NL8900717A - Eenkanaals-communicatiebussysteem. - Google Patents

Description

N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven. Eénkanaais-communicatiebussysteem.

A. Achtergrond van de uitvinding A(1) Gebied van de uitvinding

De uitvinding heeft in zijn algemeenheid betrekking op een éénkanaals-communicatiebussysteem waarin een aantal stations onderling met elkaar kunnen communiceren via een communicatiebus. Deze stations omvatten elk in het bijzonder een apparaat van een audio- -videosysteem zoals een CD-speler, een videoplatenspeler, een audio-tuner een videotuner, een audiorecorder( een videorecorder, een speaker, een TV-mon.itor, een teletext decoder enzovoorts.

A(2) Beschrijving van de stand van de techniek

Reeds vele jaren zijn stand-alone apparaten zoals televisie-ontvangers, video-recorders, audio-apparatuur, maar ook wordprocessors, kleine kantoormachines, telexmachines, enzovoorts voorzien van microcomputers die hun werking besturen. Dit leidde indertijd tot een verzoek om deze "geïsoleerde intelligenties" met elkaar te verbinden. Immers zou het zeer aantrekkelijk zijn indien bijvoorbeeld door het stellen van de video-recorder in de weergave mode, de televisie-ontvanger automatisch zou worden ingeschakeld en afgestemd op het video-recorder weergeefkanaal. Het antwoord op dit verzoek werd het éénkanaals-communicatiebussysteem. Dit omvat een communicatiebus die wordt gevormd door een enkele geleider of een getwist paar geleiders en een aantal bus-interface schakelingen, elk bedoeld om één apparaat op de communicatiebus aan te sluiten. Opgemerkt zij dat de samenstelling apparaat en bijbehorende bus-interfaceschakeling vaak met station wordt aangeduid, terwijl de communicatiebus zelf eventueel ook met optische middelen kan worden gerealiseerd.

Door middel van zo'n éénkanaals-communicatiebus-systeem kunnen allerlei boodschappen van een eerste station naar elk willekeurig ander station worden overgedragen en kan dit eerste station boodschappen ontvangen die door elk willekeurig ander station worden uitgezonden. Omdat een boodschap die door een bepaald station wordt uitgezonden over het algemeen voor slechts één ander station bedoeld zal zijn, wordt aan elk station een stationsadres toegekend en wordt voorafgaand aan elke boodschap een bestemmingsadres uitgezonden; dit is het stationsadres van het station waarvoor de boodschap bedoeld is. In elk station wordt een ontvangen bestemmingsadres vergeleken met het eigen stationsadres en als beide met elkaar overeenkomen wordt de boodschap door het betreffende station opgenomen en verwerkt. Onmiddellijk nadat het station het bestemmingsadres heeft geïdentificeerd als zijn stationsadres, zendt het een beantwoordings s ignaal uit, waarmee het aan het zendende station te kennen geeft dat het in staat en bereid is boodschappen te ontvangen. Deze procedure wordt uitgevoerd door de bus-interface schakeling die daartoe is voorzien van een microbesturingsschakeling.

A(3) Probleem dat de uitvinding beoogt op te lossen

Zoals hierboven vermeld heeft elk station zijn eigen unieke stationsadres. Deze stationsadressen zijn in overleg tussen fabrikanten gestandaardiseerd. Het gevolg hiervan is dat bijvoorbeeld elke TV-monitor het stationsadres A krijgt toegewezen, elke videorecorder stationsadres B, elke luidspreker stationsadres C, enzovoorts. Wanneer nu op een communicatiebus verschillende apparaten van dezelfde soort zijn aangesloten, bijvoorbeeld twee of drie videorecorders, dan zullen die allemaal dezelfde boodschap opnemen en uitvoeren. Dit zal niet altijd in overeenstemming zijn met de bedoeling van de gebruiker. Hij zal veel meer de bedoeling hebben al zijn videorecorders onafhankelijk van elkaar te kunnen laten funktioneren en bedienen. Om dit te ondervangen kan de gebruiker de mogelijkheid worden geboden zelf een stationsadres aan het station toe te kennen en een voor opslag daarvan aangewezen stationsadresgeheugen dienovereenkomstig te programmeren. In de praktijk blijken veel gebruikers echter niet goed in staat te zijn zelfstandig de daartoe benodigde akties op de juiste wijze uit te voeren.

De uitvinding beoogt een communicatiebussysteem aan te geven waarin enerzijds die gebruikers die over niet meer dan één apparaat van een bepaald type beschikken (bijvoorbeeld videorecorder) niet worden lastig gevallen met het instellen van een stationsadres, en anderzijds om voor die gebruikers die over méér dan één apparaat van een bepaald type beschikken de instelling van de benodigde stationsadressen, gebruikersvriendelijk te laten verlopen.

B. Samenvatting en werking van de uitvinding

Voor het ondervangen van het bovengenoemde probleem en voor het verwezenlijken van de aangegeven doelstellingen is overeenkomstig de uitvinding de interfaceschakeling ingericht voor het uitvoeren van een initialiseringsprogramma voor het vaststellen van het eigen stationsadres, in welk initialiseringsprogramma door de interfaceschakeling een aantal verschillende stationsadressen in een voorafbepaalde volgorde worden gegenereerd en uitgezonden als bestemmingsadressen, welk genereren en uitzenden wordt gestopt zodra geen beantwoordingssignaal van enig ander station wordt ontvangen en waarbij het laatst gegenereerde en uitgezonden stationsadres aan dit station wordt toegekend.

Zoals hierboven reeds is aangegeven betekent het toekennen van een adres aan een station dat zo'n adres wordt opgeslagen in een daarvoor aangewezen geheugenlocatie in de interfaceschakeling en meer in het bijzonder in de daarvan deel uitmakende microbesturingsschakeling.

De werking van de interfaceschakeling volgens de uitvinding zal beslist duidelijk worden aan de hand van het volgende.

Wordt op de communicatiebus een nieuw station; bijvoorbeeld videorecorder aangesloten, dan zal zijn interfaceschakeling een aantal malen na elkaar doen alsof hij een boodschap wenst uit te zenden naar een station met een stationsadres dat gelijk is aan dat van hemzelf. Wordt daarop geen beantwoordingssignaal ontvangen, dan wordt ervan uitgegaan dat er nog geen videorecorder op de communicatiebus is aangesloten en wordt aan deze nieuwe videorecorder dit stationsadres toegewezen. Is er wel reeds een videorecorder op de communicatiebus aangesloten dan ontvangt de nieuwe videorecorder een beantwoordingssignaal. Hij verhoogt daarop het stationsadres met één en zendt vervolgens dit nieuwe stationsadres als bestemmingsadres uit. Wordt nu weer een beantwoordingssignaal ontvangen dan weet hij dat er tenminste twee videorecorders reeds op de communicatiebus waren aangesloten. Hij verhoogt daarop het stationsadres weer met één en zendt het vervolgens als bestemmingsadres uit.

Wordt daarop geen beantwoordingssignaal ontvangen dan kent hij dit laatste stationsadres aan zichzelf toe.

Zoals uit het bovenstaande moge blijken, wordt van de gebruiker geen andere handeling vereist dan het toevoeren van voedingsspanning aan het nieuwe station, waarna het iniatiliseringsprogramma autonoom verloopt.

C- Referentie

Single-Chips 8-Bit Microcontrollers;

User manual 1988, Philips Electronic Components and Materials;

Hoofdstuk 3; The MAB 8051/C51/52 microcontroller family Hoofdstuk 11: The D2B specification.

n. Korte Beschrijving van de figuren

Figuur 1 toont schematisch de algemene opbouw van een éénkanaals-communicatiesysteem;

Figuur 2 toont schematisch de communicatie-operatie die op de communicatiebus wordt uitgevoerd;

Figuur 3 toont een stroomdiagram voor het bepalen van het stationsadres van een station.

E. Toelichting op de uitvinding E(1) De algemene opbouw van het communicatiebussysteem

In figuur 1 is schematisch een éénkanaals-communicatiebussysteem aangegeven. Dit omvat een communicatiebus 1 bestaande uit twee datalijnen 11 en 12. Op deze communicatiebus zijn in dit geval drie stations 2, 3 en 4 aangesloten. Elk station bestaat uit een apparaat 21, 31, 41 dat met behulp van een interfaceschakeling 22, 32, 42, op de datalijnen 11 en 12 is aangesloten. Zoals reeds is opgemerkt kan zo'n apparaat zijn, een TV monitor, een videorecorder, een audiorecorder, een audiotuner enzovoorts. De communicatiebus is bedoeld om stuursignalen over te dragen van een eerste station naar een tweede station. Sommige stations zullen daarbij als meesterstation optreden, andere als bestemmingsstation. Sommige stations zullen optreden als zender van data, sommige als ontvanger. Voorts zijn allerlei gemengde of afwisselende situaties mogelijk. De hier te bespreken communicatie-operaties op de communicatiebus worden door de interfaceschakelingen uitgevoerd. Als interfaceschakeling kan bijvoorbeeld worden gebruikt de zogenaamde Microcontroller MAB 5051 die uitvoerig is beschreven in hoofdstuk 3 van de referentie. Om de verschillende stations van elkaar te kunnen onderscheiden is elke interfaceschakeling voorzien van een geheugenlocatie 23, 33, 43 waarin een stationsadres is opgeslagen. Een typisch stationsadres bestaat daarbij uit twaalf bits.

E(2) De communicatie-operatie

In figuur 2 is bij A de reeds in referentie 1 uitvoerig beschreven algemene struktuur aangegeven van een communicatie-operatie op informatie-niveau. Zo'n communicatie-operatie begint met een startbit ST. Dit wordt gevolgd door een modeveld MO waarin een aantal zogenaamde mode-indicatiebits worden overgedragen. Een typisch aantal mode-indicatiebits is drie. Zij geven de snelheid aan waarmee de hierna volgende informatie verzonden zal worden. Er zijn namelijk een beperkt aantal genormeerde zendfrequenties gedefinieerd. Dit modeveld wordt gevolgd door een meesterstationsadresveld MSA. In dit veld wordt het twaalf bits meesterstationsadres overgedragen van het station dat een informatie wenst uit te zenden naar een bestemmingsstation. Het twaalf bits bestemmingsstationsadres wordt vervolgens overgedragen in het bestemmingsstationsadresveld SSA. Als een station het bestemmingsstationsadres herkent zendt het een beantwoordingscode uit in een beantwoordingscodeveld ACI. Wordt deze beantwoordingscode niet ontvangen, dan betekent dit dat het bedoelde bestemmingsstation niet aanwezig is of niet functioneert, dan wel dat het bestemmingsstationsadres verminkt door het bestemmingsstation wordt ontvangen. Tussen deze drie mogelijkheden wordt geen onderscheid gemaakt. Steeds wordt in deze gevallen de communicatie gestopt na het beantwoordingscodeveld. Heeft het bestemmingsstation wel een beantwoordingscode uitgezonden, dan zendt het meesterstation in een besturingsveld CF een besturingscode van bijvoorbeeld vier bits. Na ontvangst van deze besturingscode zendt het bestemmingsstation wederom een beantwoordingscode in een beantwoordingscodeveld ACII. Wordt deze tweede beantwoordingscode niet ontvangen door het meesterstation, dan wordt de communicatie gestopt. Heeft het meesterstation wel deze tweede beantwoordingscode ontvangen, dan treedt er een dataveld DF op. Daarin zendt het meesterstation data naar het bestemmingsstation, of omgekeerd. Het dataveld DF is opgedeeld in een aantal commandovelden DCF. Elk commandoveld omvat een databyte DB dat de eigenlijke informatie voorstelt, een EOD-veld (end-of data) waarin wordt aangegeven of er op dit commandoveld een verder commandoveld volgt en een beantwoordingscodeveld ACIII waarin het bestemmingsstation aangeeft dat de informatie correct is ontvangen. Wordt er geen beantwoordingscode ontvangen dan kan dat betekenen dat de eigenlijke informatie door transmissiefouten is verminkt, het bestemmingsstation na het overdragen van de besturingscode is uitgeschakeld, of dat het bestemmingsstation niet in staat is om de databyte te ontvangen en te bufferen, bijvoorbeeld omdat het verwerken van die informatie te lang duurt. In al die gevallen wordt het meesterstation in de herhaalstand gezet. Daarin wordt het desbetreffende commandoveld zo vaak gerepeteerd totdat uiteindelijk de beantwoordingscode wordt ontvangen. Als dit commandoveld niet de laatste was, wordt de herhaalstand verlaten en overgegaan naar het volgende commandoveld. Als dat wel het laatste veld is, wordt de communicatie-operatie afgesloten. Daarna kan een nieuwe communicatie-operatie worden gestart.

Opgemerkt zij dat ter bescherming van de informatie tegen transmissiefouten, in de verschillende velden tevens een aantal pariteitsbits worden overgedragen.

E(3) Het stationsadres

In figuur 2 is bij B de algemene structuur aangegeven van een stationsadres. Het omvat een service-adres SA, een type-adres TA en een volgadres FA. Het service-adres SA bestaat bijvoorbeeld uit vier bits en kan dus zestien services onderscheiden, bijvoorbeeld een audio-video-service, een was-service, een kook/bak-service enz. Het type-adres TA bestaat bijvoorbeeld uit vijf bits, zodat binnen een service twee-en-dertig stations onderscheiden kunnen worden. Zo kan bijvoorbeeld binnen de was-service onderscheid worden gemaakt tussen een wasmachine, een wasdroger, een vaatwasmachine enz. en binnen de audio-video-service tussen een TV-monitor, een tuner, een videorecorder enz.

In de praktijk zal het vaak voorkomen dat de gebruiker over een aantal apparaten van hetzelfde type beschikt; bijvoorbeeld over twee of meer videorecorders. Het volgadres FA geeft hem de mogelijkheid tussen deze apparaten van hetzelfde type onderscheid te maken. Dit volgadres bestaat bijvoorbeeld uit drie bits waardoor acht apparaten van dezelfde soort kunnen onderscheiden worden.

E(4) De initialisering

Zoals in de voorgaande paragraaf reeds is opgemerkt omvat een stationsadres, een service-adres, een type-adres en een volgadres. Service-adres en type-adres zijn tussen fabrikanten afgesproken en worden in de praktijk door de fabrikant in het stationsadresgeheugen van de interfaceschakeling geprogrammeerd. Het programmeren van het volgadres zal in de praktijk aan de gebruiker worden overgelaten en heeft pas plaats nadat het betreffende apparaat met behulp van de interfaceschakeling op de communicatiebus 1 is aangesloten. Daartoe omvat deze interfaceschakeling een initialiseringsprogramma dat bijvoorbeeld de in Figuur 3 aangegeven stappen omvat en dat wordt uitgevoerd zodra het apparaat is ingeschakeld. Meer in het bijzonder wordt daarbij in een eerste stap 50 het volgadres FA op nul gezet. Vervolgens wordt in een stap 51 het startbit ST op de communicatiebus gezet, dan in een stap 52 de modebits van het modevelde MO, vervolgens in een stap 53 het stationsadres MSA van dit station met FA = 0 en tenslotte in een stap 54 het bestemmingsstationsadres SSA van het bestemmingsstation waarmee communicatie gewenst is. Meer in het bijzonder wordt hierbij het bestemmingsstationsadres SSA gelijk genomen aan het stationsadres MSA van dit meesterstation. In een stap 55 wordt nu gewacht op een beantwoordingscode. Treedt deze op in het beantwoordingscodeveld ACI, (zodat ACI = 1), dan wordt in een stap 56 het volgadres met één verhoogd en worden de stappen 51 tot en met 55 opnieuw uitgevoerd. Telkens als er een beantwoordingscode optreedt (ACI = 1) betekent dit dat er op de communicatiebus een station is aangesloten dat hetzelfde service-adres, type-adres en volgadres heeft als het zendende meesterstation. Zodra er géén beantwoordingscode wordt ontvangen, betekent dit dat geen van de stations een stationsadres heeft dat overeenkomt met dat van dit meesterstation. Het laatste gebruikte volgadres FA wordt dan in een stap 57 opgeslagen in het stationsadresgeheugen en daarmee is dit initialiseringsprogramma ten einde.

Opgemerkt zij dat, zoals in de referentie uitvoerig is beschreven, een meesterstation pas toegang krijgt tot de communicatiebus nadat een zogenaamde arbitrage procedure is afgehandeld. Bij deze arbitrage procedure zijn betrokken de mode-indicatiebits, de service-adres-bits en type-adres-bits, en nu tevens de volgadres-bits.

Claims (3)

1. Eénkanaals-communicatiebussysteem omvattende een communicatiebus met een aantal daarop aangesloten stations die via de communicatiebus met elkaar kunnen communiceren en aan elk waarvan een uniek stationsadres is toegekend, welke stations zijn voorzien van een interfaceschakeling die is ingericht voor het oproepen van enig bestemmingsstation door het opwekken van een bestemmingsstationsadres van dat bestemmingsstation en voor het ontvangen van een beantwoordingssignaal dat door het betreffende bestemmingsstation wordt uitgezonden als het stationsadres van dat bestemmingsstation correspondeert met het uitgezonden bestemmingsstationsadres, met het kenmerk, dat de interfaceschakeling van enig station verder is ingericht voor het uitvoeren van een initialiseringsprogramma onder bestuur waarvan door de interfaceschakeling een aantal verschillende bestemmingsstationsadressen in een voorafbepaalde volgorde worden gegenereerd en uitgezonden; dit genereren en uitzenden wordt gestopt zodra geen beantwoordingssignaal wordt ontvangen van enig ander station en het laatst gegenereerde en uitgezonden bestemmingsstationsadres aan dit station wordt toegekend.

2. Station te gebruiken in een éénkanaals- communicatiebussysteem volgens conclusie 1 die is voorzien van een uniek stationsadres en van een programmeerbare interfaceschakeling voor aansluiting van het station op de communicatiebus, welke interfaceschakeling is ingericht voor het oproepen van enig bestemmingsstation dat op de communicatiebus is aangesloten door het opwekken van een bestemmingsstationsadres van dat bestemmingsstation en voor het ontvangen van een beantwoordingssignaal dat door het betreffende bestemmingsstation wordt uitgezonden als het stationsadres van dat bestemmingsstation correspondeert met het uitgezonden bestemmingsstationsadres, met het kenmerk, dat de interfaceschakeling verder is ingericht voor het uitvoeren van een initialiseringsprogramma onder bestuur waarvan door de interfaceschakeling een aantal verschillende bestemmingsstationsadressen in een voorafbepaalde volgorde worden opgewekt; dit opwekken wordt gestopt zodra geen beantwoordingssignaal wordt ontvangen van enig ander station en het laatst opgewekte bestemmingsstationsadres aan dit station wordt toegekend.

3. Station volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat het initialiseringsprogramma wordt gestart ingevolge het inschakelen van de voedingsspanning van het station.