DE3908601C2 - Datenverarbeitungseinrichtung mit einem parallelen Bus - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Datenverarbeitungseinrichtung mit einem parallelen Bus, an den elektronische Baugruppen angeschlossen sind, denen jeweils eine Adresse zugeordnet ist.

Es sind Datenverarbeitungseinrichtungen bekannt, deren Baugruppen an einen parallelen Bus, den sog. VMEbus angeschlossen sind. Bei größeren Konfigurationen von Baugruppen wird der parallele Bus durch einen an die Baugruppen zusätzlich angeschlossenen seriellen Bus entlastet. Dieser als VMSbus bezeichnete Bus ist eine Zweidrahtverbindung. Schließlich kann noch ein weiterer, paralleler Bus, der sog. VMXbus als lokaler Bus mit Baugruppen der Datenverarbeitungseinrichtung verbunden werden. (DE-Zeitschrift Elektronik 12/15.6 1984, S. 76-81).

Bekannt ist auch die Verwendung von Lichtwellenleitern in Netzen mit Automatisierungsgeräten, wobei Lichtwellenleiter-Übertragungstechnik bei seriellen Schnittstellen zur Koppelung verschiedener Datenendgeräten eingesetzt wird. Es gibt Schnittstellenstandards, bei denen die Form der Ankoppel- Steckverbinder, die elektrischen Signalparameter und die Betriebsarten festgelegt sind. (DE-Zeitschrift Elektronik, 3./5.2. 1988, S. 93-100).

Datenverarbeitungseinrichtungen, insbesondere Automatisierungsgeräte, bestehen vielfach aus genormten Baugruppenträgern oder Magazinen in denen Baugruppen In Form von Leiterplatten angeordnet sind, auf denen sich elektrische bzw. elektronische Baugruppen befinden. Die Baugruppen, denen bestimmte Funktionen im Rahmen einer Automatisierungsaufgabe zugewiesen sind, stehen häufig über einen Bus miteinander in Verbindung. Die Leitungen des parallelen Busses sind beispielsweise auf einer Rückwandleiterplatte des Magazins angeordnet. Die Rückwandplatte trägt Federleisten, in die die Baugruppen einsteckbar sind. Jede Baugruppe hat eine Adresse. Es ist möglich, den einzelnen Steckkartenplätzen im Magazin Adressen zuzuordnen, die für bestimmte Baugruppen vorgesehen sind. So können für Eingabe/Ausgabebaugruppen Steckkartenplätze mit bestimmten Adressen reserviert sein.

Magazine sind z. B. im 19′′-System genormt. Falls für die jeweiligen Automatisierungsaufgabe so viele Baugruppen benötigt werden, daß sie nur in mehreren Magazinen untergebracht werden können, muß eine Verbindung zwischen den Bussen der verschiedenen Baugruppenmagazine hergestellt werden. Es kommt vor, daß die Magazine räumlich verteilt angeordnet werden müssen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Baugruppen im Rahmen einer räumlich ausgedehnten Automatisierungsaufgabe vor Ort vorhanden sein müssen.

Mit dem Anmeldungsgegenstand soll die Aufgabe gelöst werden, bei einer Datenverarbeitungseinrichtung mit einem parallelen Bus den Bus in im Abstand voneinander angeordnete Abschnitte aufzuteilen, an die jeweils Baugruppen anschließbar sind, wobei die Übertragung zwischen den Abschnitten des Busses auch bei größeren Entfernungen möglichst störungsfrei erfolgen soll. Die Aufgabe wird bei einer Datenverarbeitungseinrichtung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß durch die Merkmale im Patentanspruch 1 gelöst.

Die Erfindung beruht auf dem Prinzip, zwischen zwei in Abstand voneinander angeordneten Abschnitten des gleichen Busses einen seriellen, schnellen Übertragungskanal vorzusehen, der eine störungsfreie, schnelle Übertragung ermöglichen. Hiermit können auch größere Abstände ohne Schwierigkeiten überbrückt werden. Als Übertragungskanal kann ein Lichtwellenleiter oder ein Koaxialkabel verwendet werden.

Vorzugsweise sind zwei Faserbündel in einem Lichtwellenleiter je für die Übertragung in einer Richtung vorgesehen, wobei die Steuerbaugruppen Parallel/Serien und Serien-Parallel-Wandler für die Bus-Signale und die zu übertragenden Lichtsignale aufweisen. Die Bussignale werden hierbei in serielle Lichtsignale umgewandelt. Daraus ergibt sich eine Verminderung des Aufwandes an Lichtwellenleiter. Es ist nur jeweils ein Lichtwellenleiter pro Übertragungsrichtung notwendig.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die mit einem Hauptabschnitt des Busses verbundene Steuerbaugruppe Anschlüsse für sternförmig ankoppelbare Lichtwellenleiter aufweist, die je mit einer Steuerbaugruppe eines Abschnitts des Busses verbunden sind. Die einzelnen Abschnitte des Busses können sternförmig an den Hauptabschnitten angeschlossen sein.

Vorzugsweise enthält die Steuerbaugruppe des Hauptabschnitts Register, deren Eingänge an die Leitungen des parallelen Busses und deren Ausgänge über einen Multiplexer an einen Sender angeschlossen sind, sowie Register, deren Eingänge mit einem Empfänger und deren Ausgänge mit den Leitungen des parallelen Busses verbunden sind.

Für die Baugruppen der über die Lichtwellenleiter angeschlossenen Magazine ist an die Steuerbaugruppe des Hauptabschnitts je eine Voradresse ausgebbar nach deren Eingabe in die Steuerbaugruppe der Adressenbereich der aus­ gewählten Baugruppe im Adressenbereich der Steuerbaugruppe des Hauptab­ schnitts abbildbar ist.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines in einer Zeichnung darge­ stellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben, aus dem sich weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Datenverarbeitungseinrichtung mit in mehreren Baugruppen angeordneten Magazinen.

Fig. 2 Ein Blockschaltbild einer Steuerungsbaugruppe.

Eine Datenverarbeitungseinrichtung enthält vier, in Fig. 1 schematisch dargestellte Magazine 1, 2, 3, 4, die Steckkartenplätze aufweisen, in die Baugruppen eingesteckt werden, von denen nur Baugruppen 5, 6, 7, 8 und 9 schematisch dargestellt sind.

Die Baugruppen aller Magazine 1-4 sollen an einem gemeinsamen Bus arbeiten. Dieser Bus setzt sich aus einzelnen Busabschnitten zusammen, die sich in den Magazinen 1-4 befinden und über magazinexterne Leitungen miteinander verbunden sind. Das Magazin 1 enthält eine zentrale Baugruppe 5 für den gesamten Bus. Der im Magazin 1 vorhandene Busabschnitt 10 wird daher als Hauptabschnitt 10 bezeichnet. Die zentrale Baugruppe 5 steuert die Übertragungsvorgänge auf den Bus.

Für die Verbindung des Hauptabschnitts 10 mit Abschnitten 11, 12, 13 in den jeweiligen Magazinen 2, 3 und 4 ist im Magazin 1 die Baugruppe 6 vorgesehen, die im folgenden als Steuerbaugruppe 6 bezeichnet wird. In der Steuer­ baugruppe 6 werden die Signale des parallelen Busses in serielle Signale umgesetzt, die je nachdem ausgewählten Magazinen 2, 3 oder 4 Lichtwellen­ leitern 14, 15 oder 16 zugeführt werden. Die Lichtwellenleiter 14, 15, 16 bestehen jeweils aus 2 Faserbündeln, von denen jedes für eine andere Übertragungsrichtung vorgesehen ist. Die beiden Faserbündel eines Licht­ wellenleiters sind in Fig. 2 schematisch mit 17, 18 bezeichnet. Die Licht­ wellenleiter 14, 15, 16 sind jeweils zwischen der Steuerbaugruppe 6 und den Baugruppen 7, 8, 9 verlegt, bei denen es sich ebenfalls um Steuerbaugruppen handelt die im folgenden auch so bezeichnet werden. Die Steuerbaugruppe 6 steht zu den Steuerbaugruppen 7, 8, 9 im Verhältnis von Master zu Slave. Darüber hinaus üben die Steuerbaugruppen 7, 8, 9 die Funktion einer zentralen Steuerung für den jeweiligen Abschnitt 11, 12, 13 aus.

In der Steuerbaugruppe 6 ist daher neben einem Sender für Lichtsignale auch ein Empfänger vorgesehen, dessen Ausgangssignale von der Steuerbaugruppe 6 in parallele Bussignale umgewandelt werden. In gleicher Weise sind in den Steuerbaugruppen 7.8.9 Sender und Empfänger für die Lichtsignale vorhanden. Die Magazine 7, 8 und 9 sowie weitere nicht dargestellte Magazine sind also sternförmig an das Magazin 10 angekoppelt.

Der z. B. 16 Bit breite Hauptabschnitt 10 ist in der Baugruppe 6 mit Registern 19, 20, 21 verbunden, in die die auf dem Hauptabschnitt anliegenden Daten parallel eingelesen werden, wenn die Steuerbaugruppe 6 für eine Datenüber­ tragung ausgewählt worden ist. Das Register 19 ist für eine Voradresse bestimmt, die sich auf jeweils ein ausgewähltes Magazin und eine ausgewählte Baugruppe im Magazin bezieht. Die Adresse von Speichern der Baugruppe werden in das Register 20 eingelesen. Das Register 21 ist für die Aufnahme von Daten bestimmt, die übertragen werden sollen. Die Ausgänge der Register 19, 20, 21 sind an einen Multiplexer 22 gelegt, der ausgangsseitig mit einem Sender 23 verbunden ist, der Lichtsignale erzeugt und in das Faserbündel 17 einspeist, das z. B. zum Magazin 2 verlegt ist. Das Faserbündel 18 ist an einen Empfänger 24 angeschlossen, der Lichtsignale in elektrische Signale umsetzt, die in ein Register 25 eingegeben werden, das parallele Ausgänge zum Hauptabschnitt 10 hat. Ein Paritätsgenerator 26 steht mit dem Eingang des Senders 23 in Verbindung, während der Ausgang des Empfängers 24 an eine Paritätsprüfschal­ tung 27 angeschlossen ist.

Weitere Sender und Empfänger, die nicht dargestellt sind, sind auf der Steuerbaugruppe 6 entsprechend der Anzahl der ankoppelbaren Lichtwellen­ leiter vorhanden, wobei die Eingänge der Sender und die Ausgänge der Empfänger über nicht dargestellte Umschalter entsprechend dem ausgewählten Magazin an den Multiplexer 22 und das Register 25 gelegt werden. Eine Steuerung 26 wickelt die Vorgänge der Eingabe von Daten in die Register 19, 20, 21, der Ausgabe von Daten aus dem Register 25, der Multiplexerein­ stellung der Kanalauswahl und der Steuerung des Senders 23 und des Empfängers 24 ab.

Für die Steuerbaugruppe 6 sind eine Reihe von Speicheradressen des Haupt­ abschnitts 10 reserviert. Ein erster Bereich dieser Adressen ist für Status- und Fehlermeldesignale und für das Register 19 bestimmt. Ein zweiter Bereich von Adressen ist für einen Speicher in der ausgewählten Baugruppe bestimmt.

Das Register 20 ist für die Voradressierung, d. h. die Magazin und Baugruppen­ adressierung vorgesehen und nimmt entsprechende Adressen mit 8 Bit auf. Hiervon sind z. B. die ersten 4 Bit für die Platzadresse der Baugruppen in den Magazinen 2 bis 4 bestimmt.

Weitere drei Bit sind für die Adressierung der Magazine 2 bis 4 vorgesehen. Das letzte Bit legt einen Speicherbereich in der ausgewählten Baugruppe fest. Informationen werden zwischen den Steuerbaugruppen 6 und 7, 8 oder 9 seriell in Form von Wörtern mit einem festen Format synchron übertragen.

Die Wörter können Adressen, Befehle und Meldungen enthalten.

Die Übertragung von der Steuerbaugruppe 6 zu den Steuerbaugruppen 7, 8 oder 9 läuft in Übertragungszyklen ab, die mehrere Wörter umfassen. Für die Wörter kommen bestimmte festgelegte Kodierungen in Frage, wobei ein Teil der Bits der Wörter angibt, was mit den anderen Bits zu geschehen hat, bzw. welche Bedeutungen die anderen Bits haben. Die Befehle, die jeweils einen Teil der Bits eines Wortes belegen, beinhalten im wesentlichen Schreiben und Lesen von Voradressen, d. h. Speicherbereichen, Adressen innerhalb der Speicherbereiche. Ein Wort das für die Übertragung zu einem Magazin 2 bis 9 bestimmt ist, kann z. B. die Baugruppenadresse, die insbesondere eine Platzadresse der Steck­ baugruppe im Magazin ist, den Grobbereich des adressierenden Speicherplatzes und einen Befehlsteil enthalten. Ein Paritätsbit kann ebenfalls vorgesehen sein. Weitere Wörter beinhalten nebst einem entsprechenden Hinweis eine Adresse innerhalb des durch die Voradresse angewählten Speicherbereichs mit oder ohne Lesebefehl und Daten mit einem z. B. ein Bit umfassenden Hinweis, daß es sich um Daten handelt. Ein Wort ist für bestimmte Befehle mit einem entsprechenden Hinweis auf die Befehle bestimmt.

In umgekehrter Übertragungsrichtung, d. h. von einer ausgewählten Baugruppe in einem Magazin 2, 3, 4 werden anders kodierte Wörter übertragen. Ein Wort ist mit einer entsprechenden Kennzeichnung in einer hierfür vorgesehenen Stelle für Daten von z. B. 8 Bit bestimmt. Ein weiteres Wort enthält mit einer entsprechenden Kennzeichnung eine Fehlermeldung. Ferner ist ein Wort für die Angabe der Platzadresse einer Baugruppe vorgesehen, die einen Interrupt benötigt.

Für die Verarbeitung eines Interrupt in einer oder mehreren der Bau­ gruppen in den Magazinen 2, 3, 4 ist eine besondere Prozedur vorgesehen. Der Bus hat eine eigene Leitung für Interruptmeldung. Diese Leitung sei mit IR bezeichnet, an die in den Baugruppen Interrupt-Flipflops angeschlossen sind. Die Steuerbaugruppen 7, 8, 9 überwachen die Leitung IR, die bei einem Interrupt einen bestimmten Pegel, z. B. Low, annimmt, der von der jeweiligen Steuer­ baugruppe 7, 8, 9 erfaßt wird. Die Steuerbaugruppen 7, 8, oder 9 senden daraufhin einen Befehl, der sich auf das Setzen eines zu einem Kanal gehörenden Flipflops bezieht, zur Steuerbaugruppe 6. Dieser Befehl wird sofort auf den Lichtwellenleiter 14, 15, 16 gegeben, wenn keine Übertragung zur Baugruppe 6 stattfindet. Der Befehl wird aus Sicherheitsgründen mehrmals wiederholt, so daß das entsprechende Flipflop in der Steuerbaugruppe 6 gesetzt wird. Dieses Flipflop ändert den Pegel auf der IR-Leitung z. B. auf Low. Dies wird von der zentralen Baugruppe 5 festgestellt. Die Baugruppe 5 ermittelt dann über den Hauptabschnitt anhand der Adresse des Flipflops die Baugruppe, die einen Interrupt erzeugt hat.

Die Baugruppe 5 stellt alle Baugruppen fest, von denen ein Interrupt erzeugt wurde. Welcher Interrupt zuerst bearbeitet wird, kann durch eine vorab festgelegte Prioritätsreihenfolge bestimmt werden. Von der Steuerbaugruppe 6 wird ein Befehl zum Beenden des Interruptsignals an die Steuerbaugruppe 6, 7, 8 gesendet. Innerhalb der Interrupt-Routine beginnt die jeweils betroffene Steuerbaugruppe 6, 7, 8 die interruptauslösende Baugruppe im Magazin 2, 3, 4 zu identifizieren. Durch einen Lese-Befehl der Baugruppe 5 wird der Interrupt­ vektor (Nummer des Magazins und Platzadresse des interruptgebenden Teil­ nehmers im Magazin) in die Steuerbaugruppe 6 und die Baugruppe 5 geholt. Danach wird das Interrupt-Flipflop in der interruptgebenden Baugruppe durch einen Schreibbefehl zurückgesetzt. Anschließend wird das Interrupt-Flipflop in der Steuerbaugruppe 6 zurückgesetzt.

Claims (9)

1. Datenverarbeitungseinrichtung mit einem parallelen Bus, an den elektronische Baugruppen angeschlossen sind, denen jeweils eine Adresse zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß an einen ersten Abschnitt (10) des parallelen Busses ein Teil der Baugruppen (5) und wenigstens eine erste Steuerbaugruppe (6) angeschlossen sind, die mit einem seriellen Übertragungskanal verbunden ist und eine Schaltungsanordnung zum Umsetzen von elektrischen Signalen des parallelen Busses in Signale des seriellen Übertragungskanals und umgekehrt aufweist, daß der serielle Übertragungskanal mit einer zweiten Steuerbaugruppe (7) verbunden ist, die an einen anderen, vom ersten Abschnitt entfernt an­ geordneten Abschnitt (11) des parallelen Busses angeschlossen ist, mit dem ein anderer Teil der Baugruppen verbunden ist, und daß die zweite Steuer­ baugruppe eine Schaltungsanordnung zum Umsetzen von Signalen des seriellen Übertragungskanals in elektrische Signale des parallelen Busses und um­ gekehrt aufweist.

2. Datenverarbeitungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der serielle Übertragungskanal ein Lichtwellenleiter (14, 15, 16) ist.

3. Datenverarbeitungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der serielle Übertragungskanal ein Koaxialkabel ist.

4. Datenverarbeitungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Faserbündel (17, 18) in einem Lichtwellenleiter (14, 15, 16) je für die Übertragung in einer Richtung vorgesehen sind und daß die Steuer­ baugruppen (6, 7, 8, 9) Parallel/Serien- und Serien/Parallel-Wandler für die Bussignale und die zu übertragenden Lichtsignale aufweisen.

5. Datenverarbeitungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einem Hauptabschnitt (10) des Busses verbundene Steckbaugruppe (6) Anschlüsse für sternförmig ankoppelbare Lichtwellenleiter (14, 15, 16) aufweist, die je mit einer Steuerbaugruppe (7, 8, 9) eines Abschnitts (11, 12, 13) des Busses verbunden sind.

6. Datenverarbeitungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerbaugruppe (6) des Hauptabschnitts Register (19, 20, 21), deren Eingänge an die Leitungen des parallelen Busses und deren Ausgänge über einen Multiplexer (22) an einen Sender (23) angeschlossen sind, sowie Register (25) enthält, deren Eingänge mit einem Empfänger und deren Ausgänge mit den Leitungen des parallelen Busses verbunden sind.

7. Datenverarbeitungseinrichtung nach Anspruch 2, 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß für die an die Lichtwellenleiter (14, 15, 16) in Magazinen (2, 3, 4) angeschlossenen Baugruppen (7, 8, 9) an die Steuerbaugruppe (6) des Haupt­ abschnitts je eine Voradresse ausgebbar ist, nach deren Eingabe in die Steuerbaugruppe der Adressenbereich der ausgewählten Baugruppe (7, 8, 9) im Adressenbereich der Steuerbaugruppe (6) des Hauptabschnitts abbildbar ist.

8. Datenverarbeitungseinrichtung nach Anspruch 2, 4 bis 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß für die Übertragung von Adressen, Daten und Befehlen auf den Lichtwellenleitern (14, 15, 16) Wörter mit fester Länge vorgesehen sind.

9. Datenverarbeitungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von den an die Abschnitte (11, 12, 13) angeschlossenen Baugruppen Interrupt-Anforderungen an die Steuerbaugruppen (7, 8, 9) gemeldet werden, die entsprechende Befehle wiederholt an die Steuerbaugruppe (6) senden, bis über diese eine Bestätigung an die Steckbaugruppen (7, 8, 9) zurückgesendet wird.