DE19951552A1 - Vorrichtung zur Adaption eines Prozessors bzw. eines Mikrocontrollers an eine Steuereinrichtung - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung (5) zur Adaption eines Prozessors bzw. Mikrocontrollers (2, 2') an eine zur Kommunikation mit einem zur Anbindung des Prozessors bzw. des Mikrocontrollers (2, 2') an ein Bussystem (19) dienende Steuereinrichtung (6, 6'), umfassend eine Schnittstelle (7, 7') zur Anbindung an den Prozessor bzw. Mikrocontroller (2, 2'), eine Schnittstelle (8, 8') zur Anbindung an die Steuereinrichtung (6, 6') und Mittel (9, 9', 10, 10', 11, 11', 12, 12', 13, 13') zur Transformation seitens des Prozessors bzw. des Mikrocontrollers (2, 2') gelieferter Informationen in ein seitens der Steuereinrichtung (6, 6') verarbeitbares Format und zur Transformation seitens der Steuereinrichtung (6, 6') gelieferter Informationen in ein seitens des Prozessors bzw. Mikrocontrollers (2, 2') verarbeitbares Format.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Adap­ tion eines Prozessors bzw. eines Mikrocontrollers, insbeson­ dere eines im Bereich der Gebäudesystemtechnik zum Steuern, Regeln, Überwachen und/oder Melden einsetzbaren Mikrocontrol­ lers, an eine zur Anbindung des Prozessors bzw. Mikrocontrol­ lers an ein Bussystem, insbesondere an einen European Instal­ lation Bus (EIB), BatiBUS, Convergence und dergleichen, die­ nende Steuereinrichtung.

Im Bereich der Gebäudesystemtechnik werden zur Steuerung, Re­ gelung, Überwachung und/oder Meldung, aufgrund steigernder Anforderungen hinsichtlich Flexibilität und Komfort der Elek­ troinstallationen, anstelle der herkömmlichen Installationen, bei denen jede zu realisierende Funktion, wie Temperaturrege­ lung, Jalousiensteuerung, Einbruchüberwachungen, Sprenkelan­ lagen, Heizungssteuerungen, Lichtsteuerungen, und derglei­ chen, eigene Energieversorgungs- und Steuerungssystemleitun­ gen benötigen, über Bussysteme, insbesondere den sogenannten European Installation Bus (EIB), den BatiBus, über Conver­ gence-Systeme und dergleichen, verschiedene Endgeräte unter­ schiedlicher Hersteller einheitlich betrieben. Convergence ist dabei ein Kommunikationsstandard, basierend auf einem Zu­ sammenschluß der EIB (European Installation Association), des BCI (BatiBus Club International) und der EHSA (European Home System Association), der die verschiedenen physikalischen Me­ dien von EIBA, BCI und EHSA, d. h. Bussysteme, unterstützt, dabei aber nur ein gemeinsames Protokoll zur Kommunikation mit dem Prozessor bzw. Mikrocontroller verwendet. Die Endge­ räte weisen dabei zur Realisierung der Steuer-, Regel-, Über­ wachungs- und/oder Meldungsaufgaben je nach Aufgabe und Her­ steller unterschiedliche Mikrocontroller mit verschiedensten Prozessoren und Betriebssystemen auf, die in der Regel über einen integrierten Schaltkreis (IC) und einer speziellen Treiber Software an das Bussystem angebunden sind, um über das Bussystem mit anderen Endgeräten Informationen auszutau­ schen.

Durch die Verwendung eines derartigen Bussystems anstelle der herkömmlichen Elektroinstallationen lassen sich einerseits Energieversorgungs- und Steuersystemleitungen einsparen und andererseits läßt sich die Installation in ein Gebäude we­ sentlich einfacher realisieren, problemlos erweitern und mo­ difizieren, bspw. bei Nutzungsänderungen oder Änderungen von Raumaufteilungen durch einfache Neuzuordnung bzw. Umparame­ trierung der Busteilnehmer, d. h. der Endgeräte, ohne daß Lei­ tungen neu verlegt werden müssen. Dabei erfolgt die Umparame­ trierung bspw. mit Hilfe eines an das Bussystem angeschlosse­ nen Rechners (PC).

Über das Bussystem können, wie bereits erläutert, alle als Busteilnehmer angeschlossenen Endgeräte untereinander Infor­ mationen austauschen. Die Informationsübertragung erfolgt da­ bei in der Regel seriell und nach exakt festgelegten Regeln, dem sogenannten Busprotokoll. Dabei wird die zu übertragende Information in ein sogenanntes Telegramm verpackt und über den Bus für ein Sensorikelement als Befehlsgeber zu einem oder mehreren Aktorikelementen als Befehlsempfänger übertra­ gen.

Die in der Regel zur Anbindung der verschiedenen endgeräte­ seitig vorhandenen Mikrocontroller, welche mitunter unter­ schiedlichste Informationstelegramme verwenden, an das Bussy­ stem endgeräteseitig verwendeten Schaltkreise (IC), welche eine Anpassung der Informationstelegramme an den seitens des Busses geforderten Aufbau übernehmen, verursachen endgeräte­ seitig zusätzliche Kosten und sind hinsichtlich ihrer Anbin­ dung an den integrierten Schaltkreis (IC) gebunden. Bei Ände­ rung des im Bereich der Gebäudesystemtechnik verwendeten Bus­ systems, bspw. bei einem Wechsel von einem Convergence-System (TP1 EIB) zu einem Convergence-System (TP0 BatiBus), muß da­ her der endgeräteseitig vorhandene integrierte Schaltkreis (IC) und die spezielle Treiber Software ausgetauscht werden.

Aufgrund der im Bereich der Gebäudesystemtechnik zu realisie­ renden zahlreichen Funktionen hinsichtlich Steuerung, Rege­ lung, Überwachung und/oder Meldung weisen die seitens der Hersteller verwendeten Endgeräte darüber hinaus unterschied­ lichste Mikrocontroller und Prozessoren auf, welche zur An­ bindung an das Bussystem busfähig gemacht werden müssen, d. h. insbesondere hinsichtlich ihrer Informationsstruktur zur An­ bindung an das Bussystem angepaßt werden müssen.

Der Erfindung liegt in Anbetracht dieses Standes der Technik die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Adaption eines Prozessors bzw. eines Mikrocontrollers an eine Steuereinrich­ tung der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche es ermöglicht, Mikrocontroller prozessor- und betriebssystem­ unabhängig zu adaptieren.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst, durch eine Vorrich­ tung zur Adaption eines Prozessors bzw. eines Mikrocontrol­ lers, insbesondere eines im Bereich der Gebäudesystemtechnik zum Steuern, Regeln, Überwachen und/oder Melden einsetzbaren Mikrocontrollers, an eine zur Anbindung des Prozessors bzw. Mikrocontrollers an ein Bussystem, insbesondere zur Anbindung an ein Convergence-System, dienende Steuereinrichtung, umfas­ send eine Schnittstelle zur Anbindung an den Prozessor bzw. Mikrocontroller, eine Schnittstelle zur Anbindung an die Steuereinrichtung und Mittel zur Transformation seitens des Prozessors bzw. Mikrocontrollers gelieferter Informationen in ein seitens der Steuereinrichtung verarbeitbares Format und zur Transformation seitens der Steuereinrichtung gelieferter Informationen in ein seitens des Prozessors bzw. Mikrocon­ trollers verarbeitbares Format.

Duch die erfindungsgemäße Vorrichtung und die Möglichkeit zur Informationstransformation lassen sich beliebige Mikrocon­ troller überaus einfach an eine zur Anbindung des Mikrocon­ trollers an ein Bussystem dienende Steuereinrichtung adaptie­ ren. Durch die Mittel zur Transformation der Information ist die Adaption dabei prozessor- und betriebssystemunabhängig.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfaßt die Schnittstelle zur Anbindung an die Steuereinrichtung Mit­ tel zur Erkennung von Fehlern in der Informationsübertragung sowie Mittel zur Beseitigung dieser Fehler. Dadurch wird eine sichere Verbindung zwischen dem Prozessor bzw. dem Mikrocon­ troller und der Steuereinrichtung gewährleistet. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfassen die Informati­ onsmittel ein Modul zum Aufbau, Betrieb und Abbau einer In­ formationsübertragungsverbindung, Module zur Übertragung von Informationen, ein Modul zur Steuerung und Synchronisierung der Informationstransformation und ein Modul zur Verarbeitung von seitens des Prozessors bzw. seitens des Mikrocontrollers über die Schnittstelle zur Anbindung an den Prozessor bzw. den Mikrocontroller gelieferter Informationen. Die erfin­ dungsgemäße Vorrichtung zur Adaption eines Mikrocontrollers an eine Steuereinrichtung realisiert dabei die Ebenen Zwei, Drei, Vier und Sieben des ISO-Referenzmodells zum Ablauf ei­ ner Informationsübertragung. Die Ebene Eins ist dabei durch die Steuereinrichtung, an welche der Prozessor bzw. der Mi­ krocontroller adaptiert ist, und die Ebene Null, durch das Bussystem gegeben.

Gemäß einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die erfindungsgemäße Adaptionsvorrichtung als ein auf dem Mikrocontroller bzw. dem Prozessor laufendes Softwareprogramm realisiert, welches vorteilhafterweise in ANSI-C geschrieben und damit prozessor- und betriebssystem­ unabhängig ist. Damit steht für jeden beliebigen Prozessor eine standardisierte Implementierung der erfindungsgemäßen Adaptionsvorrichtung zur Verfügung. Bei Änderungen des ver­ wendeten Bussystems läßt sich so überaus einfach eine Anpas­ sung an das Bussystem, insbesondere hinsichtlich des Informa­ tionstelegrammaufbaus des Bussystems über eine Änderung der Programmierung der Adaptionsvorrichtung, insbesondere hin­ sichtlich der Koordination des Informationsaustausches sei­ tens der Steuereinrichtung, realisieren.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 in einem Blockdiagramm schematisch den Aufbau der er­ findungsgemäßen Adaptionsvorrichtung und

Fig. 2 in einem Blockdiagramm die prinzipielle Informations­ übertragung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Fig. 1 zeigt den Mikrocontroller bzw. Prozessor 2 eines Endge­ rätes 1, wobei das Betriebssystem 3 in einem nicht flüchtigen Speicher abgelegt ist, auf welchen prozessorabhängige Routi­ nen wie Initialisierungen beim Start, Zeitabläufe (Schedu­ les), Systemtreiber, bspw. zur Kommunikation und dergleichen, in Form von Programmen abgelegt sind. In einem weiteren nicht flüchtigen Speicher ist die Anwendung 4, welche auf dem Pro­ zessor bzw. dem Mikrocontroller 2 läuft, abgespeichert, vor­ liegend ein Programm zur Steuerung, Regelung, Überwachung und/oder Meldung im Rahmen der Gebäudesystemtechnik anfallen­ der Funktionen, wobei auszutauschende Daten bzw. Informatio­ nen, wie Temperaturen, Rauchgaskonzentrationen, Lichtein­ strahlung, Feuchtigkeit und dergleichen, in einem flüchtigen Speicher gespeichert und seitens des Prozessors bzw. Mikro­ controllers 2 verarbeitet werden. Dazu weist der Prozessor bzw. der Mikrocontroller 2 ein Leitwerk als die den Prozessor steuernde Einheit, sowie ein Rechenwerk als die Information verarbeitende Einheit auf. Das Leitwerk des Prozessors 2 adressiert dabei über einen Befehlszähler maschinen- bzw. prozessorspezifische Befehle und übernimmt diese bei der Pro­ grammausführung, d. h. bei der Ausführung der Anwendung 4 aus den Speichern. In Abhängigkeit der Befehle der Anwendung 4 generiert das Leitwerk des Prozessors bzw. Mikrocontrollers 2 die Steuerinformation bzw. -signale zur Ausführung der Befeh­ le seitens des Prozessors bzw. Mikrocontrollers 2.

Fig. 1 zeigt desweiteren die Adaptionsvorrichtung 5 zur Anbin­ dung des Prozessors bzw. Mikrocontrollers 2 an eine Steuer­ einrichtung 6 zur Anbindung des Prozessors bzw. Mikrocontrol­ lers an ein hier nicht explizit dargestelltes Bussystem, vor­ liegend vom Typ Convergence. Die Adaptionsvorrichtung 5 um­ faßt eine Schnittstelle 7 zur Anbindung an den Prozessor bzw. Mikrocontroller 2, wobei hier die Anwendung an den nicht ex­ plizit dargestellten Speicher des Prozessors bzw. des Mikro­ controllers 2 erfolgt. Desweiteren umfaßt die Adaptionsvor­ richtung 5 eine Schnittstelle 8 zur Anbindung an die Steuer­ einrichtung 6 und Mittel 9, 10, 11, 12 und 13 zur Transforma­ tion seitens des Prozessors bzw. des Mikrocontrollers 2 ge­ lieferter Informationen in ein seitens der Steuereinrichtung 6 verarbeitbares Format und zur Transformation seitens der Steuereinrichtung 6 gelieferter Informationen in ein seitens des Prozessors bzw. des Mikrocontrollers 2 verarbeitbares Format. Die Schnittstelle 8 zur Anbindung der Steuereinrich­ tung 6 umfaßt dabei Mittel zur Erkennung und Beseitigung von Fehlern in der Informationsübertragung und gewährleistet so eine sichere Verbindung zwischen der auf dem Prozessor bzw. Mikrocontroller 2 laufenden Anwendung 4 und der Steuerein­ richtung 6. Das Modul 13 der Adaptionsvorrichtung 5 übernimmt die Adressierung und Vermittlung von Daten. Das Modul 12 der Adaptionsvorrichtung 5 realisiert dabei den Aufbau, Betrieb und Abbau einer Informationsübertragungsverbindung. Das Modul 11 realisiert die Übertragung bzw. den Transport von Informa­ tionen über in Fig. 1 nicht explizit dargestellte Verbindungen zwischen den einzelnen Modulen der Adaptionsvorrichtung 5 und der Anwendung 4. Darüber hinaus schaffen die Module 11 und 12 prozessorsystemunabhängige Verbindungen, die dem Modul 10, welches die Steuerung der Adaptionsvorrichtung 5 übernimmt, zur Verfügung gestellt werden. Das Modul 10 sorgt dabei für eine synchronisierte Steuerung der Informationstransformation zwischen den einzelnen Modulen der Adaptionsvorrichtung 5. Das Modul 9 dient der Verarbeitung seitens der Anwendung 4 über die Schnittstelle 7 gelieferter prozessorabhängiger In­ formationen, die seitens des Moduls 9 in ein prozessor- und betriebssystemunabhängiges Format zur weiteren Verarbeitung seitens der Adaptionsvorrichtung 5 gebracht werden.

Zur Kommunikation mit dem Betriebssystem 3 des Prozessors bzw. des Mikrocontrollers 2 weist die Adaptionsvorrichtung 5 prozessor- bzw. betriebsystemabhängige Module 14, 15, 16, 17 und 18 auf, welche zur betriebssystemabhängigen Steuerung der Adaptionsvorrichtung 5 seitens des Prozessors bzw. Mikrocon­ trollers 2 verwendet werden. Das Modul 14 dient dabei als so­ genannter Scheduler zur Steuerung der zeitlichen Abläufe zum Informationsaustausch zwischen dem Betriebssystem 3 des Pro­ zessors bzw. Mikrocontrollers 2 und der Adaptionsvorrichtung 5. Das Modul 15 ermöglicht der Adaptionsvorrichtung 5 ein Senden und Auslesen von Informationen seitens des Betriebssy­ stems 3. Das Modul 16 dient zur Übertragung bzw. dem Trans­ port von Informationen vom Betriebssystem 3 zur Adaptionsvor­ richtung 5 bzw. von der Adaptionsvorrichtung 5 zum Betriebs­ system 3. Das Modul 17 dient der Steuerung des Informations­ austausches zwischen der Adaptionsvorrichtung 5 und dem Be­ triebssystem 3. Das Modul 18 bildet eine Steuereinrichtung zum Anpassen der Adaptionsvorrichtung 5 an das Betriebssystem 3 des Prozessors bzw. des Mikrocontrollers 2. Das Modul 18 ist dabei in der Regel softwaretechnisch als sog. Treiber ausgebildet.

Fig. 2 zeigt den prinzipiellen Ablauf einer Informationsüber­ tragung zwischen dem Mikrocontroller 2, 2, zweier Endgeräte 1, 1' über das Bussystem 19. Seitens des Betriebssystems 3, 3' und der auf dem Prozessor bzw. dem Mikrocontroller 2, 2' des Endgerätes 1, 1' laufenden Anwendung 4, 4' werden auszutau­ schende Informationen der Schnittstelle 7, 7' zugeführt, wel­ che die Informationen dem Modul 9, 9' zur prozessor- und be­ triebssystemunabhängigen Verarbeitung zuführt. Die so aufbe­ reiteten Informationen werden von den Modulen 11, 11' bzw. 12, 12' dem Modul 13, 13' zugeführt, welches jeweils den Auf­ bau, den Betrieb und den Abbau der Verbindung zwischen den Mikrocontrollern 1 und 1' steuert. Die Informationen werden dabei im Format des Bussystems 19 zusammengesetzt und von der Schnittstelle 8, 8', welche Übertragungsfehler erkennt und beseitigt, der Steuereinrichtung 6 des Mikrocontrollers 2, 2' zugeführt, welche diese dann an das Format des Bussystems 19 überträgt und in das Bussystem 19 einspeist. Das Modul 12 stellt dabei sicher, daß eine synchronisierte Verbindung je­ weils zwischen zwei Modulen hergestellt ist, um so einen ge­ ordneten Informationsaustausch zu gewährleisten. Die einzel­ nen Verbindungen zwischen den Modulen und den Schnittstellen der Adaptionsvorrichtung 5 sind, wie in Fig. 2 anhand der dar­ gestellten Pfeile zu erkennen, als bidirektionale Verbindun­ gen ausgebildet. Die in Fig. 2 gestrichelt bzw. strichpunk­ tiert dargestellten Verbindungen stellen Quittierungen des Mikrocontrollers 2, 2' dar.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur Adaption eines Prozessors bzw. eines Mi­ krocontrollers (2, 2'), insbesondere eines im Bereich der Gebäudesystemtechnik zum Steuern, Regeln, Überwachen und/oder Melden einsetzbaren Microcontrollers, an eine zur Anbindung des Prozessors bzw. Mikrocontrollers (2, 2') an ein Bussystem (19), insbesondere zur Anbindung an ein Convergence-System, dienende Steuereinrichtung (6, 6'), umfassend eine Schnittstelle (7, 7') zur Anbindung an die Steuereinrichtung (6, 6') und Mittel (9, 9', 10, 10', 11, 11',12, 12',13, 13') zur Transformation seitens des Prozes­ sors bzw. Mikrocontrollers (2, 2') gelieferter Informatio­ nen in ein seitens der Steuereinrichtung (6, 6') verar­ beitbares Format und zur Transformation seitens der Steu­ ereinrichtung (6, 6') gelieferter Informationen in ein seitens des Prozessors bzw. des Mikrocontrollers (2, 2') verarbeitbares Format.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Schnittstelle (8, 8') zur Anbindung an die Steuereinrichtung (6, 6) Mittel zur Erkennung und/oder Beseitigung von Fehlern in der Infor­ mationsübertragung aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die In­ formationstransformationsmittel wenigstens ein Modul (11, 11',12, 12') zum Aufbau, Betrieb und Abbau einer In­ formationsübertragungsverbindung aufweisen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die In­ formationstransformationsmittel wenigstens ein Modul (13, 13') zur Übertragung von Informationen aufweisen.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die In­ formationstransformationsmittel ein Modul (10) zur Steue­ rung und Synchronisierung der Informationstransformation aufweisen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die In­ formationstransformationsmittel ein Modul (9, 9') zur Ver­ arbeitung von seitens des Prozessors bzw. des Mikrocon­ trollers (2, 2') über die Schnittstelle (7) zur Anbindung an den Prozessor bzw. Mikrocontroller (2, 2') gelieferter Informationen aufweisen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß diese als ein auf dem Prozessor bzw. Mikrocontroller (2, 2') laufen­ des Softwareprogramm realisiert ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Softwareprogramm in ANSI-C geschrieben ist.