ES2283870T3 - Bus. - Google Patents
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Abstract
Bus con un maestro (10) y al menos un esclavo (1 a 7), en donde los esclavos (1 a 7) pueden unirse entre sí en paralelo y/o serie, en donde a cada esclavo (1 a 7) se asocia un número de serie, en donde el maestro (10) está configurado de tal modo que en una fase de inicialización el maestro (10) ejecuta, con base en al menos un número de serie, un direccionamiento de al menos un esclavo (1 a 7), caracterizado porque el maestro (10) presenta medios para ejecutar el direccionamiento mediante la identificación de al menos una particularidad parcial del número de serie, en donde el maestro (10) está configurado de tal modo, que el maestro (10) como al menos una particularidad parcial identifica un número en el respectivo número de serie, en donde al menos un esclavo (1 a 7) presenta un conmutador, que transconecta al menos un esclavo (1 a 7) una vez realizado el direccionamiento.
Description
Bus.
La invención se basa en un bus según el género
de la reivindicación independiente.
Del documento de patente europeo EP 485 878 B1
se conoce un bus, en el que a través de conmutadores en T se
conectan unidades esclavo ramificadas en paralelo a un bus
maestro-esclavo, que presentan en cada caso su
propio número de serie para poder ser reconocidas mediante el
maestro en una fase de inicialización con base en este número de
serie. Esto lo ejecuta el maestro por medio de que identifica el
número de serie completo de las respectivas unidades esclavo. Si se
ha llevado a cabo en cada caso la identificación, el maestro
adjudica una dirección de comunicación al esclavo
correspondiente.
El inconveniente de la solución presentada en el
documento EP 484 878 B1 es que el número de serie completo debe
establecerse para adjudicar la dirección de comunicación. Esto
significa una complejidad considerable durante la
inicialización.
Del documento EP 0 493 905 A1 se conoce un
procedimiento y un dispositivo para identificar estaciones
secundarias, en donde a partir del número de serie de cada estación
secundaria se calcula un número CRC-16, que debe
usar un maestro para adjudicar direcciones. La publicación para
información de solicitud de patente alemana DE 44 28 502 A1 hace
patente un sistema de bus con un maestro de bus y varios abonados.
De la publicación para información de solicitud de patente alemana
DE 196 21 272 A1 se conoce un dispositivo de direccionamiento para
una estación secundaria de un sistema de bus en serie. El documento
US 4,638,313 hace patente un procedimiento para la asociación
dinámica de direcciones a nuevos módulos, si éstos se acoplan a un
sistema de comunicaciones.
La tarea de la invención es hacer posible una
identificación más sencilla de los diferentes esclavos mediante el
maestro, para poder adjudicar las direcciones para la comunicación a
través del bus.
El bus conforme a la invención con las
particularidades de la reivindicación independiente tiene la ventaja
de que mediante la identificación de los diferentes esclavos, con
base en el número de serie mediante la identificación de una
particularidad parcial del número de serie, es posible un
aislamiento más rápido de los diferentes esclavos y con ello la
adjudicación de la dirección de comunicación. El número de serie
completo ya no tiene que seguir consultándose. Esto reduce la
complejidad temporal y la capacidad de cálculo para la fase de
inicialización. Los tiempos de búsqueda de los diferentes números
de serie se acortan con esto considerablemente.
Mediante las medidas y los perfeccionamientos
citados en las reivindicaciones subordinadas son posibles mejoras
ventajosas del bus indicado en la reivindicación independiente.
Es especialmente ventajoso que al menos un
esclavo presente un conmutador que transconecte al menos un esclavo
una vez realizado el direccionamiento. De este modo es posible que
los esclavos, que estén postconectados a este esclavo, no sean
visibles en una estructura de daisy-chain, es decir
en una unión de bus en serie, o mediante una estructura de tapping
en T, es decir una unión en paralelo, hasta que el esclavo
preconectado, por ejemplo un avisador, ha obtenido la dirección de
comunicación. El conmutador está configurado con preferencia como
un conmutador electrónico, sobre todo un transistor, en especial un
llamado conmutador FET.
Asimismo es ventajoso que el maestro esté
configurado de tal modo que el maestro identifique, como al menos
una particularidad parcial, un número en el respectivo número de
serie. Por ejemplo puede verificarse si el número 5, 101 binario,
está indicado en una dirección normalmente con una longitud de 4
bytes. Si es éste el caso, este esclavo contesta a la pregunta del
maestro y el maestro puede adjudicar a este esclavo una dirección
de comunicación, siempre que ningún otro esclavo, que también haya
oído esta pregunta del maestro, presente un 5 en su número de
serie. El uso de particularidades parciales tiene, como se ha
representado anteriormente, la ventaja especial de que las
consultas pueden ser más cortas que si tiene que consultarse el
número de serie completo.
Aparte de esto es ventajoso que el maestro esté
configurado de tal modo que el maestro sólo entregue aquella
dirección al esclavo respectivo si, en el caso de una pregunta del
maestro por al menos una particularidad parcial, sólo contesta un
esclavo. Es decir, si no contesta ningún esclavo o contestan varios
esclavos a esta pregunta, el maestro debe realizar una nueva
pregunta para aislar entre sí los diferentes esclavos.
El tamaño de al menos una particularidad
parcial, que es consultada por el maestro en el caso de los
esclavos, puede estar entre 1 bit y 4 bytes. Por ejemplo es en
primer lugar posible que el maestro sólo pregunte por un cero o un
uno, cuando está conectado un bus en el que sólo un esclavo puede
oír al maestro. En este caso puede reducirse considerablemente la
complejidad del direccionamiento mediante una estrategia de
interrogación prefijada. Sólo si contestan varios esclavos puede el
maestro realizar después una pregunta por una particularidad
parcial, que tiene una mayor anchura, por ejemplo tres o cuatro
bits. Esto puede llegar después a un punto tal, dependiendo de
cuántos esclavos están conectados en paralelo, que se consultan
cuatro bytes.
Una vez realizado el direccionamiento de los
esclavos es posible de forma ventajosa que el maestro lea de los
diferentes esclavos a continuación los números de serie, para poder
llevar a cabo más rápidamente el direccionamiento, en el caso de
una caída del sistema de bus o una interrupción del sistema de bus a
través de los números de serie conocidos, en el caso de un
reinicio. Para esto archiva después el maestro este número de serie
en una memoria en su carcasa.
En el dibujo se han representado ejemplos de
ejecución de la invención, que se explican con más detalle en la
siguiente descripción.
Aquí muestran
la figura 1 un primer esquema de conexiones en
bloques del bus conforme ala invención,
la figura 2 un segundo esquema de conexiones en
bloques del bus conforme a la invención y
la figura 3 un diagrama de flujo sobre el
direccionamiento conforme a la invención de los diferentes esclavos
mediante el maestro.
En el caso de la red de seguridad (LSN) local
conocida está previsto un sistema de transmisión bidireccional
digital según el principio maestro-esclavo. El
maestro forma la central. Los esclavos, que pueden llegar a 127
unidades, son los elementos de red en el caso de unidades
indicadoras de sensor y puntos de introducción.
La inicialización sirve para transmitir la
dirección con la que el elemento direccionable, es decir el esclavo
puede alcanzarse en el tiempo de seguimiento. Para esto se envía al
esclavo direccionable después de aplicar la tensión de
alimentación, seguido de un bit de paridad par y un bit de
parada.
Una inicialización exitosa es contestada por el
elemento direccionado mediante el reenvío de bit de inicio,
dirección y bit de paridad impar y, a continuación, se cierra el
conmutador FET en el esclavo. Si no se quiere cerrar el conmutador
FET, por ejemplo para aislar un punto de perturbación, en la
dirección debe ajustarse el MSB (Most Signifikant Bit). Este bit
es, en caso contrario, siempre cero con un número de 128
esclavos.
Todos los elementos LSN están conectados en
serie como puntada o anillo. Después de aplicar la tensión de
alimentación están primero abiertos los conmutadores en los
esclavos.
Desde la central puede verse primero sólo un
esclavo. Este se convierte en la dirección de comunicación 01. A
continuación se cierra el conmutador en este primer esclavo, y sólo
direccionarse un elemento adicional. Este proceso se repite hasta
que a todos los elementos se ha adjudicado una dirección de
comunicación.
La LSN se quiere a continuación que tenga entre
otras cosas capacidad de tapping en T, es decir, aparte de la
conexión en fila o serie actual de todos los esclavos quiere crearse
la posibilidad de conectar esclavos en paralelo al bus LSN. Con
ello puede direccionarse un avisador conectado en serie como hasta
ahora. Después de transconectar el conmutador ya no pueden
direccionarse tras ello, sin embargo, avisadores conectados en
paralelo con el procedimiento actual.
Conforme a la invención se propone por ello un
sistema de bus, que hace posible la identificación de tales
avisadores conectados en paralelo en una mezcla entre un bus
conectado en serie y uno en paralelo. Sin embargo, el bus conforme
a la invención puede usarse también en un bus sólo en serie y puede
conducir aquí a aumentos de eficiencias.
Todos los avisadores obtienen para diferenciarse
un número de serie individual, que tiene por ejemplo una longitud
de cuatro bytes. Los avisadores pueden direccionarse ahora con su
número de serie. Desde la central podría enviarse la orden
"Adjudicación de dirección de comunicación 02" al número de
serie 10111101. Sin embargo, si los números de serie son
desconocidos, no es temporalmente posible comprobar todas las
combinaciones disponibles. Todos los esclavos a los que todavía no
se ha adjudicado ninguna dirección reaccionan ante la dirección por
defecto 00. La central intenta, mediante una consulta específica a
la dirección 00, encontrar particularidades individuales de los
números de serie disponibles y de esta manera aislar los esclavos.
Con esto se expresa que a cada esclavo puede adjudicarse de este
modo en cada caso su propia dirección de comunicación, por medio de
que se identifica una particularidad parcial a la que sólo contesta
un esclavo respectivo. La central envía como maestro cualquier
máscara de consulta. La anchura de esta máscara de consulta puede
ser de entre uno y cuatro bytes. En los esclavos se archiva el
resultado de la última consulta, por ejemplo la respuesta a la
última pregunta o ninguna respuesta a la última pregunta.
La central valora el número de contestaciones.
Con ello existen tres posibilidades:
1. No contesta ningún elemento
2. Contesta un esclavo
3. Contestan varios esclavos.
Si sólo contesta un esclavo, la central adjudica
a este esclavo una dirección de comunicación. Desde la central se
envía la orden "dirección de comunicación 02" al esclavo que ha
contestado a la última pregunta. Esto lo establece el esclavo por
medio de que archiva en él mismo la última respuesta. De este modo
el esclavo reconoce que sólo él ha contestado que debe recibir la
dirección. Este esclavo ya no participa desde entonces en el
procedimiento de direccionamiento. Si ya no contestan uno o varios
esclavos se afina la consulta. El afinamiento se consigue por medio
de que aumenta el tamaño de la particularidad parcial. Por ejemplo
primero sólo se consulta 1 bit. Si a esta pregunta contestan varios
esclavos se aumenta a 2 bits, y así consiguientemente.
Tres esclavos tienen por ejemplo el número de
serie:
Avisador 2 = 10101011 (0 X AB)
Avisador 3 = 10010101 (0 X 95)
Avisador 4 = 01100101 (0 X 65).
Los números de serie se indican aquí de forma
binaria y hexadecimal. Una posible consulta por parte del maestro o
de la central sería el último byte del número de serie. La central
envía por ejemplo la consulta a la dirección 0 "¿hay presente un
esclavo, cuyo último byte contiene un 2?"
A continuación se representa, para los tres
avisadores antes citados como los esclavos, la consulta por parte
de la central y la respuesta correspondiente de los avisadores
correspondientes:
| Consulta por parte de la central | Respuesta del avisador |
| 0 | - - |
| 1 | - - |
| 2 | - - |
| 3 | - - |
| 4 | - - |
| 5 | 3 y 4 |
| 6 | 4 -> Avisador 4 recibe la dirección "02" |
| 7 | - - |
| 8 | - - |
| 9 | 3 -> Avisador 3 recibe la dirección "03" |
| A | 2 -> Avisador 2 recibe la dirección "04". |
Si se encuentran todos los esclavos, se conectan
individualmente los conmutadores de los eslavos recién encontrados
y se prosigue con la búsqueda. En el ejemplo se ha conectado primero
el conmutador en el avisador 3. Sin embargo, no se ha encontrado
ningún otro avisador más. La búsqueda se prosigue después con el
avisador 2.
La figura 1 muestra como ejemplo una posible
configuración de un bus conforme a la invención. Una central 10
como maestro de bus está unida a un avisador 1, que presenta un
conmutador como todos los otros esclavos, para transconectarse a
esclavos conectados por detrás. Detrás del avisador 1 se han
conectado en paralelo, en el llamado tapping en T, los avisadores
2, 3 y 4. Sólo al avisador 2 le sigue un avisador 5 y a este
avisador 5 un avisador 6. En el presente ejemplo el avisador 1 se
ha direccionado ya conforme a la invención, mediante el avisador
10, con la dirección 01. Después de esto el avisador 1 cierra su
conmutador, que está configurado como un conmutador FET, es decir
como un conmutador de transistor, de tal modo que a continuación se
hacen visibles los avisadores 2, 3 y 4 para la central 10 y pueden
direccionarse.
La figura 2 muestra a continuación una segunda
configuración del bus conforme a la invención. Aquí se han
direccionado ya a continuación los avisadores 1 a 5 por parte de la
central 10. Los elementos iguales se han designado aquí con los
mismos símbolos de referencia. La central 10 está conectada al
avisador 1, al que están conectados a su vez los avisadores 2, 3 y
4. Al avisador 2 se ha conectado el avisador 5, al que a su vez se
han conectado los avisadores 6 y 7. Los avisadores 1 y 2, que ya se
han direccionado, tienen sus conmutadores cerrados, de tal modo que
los avisadores situados por detrás para la central 10 son visibles
para un direccionamiento ulterior. A los avisadores 3 y 4 no está
conectado ningún avisador adicional, de tal modo que aquí es de
nuevo posible una apertura del conmutador. El avisador 5 también se
ha direccionado a continuación, de tal modo que el avisador 5
cerrará a continuación su conmutador, para hacer posible que los
avisadores 6 y 7 puedan direccionarse por parte de la central
10.
\newpage
La figura 3 muestra como diagrama de flujo el
direccionamiento conforme a la invención de los esclavos en el
sistema de bus conforme a la invención por parte del maestro. En el
paso de procedimiento 101 la central 10 plantea a todos los
elementos conectados directamente, que pueden oír a la central 10,
con la dirección 0 una primera consulta, por ejemplo si el primer
bit del número de serie es un 1. En el paso de procedimiento 102 la
central 10 valora las respuestas de los esclavos. Si no contesta
ninguno de los esclavos conectados, se vuelve al paso de
procedimiento 101. Esto sucede también cuando más de un esclavo
contesta a la pregunta, y después debe afinarse la búsqueda en el
paso de procedimiento 101, con la finalidad de que a continuación
se consulte un mayor número como particularidad parcial, para aislar
entre sí los diferentes esclavos conectados.
Sin embargo, si en el paso de procedimiento 102
se reconoce que solamente un esclavo ha contestado a la pregunta,
en el paso de procedimiento 103 adjudica la central una dirección de
comunicación al esclavo que contesta. Este esclavo reconoce esto,
como se ha representado anteriormente, en que ha contestado a esta
pregunta y esto se ha archivado en su memoria. En el paso de
procedimiento 104 el maestro 10 lee en el esclavo direccionado el
número de serie, para en el caso de un reinicio del bus poder
ejecutar el direccionamiento más rápidamente, por medio de que se
consulta directamente el número de serie. En el paso de
procedimiento 105 el maestro 10 verifica si todavía están
conectados otros avisadores y ejecuta después de nuevo el paso de
procedimiento a partir del paso de procedimiento 101. Si en el paso
de procedimiento 105 no se ha reconocido ningún otro esclavo, se
pasa al paso de procedimiento 106 y la adjudicación de dirección
queda ahora finalizada. De este modo puede después asumirse el
funcionamiento regulador del bus. A la consulta de la central 10
existen ahora tres posibles respuestas:
1. Ninguna respuesta - ningún avisador cumple el
requisito de la consulta
2. Respuesta - un avisador cumple el requisito
de la consulta
3. Colisión - varios avisadores cumplen el
requisito de la consulta.
Para el procedimiento es decisiva la
diferenciación entre respuesta y colisión. Para la diferenciación
existen las siguientes posibilidades:
1.) Los elementos envían respuestas
individuales. (Número de serie o parte del número de serie) Esto
conduce a la superposición de telegramas de respuesta en secuencias
de símbolos inválidas que son reconocidas por la central.
2.) Valoración del flujo de respuestas por parte
de la central.
Una posibilidad adicional es la aproximación
sucesiva. La central envía una consulta a la dirección 00 "Existen
elementos cuyo número de serie es >= xx".
Avisador 2 = 10101011 (0 x AB)
Avisador 3 = 10010101 (0 x 95)
Avisador 4 = 01100101 (0 x 65).
| Consulta desde central | Respuesta desde avisadores |
| 10000000 | 2 y 3 |
| 11000000 | - - |
| 10100000 | 2 \Box El avisador 2 obtiene la dirección "02" |
| 10000000 | 3 \Box El avisador 3 obtiene la dirección "03" |
| 10000000 | - - |
| 01000000 | 4 \Box El avisador 4 obtiene la dirección "04". |
Los tres elementos se encuentran aquí después de
6 consultas.
¡En el caso de una ejecución completa de la
aproximación sucesiva se necesitarían aquí 24!.
Claims (5)
1. Bus con un maestro (10) y al menos un esclavo
(1 a 7), en donde los esclavos (1 a 7) pueden unirse entre sí en
paralelo y/o serie, en donde a cada esclavo (1 a 7) se asocia un
número de serie, en donde el maestro (10) está configurado de tal
modo que en una fase de inicialización el maestro (10) ejecuta, con
base en al menos un número de serie, un direccionamiento de al
menos un esclavo (1 a 7), caracterizado porque el maestro
(10) presenta medios para ejecutar el direccionamiento mediante la
identificación de al menos una particularidad parcial del número de
serie, en donde el maestro (10) está configurado de tal modo, que el
maestro (10) como al menos una particularidad parcial identifica un
número en el respectivo número de serie, en donde al menos un
esclavo (1 a 7) presenta un conmutador, que transconecta al menos un
esclavo (1 a 7) una vez realizado el direccionamiento.
2. Bus según la reivindicación 1,
caracterizado porque el maestro está configurado de tal modo,
que el maestro (10) adjudica la dirección sólo al esclavo
respectivo (1 a 7), si en el caso de una pregunta del maestro por
al menos una particularidad parcial al menos a un esclavo (1 a 7)
sólo contesta un esclavo.
3. Bus según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque el tamaño de al menos una
particularidad parcial es de entre 1 bit y 4 bytes.
4. Bus según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque una vez realizado el
direccionamiento de al menos un esclavo (1 a 7) el maestro (10)
puede leer el número de serie.
5. Bus según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque el maestro (10) está
configurado de tal modo que el maestro (10) ejecuta durante el
direccionamiento la aproximación sucesiva.
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