WO2000007093A1 - Speichereinrichtung und verfahren zum betreiben der speichereinrichtung - Google Patents

Speichereinrichtung und verfahren zum betreiben der speichereinrichtung Download PDF

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WO2000007093A1
WO2000007093A1 PCT/DE1999/002076 DE9902076W WO0007093A1 WO 2000007093 A1 WO2000007093 A1 WO 2000007093A1 DE 9902076 W DE9902076 W DE 9902076W WO 0007093 A1 WO0007093 A1 WO 0007093A1
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memory
fifo
objects
operating mode
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Jens Barrenscheen
Gunther Fenzl
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Infineon Technologies Ag
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F5/00—Methods or arrangements for data conversion without changing the order or content of the data handled
    • G06F5/06—Methods or arrangements for data conversion without changing the order or content of the data handled for changing the speed of data flow, i.e. speed regularising or timing, e.g. delay lines, FIFO buffers; over- or underrun control therefor
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    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
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    • G06F5/06—Methods or arrangements for data conversion without changing the order or content of the data handled for changing the speed of data flow, i.e. speed regularising or timing, e.g. delay lines, FIFO buffers; over- or underrun control therefor
    • G06F5/065—Partitioned buffers, e.g. allowing multiple independent queues, bidirectional FIFO's

Definitions

  • the invention relates to a storage device arranged for the purpose of serial data transfer of binary data between at least two users of a data transmission system, and to a method for operating this storage device.
  • bus systems are increasingly used to network these distributed systems.
  • a communication station communicates via a data bus with at least one further communication station connected to the same data bus.
  • Such a bus system in which various communication stations communicate with one another via a data bus as the communication medium, can be used, for example, in a known manner as a controller area network (CAN bus system), which is described, for example, in “CAN - Controller Area Network: Fundamentals and Practice”, Wolfhard Lawrenz (ed.), 2nd edition, Hüthig-Verlag, 1997, is described in detail.
  • CAN bus system controller area network
  • a CAN bus system different processors are used due to the large number of communication stations, which are referred to here as network nodes.
  • the central processing unit (CPU) of the corresponding processor then communicates with the respective CAN controller, which in turn is coupled to the data bus. Due to the different computing load of the different network nodes caused by the different computing powers of the corresponding central processing units of the corresponding processors in these network nodes and due to the usually defined transmission rate of the
  • the data bus connected to the CAN controller often results in the fact that not all data to be transmitted via the data bus can be processed in real time by the respective network node.
  • the present invention is therefore based on the object of specifying a circuit arrangement and a method for operating this circuit arrangement which enable data transfer between a data transmitter and a data receiver, which are optionally operated with different data transmission rates, in a simple manner and with as little computing effort as possible in terms of hardware.
  • the particular advantage of the present invention is thus that a programmable number of otherwise independent memory objects in a memory are organized into FIFO structures. These FIFO structures allow successive data objects to be transmitted by a data transmitter the storage device is to be transferred to a data receiver, is processed with a minimum of software expenditure and is essentially data-controlled.
  • the underlying method for operating the memory device is referred to below as the FIFO operating mode.
  • FIFO structures results from the interaction with the other memory objects of the memory. For example, one of the participants can create data blocks in a FIFO structure and make them available for data transfer. The other subscriber can then access the messages stored in the FIFO structure and process the individual messages sequentially. This option relieves the internal program timing since the first participant does not have to be synchronized with the second participant for each access.
  • these FIFO structures serve in particular to buffer the typically asynchronous accesses between the subscribers with different data transmission rates with a certain data depth and to decouple them from one another in this way. Data loss can thus be avoided.
  • the memory objects organized into a FIFO can also advantageously be used independently of one another in a known manner as normal memory objects. This operating mode is called gateway operation.
  • the architecture of such a storage device arranged between two subscribers permits a combination of the two operating modes described above: on the one hand the conventional operating mode of individual storage objects in the so-called gateway operating mode and on the other hand the one which can be configured by the program, in FIFO operation operated storage objects.
  • the special The advantage of this so-called FIFO gateway operating mode is the great flexibility and the low additional hardware and software expenditure for complex data transfer systems.
  • the invention is particularly advantageous in a bus system which is designed, for example, as a so-called CAN bus system and can be used in a motor vehicle electrical system.
  • the storage device can function to buffer the data transfer between the central processing unit and the CAN controller of a network node.
  • a memory device integrated in a bridge module can advantageously be used to buffer the data transfer between the different bus systems, which are operated, for example, at different data transmission rates.
  • FIG. 1 shows a storage device according to the invention arranged between two subscribers
  • Figure 2 shows a particularly advantageous embodiment of a memory of a memory device according to the invention according to Figure 1, with a FIFO structure in which the Storage objects are operated in different operating modes;
  • FIG. 4 shows an exemplary embodiment for an implementation of a memory device operated with the method according to the invention
  • FIG. 5 shows a further exemplary embodiment for an implementation of a memory device operated with the method according to the invention.
  • FIG. 1 shows a storage device according to the invention arranged between two subscribers.
  • 1 denotes a storage device which is arranged for the purpose of decoupling a data transfer between two participants 3, 4.
  • the storage device is connected to the two participants 3, 4 via a connecting line 2a, 2b.
  • the two participants 3, 4 have different data transmission rates.
  • the direction of the data transfers can be any, ie unidirectional from one of the participants 3, 4 to another participant 3, 4 or bidirectionally in both directions.
  • Each of the subscribers 3, 4 can act here as both data-sending and data-receiving subscribers 3, 4.
  • subscriber 3, 4 sending data is referred to as a data transmitter
  • subscriber 3, 4 receiving data is referred to as a data receiver.
  • the number of subscribers 3, 4 connected to the storage device 1 is moreover not limited to a specific number, but any number of subscribers 3, 4 can be connected to the storage device 1.
  • the special design or the function of the subscribers 3, 4 connected to the storage device 1 is also of no further importance for the present invention. Preferred configurations of these subscribers 3, 4 are described in two exemplary embodiments with reference to FIGS. 4 and 5.
  • the memory device 1 has a physical memory 1 a and a memory management device 1 b in a known manner.
  • the memory management device 1 b is connected to the memory 1 a via a bus 1 c typically having an address, a data and a control bus.
  • the memory la is organized object by object, i.e. the memory la contains a multiplicity of memory objects Id. Typically, but not necessarily, the individual memory objects id of the memory la have the same size.
  • each of the memory objects 1d of the memory la can be flexibly and individually assigned to each of the (two) connected subscribers 3, 4. These operating modes of the memory objects 1d are described in detail below with reference to FIGS. 2 and 3.
  • Figure 2 shows the structure of a memory of a memory device according to the invention in a particularly advantageous embodiment.
  • the individual memory objects 1d of the memory 1a are divided into three areas A to C.
  • the data content and the function of these areas A to C are briefly described below:
  • the identification area A essentially contains the address and the identifier of the corresponding one Storage object ld.
  • the identification area A is 4 bytes wide.
  • the identifier is 11 bits or 29 bits wide.
  • the actual data to be transferred are temporarily stored in data area B.
  • the data area B is to be set at least as wide as the maximum amount of data that can be transferred per data object during a data transfer. In CAN applications, the width of data area B is fixed by the data transfer protocol and is a maximum of 8 bytes wide.
  • the control area C contains the control and control functions for a data transfer between the participants 3,
  • This essentially contains information about the arbitration of a memory object 1d to the respectively connected subscribers 3, 4 and the type or operating mode of the data transfer.
  • the size of the control area C is variable depending on the application.
  • the different storage objects 1d can be operated in different operating modes. Four particularly advantageous operating modes are explained in more detail below with reference to FIGS. 3a to 3d.
  • FIGS. 3a to 3d For a better overview, only the data areas B with the data objects D1..D10 contained therein, the various memory objects and the write pointers WP and read pointers RP of the data transmitter or of the data receiver were identified in FIGS. 3a to 3d.
  • FIFO FIFO structure
  • Such a FIFO can be designed in a known manner as a ring buffer.
  • the data objects D1..D3 to be transmitted are written via a write pointer ' WP, which is connected to the data transmitter, into the data areas B of the memory objects S1..S4 of the FIFO provided for this purpose.
  • the first data object D1 is written into the data area B of the first memory object S1 of the FIFO.
  • the respectively following data objects D2, D3 are stored in the data areas B of the corresponding memory objects S2, S3.
  • a so-called fill level indicator can be provided in one of the memory objects S1..S4 of the FIFO, which indicates which of the memory objects S1..S4 of the FIFO are empty.
  • the data transmitter sends more data objects than the corresponding FIFO can accommodate.
  • a device can be provided which, for example after the last or the penultimate memory object S3, S4 of the FIFO has been written, sets a flight which generates an interrupt signal. The central processing unit can then, for example, prevent further data transfer via the interrupt signal.
  • the FIFO is released for sending data.
  • the data receiver can then read out these memory objects S1..S3 via a read pointer RP.
  • the gateway operating mode In the second operating mode, which is also referred to below as the gateway operating mode, exactly two memory objects S5, S ⁇ are provided for the data transfer.
  • the first of these storage objects S5 is the data transmitter as the receiver and that second memory object S6 assigned to the data receiver as a transmitter.
  • a data object D5 intended for data transfer is written via a write pointer WP from the data transmitter to the corresponding data area B of the first memory object S5.
  • This data object D5 is then copied to the corresponding data area B of the second memory object S6. From there, the data object D5 can be read out via the read pointer RP of the data receiver.
  • the shared gateway operating mode only a single memory object S7 is provided for the data transfer.
  • This memory object S7 is assigned to both the data transmitter as the receiver and the data receiver as the transmitter.
  • a data object D7 provided for a data transfer is written to the corresponding data area B of the memory object S7. After the storage object S7 has been written to, this data object D7 can be read out again by the data receiver via a read pointer RP.
  • the fourth operating mode which is also referred to as a FIFO
  • Gateway operating mode is a mixture of the FIFO operating mode and the gateway operating mode. This operating mode provides a FIFO with a number of FIFO storage objects S9 to S12 and a storage object S8 arranged in front of it and operated in gateway operation.
  • the data objects D9..D11 provided for a data transfer are written via the write pointer WP to the corresponding data area B of the memory object S8 operated in the gateway operating mode.
  • the data objects D9..D11 which have just been written to the memory object S8 are then automatically copied to the corresponding data area B of the next free FIFO memory object S9, ie the first data object D8 is copied to the data area B of the first FIFO memory object S9 and the subsequent data objects D10, DU written on the corresponding subsequent memory objects S10, Sll.
  • the last memory object S12 of the FIFO is empty again, ie it contains no data object. Then the data receiver can read the data objects D9..D11 in the via the read pointer RP
  • the FIFO memory cells S9..S12 are assigned to the data receiver and the gateway memory object S8 to the data transmitter. It is also conceivable to use the FIFO memory objects as a buffer for reading in data objects and the gateway memory object for reading out these data objects from the FIFO structure. It would also be conceivable to use two FIFOs operated as gateways, the first FIFO structure being used as a data buffer for reading in and the second FIFO structure being used as a data buffer for reading out data objects.
  • the reading process can take place in the operating modes described above either immediately after writing to the corresponding memory objects or only after a request signal from the data receiver.
  • a FIFO for example, the provision of the data objects themselves can serve as a request for a data transfer.
  • FIGS. 3a to 3d it is assumed that there is space for exactly one data object in the corresponding data area B of a memory object. It would of course also be conceivable that the amount of data of a data object to be transmitted does not completely fill the corresponding data area of the memory object. Alternatively, however, it would also be conceivable that more than one data object is provided per memory object.
  • FIG. 2 shows a specific exemplary embodiment for operating a memory 1 a.
  • the various operating modes already described above were implemented in an embodiment which is particularly advantageous for data transfer.
  • the memory la which is only shown in part here, contains a large number of memory objects ld divided into the areas A..C. Each memory object 1d can be identified by its binary address contained in the identification area A.
  • the storage objects 1d are arranged in ascending order of the addresses.
  • a so-called gateway control register GCR is provided in the control area C of each memory object id, which defines the operating mode of the various memory objects id.
  • the gateway control register GCR is two bits wide and can be configured as follows:
  • each memory object 1d contains a node selection register NSR which determines an assignment of the respective memory objects id to the connected subscribers 3, 4.
  • NSR node selection register
  • T3 and T4 mean that the corresponding memory objects 1d are assigned to the first subscriber 3 and the second subscriber 4, respectively.
  • a storage object can either be assigned to the first subscriber (T3), the second subscriber (T4) or, as in the shared gateway operating mode, to both subscribers (T3 / T4).
  • the latter registers GCR, NSR can optionally be initialized by one of the subscribers 3, 4, typically the central processing unit. However, once they have been initialized and in the event that no reinitialization takes place, they are fixed during the entire data transfer.
  • the section of the memory in FIG. 2 contains a 4-way FIFO consisting of four FIFO memory objects ld (addresses 01000 ... 01011).
  • the number of memory objects id of a FIFO is advantageously, but not necessarily, a multiple of two. In this case, the FIFOs can be implemented particularly easily via their address.
  • a 4-way FIFO is defined by the fact that the higher three digits (MSBs; most significant bits) of the respective address are the same.
  • MSBs most significant bits
  • LSBs low-order two digits
  • a FIFO To define a FIFO, only the start address of the FIFO and the FIFO length are required.
  • the length of the FIFO which can be variably set depending on the application, is stored in a special FIFO length register FLR in the first memory object ID of the FIFO.
  • the 4-fold FIFO thus begins with a memory object ld whose address ends with the numbers 00 and ends with the next memory object ld whose address ends with the numbers 11.
  • the address-oriented definition of a FIFO also means that a FIFO only begins with memory objects ld whose address is an even number.
  • one of the FI-FO's memory objects ld e.g. the respective first memory object id of a FIFO
  • a FIFO fill level register FFR which indicates how many of the FIFO memory objects id are still empty.
  • the content of the FIFO fill level register points to the first free memory object id of the FIFO.
  • the memory object following the quadruple FIFO, i. H. the memory object id with the address 01100 is operated in the present exemplary embodiment in the shared gateway operating mode already described.
  • This storage object 1d is intended for receiving data from subscriber 4. The data just received are then automatically read out by subscriber 3.
  • the four memory objects (addresses 01101 ... 10000) following this memory object are each operated in the gateway operating mode.
  • the first pair of memory objects (address 01101, OHIO) is provided for data transfer of data objects from subscriber 3 to subscriber 4.
  • the second pair of memory objects (address 01111, 10000), on the other hand, is intended for data transfer from subscriber 4 to subscriber 3.
  • a memory object 1d (address 00111), which is operated in the gateway mode, can also be arranged. In this case, this memory object 1d can also be operated together with the 4-way FIFO in the FIFO gateway operating mode already described.
  • the addresses of the first memory objects id of memory object pairs operated in gateway operation are odd.
  • Such a data-controlled data transfer is therefore very flexible, since no additional hardware or software programming is required. In this way, the computing power of a connected central processing unit is not impaired, which does not lead to a reduction in the performance of the entire communication system.
  • a so-called transfer status register TSR can also be contained in the control area C, which specifies which of the memory objects ld are intended for sending (TO) and which for receiving (RO) data.
  • the provision of such a transfer status register TSR can advantageously be dispensed with if this assignment is controlled by the data to be transmitted itself.
  • the control area can specify
  • the invention is particularly advantageous if one of the participants 3, 4 has a much higher data transmission rate than the other participant 3, 4.
  • the FIFOs can be used for data buffering between the "fast” and the "slow” participants 3, 4 become.
  • the FIFO length depends in particular on the ratio of these data transmission rates.
  • the configuration of at least some of the memory objects ld as a FIFO is not only conceivable for data buffering during data transfer between a "fast” and a “slow” subscriber 3, 4, but within the scope of the invention can be performed on any data transfer with the same or different ones Use data transmission rates of participants 3, 4 to advantage.
  • memory objects 1d operated in FIFO mode can advantageously also be used if, for example, the data transmitter continuously sends data. This data can then be collected by the data recipient from the
  • FIFO can be read out and processed. In this way, the data receiver requires less computing power for the collected reading due to shorter access times.
  • FIG. 4 shows an exemplary embodiment for an implementation of a memory device operated with the method according to the invention.
  • the subscribers 3 and 4 connected to the storage device 1 are designed as bus systems.
  • Each of the two bus systems 3, 4, which can be configured as CAN networks, for example, contains a large number of network nodes 3b, 4b connected to a data bus 3a, 4a.
  • the network nodes 3b, 4b of the bus systems 3, 4 are used for data communication with one another.
  • the design and the number of the individual network nodes 3b, 4b of the respective bus systems 3, 4 and the design of the respective data buses 11, 21 are of no further concern for the present invention.
  • a bridge module 5 which contains the memory device 1 according to the invention, is provided for the purpose of data transfer between the two bus systems 3, 4.
  • the memory device 1 is connected to each of the data buses 3a, 4a of the bus systems 3, 4 in a known manner via an interface circuit 6a, 6b and via connecting lines 2a, 2b.
  • the data buses 3a, 4a of the two bus systems typically have a differently high data transmission rate.
  • the memory device 1 of the bridge module 5 can serve to decouple the data transfer between the bus systems of different speeds.
  • FIG. 5 shows a further exemplary embodiment for an implementation of a memory device operated with the method according to the invention.
  • 10 here designates a bus system which, for example, is designed in accordance with one of the bus systems 3, 4 in accordance with FIG. 3.
  • the bus system 10, which is designed here as a CAN network, has a multiplicity of network nodes 12, 12 ′ connected to a data bus 11.
  • Storage device 1 which is integrated in FIG. 5 in one of the network nodes 12 ', is here arranged between a first subscriber 3 designed as a CAN module and a second subscriber 4 designed as a CPU module.
  • the memory device 1 serves here to decouple the data transfer between the CPU module 3 operated at high data transmission rates and the CAN module operated at relatively low data transmission rates.
  • the CAN module 3 is also connected to the data bus 11 of the bus system 10 via an interface circuit 13.
  • the CPU module 4 is connected via an internal bus 14 to further modules 15 of the network node 12 '.
  • These further modules 15 can contain, for example, a timer module, an interrupt module, an internal memory, the voltage supply to the network node 12 ', AD converter modules, etc.
  • the storage device 1 is only provided in FIG. 5 in one of the network nodes 12 '.
  • a storage device 1 according to the invention can also be provided in several or in each of the network nodes 12, 12 'connected to the data bus 11.
  • a storage device in a CAN bus system is assumed.
  • the present invention can also be used advantageously for any other communication system for the purpose of decoupling the data transfer between a data transmitter and a data receiver.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine zum Zwecke eines seriellen Datentransfers von binären Daten zwischen mindestens zwei Teilnehmern eines Datenübertragungssystems angeordnete Speichereinrichtung und ein Verfahren zum Betreiben der Speichereinrichtung. Der Speicher ist dabei in eine Vielzahl von typischerweise gleich großen Speicherobjekten unterteilt, von denen ein Teil zu FIFO-Strukturen organisiert ist. Diese FIFO-Strukturen dienen dazu, die typischerweise asynchronen Zugriffe zwischen den Teilnehmern mit unterschiedlicher Datenübertragungsrate mit einer gewissen Datentiefe abzupuffern und auf diese Weise voneinander zu entkoppeln. Der Datentransfer erfolgt dabei weitgehend datengesteuert und erfordert somit einen minimalen Rechenaufwand einer zentralen Recheneinheit. Vorteilhafterweise lassen sich die Speicherobjekte des erfindungsgemäßen Speichers flexibel und unabhängig voneinander in vier verschiedenen Betriebsmodi betreiben.

Description

Beschreibung
Speichereinrichtung und Verfahren zum Betreiben der Spei- chereinrichtung
Die Erfindung betrifft eine zum Zwecke eines seriellen Datentransfers von binären Daten zwischen mindestens zwei Teilnehmern eines Datenübertragungssystems angeordneten Speichereinrichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 und ein Verfahren zum Betreiben dieser Speichereinrichtung.
Zum Zwecke der Datenkommunikation verschiedener Kommunikati- onsstationen werden immer häufiger Bussysteme zur Vernetzung dieser verteilten Systeme eingesetzt. Bei solchen Bussyste- men, die besonders vorteilhaft in der Kraftfahrzeugelektronik eingesetzt werden, kommuniziert eine Kommunikationsstation über einen Datenbus mit mindestens einer weiteren an demselben Datenbus angeschlossenen Kommunikationsstation. Ein solches Bussystem, bei dem verschiedene Kommunikationsstationen miteinander über einen Datenbus als Kommunikationsmedium kommunizieren, kann beispielsweise in bekannter Weise als Con- troller-Area-Network (CAN-Bussystem) , das beispielsweise in „CAN - Controller Area Network: Grundlagen und Praxis", Wolf- hard Lawrenz (Hrsg.), 2. Auflage, Hüthig-Verlag, 1997, aus- führlich beschrieben ist, ausgebildet sein.
Bei einem CAN-Bussystem werden aufgrund der Vielzahl der Kommunikationsstationen, die hier als Netzwerkknoten bezeichnet werden, verschiedene Prozessoren eingesetzt. In jeder der Netzwerkknoten kommuniziert dann die zentrale Recheneinheit (CPU) des entsprechenden Prozessors mit dem jeweiligen CAN- Controller, der seinerseits mit dem Datenbus gekoppelt ist. Aufgrund der unterschiedlichen Rechenauslastung der verschiedenen Netzwerkknoten verursacht durch die unterschiedlichen Rechenleistungen der entsprechenden zentralen Recheneinheiten der entsprechenden Prozessoren in diesen Netzwerkknoten und aufgrund der gewöhnlich definierten Übertragungsrate des mit dem CAN-Controllers verbundenen Datenbusses kommt es oftmals dazu, daß nicht alle über den Datenbus zu übertragenden Daten durch die jeweilige Netzwerkknoten in Echtzeit abgearbeitet werden können.
Eine Entkopplung der Zugriffe zwischen der zentralen Recheneinheit und dem CAN-Controller auf Datensätze kann jedoch gegenwärtig lediglich durch Mitprotokollieren per Software erfolgen. Dieser Vorgang ist jedoch äußerst aufwendig und er- fordert zudem weitere Rechenleistung der Prozessoren.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung und ein Verfahren zum Betreiben dieser Schaltungsanordnung anzugeben, die einen Datentransfers zwischen einem Datensender und einem Datenempfänger, die fakultativ mit unterschiedlichen Datenübertragungsraten betrieben werden, auf einfache Weise und mit möglichst wenig Rechenaufwand hardwaremäßig ermöglichen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine gattungsgemäße Speichereinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst .
Mit der erfindungsgemäßen Speichereinrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben dieser Speichereinrich- tung läßt sich auf einfache Weise und sehr flexibel eine hardwaremäßige Entkopplung des Datentransfers zwischen unterschiedlichen Teilnehmern vornehmen. Der Datentransfer erfolgt weitgehend datengesteuert und erfordert somit einen minimalen Rechenaufwand einer zentralen Recheneinheit.
Der besondere Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt somit darin, daß eine programmierbare Anzahl von ansonsten unabhän- gigen Speicherobjekten eines Speichers zu FIFO-Strukturen organisiert werden. Diese FIFO-Strukturen erlauben es, daß aufeinanderfolgende Datenobjekte, die von einem Datensender über die Speichereinrichtung zu einem Datenempfänger übertragen werden sollen, mit einem Minimum an Softwareaufwand und im wesentlichen datengesteuert verarbeitet werden. Das zugrunde liegende Verfahren zum Betreiben der Speichereinrichtung wird nachfolgend als FIFO-Betriebsmodus bezeichnet.
Ein weiterer Vorteil der FIFO-Strukturen ergibt sich aus dem Zusammenspiel mit den jeweils anderen Speicherobjekten des Speichers. Dabei kann beispielsweise der eine Teilnehmer Da- tenblöcke in einer FIFO-Struktur erstellen und für einen Datentransfer bereitstellen. Der jeweils andere Teilnehmer kann dann auf die in der FIFO-Struktur abgelegten Nachrichten zugreifen und die einzelnen Nachrichten sequentiell abarbeiten. Diese Möglichkeit entlastet das interne Programm-Timing, da der erste Teilnehmer nicht für jeden Zugriff mit dem zweiten Teilnehmer synchronisiert werden muß.
Global gesehen dienen diese FIFO-Strukturen insbesondere dazu, die typischerweise asynchronen Zugriffe zwischen den Teilnehmern mit unterschiedlicher Datenübertragungsrate mit einer gewissen Datentiefe abzupuffem und auf diese Weise voneinander zu entkoppeln. Ein Datenverlust kann somit vermieden werden.
In einem weiteren Verfahren zum Betreiben der Speichereinrichtung lassen sich die zu einer FIFO organisierten Speicherobjekte auch vorteilhaft unabhängig voneinander in bekannter Weise als normale Speicherobjekte nutzen. Dieser Betriebsmodus wird als Gateway-Betrieb bezeichnet.
In einer besonders vorteilhaften Weiterentwicklung läßt die Architektur einer solchen zwischen zwei Teilnehmern angeordneten Speichereinrichtung eine Kombination der oben beschriebenen zwei Betriebsmodi zu: zum einen die herkömmliche Be- triebsweise einzelner Speicherobjekte im sogenannten Gateway- Betriebsmodus und zum anderen die per Programm konfigurierbaren, im FIFO-Betrieb betriebenen Speicherobjekte. Der beson- dere Vorteil dieses sogenannten FIFO-Gateway-Betriebsmodus liegt in der großen Flexibilität und dem geringen zusätzlichen Hardware- und Softwareaufwand bei komplexen Datentrans- fersystemen.
Besonders vorteilhaft ist die Erfindung in einem Bussystem, das beispielsweise als sogenannte CAN-BusSysteme ausgebildet ist und in einem Kraftfahrzeugbordnetzsystemen einsetzbar ist. Im Fall eines CAN-Bussystemes kann dabei die Spei- chereinrichtung zur Pufferung des Datentransfers zwischen der zentralen Recheneinheit und dem CAN-Controller eines Netzwerkknotens fungieren.
Darüber hinaus werden heute zunehmend vernetzte Systeme mit mehreren Busystemen eingesetzt. Dabei steigt naturgemäß auch der Bedarf, daß die Kommunikationsteilnehmer der unterschiedlichen Bussysteme miteinander kommunizieren können. Zur Pufferung des Datentransfers zwischen den verschiedenen Bussystemen, die beispielsweise mit unterschiedlichen Datenüber- tragungsraten betrieben werden, kann vorteilhafterweise eine in einem Brückenmodul integrierte Speichereinrichtung eingesetzt werden.
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen An- Ordnung und des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt dabei:
Figur 1 eine erfindungsgemäße zwischen zwei Teilnehmern angeordnete Speichereinrichtung;
Figur 2 eine besonders vorteilhafte Ausführung eines Speichers einer erfindungsgemäßen Speichereinrichtung gemäß Figur 1, mit einer FIFO-Struktur, bei der die Speicherobjekte in verschiedenen Betriebsmodi betrieben werden;
Figur 3 vier verschiedene Betriebsmodi zum Betreiben der Speicherobjekte des Speichers;
Figur 4 ein Ausführungsbeispiel für eine Implementierung einer mit den erfindungsgemäßen Verfahrenen betriebenen Speichereinrichtung;
Figur 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Implementierung einer mit den erfindungsgemäßen Verfahrenen betriebenen Speichereinrichtung.
In allen Figuren der Zeichnung sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente, sofern dies nicht anders angegeben ist, mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße zwischen zwei Teilnehmern angeordnete Speichereinrichtung. In Figur 1 ist mit 1 eine Speichereinrichtung bezeichnet, die zum Zwecke der Entkopplung eines Datentransfers zwischen zwei Teilnehmern 3, 4 angeordnet ist. Dabei ist die Speichereinrichtung über jeweils eine Verbindungsleitung 2a, 2b mit den beiden Teilnehmern 3, 4 verbunden.
Typischerweise, jedoch nicht notwendigerweise, weisen die beiden Teilnehmer 3, 4 eine unterschiedlich hohe Datenübertragungsrate auf. Die Richtung der Datentransfers kann belie- big, d.h. unidirektionell von einem der Teilnehmer 3, 4 zu einem anderen Teilnehmer 3, 4 oder bidirektionell in beide Richtungen, erfolgen. Jeder der Teilnehmer 3, 4 kann hier sowohl als Daten sendender als auch als Daten empfangender Teilnehmer 3, 4 fungieren. Nachfolgend wird der Daten senden- de Teilnehmer 3, 4 als Datensender und der Daten empfangende Teilnehmer 3, 4 als Datenempfänger bezeichnet. Die Anzahl der an der Speichereinrichtung 1 angeschlossenen Teilnehmer 3, 4 ist darüberhinaus nicht auf eine bestimmte Anzahl beschränkt, sondern es können eine beliebige Mehrzahl von Teilnehmern 3, 4 an der Speichereinrichtung 1 angeschlos- sen sein. Ferner ist auch die spezielle Ausgestaltung bzw. die Funktion der an der Speichereinrichtung 1 angeschlossenen Teilnehmer 3, 4 für die vorliegende Erfindung nicht weiter von Belang. Bevorzugte Ausgestaltungen dieser Teilnehmer 3, 4 werden in zwei Ausführungsbeispielen anhand der Figuren 4 und 5 beschrieben.
Die Speichereinrichtung 1 weist in bekannter Weise einen physikalischen Speicher la sowie eine Speicherverwaltungseinrichtung lb auf. Die Speicherverwaltungseinrichtung lb ist über einen typischerweise einen Adress-, einen Daten- und einen Steuerbus aufweisenden Bus lc mit dem Speicher la verbunden. Der Speicher la ist objektweise organisiert, d.h. der Speicher la enthält eine Vielzahl von Speicherobjekten Id. Typischerweise, jedoch nicht notwendigerweise, weisen die einzelnen Speicherobjekte ld des Speichers la die gleiche Größe auf. Erfindungsgemäß kann dabei jedes der Speicherobjekte ld des Speichers la flexibel und individuell jedem der (beiden) angeschlossenen Teilnehmern 3, 4 zugeordnet werden. Diese Betriebsmodi der Speicherobjekte ld werden nachfolgend anhand der Figuren 2 und 3 ausführlich beschrieben.
Figur 2 zeigt den Aufbau eines Speichers einer erfindungsgemäßen Speichereinrichtung in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die einzelnen Speicherobjekte ld des Speichers la in drei Bereiche A bis C unterteilt. Der Dateninhalt und die Funktion dieser Bereiche A bis C wird nachfolgend kurz beschrieben:
1. Der Identifizierbereich A enthält im wesentlichen die Adresse und die Kennung (Identifier) des entsprechenden Speicherobjektes ld. Insbesondere für CAN-Anwendungen ist der Identifizierbereich A 4 Byte breit Je nach CAN- Protokoll ist dabei der Identifier 11 Bit oder 29 Bit breit .
2. Im Datenbereich B werden die eigentlichen, zu transferierenden Daten zwischengespeichert. Der Datenbereich B ist mindestens so breit anzusetzen, wie die bei einem Datentransfer maximal pro Datenobjekt übertragbare Datenmenge. Bei CAN-Anwendungen ist die Breite des Datenbereiches B durch das Datenübertragungsprotokoll fest vorgegeben und ist maximal 8 Byte breit.
3. Der Steuerbereich C enthält die Kontroll- und Steuerfunk- tionen für einen Datentransfer zwischen den Teilnehmern 3,
4. Darin enthalten sind im wesentlichen Informationen über die Arbitrierung eines Speicherobjektes ld zu den jeweils angeschlossenen Teilnehmern 3, 4 sowie die Art bzw. den Betriebsmodus des Datentransfers. Bei CAN-Anwendungen ist die Größe des Steuerbereiches C je nach Applikation variabel.
Die verschiedenen Speicherobjekte ld lassen sich erfindungsgemäß in verschiedenen Betriebsmodi betreiben. Nachfolgend werden vier besonders vorteilhafte Betriebsmodi anhand der Figuren 3a bis 3d näher erläutert. Zur besseren Übersicht wurden in den Figuren 3a bis 3d lediglich die Datenbereiche B mit den darin enthaltenen Datenobjekten D1..D10, die verschiedenen Speicherobjekte sowie die Schreibzeiger WP und Le- sezeiger RP des Datensenders bzw. des Datenempfängers gekennzeichnet.
Erster Betriebsmodus :
Im ersten Betriebsmodus gemäß Figur 3a sind vier Speicherob- jekte S1..S4 zu einer FIFO-Struktur (FIFO) angeordnet. Ein solcher FIFO kann in bekannter Weise als Ringpuffer ausgebildet sein. Im ersten Betriebsmodus, der nachfolgend auch als FIFO-Betriebsmodus bezeichnet wird, werden die zu übertragenden Datenobjekte D1..D3 über einen Schreibzeiger' WP, der mit dem Datensender verbunden ist, in die dafür vorgesehenen Datenbereiche B der Speicherobjekte S1..S4 des FIFOs geschrieben. Dabei wird das erste Datenobjekt Dl in den Datenbereich B des ersten Speicherobjektes Sl des FIFOs geschrieben. Die jeweils folgenden Datenobjekte D2, D3 werden in den Datenbereichen B der entsprechend nachfolgenden Speicherobjekte S2, S3 abgelegt.
Für den Fall, daß vom Datensender weniger Datenobjekte D1..D3 gesendet werden, als das entsprechende FIFO aufnehmen kann, d. h. für den Fall, daß ein oder mehrere Datenbereiche B unbeschrieben bleiben, kann in einem der Speicherobjekt S1..S4 des FIFOs eine sogenannten Füllstandsanzeige vorgesehen, die anzeigt, welche der Speicherobjekte S1..S4 des FIFOs leer sind. Umgekehrt wäre auch denkbar, daß der Datensender mehr Datenobjekte sendet, als das entsprechende FIFO aufnehmen kann. Für diesen Fall kann eine Einrichtung vorgesehen sein, die beispielsweise nach dem Beschreiben des letzten oder des vorletzten Speicherobjektes S3, S4 des FIFOs ein Flug setzt, das ein Interrupt-Signal erzeugt. Über das Interupt-Signal kann dann beispielsweise die zentrale Recheneinheit den weiteren Datentransfer unterbinden.
Nachdem der Datensender über den Schreibzeiger WP ein Datenpaket bestehend aus den Datenobjekten D1..D3 auf den entsprechenden Speicherobjekten S1..S3 abgelegt hat, wird das FIFO zum Senden von Daten freigegeben. Der Datenempfänger kann dann diese Speicherobjekte S1..S3 über einen Lesezeiger RP auslesen.
Zweiter Betriebsmodus :
Im zweiten Betriebsmodus, der nachfolgend auch als Gateway- Betriebsmodus bezeichnet wird, sind genau zwei Speicherobjekte S5, Sβ für den Datentransfer vorgesehen. Das erste dieser Speicherobjekts S5 ist dem Datensender als Empfänger und das zweite Speicherobjekt S6 dem Datenempfänger als Sender zugeordnet. Ein für einen Datentransfer bestimmtes Datenobjekt D5 wird über einen Schreibzeiger WP vom Datensender auf den entsprechenden Datenbereich B des ersten Speicherobjektes S5 ge- schrieben. Dieses Datenobjekt D5 wird anschließend auf den entsprechenden Datenbereich B des zweiten Speicherobjektes S6 kopiert. Von dort kann das Datenobjekt D5 über den Lesezeiger RP des Datenempfängers ausgelesen werden.
Dritter Betriebsmodus:
Im dritten Betriebsmodus, der nachfolgend auch als Shared- Gateway-Betriebsmodus bezeichnet wird, ist lediglich ein einzelnes Speicherobjekt S7 für den Datentransfer vorgesehen. Dieses Speicherobjekt S7 ist dabei sowohl dem Datensender als Empfänger als auch dem Datenempfänger als Sender zugeordnet. Ein für einen Datentransfer vorgesehenes Datenobjekt D7 wird auf den entsprechenden Datenbereich B des Speicherobjektes S7 geschrieben. Nach dem Beschreiben des Speichobjektes S7 kann dieses Datenobjekt D7 vom Datenempfänger über einen Lesezei- ger RP wieder ausgelesen werden.
Vierter Betriebsmodus:
Der vierte Betriebsmodus, der nachfolgend auch als FIFO-
Gateway-Betriebsmodus bezeichnet wird, stellt eine Mischung des FIFO-Betriebsmodus und des Gateway-Betriebsmodus dar. Dieser Betriebsmodus sieht ein FIFO mit einer Anzahl von FIFO-Speicherobjekten S9 bis S12 sowie eine davor angeordnetes, im Gateway-Betrieb betriebenes Speicherobjekt S8 vor. Die für einen Datentransfer vorgesehenen Datenobjekte D9..D11 werden über den Schreibzeiger WP auf den entsprechenden Datenbereich B des im Gateway-Betriebsmodus betriebenen Speicherobjektes S8 geschrieben. Die soeben auf das Speicherobjekt S8 geschriebenen Datenobjekte D9..D11 werden anschließend automatisch auf den entsprechenden Datenbereich B des nächsten freien FIFO-Speicherobjektes S9 kopiert, d. h. das erste Datenobjekt D8 wird auf den Datenbereich B des ersten FIFO-Speicherobjektes S9 und die nachfolgenden Datenobjekte D10, DU auf die entsprechenden nachfolgenden Speicherobjekte S10, Sll geschrieben. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist wiederum das letzte Speicherobjekt S12 des FIFOsleer, d.h. es enthält kein Datenobjekt. Anschließend kann der Datenempfän- ger über den Lesezeiger RP die Datenobjekte D9..D11 in der
Reihenfolge, in der sie auf die entsprechenden Speicherobjekte S9..S11 geschrieben wurden, wieder auslesen.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3d sind die FIFO-Speicherzellen S9..S12 dem Datenempfänger und das Gateway-Speicherobjekt S8 dem Datensender zugeordnet. Denkbar ist auch die FIFO-Speicherobjekte als Puffer zum Einlesen von Datenobjekten und das Gateway-Speicherobjekt zum Auslesen dieser Datenobjekte aus der FIFO-Struktur zu verwenden. Denkbar wäre es auch, zwei als Gateway betriebene FIFOs zu verwenden, wobei die erste FIFO-Struktur als Datenpuffer zum Einlesen und die zweite FIFO-Struktur als Datenpuffer zum Auslesen von Datenobjekten verwendet ist.
Der Auslesevorgang kann in den vorstehend beschriebenen Betriebsmodi entweder unmittelbar nach dem Beschreiben der entsprechenden Speicherobjekte oder erst nach einem Anforderungssignal des Datenempfängers erfolgen. Darüber hinaus kann, wie beispielsweise bei einem FIFO, das Bereitstellen der Datenobjekte selber schon als Anforderung für einen Datentransfer dienen.
Im Gateway-Betriebsmodus sowie im FIFO-Gateway-Betriebsmodus ist es häufig auch vorteilhaft, wenn nicht nur die für einen Datentransfer vorgesehenen Datenobjekte von einem Speicherobjekt zu einem weiteren kopiert werden, sondern daß zusätzlich auch die im Identifizierbereich A enthaltene Information mit den entsprechenden Datenobjekten mitkopiert werden. Darüber hinaus kann es auch vorkommen, daß nicht der gesamte Datenbe- reich eines Speicherobjektes beschrieben wurde. In diesem
Fall kann dann vorteilhafterweise vorgesehen sein, daß ledig- lieh die auf den entsprechenden Datenbereich geschriebenen Datenobjekte kopiert werden.
In den Figuren 3a bis 3d wird davon ausgegangen, daß jeweils genau ein Datenobjekt in den entsprechenden Datenbereich B eines Speicherobjektes Platz findet. Es wäre natürlich auch denkbar, daß die Datenmenge eines zu übertragenen Datenobjektes den enstsprechenden Datenbereich des Speicherobjektes nicht komplett ausfüllt. Alternativ wäre jedoch auch denkbar, daß mehr als ein Datenobjekt pro Speicherobjekt vorgesehen ist.
Figur 2 zeigt, wie bereits erwähnt, ein konkretes Ausführungsbeispiel zum Betreiben eines Speichers la. Die verschie- denen, bereits oben beschriebenen Betriebsmodi wurden in einer für den Datentransfer besonders vorteilhaften Ausgestaltung implementiert.
Der Speicher la, der hier lediglich ausschnittsweise darge- stellt ist, enthält eine Vielzahl von in die Bereiche A..C unterteilte Speicherobjekte ld. Jedes Speicherobjekt ld ist dabei durch seine im Identifizierbereich A enthaltene binäre Adresse identifizierbar. Die Speichobjekte ld sind in aufsteigender Folge der Adressen angeordnet.
Im Steuerbereich C jedes Speicherobjektes ld ist ein sogenanntes Gateway-Kontrollregister GCR vorgesehen, welches den Betriebsmodus der verschiedenen Speicherobjekte ld festlegt. Für den Fall, daß die oben genannten vier verschiedene Be- triebsmodi zum Betreiben des Speichers la vorgegeben sind, ist das Gateway-Kontrollregister GCR zwei Bit breit und kann wie folgt ausgebildet sein:
Figure imgf000014_0001
Darüber hinaus ist im Steuerbereich C jedes Speicherobjektes ld ein Knotenauswahlregister NSR enthalten, das eine Zuordnung der jeweiligen Speicherobjekte ld zu den angeschlossenen Teilnehmern 3, 4 festlegen. T3 und T4 bedeutet im vorliegenden Beispiel, daß die entsprechenden Speicherobjekte ld dem ersten Teilnehmer 3 bzw. dem zweiten Teilnehmer 4 zugeordnet ist. Wie in Figur 2 angedeutet, kann dabei ein Speicherobjekt entweder dem ersten Teilnehmer (T3) , dem zweiten Teilnehmer (T4) oder wie im Shared-Gateway-Betriebsmodus beiden Teilnehmern (T3/T4) zugeordnet sein.
Die letztgenannten Register GCR, NSR können fakultativ von einem der Teilnehmer 3, 4, typischerweise der zentralen Re- cheneinheit, initialisiert werden. Sie sind dann aber, wenn sie einmal initialisiert wurden und für den Fall, daß keine erneute Initialisierung stattfindet, während des gesamten Datentransfers fest vorgegeben.
Der Ausschnitt des Speicher in Figur 2 enthält ein 4-fach FIFO bestehend aus vier FIFO-Speicherobjekten ld (Adressen 01000...01011) . Die Anzahl der Speicherobjekte ld eines FIFOs ist vorteilhafterweise, jedoch nicht notwendigerweise, ein Vielfaches von zwei. Für diesen Fall lassen sich die FIFOs über ihre Adresse besonders einfach implementieren. Bei einer 5-Bit Adressbreite definiert sich ein 4-fach FIFO dadurch, daß die jeweils höherwertigen drei Ziffern (MSBs; most signi- ficant bits) der jeweiligen Adresse gleich sind. Die nieder- wertigen beiden Ziffern (LSBs; least significant bits) in aufsteigender Form umfassen dann die vier Speicherobjekte ld des FIFOs. Zur Definition eines FIFOs ist somit lediglich die Startadresse des FIFOs und die FIFO-Länge erforderlich. Die Länge des FIFOS, die je nach Applikation variabel eingestellt werden kann, ist in einem speziellen FIFO-Längenregister FLR im ersten Speicherobjekt ld des FIFOs abgelegt. Im Beispiel entsprechend Figur 2 beginnt das 4-fach FIFO somit bei einem Speicherobjekt ld, dessen Adresse mit den Ziffern 00 endet, und endet bei dem nächsten Speicherobjekt ld, dessen Adresse mit den Ziffern 11 endet. Durch die adressorientierte Defini- tion eines FIFOs ist damit auch festgelegt, daß ein FIFO ausschließlich bei Speicherobjekten ld beginnt, dessen Adresse geradzahlig ist.
Typischerweise enthält eines der Speicherobjekte ld des FI- FOs, z.B. das jeweils erste Speicherobjekt ld eines FIFOs, ein FIFO-Füllstandsregister FFR, welches angibt, wieviel der FIFO-Speicherobjekte ld noch leer sind. Der Inhalt des FIFO- Füllstandsregister zeigt in der vorliegenden Implementierung auf das erste freie Speicherobjekt ld des FIFOs.
Das dem Vierfach-FIFO nachfolgende Speicherobjekt, d. h. das Speicherobjekt ld mit der Adresse 01100, wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel in dem bereits beschriebenen Shared- Gateway-Betriebsmodus betrieben. Dieses Speicherobjekt ld ist zum Empfangen von Daten von Teilnehmer 4 vorgesehen. Die soeben empfangenen Daten werden anschließend automatisch vom Teilnehmer 3 ausgelesen.
Die diesem Speicherobjekt nachfolgenden vier Speicherobjekte (Adressen 01101...10000) werden jeweils im Gateway- Betriebsmodus betrieben. Dabei ist das erste Speicherobjektpaar (Adresse 01101, OHIO) für einen Datentransfer von Datenobjekten von Teilnehmer 3 zu Teilnehmer 4 vorgesehen. Das zweite Speicherobjektpaar (Adresse 01111, 10000) ist hingegen für einen Datentransfer von Teilnehmer 4 zu Teilnehmer 3 vorgesehen. Unmittelbar vor dem 4-fach FIFO kann zusätzlich, wie in Figur 2 angedeutet, ein Speicherobjekt ld (Adresse 00111), das im Gateway-Betrieb betrieben wird, angeordnet sein. In diesem Fall läßt sich dieses Speicherobjekt ld zusammen mit dem 4- fach FIFO auch in dem bereits beschriebenen FIFO-Gateway- Betriebsmodus betreiben.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung kann im Gateway-Betrieb vorgesehen sein, daß die Adressen der ersten Speicherobjekte ld von im Gateway-Betrieb betriebenen Speicherobjektpaaren ungeradzahlig ist.
Auf diese Weise kann durch die Implementierung sehr einfach gesteuert durch die Adressen sowie über die Steuerinformation in den Steuerbereichen C bestimmt werden, welche der Speicherobjekte ld im FIFO-Betrieb und welche im Gateway-Betrieb betrieben werden. Die Funktionalität des erfindungsgemäßen Speichers la ist somit datengesteuert und wird durch die spezielle Speicheraufteilung bestimmt. Die Daten werden hier nicht beliebig über den Speicher la hin- und herkσpiert, sondern es werden vielmehr die Datenobjekte vorbestimmter Datenbereiche B transferiert.
Ein solcher datengesteuerter Datentransfer ist daher sehr flexibel, da keine zusätzliche Hardware- oder Softwareprogrammierung erforderlich ist. Auf diese Weise wird die Rechenleistung einer angeschlossenen zentralen Recheneinheit nicht beeinträchtig, was zu keiner Verminderung der Leistungsfähigkeit des gesamten Kommunikationssystems führt.
Fakultativ kann im Steuerbereich C auch ein sogenanntes Transfer-Statusregister TSR enthalten sein, das festlegt, welche der Speicherobjekte ld zum Senden (TO) und welche zum Empfangen (RO) von Daten vorgesehen sind. Vorteilhafterweise kann jedoch auf das Vorsehen eines solchen Transfer- Statusregister TSR verzichtet werden, wenn diese Zuordnung gesteuert wird durch die zu übertragenden Daten selbst. Beispielsweise kann im Steuerbereich festgelegt sein,
• daß die Speicherobjekte ld der FIFOs als Transmit-Objekte (TO) nur zum Senden von Datenob ekten vorgesehen sind,
• daß die jeweils ersten Speicherobjekte ld von Gateway- Speicherobjekten als Receive-Objekte (RO) nur zum Empfangen von Datenobjekten vorgesehen sind und
• daß die im Shared-Gateway-Betrieb betriebenen Speicherobjekte ebenfalls als Receive-Objekte (RO) vorgesehen sind.
Besonders vorteilhaft ist die Erfindung, wenn einer der Teilnehmer 3, 4 eine sehr viel höhere Datenübertragungsrate aufweist wie der andere Teilnehmer 3, 4. In diesem Fall können die FIFOs zur Datenpufferung zwischen dem „schnellen" und dem „langsamen" Teilnehmer 3, 4 verwendet werden. Typischerweise, jedoch nicht notwendigerweise, hängt die FIFO-Länge insbesondere vom Verhältnis dieser Datenübertragungsraten ab.
Darüber hinaus ist die Konfiguration mindestens eines Teiles der Speicherobjekte ld als FIFO nicht ausschließlich zur Datenpufferung bei einem Datentransfer zwischen einem „schnellen" und einem „langsamen" Teilnehmer 3, 4 denkbar, sondern läßt sich im Rahmen der Erfindung auf jeglichen Datentransfer mit gleichen oder unterschiedlichen Datenübertra- gungsraten der Teilnehmer 3, 4 vorteilhaft anwenden.
Insbesondere können im FIFO-Betrieb betriebene Speicherobjekte ld vorteilhaft auch dann eingesetzt werden, wenn beispielsweise der Datensender kontinuierlich Daten sendet. Die- se Daten können dann vom Datenempfänger gesammelt aus dem
FIFO ausgelesen und weiterverarbeitet werden. Auf diese Weise benötigt der Datenempfänger für das gesammelte Auslesen aufgrund geringerer Zugriffszeiten eine geringere Rechenleistung.
Alternativ wäre es selbstverständlich auch denkbar, daß das Auslesen und Weiterverarbeiten der Daten gleichschnell er- folgt, jedoch die Abstände zwischen den Schreib- und Lesezyklen unterschiedlich lang sind. Durch ein FIFO kann angepaßt an die jeweilige Applikation bzw. dem Systemdesign diesem Sachverhalt Rechnung getragen werden.
Figur 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Implementierung einer mit den erfindungsgemäßen Verfahren betriebenen Speichereinrichtung.
In Figur 4 sind die an der Speichereinrichtung 1 angeschlossenen Teilnehmer 3 und 4 als Bussysteme ausgebildet. Jedes der beiden Bussysteme 3, 4, die beispielsweise als CAN- Netzwerke ausgebildet sein können, enthält eine Vielzahl von an jeweils einem Datenbus 3a, 4a angeschlossenen Netzwerkkno- ten 3b, 4b. Die Netzwerkknoten 3b, 4b der Bussysteme 3, 4 dienen dabei der Datenkommunikation untereinander. Die Ausgestaltung und die Anzahl der einzelnen Netzwerkknoten 3b, 4b der jeweiligen Bussysteme 3, 4 sowie die Ausgestaltung der jeweiligen Datenbusse 11, 21 sei für die vorliegende Erfin- düng nicht weiter von Belang.
Zum Zwecke des Datentransfers zwischen den beiden Bussystemen 3, 4 ist ein Brückenmodul 5, welches die erfindungsgemäße Speichereinrichtung 1 enthält, vorgesehen. Die Speicherein- richtung 1 ist dabei über jeweils eine Schnittstellenschaltung 6a, 6b und über Verbindungsleitungen 2a, 2b in bekannter Weise mit jedem der Datenbusse 3a, 4a der Bussysteme 3, 4 verbunden. Typischerweise weisen die Datenbusse 3a, 4a der beiden Bussysteme eine unterschiedlich hohe Datenübertra- gungsrate auf. Die Speichereinrichtung 1 des Brückenmoduls 5 kann hierbei der Entkopplung des Datentransfers zwischen den unterschiedlich schnellen Bussystemen dienen.
Figur 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Im- plementierung einer mit den erfindungsgemäßen Verfahren betriebenen Speichereinrichtung. Mit 10 ist hier ein Bussystem, das beispielsweise entsprechend einem der Bussysteme 3, 4 entsprechend Figur 3 ausgebildet ist, bezeichnet. Das Bussystem 10, das hier als CAN- Netzwerk ausgebildet ist, weist eine Vielzahl von an einem Datenbus 11 angeschlossen Netzwerkknoten 12, 12' auf. Die
Speichereinrichtung 1, die in Figur 5 in einem der Netzwerkknoten 12' integriert ist, ist hier zwischen einem als CAN- Modul ausgebildeten ersten Teilnehmer 3 und einem als CPU- Modul ausgebildeten zweiten Teilnehmer 4 angeordnet. Die Speichereinrichtung 1 dient hier der Entkopplung des Datentransfers zwischen dem mit hohen Datenübertragungsraten betriebenen CPU-Modul 3 und dem mit relativ niedrigen Datenübertragungsraten betriebenen CAN-Modul .
Das CAN-Modul 3 ist darüber hinaus über eine Schnittstellenschaltung 13 mit dem Datenbus 11 des Bussystems 10 verbunden. Das CPU-Modul 4 ist über einen internen Bus 14 mit weiteren Modulen 15 des Netzwerkknotens 12' verbunden. Diese weiteren Module 15 können beispielsweise ein Timermodul, ein Inter- ruptmodul, ein interner Speicher, die Spannungsversorgung des Netzwerkknotens 12', AD-Wandler-Module, etc. enthalten. Die Speichereinrichtung 1 ist der besseren Übersicht wegen in Figur 5 lediglich in einem der Netzwerkknoten 12' vorgesehen. Selbstverständlich kann eine erfindungsgemäße Speicherein- richtung 1 auch in mehreren bzw. in jedem der am Datenbus 11 angeschlossenen Netzwerkknoten 12, 12' vorgesehen sein.
In den vorstehenden Ausführungsbeispielen gemäß den Figuren 4 und 5 wird von einer Speichereinrichtung in einem CAN- Bussystem ausgegangen. Es sei jedoch ausdrücklich anzumerken, daß die vorliegende Erfindung auch vorteilhaft für jedes andere Kommunikationssystem zum Zwecke der Entkoppelung des Datentransfer zwischen einem Datensender und einem Datenempfan- ger eingesetzt werden kann.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele zeigen bevorzugte und vorteilhafte Realisierungen der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren betriebenen Speichereinrichtung 1, welches zur Entkopplung des Datentransfers zwischen mindestens zwei angeschlossenen Teilnehmern 3, 4 geeignet ist. Die oben angegebenen Beispiele für vorteilhafte Alternativen sollen jedoch nicht als vollständig angesehen werden. Vielmehr ergeben sich selbstverständlich - eventuell weitere vorteilhafte - Alternativen und Kombinationen, die bei der Durchsicht der obigen Beschreibung nahegelegt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Speichereinrichtung,
- die zum Zwecke eines seriellen Datentransfers von binären Datenobjekten vorgegebener Datenbreite zwischen mindestens zwei Teilnehmern (3, 4) eines Datenübertragungssystems angeordnet ist und
- die eine Vielzahl von vorzugsweise gleich großen und durch ihre Adresse identifizierbarer Speicherobjekte (ld) ent- hält,
- wobei die Datenbreite in jedem Speicherobjekt (ld) mindestens der vorgegebener Datenbreite eines für ein Datentransfer vorgesehenen Datenobjektes entspricht und
- wobei eine Mehrzahl von Speicherobjekten (ld) mindestens eine FIFO-Struktur (FIFO) bilden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß
- mindestens eine jeweils eine Mehrzahl von Speicherobjekten
(ld) enthaltende FIFO-Struktur (FIFO) vorgesehen ist, über die datengesteuert durch die zu übertragenden Datenobjekte der Datentransfer erfolgt.
2. Speichereinrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Teilnehmer (3, 4) mit unterschiedlich hohen Datenübertra- gungsraten betrieben werden.
3. Speichereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß jeder der Teilnehmer (3, 4) sowohl Datensender als auch als Datenempfänger sein kann.
4. Speichereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß jedes der Speicherobjekte (ld) zumindest - einen Identifizierbereich (A) , der die jeweilige Adresse des Speicherobjektes (ld) enthält,
- einen Datenbereich (B) , in welchem die zu übertragenen Datenobjekte ablegbar sind, und - einen Steuerbereich (C) , der die Kontroll- und Steuerfunktionen für den Datentransfer enthält, aufweist .
5. Speichereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü- ehe, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß jede der FIFO-Strukturen (FIFO) ein datengesteuertes FIFO- Füllstandsregister (FFR) aufweist, dessen Inhalt anzeigt, wieviel der Speicherobjekte (ld) der FIFO-Struktur (FIFO) be- reits beschrieben sind und/oder welche leer sind.
6. Speichereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß jedes Speicherobjekt (ld) ein Knotenauswahlregister (NSR) aufweist, dessen Inhalt anzeigt, welchen Teilnehmern (3, 4) die einzelnen Speicherobjekte (ld) zugeordnet sind.
7. Speichereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü- ehe, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß jedes Speicherobjekt (ld) ein Gateway-Kontrollregister (GCR) aufweist, dessen Inhalt den Betriebsmodus des jeweiligen Speicherobjektes (ld) festlegt.
8. Speichereinrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Inhalt des Gateway-Kontrollregisters (GCR) und/oder des Knotenauswahlregisters (NSR) fakultativ über mindestens einen der Teilnehmer (3, 4) und/oder über eine zentrale Recheneinheit konfigurierbar ist.
9. Verfahren zum Betreiben einer Speichereinriehtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h einen ersten Betriebsmodus mit den folgenden Verfahrens- schritten:
(a) eine FIFO-Struktur (FIFO) wird bereitgestellt;
(b) eine Mehrzahl von für den Datentransfer vorgesehener Datenobjekte (D1...D3) werden von dem als Datensender fungierenden ersten Teilnehmer (3, 4) nacheinander in die entsprechend nacheinander angeordneten Speicherobjekte (S1...S4) der FIFO-Struktur (FIFO) geschrieben;
(c) dieser Vorgang wird solange wiederholt, bis entweder alle Speicherobjekte (S1...S4) der FIFO-Struktur (FIFO) beschrieben sind oder alle für den Datentransfer vorgesehe- nen Datenobjekte (D1...D3) auf den entsprechenden Speicherobjekten (S1...S3) der FIFO-Struktur (FIFO) abgelegt wurden;
(d) die FIFO-Struktur (FIFO) wird zum Auslesen freigegeben;
(e) die soeben auf die entsprechenden Speicherobjekte (S1...S3) der FIFO-Struktur (FIFO) geschriebenen Datenobjekte (D1...D3) werden von dem als Datenempfänger fungierenden zweiten Teilnehmer (3, 4) in der Reihenfolge des Beschreibens wieder ausgelesen.
10. Verfahren nach Anspruch 9, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h einen zweiten Betriebsmodus mit den folgenden Verfahrensschritten:
(a) ein Speieherobjektepaar bestehend aus zwei Speicherobjek- ten (S5, S6) wird bereitgestellt;
(b) ein für den Datentransfer vorgesehenes Datenobjekt (D5) wird von dem als Datensender fungierenden ersten Teilnehmer (3, 4) in das erste Speicherobjekt (S5) des Speicherobjektpaares geschrieben; (c) das Datenobjekt (D5) wird vom ersten Speicherobjekt (S5) zum zweiten Speicherobjekt (S6) kopiert; (d) das Datenobjekt (D5) wird von dem als Datenempfänger fun¬ gierenden zweiten Teilnehmer (3, 4) wieder ausgelesen.
11. Verfahren nach den Ansprüchen 9 und 10, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h einen dritten Betriebsmodus, bei dem eine erste FIFO-Struktur (FIFO) und eine zweite FIFO-Struktur oder ein einzelnes Speicherobjekt (S8) bereitgestellt wird, wobei die erste FIFO- Struktur (FIFO) zur Datenpufferung der einzulesenden oder der auszulesenden Datenobjekte (D9...D11) im ersten Betriebsmodus betrieben wird und die zweite FIFO-Struktur oder das einzelne Speicherobjekt (S8) zum Auslesen bzw. Einlesen der entsprechenden Datenobjekte (D9...D11) im zweiten Betriebsmodus betrieben wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h einen vierten Betriebsmodus mit den folgenden Verfahrensschritten: (a) ein Speicherobjekte (S7) wird bereitgestellt;
(b) ein für den Datentransfer vorgesehenes Datenobjekt (D7) wird von dem als Datensender fungierenden ersten Teilnehmer (3, 4) in das Speicherobjekt (S7) geschrieben,
(c) das Speicherobjekt (S7) wird zum Auslesen freigegeben; (d) das Datenobjekt (D7) wird eben demselben Speicherobjekt
(S7) von dem als Datenempfänger fungierenden zweiten Teilnehmer (3, 4) wieder.
13. Speichereinriehtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, bei dem die Speicherzellen (S1...S4) der FIFO-Struktur (FIFO) datengesteuert sowohl im ersten als auch im zweiten und/oder im dritten Betriebsmodus betreibbar sind.
14. Speichereinriehtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Speicherobjekte (la) datengesteuert im ersten Betriebsmo- dus und/oder im zweiten Betriebsmodus und/oder im dritten Be- triebsmodus und/oder im vierten Betriebsmodus betreibbar sind.
15. Speichereinriehtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Adressen der jeweils ersten Speicherobjekte (S1...S4) einer im ersten Betriebsmodus betriebenen FIFO-Struktur (FIFO) geradzahlig ist und die Adressen der jeweils ersten Speicherobjekte (S5, S2) eines im zweiten Betriebsmodus betriebe- nen Speicherobjektpaares ungeradzahlig ist.
16. Speichereinriehtung nach einem der Ansprüche 9 und 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Auslesen der beschriebenen Speicherobjekte (ld) erst nach einem Anforderungssignal einer zentralen Recheneinheit oder des Datenempfängers erfolgt.
17. Speichereinriehtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Speichereinriehtung in einem Brückenmodul (5) integriert ist und das Brückenmodul (5) zur Kopplung mindestens zweier als Bussysteme ausgebildeter Teilnehmer (3, 4) zwischen eben diesen angeordnet ist.
18. Speichereinriehtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die zwischen einem als zentrale Recheneinheit ausgebildeten ersten Teilnehmer (4) und einem zweiten Teilnehmer (3), der mit einem Datenbus (11) eines Bussystemes (10) gekoppelt ist, angeordnet ist.
19. CAN-Bussystem mit mindestens einer Speichereinriehtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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