DE60004035T2

DE60004035T2 - Verfahren und vorrichtung für datenübertragung

Info

Publication number: DE60004035T2
Application number: DE60004035T
Authority: DE
Inventors: Peter Mayhill Strong
Original assignee: E300 Ltd; E300 Ltd THEALE
Current assignee: SICOONECT LTD., BOOKHAM, LEATHERHEAD, GB
Priority date: 1999-04-10
Filing date: 2000-04-10
Publication date: 2004-09-30
Anticipated expiration: 2020-04-11
Also published as: ATE245878T1; TR200102934T2; GB9908105D0; EP1169822A1; DE60004035D1; WO2000062486A9; CN1350738A; EP1169822B1; KR20010111504A; JP2002542667A; US20020126691A1; ES2206222T3; KR100792772B1; US7103688B2; GB2351884A; BR0009688A; WO2000062486A1; RU2001130352A; AU4128400A; GB2351884B

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Übertragung von Datennachrichten in ein Datennetzwerk, welches eine Mehrzahl von Stationen enthält, die durch eine Busleitung verbunden sind. Die Erfindung bezieht sich insbesondere, aber nicht ausschließlich, auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Datenübertragung zwischen Computern, die durch elektrische Leitungen miteinander verbunden sind.
Ein Verfahren für den Betrieb einer Datenverarbeitungsanlage für Kraftfahrzeuge, in welcher die Datenverarbeitungsanlage mindestens zwei Computer und eine Busleitung enthält, die die Computer für die Übertragung von Datennachrichten verbindet, ist in US 5,001,642 und US 5,524,213 offenbart. Das in den oben genannten US-Patenten offenbarte Verfahren arbeitet entsprechend einem Protokoll, welches als CAN (Controller Area Network) bekannt ist, dessen Einzelheiten in ISO (International Standards Organisation) Beschreibung Nr. 11898 offenbart sind.
Eine Datennachricht bekannter Art ist in 1 gezeigt. Die Datennachricht umfasst eine Anfangskennung, welche dem Datennetzwerk anzeigt, dass eine Nachricht begonnen hat, ein Arbitrierungsfeld, welches die Priorität der Nachricht ermittelt, wenn zwei oder mehr Knoten des Netzwerks um den Datenbus streiten. In einer ersten Version umfasst das Abitrierungsfeld einen 11-Bit-Bezeichner und ein Anforderungsbit (RTR) welches dominant ist für Datenframes und rezessiv für Anforderungsframes (deren Bedeutung weiter unten beschrieben wird). Wahlweise kann in einer zweiten Version der Bezeichner ein 29-Bit-Bezeichner sein, der zwei Bits Ersatzfernabfrage (SRR) und Bezeichnererweiterung (IDE) umfasst. Das SSR-Bit verleiht der oben behandelten Version Priorität, wenn in einem Netzwerk, welches Nachrichten beider Versionen transportiert, beide Nachrichten denselben 11-Bit-Bezeichner haben. Das IDE-Bit unterscheidet zwischen 29-Bit-Bezeichnern (welche rezessiv sind) und 11-Bit-Bezeichnern (welche dominant sind).
Die Datennachricht umfasst ferner ein Steuerfeld, welches für die erste oben behandelte Version das Bezeichnererweiterungsbit plus ein reserviertes Bit (r0), die beide dominant gesetzt sind, und ein 4-Bit-Datenfeld Längencode (DLC), welcher die Anzahl der Bits in einem Datenfeld der Nachricht bezeichnet, enthält. In der zweiten Version umfasst das Steuerfeld ebenfalls zwei reservierte Bits (r1 und r0), welche dominant gesetzt sind und einen 4-Bit-Datenfeld Längencode, der ebenfalls die Anzahl der Bits im Datenfeld bezeichnet. Das Datenfeld enthält 0 bis 8 Bytes Daten.
Ein dem Datenfeld folgendes CRC-Feld (cyclischer Redundanzprüfer) enthält eine 15-Bit-Prüfsumme, die aus wesentlichen Teilen der Nachricht berechnet wird und die zur Fehlererkennung verwendet wird. Ein Bestätigungsbit folgt dem CRC-Feld. Jede Steuereinheit, die die Datennachricht fehlerfrei empfangen konnte, sendet ein Bestätigungsbit während der Zeitdauer, während das Bestätigungsbit anliegt und die Vorrichtung, die die Nachricht überträgt, prüft das Anliegen des Bestätigungsbits. Wenn ein Bestätigungsbit erkannt wird, wird der nächste Datenframe gesendet, aber wenn kein Bestätigungsbit erkannt wird, überträgt die Vorrichtung den Datenframe neu. Vor der Neuübertragung überträgt der Knoten einen Fehlerframe und wartet dann die 8-fache Dauer der Framebitrate vor der Neuübertragung.
2 zeigt einen Anforderungsframe zur Verwendung mit dem in 1 gezeigten Datenframe. Teile, die mit dem Frame aus 1 gemeinsam sind, sind durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet, die jedoch um 100 erhöht wurden. Der Anforderungsframe entspricht darin dem Datenframe, dass er eine Anfangskennung, ein Arbitrierungsfeld mit einem Bezeichner, ein Steuerfeld, ein CRC-Feld und ein Bestätigungsbit enthält. Der Anforderungsframe umfasst jedoch kein Datenfeld und das RTR-Bit im Arbitrierungsfeld ist rezessiv, um den Frame deutlich als Anforderungsframe zu kennzeichnen.
Der Zweck des Anforderungsframe ist es, die Übertragung des entsprechenden Datenframes anzufragen. Wenn z.B. ein Knoten A einen Anforderungsframe überträgt, dessen Arbitrierungsfeld auf 234 gesetzt ist, dann würde Knoten B, wenn richtig initialisiert, mit einem Datenframe antworten, dessen Arbitrierungsfeld ebenfalls auf 234 gesetzt ist.
3 zeigt einen Fehlerframe zur Verwendung in dem Netzwerk, in welchem die Frames der 1 und 2 übertragen werden. Der Fehlerframe wird übertragen, wenn ein Knoten einen Fehler entdeckt und veranlasst alle anderen Knoten einen Fehler zu entdecken, so dass sie ebenfalls Fehlerframes senden. Der Nachrichtensender versucht dann automatisch, die Nachricht neu zu übertragen und ein Schema von Fehlerzählern gewährleistet, dass kein Knoten den Datenverkehr auf dem Datenbus dadurch stören kann, dass er wiederholt Fehlerframes sendet.
Der Fehlerframe enthält ein Fehlerflag, welches aus 6 Bits des gleichen Wertes (was so die Bitfüllregel verletzt, wie sie dem Fachmann bekannt ist) und einem Fehlerendekennzeichen, 8 rezessive Bits umfassend, besteht. Das Fehlerendekennzeichen stellt Platz bereit, in welchem andere Knoten am Bus ihre Fehlerflags senden können, sobald sie den ersten Fehlerflag erkennen. Schließlich kann ein Überlastframe (nicht gezeigt) genutzt werden, dessen Format dem des oben beschriebenen Fehlerframes entspricht. Der Überlastframe wird von einem Knoten gesendet, der zu beschäftigt ist.
Die oben beschriebene Anlage nach dem Stand der Technik hat den Nachteil, dass die Geschwindigkeit, mit welcher Daten zuverlässig im Netzwerk übertragen werden können, durch die Entfernung begrenzt wird, die die Daten zwischen den Knoten des Netzwerkes zurücklegen müssen. Wenn Nachrichten, die aus kleinen Datenmengen bestehen, über kleine Entfernungen übertragen werden, z.B. physikalische Messdaten in einem Kraftfahrzeug, die um einen Datenbus, der sich im Fahrzeug befindet, übertragen werden, führt dies nicht zu wesentlichen Schwierigkeiten. Wenn jedoch größere Datenmengen über größere Entfernungen übertragen werden sollen, z.B. die Übertragung großer Datenmengen zwischen Computern, die weit entfernt voneinander stehen, dann verhindert die Geschwindigkeit, mit der Daten übertragen werden können, dass die Anlage nach dem Stand der Technik, wie sie oben beschrieben ist, praktikabel ist. Insbesondere kann die oben beschriebene Anlage nach dem Stand der Technik nur maximal 8 Bytes pro Datenframe übertragen und die Anzahl der Datenbits pro Datenframe geteilt durch den maximalen Abstand in m mal der Datenbitrate (die Nutzlast) ist auf 1,6 begrenzt.
WO 93/07569 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Datenübertragung zwischen Knoten, die an einen Computerbus angeschlossen sind. Der Bus ist in eine Mehrzahl an Unterbussen aufgeteilt, von denen jeder unabhängig arbeiten kann. Der Dateninformationsabschnitt einer Datennachricht wird über einen dieser „Unterbusse" mit der höchsten Geschwindigkeit gesendet, die mit dem oder den adressierten Empfangsknoten kompatibel ist. Dieses Verfahren hat die gleichen Nachteile wie die anderen oben beschriebenen Verfahren.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung suchen die oben genannten Nachteile des Standes der Technik zu überwinden.
Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung stellt diese ein Verfahren zur Übertragung von Datennachrichten zwischen einer Mehrzahl von Stationen, die durch eine Busleitung miteinander verbunden sind, bereit, wobei jede Nachricht einen Frameabschnitt, welcher Inhalts- und Prioritätsinformationen der Datennachricht wiedergibt, und einen Datenabschnitt enthält, der die zu übertragenden Daten wiedergibt. Das Verfahren weist die Schritte auf, dass bewirkt wird, dass zumindest eine der Stationen eine Nachricht auf die Busleitung in der Weise sendet, dass der Frameabschnitt derselben mit einer ersten Datenübertragungsgeschwindigkeit gesendet wird und der Datenabschnitt derselben mit einer zweiten Datenübertragungsgeschwindigkeit gesendet wird, die nicht geringer ist als die erste Datensendegeschwindigkeit, und dass die erste und/oder zweite Datensendegeschwindigkeit in Abhängigkeit von einer Signalqualität eingestellt wird, die nach einer Übertragung zu mindestens einer weiteren Station auf der Busleitung bestimmt wird.
Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Übertragung von Datennachrichten zwischen einer Mehrzahl von Stationen, die durch eine Busleitung miteinander verbunden sind, bereitgestellt, wobei jede Datennachricht einen Frameabschnitt, der Inhalts- und Prioritätsinformationen der Datennachricht wiedergibt, und einen Datenabschnitt, welcher zu sendende Daten wiedergibt, aufweist, wobei die Vorrichtung aufweist:

– Einrichtungen zum Senden einer Datennachricht auf der Busleitung, so dass der Frameabschnitt derselben mit einer ersten Datenübertragungsgeschwindigkeit übertragen wird, und der Datenabschnitt mit einer zweiten Datenübertragungsgeschwindigkeit übermittelt wird, die nicht geringer ist als die erste Datenübertragungsgeschwindigkeit; und
– Einrichtungen für das Einstellen der ersten und/oder zweiten Datenübertragungsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von einer Signalqualität, die nach einer Übertragung zu mindestens einer weiteren Station auf der Busleitung bestimmt wurde.

Die vorliegende Erfindung basiert auf der sehr überraschenden Entdeckung, dass durch die Übertragung des Datenabschnittes einer Datennachricht mit einer zweiten Datenübertragungsgeschwindigkeit, welche höher als die erste Datenübertragungsgeschwindigkeit sein kann, bei welcher der Frameabschnitt der Nachricht übertragen wird, die Datenübertragungsrate im Vergleich zum Stand der Technik deutlich verbessert werden kann, ohne die Entfernungen über welche Daten zuverlässig übertragen werden können, deutlich zu verringern (was der Fall sein würde, wenn die gesamte Datennachricht mit der zweiten Übertragungsgeschwindigkeit übertragen würde). Während z.B. die Nutzlast für bekannte Anlagen auf 1,6 begrenzt ist, kann die Nutzlast für Anlagen, die entsprechend der vorliegenden Erfindung ausgeführt sind, eine Höhe von 102,4 annehmen.
Weiterhin hat eine einstellbare Datenübertragungsgeschwindigkeit den Vorteil, dem Netzwerk zu ermöglichen, sich selbst an die erste und zweite Datenübertragungsgeschwindigkeit anzupassen, was den vorteilhaftesten Ausgleich zwischen Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit der Übertragung bietet.
In einer bevorzugten Ausführungsform sendet wenigstens eine weitere Station ein Bestätigungssignal auf die Busleitung, welches den Empfang der Datennachricht anzeigt.
Vorzugsweise überträgt wenigstens eine Station eine weitere Datennachricht in Reaktion auf die Übertragung eines Bestätigungssignales.
Dies hat den Vorteil, dass weitere Nachrichten an das Netzwerk übertragen werden können, unmittelbar nachdem die vorhergehende Nachricht fehlerfrei empfangen wurde.
Bevorzugt wird die Nachricht neu übermittelt, wenn kein Bestätigungssignal empfangen wird.
Besonders bevorzugt wird eine Fehlernachricht vor der Neuübertragung der Nachricht erzeugt.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die erste und/oder zweite Datenübertragungsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Häufigkeit der Erzeugung der Fehlernachrichten eingestellt. In solch einer Ausführungsform kann die Signalqualität durch die Häufigkeit der Erzeugung der Fehlernachrichten bestimmt werden.
In einer weiteren Ausführungsform wird die Häufigkeit der empfangenen Nachrichten, die einen Fehler enthalten, bestimmt und die erste und/oder zweite Datenübertragungsgeschwindigkeit in Abhängigkeit der Frequenz eingestellt. Auf diese Weise wird die Signalqualität durch die Qualität der empfangenen Nachrichten bestimmt.
Vorzugsweise wird die empfangene Signalstärke bestimmt und die erste und/oder zweite Datenübertragungsgeschwindigkeit in Abhängigkeit allein von der empfangenen Signalstärke oder in Verbindung mit der Häufigkeit der empfangenen Datennachrichten, die einen Fehler aufweisen, bestimmt.
Ein geeignetes Mittel zur Feststellung von Fehlern ist ein zyklischer Redundanzprüfer. Zur Bestimmung der Einstellung der ersten und/oder zweiten Datenübertragungsgeschwindigkeit kann ein Prozessor konfiguriert sein.
Geeigneterweise ist der Prozessor durch ein Computerprogramm konfiguriert, welches die Ausführungsformen der Erfindung implementiert. Das Computerprogramm kann auf jedem geeigneten Trägermaterial bereitgestellt sein, wie Magnetspeichermedien, optischen Speichermedien, Festkörperspeichermedien oder über ein Kommunikationsträgermedium wie einem Funkfrequenzträgersignal oder einem optischen Trägersignal bereitgestellt werden.
Geeigneterweise enthält der Frameabschnitt Informationen, die eine Station, an welche die Nachricht gerichtet ist, wiedergeben.
Dies hat den Vorteil, dass dem Netzwerk ermöglicht wird, derart angeordnet zu sein, dass nur ein adressierter Knoten oder adressierte Knoten auf eine bestimmte Nachricht reagieren.
Der Frameabschnitt kann Informationen enthalten, die die Größe des entsprechenden Datenabschnittes wiedergeben.
Die zweite Datenübertragungsgeschwindigkeit kann ein ganzzeiliges Vielfaches der ersten Datenübertragungsgeschwindigkeit sein.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nunmehr anhand der beiliegenden Zeichnung beispielhaft beschrieben.
Es zeigt:
1 eine aus dem Stand der Technik bekannte Datennachricht,
2 eine Anforderungsnachricht zum Einsatz in Zusammenhang mit der Datennachricht gemäß 1,
3 eine Fehlermeldung zum Einsatz in Zusammenhang mit der Datennachricht gemäß 1 und der Anforderungsnachricht gemäß 3,
4 eine Datennachricht zur Verwendung innerhalb einer durch die vorliegende Erfindung verkörperte Nachricht,
5A und 5B Flußdiagramme, in welchen das Umschalten zwischen einer ersten und einer zweiten Datenübertragungsgeschwindigkeit gemäß des Verfahrens der vorliegenden Erfindung dargestellt ist,
6 ein Blockdiagramm einer Vorrichtung eine durch die vorliegende Erfindung verkörperten Vorrichtung und
7 eine Implementierung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Ausführungsvarianten
Der Darstellung gemäß 4 ist ein Datenrahmen zum Einsatz gemäß des durch die vorliegende Erfindung verkörperten Verfahrens zu entnehmen. Der Datenrahmen umfasst eine Anfangskennung 201, ein Arbitrierungsfeld 202, welches einen Bezeichner 203 umfasst, ein Anforderungsbit 204 (RTR-Bit), ein Ersatzanforderungsbit 205 und eine ein Bezeichner-Erweiterungsbit 206. Die genannten Komponenten wirken in einer Weise zusammen, mit welcher entsprechende Komponenten des aus dem Stand der Technik gemäß 1 bekannten Datenrahmens zusammenwirken, mit Ausnahme, dass das Bezeichnerfeld 203 Informationen hinsichtlich der Übertragungs- und Empfangsknotenidentifizierung, der Größe des Datenfeldes 208 und der Übertragungsgeschwindigkeit der Daten aufweist, die im Datenfeld 208 enthalten sind.
Die Nachricht umfasst ein Steuerfeld 207, welche einen Datenlängencode (DLC) enthält. Das vierte Bit dieses Datenlängencodes kann Informationen über die Größe des Datenfelds 208 enthalten. Das Datenfeld kann in seiner Größe von 8 Byte gemäß der Lösungen aus dem Stand der Technik, bis auf 2048 Bytes erweitert werden. Wenn die Datenübertragungsrate F2 der Daten im Datenfeld 208 ein ganzzeiliges Vielfaches der Datenübertragungsrate der Daten im Abitrierungsfeld 203 und im Steuerfeld 207 beträgt, kann ein Multiplizierer durch die unbenutzten r0 und r1 jeweils Bits des Steuerfeldes 207 gesetzt werden. F1-Bitraten liegen typischerweise zwischen 10 kBit und 1 Megabit und F2-Bitraten in typischerweise im Bereich zwischen 10 kBit und 8 Megabit, obwohl diese Bitraten willkürlich geändert werden können, jeweils abhängig von der speziellen Auslegung des Netzwerks.
Bei anfänglicher Initialisierung des Netzwerkes konfiguriert der Benutzer die F1- und F2-Bitraten hinsichtlich spezieller Werte und bei Überwachung der Geschwindigkeit, mit welcher Fehlermeldungen während Testübertragungen bestimmt werden, werden die verlässlichsten F1- und F2-Bitraten für das spezielle Netzwerk gesetzt. Eine Tabelle, welche eine Richtschnur für anfängliche Setzwerte enthält, kann geliefert werden, wobei die Tabelle auf den Kabellängen innerhalb des Netzwerkes basiert. Ferner kann ein Testprogramm zur Automatisierung des Setzens von F1 und F2 zur Verfügung gestellt werden. Die Setzwerte können in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert werden und stehen somit zur Wiederverwendung zur Verfügung, bei jedem erneuten Einschalten der Vorrichtung.
Eine Einrichtung, in welche ein Einknotenbetrieb unter Einsatz des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens abläuft, umfasst einen Niedrig-Leveltreibereinrichtung zur Automatisierung des Setzens von F1 und F2. Bei wiederholtem Lauf des Programmes der Niedrig-Leveltreibereinrichtung während einer Netzwerksitzung, aktualisieren die Knoten die F1- und F2-Bitraten, welche im nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, auf hohe oder auf niedrige Werte. Dies ist abhängig von den Signalbedingungen auf dem Netzwerk zu dieser Zeit. Dadurch wird sichergestellt, dass sich die Bitübertragungsraten in adaptiver Weise hinsichtlich Zuverlässigkeit und Geschwindigkeit optimieren.
Die oben beschriebene Ausführungsvariante umfasst im Arbitrierungsfeld 202 eine Anzahl codierter Bits, zur Identifikation des Übertragungsknotens sowie der Identität des beabsichtigten Empfangsknotens oder der beabsichtigten Empfangsknoten. Empfangen alle Knoten die Datennachricht, vergleichen diese die Bits innerhalb des Arbitrierungsfeldes 202 mit den Bits und ihren Nachrichtenadressierungsfiltern (wie Fachleuten auf diesem technischen Gebiet bekannt ist), um zu bestimmen, ob die Datennachricht an sie adressiert ist oder nicht. Ist die Datennachricht nicht an sie adressiert, schalten sie in einen passiven Betriebszustand um, welcher sicherstellt, dass nur der Knoten, für den die Nachricht bestimmt ist, den Empfang der Nachricht quittiert, wenn dies ohne Fehler erfolgt ist. Der Sender kann dann bestimmen, dass die Nachricht vom richtigen Knoten fehlerfrei empfangen wurde und nicht bei irgendeinem Knoten des Netzwerkes.
Die vier Bitdatenlängencodes des Kontrollfeldes 207 umfasst sieben ungenutzte Werte gemäß der aus dem Stand der Technik bekannten Anordnung, die im Zusammenhang mit den 1 und 3 diskutiert wurde (9 bis F-hexadezimal). Gemäß der vorliegenden Erfindung können diese unbenutzten Werte dazu herangezogen werden, eine Anzahl von Bytes anzuzeigen, die im Datenfeld enthalten sind, wie aus der nachfolgenden Tabelle hervorgeht.
Ein alternatives Verfahren zur Anzeige der Anzahl der Bytes innerhalb des Datenfeldes 208 kann darin liegen, jedes der zur Verfügung stehenden 29 Bits des Bezeichners 203 in einem vorbestimmten Muster zu benutzen. Diese alternative Vorgehensweise kann eingesetzt werden, um die Anzahl verschiedener erhältlicher Datenfeldbytes der Benutzer zu vergrößern.
Wie oben dargelegt, können die beiden im Steuerfeld 207 enthaltenen Reservebits dazu eingesetzt werden, anzuzeigen, dass die Datenübertragungsrate F2 des Datenfeldes 208 ein ganzseitiges Vielfaches der Datenübertragungsrate F1 des Arbitrierungfeldes 202 und des Steuerfeldes 207 darstellt. Dies kann gemäß der nachfolgend wiedergegebenen Tabelle 2 erfolgen:
Eine alternative Vorgehensweise zur Anzeige der Bitrate F2 liegt darin, jedes der 29 erhältlichen Bits im Bezeichner 203 in einem vorbestimmten Muster zu benutzen.
In Bezug auf die 5A und 5B, welche jeweils ein Flussdiagramm darstellen, welches das Verfahren des Umschaltens von der Datenübertragungsrate F1 und F2 auf F2 und umgekehrt darstellen, werden Frameanfang und Frameende mit der F1-Bitrate übertragen, wie in 4 dargestellt ist. Bevor ein Datenrahmen übertragen wird, überprüft der Übertragungszeitgeber des entsprechenden Übertragers ein Register eines nichtflüchtigen Speichers, welcher den aktuellen F1-Bitratenwert enthält. Anschließend wird der Übertragungszeitgeber auf diesen Wert für alle Bits des Datenrahmens gesetzt. Die Übertragungssequenz beginnt insbesondere bei Schritt 501 und falls der Beginn des Datenrahmenabschnittes 201 bei Schritt 502 begonnen hat, wird ein Zähler A bei 503 gestartet, andernfalls verzweigt der Übertrager zu Schritt 502 zurück.
Nach Start des Zählers A wird bei Schritt 504 bestimmt, ob der Zähler A das letzte Bit des Steuerfeldes 200A erreicht hat. Stellt der Zähler fest, dass das letzte Bit des Steuerfeldes 208 gesendet worden ist, überprüft der Übertragungs-Zeitgeber ein Register im nichtflüchtigen Speicher, welches den aktuellen F2-Bitratenwert enthält und der Übertragungszeitgeber wird in Schritt 505 auf F2 gesetzt. Ein Zähler B wird bei Schritt 506 gestartet und wenn dieser Zähler bei Schritt 507 feststellt, dass das letzte CRC-Bit (Cyclic Redundancy Check) gesendet worden ist, wird der Übertragungszeitgeber in Schritt 508 auf F1 zurückgesetzt zur Übertragung des Restes des Datenrahmens.
Wenn ein Bestätigungsbit in Schritt 509 empfangen wurde, wird er Datenendabschnitt bei Schritt 510 gesendet und innerhalb des Schrittes 511 erfolgt eine Bestimmung, ob ein anderer Datenrahmen zu senden ist. Falls ein anderer Datenrahmen zu senden ist, verzweigt die Prozedur zurück zu Schritt 501. Falls kein weiterer Datenrahmen zu übertragen ist, wird in Schritt 509 kein Bestätigungsbit empfangen und eine Fehlermeldung wird bei Schritt 512 abgesandt. Nach Abwarten der sechsfachen Dauer der F1-Bitperiode innerhalb des Schrittes 513, verzweigt die Prozedur zurück zum Schritt 501. Wird kein weiterer Datenrahmen im Schritt 511 gesendet, wartet das Gerät den Beginn der nächsten Übertragungssequenz bei Schritt 514 ab. Beginnt die nächste Übertragungsfrequenz bei Schritt 515, verzweigt das Gerät zurück zum Schritt 501.
Ein Ausführungsbeispiel einer Einrichtung für einen Knoten oder eine Station, welche zu einer Aktualisierung der F1- und F2-Bitraten fähig ist, die im nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind und auf höhere oder niedrige Werte gesetzt werden können, jeweils abhängig von den Signalbedingungen des Netzwerkes, wird nachfolgend in Zusammenhang mit 6 der Zeichnung beschrieben.
In Zusammenhang mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Netzwerkknoten oder eine Netzwerkstation mit einer Einrichtung 600, wie in 6 beschrieben, versehen. Das Gerät 600 befindet sich auf der Empfangsseite des Netzwerkknotens.
Ein Empfangskanal 602 (RX), den Eingang des Gerätes 600 darstellend, umfasst eine Anzahl von Empfangskanälen 604₁ .... bis 604_n (RXCH₁ .... bis RXCH_n)-Netzwerk für jeden Netzwerkknoten. In diesem Beispiel enthält jeder Knoten einen diskreten, Mehrfach-Übertrager, zur Übertragung von Datennachrichten mit verschiedenen Frequenzen. Eine Anzahl von Empfangssignalstärkeindikatoren 606₁ .... 606_n (RSSI₁ .... RSSI_n) wird aus den entsprechenden Empfangskanälen 604₁ .... 604_n abgeleitet und einem n-Kanal die Multiplexer (MUX608) zugeführt. Der Ausgang des Multiplexers MUX608 ist mit einem Analog-/Digital-Konverter (ADC) 610 verbunden, welcher eine variable analoge Spannung, die zur Zeit der Konvertierung an jedem der Eingänge herrscht, in Digitalinformation von 8 Bit oder mehr umwandelt. Der Multiplexer MUX608 und der Analog-Digitalwandler 610 sind über ein Zeitsignal 611 synchronisiert.
Der Analog-Digitalwandler 610 Ausgang für jeden RSSI 606₁ .... 606_n wird einem Entscheidungsblock 612 und einem RSSI-Register 614 zugeführt. Der Entscheidungsblock 612 bestimmt den Kanal mit dem größten RSSI-Wert und übermittelt das Resultat an einem Kanalauswähler 616.
Eine Anzahl von seriellen Datenbitströmen 618₁ .... 618_n , welche Datenrahmen enthalten und zu den entsprechenden Empfangskanälen 604₁ .... bis 604_n korrespondieren, werden zyklisch arbeitenden Redundanzüberprüfungseinheiten 620₁ .... bis 620_n (CRCs) zugeführt. Die zyklischen Redundanzbits (CR), welche im Datensicherungsfeld (CRC) des Punkt für Punkt Datenrahmens für jeden Kanal übertragen werden, werden mit den zyklischen Redundanzbits (CR-Bits) verglichen, welche in den entsprechenden zyklischen Redundanzprüfern 620₁ .... 620_n (CRC) für die übertragenen Daten errechnet wurden. Gibt der zyklische Redundanz-(CR) Vergleicher in den entsprechenden zyklischen Redundanz-Überprüfern 620₁ .... 620_n ein TRUE aus, wird ein entsprechender Wert, der in einen Akkumulator 622 gehalten wird, um 1 dekrementiert und für ein „FALSE" wird der Wert um 1 inkrementiert. In einem speziellen Beispiel, werden ein Inkrement oder ein Dekrement repräsentierende Signale über entsprechende Signalleitungen 624₁ .... 624_n und 626₁ .... 626_N gesendet. Der Akkumulator 602 dient als ein Bitfehlerratenzähler.
Ein Ausgang des Akkumulator 622 liegt an einem Kanalauswähler 616 an und ein anderer Ausgang ist mit einem Fehlerregister 628 verbunden.
Der Kanalauswähler 616 weist einen Ausgang auf, der mit einem Kanalschalter 630 in Verbindung steht abhängig von den aus den Kanalauswähler 616 empfangenen Werten. Die Kanalauswahl wird dadurch bestimmt, dass die beste Kombination eines hohen RSSI's und eines niedrigen BER für jeden Kanal gesucht wird. Der Kanalschalter 630 schaltet einen Datenstrom der Anzahl von Datenströmen 618₁ .... 618_n zu seinem Ausgang 632. Der Ausgangsdatenstrom wird als „optimaler Datenbitstrom 634" bezeichnet und wird einem Prozessor 636 des Knoten-Gerätes 600 zugeführt.
Das Gerät 600 umfasst ferner einen Prozessor 638, wie zum Beispiel einen Mikrokontroller, einen Mikroprozessor oder einen anderen Typ einer programmierbaren, intelligenten Vorrichtung oder Kombinationen davon. Der Prozessor 638 liest den Inhalt des RSSI-Registers 614 und des Federregisters 628 von Zeit zu Zeit aus, entsprechend der durch die Software vorgegebenen Vorgaben oder abhängig von programmierten Instruktionen für den Prozessor. Vorzugsweise wird der Registerinhalt mit einer periodischen Basis ausgelesen, um die Frequenz zu bestimmen, mit welcher Fehler und/oder schlechte Signalqualitäten auftreten in Bezug auf die Kanäle 604₁ .... 604_n . Der Prozessor bestimmt die optimalen Daten F1, F2 und die Datencodelänge (DLC), d.h. die Anzahl von Bytes, die in aufeinander folgenden Nachrichtenrahmen übertragen werden anhand der Werte, der Register 614 bzw. 628. Der Prozessor 638 konfiguriert die Übertragungsraten F1, F2 und DLC um eine optimale Datenübertragung zu erreichen.
Der Prozessor 638 operiert unter Computerprogrammsteuerung, so dass dieser in Übereinstimmung mit dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung betrieben werden kann. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird das Computerprogramm in einem Festspeicher 640 gespeichert, der dem Prozessor zugeordnet ist. Das Computerprogramm kann jedoch auch in jedem anderen geeigneten Trägermedium wie zum Beispiel einem Magnetband oder einer Magnetdisk, einer optischen Disk oder auch zum Prozessor 638 über ein Kommunikationsträgermedium wie z.B. Radiofrequenz oder einen optischen Signalträger übermittelt werden.
Ein Beispiel für eine Implementierung einer Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend in Zusammenhang mit 7 beschrieben.
Eine Quicklogic PCI FPGA board 650 ist mit einer Anschlussstelle an einer PCI 652 Anschlussstelle eines IBM-kompatiblen, jedoch nicht dargestellten PC's verbunden. Ein Feld-programmierbares Gate Array (FPGA) 654 umfasst einen Statusanzeiger, der in VHDL codiert ist, so dass das FPGA 654 derart konfigurierbar ist, um die oben genannten Funktionen zu implementieren, zusammen mit dem Prozessor und einem Mikrocontroller 656, bei dem es sich bei dieser Implementierungsform um einen Arizon-Mikrochip 6 PICI6C73 handelt. Der Mikrocontroller 656 enthält ein 8 Bit-ADC 610, ein RSSI-Register 614 und ein Fehlerregister 628. Eine PCI-Karte 650 umfasst einen Verbindungsblock 658 und externe Signale zum PIC 656 und zum FPGA 654 zu übertragen.
Eine geeignete Implementierungsform kann auf einem 0,35 micron CMOS Basis-Baustein erhalten werden.
Fachleuten auf dem vorliegenden technischen Gebiet ist es klar, dass die oben genannten Ausführungsvarianten der vorliegenden Erfindung lediglich beispielhaft beschrieben sind und verschiedene Abwandlungen und Modifikationen durchaus möglich sind.

Claims

Verfahren zum Senden von Datennachrichten zwischen einer Mehrzahl von Stationen, die durch eine Busleitung miteinander verbunden sind, wobei jede Nachricht einen Frameabschnitt enthält, welcher Inhalts- und Prioritätsinformationen der Datennachricht wiedergibt sowie einen Datenabschnitt umfasst, der die zu sendenden Daten wiedergibt, gekennzeichnet durch das Verfahren, welches die Schritte aufweist, das bewirkt wird, dass zumindest eine der Stationen eine Nachricht auf die Busleitung in der Weise sendet, dass der Frameabschnitt derselben mit einer ersten Datensendegeschwindigkeit gesendet wird und der Datenabschnitt derselben mit einer zweiten Datensendegeschwindigkeit gesendet wird, die nicht geringer ist als die erste Datensendegeschwindigkeit und dass die erste und/oder zweite Datensendegeschwindigkeit in Abhängigkeit von einer Signalqualität eingestellt wird, die für die Übermittlung auf der Busleitung bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, welches weiterhin den Schritt aufweist, dass bewirkt wird, dass zumindest eine weitere Station auf die Busleitung sendet, wobei ein Bestätigungssignal den Empfang der Datennachricht anzeigt.
Verfahren nach Anspruch 2, welches weiterhin den Schritt aufweist, dass bewirkt wird, dass zumindest eine der Stationen eine weitere Datennachricht in Reaktion auf die Übermittlung des Bestätigungssignales sendet.
Verfahren gemäß der Ansprüche 2 oder 3, welches weiterhin den Schritt aufweist, dass eine Nachricht erneut gesendet wird, wenn kein Bestätigungssignal empfangen wurde.
Verfahren nach Anspruch 4, welches weiterhin den Schritt aufweist, dass vor der erneuten Absendung der Nachricht eine Fehlernachricht erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, welches weiterhin den Schritt aufweist, dass die erste und/oder zweite Datenübertragungsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Frequenz bzw. Häufigkeit der Erzeugung der Fehlernachrichten eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, welches weiterhin den Schritt aufweist, dass die Häufigkeit der empfangenen Datennachrichten, welche einen Fehler aufweisen, bestimmt wird und dass die erste und/oder zweite Datenübertragungsgeschwindigkeit in abhängig von der Häufigkeit der empfangenen Datennachrichten eingestellt wird, welche einen Fehler aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 7, welches weiterhin das Bestimmen der empfangenen Signalstärke für eine Datennachricht und das Einstellen der ersten und/oder zweiten Datenübertragungsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Bestimmung der empfangenen Signalstärke in Verbindung mit der Häufigkeit der empfangenen Datennachrichten aufweist, welche einen Fehler enthalten.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Frameabschnitt Informationen enthält, die eine Station repräsentiert, an welche die Nachricht gerichtet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Frameabschnitt Informationen enthält, welche die Größe des betreffenden Datenabschnittes wiedergeben.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die zweite Datenübertragungsgeschwindigkeit ein ganzzeiliges Vielfaches der ersten Datenübertragungsgeschwindigkeit ist.
Verfahren zum Senden von Datennachrichten zwischen einer Mehrzahl von Stationen, die durch eine Busleitung miteinander verbunden sind, wobei das Verfahren im wesentlichen so ist, wie es hier zuvor unter Bezug auf die 4 und 5 der beigefügten Zeichnungen beschrieben wurde.
Vorrichtung (600) zum Senden bzw. Übertragen von Datennachrichten zwischen einer Mehrzahl von Stationen, die durch eine Busleitung miteinander verbunden sind, wobei jede Datennachricht einen Frameabschnitt aufweist, der Prioritätsinformationen der Datennachricht wiedergibt und einen Datenabschnitt, welcher zu sendende Daten wiedergibt, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass sie aufweist: – Einrichtungen zum Senden einer Datennachricht auf der Busleitung, so dass der Frameabschnitt desselben mit einer ersten Datenübertragungsgeschwindigkeit F 1 übertragen wird und der Datenabschnitt mit einer zweiten Datenübertragungsgeschwindigkeit F2 übermittelt wird, die nicht geringer ist als diejenige der ersten Datenübertragungsgeschwindigkeit F1 und – Einrichtungen (638) für das Einstellen der ersten und/oder zweiten Datenübertragungsgeschwindigkeiten F1, F2 in Abhängigkeit von einer Signalqualität, die für das Senden auf der Festleitung bestimmt wurde.
Vorrichtung (600) nach Anspruch 13, welche weiterhin Einrichtungen aufweist, die auf dem Empfang einer Datennachricht reagieren, um ein Bestätigungssignal auf der Busleitung zu senden.
Vorrichtung (600) gemäß der Ansprüche 13 oder 14, welche weiterhin Einrichtungen aufweist, die auf ein Bestätigungssignal reagieren, um eine weiterhin derartige Datennachricht zu senden.
Vorrichtung (600) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, welche weiterhin Einrichtungen zum erneuten Senden einer Nachricht aufweist, falls kein Bestätigungssignal empfangen wurde.
Vorrichtung (600) gemäß Anspruch 16, welche weiterhin Einrichtungen für das Erzeugen einer Fehlernachricht vor der erneuten Aussendung der Nachricht aufweisen.
Vorrichtung (600) nach Anspruch 18, welche weiterhin Einrichtungen für das Einstellen der ersten und/oder zweiten Datenübertragungsgeschwindigkeit F1, F2 in Abhängigkeit von der Häufigkeit der Erzeugung der Fehlernachrichten aufweist.
Vorrichtung (600) gemäß Anspruch 13, welche weiterhin Einrichtungen aufweist, um zu bestimmen, ob eine Datennachricht einen Fehler aufweist.
Vorrichtung (600) nach Anspruch 19, wobei die Einrichtungen zum bestimmen, ob eine Datennachricht einen Fehler aufweist, einen zyklischen Redundanzprüfer 6 (620₁ .... 620_n ) aufweist.
Vorrichtung (600) nach Anspruch 20, welche weiterhin ein Fehlerregister (628) für das Halten eines Wertes aufweist, welche das Niveau der empfangenen Nachrichten, die einen Fehler enthalten, anzeigt und mit Einrichtungen (620₁ , .... 620_n ), um den Wert für eine empfangene Datennachricht schrittweise herabzuzählen, für die festgestellt wurde, dass sie keinen Fehler aufweist und um für eine empfangene Datennachricht für die festgestellt wurde, dass sie einen Fehler aufweist, den Wert schrittweise heraufzuzählen.
Vorrichtung (600) nach Anspruch 13 oder einem der Ansprüche 19 bis 21, welche weiterhin eine Messeinheit für eine empfangene Signalstärke aufweist, um die Signalstärke einer empfangenen Datennachricht zu messen.
Vorrichtung (600) nach Anspruch 22, welche weiterhin ein Signalstärkeregister (614) aufweist, um einen Wert aufzunehmen, der der empfangenen Signalstärke entspricht.
Vorrichtung (600) nach Anspruch 21, welche weiterhin eine Verarbeitungseinrichtung (638) für das Einstellen der ersten und/oder zweiten Datenübertragungsgeschwindigkeit F1, F2 in Abhängigkeit von dem Inhalt des Fehlerregisters (638) aufweist.
Vorrichtung (600) nach Anspruch 23, welche weiterhin eine Verarbeitungseinrichtung (638) aufweist, um die erste und/oder zweite Datenübertragungsgeschwindigkeit F1, F2 in Abhängigkeit von dem Inhalt des Signalstärkeregisters (614) einzustellen.
Vorrichtung (600) nach Anspruch 24 und 25, wobei die Verarbeitungseinrichtung (638) dafür ausgestattet ist, die erste und/oder zweite Datenübertragungsrate F1, F2 in Abhängigkeit von dem Inhalt des Fehlerregisters (628) und des Signalstärkenregisters (614) einzustellen.
Vorrichtung (600) nach einem der Ansprüche 13 bis 26, wobei der Frameabschnitt Information enthält, die eine Station repräsentiert, an welche die Nachricht gerichtet ist.
Vorrichtung (600) nach einem der Ansprüche 13 bis 27, wobei der Frameabschnitt Information enthält, welche der Größe eines entsprechenden Datenabschnittes entspricht.
Vorrichtung (600) nach einem der Ansprüche 13 bis 28, wobei die zweite Datenübertragungsgeschwindigkeit F2 ein ganzzeiliges Vielfaches der ersten Datenübertragungsgeschwindigkeit F1 ist.
Computerprogramm, gekennzeichnet dadurch, dass es eine Computerprogrammeinrichtung aufweist, um einen Prozessor (638) in der Weise zu konfigurieren, dass dieser gemäß des Verfahrens der Ansprüche 1 bis 12 arbeitet.
Trägermedium für ein Computerprogramm, dadurch gekennzeichnet, dass das ein Computerprogramm nach Anspruch 30 aufweist.
Trägermedium für ein Computerprogramm nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass es ein magnetisches Speichermedium, ein optisches Speichermedium ein Festkörperspeichermediuim (640) und/oder ein Kommunikationsträgermedium aufweist.