WO2007138076A1 - Configuration of a slave node in relation to the polarity of a differential two-wire bus - Google Patents

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WO2007138076A1
WO2007138076A1 PCT/EP2007/055252 EP2007055252W WO2007138076A1 WO 2007138076 A1 WO2007138076 A1 WO 2007138076A1 EP 2007055252 W EP2007055252 W EP 2007055252W WO 2007138076 A1 WO2007138076 A1 WO 2007138076A1
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level
line
slave node
synchronization period
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Klaus Fritzsche
Horst Hinkelmann
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Honeywell Technologies Sarl
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    • H04L12/28Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40Bus networks
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    • H04L12/40032Details regarding a bus interface enhancer
    • GPHYSICS
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    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
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    • H04L25/0264Arrangements for coupling to transmission lines
    • H04L25/0272Arrangements for coupling to multiple lines, e.g. for differential transmission

Definitions

  • the invention relates to the configuration of a slave node with respect to the polarity of a differential two-wire bus to which the slave node is connected, and more particularly to a method of configuring the slave node and a bus interface for the slave node.
  • bus systems are known for connecting (micro) controllers and / or input / output modules of different components to be networked.
  • bus systems can be operated according to the master-slave principle, according to which a slave node can not or may not access the shared medium and has to wait until it is asked by the (or one of) the master node.
  • ground-based and differential buses wherein the information in a ground-based bus is coded as a voltage level on one line versus the ground level on another line of the bus and on a differential bus as a voltage difference between voltage levels on different lines of the bus Buses are coded.
  • An example of a bulk bus is an RS-232 or EIA-232 bus.
  • differential bus An example of a differential bus is an RS-485 or EIA-485 bus.
  • the object of the invention is to provide a method and a bus interface for a slave node, which make it possible to operate a differential two-wire bus with any polarity.
  • Bus system is facilitated and troubleshooting in case of miswiring is avoided.
  • a synchronization cycle of a master Knoten what can be implemented in a simple and efficient way.
  • the levels on the receive line and the transmit line of the bus are inverted by respective exclusive-OR gates.
  • This implementation is advantageous because of its low complexity and can be easily adapted to the system's underlying logic family (eg, transistor-transistor logic).
  • FIG. 1 shows a schematic block diagram of the bus interface of a slave node according to an embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows a flow diagram of a method according to an embodiment of the invention
  • FIG. 3 shows exemplary time sequences of a method according to an exemplary embodiment of the invention.
  • a differential two-wire bus (+, -), such as an RS-485 bus, to a slave node 2, such as a (micro) controller or I / O module, is illustrated.
  • the connection is made via a corresponding bus driver 1, which controls the release for sending data onto the bus for the slave node 2 via a line DE.
  • the receiving line is designated in FIG. 1 and TxD denotes the transmission line in FIG.
  • TTL transistor-transistor logic
  • the bus interface according to the invention is structurally connected between a physical cable port and the bus driver and a UART, i. a universal asynchronous transceiver located in the slave node.
  • the bus interface 2 comprises a detection device 3 which detects a synchronization period of a master node, i. a period in which the sender of the master node is activated but does not transmit user data.
  • a synchronization period occurs after the master node is started after it has set the signal polarity, and periodically, for example once per second. The duration of this period is for example about 30 ms.
  • the synchronization period is detected by means of a timer 6 which is connected to the detection device.
  • the timer 6 is set to a predetermined timer duration which is shorter than the length of the synchronization period, for example about 20 ms. The timer is started or restarted when the
  • Slave node is put into operation when data is received, or when a frame error occurs (see Figure 3). A synchronization period is therefore detected when no user data is received for the set timer duration.
  • the bus interface according to the invention further comprises a level check device 4 which is activated when the detection device detects a synchronization period and is connected to the detection device 3.
  • the Level checker 4 checks the level on receive line RxD in the sync period as compared to a reference level expected during the sync period, depending on the logic family used. In the case of the TTL logic family, for example, a high level is expected in the synchronization period without payload data transmission.
  • the bus interface according to the invention comprises an inversion device 5, which is indicated by way of example in FIG. 1 by the dashed box. If the tested level is not equal to the expected reference level, the inverter 5 inverts the polarity of the two-wire bus at the slave node 2.
  • the inversion of the bus polarity is accomplished by inversion of the levels on both the receive line RxD and the transmit line TxD.
  • such an inversion is represented by two exclusive ORs.
  • Gates also known as antivalence gate
  • the level of the inverting line INV is determined by the
  • Inverting device 5 inverted, i. brought from a low to a high level in TTL.
  • FIG. 1 shows only parts of the slave node 2 required for understanding the invention. For example, transmitter and receiver are not shown.
  • FIG. 2 a basic flowchart of a configuration method according to an embodiment is shown of the invention performed on a slave node in its bus interface.
  • step S2 After detection of a synchronization period in step Sl, a level applied to the receiving line RxD is checked in step S2 in comparison to an expected reference level. If the checked level is not equal to the reference level ("No" in step S3), the bus polarity is inverted (step S4), for example, by inverting the levels on the receiving and transmitting lines, and then, as in the case of equality, of the checked level and reference levels ("Yes" in step S3), receive payload (step S5).
  • the method is carried out continuously, which is indicated in Figure 2 by the arrow from step S5 to step Sl, which due to the periodicity of
  • Synchronization period and the level check periodically occurs at each timer expiration.
  • FIG. 3 three exemplary timings of a configuration method according to an exemplary embodiment of the invention are illustrated. All three operations are preceded by the setting of the signal polarity on the bus by the master node and a first synchronization period after its commissioning.
  • the first procedure illustrates a case where the bus is inactive when the slave node is started up.
  • the paths of the transmitter and receiver are initialized at the slave node in the normal mode. Accordingly, due to the fail-safe property in the TTL logic family, the output of the receiver on the receiving line RxD is at a high level when the bus is inactive.
  • a timer with predetermined timer duration T started to detect a synchronization period. At the expiration of the duration T at t2, the level of the receiving line and thus the polarity of the bus is checked, and found to be correct in the illustrated example.
  • the master node restarts a synchronization period Sync, i. the master node activates its transmitter for transmission in idle mode, ie without user data transmission.
  • the master node sends a byte which, in the illustrated example, is an inverse, i. wrong, has polarity.
  • a low level is present on the receive line during sync period Sync at the slave node, although it should be high according to the TTL logic family.
  • the byte sent by the master node is received at the slave node with a frame error at time t4 and therefore ignored.
  • a timer with duration T is started again due to the byte reception. When it expires at time t5, the level on the
  • the master node After the end of the master synchronization period at time t6, the master node sends a payload message which is properly received by the prior inversion of the bus polarity at the slave node, although the two-wire bus's wires are connected in reverse.
  • the second process, labeled b), illustrates a case in which the bus is active when the slave node is started up. This means that when the slave node is started up at t0, user data is transmitted in the form of messages on the bus.
  • the level of the receiving line or the polarity of the bus is checked by comparing the applied level (here high) with the expected reference level (here high, because of TTL). Since the tested level at t2 'coincides with the reference level, no inversion of level or polarity is necessary, i. the level of the inverter line INV remains low.
  • the third process also illustrates a case where the bus is active when the slave node is started up.
  • the slave node determines the timing of the timer expiration, i. the capture of a
  • Synchronization period of the master node used to adapt to the polarity of the bus is a Synchronization period of the master node used to adapt to the polarity of the bus.

Abstract

Method and bus interface for configuring a slave node on a differential two-wire bus with a receiving line and a transmitting line in relation to the polarity of the two-wire bus, wherein the following steps are to be taken for the slave node: Determination of a synchronization period of a master node in which no useful data are transmitted; Examination of a level on the receiving line of the two-wire bus during the synchronization period in comparison to a reference level of the receiving line for the synchronization period; and Inversion of the polarity of the two-wire bus on the slave node, if the level on the receiving line is unequal to the reference level.

Description

KONFIGURATION EINES SLAVE-KNOTENS IN BEZUG AUF DIE CONFIGURATION OF A SLAVE NODE WITH REGARD TO THE
POLARITÄT EINES DIFFERENTIELLEN ZWEIDRAHTBUSSESPOLARITY OF A DIFFERENTIAL TWO-WIRE BUSH
Die Erfindung bezieht sich auf die Konfiguration eines Slave-Knotens in Bezug auf die Polarität eines differentiellen Zweidrahtbusses, an den der Slave-Knoten angeschlossen ist, und insbesondere auf ein Verfahren zum Konfigurieren des Slave-Knotens sowie eine Busschnittstelle für den Slave-Knoten.The invention relates to the configuration of a slave node with respect to the polarity of a differential two-wire bus to which the slave node is connected, and more particularly to a method of configuring the slave node and a bus interface for the slave node.
Im Stand der Technik sind zur Verbindung von (Mikro-) Controllern und/oder Eingangs-/Ausgangsmodulen verschiedener zu vernetzender Komponenten Bussysteme bekannt. Bekanntermaßen können Bussysteme nach dem Master- Slave-Prinzip betrieben werden, gemäß dem ein Slave-Knoten von sich aus nicht auf das gemeinsame Medium zugreifen darf oder kann und warten muss, bis er von dem (oder einem der) Master-Knoten gefragt wird.In the prior art, bus systems are known for connecting (micro) controllers and / or input / output modules of different components to be networked. As is known, bus systems can be operated according to the master-slave principle, according to which a slave node can not or may not access the shared medium and has to wait until it is asked by the (or one of) the master node.
Bei bekannten Bussystem kann zwischen massebezogenen und differentiellen Bussen unterschieden werden, wobei die Informationen bei einem massebezogenen Bus als ein Spannungspegel auf einer Leitung gegenüber dem Massepegel auf einer anderen Leitung des Busses kodiert werden und bei einem differentiellen Bus als eine Spannungsdifferenz zwischen Spannungspegeln auf verschiedenen Leitungen des Busses kodiert werden. Ein Beispiel für einen massebezogenen Bus ist ein RS-232- bzw. EIA-232-Bus. EinIn known bus systems, a distinction can be made between ground-based and differential buses, wherein the information in a ground-based bus is coded as a voltage level on one line versus the ground level on another line of the bus and on a differential bus as a voltage difference between voltage levels on different lines of the bus Buses are coded. An example of a bulk bus is an RS-232 or EIA-232 bus. One
Beispiel für einen differentiellen Bus ist ein RS-485- bzw. EIA-485-Bus.An example of a differential bus is an RS-485 or EIA-485 bus.
Insbesondere bei einem differentiellen Bus mit zwei Leitungen, d.h. einem differentiellen Zweidrahtbus, ist die Polarität der beiden Leitungen entscheidend für die richtige Dekodierung der übertragenen Informationen. Daher müssen dessen Leitungen, die üblicherweise mit + und - gekennzeichnet sind, stets polaritätsrichtig angeschlossen werden.In particular, in a differential bus with two lines, ie a differential two-wire bus, is the Polarity of the two lines crucial for the correct decoding of the transmitted information. Therefore, its lines, which are usually marked with + and - must always be connected with the correct polarity.
Es ist folglich ein Nachteil des Standes der Technik, dass die Installation solcher differentieller Busse schwierig und fehleranfällig ist.It is therefore a disadvantage of the prior art that the installation of such differential buses is difficult and error prone.
Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und eine Busschnittstelle für einen Slave- Knoten zu schaffen, die es ermöglichen, einen differentiellen Zweidrahtbus mit beliebiger Polarität zu betreiben.Accordingly, the object of the invention is to provide a method and a bus interface for a slave node, which make it possible to operate a differential two-wire bus with any polarity.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit dem Verfahren gemäß Patentanspruch 1 und der Busschnittstelle gemäß Patentanspruch 7 gelöst.The object is achieved with the method according to claim 1 and the bus interface according to claim 7.
Weitere vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen dargelegt.Further advantageous embodiments of the invention are set forth in the dependent claims.
Es ist ein Vorteil der Erfindung, dass bei der Installation eines differentiellen Zweidrahtbusses keine Rücksicht auf dessen Polarität genommen werden muss, der Bus also mit beliebiger Polarität betrieben werden kann.It is an advantage of the invention that in the installation of a differential two-wire bus no consideration must be taken to its polarity, so the bus can be operated with any polarity.
Durch die Erfindung werden die Probleme des Standes der Technik dahingehend gelöst, dass eine Verdrahtung vonThe invention solves the problems of the prior art in that a wiring of
Bussystem erleichtert wird und die Fehlerbehebung im Falle einer Fehlverdrahtung vermieden wird.Bus system is facilitated and troubleshooting in case of miswiring is avoided.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird mit Hilfe eines Zeitgeberablaufs eine Synchronisationsperiode eines Master- Knotens erfasst, was auf einfache und effiziente Weise implementiert werden kann.According to one aspect of the invention, a synchronization cycle of a master Knotens what can be implemented in a simple and efficient way.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung werden die Pegel auf der Empfangsleitung sowie der Sendeleitung des Busses durch jeweilige Exklusiv-ODER-Gatter invertiert. Diese Implementierung ist aufgrund ihrer geringen Komplexität vorteilhaft und kann auf einfache Weise an die dem System zu Grunde liegende Logikfamilie (zum Beispiel Transistor- Transistor-Logik) angepasst werden.According to one aspect of the invention, the levels on the receive line and the transmit line of the bus are inverted by respective exclusive-OR gates. This implementation is advantageous because of its low complexity and can be easily adapted to the system's underlying logic family (eg, transistor-transistor logic).
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlicher beschrieben. Dabei zeigen:Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in more detail with reference to the drawings. Showing:
Figur 1 ein schematisches Blockschaltbild der Busschnittstelle eines Slave-Knotens gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,FIG. 1 shows a schematic block diagram of the bus interface of a slave node according to an embodiment of the invention,
Figur 2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, undFIG. 2 shows a flow diagram of a method according to an embodiment of the invention, and
Figur 3 beispielhafte Zeitabläufe eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.FIG. 3 shows exemplary time sequences of a method according to an exemplary embodiment of the invention.
Gemäß Figur 1 ist der Anschluss eines differentiellen Zweidrahtbusses (+, -) wie etwa eines RS-485-Busses an einem Slave-Knoten 2 wie etwa einem (Mikro-) Controller oder einem E/A-Modul veranschaulicht. Der Anschluss erfolgt über einen entsprechenden Bustreiber 1, der über eine Leitung DE die Freigabe zum Senden von Daten auf den Bus für den Slave-Knoten 2 steuert. Mit RxD ist in Figur 1 die Empfangsleitung bezeichnet und mit TxD ist in Figur 1 die Sendeleitung bezeichnet. Bei den hier und im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen liegt eine Implementierung gemäß Transistor-Transistor-Logik (TTL) zu Grunde, obgleich die Erfindung nicht darauf beschränkt ist.Referring to Figure 1, the connection of a differential two-wire bus (+, -), such as an RS-485 bus, to a slave node 2, such as a (micro) controller or I / O module, is illustrated. The connection is made via a corresponding bus driver 1, which controls the release for sending data onto the bus for the slave node 2 via a line DE. With RxD, the receiving line is designated in FIG. 1 and TxD denotes the transmission line in FIG. In the embodiments described here and below is a Implementation according to transistor-transistor logic (TTL) is based on, although the invention is not limited thereto.
Die erfindungsgemäße Busschnittstelle ist strukturell zwischen einem physikalischen Kabelanschluss bzw. dem Bustreiber und einem UART, d.h. einem universellen asynchronen Sender-Empfänger im Slave-Knoten angeordnet.The bus interface according to the invention is structurally connected between a physical cable port and the bus driver and a UART, i. a universal asynchronous transceiver located in the slave node.
Die erfindungsgemäße Busschnittstelle 2 umfasst eine Erfassungseinrichtung 3, die eine Synchronisationsperiode eines Master-Knotens erfasst, d.h. eine Periode, in der der Sender des Master-Knotens aktiviert ist, aber keine Nutzdaten überträgt. Eine solche Synchronisationsperiode erfolgt nach Inbetriebnahme des Master-Knotens, nachdem dieser die Signalpolarität eingestellt hat, sowie periodisch, zum Beispiel einmal pro Sekunde. Die Dauer dieser Periode beträgt zum Beispiel etwa 30 ms.The bus interface 2 according to the invention comprises a detection device 3 which detects a synchronization period of a master node, i. a period in which the sender of the master node is activated but does not transmit user data. Such a synchronization period occurs after the master node is started after it has set the signal polarity, and periodically, for example once per second. The duration of this period is for example about 30 ms.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird die Synchronisationsperiode mit Hilfe eines Zeitgebers 6 erfasst, der mit der Erfassungseinrichtung verbunden ist. Dazu wird der Zeitgeber 6 auf eine vorbestimmte Zeitgeberdauer eingestellt, die kürzer ist als die Länge der Synchronisationsperiode, zum Beispiel etwa 20 ms. Der Zeitgeber wird gestartet bzw. neu gestartet, wenn derAccording to one aspect of the invention, the synchronization period is detected by means of a timer 6 which is connected to the detection device. For this purpose, the timer 6 is set to a predetermined timer duration which is shorter than the length of the synchronization period, for example about 20 ms. The timer is started or restarted when the
Slave-Knoten in Betrieb genommen wird, wenn Daten empfangen werden, oder wenn ein Rahmenfehler auftritt (siehe Figur 3) . Eine Synchronisationsperiode wird demnach erfasst, wenn für die eingestellte Zeitgeberdauer keine Nutzdaten empfangen werden.Slave node is put into operation when data is received, or when a frame error occurs (see Figure 3). A synchronization period is therefore detected when no user data is received for the set timer duration.
Die erfindungsgemäße Busschnittstelle umfasst ferner eine Pegelprüfeinrichtung 4, die aktiviert wird, wenn die Erfassungseinrichtung eine Synchronisationsperiode erfasst, und mit der Erfassungseinrichtung 3 verbunden ist. Die Pegelprüfeinrichtung 4 prüft den Pegel auf der Empfangsleitung RxD in der Synchronisationsperiode im Vergleich zu einem Referenzpegel, der während der Synchronisationsperiode in Abhängigkeit von der verwendeten Logikfamilie erwartet wird. Im Fall der TTL-Logikfamilie wird in der Synchronisationsperiode ohne Nutzdatenübertragung zum Beispiel ein hoher Pegel erwartet.The bus interface according to the invention further comprises a level check device 4 which is activated when the detection device detects a synchronization period and is connected to the detection device 3. The Level checker 4 checks the level on receive line RxD in the sync period as compared to a reference level expected during the sync period, depending on the logic family used. In the case of the TTL logic family, for example, a high level is expected in the synchronization period without payload data transmission.
Ferner umfasst die erfindungsgemäße Busschnittstelle eine Invertiereinrichtung 5, die in Figur 1 exemplarisch durch den gestrichelten Kasten angedeutet ist. Ist der geprüfte Pegel ungleich dem erwarteten Referenzpegel, invertiert die Invertiereinrichtung 5 die Polarität des Zweidrahtbusses an dem Slave-Knoten 2.Furthermore, the bus interface according to the invention comprises an inversion device 5, which is indicated by way of example in FIG. 1 by the dashed box. If the tested level is not equal to the expected reference level, the inverter 5 inverts the polarity of the two-wire bus at the slave node 2.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung erfolgt die Invertierung der Buspolarität durch Invertierung der Pegel sowohl auf der Empfangsleitung RxD als auch auf der Sendeleitung TxD. Bei dem gemäß Figur 1 veranschaulichten Ausführungsbeispiel wird eine solche Invertierung durch zwei Exklusiv-ODER-According to one aspect of the invention, the inversion of the bus polarity is accomplished by inversion of the levels on both the receive line RxD and the transmit line TxD. In the exemplary embodiment illustrated according to FIG. 1, such an inversion is represented by two exclusive ORs.
Gatter (auch bekannt als Antivalenzgatter) implementiert, die als einen Eingang jeweils die Empfangs- bzw. Sendeleitung und als anderen, gemeinsamen Eingang eine Invertierleitung INV haben. Zur Invertierung der Polarität wird der Pegel der Invertierleitung INV durch dieGates (also known as antivalence gate) implemented, each having the input and transmission line as an input and an inverting line INV as another, common input. For inverting the polarity, the level of the inverting line INV is determined by the
Invertiereinrichtung 5 invertiert, d.h. bei TTL von einem niedrigem auf einen hohen Pegel gebracht.Inverting device 5 inverted, i. brought from a low to a high level in TTL.
Es ist zu beachten, dass Figur 1 nur zum Verständnis der Erfindung erforderliche Teile des Slave-Knotens 2 zeigt. Zum Beispiel sind Sender und Empfänger nicht gezeigt.It should be noted that FIG. 1 shows only parts of the slave node 2 required for understanding the invention. For example, transmitter and receiver are not shown.
Gemäß Figur 2 ist ein grundlegendes Ablaufdiagramm eines Konfigurationsverfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht, das an einem Slave-Knoten in dessen Busschnittstelle durchgeführt wird.Referring to FIG. 2, a basic flowchart of a configuration method according to an embodiment is shown of the invention performed on a slave node in its bus interface.
Nach Erfassung einer Synchronisationsperiode in Schritt Sl wird in Schritt S2 ein auf der Empfangsleitung RxD anliegender Pegel im Vergleich zu einem erwarteten Referenzpegel geprüft. Ist der geprüfte Pegel ungleich dem Referenzpegel („Nein" in Schritt S3) wird die Buspolarität invertiert (Schritt S4), zum Beispiel durch Invertieren der Pegel auf der Empfangs- und der Sendeleitung. Anschließend werden, wie auch im Fall der Gleichheit von geprüftem Pegel und Referenzpegel („Ja" in Schritt S3) , Nutzdaten empfangen (Schritt S5) . Das Verfahren wird fortlaufend durchgeführt, was in Figur 2 durch den Pfeil von Schritt S5 zu Schritt Sl angedeutet ist, wodurch aufgrund der Periodizität derAfter detection of a synchronization period in step Sl, a level applied to the receiving line RxD is checked in step S2 in comparison to an expected reference level. If the checked level is not equal to the reference level ("No" in step S3), the bus polarity is inverted (step S4), for example, by inverting the levels on the receiving and transmitting lines, and then, as in the case of equality, of the checked level and reference levels ("Yes" in step S3), receive payload (step S5). The method is carried out continuously, which is indicated in Figure 2 by the arrow from step S5 to step Sl, which due to the periodicity of
Synchronisationsperiode auch die Pegelprüfung periodisch bei jedem Zeitgeberablauf erfolgt.Synchronization period and the level check periodically occurs at each timer expiration.
Gemäß Figur 3 sind drei beispielhafte Zeitabläufe eines Konfigurationsverfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. Allen drei Abläufen geht die Einstellung der Signalpolarität auf dem Bus durch den Master-Knoten sowie eine erste Synchronisationsperiode nach dessen Inbetriebnahme voraus.According to FIG. 3, three exemplary timings of a configuration method according to an exemplary embodiment of the invention are illustrated. All three operations are preceded by the setting of the signal polarity on the bus by the master node and a first synchronization period after its commissioning.
Der erste Ablauf, der mit a) bezeichnet ist, veranschaulicht einen Fall, bei dem der Bus bei Inbetriebnahme des Slave-Knotens inaktiv ist.The first procedure, labeled a), illustrates a case where the bus is inactive when the slave node is started up.
Zum Inbetriebnahmezeitpunkt tθ werden die Pfade des Senders und Empfängers am Slave-Knoten in der normalen Betriebsart initialisiert. Demzufolge ist aufgrund der störungssicheren Eigenschaft bei der TTL-Logikfamilie die Ausgabe des Empfängers an der Empfangsleitung RxD bei inaktivem Bus auf einem hohen Pegel. Zum Zeitpunkt tl wird ein Zeitgeber mit vorbestimmter Zeitgeberdauer T gestartet, um eine Synchronisationsperiode zu erfassen. Bei Ablauf der Dauer T bei t2 wird der Pegel der Empfangsleitung und damit die Polarität des Busses überprüft, und bei dem dargestellten Beispiel für ordnungsgemäß befunden.At start-up time tθ, the paths of the transmitter and receiver are initialized at the slave node in the normal mode. Accordingly, due to the fail-safe property in the TTL logic family, the output of the receiver on the receiving line RxD is at a high level when the bus is inactive. At time tl, a timer with predetermined timer duration T started to detect a synchronization period. At the expiration of the duration T at t2, the level of the receiving line and thus the polarity of the bus is checked, and found to be correct in the illustrated example.
Zum Zeitpunkt t3 startet der Master-Knoten erneut eine Synchronisationsperiode Sync, d.h. der Master-Knoten aktiviert seinen Sender zum Senden im Leerlaufmodus, also ohne Nutzdatenübertragung. Dabei sendet der Master-Knoten ein Byte, das bei dem dargestellten Beispiel eine inverse, d.h. verkehrte, Polarität aufweist. Dies führt dazu, dass während der Synchronisationsperiode Sync am Slave-Knoten ein niedriger Pegel auf der Empfangsleitung anliegt, obwohl dieser gemäß der TTL-Logikfamilie hoch sein sollte. Das von dem Master-Knoten gesendete Byte wird zum Zeitpunkt t4 am Slave-Knoten mit einem Rahmenfehler empfangen und daher ignoriert. Bei t4 wird aufgrund des Byteempfangs erneut ein Zeitgeber mit der Dauer T gestartet. Bei dessen Ablauf zum Zeitpunkt t5 wird wiederum der Pegel auf derAt time t3, the master node restarts a synchronization period Sync, i. the master node activates its transmitter for transmission in idle mode, ie without user data transmission. At this time, the master node sends a byte which, in the illustrated example, is an inverse, i. wrong, has polarity. As a result, a low level is present on the receive line during sync period Sync at the slave node, although it should be high according to the TTL logic family. The byte sent by the master node is received at the slave node with a frame error at time t4 and therefore ignored. At t4, a timer with duration T is started again due to the byte reception. When it expires at time t5, the level on the
Empfangsleitung im Vergleich zu dem erwarteten hohen Pegel gemäß TTL-Logikfamilie geprüft. Dabei wird festgestellt, dass der Pegel ungleich dem erwarteten Referenzpegel ist, und daraus gefolgert, dass die Polarität des Busses verkehrt ist, woraufhin diese wie vorstehend beschrieben geändert wird, zum Beispiel durch Erhöhen des Pegels der Invertierleitung INV gemäß Figur 1 auf einen hohen Pegel.Receive line compared to the expected high level according to TTL logic family tested. At this time, it is found that the level is not equal to the expected reference level, and it is concluded that the polarity of the bus is wrong, whereupon it is changed as described above, for example, by raising the level of the inverting line INV of FIG. 1 to a high level.
Nach Ende der Master-Synchronisationsperiode zum Zeitpunkt t6 sendet der Master-Knoten eine Nutzdatennachricht, die durch die vorherige Invertierung der Buspolarität am Slave- Knoten ordnungsgemäß empfangen wird, obwohl die Leitungen des Zweidrahtbusses verkehrt angeschlossen sind. Der zweite Ablauf, der mit b) bezeichnet ist, veranschaulicht einen Fall, bei dem der Bus bei Inbetriebnahme des Slave-Knotens aktiv ist. Das heißt, dass bei Inbetriebnahme des Slave-Knotens bei tθ' Nutzdaten in Form von Nachrichten auf dem Bus übertragen werden.After the end of the master synchronization period at time t6, the master node sends a payload message which is properly received by the prior inversion of the bus polarity at the slave node, although the two-wire bus's wires are connected in reverse. The second process, labeled b), illustrates a case in which the bus is active when the slave node is started up. This means that when the slave node is started up at t0, user data is transmitted in the form of messages on the bus.
Alle empfangenen Bytes werden am Slave-Knoten (ungeachtet des Vorliegens von Rahmenfehlern) ignoriert, bevor das erste Mal ein Zeitgeberablauf stattgefunden hat, d.h. bevor ein erstes Mal eine Master-Synchronisationsperiode Sync erfasst wurde. In Figur 3 ist dies zwischen den Zeitpunkten tθ' und tl' bzw. t2' der Fall.All received bytes are ignored at the slave node (regardless of the presence of frame errors) before the first time a timer expiration has occurred, i. before a master synchronization period Sync has been detected for the first time. In FIG. 3 this is the case between times tθ 'and tl' or t2 '.
Wie vorstehend beschrieben wird nach jedem Datenempfang der Zeitgeber neu gestartet, wobei in Figur 2 der ersteAs described above, the timer is restarted after each data reception, wherein in Figure 2, the first
Zeitgeberablauf nach der Zeitgeberdauer T zum Zeitpunkt t2' erfolgt. Zum Zeitpunkt t2' wird der Pegel der Empfangsleitung bzw. die Polarität des Busses geprüft, indem der anliegende Pegel (hier hoch) mit dem erwarteten Referenzpegel (hier hoch, wegen TTL) verglichen wird. Da der geprüfte Pegel bei t2' mit dem Referenzpegel übereinstimmt, ist keine Inversion der Pegel bzw. Polarität notwendig, d.h. der Pegel der Invertierleitung INV bleibt niedrig. Der Empfang von Nutzdatennachrichten, die von dem Master-Knoten nach Ende der Synchronisationsperiode Sync zum Zeitpunkt t3' gesendet werden, ist ordnungsgemäß möglich .Timer expiration after the timer duration T at time t2 'is done. At time t2 ', the level of the receiving line or the polarity of the bus is checked by comparing the applied level (here high) with the expected reference level (here high, because of TTL). Since the tested level at t2 'coincides with the reference level, no inversion of level or polarity is necessary, i. the level of the inverter line INV remains low. The reception of payload data messages sent by the master node after the end of synchronization period Sync at time t3 'is properly possible.
Der dritte Ablauf, der mit c) bezeichnet ist, veranschaulicht ebenfalls einen Fall, bei dem der Bus bei Inbetriebnahme des Slave-Knotens aktiv ist.The third process, designated c), also illustrates a case where the bus is active when the slave node is started up.
Anders als bei dem mit b) bezeichneten Ablauf wird bei diesem Fall nach abgelaufener Zeitgeberdauer T zum Zeitpunkt t2'' festgestellt, dass der anliegende Pegel auf der Empfangsleitung (hier niedrig) nicht gleich dem Referenzpegel (hier hoch, wegen TTL) ist, weshalb bei t2'' der RxD-Pegel ebenso wie der TxD-Pegel, und somit auch die Polarität des Busses, invertiert wird. Dies erfolgt gemäß einem vorstehend beschriebenen Aspekt der Erfindung durch Anlegen eines hohen Pegels auf der Invertierleitung INV, die einen Eingang von beiden in Figur 1 gezeigten Exklusiv- ODER-Gattern bildet. Durch die Polaritätsinvertierung ist der Slave-Knoten in der Lage, die nach Ende der Sync- Periode zum Zeitpunkt t3' ' gesendete Nutzdatennachricht ordnungsgemäß zu empfangen, obwohl die Leitungen des Zweidrahtbusses verkehrt angeschlossen sind.In contrast to the sequence indicated by b), in this case, after the expiration of the timer duration T at the time t2 ", it is determined that the applied level is on the receive line (here low) is not equal to the reference level (here high, because of TTL), which is why at t2 '' the RxD level as well as the TxD level, and thus also the polarity of the bus, is inverted. This is done according to an aspect of the invention described above by applying a high level on the inverting line INV, which forms an input of both of the exclusive-OR gates shown in FIG. Due to the polarity inversion, the slave node is able to properly receive the payload message sent after the end of the sync period at time t3 "although the two-wire bus lines are connected in reverse.
Zusammenfassend wird von dem Slave-Knoten der Zeitpunkt des Zeitgeberablaufs, d.h. die Erfassung einerIn summary, the slave node determines the timing of the timer expiration, i. the capture of a
Synchronisationsperiode des Master-Knotens dazu genutzt, sich an die Polarität des Busses anzupassen.Synchronization period of the master node used to adapt to the polarity of the bus.
Obwohl die Erfindung und ihre Ausführungsbeispiele vorstehend beispielhaft unter der Annahme der Verwendung der TTL-Logikfamilie beschrieben ist, ist sie gleichermaßen auf die Verwendung anderer Logikfamilien anwendbar. Ebenso ist die Erfindung auf jeden differentiellen Zweidrahtbus anwendbar, auch wenn die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beispielhaft auf den RS-485-Bus bezogen sind. Although the invention and its embodiments are described above by way of example, assuming the use of the TTL logic family, it is equally applicable to the use of other logic families. Also, the invention is applicable to any differential two-wire bus, even though the embodiments described above are related to the RS-485 bus by way of example.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum Konfigurieren eines Slave-Knotens an einem differentiellen Zweidrahtbus mit einer Empfangsleitung und einer Sendeleitung in Bezug auf die Polarität desA method of configuring a slave node on a differential two-wire bus having a receive line and a transmit line related to the polarity of the
Zweidrahtbusses, bei dem an dem Slave-Knoten die folgendenTwo-wire bus, where the following at the slave node
Schritte durchgeführt werden:Steps to be performed:
Erfassen (Sl) einer Synchronisationsperiode von einem Master-Knoten, in der keine Nutzdaten übertragen werden; Prüfen (S2, S3) eines Pegels auf der Empfangsleitung des Zweidrahtbusses während der Synchronisationsperiode imDetecting (S1) a synchronization period from a master node in which no payload data is transmitted; Checking (S2, S3) a level on the receiving line of the two-wire bus during the synchronization period in
Vergleich zu einem Referenzpegel der Empfangsleitung für die Synchronisationsperiode; und Invertieren (S4) der Polarität des Zweidrahtbusses an dem Slave-Knoten, wenn der Pegel auf der Empfangsleitung ungleich dem Referenzpegel ist.Comparison to a reference level of the receiving line for the synchronization period; and inverting (S4) the polarity of the two-wire bus at the slave node when the level on the receiving line is not equal to the reference level.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die Synchronisationsperiode durch Ablauf einer vorbestimmten Zeitgeberdauer nach Bestimmung eines Rahmenfehlers, wenn der Bus bei Inbetriebnahme des Slave-Knotens inaktiv ist, oder nach Empfang von Nutzdaten erfasst wird.2. The method of claim 1, wherein the synchronization period is detected by elapse of a predetermined timer duration after determining a frame error when the bus is idle at the time the slave node is powered up or after receiving payload data.
3. Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei die vorbestimmte3. The method according to claim 2, wherein the predetermined
Zeitgeberdauer kürzer ist als eine vorbestimmte Länge der Synchronisationsperiode .Timer duration is shorter than a predetermined length of the synchronization period.
4. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Polarität des Busses invertiert wird, indem der4. Method according to one of the preceding claims, in which the polarity of the bus is inverted by the
Pegel auf der Empfangsleitung und der Pegel auf der Sendeleitung invertiert werden.Level on the receiving line and the level on the transmission line are inverted.
5. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der differentielle Zweidrahtbus ein RS-485-Bus ist. The method according to one of the preceding claims, wherein the differential two-wire bus is an RS-485 bus.
6. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der differentielle Zweidrahtbus gemäß Transistor- Transistor-Logik betrieben wird.6. The method according to any one of the preceding claims, wherein the differential two-wire bus is operated according to transistor-transistor logic.
7. Busschnittstelle für einen Slave-Knoten an einem differentiellen Zweidrahtbus mit einer Empfangsleitung7. bus interface for a slave node on a differential two-wire bus with a receiving line
(RxD) und einer Sendeleitung (TxD) , wobei die(RxD) and a transmission line (TxD), where the
Busschnittstelle eingerichtet ist, den Slave-Knoten in Bezug auf die Polarität des Zweidrahtbusses zu konfigurieren, mit einer Erfassungseinrichtung (2) zum Erfassen einerBus interface is configured to configure the slave node with respect to the polarity of the two-wire bus, with a detection device (2) for detecting a
Synchronisationsperiode von einem Master-Knoten, in der keine Nutzdaten übertragen werden; einer Pegelprüfeinrichtung (4) zum Prüfen eines Pegels auf der Empfangsleitung des Zweidrahtbusses während derSynchronization period from a master node in which no user data is transmitted; a level checker (4) for checking a level on the receiving line of the two-wire bus during
Synchronisationsperiode im Vergleich zu einem Referenzpegel der Empfangsleitung für die Synchronisationsperiode; und einer Invertiereinrichtung (5) zum Invertieren der Polarität des Zweidrahtbusses an dem Slave-Knoten, wenn derSynchronization period compared to a reference level of the receiving line for the synchronization period; and inverting means (5) for inverting the polarity of the two-wire bus at the slave node when the
Pegel auf der Empfangsleitung ungleich dem Referenzpegel ist .Level on the receiving line is not equal to the reference level.
8. Busschnittstelle gemäß Anspruch 7, zusätzlich mit einem Zeitgeber (6) zum Erfassen der Synchronisationsperiode durch Ablauf einer vorbestimmten Zeitgeberdauer nach Bestimmung eines Rahmenfehlers, wenn der Bus bei Inbetriebnahme des Slave-Knotens inaktiv ist, oder nach Empfang von Nutzdaten.8. A bus interface according to claim 7, further comprising a timer (6) for detecting the synchronization period by elapse of a predetermined timer duration after determining a frame error when the bus is inactive at startup of the slave node, or after receiving payload data.
9. Busschnittstelle gemäß Anspruch 8, wobei die vorbestimmte Zeitgeberdauer kürzer ist als eine vorbestimmte Länge der Synchronisationsperiode. 9. The bus interface of claim 8, wherein the predetermined timer duration is shorter than a predetermined length of the synchronization period.
10. Busschnittstelle gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, bei der die Invertiereinrichtung (5) aufweist: ein Exklusiv-ODER-Gatter, dessen Eingänge die Empfangsleitung (RxD) und eine Invertierleitung (INV) sind, und ein Exklusiv-ODER-Gatter, dessen Eingänge die Sendeleitung (TxD) und die Invertierleitung (INV) sind.A bus interface according to any one of claims 7 to 9, wherein the inverting means (5) comprises: an exclusive-OR gate whose inputs are the receiving line (RxD) and an inverting line (INV), and an exclusive-OR gate, whose inputs are the transmission line (TxD) and the inversion line (INV).
11. Busschnittstelle gemäß Anspruch 10, wobei die Invertiereinrichtung eingerichtet ist, die Polarität des11. The bus interface according to claim 10, wherein the inversion device is set up, the polarity of
Busses zu invertieren, indem der Pegel der Invertierleitung invertiert wird.Invert the bus by inverting the level of the inverting line.
12. Busschnittstelle gemäß einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei der differentielle Zweidrahtbus ein RS-485-Bus ist.The bus interface of any one of claims 7 to 11, wherein the differential two-wire bus is an RS-485 bus.
13. Busschnittstelle gemäß einem der Ansprüche 7 bis 12, wobei der differentielle Zweidrahtbus gemäß Transistor- Transistor-Logik betrieben wird. 13. The bus interface according to claim 7, wherein the differential two-wire bus is operated according to transistor-transistor logic.
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