ES2273749T3 - Deteccion de actividad en un modo central con multiples nodos de red acoplados. - Google Patents

Abstract

Red con múltiples nodos (de 1 a 4) de red y un nodo (9) central previsto para el acoplamiento directo de al menos dos nodos de red y que contiene múltiples interfaces centrales asignadas a al menos un nodo de red y que en cada caso contienen un detector (14, 17) de actividad para la detección de actividades en la señal de mensaje procedente del nodo de red asignado y para la transmisión de la señal de mensaje desde el nodo de red asignado a las otras interfaces centrales o desde otra interfaz central a los nodos de red asignados en función de al menos una actividad, caracterizada porque el detector (14, 17) de actividad contiene medios (28) de detección de bordes para la detección de un borde o flanco en la señal de mensaje y medios (29) de detección de actividad para determinar mediante los flancos o bordes detectados si existe una petición de envío, un mensaje o el final de un mensaje.

Description

Detección de actividad en un nodo central con múltiples nodos de red acoplados.

La invención se refiere a una red con múltiples nodos de red. Las redes de este tipo pueden utilizarse por ejemplo en automóviles, en la ingeniería aeronáutica y espacial, en la automatización industrial (por ejemplo sistemas de detección) y automatización doméstica (por ejemplo iluminación, instalaciones de alarma, instalaciones de calefacción, ingeniería de climatización, etc.).

En una red de este tipo para la industria del automóvil puede utilizarse por ejemplo el protocolo TTP (TTP = "Time-Triggered Protocol", protocolo activado en el tiempo,) conocido por la revista "Elektronik" "Elektronik", nº 14, 1999, páginas 36 a 43 (Dr. Stefan Polenda, Georg Kroiss: "TTP: "Drive by Wire" in greifbarer Nähe"). Este protocolo permite una transmisión de datos segura y por tanto puede emplearse también en redes para dispositivos en los que la seguridad es relevante (por ejemplo, frenos). En el artículo mencionado se menciona un sistema de bus como estructura de red.

Por las solicitudes de patente europeas no publicadas previamente EP 1 143668 A2 y EP 1085 705 A2 se conocen también redes con múltiples nodos de red y un nodo central. Una interfaz central en el nodo central, asignada en cada caso a un nodo de red, contiene un detector de señales piloto no descrito con más detalle para la detección de una señal piloto enviada por un nodo de red.

Por el documento US-A-4 428 046 se conoce un sistema de procesamiento de datos, que contiene una serie de sistemas secundarios conectados a través de un acoplador central. El acoplador central presenta un circuito de decisión complejo para el control del acoplador central. De este modo siempre sólo un sistema secundario seleccionado puede enviar mensajes mediante el acoplador central. Un sistema secundario emisor marca el inicio y el final de un mensaje mediante patrones determinados. Estos son respectivamente secuencias de "1" y "0" (los denominados bits indicadores, "flag-bits"), que por lo demás no aparecen en la señal de mensaje.

Por el documento "HUNG KHEI HUANG ET AL.; ``COLLISION AVOIDANCE TREE NETWORKS'' COMPUTER NETWORKS AND ISDN SYSTEMS, NORTH HOLLAND PUBLISHING. AMSTERDAM, NL, tomo 26, nº 6/8, 1 de marzo 1994 (01-03-1994), páginas 895 - 911" se conoce además el evitar una colisión para redes en árbol con sistemas de comunicación. Un sistema de comunicación de este tipo contiene elementos de conmutación no descritos con más detalle para la evaluación de señales de control, que marcan el inicio y el final de paquetes.

La invención se basa en el objetivo de crear otra red con múltiples nodos de red, que permita una detección de actividad segura en la señal de mensaje.

El objetivo se resuelve mediante un procedimiento y un aparato según las reivindicaciones 1 y 7.

La invención se refiere a una red con múltiples nodos de red, acoplados entre sí al menos parcialmente en un nodo central. Cuando un nodo de red quiere enviar un mensaje, esto se le indica a una interfaz central en el nodo central. Esta señalización puede ser una actividad determinada insertada en la señal de mensaje del nodo de red, que por ejemplo desencadena una señal piloto superpuesta al mensaje. Por ejemplo, esta actividad puede llevarse a cabo mediante un cambio de nivel que la interfaz central puede diferenciar adecuadamente del nivel de reposo de la línea en la conexión asignada.

Según la invención una interfaz central, a la que está asignada al menos un nodo de red, contiene un detector de actividad para la determinación de una actividad en la señal de mensaje del nodo de red asignado. Para ello, debe detectarse en primer lugar una petición de envío en la interfaz central asignada. Esta detección reacciona ante a una actividad de señal en la línea, por la que se conduce la señal de mensaje, y comprueba continuamente, si sigue generándose una actividad por el nodo de envío o si se ha alcanzado el final de la actividad de envío.

En función de la secuencia de las actividades, la señal de mensaje se transmite a los otros nodos de red a través de sus interfaces centrales asignadas. Para ello se conectan por ejemplo en el nodo central amplificadores conmutables. En una red con tasas de transmisión de datos elevadas y muchos nodos de red, que intercambian datos entre sí, es necesario que el nodo central pueda realizar con frecuencia y muy rápidamente una reconfiguración de los amplificadores en el nodo central. Esto debe ocurrir en función del nodo central actual en ese momento en cada caso.

Con la invención se cumple el requisito de un tiempo de configuración lo más corto posible y una insensibilidad elevada frente a interferencias, que no deben conducir a una configuración no deseada.

A continuación se explican con más detalle ejemplos de realización de la invención mediante las figuras.

Muestran:

la figura 1, una red en estructura de estrella con múltiples nodos de red, acoplados mediante un nodo central activo,

la figura 2, un diagrama de circuitos principal de una interfaz central en un nodo central,

las figuras 3 a 5, diferentes transcursos de señal, que pueden aparecer en la interfaz central según la figura 2,

la figura 6, una forma de realización de una interfaz central,

la figura 7, un diagrama funcional de un detector de actividad que va a utilizarse en la interfaz central,

las figuras 8, 10, 12 y 15, diferentes formas de realización de un detector de actividad,

las figuras 9, 11 y 14, diferentes transcursos de señal en los detectores de actividad según las figuras 8, 10 y 12 y

la figura 13, un diagrama funcional del detector de actividad analógico según la figura 12.

En la figura 1 se representa un ejemplo de realización de la red según la invención. Esta red contiene por ejemplo cuatro nodos 1 a 4, acoplados entre sí en cada caso mediante pares 5 a 8 de líneas trenzadas, previstas para una transmisión de señales simétrica (par trenzado) a través de un nodo 9 central activo. El nodo 9 central activo realiza una adaptación de la línea, de modo que los pares 5 a 8 de líneas en el nodo 9 central están cerrados con la impedancia característica, y analiza las señales enviadas por los nodos 1 a 4 de red. En caso de que los pares 5 a 8 de líneas estuvieran conectados entre sí sin nodo 9 central activo, se generaría para cada par de líneas en el punto central un desajuste por el salto de impedancia de Z_{0} a 1/3 Z_{0,} que se origina por la conexión en paralelo de los otros pares de líneas respectivamente.

También es posible que, en lugar de los pares 5 a 8 de líneas, se utilicen fibras ópticas adecuadas para la transmisión de señales óptica. En este caso se requieren en los nodos de red 1 a 4 y en el nodo 9 central un convertidor de eléctrico a óptico o de óptico a eléctrico.

El nodo 9 central activo contiene para cada par 5 a 8 de líneas una interfaz central, que permite una transmisión de un mensaje de un nodo de red emisor a todos los demás nodos de red conectados a la estrella activa. La figura 2 muestra el diagrama de circuitos principal de una interfaz central de este tipo. Un par 5 a 8 de líneas está acoplado a las entradas de un amplificador 10 conmutable (primer elemento de conmutación), que presenta una entrada 11 de circuito, y a las salidas de un amplificador 12 conmutable adicional (segundo elemento de conmutación), que presenta una entrada 13 de circuito. En la salida del amplificador 10 conmutable se encuentra una señal rec_data y en su entrada 11 de circuito una señal rec_en. A la salida del amplificador 10 se acopla un detector 14 de actividad, que analiza la señal rec_data de salida. La entrada del amplificador 12 conmutable obtiene una señal drv_data de entrada. Su entrada 13 de circuito recibe la señal drv_en. El detector 14 de actividad puede disponerse también antes del amplificador 10, cuando presenta un amplificador de recepción propio y una entrada de circuito para la interrupción de la detección de la actividad.

El detector 14 de actividad de una interfaz central sirve para detectar determinadas actividades en una señal que se conduce a la interfaz central asignada a través del par de líneas asignado desde el nodo de red asignado e indica una transmisión entrante de un mensaje. Una actividad de este tipo puede significar por ejemplo un cambio del nivel de señal en una señal con determinadas modificaciones de señal sucesivas. Tras la detección de la actividad se conectan entonces en el nodo 9 central las demás interfaces centrales de tal manera que sólo obtienen un mensaje de la interfaz central que recibe un mensaje del nodo de red asignado. Este estado del nodo central se mantiene hasta que el nodo de red asignado haya enviado completamente su mensaje. Para ello se comprueba continuamente en la interfaz central, si el mensaje aún se está enviando, es decir si aún puede detectarse actividad en la salida del amplificador 10 conmutable o si ha finalizado el proceso de envío (ninguna actividad). Por tanto, una finalización de la transmisión se detecta cuando para un intervalo de tiempo definido no se determina ninguna actividad en la línea. No se utiliza ninguna señal especial asociada al mensaje para el control del nodo 9 central, sino que el propio mensaje transmitido provoca que el detector 14 de actividad conserve la configuración en estrella formada una vez (ajuste de los amplificadores 10 y 12 conmutables).

En caso de que un nodo de red deba transmitir un mensaje, el nodo de red debe generar una determinada actividad, que se designa como petición de envío. En la figura 3 se representa un transcurso de señal a modo de ejemplo de una petición de envío. La señal presenta tres fases BI, CD y MD. Mediante un cambio de nivel al final de la fase BI y al inicio de la fase CD, el nodo de red indica que quiere transmitir un mensaje. Este cambio de nivel se detecta mediante la interfaz central asignada del nodo 9 central y se desconecta el amplificador 12 conmutable de la interfaz central asignada y los amplificadores 11 conmutable de las demás interfaces centrales y se abren los amplificadores 12 conmutables de las demás interfaces centrales. Cuando los demás nodos de red pueden recibir la señal enviada del nodo emisor activo en ese momento, comienza la fase MD (transmisión de los datos). El nodo de red que está enviando debe tener en cuenta el tiempo CD que requiere una interfaz central en el nodo 9 central para detectar el flanco de señal, diferenciarlo con respecto a una interferencia y conmutar sus amplificadores así como los de las otras interfaces centrales de manera correspondiente, antes de que pueda transmitir su mensaje. Este intervalo de tiempo CD depende de la implementación seleccionada para la detección de actividad (detector 14 de actividad seleccionado) así como de la cantidad de los nodos centrales en la red. El nodo 9 central de la figura 1 también puede estar conectado, en lugar de a un nodo de red, a al menos un nodo central adicional, al que se conectan nodos de red adicionales. En este caso el nodo 9 central debe pasar también la petición de envío al segundo nodo central y el tiempo de configuración de este segundo nodo central pertenece a la fase CD. Esto es necesario para que el mensaje que ha de enviarse alcance también los nodos de red conectados al segundo nodo central.

Tal como se mencionó anteriormente, la interfaz central representada en la figura 2, que detecta un cambio de nivel en la conexión a los nodos de red conectados, está prevista para pasar este acontecimiento a las demás interfaces centrales del nodo 9 central. La señal act_det de control generada por el detector 14 de actividad se utiliza para controlar los amplificadores 10 y 12 conmutables. El detector 14 de actividad activa la señal act_det de control tras detectar una actividad. Se mantiene activa mientras pasa un mensaje por la red. En este caso, los cambios de nivel en el mensaje se interpretan como actividad. En caso de no existir estos cambios, el detector detecta que se ha alcanzado el final del mensaje. La figura 4 muestra un transcurso de señal a modo de ejemplo con las fases MD y BI en un final de mensaje. El final de un mensaje se caracteriza por un nivel constante (fase BI). Los intervalos de tiempo máximos de niveles constantes en el mensaje (fase MD) no deben conducir a la interrupción de la señal act_det de control. Sólo tras un intervalo de tiempo que no contiene durante un tiempo determinado ningún cambio de nivel, se detecta un final de la actividad y con ello el final del mensaje. A continuación se desactiva la línea act_det de control. Este acontecimiento se transmite a las demás interfaces centrales y se desconectan los amplificadores conectados de estas interfaces centrales. El nodo central vuelve a un estado en el que puede reaccionar a una nueva petición de envío de un nodo de red cualquiera y puede realizar una configuración correspondiente del recorrido de los datos en
la red.

La figura 5 muestra un transcurso a modo de ejemplo de una señal de un nodo de red con impulsos parásitos y la señal act_det de control del detector 14 de actividad generada a partir de la misma. La duración (N) máxima de un impulso parásito en la línea, que debe tolerar un sistema, influye sobre el retardo con el que se detecta correctamente una petición de envío. El retardo T (act_det) es siempre superior al ancho del impulso parásito que puede tolerarse, para que sea posible realmente una diferenciación de los dos acontecimientos. Esto lo tiene en cuenta el detector 14 de actividad.

La duración de tiempo MD(máx)indica el intervalo de tiempo máximo entre dos cambios de nivel en un mensaje. Este intervalo de tiempo máximo depende de la codificación seleccionada y de la tasa de transmisión de datos. Un procedimiento de transmisión, para el que no puede determinarse el intervalo de tiempo MD(max), no es adecuado para la aplicación de la detección de actividad para el control de redes de estrella activas. Por ejemplo, en un procedimiento de transmisión que utiliza la codificación NRZ, puede no aparecer ningún cambio de nivel durante una duración de tiempo no determinada.

El intervalo de tiempo T(BI) que requiere el detector 14 de actividad para detectar de una manera segura el final de una transmisión debe ser superior al ancho máximo MD(máx) de un impulso durante un mensaje. Sólo de este modo se garantiza, que no se interrumpa una conexión durante una transmisión de mensajes en curso.

El intervalo de tiempo T(BI) debería determinarse de tal manera que contenga un intervalo de tiempo de seguridad adicional. De este modo se reduce la probabilidad de una detección incorrecta del final de una transmisión de mensajes. Este intervalo de tiempo de seguridad se hace necesario por diferentes imprecisiones del sistema (por ejemplo fallos de exploración en el caso de una detección de flancos digital, desviación de las propiedades de las piezas de montaje, etc.).

El principio de la detección de actividad puede aplicarse generalmente a cualquier clase de transmisión de señales, por ejemplo también a una transmisión de conductor único, y no se limita a una transmisión de contrafase simétrica. Es decisivo el nivel lógico que se aplica al detector de actividad.

Un ejemplo de realización de una interfaz central se muestra en la figura 6. Un par de líneas están conectadas a las entradas de un amplificador 15 conmutable, a las salidas de un amplificador 16 conmutable adicional, a un detector 17 de actividad y a una resistencia 18 terminal. El valor de la resistencia 18 terminal corresponde a la impedancia característica y con ello sirve para la terminación de línea correcta. Cuando el detector 17 de actividad detecta una petición de envío, éste genera una señal de control activada, conectada a una entrada 19 de señal del amplificador 15 conmutable, a una entrada de inversión de una puerta 20 "Y" y, a través de un amplificador 21, a una línea 22 que está conectada a una entrada de no inversión de la puerta 20 "Y". Cuando se libera el amplificador 15 conmutable, éste suministra datos a una línea 23 de datos que conduce a un punto de interconexión. Esta línea 23 de datos también recibe datos de las demás interfaces centrales y se conducen mediante el amplificador 16 conmutable al par de líneas asignado. La salida de no inversión de la puerta 20 "Y" está conectada a una entrada 24 de circuito del amplificador 16 conmutable así como a través de un conversor 25 a una entrada 26 de circuito del detector 17 de actividad. A través de la entrada 26 del detector de actividad, otra interfaz central utiliza una señal de control activada entrante para el bloqueo del detector de actividad.

La interfaz central según la figura 6 está conectada a las demás interfaces centrales de un nodo 9 central mediante una interconexión "O" por cable (línea 22). El amplificador 21 se realiza en la figura 6 como amplificador "de drenaje abierto". Las interfaces centrales de un nodo 9 central están conectadas en este caso a sus líneas 22 y 23 correspondientes, de modo que, de esta manera, se forman dos nodos de conmutación. Adicionalmente debe preverse una resistencia, que por un lado está acoplada al nodo de conmutación (línea 22) y por otro lado al "0" lógico de nivel. Esta resistencia forma, junto con los amplificadores 21 de cada interfaz central, la interconexión "O" por cable. También es posible un circuito en "colector abierto" para el amplificador 21 en caso de una adaptación correspondiente de la interconexión lógica mediante la puerta 20 "Y", para llevar a cabo la interconexión "O" por cable.

La construcción funcional de un detector 14 ó 17 de actividad se deduce de la figura 7. Ésta contiene un filtro 27 para suprimir interferencias, un detector 28 de bordes y un circuito 29 de detección de actividad. La señal entrante en uno de los pares 5 a 8 de líneas o que se encuentra en la salida de un amplificador conmutable se introduce en el filtro 27 para suprimir impulsos parásitos. El detector 28 de bordes analiza la señal filtrada. Éste le indica al circuito 29 de detección de actividad un borde o un flanco, es decir un cambio de flanco o nivel, que determina, si existe una petición de envío, un mensaje o el final de un mensaje. En función de ello se emite una señal de control desde el circuito 29 de detección de actividad, que se activa en presencia de una petición de envío, mantiene este estado en caso de existir el mensaje y se desactiva de nuevo tras detectar el final de un mensaje. La construcción funcional de la figura 7 puede reproducirse fácilmente en un ejemplo de realización digital, que se describirá a continuación. En un ejemplo de realización analógico también descrito no pueden asignarse tan claramente los bloques funcionales de la figura 7.

La figura 8 muestra un ejemplo de realización de un primer detector de actividad digital. Todos los elementos de conmutación mostrados en la figura 8 necesitan un reloj (clk) común. La frecuencia de esta señal de reloj debe seleccionarse de tal manera que se garantice un sobremuestreo suficiente de la señal de datos. Si se da el intervalo más corto del nivel constante en el flujo de datos mediante TB, así el periodo de la señal de reloj en el nodo central es de TB/2 como máximo. El circuito digital según la figura 8 contiene un filtro 30, un detector 31 de bordes y un circuito de detección de actividad con una memoria 32 de petición de envío y un circuito 33 de detección de funcionamiento en vacío para detectar el final de una actividad.

El filtro 30 impide que un flanco, que solamente se creó a través de un impulso parásito corto en el par de líneas, se interprete mediante la lógica subsiguiente como una petición de envío del nodo de red. Un filtro de este tipo puede componerse, por ejemplo, de un registro de desplazamiento (por ejemplo, para 3 valores de exploración) con una lógica de valoración subsiguiente. La lógica de valoración subsiguiente es en este caso una parte del detector 31 de bordes. Los valores de exploración atraviesan el registro de desplazamiento, omitiéndose siempre el valor más antiguo tan pronto como se registra un valor de exploración nuevo. El detector 31 de bordes interpreta los valores almacenados en el registro de desplazamiento para determinar si realmente se provocó un cambio de nivel (flanco de señal) a través de un nodo de red emisor. Cuando ha tenido lugar un cambio de nivel del segundo al tercer valor de exploración, entonces se valora un flanco como detectado solamente cuando el valor de exploración siguiente también confirma este cambio de nivel (los valores de exploración dos y tres presentan entonces el mismo valor). Si solamente el segundo valor es diferente, es decir, el tercer valor de exploración presenta de nuevo el mismo valor que el primer valor de exploración, entonces el detector 31 de bordes interpreta esto como interferencia y no señaliza ninguna detección de flancos.

El filtro 30 y el detector 31 de bordes pueden configurarse también de manera más complicada. Mediante la inclusión de más valores de exploración puede aumentarse la seguridad con la que una señal parásita no lleva a la activación del circuito de detección de actividad. Además el filtro 30 y el detector 31 de bordes no deben recurrir arbitrariamente a muchos valores de exploración para la interpretación, dado que con ello también se aumenta el retardo de tiempo entre la aparición del flanco de la señal y la activación de la señal de control.

Con ayuda de la figura 9, que muestra transcursos de señales en el detector de actividad según la figura 8, se explica a continuación una posibilidad de reducir el retardo a través del filtro con una frecuencia de reloj (clk) constante. A este respecto se usa el flanco ascendente y descendente del reloj (clk) para la exploración de la señal. De este modo puede duplicarse la cantidad de los valores de exploración en el mismo intervalo de tiempo. De este modo se acorta el intervalo de tiempo entre la aparición de un cambio de nivel en la señal rec_data de entrada y la aparición de un impulso en la señal ED de salida del detector 31 de bordes. Un impulso en la señal ED de salida se sincroniza con la señal clk de reloj del circuito de detección de actividad y se dispone en cada caso para un periodo de reloj.

Ha de mencionarse que el filtro 30 para eliminar interferencias también se realiza de manera analógica, o el filtro 30 digital puede complementarse a través de un filtro analógico (filtro de paso bajo) conectado previamente.

Si un detector 31 de bordes detectó un flanco, es decir su señal ED de salida está activa, entonces esta información se deposita en la memoria 32 de petición de envío. La alimentación en esta memoria puede realizarse, por ejemplo, a través de una entrada de puesta a 1 sincrónica. La salida de la memoria 32 de petición de envío es la señal act_det de control que, como ya se ha explicado anteriormente, se emplea para el control de las propias aunque también de las otras interfaces centrales del nodo 9 central.

La memoria de petición de envío mantiene la señal act_det de control activa hasta que el circuito 33 de detección de funcionamiento en vacío determina el final de la actividad y luego reinicia la memoria 32 de petición de envío a través de una entrada 60 de reinicio sincrónica. Entonces se desactiva la señal act_det de control.

El circuito 33 de detección de funcionamiento en vacío comprueba después de una activación mediante la memoria de petición de envío a través de una conexión 34 si existen otros cambios de nivel (=actividad) en la señal de salida. Estos cambios de nivel, tal como ya se ha descrito anteriormente, se indican mediante impulsos en la señal de salida del detector 31 de flancos. La señal rec_data en la figura 9 contiene una interferencia N que el detector de flancos detecta como tal y no causa ningún impulso en la señal de salida del detector 31 de flancos. Sólo cuando para un intervalo definido ya no aparece ningún impulso, el circuito 33 de detección de funcionamiento en vacío activa su señal de salida. Esta señal de salida señaliza entonces que se ha llegado al final del mensaje actual y reinicia la memoria 32 de petición de envío.

El circuito 33 de detección de funcionamiento en vacío puede ser un contador que tras una liberación con una granularidad ajustable (amplitud de paso de contador) comienza a incrementar su estado de contador interno. Mediante la fijación de una condición de desbordamiento puede definirse un intervalo de tiempo tras cuya finalización el contador activa su señal de salida. Lógicamente el contador puede preverse también como contador descendente que comienza con un estado inicial fijado y que al estar por debajo de un límite inferior (por ejemplo cero) realiza una activación correspondiente de su señal de salida.

En una realización del circuito 33 de detección de funcionamiento en vacío la señal ED de salida del detector 31 de flancos se emplea como contador para reiniciar el estado del contador al estado de partida. Con ello no se alcanza la condición de finalización del contador mientras que los impulsos en la señal de salida del detector 31 de flancos se sucedan en separaciones lo suficientemente cortas. Estas separaciones se definen mediante el tipo de codificación del mensaje y la tasa de transmisión de datos. La aparición del intervalo de tiempo más largo posible dentro de un mensaje codificado entre dos cambios de nivel tampoco debe llevar a que el contador consiga su estado de contador de finalización.

Por tanto un dimensionamiento de este intervalo debe ajustarse al tipo de codificación de mensajes y el contador debe configurarse de manera correspondiente. Esto puede realizarse por ejemplo mediante un estado de contador de inicio o de finalización programable. También es posible ajustar la amplitud de paso de contador a través de un divisor de reloj que puede configurarse para el reloj (clk) de manera que al contador se alimenta un reloj de recuento adaptado de manera correspondiente.

La liberación del circuito 33 de detección de funcionamiento en vacío se realiza mediante la memoria de petición de envío a través de la conexión 34. Tal como ya se ha explicado, el primer flanco en un par 5 a 8 de líneas (petición de envío) se emplea para ajustar los amplificadores conmutables en las interfaces centrales para la posterior transmisión de mensajes. La petición de envío debe transmitirse por tanto siempre en un intervalo de tiempo determinado antes del mensaje real para que el amplificador pueda conectarse en el nodo 9 central y se produzcan trayectos de conexión en el nodo central para la transmisión de mensajes de un nodo de red a los otros nodos de red, antes de que comience la verdadera transmisión de mensajes. Por tanto es posible que entre el primer flanco de señal de la señal rec_data (véase la figura 9: primer impulso en la señal ED de salida del detector 31 de flancos) y el primer flanco de señal provocado por el mensaje (véase la figura 9: segundo impulso en la señal ED de salida del detector 31 de flancos) transcurra un intervalo de tiempo que sea mayor que el intervalo de tiempo definido del circuito 33 de detección de funcionamiento en vacío. El circuito 33 de detección de funcionamiento en vacío finalizaría en este caso de nuevo una conexión antes de que el mensaje se transmitiera a través del nodo de red emisor. Esto puede impedirse con ayuda de un circuito 35 de control de liberación adicional. Éste permite solamente con la aparición del segundo cambio de nivel en la señal rec_data la liberación del circuito 33 de detección de funcionamiento en vacío a través de una conexión 36 (véase la figura 10: señal EN de liberación).

La figura 11 muestra diferentes transcursos de señales en el detector de actividad según la figura 10. Tal como se desprende de esto, la señal EN de liberación para el circuito 33 de detección de funcionamiento en vacío se activa solamente con el primer flanco de señal del mensaje de datos. El circuito 33 de detección de funcionamiento en vacío comprueba por tanto solamente desde el comienzo del mensaje si el intervalo definido puede detectarse sin actividad en la señal rec_data.

Un ejemplo de realización adicional de un detector de actividad analógico se muestra en la figura 12. En el empleo de un detector de actividad analógico no es necesaria ninguna fuente de reloj en el nodo central. El detector de actividad analógico recibe en su entrada 37 la señal rec_data que se dirige a la conexión de compuerta de un transistor 38 MOS de efecto de campo de canal P y la conexión de compuerta de un transistor 39 MOS de efecto de campo de canal N. La conexión de fuente del transistor 39 está conectada a masa y su conexión de drenaje está conectada con las conexiones de fuente de dos transistores 40 y 41 MOS de efecto de campo de canal N. La conexión de fuente del transmisor 38 se conecta a una alimentación V_{CC} de tensión. La conexión de drenaje del transistor 38 está conectada con las conexiones de fuente de dos transistores 42 y 43 MOS de efecto de campo de canal P cuyas conexiones de drenaje forman un nudo 58 común con las conexiones de drenaje de los transistores 40 y 41, una conexión de un condensador 44 y la conexión de compuerta de un transistor 45 MOS de efecto de campo de canal N y la conexión de compuerta de un transistor 46 MOS de efecto de campo de canal P. La conexión de compuerta del transistor 42 se conecta con la conexión de compuerta y la conexión de drenaje de un transistor 47 MOS de efecto de campo de canal P y la conexión de drenaje de un transistor 48 MOS de efecto de campo de canal N. La conexión de fuente del transistor 47 se coloca en la alimentación V_{CC} de tensión. La conexión de compuerta del transistor 48 se conecta por un lado a la conexión de compuerta del transistor 40 y por otro lado, con una fuente 49 (V_{ref}) de tensión. La otra conexión de la fuente 49 de tensión se conecta a masa también como la conexión de fuente del transistor 48.

Las conexiones de compuerta de los transistores 41 y 43 y las conexiones de drenaje de los transistores 45 y 46 forman la salida 50 que entrega la señal act_det de control del detector de actividad analógico. La conexión de fuente del transistor 46 está además conectado a masa con la fuente V_{CC} de tensión y la conexión de fuente del transistor 45 así como la otra conexión del condensador 44.

Las diferentes funciones de los transistores en el detector de actividad analógico según la figura 12 pueden explicarse con ayuda del esquema de conexiones funcional según la figura 13. Una resistencia 51 ajustable se forma mediante la fuente 49 de tensión y los transistores 42, 47 y 48 y una resistencia 52 ajustable mediante la fuente 49 de tensión y el transistor 40. El transistor 38 representa un interruptor 53, el transistor 43 un interruptor 54, el transistor 41 un interruptor 55 y el transistor 39 un interruptor 56. Los transistores 45 y 46 forman un convertidor 57.

En contraposición al ejemplo de realización del detector de actividad digital se supone que en la entrada 37 se dispone un nivel de tensión (lógico "0") inferior cuando no se transmite ningún mensaje. En este primer estado Z1 (estado de partida) en la entrada 37 y en la salida 50 existe un nivel de tensión inferior (rec_data = 0, act_det = 0). El transistor 38 se enciende en este estado y el transistor 39 se apaga. Dado que en la salida 50 también se dispone un nivel de tensión inferior, en este estado se enciende el transistor 43 y se apaga el transistor 41. El condensador 44 se carga mediante los transistores 38 y 43 en la tensión V_{CC} de alimentación. En el nodo 58 entre las conexiones de drenaje de los transistores 41 y 43 se dispone la señal ZW (véase la figura 14) que en este estado conduce a un nivel de tensión alto.

Por tanto, en el primer estado Z1 los interruptores 53 y 54 están cerrados y los interruptores 55 y 56 están abiertos en el diagrama de circuitos funcional según la figura 13. El condensador se carga mediante los interruptores 53 y
54.

Si en la entrada 37 se produce un cambio de nivel, es decir, la señal presenta un nivel de tensión alto, entonces el transistor 38 se desconecta y el transistor 39 se abre. Entonces fluye un flujo constante a través de la conexión de drenaje del transistor 40, con lo que el condensador 44 se descarga.

En el segundo estado Z2 (véase la figura 14) aparecen impulsos parásitos cortos. Esto significa que a corto plazo existe un nivel de tensión alto (lógico "1") en la señal rec_data. Los impulsos parásitos de este tipo se reprimen mediante un filtro que se determina mediante el condensador 44 y la resistencia del transistor 40. Si los impulsos parásitos son muy cortos, entonces la tensión en el nodo 58 no alcanza un umbral de conexión, con el que oscila el nivel de salida formado por los transistores 45 y 46, es decir que llevaría la salida 50 (señal act_det) a un nivel de señal alto. Con ello la señal permanece desactivada en la salida 50 con impulsos parásitos cortos. Tras finalizar el impulso parásito corto un nivel de señal inferior en la entrada 37 lleva a que el condensador 44 se cargue de nuevo muy rápidamente a través de los transistores 38 y 43 encendidos.

Por tanto, en el segundo estado Z2 en el diagrama 13 funcional, los interruptores 53 y 55 están abiertos y el interruptor 56, cerrado. Sale un flujo de descarga desde el condensador 44 a través de la resistencia 52 y del interruptor 56 a masa. El condensador 44 y la resistencia 52 determinan la constante de tiempo de la descarga.

Si se genera una petición de envío a través de los nodos de red (tercer estado Z3) entonces el nivel de tensión en la entrada 37 al menos para un intervalo de tiempo de longitud T (act_det) se dispone en un nivel de tensión alto (véase la figura 5 considerando el nivel de entrada invertido en comparación con la figura 14). Con ello la tensión en el nodo 58 cae mediante la descarga a través de los transistores 39 y 40 por debajo del umbral de conexión del nivel de salida con los transistores 45 y 46 (convertidor). La salida 50 cambia a un nivel de señal alto, es decir, se activa la señal de control que indica una petición de envío. Con ello el transistor 43 se desconecta y el transistor 41 se conecta. Ahora mediante los transistores 41 y 39 el condensador 44 se descarga completamente de manera brusca (véase el transcurso de la señal de ZW). El circuito consigue con ello un estado estable que indica una acti-
vidad.

Con el diagrama de circuitos funcional según la figura 13 puede explicarse el tercer estado Z3 de la siguiente manera. Tras cambiar el nivel de señal en la entrada 37 a lógico "1" el interruptor 53 se abre (el 55 permanece primero abierto) y el interruptor 56 se cierra. Sale un flujo de descarga desde el condensador 44 a través de la resistencia 52 y del interruptor 56 a masa. Tras conseguir el umbral de conexión determinado a través del convertidor 57, el interruptor 54 se abre y el interruptor 55 se cierra. Con ello se obtiene un flujo de carga reforzado a través del interruptores 55 y 56 a masa.

Mientras se transmite el mensaje real aparecen intervalos de tiempo en los que se dispone un nivel de tensión bajo en la entrada 37. Estos intervalos de tiempo son parte del mensaje y por tanto éstos no pueden llevar a un cambio del nivel de señal en la salida 50. Como se ha descrito, un nivel de entrada inferior en el nodo 37 hace que el transistor 38 se abra y el transistor 39 se cierre. Con ello el condensador no puede descargarse por más tiempo por el trayecto desde los transistores 39 y 41. Mediante los transistores 38 y 42 el condensador 44 se carga con un flujo constante que depende de la fuente 49 de tensión (cuarto estado Z4). Los transistores 47 y 42 deben presentar una dimensión de manera que en el cuarto estado el flujo que fluye a través de 42 sea menor que el que en el segundo o tercer estado ha llevado a una descarga del condensador 44 a través del transistor 40. Con ello puede ajustarse la duración del intervalo de tiempo, para la que un nivel de tensión inferior en la entrada 37 no lleva todavía a un cambio del nivel de señal en la salida 50. Por tanto el detector de actividad sigue activo mientras que los intervalos de tiempo con niveles de tensión inferiores no sobrepasen una duración determinada.

El proceso de carga del condensador 44 a través del transistor 42 es por tanto más lento que una descarga a través del transistor 40. Las interferencias durante la transmisión de datos de la misma manera que los niveles de tensión bajos, no conducen a una afectación de la señal de control act_det en la salida 50. Un nivel de tensión alto subsiguiente en la entrada 50 se ocupa de que el condensador 44 se descargue rápidamente mediante los transistores 41 y 39 y el circuito de detección permanezca en su estado estable.

El cuarto estado Z4 puede explicarse también en el diagrama 13 de circuitos funcional. La resistencia 51 se selecciona de tal manera que tras un cambio de un nivel de tensión alto a uno bajo en la entrada 37 tras abrirse el interruptor 56 y cerrarse el interruptor 53 se carga el condensador 44 lentamente por la fuente V_{CC} de tensión.

Solamente cuando la señal rec_data de entrada en la entrada 37 hasta ahora ininterrumpida conduce a un nivel de tensión bajo de modo que mediante el proceso de carga duradero del condensador 44 se sobrepasa el umbral de conexión del nivel de salida desde los transistores 45 y 46, la señal de salida oscila en la salida 50 a un nivel de señal bajo (quinto estado Z5). Esto significa que se detectó un final de la actividad en la línea.

En el diagrama de circuitos funcional según la figura 13, en el quinto estado Z5 tras sobrepasar un umbral de conexión los interruptores 55 y 56 se abren y los interruptores 53 y 54 se cierran. Entonces mediante los interruptores 53 y 54 se carga el condensador 44.

Para cumplir las exigencias de una reacción rápida a una petición de envío y una detección adaptada a la tasa de transmisión de datos y la codificación del final de un mensaje, las resistencias resultantes del transistor 40 o del transistor 42 deben presentar una dimensión correspondiente. La resistencia del transistor 40 (que corresponde a la resistencia 52 en la figura 13) que determina el tiempo de reacción del detector es menor que la resistencia del transistor 42 (resistencia 51 en la figura 13) que es determinante para el intervalo de tiempo que se considera como el final de la actividad.

La fuente 49 de tensión indicada en la figura 12 puede realizarse mediante una fuente de flujo de referencia en conexión con un modo de conexión de transistores y diodos en sí conocido.

La diferencia entre los intervalos de tiempo existentes en el mensaje con un nivel constante y la condición de desconexión (un intervalo sin actividad que sobrepasa una longitud definida) debe garantizarse mediante el dimensionamiento de los diferentes transistores, tal como se mencionó anteriormente. Sin embargo los intervalos de tiempo dependen de la tasa de transmisión de datos con la que se realiza una transmisión. Para poder ajustar el detector de actividad según la figura 12 en el caso de un dimensionamiento fijado de los transistores a las diferentes tasas de transmisión de datos aún así de manera flexible, la fuente 49 de tensión puede realizarse de manera programable. A través del flujo de carga ajustable puede configurarse la constante de tiempo de carga del condensador 44. Una programación del circuito de detección de actividad a una tasa de transmisión de datos constante puede realizarse, por ejemplo, mediante líneas de control adicionales para ajustar la tensión de referencia en la fuente 49 de tensión.

El transistor 47 pude reemplazarse también mediante una fuente de tensión. El condensador 44 no necesita estar presente como elemento autónomo, sino que puede formarse también mediante las capacidades parásitas que forman las capacidades de entrada de los transistores 45 y 46.

La figura 15 muestra una forma de realización adicional para la detección de actividad analógica. En comparación con la figura 12 la conexión contiene un transistor 59 de efecto de campo de canal P adicional cuya conexión de fuente está conectada solamente con la conexión de drenaje del transistor 43, cuya conexión de drenaje está conectada con la conexión de compuerta del transistor 42 y cuya conexión de drenaje está conectada con la conexión de drenaje del transistor 41, con las conexiones de compuerta de los transistores 45 y 46 y con una conexión del condensador 44. Con respecto a la figura 12, la figura 15 no presenta ninguna conexión por un lado entre las conexiones de drenaje de los transistores 40 y 42 y las conexiones de compuerta de los transistores 45 y 46. El transistor 59 aumenta la constante de tiempo para el proceso de carga del condensador 44, es decir se tarda más tiempo en elevar el potencial en el nodo 58. Esto aumenta la inmunidad del circuito frente a impulsos parásitos en la línea.

Claims (7)

1. Red con múltiples nodos (de 1 a 4) de red y un nodo (9) central previsto para el acoplamiento directo de al menos dos nodos de red y que contiene múltiples interfaces centrales asignadas a al menos un nodo de red y que en cada caso contienen un detector (14, 17) de actividad para la detección de actividades en la señal de mensaje procedente del nodo de red asignado y para la transmisión de la señal de mensaje desde el nodo de red asignado a las otras interfaces centrales o desde otra interfaz central a los nodos de red asignados en función de al menos una actividad, caracterizada porque el detector (14, 17) de actividad contiene medios (28) de detección de bordes para la detección de un borde o flanco en la señal de mensaje y medios (29) de detección de actividad para determinar mediante los flancos o bordes detectados si existe una petición de envío, un mensaje o el final de un mensaje.

2. Red según la reivindicación 1, caracterizada porque cada interfaz central contiene además un primer y un segundo elemento (10, 12) de conmutación, porque se prevé el primer elemento (10) de conmutación en el estado activado para dejar pasar un mensaje desde el nodo de red asignado a las otras interfaces centrales y el segundo elemento (12) de conmutación en el estado activado para dejar pasar un mensaje desde las otras interfaces centrales al nodo de red asignado y porque el detector (14, 17) de actividad de una interfaz central para la activación del primer elemento (10) de conmutación y para la desactivación del segundo elemento (12) de conmutación en caso de aparición de un mensaje desde el nodo de red asignado y para la desactivación del primer elemento de conmutación y para la activación del segundo elemento de conmutación en caso de aparición de un mensaje desde otro nodo de red.

3. Red según la reivindicación 2, caracterizada porque el medio de detección de bordes es un detector (28) de bordes y el medio de detección de actividad es un circuito (29) de detección de actividad, porque el circuito (29) de detección de actividad contiene una memoria (32) de petición de envío y un circuito (33) de detección de funcionamiento en vacío, porque la memoria de petición de envío se prevé en caso de aparición de una actividad característica de la petición de envío para modificar su contenido de memoria, cuyo contenido de memoria forma una señal de control para la activación o desactivación de los elementos (10, 12) de conmutación y porque el circuito de detección de funcionamiento en vacío reinicia la memoria de petición de envío tras un tiempo determinado sin aparición de una actividad.

4. Red según la reivindicación 3, caracterizada porque el circuito (29) de detección de actividad contiene un circuito de control de liberación, previsto para la liberación del circuito (33) de detección de funcionamiento en vacío tras una actividad característica de la petición de envío adicional.

5. Red según la reivindicación 2, caracterizada porque el detector (14, 17) de actividad contiene

- un primer y un segundo transistor (38, 39) de conmutación, que se conectan en función de la señal de mensaje de tal manera que o bien el primer o bien el segundo transistor de conmutación está cerrado y

- un condensador (44) que puede cargarse a través de al menos el primer transistor (38) de conmutación y que puede descargarse a través del segundo transistor (39) de conmutación.

6. Red según la reivindicación 5, caracterizada porque el detector de actividad contiene

- un tercer y un cuarto transistor (43, 41) de conmutación, que se conectan en función de la señal de salida de tal manera que o bien el tercer o bien el cuarto transistor de conmutación está cerrado,

- una primera resistencia (51) ajustable conectada en paralelo al tercer transistor (43) de conmutación y una segunda resistencia (52) ajustable conectada en paralelo al cuarto transistor (41) de conmutación,

- un convertidor (57) acoplado a la salida,

porque durante una actividad característica de la petición de envío el condensador (44) cargado se prevé para la descarga a través del segundo y cuarto transistor (39, 41) de conmutación y al final de un mensaje el condensador se prevé para la carga a través del primer y tercer transistor (38, 43) de conmutación.

7. Nodo (9) central en una red con múltiples nodos (de 1 a 4) de red, previsto para el acoplamiento directo de al menos dos nodos de red y que contiene múltiples interfaces centrales, asignadas a al menos un nodo de red y que en cada caso contienen un detector (14, 17) de actividad para la detección de actividades en la señal de mensaje procedente del nodo de red asignado y para la transmisión de la señal de mensaje desde el nodo de red asignado a las otras interfaces centrales o desde otra interfaz central al nodo de red asignado en función de al menos una actividad, caracterizada porque el detector (14, 17) de actividad contiene medios (28) de detección de bordes para la detección de un borde o flanco en la señal de mensaje y medios (29) de detección de actividad para determinar mediante los flancos o bordes detectados si existe una petición de envío, un mensaje o el final de un mensaje.