FR2615302A1 - Reseau local industriel decentralise a circulation de jeton - Google Patents

Abstract

CHAQUE STATION DU RESEAU LOCAL INDUSTRIEL DECENTRALISE A CIRCULATION JETON COMPORTE UN MICROCONTROLEUR 24 CONNECTE PAR UNE MEMOIRE VIVE 26 A UNE INTERFACE INTELLIGENTE 28, ELLE-MEME CONNECTEE PAR UN TRANSCEPTEUR 36 AU MEDIA 16. LE MICROCONTROLEUR 24 EST CONNECTE A UNE INTERFACE 18 DE LIAISON A L'EQUIPEMENT ASSOCIE 12 PAR L'INTERMEDIAIRE D'UNE MEMOIRE VIVE PARTAGEE 20 A LAQUELLE L'EQUIPEMENT ET LA STATION ONT ACCES DE MANIERE ASYNCHRONE. APPLICATION : RESEAU DE TERRAIN.

Description

RESEAU LOCAL INDUSTRIEL DECENTRALISE A CIRCULATION DE JETON
L'invention concerne un réseau local industriel décentralisé destiné à permettre à une pluralité d'équipements électroniques, comportant chacun une unité centrale de commande et de traitement de l'information, de communiquer en temps réel, réseau comportant une pluralité de stations, chaque station étant connectée d'une part à l'équipement associé et d'autre part à un support de communication commun, l'accès au support de communication commun étant partagé entre les différentes stations grâce à un protocole déterministe à circulation de jeton, la station détentrice du jeton étant la seule à pouvoir émettre.

Dans certains réseaux locaux industriels, comme le réseau FIP par exemple (Revue MESURES du 18.11.85, pages 137 à 145), une station pilote gère le protocole d'accès des différentes stations. Dans d'autres types de réseau on utilise la technique de la circulation d'un jeton. Comme la demande de brevet français 2.565.050, la présente invention concerne un réseau local industriel décentralisé à protocole d'accès déterministe à circulation de jeton.

Le réseau selon la présente invention est caractérisé en ce que chaque station comporte un microcontrôleur connecté par une mémoire vive à une~une interface intelligente, elle même connectée au support de communication commun par un circuit d'injection et de prélèvement d'informations sur ledit support, le microcontrôleur étant connecté a une interface, elle même reliée à l'équipement associé, par l'intermédiaire d'une mémoire vive partagée comportant une pluralité de zones affectées respectivement aux différentes stations du réseau, chaque zone étant subdivisée en zones élémentaires dont chacune est destinée à mettre en mémoire un bloc d'informations prédéterminé émis par la station associée à ladite zone, le microcontrôleur de la station et l'équipement associé ayant accès de manière asynchrone aux blocs d'informations contenus dans les zones élémentaires de la mémoire partagée de la station.

Selon un mode particulier de réalisation, chaque zone élémentaire de la mémoire partagée est divisée en deux blocs destinés à contenir le même bloc d'informations, l'un des blocs étant, à un instant donné, accessible uniquement par l'équipement associé à la station tandis que l'autre bloc est accessible uniquement par le microcontrôleur de la station, l'accès étant inversé par le microcontrôleur après réception d'un bloc d'informations par la station et écriture de ce bloc d'informations par le microcontrôleur dans l'un des blocs de la zone élémentaire affectée à ce bloc d'informations en mémoire partagée et par l'équipement après écriture d'un bloc d'informations à émettre par la station dans l'un des blocs de la zone élémentaire affectée à ce bloc d'informations en mémoire partagée.

Le réseau est un réseau à diffusion, distribué, avec rafraîchissement cyclique des informations.

Un tel réseau est un réseau du type réseau de terrain destiné par exemple à être utilisé pour le contrôle d'équipements nucléaires et de ce fait soumis à des exigences très importantes du point de vue sécurité.

D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de l'exposé qui va suivre d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif et représenté aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 montre une vue partielle de l'implantation d'un réseau local selon l'invention; - la figure 2 est un schéma synoptique d'une station du réseau selon l'invention; - la figure 3 illustre plus en détail la mémoire partagée d'une station selon la figure 2 et; - les figures 4 et 5 illustrent le mode de fonctionnement de la mémoire partagée.

Comme représenté sur la figure 1, le réseau local industriel 10 selon l'invention est connecté à une pluralité (N) d'équipements électroniques 12, désignés par les références El à EN. Chaque équipement 12 est piloté par une unité centrale constituée par un microprocesseur, par exemple un microprocesseur du type UC 68000 de la société MOTOROLA.

Le réseau 10 est constitué par une pluralité (N) de stations14, désignées par les références S1 à SN interconnectées, en aval, par l'intermédiaire d'un support de communication commun ou média 16, constitué par exemple par un cable coaxial dans lequel les informations sont transmises sous forme de trames successives, à une vitesse de transmission de 2 M bits par seconde. En amont chaque station 14 est connectée à un équipement 12 associé.

Le réseau 10 est un réseau à diffusion, c'est à dire qu a un moment donné une seule station est émettrice, toutes les autres fonctionnant alors comme stations réceptrices. L'accès au média 16 est partagé entre les différentes stations grâce à un protocole déterministe à circulation de jeton. De plus, le réseau ne comporte pas de maître de réseau mais est-totalement décentralisé, le rôle du maître de réseau étant distribué. Le réseau est un réseau local de terrain prévoyant une optimisation du rafraîchissement cyclique des informations.

La figure 2 représente plus en détail la structure d'une station 14 du réseau, connecté en amont à l'équipement associé 12 et en aval au média 16. La station 14 comporte une interface 18 de liaison avec lréquipement1-2. L'interface 18 est connectée à une mémoire vive partagée 20 (RAM partagée), elle-même connectée à un circuit processeur de communication 22. La mémoire partagée permet le dialogue entre l'équipement et la station associée. Le circuit 22 est un circuit classique pouvant par exemple être constitué par un boîtier du type 8344 de la société INTEL. Ce circuit contient essentiellement un microcontrôleur 24 relié d'une part à la mémoire partagée 20 et d'autre part à une mémoire vive interne 26 (RAM), elle-même connectée à une interface parallèle/série intelligente 28.A titre d'exemple la mémoire interne est une mémoire vive de 192 octets qui permet les échanges d'informations entre le microcontrôleuret l'interface intelligente. Dans le microcontrôleur 24 sont intégrés un microprocesseur ainsi que des compteurs. Le microcontrôleur est connecté à une mémoire 30 du type REPROM contenant le logiciel-de la station. Selon l'invention toutes les stations ont une configuration matérielle et logicielle identique. Les logiciels des mémoires 30 de toutes les stations sont donc identiques.

Un circuit 36 d'injection et de prélèvement d'informations sur le média, formé par un circuit émetteur-récepteur, appelé par la suite transcepteur, est disposé entre l'interface intelligente 28 et le média 16. Il effectue notamment un codage, du type
Manchester, des données émises et un décodage des données reçues.

Comme représenté sur la figure 2, des horloges 32 et 34, respectivement de 11 MHz et 2 MHz, sont associés respectivement au microcontrôleur 24, à l'interface 28 et au trancepteur 36. La mémoire interne 26 contient notamment les variables internes de la station utilisées par le microcontrôleur 24 et permettant l'échange des informations reçues et à émettre entre le microcontrôleur 24 et l'interface intelligente 28. L'horloge 34 de 2 MHz peut être intégrée au transcepteur.

La station comporte en outre un circuit 38 de contrôle de fonctionnement, du type chien de garde, connecté d'une part au microcontrôleur 24 et d'autre part à l'interface 18 de manière à permettre à l'équipement 12 associé de surveiller le fonctionnement de la station. Une entrée R du circuit processeur de communication 22 a été schématisée sur la figure 2, cette entrée étant connectée à l'équipement 12 par l'intermédiaire de l'interface 18 et permettant un redémarrage de la station, sur ordre de l'équipement associé, soit lors de la mise sous tension de l'équipement, soit sur commande logicielle de l'équipement.

Toutes les trames circulant sur le média ont le même format comportant un préambule (S), suivi d'un fanion de début (F) qui précède le paquet, lui-même suivi par un code de redondance cyclique (CRC), un fanion de fin (F) et des bits de fin de transmission.

Le préambule (S) est constitué par un nombre prédéterminé de bits de synchronisation émis par le transcepteur 36 de la station émettrice pour permettre la synchronisation des transcepteurs de toutes les stations réceptrices. Dans le mode de réalisation préféré, le préambule comporte entre 4 et 5 octets, 32 bits de synchronisation étant émis par le transcepteur ayant reçu de l'interface intelligente 28 de sa station une demande d'autorisation d'émettre et ayant vérifié, par détection d'activité, que le média est inactif, c'est à dire qu'aucune trame n'est transmise sur le média. Quelques bits supplémentaires peuvent être émis entre le moment ou le transcepteur, ayant émis les 32 bits de synchronisation, autorise l'interface intelligente à émettre et le moment où celle-ci émet le fanion de début.

La trame transmise par le trancepteur à l'interface intelligente, et réciproquement, ne comporte ni le préambule, ni les bits de fin de transmission, qui sont quant à eux constitués par moins d'un octet.

Si l'on se refère au modèle normalisé OSI (Open System Interconnection) de l'ISO (International Standard Organisation), décrit dans le document AFNOR 1982 Z70-001, le réseau 10 comporte, comme tous bus de terrain, trois couches logicielles la couche physique, la couche liaison et la couche application, ces couches étant respectivement numérotées 1, 2 et 7 dans le modèle OSI. Ce modèle sera utilisé dans la suite de la description pour expliciter le fonctionnement du réseau. Le média et le transcepteur sont les supports des informations de la couche physique qui a pour objet la gestion des bits.

On distingue dans la couche liaison, gérée par le circuit 22, une sous-couche 1 pour la gestion des octets, en particulier la gestion des fanions (F) et du code de redondance cyclique (CRC), et une sous-couche 2 pour la gestion du champ contrôle des paquets, en particulier pour la gestion du jeton.

Le support des informations de la sous-couche 1 est constitué par l'interface intelligente 28, tandis que le support des informations de la sous-couche 2 est constitué par la mémoire interne 26.

L'interface intelligente 28 est programmée en émission ou en réception par le microcontrôleur 24 lorsq'une demande d'émission ou de réception issue de la sous-couche 2 est transmise à la sous-couche 1. Elle gère alors automatiquement l'émission ou la réception.

Une fois programmée en émission l'interface intelligente 28 demande l'autorisation d'émettre au transcepteur 36. Si le média est inactif le transcepteur, après avoir émis un préambule, l'autorise à émettre. L'interface intelligente autorisée à émettre, met en trame le paquet à émettre qui a été placé dans la mémoire interne 26 par le microcontrôleur 24.

La mise en trame comprend - l'émission d'un fanion de début de 8 bits, normalisé, tel que décrit dans la norme X25 du CCITT, soit 01111110 en binaire.

- la sérialisation et l'émission du paquet à émettre contenu dans la mémoire interne, - l'émission d'un code de redondance cyclique (CRC) de 16 bits calculé de manière classique sur le paquet, selon la norme X25 du
CCITT, - l'émission d'un fanion de fin de 8 bits : 01111110.

De manière classique, l'interface intelligente insère un 0 dans la trame après cinq 1 consécutifs dans le paquet ou le code de redondance cyclique pour éviter la détection erronée d'un fanion.

Après avoir émis le fanion de fin, l'interface intelligente
transmet un signal de fin d'émission à la sous-couche 2.

'Lorsqu'elle a été programmée en réception et lorsqu'une trame
lui est transmise par le transcepteur, l'interface intelligente
se synchronise sur le fanion de début, puis désérialise les
octets reçus constituant le paquet et les transfère dans la
mémoire interne en calculant le code de redondance cyclique et en
extrayant le bit 0 qui suit cinq 1 consécutifs. Puis l'interface
intelligente attend le fanion de fin. Lorsque celui-ci a été
reçu, elle contrôle le code de redondance cyclique reçu par
rapport à celui qu'elle a calculé et transmet un signal de fin de
réception à la sous-couche 2 si le code de redondance cyclique
reçu est correct.

De façon classique il n'y aura pas transmission d'un signal de
fin de réception lors de la réception de trames avortées et de
trames invalides (trop courtes, code de redondance cyclique
incorrect...).

Le paquet d'une trame transmise sur le média est constitué par un
champ contrôle permettant la gestion du réseau et un champ
information contenant les informations (I) produites par
l'équipement associé à la station émettrice et les variables
nécessaires à la gestion de ces informations. La longueur des
paquets émis varie d'une station à l'autre en fonction des
besoins de la station. Cette longueur est figée une fois pour
toute pour un réseau de configuration donnée et est toujours
inférieure ou égale à une longueur maximum autorisée, par
exemple 60 octets. A titre d'exemple, pour une longueur maximum
du paquet de 60 octets, environ 10 octets sont prévus pour le
champ contrôle et les variables de gestion des informations,
laissant jusqu'à 50 octets pour les informations (I) proprement
dites.

Ainsi que celà a déjà été indiqué le réseau est un réseau à
protocole déterministe à circulation de jeton. L'ordre de
circulation du jeton est figé dans les paramètres du réseau. Une
station ne se voit accorder le droit de parole qu'une seule fois
par cycle réseau. Si elle passe le droit de parole à la station suivante, elle ne pourra plus émettre avant le prochain cycle réseau. Le paquet d'une trame à émettre étant constitué par 60 octets environ au maximum, on prévoit, à titre d'exemple, qu'une station donnée puisse émettre jusqu'à lk octets par cycle réseau. Ceci implique donc que, lorsqu'elle à la parole, une station puisse émettre plusieurs trames successives dans un même cycle réseau et passe le jeton avec la dernière trame émise.

C'est le principe de la multi-émission. Le nombre de trames successives émises par une station particulière donnée est figé pour une configuration de réseau donnée.

Pour permettre la gestion du réseau, une table descriptive du réseau dans lequel la station est insérée et une table descriptive de la station sont introduites dans la mémoire partagée 20 par l'équipement 12 associé à la station. La table descriptive du réseau contient l'ensemble des paramètres décrivant le réseau, notamment le nombre de stations, le nombre d'octets et le nombre de trames émis par chaque station, l'ordre de circulation du jeton, et l'adresse en mémoire partagée des zones réservées à chaque station. Cette table est identique pour toutes les stations du réseau. La table descriptive de la station contient l'ensemble des paramètres propres à la station, par exemple son numéro, qui lui permettent de se situer dans la table descriptive du réseau.

L'équipement associé à la station introduit également en mémoire partagée les blocs d'informations à émettre et les messages de contrôle commande engendrés par l'équipement à l'attention de la station.

Si l'on se place, du point de vue logiciel, au niveau de la souscouche 2 de la couche liaison, lorsque le microcontrôleur 24 reçoit un signal de fin de réception, il transmet à la couche application le champ information du paquet reçu contenu dans la mémoire interne 26 ainsi que la longueur de ce champ information, puis, après traitement de la couche application, en tenant compte des tables descriptives du réseau et de la station, il teste la valeur du jeton inclus dans le champ contrôle du paquet pour savoir si la station possède le droit de parole.

Si la station ne possède pas le droit de parole, le microcontrôleur effectue une demande de réception à la sous couche il de manière à reprogrammer l'interface intelligente 28 en réception.

Si la station possède le droit de parole, le microcontrôleur demande à la couche application les informations à émettre de manière à ce que celle-ci prépare le champ information du paquet à émettre et le transfère dans la mémoire interne 26, indique la longueur du champ information et donne ou non l'autorisation de passer le droit de parole. Puis le microcontrôleur prépare le champ contrôle dont le jeton lui permet de passer le droit de parole à la station suivante lorsque la couche application lui a donné l'autorisation de passer le droit de parole. Enfin, le microcontrôleur effectue une demande d'émission à la souscouche 1, de manière à reprogrammer l'interface intelligente 28 en émission.

Lorsque le microcontrôleur reçoit un signal de fin d'émission, il effectue une demande de réception à la sous-couche 1, programmant l'interface intelligente 28 en réception, si la couche application autorise le passage du droit de parole (passage du jeton). Sinon le microcontrôleur demande les informations à émettre à la couche application, de manière à émettre une autre trame conformément au principe de la multiémission.

Il est à noter que la couche liaison ne délivre pas de signal d'acquittement suite à la bonne réception d'une trame, l'information émise par la station émettrice étant en fait destinée à toutes les autres stations. L'utilisation du principe de rafraîchissement cyclique de l'information permettra en effet de pallier ce défaut.

Le champ contrôle permet à une station réceptrice de déterminer si la station qui émet transmet ou non le jeton à la. station suivante. L'ordre de circulation du jeton est figé dans les paramètres#du réseau. Une configuration de réseau est attachée à une table descriptive du réseau unique et, à un instant donné, une seule configuration est utilisée sur un même réseau. Cette configuration est identifiable par toute station connectée à ce réseau car le numéro de configuration utilisé est inséré dans le champ contrôle de chaque trame. En tenant compte des informations contenues dans les tables descriptives du réseau et de la station qui sont en mémoire dans la mémoire partagée, le microcontrôleur pourra donc, au niveau de la sous-couche 2, déterminer si elle possède ou non le droit à la parole.

Les équipements 12 associés au réseau disposent en mémoire de toutes les configurations possibles utilisables pour ce réseau et chacun d'eux peut les communiquer à la station associée. La modification par un équipement 12 de la table descriptive du réseau se fait en dehors du fonctionnement normal de la station.

Suite à une demande de son équipement associé une station peut demander un changement de configuration sur le réseau. Suite a une demande de reconfiguration issue du réseau, une station réclame à son équipement la configuration correspondant à la demande, l'équipement lui transmet alors la table descriptive du réseau et la table descriptive de la station correspondantes.

Lors d'un changement de configuration du réseau il y a une perte temporaire du réseau.

Au niveau de la couche application, pour le champ information de la trame reçue ou à émettre, les variables de gestion des informations sont exploitées ou élaborées en mémoire interne, tandis que les informations (I) sont transférées ou lues en mémoire partagée.

En phase émission, la couche application à accès, en mémoire partagée, à la table descriptive du réseau et aux blocs d'informations produits par l'équipement associé à la station.

Elle a également accès, toujours en mémoire partagée, à des variables de gestion de la mémoire partagée et à des variables locales de gestion des informations émises. Les variables de gestion de la mémoire partagée sont destinées à permettre la gestion des accès à la mémoire partagée par la station et par l'équipement associé. Les variables locales de gestion des informations émises sont destinées à permettre à une station de gérer ses émissions. Elles indiquent notamment à la station émettrice où elle en est dans ses émissions, par exemple quel est le numéro du dernier bloc d'information émis.

Lorsqu'elle reçoit de la sous-couche 2 de la couche liaison une demande d'informations à émettre, la couche application se refère à la table descriptive du réseau et à ses variables locales de gestion des informations émises pour identifier le ou les blocs d'informations à émettre en déterminant les variables de gestion de la mémoire partagée associés à ces blocs, l'adresse de ces blocs en mémoire partagée et leur longueur. Puis elle prépare son accès à ces blocs en positionnant les variables de gestion de la mémoire partagée associées et, enfin, elle élabore le champ information du paquet à émettre en transférant les blocs d'informations à émettre de la mémoire partagée dans la mémoire interne et# en positionnant dans le champ information à transmettre les variables de gestion de l'information.Ces variables de gestion de l'information, placées avec l'information à laquelle elles se rapportent dans le champ information de la trame émise permettront aux stations réceptrices de la trame dtidentifier cette information.

Le champ information du paquet à émettre est placé par la couche application dans la mémoire interne. Puis la couche application détermine, à partir des variables locales de gestion des informations émises, si toutes les informations à émettre lors du cycle réseau ont été émises et met à jour ses variables locales des informations émises. Si ce n'est pas le cas, elle ne transmet pas à la couche liaison l'autorisation de passer le droit à la parole, et celle-ci, après avoir reçu le signal de fin d'émission émis par l'interface intelligente de la station émettrice demandera de nouveau à la couche application la suite des informations à émettre < cas de la multi-émission). Si toutes les informations à émettre lors du cycle réseau ont été émises, la couche application clot son accès à la mémoire partagée et donne à la sous-couche 2 de la couche liaison l'autorisation de passer.

le droit à la parole. Celle-ci, après avoir reçu le signal de fin d'émission émis par l'interface intelligente de la station effectuera alors une demande de réception à la sous-couche 1.

Lorsqu'une trame est reçue par la station, le champ information du paquet reçu et sa longueur, mémorisés dans la mémoire interne, sont transmis à la couche application par la sous-couche 2 lorsque celle-ci a reçu le signal de fin de réception de l'interface intelligente. La couche application détermine alors, à partir des variables de gestion des informations contenues dans le champ information du paquet reçu, quel est l'équipement d'origine de ces informations et leur identification. La couche application d'une station réceptrice a de plus accès, en mémoire partagée, à la table descriptive du réseau, aux variables de gestion de la mémoire partagée et à des variables locales de gestion des informations reçues.Ces dernières sont destinées à lui permettre de gérer ses réceptions et lui indiquent par exemple quelle est la dernière information reçue de chaque autre station émettrice du réseau. A partir de l'origine et de l'identification des informations, de la table descriptive du réseau et de ses variables locales de gestion des informations reçues, la couche application de la station réceptrice détermine quels sont, en mémoire partagée, les blocs devant recevoir les informations reçues, prépare son accès à ces blocs en positionnant les variables de gestion de la mémoire partagée associés et transfère les informations reçues de la mémoire interne à la mémoire partagée. Puis la couche application clot son accès à la mémoire partagée de manière à mettre ces nouvelles informations à la disposition de l'équipement associé et met à jour ses variables locales de gestion des informations reçues.La longueur et l'identification des informations reçues sont comparées à la longueur et l'identification attendues. En cas de différence les informations reçues ne sont pas mises à la disposition de l'équipement et un message est placé en mémoire partagée.

Comme représenté sur la figure 3, d'un point de vue purement fonctionnel et sans préjuger des emplacements à l'intérieur de la mémoire partagée, la mémoire partagée 20 d'une station d'un réseau comporte une zone paramètres 40, une zone contrôle commande 42 et des zones Z1,Z2 ... ZN contenant les blocs d'informations produits par les équipements. La zone paramètres 40 contient la table descriptive du réseau et la table descriptive de la station. Il est à noter que les stations sont interchangeables. Il suffit pour changer de configuration de réseau de réinitialiser toutes les stations et de réintroduire dans la zone paramètres de chaque mémoire partagée la nouvelle configuration du réseau.La zone contrôle commande 42 contient les commandes de l'équipement à la station considérée (par exemple :arrêt de la station), les états de la station (par exemple: en fonctionnement, ou arrêté suite à une défaillance), les états du réseau, les variables de gestion de la mémoire partagée, les variables locales de gestion des informations reçues et les messages de défauts détectés par la station, donc en particulier toutes les variables nécessaires au dialogue entre la station et l'équipement et concernant des informations d'état, d'ordre ou d'identification, notamment d'identification de défaillances.

Les zones Z1,Z2 ...ZN sont associées respectivement à chacune des stations du réseau. Ainsi, si l'on considère la station S2, la zone Z2 de sa mémoire partagée contient les informations à émettre, qui sont fournies par son équipement E2, tandis que les zones zî , Z3 ... ZN, contiennent les informations reçues de toutes les autres stations S1,S3 ...SN, donc produites par tous les équipements E1,E3 ...EN associés aux autres stations du réseau.

Ainsi, chaque mémoire partagée contient en permanence toutes les informations produites par l'ensemble des équipements reliés au réseau. Les informations produites par un équipement E donné sont regroupées dans un espace, à savoir une zone Z, dédié à cet équipement dans toutes les mémoires partagées du réseau. On obtient ainsi un réseau à diffusion totale. Ainsi que cela a déjà été indiqué, les informations sont rafraîchies de manière cyclique, c'est à dire qu'il y a mise à jour en permanence de toute information transmise par le réseau, à une fréquence déterminée par la table descriptive du réseau.

Toutes les mémoires partagées d'un réseau donné ont la meme structure et une information donnée d'un équipement donné est à une adresse donnée figée en mémoire partagée. Cette adresse est connue des équipements intéressés par cette information; l'adresse du bloc, qui contient cette information en mémoire partagée, se retrouve dans la table descriptive du réseau et est identique quelle que soit la station à laquelle l'équipement est associé.

Selon l'invention, une station fonctionne de manière indépendante et asynchrone par rapport à son équipement associé.

Pour cela il est prévu que la station et l'équipement associé accèdent de manière asynchrone aux blocs d'informations contenus dans la mémoire partagée. Chaque zone Z de la mémoire partagée est subdivisée en zones élémentaires 44 dont une seule est représentée sur la figure 3 pour ne pas alourdir inutilement la figure. Les informations sont divisées en blocs de longueur maximum limitée, fixée pour une configuration de réseau donnée, par exemple 500 octets, et à un bloc d'informations donné correspond une zone élémentaire 44 particulière dont l'adresse est figée pour une configuration de réseau donnée.

La cohérence interne de chaque bloc est garantie par le protocole de gestion de la mémoire partagée qu'utilisent la station d'une part et l'équipement d'autre part et qui s'appuie sur les variables de gestion de la mémoire partagée contenues dans la zone 42 de la mémoire partagée.

Pour permettre l'accès asynchrone de la station et de son équipement aux blocs d'informations contenus en mémoire partagée, chaque zone élémentaire 44, associé à un bloc d'informations, est divisée en deux blocs A et B ainsi que cela est schématisé sur la figure 3, situés à deux emplacements différents dans la mémoire partagée. Chacun de ces blocs contient le bloc d'informations. Cependant, à un instant donné l'un des blocs d'une zone élémentaire est accessible uniquement par l'équipement associé à la station, tandis que l'autre bloc de la même zone élémentaire est accessible uniquement par le microcontrôleur de la station.

Le mode d'accès aux bloc A et B d'une zone élémentaire 44 est schématisé sur les figures 4 et 5.

Si l'on considère, à titre d'exemple, la gestion des accès à un bloc d'informations donné lors d'une émission, c'est à dire la gestion des accès aux blocs A et B d'une zone élémentaire 44 donnée de la zone Zi de la station émettrice Si, toute modification du bloc d'informations est réalisée par l'équipement Ei associé, le bloc d'information modifié devant être mis à la disposition de la station dès que possible.

Supposons qu'à un instant donné l'équipement, désirant modifier le contenu du bloc d'informations considéré, ait accès uniquement au bloc A, tandis que la station à accès uniquement au bloc B (figure 4). Dans un premier temps, 1' équipement écrit dans le bloc A le bloc d'informations modifié, c'est à dire qu'il transfère donc le bloc A, dans sa totalité, le bloc d'informations contenu dans un bloc de travail correspondant de l'équipement. Dès que ce transfert est terminé, l'équipement inverse les droits d'accession aux blocs A et B (figure 5) de manière à ce que le bloc A, contenant l'information actualisée soit mis immédiatement à la disposition de la station. L'accès reste ensuite inchangé tant que l'équipement n'a pas à modifier de nouveau le contenu du bloc d'informations considéré. Avant une réécriture du bloc d'informations par l'équipement, l'équipement vérifie que la station a terminé son accès au bloc
B. Dans le cas où la station a commencé son accès au bloc B avant que l'équipement ne termine son accès au bloc A et change les droits d'accession, et où l'équipement désire à nouveau modifier ces informations avant que la station ne termine son accès au bloc B, l'équipement retire le droit d'accès pour la station au bloc A, transfère ses nouvelles informations dans le bloc A, puis le remet à la disposition de la station. Par contre, si la-station a terminé son accès a bloc B, l'équipement transfère ses nouvelles informations dans le bloc B.Après une réécriture du bloc d'informations par l'équipement dans le bloc B, celui-ci inversera de nouveau les droits d'accession aux blocs A et B (figure 4), mettant l'information réactualisée à la disposition de la station. Sur les figures 4 et 5 les accès aux blocs A et B sont symbolisés par une flèche dirigée vers le bloc pour l'écriture dans celui-ci et par une flèche s'éloignant du bloc pour la lecture des informations contenues dans le bloc. Ces accès ne doivent pas être confondus avec des liaisons physiques mais illustrent seulement l'entrée et la sortie des informations.

La gestion des accès à un bloc d'informations donné lors d'une réception s'effectue de manière analogue, la modification de l'information, ou écriture dans les blocs, étant alors effectuée par le microcontrôleur de la station réceptrice, cette information étant ensuite mise dès que possible à la disposition de l'équipement associé de la station. Ainsi, par exemple, lorsqu'une station réceptrice Si reçoit un bloc d'informations en provenance d'une station émettrice Sj, ce bloc d'informations doit être placé en mémoire partagée dans une zone élémentaire prédéterminée de la zone Zj. L'accès aux blocs A et B de cette zone élémentaire est alors géré par la station réceptrice, c'est à dire par son microcontrôleur, cet accès étant inversé dès que l'écriture par la station réceptrice du bloc d'informations reçu en mémoire partagée est terminée.

A tout instant les variables de gestion de la mémoire partagée permettent de savoir qui, de l'équipement ou de la station, a accès à chacun des blocs A et B de toutes les zones élémentaires de la mémoire partagée, les droits d'accession étant inversés par l'unité centrale, de l'équipement ou de la station, qui écrit le bloc d'informations en mémoire partagée dans le bloc qui lui est accessible, cette inversion ayant lieu dès que l'écriture du bloc d'informations en mémoire partagée est terminée.

Dans la description qui précède il y a une possibilité d'accès simultané d'un équipement et de la station associée à la même mémoire partagée. Ceci est possible grâce à la séparation en deux blocs A et B de chaque zone élémentaire de la mémoire affectée au même bloc d'informations et à la gestion de leur accès, au moyen des variables de gestion de la mémoire partagée disposées dans la zone 42 de mémoire, par l'équipement (Ei) pour la zone (Zi) de la mémoire partagée affectée à la station (Si) considérée et par le microcontrôleur de la station (Si) pour les autres zones de la mémoire partagée, affectées à la réception des informations en provenance des autres stations du réseau.

Afin de permettre l'utilisation d'une mémoire vive du commerce, ne comportant qu'un seul accès, la mémoire partagée 20 comporte, dans le mode de réalisation particulier représenté sur la figure 3, un arbitre 46 intégré à la mémoire partagée. Cet arbitre 46 est connecté par un premier bus 48 à l'interface 18 de liaison de la station à 1 'équipement et par un second bus 50 au microcontrôleur 24 de la station. Un troisième bus 52, interne, connecte l'arbitre à la mémoire proprement dite à accès unique. L'arbitre 46 accorde systématiquement la priorité au microcontrôleur, qu'il soit en lecture ou en écriture dans la mémoire partagée, l'accès aux emplacements mémoire étant alors bloqué pour l'équipement associé.La durée de lecture ou d'écriture d'une information par le microcontrôleur est de l'ordre de la microseconde, une période de l'ordre de 10 microsecondes séparant deux accès du microcontrôleur à la mémoire partagée.

L'équipement est plus rapide - une période d'environ 2 microsecondes est nécessaire entre deux accès - et son blocage pendant une période ne dépassant pas la microseconde toutes les 10 microsecondes n'est pas un handicap. La structure déjà décrite des emplacements mémoire de la mémoire partagée permet toujours, sinon un accès simultanée de la mémoire partagée par l'équipement et la station, du moins un accès asynchrone de la mémoire partagée et en conséquence un fonctionnement pratiquement indépendant et asynchrone dtun équipement et de la station associée.

Les blocs d'informations transmis sur le réseau sont de deux types, d'une part les blocs, dits rapides, émis à chaque cycle réseau et d'autre part les blocs, dits lents, émis tous les n cycles réseau, avec n compris entre 2 et 63. Ainsi toute station permet au moins deux fréquences d'émission, une émission à chaque cycle réseau et une émission tous les n cycles par découpage en n parties dont une est émise en un cycle réseau.

L'attribution de l'une de ces fréquences à une information est réalisée et figée lors de la conception du réseau et les données correspondantes sont introduites dans la table descriptive du réseau. Elles sont ensuite utilisées par la couche application de la station émettrice pour former les variables de gestion de l'information à placer dans le champ information de la trame à émettre, de manière à ce que, à la réception de la trame, la couche application de toute station réceptrice puisse, à partir de ces variables de gestion de l'information transmises et de la table descriptive du réseau, identifier les blocs rapides et les blocs lents.

Il est bien évident qu'un certain nombre de contrôles doivent être prévus tant au niveau de réseau que de chaque station. Au niveau du réseau les contrôles sont distribués dans chaque couple station - équipement associé, tandis qu'au niveau de chaque station les contrôles sont répartis dans les différentes couches. Toute défaillance constatée lors de ces contrôles conduit soit à l'introduction d'un message dans la trame émise, soit à l'écriture d'un message en mémoire partagée (dans la zone 42), soit à un blocage de la station en cas de défaut redhibitoire, soit à une réinitialisation de la station.

A titre d'exemple, le blocage de la station en émission est considéré comme un défaut rédhibitoire. Lorsqu'une station émet une trame, elle contrôle la durée d'émission, qui en raison du processus d'insertion de 0 tous les cinq 1 lors de la sérialisation du paquet, n'est connue qu'à 20 % près par la station elle-même. Lorsque la durée maximum d'émission est dépassée, la trame en cours d'émission est avortée, un message est placé en mémoire partagée et la station se bloque. Elle n'active plus son chien de garde 38 et l'équipement associé, détectant le blocage de la station, va décider de la suite à donner, éventuellement à partir-du type de défaillance signalée.

Dans le cas d'un blocage de la station seule un RESET matériel de la station permet son redémarrage.

De même, une erreur détectée dans les variables de gestion de la mémoire partagée, dans le programme contenu dans la mémoire
REPROM 30 du microcontrôleur, une dérive trop importante entre les horloges 32 et 34, une erreur dans la table descriptive du réseau ou dans la table descriptive de la station, conduisent à un blocage de la station après placement d'un message en mémoire partagée de manière à indiquer à l'équipement le type de défaillance détectée.

Suite au RESET matériel de la station, en cas de démarrage ou sur commande de l'équipement après un blocage, il y a initialisation de la station. Pour cela les tables descriptives du réseau et de la station sont introduites en mémoire partagée, les blocs d'informations émis par la station sont initialisés par l'équipement et la station passe à l'écoute du réseau pour s'insérer dans celui-ci. En cas de démarrage du réseau, c'est la station qui démarre la première qui lance la circulation du jeton, les autres stations s'insérant dans le réseau à partir de cette valeur initiale du jeton. Le temps de cycle réseau, c'est à dire le temps nécessaire au droit de parole pour revenir à une station est la même d'une station à l'autre et constant dans le temps pour une configuration de réseau donnée. Chaque station peut donc contrôler le temps que met le droit de parole pour lui revenir.Au cas où ce droit lui revient avant le temps prévu, la station place un message en mémoire partagée et se réinitialise, c'est à dire qu'elle se remet à l'écoute du réseau pour se réinsérer dans celui-ci. La réinitialisation d'une station correspond à un arrêt d'émission et un passage à l'écoute du réseau en vue de se réinsérer dans celui-ci. En cas de dépassement de ce temps, on considère qu'il y a eu perte du jeton et la station s'accorde le droit de parole et émet. Il y a ainsi régénération du jeton. Un message de régénération est placé dans le champ contrôle du paquet émis, un autre est placé en mémoire partagée. Sinon la station qui régénère le jeton se comporte comme si elle l'avait reçu.

Chaque station contrôle également la valeur du jeton reçu et en cas de valeur inconnue du jeton, le paquet associé est ignoré et un message d'erreur est placé en mémoire partagée.

Chaque station vérifie qu'elle n'émet pas en même temps qu'une autre en testant l'état de son interface intelligente. En effet lorsque l'interface intelligente demande une émission, si le média est actif, le transcepteur diffère l'émission du préambule tant que le média est actif, différant d'autant l'autorisation d'émission donnée à l'interface intelligente. Si la trame est différée d'au moins quelques microsecondes, le microcontrôleur détecte une collision potentielle en testant l'état de l'interface intelligente et la station qui a détecté la duplication du jeton place un message en mémoire partagée et se réinitialise.Dans le cas où au moins deux stations émettent simultanément, et où leurs débuts d'émission se trouvent dans un intervalle de temps inférieur au temps de propagation d'une station à l'autre, leurs transcepteurs respectifs n'ont pas la faculté de différer les émissions et les trames sont émises.

Elles se brouilleront mutuellement et seront ignorées en réception car invalides. La station se réinitialise également, après avoir mis en mémoire partagée un message approprié, lorsque le microcontrôleur constate que l'état de l'interface intelligente est différent de celui qu'il attend.

La station qui possède le droit de parole garantit le respect du principe de diffusion, c'est à dire qu'elle a un temps de retournement, temps nécessaire pour se placer en émission, supérieur aux stations qui n'ont pas le droit de parole.

Autrement dit, le temps nécessaire pour traiter une émission est supérieur au temps nécessaire pour traiter une réception. De cette manière, lorsque la station qui a le droit de parole émet, toutes les autres stations du réseau sont susceptibles de recevoir.

Les défauts détectés à la réception, à savoir les trames avortées, trop courtes, invalides, les codes de redondance cyclique erronés, ainsi que les défauts de réception liés à la défaillance du transcepteur, sont assimilés en silence de la station émettrice. Ces informations ne sont pas mises à la disposition de l'équipement et un message est placé en mémoire partagée dans la zone 42. Le bloc d'informations de la zone correspondante en mémoire partagée n'est pas modifiée et l'information précédente reste à la disposition de l'équipement.

Dans un réseau de configuration donnée, il est possible de prévoir des stations uniquement réceptrices en ne leur attribuant pas de valeur de jeton.
Dans un mode de réalisation du réseau selon l'invention il est prévu au maximum 30 stations émettrices. En changeant les paramètres du réseau, c'est-à-dire la table descriptive du réseau, il est possible de modifier le nombre de stations émettrices. Les stations sont interchangeables. Si l'on modifie la configuration du réseau les stations sont initialisées et les tables descriptives du réseau. et de la station sont modifiées.

A titre d'exemples, nullement limitatifs, pour un réseau comportant sept stations émettant globalement environ 200 octets utiles, le temps de cycle réseau est inférieur à 10 ms, tandis que pour un réseau comportant sept stations émettant globalement environ 1.000 octets utiles, le temps de cycle réseau est inférieur à 50 ms.

Claims (8)

REVENDICATIONS

1. Réseau local industriel décentralisé destiné à permettre à une pluralité d'équipements électroniques (12, El à EN), comportant chacun une unité centrale de commande et de traitement de l'information, de communiquer en temps réel, réseau comportant une pluralité de stations (14, S1 à SN) chaque station étant connectée d'une part à l'équipement associé et d'autre part à un support de communication commun (16), l'accès au support de communication commun (16) étant partagé entre les différentes stations grâce à un protocole déterministe à circulation de jeton, la station détentrice du jeton étant la seule à pouvoir émettre, réseau caractérisé en ce que chaque station (14) comporte un microcontrôleur (24) connecté par une mémoire vive (26) à une interface intelligente (28), elle-même connectée au support de communication commun (16) par un circuit (36) d'injection et de prélèvement d'informations sur ledit support (16), le microcontrôleur (24) étant connecté à une interface (18), elle-même reliée à l'équipement associé (12), par l'intermédiaire d'une mémoire vive partagée (20) comportant une pluralité de zones (Z1 à ZN) affectées respectivement aux différentes stations (S1 à SN) du réseau, chaque zone étant subdivisée en zones élémentaires (44) dont chacune est destinée à mettre en mémoire un bloc d'informations prédéterminé émis par la station < El à EN) associée à ladite zone (Z1 à ZN), le microcontrôleur(24) de la station et l'équipement associé ayant accès de manière asynchrone aux blocs d'informations contenus dans les zones élémentaires (44) de la mémoire partagée (20) de la station.

2. Réseau selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque zone élémentaire (44) de la mémoire partagée (20) est divisée en deux blocs (A et B) destinés à contenir le même bloc d'informations, l'un des blocs (A et B) étant, à un instant donné, accessible uniquement par l'équipement associé à la station tandis que l'autre bloc (B ou A) est accessible uniquement par le microcontrôleur (24) de la station, l'accès étant inversé par le microcontrôleur après réception d'un bloc d'informations par la station et écriture de ce bloc d'informations par le microcontrôleur dans l'un des blocs de la zone élémentaire affectée à ce bloc d'informations en mémoire partagée et par l'équipement après écriture d'un bloc d'informations à émettre par la station dans l'un des blocs de la zone élémentaire affectée à ce bloc d'informations en mémoire partagée.

3. Réseau selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la mémoire partagée (20) de chaque station (14) comporte une zone contrôle commande (42) contenant les variables de gestion de la mémoire partagée et pouvant être adressée par le microcontrôleur de la station et par l'équipement associé à la station, de manière à permettre la gestion de la mémoire partagée.

4. Réseau selon la revendication 3, caractérisé en ce que la zone contrôle commande (42) de la mémoire partagée(20) est destinée à contenir les messages, en provenance du microcontrôleur (24) et de l'équipement associé à la station, nécessaires au contrôle des échanges entre la station et son équipement.

5. Réseau selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la mémoire partagée (20) de chaque station (14) comporte une zone paramètres (40) contenant la table descriptive du réseau, identique pour toutes les stations du réseau, et la table descriptive de la station, ces paramètres étant représentatifs d'une configuration de réseau donnée et personnalisant la station.

6. Réseau selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que chaque bloc d'informations a une longueur prédéterminée, fixée par la configuration du réseau.

7. Réseau selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le temps de cycle réseau est fixe pour une configuration de réseau donnée, les blocs d'informations étant constitués de blocs d'informations rapides émis à chaque cycle réseau et de blocs d'informations lents émis tous les cycles par découpage en n parties, une partie étant émise en un cycle réseau, la répartition des blocs d'informations en blocs rapides ou lents étant figée pour une configuration de réseau donnée et figurant dans la table descriptive du réseau introduite dans une zone paramètres (40) de la mémoire partagée (20) de chacune des stations du réseau.

8. Réseau selon l'une quelconque des-rezendications 1 à 7, caractérisé en ce que le réseau est un réseau à diffusion, distribué, avec rafraîchissement cyclique des informations.