DE69128503T2

DE69128503T2 - Schnittstellenschaltung für intelligentes Netzwerk

Info

Publication number: DE69128503T2
Application number: DE69128503T
Authority: DE
Inventors: Jonathan R Engdahl; Michael T Klein; Mark A Lucak
Original assignee: Allen Bradley Co LLC
Current assignee: Allen Bradley Co LLC
Priority date: 1990-08-15
Filing date: 1991-08-14
Publication date: 1998-06-04
Anticipated expiration: 2011-08-15
Also published as: EP0471354A3; CA2044005C; JP2944055B2; US5153884A; EP0471354A2; CA2044005A1; DE69128503D1; EP0471354B1; BR9102826A; JPH04245746A

Description

Hintergrund der Erfindung

Das Anwendungsgebiet der Erfindung betrifft serielle Kommunikationsverbindungen und insbesondere lokale Netzwerke (LANs) in denen zwei oder mehrere Knoten mit einem Kommunikationsmittel verbunden sind und Nachrichten zwischen den Knoten übertragen werden.
Es gibt zahlreiche Protokolle, die in lokalen Netzwerken angewendet werden, obgleich viele der Protokolle gemeinsame Eigenschaften und Dienste haben. Eine gemeinsame Eigenschaft besteht darin, daß, wenn eine Nachricht von einem Knoten zu einem anderen übertragen wird, der empfangende Knoten prompt eine Empfangsnachricht zurücksendet. Wird beispielsweise eine Nachricht mit Daten zu einem Knoten gesendet, bestätigt der empfangende Knoten unmittelbar, daß die Daten richtig oder nicht richtig empfangen worden sind. Solche Nachrichten bilden typischerweise einen beachtlichen Anteil des Verkehrs auf dem Netzwerk, und die effiziente Handhabung solcher Nachrichten kann in einem hohen Maße die Gesamteffizienz des gesamten Netzwerks verbessern.
Die Geschwindigkeit, mit der ein lokales Netzwerk arbeitet, um Nachrichten zwischen Knoten zu übertragen, wird durch eine Reihe von Umständen festgelegt. Der wichtigste Umstand ist die Baud-Rate, mit der eine Nachricht über das Kommunikationsmittel übertragen wird. Sind beispielsweise alle anderen Umstände gleich, dann ist ein Netzwerk, das mit einer Baud-Rate von fünf Megabit/Sekunde arbeitet, fünfmal schneller als ein Netzwerk, das mit einer Baud-Rate von ein Megabit/Sekunde arbeitet. Ein anderer wichtiger Umstand ist allerdings die Effizienz des Netzwerks. Wird beispielsweise eine beträchtliche Zeit durch das Protokoll verbraucht, das zur Aufrechterhaltung der Kontrolle über das Netzwerk benötigt wird, oder tritt eine beachtliche Totzeit auf, während der keine Information übertragen wird, ist das Netzwerk von geringer Effizienz. Die Erfindung befaßt sich mit der Verzögerung oder Totzeit zwischen dem Empfang einer Nachricht durch einen Knoten am Netzwerk und dem Aussenden einer Antwortnachricht dieses Knotens.

Kurze Darlegung der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Schnittstelle zu einem Kommunikationsnetzwerk und betrifft insbesondere eine Schnittstellenschaltung, die eine Antwortnachricht zum übertragen aufbereitet, während die Nachricht, auf die sie antwortet, immer noch empfangen wird. Speziell enthält die Schnittstellenschaltung Protokollmaschinen zum Empfangen und Aussenden von Nachrichten über das Kommunikationsmittel; eine Schnittstellensteuerung, die in einer solchen Weise betreibbar ist, daß sie einen Steuercode in einer gerade von der Protokollmaschine empfangenen ersten Nachricht analysiert und als Antwort eine zweite Nachricht an die Protokollmaschine schreibt, während die Protokollmaschine immer noch die erste Nachricht empfängt; und einen Sperrzeitgeber, der die Integrität der ersten Nachricht, wenn diese vollständig empfangen worden ist, zum Feststellen irgendwelcher aufgetretener Fehler überprüft und nach einer vorgewählten Verzögerung die Protokollmaschine befähigt, die zweite Nachricht auszusenden, falls keine Fehler entdeckt worden sind. Die Schnittstellensteuerung kann in gewissen Situationen auch eine dritte Nachricht erzeugen und die Protokollmaschine befähigen, diese dritte Nachricht auszusenden, falls ein Fehler entdeckt worden ist.
Ein allgemeines Ziel der Erfindung ist die Verbesserung der Effizienz des Netzwerks durch Herabsetzen der Totzeit zwischen dem Empfang einer Nachricht und dem Aussenden einer Antwortnachricht. Anstatt auf den Empfang der gesamten Nachricht zu warten, liest die Schnittstellensteuerung einen Steuercode beim Beginn einer empfangenen Nachricht, der die Antwortnachricht anzeigt, die ausgesendet werden sollte. Die Schnittstellensteuerung schreitet mit der Erzeugung dieser Antwortnachricht voran und schreibt sie in das Sendeteil der Protokollmaschine selbst während des noch anhaltenden Empfangs der ersten Nachricht. Falls die erste Nachricht korrekt empfangen worden ist, wird das Sendeteil der Protokollmaschine durch den Sperrzeitgeber freigegeben oder befähigt, und als Ergebnis wird dann die Antwortnachricht im Anschluß an eine vorbestimmte Verzögerung nach dem Empfang der ersten Nachricht ausgesendet. Wird die erste Nachricht nicht korrekt empfangen, muß die Schnittstellensteuerung die Antwortnachricht abändern, bevor das Sendeteil der Protokollmaschine befähigt wird. Während die letztere Prozedur die Totzeit zwischen den Nachrichten in einigen Fällen erhöhen kann, müßte dies nicht allzu häufig vorkommen und dürfte deshalb keine beachtliche Wirkung auf die Netzwerkeffizienz haben.
Ein spezielleres Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung einer Schnittstellenschaltung, die das Aussenden der Antwortnachricht selbst vor dem vollständigen Empfang der ersten Nachricht vorausnimmt. Der Steuercode zu Beginn einer empfangenen Nachricht kann angeben, daß eine Antwortnachricht von dem empfangenden Knoten ausgesendet werden muß. Ein Sendedatum mit Bestätigungsnachricht (SDA) stellt beispielsweise die Forderung, daß der empfangende Knoten unmittelbar mit einer Nachricht antworten muß, die bestätigt (ACK), daß er die SDA-Nachricht korrekt empfangen hat. Wenn in einem Token-Weiterleit- oder Token- Passing-Netzwerk ein Knoten die Token-Nachricht empfängt, spricht er in gleicher Weise unmittelbar dadurch an, daß entweder eine in seiner Sendeschlange wartende Nachricht ausgesendet wird oder, falls die Sendeschlange leer ist, die Token-Nachricht zu seinem Nachfolgerknoten weitergesendet wird. In jedem Falle kann die Natur der Antwortnachricht durch den Steuercode der empfangenen Nachricht antizipiert werden, und die Schnittstellensteuerung kann voranschreiten, um die empfangene Nachricht parallel mit dem fortgeführten Empfang der ersten Nachricht zu erstellen.
Ein anderes spezifisches Ziel der Erfindung ist es, einen kommerziell erhältlichen Mikrocomputer zu befähigen, die Funktionen der Schnittstellensteuerung auszuführen. Die Verwendung eines programmierbaren Mikrocomputers ermöglicht es, daß die Schnittstellenschaltung in einer großen Vielzahl von Netzwerken mit unterschiedlichen Protokollen benutzt werden kann. Derartige Allgemeinzweckgeräte können so programmiert werden, daß die Schnittstellenschaltung dem besonderen Protokoll angepaßt wird, das im Netzwerk verwendet wird. Unglücklicherweise sind Mikrocomputer für viele Anwendungen oft nicht schnell genug, und ihre Verarbeitungszeit verlängert die Zeitspanne zwischen Nachrichten. Die Erfindung befähigt einen Mikrocomputer, alle oder die meisten seiner Funktionen parallel zur Protokollmaschine auszuführen, so daß die Verwendung des Mikrocomputers die Totzeit zwischen Nachrichten nur minimal, wenn überhaupt, beeinflußt.
Die vorstehenden und andere Ziel sowie Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung hervor. In dieser Beschreibung wird auf beigefügte Zeichungen Bezug genommen, die Teil der Beschreibung sind und die beispielshalber ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellen. Dieses Ausführungsbeispiel repräsentiert notwendigerweise nicht den vollen Schutzumfang der Erfindung, und es wird deshalb auf die beigehefteten Ansprüche verwiesen, wenn es um die Interpretation des Schutzumfanges der Erfindung geht.

Kurze Beschreibung der Zeichungen

Fig. 1 ist eine bildhafte Ansicht eines programmierbaren Steuerungssystems, das die Erfindung nutzt;
Fig. 2 ist ein Blockschaltbild einer Kommunikationsschnittstellenschaltung, die in der programmierbaren Steuerung von Fig. 1 verwendet wird;
Fig 3 ist ein Schaltungsdiagramm der Schnittstellenschaltung, die Teil der Schaltung von Fig. 2 ist;
Fig. 4 ist ein Plan des gemeinsamen RAM, der Teil der Schaltung von Fig. 2 bildet;
Fig. 5 ist eine bildliche Darstellung der Datenstrukturen, die in den Kanal-A- und Kanal-B-Segmenten gespeichert sind, die Teil des Speicherplans und der Speicherabbildung von Fig. 4 bilden;
Fig. 6 ist ein Flußdiagramm des von der Schnittstellensteuerung von Fig. 4 ausgeführten Hauptprogramms;
Fig. 7 ist eine graphische Darstellung des Empfangs einer Nachricht und des Aussendens einer Antwortnachricht; und
Fig. 8A und 8B sind Flußdiagramme von Unterbrechungsserviceroutinen, die von der Schnittstellensteuerung von Fig. 2 ausgeführt werden.

Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist eine programmierbare Steuerung 10 in einem Gehäuse oder Gestell 12 untergebracht, das eine Reihe schlitzförmiger Steckplätze aufweist, die zur Aufnahme von mehreren Modulen mit gedruckten Schaltungsplatten dienen. Diese Funktionsmodule sind mit einer Mutterplatte verbunden, die sich längs der Rückseite des Gestells 12 erstreckt und eine Rückebene 11 vorsieht. Die Rückebene 11 hat mehrere Modulverbinder, die über ein leitendes Muster auf der Rückebene miteinander verbunden sind. Die Rückebene 11 sieht eine Reihe Signalbusse vor, an die die Module angeschlossen sind. Das Gestell 12 enthält ein Energieversorgungsmodul 14, eine Systemsteuerung 16, eine Anzahl Prozessormodule 18 zur Programmausführung und mehrere Fern- Eingabe/Ausgabe-Abtastmodule 20. Der mechanische Aufbau des Gestells 12 ist im US-Patent Nr. 4,716,495 offenbart, das auf denselben Inhaber wie die vorliegende Erfindung übertragen worden ist.
Bis zu vier Fern-E/A-Abtastmodule 20 verbinden schnittstellenmäßig die Steuerung 10 mit externen Fern-E/A-Gestellen 17 über E/A-Datenverbindungen, wie beispielsweise die Verbindung 15. Jedes Fern-E/A-Gestell 17 hat eine Vielzahl lokaler oder örtlicher E/A-Module 19, die mit einzelnen Sensoren und Aktoren an der gesteuerten Anlage verbunden sind. Die lokalen E/A-Module 19 können zahlreiche Formen annehmen und können beispielsweise Gleichstrom-Eingänge oder -Ausgänge, Wechselstrom-Eingänge oder -Ausgänge, analoge Eingänge oder Ausgänge und in eine Steuerung (offene Schleife) oder Regelung (geschlossene Schleife) einbezogene Positioniermodule umfassen. Das Fern-E/A-Gestell 17 enthält auch ein Adaptermodul 19', wie es beispielsweise im US-Patent Nr. 4,413,319 beschrieben ist, das an das serielle Kommunikationsnetzwerk 15 angeschlossen ist und Nachrichtendaten zwischen den E/A-Modulen 19 und dem Netzwerk 15 überträgt.
Die Systemsteuerung 16 ist über ein Kabel 25 mit einem Programmiergerät 24 verbunden, das dazu verwendet wird, um die Anwenderprogramme in die programmierbare Steuerung zu laden und ihren Betrieb zu konfigurieren als auch ihr Verhalten und ihre Leistung zu überwachen. Das Anschlußgerät 24 ist ein Personalcomputer PC, der in einer solchen Weise programmiert ist, daß er es dem Anwender ermoglicht, die Systemsteuerprogramme zu entwickeln. Die Steuerprogramme werden in die programmierbare Steuerung herabgeladen, und das Anschlußgerät 24 kann von der Systemsteuerung 16 getrennt werden, falls keine weitere Überwachung benötigt wird. Die Systemsteuerung 16 kann auch über ein Kabel 26 mit einem lokalen Netzwerk 28 verbunden sein, über das sie Daten und Programmierbefehle empfangen und auch Statusinformation und Berichtsdaten an einen zentralen Computer ausgeben kann. Dies befähigt einen zentralen Computer oder ein zentrales Anschlußgerät, den Betrieb einer Vielzahl programmierbarer Steuerungen auf einer Fertigungsebene zu programmieren und zu steuern.
Das Systemsteuerungsmodul 16 ist ein typisches Modul für die Umgebung, in welcher die Erfindung angewendet wird. Das Modul 16 hat einen Mikroprozessor (nicht gezeigt), der als Hostprozessor dient und eine Anzahl Funktionen ausführt, die den Betrieb der programmierbaren Steuerung betreffen. Zusatzlich soll dieser Hostprozessor über eine oder mehrere serielle Kommunikationsverbindungen oder Netzwerke mittels einer Kommunikationsschnittstellenschaltung kommunizieren, die Teil des Moduls 16 bildet. Der Hostprozessor tauscht Nachrichtendaten mit dem Kommunikationsnetzwerk über die Kommunikationsschnittstellenschaltung aus, die für die Ausführung des besonderen Netzwerkprotokolls verantwortlich ist, das zum Aussenden oder Empfangen von Nachrichtendaten erforderlich ist. Dieser Hostprozessor ist in der Lage, Daten, einschließlich Nachrichtendaten, von einem Speicher zu lesen, der zum gemeinsamen Betrieb mit der Kommunikationsschnittstellenschaltung vorgesehen ist, und er kann Daten in diesen gemeinsamen Speicher schreiben.
Unter besonderer Bezugnahme auf Fig. 2 ist das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Kommunikationsschnittstellenschaltung derart ausgelegt, daß es einen Hostprozessor mit einer von zwei seriellen Kommunikationsverbindungen 25 und 26 verbindet. Der Hostprozessor (in Fig. 2 nicht gezeigt) ist an die Kommunikationsschnittstellenschaltung über eine Gruppe bidirektionaler Tore 202 angeschlossen, die den Hostdatenbus 203 mit einem gemeinsamen Datenbus 204 verbinden. Der Hostadreßbus 205 ist an einen gemeinsamen 15-Bit-Adreßbus 206 über eine Gruppe fünfzehn Tore 205 angeschlossen, die zusammen mit den Datentoren 202 freigegeben werden, wenn ein logisch niedriges Signal über eine "en"-Steuerleitung 208 empfangen wird. Der Host initiiert einen Lese- oder Schreibzyklus durch Beaufschlagen einer "Anforderung"-Steuerleitung 215, und die Schnittstellenschaltung 210 bestätigt die Anforderung durch Beaufschlagen einer DTACK-Steuerleitung 216, wenn der Zugriff zu den gemeinsamen Bussen 204 und 205 bewilligt wird. Die Lese/Schreib-Steuerleitung des Host bestimmt die Richtung des Datentransfers durch die Datentore 202.
Die gemeinsamen Busse 204 und 206 sind an einen gemeinsamen Direktzugriffsspeicher (RAM) 211 angeschlossen, der von der Schnittstellenschaltung 210 über eine WE-Steuerleitung 212 und eine ICS-Steuerleitung 213 gesteuert wird. Die Schnittstellenschaltung 210 ist auch an die gemeinsamen Busse 204 und 206 angeschlossen und sie betätigt die en-Steuerleitung 208, um den Zugriff zum gemeinsamen RAM 211 durch den Hostprozessor zu ermöglichen.
Wie es im einzelnen unten noch erläutert wird, dient der gemeinsame RAM 211 als Mittel zum Austausch von Information, einschließlich Nachrichtendaten, zwischen dem Hostprozessor und der Kommunikationsschnittstelle. Nachrichtendaten können in den gemeinsamen RAM 211 entweder durch den Hostprozessor oder die Schnittstellenschaltung 210 geschrieben werden, und die andere Vorrichtung kann diese Nachrichtendaten lesen, nachdem sie von ihrer Gegenwart unterrichtet worden ist. Daten, die von der Kommunikationsschnittstellenschaltung benötigt werden, um mit dem Hostprozessor in geeigneter Weise zusammenzuarbeiten, wie es weiter unten im einzelnen noch beschrieben werden wird, sind im gemeinsamen RAM 211 gespeichert, gleichermaßen wie Daten, die die Kommunikationsschnittstellenschaltung hinsichtlich der besonderen Anwendung konfigurieren.
Es wird immer noch auf Fig. 2 Bezug genommen. Die Schnittstellenschaltung 210 ist eine anwendungsspezifische, integrierte Schaltung (ASIC), die eine Reihe Funktionen ausführt. Als erstes setzt sie durch Arbitration den Zugriff zum gemeinsamen RAM 211 fest und steuert die Lese- und Schreibzyklen zum gemeinsamen RAM 211. Sie leitet auch Nachrichtendaten vom gemeinsamen RAM 211 entweder zu einem A-Kanal-Sendeempfänger 220 oder einem B-Kanal- Sendeempfänger 221 weiter, und sie leitet Nachrichtendaten von dem Sendeempfänger 220 oder 221 zurück zum gemeinsamen RAM 211. Sie gestattet es auch einer Schnittstellensteuerung 222, Daten vom gemeinsamen RAM 211 zu lesen oder Daten darin einzuschreiben.
Der Betrieb der Schnittstellenschaltung 210 wird von der Schnittstellensteuerung 222 gesteuert, bei der es sich um einen programmierten Mikrocomputer handelt, beispielsweise Modell "Super 8", hergestellt von Zilog, Inc. Die Schnittstellensteuerung 222 ist an die Schnittstellenschaltung 210 über einen 8-Bit-Daten/Adreß-Bus 223 angeschlossen als auch über einen 8-Bit-Adreß-Bus 224 und eine Gruppe Steuerleitungen. Wird eine 16-Bit-Adresse an die Busse 223 und 224 gelegt, dann wird eine AS-Steuerleitung 225 mit einem Signal beaufschlagt, und wenn ein 8-Bit-Datum an den Bus 223 gelegt wird, erfolgt eine Beaufschlagung einer DS-Steuerleitung 226 mit einem Signal. Die Richtung des Datentransfers auf dem Bus 223 wird durch den logischen Zustand einer R/W-Steuerleitung 227 festgelegt. Die obigen Busse und Steuerleitungen werden von der Schnittstellensteuerung 222 angesteuert, jedoch werden eine Anzahl Steuerleitungen von der Schnittstellenschaltung 210 angesteuert. Diese enthalten eine WAIT-Steuerleitung 228, die die Schnittstellensteuerung 222 in einen Wartezustand versetzt, und eine Reihe Unterbrechungsleitungen sowie Merker- oder Flag-Leitungen, die gemeinsam mit 229 bezeichnet sind.
Die Schnittstellensteuerung 222 ist auch über eine Gruppe Steuerleitungen mit dem Hostprozessor verbunden. Diese umfassen eine-UNTERBRECHUNG-ZUM-HOST-Steuerleitung 230, die von der Schnittstellensteuerung 222 beaufschlagt wird und dem Hostprozessor signalisiert, daß er gewisse Datenstrukturen im gemeinsamen RAM 211 lesen soll. Gleichermaßen kann der Hostprozessor die Schnittstellensteuerung 222 über eine UNTERBRECHUNG-ZUR- STEUERUNG-Steuerleitung 231 unterbrechen, wodurch der Schnittstellensteuerung 222 signalisiert wird, aus dem gemeinsamen Speicher 211 Informationen vom Host für den Prozessor zu lesen. Schließlich kann eine TME-Steuerleitung 232 vom Hostprozessor beaufschlagt werden, um der Schnittstellensteuerung 222 zu signalisieren, daß sie in einen Testbetriebsmodus eintreten soll.
Es wird jetzt insbesondere auf Fig. 2 und 3 Bezug genommen. Die Schnittstellensteuerung 210 verbindet die Senderempfänger 220 und 221 mit dem gemeinsamen RAM 211 und die Schnittstellensteuerung 222 mit dem gemeinsamen RAM 211. Der Kanal-A-Senderempfänger 220 ist über Leitungen 250 mit einer Kanal-A-Serienprotokollmaschine 251 verbunden, und der Kanal-B-Senderempfänger 221 ist über Leitungen 252 mit einer Kanal-B-Serienprotokollmaschine 253 verbunden, die durch eine unterbrochene Strichlinie umrahmt ist. Die Serienprotokollmaschinen 251 und 253 sind hinsichtlich ihres Aufbaus und ihres Betriebs identisch.
Nachrichtendaten zu und von den Serienprotokollmaschinen 251 und 253 werden zum gemeinsamen RAM 211 über einen 8-Bit- Datenbus 255 und eine Gruppe aus acht bidirektionalen Datentoren 256 übertragen. Eine Direktspeicherzugriff- oder DMA-Steuerung 257 führt den tatsächlichen Transfer von Nachrichtendaten zu und von dem gemeinsamen RAM 211 dadurch aus, daß an ihrem gemeinsamen Adreßbus 206 über eine Gruppe fünfzehn Adreßtore 258 Adressen erzeugt werden. Die Steuerung der gemeinsamen Busse 204 und 206 wird durch eine Arbitrations- und Steuerschaltung 260 festgelegt, die die Anforderungen vom Hostprozessor, von der Schnittstellensteuerung 222 und sowohl vom A- als auch B-Kanal der DMA-Steuerung 257 durch Arbitration festsetzt.
Es wird immer noch auf Fig. 2 und 3 Bezug genommen. Die Schnittstellensteuerungsbusse 223 und 224 sind über eine Gruppe aus acht bidirektionalen Toren 262 und eine Gruppe aus acht Adreßtoren 265 an die Schnittstellenschaltung 210 angeschlossen. Wenn am Bus 223 Daten vorhanden sind, was durch die DS-Steuerleitung 226 signalisiert wird, werden die bidirektionalen Tore 262 freigegeben, und die Daten werden durch sie in derjenigen Richtung weitergeleitet, die von der R/W-Steuerleitung 227 angezeigt wird. Diese Daten gelangen dann zu einem 8-Bit-Datenbus 263, der über eine weitere Gruppe aus acht bidirektionalen Datentoren 264 an den 8-Bit-Datenbus 255 angeschlossen ist. Auf diese Weise können Daten zum oder vom gemeinsamen RAM 211 zum Datenbus 263 und durch die Tore 262 zur Schnittstellensteuerung 222 geleitet werden. Daten am Bus 263 können auch zur DMA-Steuerung 257 übermittelt werden, um die Schnittstellensteuerung 222 in die Lage zu versetzen, die Speicheradresse zu setzen, welche die DMA-Steuerung erzeugen soll. Sie ist auch an eine Gruppe Zeitgeber 266 und Prozessorstatusregister 268 angeschlossen. Die Schnittstellensteuerung 222 kann auf diese Weise Daten in die Zeitgeber 266 schreiben, die die Serienprotokollmaschinen 251 und 253 hinsichtlich der besonderen Zeitsteuerungsanforderungen der lokalen Netzwerke konfigurieren.
Ein Element der Zeitgeber 266 ist eine 8-Bit-Zahl, die die Anzahl der Bit-Zeiten angibt, während denen der Sender gesperrt sein wird, nachdem eine vorangegangene Nachricht entweder empfangen oder ausgesendet worden ist. Dieser Zeitgeber wird nachfolgend "Sperrzeitgeber" genannt.
Die Schnittstellensteuerung 222 kann auch Daten in die Register 268 einschreiben, die den Betrieb der Schnittstellenschaltung 210 steuern, während die Schnittstellensteuerung 222 andere Funktionen ausführt. Die Schnittstellensteuerung 222 kann auch aus den Prozessorstatusregistern 268 Information auslesen, um den Zustand der Schnittstellenschaltung 210 zu irgendeinem Zeitpunkt festzustellen. Die Inhalte der Prozessorstatusregister 268 sind in der folgenden Tabelle A aufgelistet. Tabelle A
Wenn die Schnittstellensteuerung 222 eine Adresse auf ihren Bus 223 gibt, wie es durch ihre AS-Steuerleitung 225 angezeigt wird, dann wird diese Adresse im Adreßlatch 270 zwischengespeichert. Wenn danach die oberen acht Bits der Adresse auf den Bus 224 gegeben werden, wird die vollständige 16-Bit-Adresse an einen Adreßbus 271 gelegt. Diese Adresse wird von einem Decoder 272 decodiert, um eine der Vorrichtungen freizugeben, die an den Datenbus 263 angeschlossen sind. Wird der gemeinsame RAM 211 adressiert, erzeugt der Decoder 272 zusatzlich eine Anforderung an die Arbitrations- und Steuerschaltung 260, und es wird ein Wartesignal für die Schnittstellensteuerung 222 von einer Prozessorschnittstellensteuerung 267 über die Steuerleitung 228 erzeugt. Wird der Zugriff gewährt, verschwindet dieses Wartesignal, und es wird eine Gruppe Adreßtore 273 freigegeben, so daß die von der Schnittstellensteuerung 222 erzeugte Adresse über die Tore 258 zum gemeinsamen Adreßbus 206 übermittelt werden kann.
Über die oben beschriebenen Busse und Tore hat die Schnittstellensteuerung 222 vollen Zugriff zu dem gemeinsamen RAM 211, wo sie mit dem Hostprozessor Information austauschen kann. Zusätzlich kann die Schnittstellensteuerung 222 den Betrieb der Serienprotokollmaschinen 251 und 253 konfigurieren, ihren Betrieb steuern und ihren Betrieb überwachen.
Es wird immer noch auf Fig. 3 Bezug genommen. Die Serienprotokollmaschinen 251 und 253 handhaben die bitorientierte Protokollstruktur, die von den lokalen Netzwerken benutzt wird, an welche sie angeschlossen sind. Sie werden manchmal als HDLC- Maschine bezeichnet, die Paketinformation im Serienformat des Protokolls der lokalen Netzwerke aussenden und empfangen kann. Jede Maschine sieht Merker, Nulleinfügungen und -löschungen sowie CRC-Überprüfungen und -Erzeugungen vor. Jede Serienprotokollmaschine 251 oder 253 ist unterteilt in einen Empfangsabschnitt, der alle von einem Manchester-Decoder 300 empfangene Datenbytes zu dem Empfangs-FIFO-Speicher 280 transferiert, und einen Sendeabschnitt, der alle über einen Manchester-Coder 301 in den Sende-FIFO-Speicher 281 geladene Datenbytes aussendet.
Der Empfangsabschnitt wird durch eine Empfangssteuerung 302 betrieben, die an jede seiner Funktionselemente angeschlossen ist. Wenn ein Datenpaket über den Manchester-Decoder 300 empfangen wird, wird das Datenpaket von einem Serien/Parallel-Umsetzer 304 in 8-Bit-Datenbytes umgesetzt, und die Datenbytes werden in dem Empfangs-FIFO-Speicher 280 gespeichert. Die letzten beiden Bytes vor dem Abschlußmerker eines Pakets stellen eine die zyklische Redundanzüberprüfung (CRC) betreffende Zahl dar, die mit der von einem CRC-Überprüfer 305 erzeugte Zahl verglichen wird. Stimmen die Zahlen miteinander überein, dann wurde das Datenpaket akkurat oder fehlerfrei übertragen, und das Paket wird zum Empfangs-FIFO-Speicher 280 weitergeleitet. Eine Unterbrechung der Schnittstellensteuerung 222 (Fig. 2) wird erzeugt, um anzuzeigen, daß ein Datenpaket empfangen worden ist. Zeigen die CRC- Bytes einen Fehler bei der Übertragung an, erzeugt der CRC- Überprüfer 305 eine Unterbrechung zur Schnittstellensteuerung 222, und im Empfangssyndromregister wird ein Fehlerbit gesetzt, um die Schnittstellensteuerung 222 über das Problem zu informieren.
Der Sendeabschnitt wird von einer Sendesteuerung 306 betrieben, die mit jedem seiner Funktionselemente verbunden ist. Der Sendeabschnitt erhält von der Schnittstellensteuerung 222 den Befehl, eine im Sende-FIFO-Speicher 281 gespeicherte Datennachricht auszusenden. Falls keine Empfängersyndrombits gesetzt sind und der Sendesperrzeitgeber nicht läuft, beginnt der Sender automatisch mit dem Aussenden der Vorbits des Datenpakets über den Manchester-Codierer 301, und die Datenbytes werden dann aus dem Sende-FIFO-Speicher ausgelesen und einem Parallel/Serien- Umsetzer 307 zugeführt. Die Daten werden in einen seriellen Bitstrom überführt, der dann zum Zwecke des Aussendens zum Manchester-Coder 301 gelangt. Ein CRC-Generator 308 überprüft alle Bits im ausgesendeten Datenpaket, und sobald das letzte Datenbit ausgesendet worden ist, erzeugt der CRC-Generator 308 eine 16-Bit-CRC-Zahl, die in der oben beschriebenen Weise verwendet wird, um die Integrität des Datenpakets zu überprüfen, wenn es bei einer anderen Station empfangen wird.
Wie oben angedeutet, speichert der gemeinsame RAM 211 Datenstrukturen, die die Kommunikationsschnittstellenschaltung in die Lage versetzen, eine Anpassung an den besonderen Hostprozessor vorzunehmen, an welchen sie angeschlossen ist, und um Nachrichtendaten mit diesem Hostprozessor auszutauschen. Diese gespeicherten Datenstrukturen sind allgemein in Fig. 4 veranschaulicht und werden jetzt im einzelnen diskutiert.
Es wird jetzt insbesondere auf Fig. 4 verwiesen. Der gemeinsame RAM 211 speichert Daten in Segmenten. Das erste Segment 350 ist ein Verhandlungssegment, das 32 Datenbytes enthält, die beim Einschalten benutzt werden, um die Eigenschaften der Kommunikationen zwischen dem Host und der Kommunikationsschnittstellenschaltung auszuhandeln.
Das zweite Segment ist ein Identifikationssegment 352, das Information enthält, welche die Serien- und Revisionszahl der Kommunikationsschnittstellenschaltung anzeigt.
Das dritte Segment ist ein Verzeichnissegment 351, das die Startadresse jedes Segments im gespeicherten RAM 211, die Größe jedes Segments, den Typ des Segments und die Instanz des Segments enthält. Das Segmentverzeichnis 351 ist ein Index zu den anderen Segmenten im gemeinsamen RAM 211. Die Segmenttypen umfassen:
0 - Verhandlungssegment
1 - Segmentverzeichnis
2 - Identifikationssegment
4 - Kanalsegment
5 - Interprozessorquittungsmerker
6 - Selektionssegment
Die Instanz gibt die Zahl oder Nummer des Segments eines besonderen Typs an. So gibt es beispielsweise bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel zwei Kanalsegmente 355 und 356, die voneinander durch ihre Instanznummer "0" und "1" unterschieden werden.
Dem Verzeichnissegment 351 folgt ein Quittungssegment 354, das im gemeinsamen RAM 211 acht 8-Bit-Wörter pro Kanal besetzt. Das Quittungssegment 354 umfaßt vier Wörter, welche Merker speichern, die sich auf Unterbrechungen vom Host zur Schnittstellensteuerung 222 beziehen, und vier Wörter, welche Merker speichern, die sich auf Unterbrechungen von der Schnittstellensteuerung 222 zum Host beziehen.
Es wird immer noch auf Fig. 4 verwiesen. Die nächsten beiden Segmente im gemeinsamen RAM 211 speichern Daten, die Nachrichten zugeordnet sind, welche durch den A-Kanal und den B-Kanal der Schnittstellenschaltung 210 übertragen werden. Speziell speichert das Segment 355 die FIFOs, Nachrichtenköpfe, Pufferköpfe und Puffer, die Kommunikationen über den Kanal A zugeordnet sind, und das Segment 356 speichert ähnliche Datenstrukturen für Kommunikationen über oder durch den Kanal B. Da die beiden Segmente 355 und 356 einander ähnlich sind, wird lediglich ein einziges im einzelnen beschrieben.
Es wird jetzt insbesondere auf Fig. 5 verwiesen. Jede Nachricht, die zwischen dem Host und der Schnittstellensteuerung 222 über den gemeinsamen RAM 211 übertragen wird, besteht aus einem Nachrichtenkopf, einem oder mehreren Pufferköpfen und jeweils einem jedem Pufferkopf zugeordneten Datenpuffer. Die freien Nachrichtenköpfe sind bei 378 als eine verbunden Gruppe aus Datenstrukturen dargestellt, und jeder Nachrichtenkopf speichert die nachstehende Information:
NEXT - Zeiger zum nächsten Pufferkopf, der dieser Nachricht zugeordnet ist;
SERVICE - der von dieser Nachricht durchgeführte Service;
PRIORITÄT - das Prioritätsniveau dieser Nachricht, wenn das Protokoll unterschiedliche Prioritäten unterstützt;
STATUS - das Ergebnis der Übertragung
0 = bestätigte Lieferung
1 = bestätigte Nichtlieferung
2 = nichtbestätigte Lieferung
3 = nichtbestätigte Nichtlieferung;
GRUND - Fehlercode, der den Grund einer Störung oder eines Fehlers angibt;
BESTIMMUNGSADRESS ZÄHLWERT - Anzahl der Bytes, die für eine Bestimmungsadresse benötigt werden;
BESTIMMUNGSNETZWERKADRESSE - die Bdstimmung dieser Nachricht;
QUELLADRESS ZÄHLWERT - die Anzahl von Bytes, die zum Definieren der Quelladresse benötigt werden;
QUELLNETZWERKADRESSE - die Quelle dieser Nachricht;
SAP-TYP - der Typ des Servicezugriffspunktes, der in dieser Nachricht verwendet wird;
DSAP - Bestimmungsservicezugriffspunktnummer;
SSAP - Quellservicezugriffspunktnummer; PUFFERKOPFZEIGER - Adresse des ersten Pufferkopfes, der dieser Nachricht zugeordnet ist; und
TAG - anwenderdefiniertes Feld.
Die Pufferköpfe sind in Fig. 5 bei 379 als eine Gruppe verbundener Datenstrukturen angegeben. Jeder Pufferkopf speichert die nachstehende Information:
NEXT - Zeiger zum nächsten Pufferkopf, der dieser Nachricht zugeordnet ist;
DATUM - Zeiger zum nächsten Puffer, der diesem Pufferkopf zugeordnet ist; und
GRÖSSE - Anzahl von Datenbytes in dem zugeordneten Puffer.
Die Puffer sind bei 380 gezeigt, und jeder Puffer ist eine aufeinanderfolgende Sequenz von Bytes, die einem der Pufferköpfe 379 zugeordnet ist. Es kann entweder der Host oder die Schnittstellensteuerung 222 eine Nachricht bilden, die aus einem oder mehreren dieser Datenpuffer 380 besteht, und zwar dadurch, daß darin die Nachrichtendaten gespeichert und daß sie dann durch ihre zugeordneten Pufferköpfe 379 miteinander verbunden werden. Ein Nachrichtenkopf 378 wird dann gebildet, der den ersten Pufferkopf in dieser verbundenen Liste von Pufferköpfen 379 identifiziert.
Es wird immer noch auf Fig. 5 Bezug genommen. Falls der Host eine Nachricht erzeugt, speichert er einen Zeiger zu dem Kopf für diese Nachricht in einem Anforderungs-FIFO 381, wie es durch einen Pfeil 382 angedeutet ist. Der Anforderungs-FIFO 381 ist eine Anordnung aus solchen Zeigern, denen die folgende gespeicherte Information vorausgeht:
NEXT IN - Hostindex zum nächsten verfügbaren Platz im FIFO, wo ein Nachrichtenkopfzeiger gespeichert werden kann;
NEXT OUT - Schnittstellensteuerungsindex zum nächsten Nachrichtenzeiger, der zu lesen und zu verarbeiten ist;
WRAP MASK - die beiden Indexe, die dieses Feld einhüllen; und
NUMMER - die Unterbrechungsmerker-Bitnummer, die von diesem FIFO benutzt wird.
Ist die Schnittstellensteuerung 222 unterbrochen, liest sie den nächsten Nachrichtenzeiger aus dem Anforderungs-FIFO 381 aus, wie es durch einen Pfeil 383 angedeutet ist, und sie liest den angegebenen Nachrichtenkopf 378 und die zugeordneten Daten 380, die durch die Pufferköpfe 379 angegeben sind, um eine Nachricht zu bilden. Daß die Nachricht empfangen und yerarbeitet worden ist, bestätigt sie dadurch, daß der Zeiger für denselben Nachrichtenkopf in einen Bestätigungs-FIFO 384 eingeschrieben wird, wie es durch einen Pfeil 385 angezeigt ist. Der FIFO 384 hat eine ähnliche Struktur wie der FIFO 381, und, wenn der Host unterbrochen ist, liest der Host den nächsten Nachrichtenkopfzeiger aus dem Bestätigungs-FIFO 384, wie es durch einen Pfeil 386 angedeutet ist. Der Host liest dann den angezeigten Nachrichtenkopf aus dem gemeinsamen RAM 211, um zu bestätigen, daß die von ihm inituerte Nachricht verarbeitet worden ist.
Ähnliche Datenstrukturen existieren für Nachrichten, die durch die Schnittstellensteuerung 222 initiiert worden sind. Immer noch unter Bezugnahme auf Fig. 5 sei dargelegt, daß die Schnittstellensteuerung 222, wenn sie eine Nachricht vom Netzwerk empfängt, die Nachrichtendaten im gemeinsamen RAM 211 in verfügbaren Puffern 380 und den Nachrichtenkopf in einem verfügbaren Nachrichtenkopf 378 speichert. Sie speichert dann einen Zeiger zu dem Nachrichtenkopf 378 in einem Anzeige-FIFO 387, wie es durch einen Pfeil 388 angedeutet ist, und unterbricht den Host. Der Hostprozessor liest den nächsten Zeiger im Anzeige- FIFO 387, wie es durch einen Pfeil 389 angedeutet ist, und die Kopf- und Nachrichtendaten werden aus dem gemeinsamen RAM 211 gelesen. Der Hostprozessor schreibt dann denselben Zeiger in einen Annahme-FIFO 390, wie es durch einen Pfeil 391 angedeutet ist, und er unterbricht die Schnittstellensteuerung 222. Die Schnittstellensteuerung 222 liest den Zeiger aus dem Annahme- FIFO 390, um zu bestätigen, daß die Nachricht vom Host angenommen worden ist, wie es durch einen Pfeil 392 angedeutet ist.
Die Kanalsegmente 355 und 356 im gemeinsamen RAM 211 (Fig. 4) speichern auch Datenstrukturen, die Netzwerkmanagementfunktionen zugeordnet sind. Diese umfassen vier Management-FIFOs und zugeordnete Nachrichtenköpfe, Pufferköpfe und Puffer (in den Zeichnungen nicht dargestellt), die in der oben beschriebenen Weise arbeiten. Zusätzlich befinden sich vier Managementunterbrechungsmerker im Quittungssegment 354, die den Host und die Schnittstellensteuerung 222 in die Lage versetzen, die Management-FIFOs prompt zu bedienen.
Wie es oben angegeben worden ist, besteht die Hauptfunktion der Schnittstellensteuerung 222 darin, Nachrichten zwischen dem gemeinsamen RAM 211 und der Schnittstellensteuerung 210 zu übermitteln. Sie führt diese Funktion und ihre anderen Funktionen unter der Leitung von Programmen aus, die in ihrem internen Festwertspeicher (in den Zeichnungen nicht dargestellt) abgelegt sind. Eine Reihe dieser Programme ist unterbrechungsgesteuert und enthält eine Serviceroutine, die ausgeführt wird, wenn eine Unterbrechung vom Host über die Leitung 231 empfangen wird, und Serviceroutinen, die ausgeführt werden, wenn eine Unterbrechung vom A-Kanal oder vom 8-Kanal der Schnittstellenschaltung 210 empfangen wird. Das Hauptprogramm, das von der Schnittstellensteuerung 222 ausgeführt wird, ist allerdings in Fig. 6 dargestellt und wird nachstehend im einzelnen erläutert.
Es wird jetzt insbesondere auf Fig. 6 Bezug genommen. Wird die Schnittstellensteuerung 222 eingeschaltet oder physikalisch zurückgesetzt, wird eine Gruppe Befehle, die durch einen Prozeßblock 400 dargestellt sind, ausgeführt, um Diagnosefunktionen vorzunehmen. So wird beispielsweise die Integrität des gemeinsamen RAM 211 vollstandig überprüft. Danach wird eine Gruppe Befehle, die durch einen Prozeßblock 401 dargestellt sind, ausgeführt, um eine Gruppe Parameter auszuhandeln, die festlegen, wie die Schnittstellensteuerung 222 und der Host miteinander über den gemeinsamen RAM 211 kommunizieren sollen.
Nach der Verhandlung wird jeder der beiden Kanäle konfiguriert, wie es durch einen Prozeßblock 402 angedeutet ist. Jeder physikalische Kanal greift als Vorgabe oder Standard auf eine Gruppe vordefinierter Zugriffs- und Protokollselektionen zurück, obgleich auch andere Selektionen vorgenommen werden können. Speziell sei ausgeführt, daß sich innerhalb jedes Kanalsegments 355 und 356 des gemeinsamen RAM 211 Selektiersegmente (nicht gezeigt) befinden, die vom Host gelesen und genutzt werden können, um Betriebsparameter auszuwählen, die sich von den Standardoder Vorgabewerten unterscheiden. So kann beispielsweise jeder Kanal auf irgendeinen von vier "Zugriffs"-Typen gesetzt werden: (1) aktiver Knoten an einem lokalen Netzwerk; (2) inaktiver Knoten an einem lokalen Netzwerk; (3) Abtaster oder Adapter an einer Serien-E/A-Verbindung; oder (4) Brücke zwischen zwei lokalen Netzwerken. Für jeden dieser Zugriffstypen gibt es ein Menü, das die verschiedenen Protokolle definiert, die vom Host ausgewählt werden können, und jedes auswählbare Protokoll kann Werte von Betriebsparametern für das Protokoll haben (d.h. Baud-Rate, Parität usw.). Ist die Konfiguration jedes Kanals vollendet, ist der Kanal betriebsbereit oder "on line".
Es wird immer noch auf Fig. 6 Bezug genommen. Nachdem die Konfiguration beendet ist, wird jeder physikalische Kanal abwechselnd bedient. Dies wird dadurch bewerkstelligt, daß eine bei 403 angezeigte Subroutine aufgerufen wird, die den Kanalkontext umschaltet. Dieser Kontextschalter beinhaltet das Aufbewahren der Werte der Mikrocomputerregister und das Laden der Registerwerte für den anderen Kanal. Bei einem Entscheidungsblock 404 wird dann eine Überprüfung vorgenommen, um festzustellen, ob der Kanal betriebsbereit ist, und es wird dann bei einem Entscheidungsblock 405 eine Überprüfung dahingehend vorgenommen, ob irgendwelche ankommenden Nachrichten von der Schnittstellenschaltung 210 in den gemeinsamen RAM 211 geschrieben worden sind. Trifft dies zu, werden Pufferköpfe 379 und Nachrichtenköpfe 378 erzeugt, und es wird ein Zeiger zum Nachrichtenkopf 378 im nächsten Eintrag des Anzeige-FIFO 387 gespeichert, wie es bei einem Prozeßblock 406 angegeben ist. Wie es bei einem Prozeßblock 407 gezeigt ist, wird dann der geeignete Merker im Quittungssegment umgeschaltet, und der Host wird unterbrochen, um die ankommende Nachricht zu bedienen.
Ist eine ankommende Nachricht nicht vorhanden, was beim Prozeßblock 405 ermittelt wird, wird bei einem Prozeßblock 408 eine Überprüfung dahingehend vorgenommen, ob vom Host Nachrichten zum Übertragen in den gemeinsamen RAM 211 veranschlagt worden sind. Trifft dies zu, wird der Zeiger im Anforderungs-FIFO 381 gelesen und der angezeigte Nachrichtenkopf 378, die Pufferköpfe 379 und Puffer 380 werden vom gemeinsamen RAM 211 zum Sende-FIFO 281 des Kanals transferiert, wie es bei einem Prozeßblock 409 angezeigt ist. Derselbe Nachrichtenkopfzeiger wird dann in den Bestätigungs-FIFO des gemeinsamen RAM 211 geschrieben, und der Host wird beim Prozeßblock 410 unterbrochen, um anzuzeigen, daß die Nachricht verarbeitet worden ist.
Die Schnittstellensteuerung 222 läuft kontinuierlich durch dieses Programm, wobei der Kontext zwischen den beiden Kanälen umgeschaltet wird. Folglich werden Nachrichten, die von irgendeinem Kanal empfangen werden, zum Host weitergeleitet, und Nachrichten, die vom Host empfangen werden, werden zum Übertragen über die geeignete Serienverbindung weitergeleitet. Die maximale Geschwindigkeit, mit der Nachrichten empfangen und ausgesendet werden können, wird in erster Linie durch die Geschwindigkeit festgelegt, mit der die Schnittstellensteuerung 222 ihre Funktionen ausführen kann. Ein wichtiges Ziel der Erfindung ist es, diesen Engpaß dadurch zu überwinden, daß die Schnittstellensteuerung 222 in die Lage versetzt wird, zu den Funktionen "vorauszuschauen", die ausgeführt werden sollen, und diese Funktionen parallel mit dem Betrieb der Schnittstellenschaltung 210 durchzuführen.
Dies ist für den Empfang einer "SDA"-Nachricht und das anschließende Aussenden einer "ACK"- oder einer "NAK"-Antwortnachricht in Fig. 7 veranschaulicht. Unter Bezugnahme auf Fig. 3 und 7 sei ausgeführt, daß die SDA-Nachricht zwei Vorbytes (P) enthält, denen ein Merker-Byte (FLAG) und ein Bestimmungscode (DEST) folgen. Ist das erste Byte der Nachricht vom Serien/Parallel-Umsetzer 304 aus der Serienform in die parallele Form überführt, signalisiert dies der Serien/Parallel-Umsetzer 304 der Empfangssteuerung 302 und der Prozessorschnittstellensteuerung 267. Die Empfangssteuerung 302 spricht darauf in der Weise an, daß sie den Bestimmungscode und alle nachfolgenden Codes und Daten in der Nachricht an den Empfangs-FIFO-Speicher 280 weiterleitet.
Als Antwort auf den empfangenen Bestimmungscode erzeugt die Prozessorschnittstellensteuerung 267 eine Nachrichtenstart- Unterbrechungsandorderung auf einer der Steuerleitungen 229 zu der Zeit t&sub1;. Wie es unten erläutert wird, spricht die Schnittstellensteuerung 222 (Fig. 2) auf die Unterbrechung dadurch an, daß sie eine Reihe von Funktionen während des Zeitabschnitts t&sub1; bis t&sub2; ausführt, wie es durch einen Block 410 angedeutet ist. Diese Funktionen umfassen die Freigabe der DMA-Steuerung 257 mit dem Ziel, die ankommenden Daten vom Empfangs-FIFO-Speicher 280 zu einem Nachrichtenpuffer im gemeinsamen RAM 211 (Fig. 2) zu transferieren und eine ACK-Nachricht im Sende-FIFO-Speicher 281 zu bilden. Diese Funktionen werden bereits während des noch anhaltenden Empfangs der ankommenden SDA-Nachricht ausgeführt, und die Schnittstellensteuerung 222 vollendet die Bedienung der Nachrichtenstartunterbrechung gewöhnlicherweise noch vor dem Empfang des Endes der Nachricht.
Es wird immer noch auf Fig. 3 und 7 Bezug genommen. Beim Ende des Datenfeldes der SDA-Nachricht befinden sich zwei CRC- Bytes, die dem CRC-Überprüfer 305 zugeführt werden. Zur Zeit t&sub3; vergleicht der CRC-Überprüfer 305 diese Bytes und die CRC-Bytes, die er berechnet hat, als die Nachrichtendaten empfangen worden sind, mit einer bekannten Konstanten, um festzustellen, ob irgendeines der beiden fehlerhaft ist. Zur Zeit t&sub4;, nachdem ein Merker-Byte empfangen worden ist, wird vom CRC-Überprüfer das "CRC fehlerhaft"-Bit im Empfangssyndromregister 268 entweder gesetzt oder zurückgesetzt, und er signalisiert der Prozessorschnittstellensteuerung 267, die Schnittstellensteuerung 222 wieder zu unterbrechen. Zur Zeit t&sub4; wird der Sendesteuerung 306 signalisiert, daß das Ende einer Nachricht fehlerfrei empfangen worden ist, und es wird der Sperrzeitgeber 266 voreingestellt. Wenn dann anschließend der Sperrzeitgeber "abgelaufen ist", wird die Antwortnachricht übertragen.
Wie es weiter unten noch erläutert wird, führt die Schnittstellensteuerung 222 im Anschluß an die Nachrichtenendeunterbrechung zur Zeit t&sub4; eine Reihe von Funktionen aus, wie es bei einem Block 411 angezeigt ist. Dabei ist es am wichtigsten, daß sie das CRC-fehlerhaft-Bit im Empfangssyndromregister 268 überprüft, um zu bestimmen, ob die Nachricht fehlerfrei empfangen worden ist. Trifft dies zu, vollendet die Schnittstellensteuerung 222 die Verarbeitung der empfangenen Nachricht. Liegt jedoch ein CRC-Fehler vor, verwirft sie die zerstörte oder fehlerhafte Nachricht und führt andere Wiederherstellungsprozeduren nach Fehlern aus. In Abhängigkeit von den Anforderungen, die an die Schnittstellensteuerung 222 gestellt werden, kann diese Nachrichtenende-Unterbrechungsserviceroutine 411 vollendet sein, bevor der Sperrzeitgeber zur Zeit t&sub6; "abgelaufen" ist, oder sie kann über diese Zeit hinausgehend andauern. Die Antwortnachricht, die zuvor zum Aussenden vorbereitet worden ist, wird mit Beginn der Zeit t&sub6; ausgesendet, und zwar unabhängig vom Zustand der Schnittstellensteuerung 222. Das Ergebnis davon ist, daß das Zeitintervall zwischen Nachrichten durch die Schnittstellensteuerung 222 nicht verzögert wird, die ihre zeitkritische Funktion früher während des Intervalls t&sub1; bis t&sub2; ausgeführt hat, und dieses Zwischenrahmenintervall bleibt während des normalen Betriebs des Systems feststehend erhalten.
Wie es oben erläutert worden ist, wird die Schnittstellensteuerung 222 zweimal immer dann unterbrochen, wenn eine Nachricht entweder beim A- oder beim 8-Kanal empfangen wird. Die Programme, die als Antwort auf diese Unterbrechungen ausgeführt werden, sind in Fig. 8A und 8B veranschaulicht und werden jetzt im einzelnen erläutert.
Unter besonderer Bezugnahme auf Fig. 8A sei ausgeführt, daß die Schnittstellensteuerung gemäß einem Prozeßblock 500 auf eine Nachricht wartet, die entweder vom Kanal A oder vom Kanal B empfangen werden soll. Die Schnittstellenschaltung 210 unterbricht die Steuerung 222, wenn entweder eine Nachricht empfangen wird oder der "Netzwerk tot"-Zeitgeber abgelaufen ist, und die Steuerung 222 überprüft die Zeitgeber 266 bei einem Entscheidungsblock 501, um festzustellen, ob dies der Grund der Unterbrechung ist. Trifft dies zu, wird eine Token-Beanspruchungsprozedur gestartet, wie es bei einem Prozeßblock 502 angedeutet ist, andernfalls ist eine ankommende Nachricht erfaßt worden.
Der Nachrichtenkopf, der die DEST-, CNTRL- und SRCE-Bytes enthalt, wird bei 503 empfangen, und das CNTRL-Byte wird bei einem Entscheidungsblock 504 überprüft, um festzustellen, ob es sich um eine SDA-Nachricht handelt. Ist dies der Fall, beginnt die Steuerung 222 mit dem Erstellen der als Antwort dienenden ACK-Nachricht, und zwar selbst vor einer Zeit, zu der die gesamte ankommende SDA-Nachricht empfangen worden ist. Dies wird bei einem Prozeßblock 505 dadurch ausgeführt, daß eine ACK- Nachricht unter Verwendung der DEST- und der SRCE-Bytes der ankommenden SDA-Nachricht in den Sende-FIFO geschrieben wird. Die DMA-Steuerung 257 wird dann bei 506 erstellt, um mit dem Transfer der ankommenden SDA-Nachricht vom Empfangs-FIFO-Speicher 208 zu dem gemeinsamen RAM 211 zu beginnen, und die Steuerung 222 verweilt dann in einem Wartezustand, wie es bei 507 angedeutet ist.
Ein ähnlicher Prozeß tritt auf, wenn die empfangene Nachricht eine Token-Weiterleitung ist, wie es bei einem Entscheidungsblock 508 festgestellt wird. Als erstes wird eine Überprüfung durchgeführt, um festzustellen, ob eine Nachricht zum Aussenden bareit ist, und zwar bei einem Entscheidungsblock 509. Trifft dies zu, wird der geeignete Nachrichtenkopf bei einem Block 510 in den Sende-FIFO-Speicher 281 geschrieben, und die DMA-Steuerung 257 wird in die Lage versetzt, bei einem Block 511 die Nachrichtendaten zum Sende-FIFO-Speicher 181 zu transferieren. Diese Schritte treten auf, während der Rest der Token-Weiterleitnachricht immer noch empfangen wird, und die Steuerung 222 wartet dann bei einem Prozeßblock 512 auf die Nachrichtendeunterbrechung von der Schnittstellenschaltung 210. Falls keine auszusendenden Nachrichten vorhanden sind, schreibt die Steuerung 222 eine Token-Weiterleitnachricht in den Sende-FIFO- Speicher 281 bei einem Prozeßblock 513 und wartet dann auf die Nachrichtendeunterbrechung bei einem Block 514.
Es wird jetzt insbesondere auf Fig. 8B Bezug genommen. Wenn die Nachrichtendeunterbrechung im Anschluß an den Empfang einer SDA-Nachricht auftritt, überprüft die Steuerung 222 bei einem Entscheidungsblock 520 das Prozessorstatusregister 268, um festzustellen, ob die CRC-Überprüfung gut war. Die Schnittstellenschaltung 210 hat bereits mit dem Aussenden der zuvor in den Sende-FIFO-Speicher 281 geschriebenen ACK-Nachricht begonnen, so daß, wenn dies zutrifft, die Steuerung 222 lediglich den Host unterrichten muß, daß eine gültige Nachricht im gespeicherten RAM 211 zur Verfügung steht, wie es bei einem Prozeßblock 521 angedeutet ist. Falls die CRC-Überprüfung ein fehlerhaftes Ergebnis liefert, ändert die Schnittstellenschaltung 210 die ACK- Nachricht im Sende-FIFO-Speicher 281 in eine NAK-Nachricht, und die Steuerung 222 zweigt bei einem Entscheidungsblock 520 ab, um die empfangene Nachricht zu löschen und den CRC-Merker im Prozessorstatusregister 268 bei einem Prozeßblock 522 zurückzusetzen. In jedem Falle wird in der Schleife zum Prozeßblock 500 (Fig. 8A) zurückgesprungen, um auf den Empfang einer anderen Nachricht zu warten.
Immer noch unter Bezugnahme auf Fig. 8B sei ausgeführt, daß, wenn eine Nachrichtendeunterbrechung im Anschluß an den Empfang einer Token-Weiterleitung auftritt, der CRC-Merker bei einem Entscheidungsblock 523 oder 524, in Abhängigkeit davon, ob eine Nachricht ausgesendet werden sollte, überprüft wird. Sollte dies der Fall gewesen sein, hat die Schnittstellenschaltung bereits mit dem Aussenden der Nachricht begonnen, und die Steuerung 222 wartet bei einem Prozeßblock 525 auf den Empfang der als Antwort dienenden ACK-Nachricht. Bei diesem Empfang wird zunächst bei 526 der Kopf der ACK-Nachricht empfangen, und die Steuerung 222 beginnt mit der Ausbildung einer geeigneten Token- Weiterleitnachricht, die bei einem Prozeßblock 527 in den Sende- FIFO-Speicher 281 geschrieben wird. Die Steuerung 222 wartet dann auf das Ende der ACK-Nachrichtunterbrechung bei einem Block 528, und ihr CRC-Byte wird bei einem Entscheidungsblock 529 überprüft. Die Schnittstellensteuerung hat bereits mit dem Aussenden Token-Weiterleitnachricht begonnen, und, falls die Überprüfung ein gutes Ergebnis liefert, unterrichtet die Steuerung 222 den Host darüber, daß die Nachricht ausgesendet und bestätigt worden ist, und zwar bei einem Prozeßblock 530. Die Steuerung 222 überwacht dann das Netzwerk bei einem Prozeßblock 531, um auf den Empfang einer anderen Nachricht zu warten. Falls innerhalb einer voreingestellten Ablaufperiode keine Nachricht empfangen wird, wie es bei einem Entscheidungsblock 532 überprüft wird, wird die Token-Weiterleitnachricht bei einem Prozeßblock 533 erneut ausgesendet. Ist das Token erfolgreich weitergeleitet worden, springt das System in der Schleife zurück zum Prozeßblock 503 (Fig. 8A), um die empfangene Nachricht zu verarbeiten.
Ist eine Token-Nachricht erfolgreich empfangen worden, warten jedoch keine Nachrichten zum Aussenden, zweigt die Steuerung 222 bei einem Entscheidungsblock 524 (Fig. 8B) ab. In diesem Fall hat die Schnittstellensteuerung bereits als Antwort eine Token-Weiterleitnachricht als Antwort ausgesendet, und die Steuerung 222 wartet bei einem Prozeßblock 531 auf den neuen Token-Halter, um eine Nachricht auszusenden, wie es oben beschrieben ist.
Es ist für den Fachmann augenscheinlich, daß das anhand von Fig. 8A und 8B beschriebene System vereinfacht dargestellt worden ist, um besser darzulegen, wie die vorliegende Erfindung implementiert wird. So könne beispielsweise viele andere Nachrichtentypen empfangen und verarbeitet werden, wie es in allgemeiner Weise durch den Prozeßblock 535 in Fig. 8A dargelegt ist. Gleichermaßen ist der Prozeß zum erneuten Versuch der Token-Weiterleitung in einfachster Weise durch einen Block 533 in Fig. 8B dargestellt. Demgegenüber sei dargelegt, daß nach einer vorbezeichneten Anzahl von Wiederholungsversuchen eine nach dem Auftreten eines Fehlers ausgeführte Wiederherstellungsprozedur eingeleitet wird.

Claims

1. Schnittstellenschaltung zum Anschließen an die Kommunikationsmittel eines Kommunkationsnetzwerkes, welche Schnittstellenschaltung enthält:

eine Protokollmaschine (253) mit einem Empfangsteil (280, 300, 203, 304) , das zum Empfangen von Nachrichten an die Kommunikationsmittel (250, 252) angeschlossen ist, und mit einem Sendeteil (281, 301, 306, 307), das zum Aussenden von Nachrichten, die in das Sendeteil eingeschrieben werden, an die Kommunikationsmittel (250, 252) angeschlossen ist; und

eine Schnittstellensteuerung (222) , die mit der Protokollmaschine (253) verbunden ist und enthält:

a) eine Einrichtung zum Analysieren eines Steuercodes in einer ersten Nachricht bei deren Empfang durch das Empfangsteil der Protokollmaschine;

b) eine Einrichtung zum Einschreiben einer zweiten Nachricht als Antwort in das Empfangsteil der Protokollmaschine, während die Protokollmaschine mit dem Empfang der ersten Nachricht fortfährt;

c) eine Einrichtung zum Überprüfen der Integrität der ersten Nachricht, wenn diese vollständig empfangen worden ist, zum Feststellen irgendwelcher aufgetretener Fehler;

d) eine Einrichtung zum Verarbeiten der empfangenen ersten Nachricht, wenn keine Fehler erfaßt werden; und

e) eine Einrichtung zum Ausführen einer Fehlerbehandlungssequenz, wenn ein Fehler erfaßt wird;

wobei das Sendeteil der Protokollmaschine derart betrieben wird, daß die zweite Nachricht eine voreingestellte Zeitspanne nach dem korrekten Empfang der ersten Nachricht ausgesendet wird.

2. Schnittstellenschaltung nach Anspruch 1, bei der die Schnittstellensteuerung (222) ein programmierter Mikrocomputer ist.

3. Schnittstellenschaltung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Einrichtung zum Ausführen einer Fehlerbehandlungssequenz eine Einrichtung zum Ausbilden einer dritten Nachricht und einer Einrichtung zum Einschreiben der dritten Nachricht in das Sendeteil der Protokollmaschine anstelle der zweiten Nachricht enthält.

4. Schnittstellenschaltung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, welche ferner enthält:

a) einen gemeinsamen Speicher (211), der zum Speichern von Nachrichten, die von der Protokollmaschine empfangen worden sind, mit der Protokollmaschine verbunden ist,

b) und wobei die Schnittstellensteuerung (222) eine Einrichtung enthält, die einem Hostprozessor signalisiert, daß eine empfangene Nachricht aus dem gemeinsamen Speicher (211) ausgelesen werden kann, wenn in der empfangenen Nachricht keine Fehler detektiert werden.