierbei von einer übergeordneten Instanz, welche typischer weise als Master bezeichnet wird, Befehle erhalten. Die Ausführungseinhei ten setzen diese Befehle sodann um. Der Stand der Technik zeigt hierzu un- terschiedliche Architekturen bzw. Topologien, wie entsprechende Ausfüh rungseinheiten mitsamt deren Steuerungseinheiten anzuordnen sind.
Der Stand der Technik weist hierbei jedoch das Problem auf, dass je nach Anwendungsszenario unterschiedliche Anforderungen gestellt werden und ins gesamt also abzuwägen ist, ob ein energieeffizientes Verfahren mit höhe rer Störanfälligkeit bereitzustellen ist, oder aber ein Verfahren, welches mehr Energie aufnimmt, dafür jedoch fehlerrobuster ist. Darüber hinaus sind die Abmessungen des vorgesehenen Einsatzortes einer solchen Architektur zu berücksichtigen. Manche Anordnungen eignen sich nicht für einen großflä chigen Einsatz und können daher lediglich auf einzelnen Leiterplatten im plementiert werden. Andere Architekturen hingegen können großflächig über mehrere Meter hinweg verbaut werden und haben folglich ganz andere Anforderungen zu erfüllen als Systemanordnungen auf einzelnen Leiterplat ten.
In einzelnen Anwendungsszenarien bestehen sehr spezifische Anforderun gen, welche nicht mittels generischer Netzwerkarchitekturen befriedigt wer den können. Folglich ist es notwendig spezielle Protokolle, Netzwerkarchi tekturen und Verfahren vorzuschlagen, welche exakt dem Anwendungssze nario Genüge tragen. Ein spezielles Anwendungsgebiet ist der Automobilbe reich, wo kosteneffizient, d.h. mit geringem technischem Aufwand, gearbei tet wird und darüber hinaus zuverlässige Netzwerkarchitekturen notwendig sind. Die Zuverlässigkeit der Netzwerkarchitekturen ist deshalb so entschei dend, da Automobile längeren Wartungsintervallen unterliegen und folglich würde der Kunde einen entsprechenden Ausfall nicht tolerieren. Darüber hinaus werden oftmals sicherheitskritische Funktionen bereitgestellt, sodass die Ausfallsicherheit essenziell ist.
So ist es im Stand der Technik unter anderem nachteilig, dass Netzwerk komponenten bereitgestellt werden können, die dadurch nicht dem Anwen dungsszenario ansprechen, dass einzelne Komponenten von zu großem Um fang sind und gegebenenfalls Logik implementieren, die gegebenenfalls nicht genutzt wird. Darüber hinaus besteht ein Bedarf an Netzwerkarchitek- turen bzw. Komponenten die besonders effizient sind und zudem mit gerin gem technischem Aufwand herzustellen sind.
Die Ausfallsicherheit soll unter anderem dadurch gegeben werden, dass ein zelne Komponenten derart segmentiert werden können, dass bei einem Aus fall eines einzelnen Segments keine weiteren Segmente betroffen sind. Insge samt sollen die Komponenten möglichst einfach ausgestattet werden, um energieeffizient arbeiten zu können und zudem fehlerrobust funktionieren können. Insgesamt soll möglichst wenig Energie aufgenommen werden, da dies nicht nur die Energie an sich kostet, sondern vielmehr Abstrahlungen zu befürchten sind und darüber hinaus ist eine Temperaturentwicklung nachtei-
H-
Ein weiteres Problem im Stand der Technik ist es, dass oftmals eine bestimm te Netzwerkarchitektur eine effiziente Implementierung eines Protokolls verhindert. So sind aus dem Stand der Technik Segmentierungen von Netz werktopologie bekannt, wobei entsprechende Protokolle für serielle Anord nungen optimiert sind. Ein Übersetzen von Protokollen, welche bezüglich serieller Anordnungen optimiert sind ist typischerweise aufwendig und feh leranfällig. So ist es vorteilhaft eine Verfahren bzw. eine Systemanordnung bereitzustellen, welche eine fehlerrobuste Segmentierung ermöglicht und zudem ein effizientes Protokoll bereitstellt, derart, dass die Netzwerkarchi tektur effizient und fehlerrobust arbeiten kann. Insgesamt ist es stets gefor dert, dass Netzwerkprotokolle bzw. Netzwerkarchitekturen mit bestehenden Komponenten kompatibel arbeiten.
Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Verfahren zum Ansteuern von Ausführungseinheiten vorzuschlagen, wel ches effizient abläuft und insbesondere die Vorteile einer seriellen Verket- tung von Ausführungseinheiten als auch einer Segmentierung von Ausfüh rungseinheiten kombiniert. Darüber hinaus ist es eine Aufgabe der vorlie genden Erfindung eine entsprechend eingerichtete Systemanordnung vorzu schlagen sowie einen Kommunikationsknoten, welcher sowohl in dem vor geschlagenen Verfahren als auch in der vorgeschlagenen Systemanordnung Einsatz finden kann. Darüber hinaus ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Computerprogrammprodukt bereitzustellen, mit Steuerbefeh len, welche das vorgeschlagene Verfahren implementieren bzw. die Sys temanordnung betreiben.
Die Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unter ansprüchen vorgeschlagen.
Demgemäß wird ein Verfahren zum Ansteuern von Ausführungseinheiten vorgeschlagen, aufweisend ein Bereitstellen eines physischen Netzwerks aus seriellen Teilketten von Ausführungseinheiten, wobei die einzelnen Teilket ten seriell angesprochen werden und bei einem Ausfallen einer Ausfüh rungseinheit lediglich ein Ausfallen der weiteren Teilkette erfolgt, wobei jede Teilkette anfangs genau einen Kommunikationsknoten vorgeschaltet hat und die Kommunikationsknoten der Teilketten derart untereinander seriell ver kettet sind, dass eine Kommunikationskette vorgeschalteter Kommunikati onsknoten vorliegt, wobei einzelne Kommunikationsknoten derart passiv geschaltet werden, dass die Kommunikationskette im Übrigen fortbesteht, wobei die Kommunikationsknoten jeweils mindestens eine Eingangsschnitt stelle und mindestens eine Ausgangsschnittstelle aufweisen und die mindes tens eine Eingangsschnittstelle und die mindestens eine Ausgangsschnittstel le explizit sperrbar ist, ein sequenzielles Abprüfen jeder der Teilketten mit tels jeweils einer Anfrage an den jeweiligen vorgeschalteten Kommunikati onsknoten der Teilketten, welcher jeder Ausführungseinheit der Teilkette eine eindeutige Kennung zuweist, derart, dass jeder Ausführungseinheit in dem Netzwerk eine eindeutige Kennung zugewiesen wird und ein Anspre chen mindestens einer Ausführungseinheit mittels des vorgeschalteten Kommunikationsknotens durch ein Kommando, welches von einer Steuer einheit erzeugt wird, welche der Kommunikationskette vorgeschaltet ist.
Die Ausführungseinheiten können als jeweils eigenständige Komponenten vorliegen, beispielsweise als Leuchtdioden oder aber auch jeweils als Senso ren. Dies sei nur beispielhaft zu verstehen und es sind alle möglichen Kom ponenten einsetzbar, beispielsweise Netzwerkkomponenten wie ein Switch. Die Ausführungseinheiten erhalten Steuerbefehle von einer Steuereinheit welche als ein Mikrocontroller vorliegen kann.
Erfindungsgemäß ist ein Initiieren des physischen Netzwerks vorgesehen, derart, dass die einzelnen Ausführungseinheiten eine Kennung bzw. eine Adresse erhalten. Folglich ist initial das Netzwerk an sich unbekannt und es erfolgt in vorbereitenden Verfahrensschritten ein Überprüfen des Netzwer kes derart, dass Komponenten, nämlich Ausführungseinheiten, identifiziert werden und diese erhalten eine Kennung. Die Kennung dient der Ansprache der jeweiligen Ausführungseinheit, so dass die Steuereinheit jede einzelne Ausführungseinheit gezielt ansteuern kann.
In einem vorbereitenden Verfahrensschritt erfolgt ein Bereitstellen eines phy sischen Netzwerks aus seriellen Ketten von Ausführungseinheiten. Dies be deutet, dass mindestens eine Teilkette vorliegt, welche seriell aufgebaut ist und folglich sind die Ausführungseinheiten seriell miteinander gekoppelt. Diese Teilkette weist anfangs einen Kommunikationsknoten auf. So ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine Teilkette aus mindestens einem Kommunikationsknoten besteht. Bevorzugt aber optional sind an diesem Kommunikationsknoten weitere Ausführungseinheiten gekoppelt. Folglich ist an einen Kommunikationsknoten eine erste Ausführungseinheit kommu nikativ gekoppelt. An diese erste Ausführungseinheit kann mindestens eine weitere Ausführungseinheit gekoppelt sein. So weist eine Ausführungsein heit typischerweise mindestens zwei Schnittstellen auf, wobei eine Schnitt stelleneinheit entweder mit dem Kommunikationsknoten gekoppelt ist oder der vorhergehenden Ausführungseinheit und eine zweite Schnittstellenein heit mit einer darauffolgenden Ausführungseinheit. Somit entsteht eine Ab folge von einem Kommunikationsknoten an den sich seriell mindestens eine weitere Ausführungseinheit anschließt. In einem Ausnahmefall ist es auch möglich, dass lediglich der Kommunikationsknoten vorliegt.
Da mehrere Teilketten vorliegen, liegen auch mehrere Kommunikationskno ten vor und somit ist es auch möglich die mehreren Kommunikationsknoten wiederum untereinander zu verschalten. Bildlich gesprochen liegen also die Teilketten horizontal vor, wie es die beigefügten Figuren zeigen und die Kommunikationsknoten liegen vertikal vor, wie es ebenfalls die beigefügten Figuren zeigen. Somit entsteht beispielhaft ein zweidimensionales Netzwerk, wobei sich horizontal die Ausführungseinheiten erstrecken und vertikal die Kommunikationsknoten erstrecken.
Indirekt sind also alle Ausführungseinheiten derart miteinander gekoppelt, dass jeweils einer Teilkette von Ausführungseinheiten ein Kommunikations knoten vorgeschaltet ist und diese vorgeschalteten Kommunikationsknoten sind untereinander wiederum seriell gekoppelt.
Das Koppeln der einzelnen Einheiten kann unterschiedlich erfolgen. So ist es bevorzugt vorgesehen, dass die einzelnen Segmente bzw. die Teilketten auf einer Platine mit einem entsprechenden Bus angeordnet sind und die Kom- munikationsknoten können mittels einer Kabelverbindung miteinander ge koppelt werden. Dies ist lediglich beispielhaft und nicht abschließend zu verstehen.
Die Kommunikation erfolgt ausgehend von einer Steuereinheit, welche der KommunikaÜonskette vorgeschaltet ist. So bilden die Kommunikationskno ten in ihrer Gesamtheit eine KommunikaÜonskette an deren Anfang die Steuereinheit steht. Folglich kann die Steuereinheit indirekt mit den Ausfüh rungseinheiten kommunizieren, wobei jeder Teilkette ein Kommunikations knoten vorgeschaltet ist. Somit kommuniziert die Steuereinheit primär mit den Kommunikationsknoten, welche sodann die Steuerbefehle an die jeweils angeschlossene Teilkette weiterreichen.
Da initial nicht bekannt ist, welche Komponenten sich in dem physischen Netzwerk befinden erfolgt ein sequenzielles Abprüfen jeder der Teilketten mittels jeweils eine Anfrage an den jeweiligen vorgeschalteten Kommunika tionsknoten. Folglich gibt die Steuereinheit einen Befehl aus, der jeden Kommunikationsknoten veranlasst seine Teilkette zu prüfen und sodann werden entsprechende Kennungen zurückgegeben. So ist es vorteilhaft, dass die Steuereinheit mit einem ersten Kommunikationsknoten kommuniziert, welcher sodann prüft, wie viele bzw. welche Ausführungseinheiten in der jeweiligen Teilkette angeordnet sind. Wurde dies erfasst, so werden die Ken nungen an die Steuereinheit zurückgegeben, was generell auch zu einem späteren Zeitpunkt erfolgen kann. Wurde folglich die erste Teilkette ab ge prüft, so ist es vorgesehen, dass mittels eines Befehls an den zweiten Kom munikationsknoten veranlasst wird, dass dieser Kommunikationsknoten sei ne Teilkette abprüft und folglich Kennungen erzeugt, welche die einzelnen Ausführungseinheiten beispielsweise durchnummerieren. Dies erfolgt sequenziell und iterativ derart, dass alle Kommunikationsknoten die angeordneten Teilketten überprüfen und hierzu jeweils eine eindeutige Kennung vergeben. Die eindeutige Kennung liegt folglich dem Kommunika tionsknoten vor und dieser hat sodann Informationen darüber, welche Ein heiten in der Teilkette angeordnet sind. Da alle Kommunikationsknoten ihre Kennungen an die Steuereinheit weiterreichen hat die Steuereinheit sodann Information über alle verfügbaren Kommunikationsknoten mitsamt ange hängter Ausführungseinheiten.
Sobald die einzelnen Kennungen der Ausführungseinheiten bekannt sind kann ein Ansprechen mindestens einer Ausführungseinheit erfolgen, derart dass diese von der Steuereinheit indirekt über den Kommunikationsknoten mittels der Kennung angesprochen wird. So ist letztendlich der Steuereinheit jede Kennung der Ausführungseinheiten bekannt und somit kann die Steu ereinheit den entsprechenden Kommunikationsknoten anweisen, dessen Ket te die anzusteuernde Ausführungseinheit aufweist, eben diese Ansteuerung zu veranlassen. Folglich gibt die Steuereinheit ein Kommando aus, welches indirekt über den Kommunikationsknoten an die jeweilige Ausführungsein heit übermittelt wird. Bei einem Kommando kann es sich um ein Kommando handeln, welches eine Leseoperation oder eine Schreiboperation ausführt. So kann beispielsweise als Kommando ein Sensor ausgelesen werden oder aber auch eine Leuchtdiode bekommt einen entsprechenden Farbwert bzw. eine Helligkeitsintensität übermittelt. Darüber hinaus ist es generell möglich Sta tusinformationen aus den Ausführungseinheiten auszulesen. Diese Informa tionen werden sodann wieder indirekt über die Kommunikationsknoten an die Steuereinheit übermittelt.
Erfindungsgemäß ist es besonders vorteilhaft, dass die einzelnen Teilketten seriell angesprochen werden können und somit ein effizientes Protokoll ge- schaffen wird. Hierbei ist es jedoch auch möglich die einzelnen Ausfüh rungseinheiten derart zu segmentieren, dass nicht eine einzige Teilkette vor liegt. Insgesamt liegen also mehrere Segmente bzw. Teilketten vor. Somit wird eine Ausfallsicherheit dahingehend geschaffen, dass bei einem Ausfal len eines Glieds einer Kette nicht die komplette weitere Kette ausfällt, son dern es erfolgt lediglich ein Ausfallen der weiteren Teilkette. Somit ist es er findungsgemäß besonders vorteilhaft, dass die einzelnen Ausführungsein heiten sequenziell bzw. seriell gesteuert werden können und dennoch kann hardwaretechnisch eine Segmentierung vorliegen.
Darüber hinaus ist es besonders vorteilhaft, dass die einzelnen Kommunika tionsknoten derart passiv geschaltet werden können, dass durch diese Kommunikationsknotensignale lediglich durchgeschaltet werden. Somit kann eine einzelne Teilkette ausf allen und dennoch werden die weiteren Teilketten in ihrer Funktionalität nicht beeinträchtigt.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das Ansprechen ei ne Leseoperation und/ oder eine Schreiboperation auf. Dies hat den Vorteil, dass das Kommando der Steuereinheit entweder veranlassen kann, dass aus der Ausführungseinheit ein Sensorwert oder ein Status ausgelesen wird oder aber es erfolgt eine Schreiboperation derart, dass der Ausführungseinheit ein Wert mitgeteilt werden kann. Bei diesem Wert kann es sich um eine Farbin tensität oder eine Helligkeit handeln. Generell ist auch eine Kombination aus beiden Operationen möglich.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt die eindeu tige Kennung als eine Adresse, eine Nummerierung und/ oder eine Benen nung vor. Dies hat den Vorteil, dass die einzelnen Ausführungseinheiten eindeutig gekennzeichnet werden können und sodann kann der Steuerein- heit eine eindeutige Kennung mitgeteilt werden, anhand derer die Steuer einheit die Ausführungseinheit gezielt anstoßen kann. Generell kann es sich bei der Kennung auch um einen allgemeinen Namen handeln, derart, dass beispielsweise ein menschenlesbarer Quellkode entsteht.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung erfolgt bei einem lesenden Ansprechen der Ausführungseinheit eine Kommunikation nur mit derjenigen Teilkette, welche die angesprochene Ausführungseinheit auf weist. Dies hat den Vorteil, dass weitere Teilketten ausgeblendet werden können und somit erfolgt lediglich eine serielle Kommunikation derart, dass die Steuereinheit indirekt über einen Kommunikationsknoten mit der Aus führungseinheit kommuniziert. Somit werden die vorangehenden Kommu nikationsknoten durchgeschaltet und die Ausgangsschnittstelle zu nachfol genden Kommunikationsknoten wird gesperrt. Folglich kann ein effi ientes Ansprechen von Ausführungseinheiten implementiert werden. Insbesondere liegt ein Vorteil in der Segmentierung, da nicht seriell alle Ausführungsein heiten angesprochen werden müssen, bis diejenige Ausführungseinheit er reicht wird, welche angesteuert werden soll, sondern vielmehr können Aus führungseinheiten aus vorangehenden Teilketten übersprungen werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weisen die Kommunikationsknoten jeweils mindestens eine Eingangsschnittstelle und mindestens eine Ausgangsschnittstelle auf. Dies hat den Vorteil, dass die Kommunikationsknoten typischerweise drei Schnittstellen aufweisen, welche als gekoppelte Schnittstellen vorliegen und sowohl Eingangssignale als auch Ausgangssignale verarbeiten können. Eine genauere Beschreibung der jewei ligen Schnittstellen erfolgt anhand der beigefügten Figuren. Die Schnittstel len dienen generell der Datenkommunikation, wobei es auch vorteilhaft ist einzelne Schnittstellen zu sperren. Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die min destens eine Eingangsschnittstelle und die mindestens eine Ausgangsschnitt stelle explizit gesperrt werden. Dies hat den Vorteil, dass eine effiziente Im- plementierung erfolgt und Schnittstellen derart gesperrt werden können, sodass eine weitere Kommunikation nicht möglich ist. Auf diese Art und Weise wird sichergestellt, dass Ausführungseinheiten, welche nicht ange sprochen werden, auch nicht weiter bei der Kommunikation berücksichtigt werden müssen. So wird typischerweise lediglich diejenige Teilkette ange- sprochen, welche die angesprochene Ausführungseinheit aufweist. Ein sol ches Ausschalten weiterer Teilketten erfolgt anhand eines Sperrens von Schnittstellen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die min- destens eine Eingangsschnittstelle und die mindestens eine Ausgangsschnitt stelle durch die Steuereinheit und/ oder den jeweiligen Kommunikations knoten gesperrt werden. Dies hat den Vorteil, dass unterschiedliche Proto kolle implementiert werden können und sowohl dezentral als auch zentral entschieden werden kann, welche Schnittstellen zu sperren sind.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die min destens eine Eingangsschnittstelle und die mindestens eine Ausgangsschnitt stelle in Abhängigkeit einer bereitgestellten Kennung gesperrt werden. Dies hat den Vorteil, dass anhand der Kennung ermittelt werden kann, welche Ausführungseinheit angesprochen werden sollte, und sodann wird lediglich diejenige Teilkette aktiv geschaltet, welche die Ausführungseinheit aufweist. Somit werden die vorangehenden Kommunikationsknoten passiv, d.h.
durchgehend, geschaltet und alle weiteren Kommunikationsknoten werden gesperrt. Somit wird in dem Kommunikationspfad lediglich eine Teilkette angesprochen und alle weiteren Teilketten werden in der Kommunikation ausgeblendet. Folglich ist das vorgeschlagene Verfahren besonders effi ient.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die ein deutigen Kennungen sequenziell an die Steuereinheit übermittelt. Dies hat den Vorteil, dass die Kennungen jeweils zurückgegeben werden, was bei spielsweise derart erfolgt, dass die letzte Ausführungseinheit in dem Netz werk die Kennung indirekt über die vorangehenden Ausführungseinheiten an den Kommunikationsknoten zurück übermittelt und der Kommunikati onsknoten die Kennung sodann an die Steuereinheit übermittelt. Dies erfolgt sodann unter Verwendung der vorletzten Ausführungseinheit, bis die jewei lige Teilkette abgearbeitet ist. Sodann erfolgt ein Zurückgeben der Kennung der letzten Ausführungseinheit in der vorletzten Teilkette.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung werden jedem Kommunikationsknoten diejenigen Kennungen aus der Teilkette übermittelt, welcher der Kommunikationsknoten vorgeschaltet ist. Dies hat den Vorteil, dass der Kommunikahonsknoten eine Informahon aller Ausführungseinhei ten seiner Teilkette zur Verfügung hat. Somit kennt jeder Kommunikations knoten die Ausführungseinheiten, denen er vorgeschaltet ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung werden einzelne Kommunikahonsknoten derart passiv geschaltet, dass die Kommunikations kette im Übrigen fortbesteht. Dies hat den Vorteil, dass einzelne Kommuni kationsknoten und somit Teilketten in der Kommunikahon ausgeblendet werden können. Somit wird lediglich von der Steuereinheit ausgehend mit derjenigen Teilkette kommuniziert, die die angesprochene Ausführungsein heit aufweist. Folglich werden Signale durch vorangehende Kommunikah- onsknoten lediglich unverändert, d.h. unbearbeitet, durchgeschaltet bzw. durchgeschleift.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung segmentieren die Teilketten die Gesamtheit der Ausführungseinheiten. Dies hat den Vorteil, dass nicht alle Ausführungseinheiten in Serie geschaltet werden müssen, sondern vielmehr können einzelne Segmente geschaffen werden und den noch erfolgt anhand der Verarbeitung einzelner Teilketten ein effi ientes protokollieren. Insgesamt wird folglich die Ausfallsicherheit erhöht, da bei einem Ausfallen einer Ausführungseinheit nicht alle weiteren in Serie ge schalteten Ausführungseinheiten ausfallen, sondern vielmehr sind die Aus führungseinheiten derart segmentiert, dass lediglich alle weiteren Ausfüh rungseinheiten innerhalb des Segments ausfallen.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch einen Kommunikationsknoten, welcher zur Verwendung in dem vorgeschlagenen Verfahren bzw. in der vorgeschla- genen Systemanordnung eingerichtet ist.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch eine Systemanordnung zum Ansteuern von Ausführungseinheiten, aufweisend ein physisches Netzwerk aus seriel len Teilketten von Ausführungseinheiten, wobei die einzelnen Teilketten se riell ansprechbar sind und derart eingerichtet sind, dass bei einem Ausfallen einer Ausführungseinheit lediglich ein Ausfallen der weiteren Teilkette er folgt, wobei jede Teilkette anfangs genau einen Kommunikationsknoten vor geschaltet hat und die Kommunikationsknoten der Teilketten derart unterei nander seriell verkettet sind, dass eine Kommunikationskette vorgeschalteter KommunikaÜonsknoten vorliegt, wobei einzelne KommunikaÜonsknoten derart passiv schaltbar sind, dass die Kommunikationskette im Übrigen fort besteht, wobei die Kommunikationsknoten jeweils mindestens eine Ein- gangsschnittstelle und mindestens eine Ausgangsschnittstelle aufweisen und die mindestens eine Eingangsschnittstelle und die mindestens eine Aus gangsschnittstelle explizit sperrbar ist,
die Kommunikationsknoten eingerichtet zum sequenziellen Abprüfen jeder der Teilketten mittels jeweils einer Anfrage an den jeweiligen vorgeschalte ten Kommunikationsknoten der Teilketten, welcher eingerichtet ist jeder Ausführungseinheit der Teilkette eine eindeutige Kennung zuzuweisen, der art, dass jeder Ausführungseinheit in dem Netzwerk eine eindeutige Ken nung zugewiesen ist und eine Steuereinheit eingerichtet zum Ansprechen mindestens einer Ausführungseinheit mittels des vorgeschalteten Kommu nikationsknotens durch ein Kommando, welches von der Steuereinheit er zeugt wird, welche der Kommunikationskette vorgeschaltet ist.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Computerprogrammprodukt mit Steuerbefehlen, welche das Verfahren ausführen bzw. die vorgeschlagene Systemanordnung betreiben, wenn die Steuerbefehle auf einem Computer zur Ausführung gebracht werden.
Erfindungsgemäß ist es besonders vorteilhaft, dass die Systemanordnung strukturelle Merkmale bereitstellt, welche funktional den Verfahrensschrit ten entsprechen. Ferner werden Verfahrensschritte vorgeschlagen, welche strukturell auch von der Systemanordnung bezüglich der entsprechenden Funktionalität nachgebildet werden können. So dient das Verfahren dem Betreiben der Systemanordnung und die Systemanordnung kann das vorge schlagene Verfahren ausführen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeich nungen Aspekte der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale je weils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Ebenso können die vorstehend genannten und die hier weiter ausge führten Merkmale je für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Funktionsähnliche oder identische Bauteile oder Kom ponenten sind teilweise mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die in der Be schreibung der Ausführungsbeispiele verwendeten Begriffe„links",„rechts", „oben" und„unten" beziehen sich auf die Zeichnungen in einer Ausrichtung mit normal lesbarer Figurenbezeichnung bzw. normal lesbaren Bezugszei- chen. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließend zu verstehen, sondern haben beispielhaften Charakter zur Er läuterung der Erfindung. Die detaillierte Beschreibung dient der Information des Fachmanns, daher werden bei der Beschreibung bekannte Schaltungen, Strukturen und Verfahren nicht im Detail gezeigt oder erläutert, um das Ver- ständnis der vorliegenden Beschreibung nicht zu erschweren. Weitere vor teilhafte Ausgestaltungen werden anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1: einen Aspekt des erfindungsgemäßen Kommunikationskno tens und insbesondere dessen Schnittstelleneinheiten;
Fig. 2: in einem Zustandsübergangsdiagramm Zustände des erfin dungsgemäßen Kommunikationsknotens, des Verfahrens bzw. der Systemanordnung;
Fig. 3: in einem schematischen Blockdiagramm einen Aspekt der vorgeschlagenen Systemanordnung sowie einen Kommunika tionsverlauf gemäß des vorgeschlagenen Verfahrens und ins besondere ein Ausführens des Befehls„INIT"; Fig. 4: in einem weiteren schematischen Blockdiagramm einen As pekt der vorgeschlagenen Systemanordnung sowie einen Kommunikationsverlauf gemäß des vorgeschlagenen Verfah- rens und insbesondere ein Ausführens des Befehls„PING 1";
Fig. 5: in einem weiteren schematischen Blockdiagramm einen As pekt der vorgeschlagenen Systemanordnung sowie einen Kommunikationsverlauf gemäß des vorgeschlagenen Verfah rens und insbesondere ein Ausführens des Befehls„PING 2";
Fig. 6: in einem weiteren schematischen Blockdiagramm einen As pekt der vorgeschlagenen Systemanordnung sowie einen Kommunikationsverlauf gemäß des vorgeschlagenen Verfah- rens und insbesondere ein Ausführens des Befehls„WRITE";
Fig. 7: in einem weiteren schematischen Blockdiagramm einen As pekt der vorgeschlagenen Systemanordnung sowie einen Kommunikationsverlauf gemäß des vorgeschlagenen Verfah rens und insbesondere ein Ausführens des Befehls
„REG_READ";
Fig. 8: in einem weiteren schematischen Blockdiagramm einen As pekt der vorgeschlagenen Systemanordnung sowie einen Kommunikationsverlauf gemäß des vorgeschlagenen Verfah rens und insbesondere ein Ausführens des Befehls
„CHAIN_READ 1"; Fig. 9: in einem weiteren schematischen Blockdiagramm einen As pekt der vorgeschlagenen Systemanordnung sowie einen Kommunikationsverlauf gemäß des vorgeschlagenen Verfah rens und insbesondere ein Ausführens des Befehls
„CHAIN_READ 2";
Fig. 10: in einem weiteren schematischen Blockdiagramm einen As pekt der vorgeschlagenen Systemanordnung sowie einen Kommunikationsverlauf gemäß des vorgeschlagenen Verfah rens und insbesondere ein Ausführens des Befehls
„INTERRUPT 1";
Fig. 11: in einem weiteren schematischen Blockdiagramm einen As pekt der vorgeschlagenen Systemanordnung sowie einen Kommunikationsverlauf gemäß des vorgeschlagenen Verfah rens und insbesondere ein Ausführens des Befehls
„INTERRUPT 2"; und
Fig. 12: in einem schematischen Ablaufdiagramm einen Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Ansteuern von Ausfüh rungseinheiten.
Figur 1 zeigt einen Kommunikationsknoten ICN und zeigt insbesondere die entsprechenden Schnittstellen. So hat ein Kommunikationsknoten typi- scherweise eine Master-Schnittstelleneinheit MA PORT, welche vorliegend oben eingezeichnet ist, eine Client-Schnittstelleneinheit CL_PORT, welche vorliegend rechts eingezeichnet ist und eine Slave-Schnittstelleneinheit SL_PORT, welche vorliegend unten eingezeichnet ist. Die Ausrichtung des Kommunikationsknotens entspricht der Ausrichtung, wie sie in den weiteren Figuren gezeigt ist. Bildlich gesprochen ist die KommunikaÜonskette vertikal angeordnet und die Teilketten horizontal. Somit kommuniziert der gezeigte KommunikaÜonsknoten nach oben entweder mit weiteren Kommunikati onsknoten oder aber der Steuereinheit. Nach rechts kommuniziert der KommunikaÜonsknoten mit einer ersten Ausführungseinheit. Die Ausfüh rungseinheit kommuniziert optional mit weiteren Ausführungseinheiten. Nach unten kommuniziert der gezeigte Kommunikationsknoten optional mit weiteren Kommunikationsknoten. Es kann aber auch das Ende der Kommu nikationskette erreicht sein, so dass sich weiter kein Kommunikationsknoten anschließt.
Figur 2 zeigt ein Zustandsübergangsdiagramm und zeigt insbesondere je weils zwei Zustände oben und unten. Der linke Zustand oben ist derjenige Zustand, in dem sich das Netzwerk nicht initialisiert darstellt. Die Pfeile in nerhalb der einzelnen Zustände zeigen eine Kommunikationsrichtung, wel che vorliegend impliziert wird. So wird zum Initialisieren ausgehend von der Steuereinheit oben nach rechts in die Teilketten ein Steuerbefehl bezie hungsweise ein Kommando übermittelt. Die Werte werden letztendlich nach oben zurückgegeben, derart dass die Kennungen in der Steuereinheit be kannt sind.
Die einzelnen Ausführungseinheiten kommunizieren über den Kommunika tionsknoten. Auf der rechten Seite oben ist ein Zustand, der die vollständige Initialisierung anzeigt, angeordnet. Der obere Pfeil signalisiert, dass Schrei boperationen und Leseoperationen iterativ erfolgen können, da letztendlich alle Ausführungseinheiten bekannt sind. Das Initialisieren erfolgt derart, dass eine Anfrage an die einzelnen Komponenten geschickt wird. Ferner er folgt auf der linken Seite unten ein Warten auf einen sogenannten Ping, also eine Anfragenachricht. Wird eine Komponente angefragt, so meldet sie sich zurück und falls ein Zeitfenster überschritten ist, so erfolgt ein sogenannter Timeout. Somit können alle Komponenten iterativ angefragt werden. Auf der rechten Seite unten ist eingezeichnet, dass auf ein Auslesen der vertika len Kette gewartet wird, bis alle Kommunikationsknoten die eingesammelten Kennungen zurückgeben.
Figur 3 zeigt das physische Netzwerk, wobei die Steuereinheit als ein Mikro kontroller vorliegt, der vorliegend oben eingezeichnet ist. Darüber hinaus liegen die Kommunikationsknoten ICN links vor. ICN steht beispielhaft für ISELED Communication Network (eingetragene Marke). Die Kommunikati onsknoten sind also vertikal angeordnet und die Ausführungseinheiten sind horizontal angeordnet. Vorliegend handelt es sich beispielhaft bei einer Aus führungseinheit um eine Leuchtdiode oder aber um einen Sensor. Alternativ kann eine Ausführungseinheit auch als ein Switch vorliegen.
Darüber hinaus verdeutlicht die Figur 3 anhand der einzelnen Nummern wie die Kennungen initialisiert werden. So wird dem ersten Kommunikations knoten eine Kennung 1 zugeordnet und sodann dem zweiten Kommunikati onsknoten eine Kennung 2 zugeordnet. Daraufhin wird die angeschlossene Teilkette mit Kennungen versehen, derart, dass die erste Leuchtdiode eine Kennung 3 erhält, die zweite Leuchtdiode eine Kennung 4 und die dritte Leuchtdiode eine Kennung 5 erhält. Sodann werden diese Kennungen an den Kommunikationsknoten 2 zurückgegeben. Daraufhin erfolgt ein Verge ben von Kennungen in der nächsten Teilkette, welche vorliegend darunter eingezeichnet ist. So erhält der vorgeschaltete Kommunikationsknoten die Kennung 6 und ein daran angeschlossener Sensor die Kennung 7. Sodann wird diese Kennung zurückgegeben und über den Kommunikationsknoten 6,2 und 1 an die Steuereinheit weitergereicht. Daraufhin erfolgt ein weiteres Vergeben von Kennungen, derart dass die nächste Teilkette mit einem Kommunikationsknoten 8 beginnt, an die ein Switch 9 gekoppelt ist, sowie ein Sensor 10 und eine Leuchtdiode 11.
Dies ist im Folgenden anhand von Pseudo-Quellcodes demonstriert, der eng- lische Begriffe aufweist, die dem Fachmann so geläufig sind und die dieser auch so verwenden würde. o Reset:
o STATE = "uninitialized"
o wait for INIT command:
o all commands are discarded, except INIT
o INIT command detected at MA_Port:
o generate new INIT command and send to CL_Port
o wait for INIT sequence to complete at clients:
o set Address Registers and status_client.init
o generate new INIT command with addr = last_client_addr+l o send INIT on SL_Port
o if last in chain:
o generate INIT answers* and send on MA_Port o STATE = "initialized"
o eise :
o wait for INIT answers on SL_Port:
o pass on to MA_Port
o when complete:
o generate INIT answers* and send on MA_Port o STATE = "initialized"
* INIT ans wer includes:
dient address + status_client.init own address + config.is_icn
In den Figuren 3 fortfolgende beziehen sich Komponenten auf beispielhafte Komponenten. Insbesondere kann der Switch 9 als ein Schalter, ein Aktuator ein Unterbrecher und/ oder ein Abtaster vorliegen. Der Pfeil von den Kom ponenten 9, 10 und 11 zu ICN 8 kann mittels eines Interruptors, also eines Unterbrechers, implementiert werden oder bei der Kommunikation kann zumindest ein Interruptor Einsatz finden. Gleiches gilt für die Kommunika tion von Komponente 7 zu ICN 6. Pfeile können stets auch bidirektional ver- standen werden, auch falls dies nicht eingezeichnet ist, da die Kommunikati onsrichtung bei einer Kommunikation oder mindestens einer weiteren Kommunikation auch bzgl. der Richtung invertiert erfolgen kann.
Figur 4 zeigt einen sogenannten Ping-Vorgang, wobei eine entsprechende Nachricht an die jeweils obere Schnittstelleneinheit des Kommunikations knotens übermittelt wird. Sodann werden diese Nachrichten an die Teilkette übermittelt und wiederum von der Teilkette an den Kommunikationsknoten zurückgegeben. Sodann erfolgt ein Weiterreichen an den jeweils darunter folgenden Kommunikationsknoten der sodann wieder seine Teilkette prüft. Letztendlich wird das Ergebnis von unten nach oben an die Steuereinheit weitergereicht. o STATE = "initialized"
o NEXT_IS_PING command detected at MA_Port:
o STATE = "wait for ping"
o when command received at MA_Port:
o pass on to CL_Port, but not to SL_Port o when answer received at CL_Port:
o pass on to SL_Port o when answer received at SL_Port:
o pass on to MA_Port
Figur 5 zeigt einen weiteren Verlauf des Vorgangs und verdeutlicht anhand der Pfeile den Kommunikationsvorgang. Im folgenden Quellcode wird die ses Warten auf eine Antwort verdeutlicht und insbesondere wird auch eine Fehlerbehandlung aufgezeigt. o STATE = "wait for ping"
o wait for PING command at MA_Port:
o pass on to CL_Port, but not to SL_Port
o wait for PING sequence to complete at clients
o save answer in last_client_answer register
o if last in chain:
o forward dient answer to MA_Port
o STATE = "initialized"
o eise:
o if answer = last_client_addr:
o send PING on SL_Port
o wait for answer on SL_Port
o forward answer to MA_Port
o STATE = "initialized"
o eise: / / dient chain is not intact!
o send PING on SL_Port
o wait for answer on SL_Port
o overwrite answer with value of
last_client_answer Register
o send to MA_Port
o STATE = "initialized" Figur 6 zeigt einen Schreibvorgang, wobei eine entsprechende Anfrage an den Kommunikationsknoten ICN von oben herangetragen wird und dieser sodann den Befehl sowohl nach rechts als auch an die weitere Einheit unten weitergibt. Wird von einer Steuereinheit aus der Teilkette eine Antwort emp fangen, so wird diese nach oben weitergereicht und falls ein Kommunikati onsknoten von unten eine Antwort erhält, so wird diese ebenfalls an die Steuereinheit weitergereicht. o STATE = "initialized"
o when command received at MA_Port:
o pass on to SL_Port and CL_Port
o when answer received at CL_Port:
o pass on to MA_Port
o when answer received at SL_Port:
o pass on to MA_Port
Figur 7 zeigt ein Auslesen einer Registrierung, wobei ein Befehl in dem je weiligen Kommunikationsknoten von oben empfangen wird und sodann nach unten und rechts weitergeleitet wird. Falls von rechts eine Antwort kommt so wird diese nach oben weitergeleitet und ebenfalls eine Antwort von unten wird nach oben weitergereicht. o STATE = "initialized"
o when command received at MA_Port:
o pass on to SL_Port and CL_Port
o when answer received at CL_Port:
o pass on to MA_Port
o when answer received at SL_Port: o pass on to MA_Port
Figur 8 zeigt ein Auslesen der Kommunikationskette, also der einzelnen Kommunikationsknoten. Generell ist der Zustand des Netzwerks initialisiert, wobei es auch möglich ist, dass noch nicht alle Steuereinheiten initialisiert sind und folglich muss darauf gewartet werden, bis der Initialisierungspro zess abgeschlossen ist. Diese Fallunterscheidung zeigt der folgende Quell text. o STATE = "initialized"
o NEXT_IS_CHAIN command detected at MA_Port, with ICN address as parameter of command:
o if parameter = own_address:
o STATE = "initialized"
o eise:
o STATE = "wait for chain_read"
o when command received at MA_Port:
o pass on to SL_Port, but not CL_Port
o when answer received at CL_Port:
o ignore
o when answer received at SL_Port:
o pass on to MA_Port
Figur 9 zeigt einen weiteren Verlauf des Auslesens der Kommunikationsket- te. Hier sind alle Ausführungseinheiten bekannt und letztendlich werden die Kennungen an die Steuereinheit weitergereicht. Somit kann der Zustand des Netzwerks als initialisiert gelten. o STATE = "wait for chain_read" o wait for CHAIN_READ command at MA_Port
o pass on command to SL_Port, but not CL_Port
o STATE = "initialized"
Figur 10 zeigt eine Unterbrechung, welche an die einzelnen Teilketten wei tergegeben wird. Wird in dem vorliegenden Beispiel die letzte Teilkette er reicht, so erfolgt ein Auslesen des Status der jeweiligen Ausführungseinhei ten und diese werden nach oben weiter zurückgereicht an die Steuereinheit. Liegt der Status der Ausführungseinheiten vor, so wird der entsprechende Parameter wieder gelöscht. o STATE = "initialized"
o when Open Collector pulled down:
o status_client.interrupt = 1
o IR_READ command detected at MA_Port
o pass on to SL_Port and CL_Port
o if last in chain:
o send Client Status Register as answer to MA_Port o status_client.interrupt = 0
o eise:
o wait for answers on SL_Port
o pass on to MA_Port
o when complete:
o send Client Status Register as answer to MA_Port o status_client.interrupt = 0
Figur 11 zeigt den weiteren Verlauf des Unterbrechungsvorgangs und zeigt insbesondere, dass letztendlich die Unterbrechung aufgehoben wird. o STATE = "initialized"
o when Open Collector pulled down:
o status_client.interrupt = 1
o IR_READ command detected at MA_Port
o pass on to SL_Port and CL_Port
o if last in chain:
o send Client Status Register as answer to MA_Port o status_client.interrupt = 0
o eise:
o wait for answers on SL_Port
o pass on to MA_Port
o when complete:
o send Client Status Register as answer to MA_Port o status_client.interrupt = 0 gC:
o If IR=1 at ICN:
o Read Interrupt registers of all corresponding clients that Sup port Interrupt
Figur 12 zeigt in einem schematischen Ablaufdiagramm ein Verfahren zum Ansteuern von Ausführungseinheiten, aufweisend ein Bereitstellen 100 eines physischen Netzwerks aus seriellen Teilketten von Ausführungseinheiten, wobei die einzelnen Teilketten seriell angesprochen werden und bei einem Ausfallen einer Ausführungseinheit lediglich ein Ausfallen der weiteren Teilkette erfolgt, wobei jede Teilkette anfangs genau einen Kommunikati onsknoten ICN vorgeschaltet hat und die Kommunikationsknoten ICN der Teilketten derart untereinander seriell verkettet sind, dass eine Kommunika tionskette vorgeschalteter Kommunikationsknoten ICN vorliegt, wobei ein- zelne Kommunikationsknoten ICN derart passiv geschaltet werden, dass die Kommunikationskette im Übrigen fortbesteht, wobei die Kommunikations knoten ICN jeweils mindestens eine Eingangsschnittstelle und mindestens eine Ausgangsschnittstelle aufweisen und die mindestens eine Eingangs- Schnittstelle und die mindestens eine Ausgangsschnittstelle explizit sperrbar ist, ein sequenzielles Abprüfen 101 jeder der Teilketten mittels jeweils einer Anfrage an den jeweiligen vorgeschalteten Kommunikationsknoten ICN der Teilketten, welcher jeder Ausführungseinheit der Teilkette eine eindeutige Kennung zuweist 102, derart, dass jeder Ausführungseinheit in dem Netz- werk eine eindeutige Kennung zugewiesen wird und ein Ansprechen 103 mindestens einer Ausführungseinheit mittels des vorgeschalteten Kommu nikationsknotens ICN durch ein Kommando, welches von einer Steuerein heit erzeugt wird, welche der Kommunikationskette vorgeschaltet ist. Der Fachmann erkennt hierbei, dass die beschriebenen Verfahrensschritte iterativ und/ oder in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden können. Zudem können einzelne Verfahrensschritte Unterschritte aufweisen.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zum Ansteuern von Ausführungseinheiten, aufweisend:
Bereitstellen (100) eines physischen Netzwerks aus seriellen Teil ketten von Ausführungseinheiten, wobei die einzelnen Teilketten seriell angesprochen werden und bei einem Ausfallen einer Aus führungseinheit lediglich ein Ausfallen der weiteren Teilkette er folgt, wobei jede Teilkette anfangs genau einen Kommunikations knoten (ICN) vorgeschaltet hat und die Kommunikationsknoten (ICN) der Teilketten derart untereinander seriell verkettet sind, dass eine Kommunikationskette vorgeschalteter Kommunikati onsknoten (ICN) vorliegt, wobei einzelne Kommunikationsknoten (ICN) derart passiv geschaltet werden, dass die Kommunikations kette im Übrigen fortbesteht, wobei die Kommunikationsknoten (ICN) jeweils mindestens eine Eingangsschnittstelle und mindes tens eine Ausgangsschnittstelle aufweisen und die mindestens eine Eingangsschnittstelle und die mindestens eine Ausgangsschnitt stelle explizit sperrbar ist;
sequenzielles Abprüfen (101) jeder der Teilketten mittels jeweils einer Anfrage an den jeweiligen vorgeschalteten Kommunikati onsknoten (ICN) der Teilketten, welcher jeder Ausführungseinheit der Teilkette eine eindeutige Kennung zuweist (102), derart, dass jeder Ausführungseinheit in dem Netzwerk eine eindeutige Ken nung zugewiesen wird; und
- Ansprechen (103) mindestens einer Ausführungseinheit mittels des vorgeschalteten Kommunikationsknotens (ICN) durch ein Kom mando, welches von einer Steuereinheit erzeugt wird, welche der Kommunikationskette vorgeschaltet ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das An sprechen (103) eine Leseoperation und/ oder eine Schreiboperation aufweist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die eindeutige Kennung als eine Adresse, eine Nummerierung und/ oder eine Benennung vorliegt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass bei einem lesenden Ansprechen (103) der Ausfüh rungseinheit eine Kommunikation nur mit derjenigen Teilkette erfolgt, welche die angesprochene (103) Ausführungseinheit aufweist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die mindestens eine Eingangsschnittstelle und die mindestens eine Ausgangsschnittstelle durch die Steuereinheit und/ oder den jeweiligen Kommunikationsknoten (ICN) gesperrt werden kann.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass die mindestens eine Eingangsschnittstelle und die mindestens eine Ausgangsschnittstelle in Abhängigkeit einer bereitge stellten Kennung gesperrt werden kann.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass die eindeutigen Kennungen sequenziell an die Steuereinheit übermittelt werden.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass jedem Kommunikationsknoten (ICN) diejenigen Kennungen aus der Teilkette übermittelt werden, welcher der Kom munikationsknoten (ICN) vorgeschaltet ist.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass die Teilketten die Gesamtheit der Ausführungs einheiten segmentieren.
10. Kommunikationsknoten (ICN) eingerichtet zur Verwendung in einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
11. Systemanordnung zum Ansteuern von Ausführungseinheiten, auf weisend:
- ein physisches Netzwerk aus seriellen Teilketten von Ausfüh
rungseinheiten, wobei die einzelnen Teilketten seriell ansprechbar sind und derart eingerichtet sind, dass bei einem Ausfallen einer Ausführungseinheit lediglich ein Ausfallen der weiteren Teilkette erfolgt, wobei jede Teilkette anfangs genau einen Kommunikati onsknoten (ICN) vorgeschaltet hat und die Kommunikationskno ten (ICN) der Teilketten derart untereinander seriell verkettet sind, dass eine Kommunikationskette vorgeschalteter Kommunikati onsknoten (ICN) vorliegt, wobei einzelne Kommunikationsknoten (ICN) derart passiv schaltbar sind, dass die Kommunikationskette im Übrigen fortbesteht, wobei die Kommunikationsknoten (ICN) jeweils mindestens eine Eingangsschnittstelle und mindestens eine Ausgangsschnittstelle aufweisen und die mindestens eine Ein gangsschnittstelle und die mindestens eine Ausgangsschnittstelle explizit sperrbar ist; die Kommunikationsknoten (ICN) eingerichtet zum sequenziellen Abprüfen jeder der Teilketten mittels jeweils einer Anfrage an den jeweiligen vorgeschalteten Kommunikationsknoten (ICN) der Teilketten, welcher eingerichtet ist jeder Ausführungseinheit der Teilkette eine eindeutige Kennung zuzuweisen, derart, dass jeder
Ausführungseinheit in dem Netzwerk eine eindeutige Kennung zugewiesen ist; und
- eine Steuereinheit eingerichtet zum Ansprechen mindestens einer Ausführungseinheit mittels des vorgeschalteten Kommunikations- knotens (ICN) durch ein Kommando, welches von der Steuerein heit erzeugt wird, welche der Kommunikationskette vorgeschaltet ist.
12. Computerprogrammprodukt mit Steuerbefehlen, welche das Verfah- ren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 ausführen, wenn sie auf ei nem Computer zur Ausführung gebracht werden.
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