DE69612092T2

DE69612092T2 - Digitales datenbussystem mit arbitrierung

Info

Publication number: DE69612092T2
Application number: DE69612092T
Authority: DE
Inventors: Harold Blatter
Original assignee: Thomson Consumer Electronics Inc
Current assignee: Technicolor USA Inc
Priority date: 1995-05-24
Filing date: 1996-04-04
Publication date: 2001-06-21
Anticipated expiration: 2016-04-05
Also published as: WO1996037984A1; KR19990021918A; JPH11505982A; CN1098583C; DE69612092D1; KR100375528B1; JP3490719B2; AU5533396A; GB9510509D0; MX9709051A; EP0830766A1; CN1191049A; EP0830766B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Daten- Bussystem mit einem verbesserten Arbitrationsschema zur Lösung von einander widersprechenden Übertragungen von unterschiedlichen Knoten in dem Datenbus. In digitalen Daten- Bussystemen, z. B. gegenwärtigen Bussystemen vom kettenförmigen (daisy-chain)-Typ gibt es in jedem Datenweg zwei bidirektionale Signalwege. Genauer gesagt hat jeder Datenanschluß oder Knoten eine bidirektionale Datenleitung und eine gewisse Art von bidirektionaler Strobe- oder Takt-Signalleitung. In einem solchen System, das beispielsweise in WO-A-94/22247 beschrieben ist, ist es möglich zu versuchen, den Bus für zwei oder mehr Knoten gleichzeitig zu verwenden. In einem solchen Fall sagt man, daß solche Knoten sich in Konkurrenz befinden. Da nur ein Knoten zu einer Zeit den Bus nutzen kann, wenn sich zwei oder mehr Knoten in Konkurrenz befinden, muß eine Entscheidung getroffen werden, welcher Knoten den Bus nutzen darf, ein Prozeß, der als Arbitration bekannt ist. Wenn zwei Knoten in Konkurrenz sind, gibt es die möglichen Buszustände:
Hoch wenn beide Knoten hoch steuer
Niedrig wenn beide Knoten niedrig steuern
Mittig wenn ein Knoten hoch und der andere niedrig ist.
Um den Zustand der Busleitung festzustellen, sind drei analoge Pegel-Sensoren erforderlich. Außerdem ist eine gewisse Art von Verarbeitung erforderlich, wenn die Arbitration vollendet ist, um die Richtung der Signalübertragung für jene Knoten in dem Bus zwischen dem gewinnenden Knoten und dem Bestimmungsknoten zu definieren. Mehrfache Pegel-Sensoren und anschließende Bearbeitung erhöhen die Kosten und Kompliziertheit des Systems.
Fig. 1 ist ein Blockschaltbild, das ein typisches bekanntes daisy-chain-Bussystem veranschaulicht. In Fig. 1 ist ein Netzwerk von fünf Knoten A, B, C, D und E in einem daisy-chain- Bus für den Austausch von Daten verbunden. Jeder Knoten hat zwei Anschlußpunkte, einen ersten zur Verbindung mit dem Knoten zu seiner Linken (wenn dort einer vorhanden ist) und einen zweiten zur Verbindung mit dem Knoten zu seiner Rechten (wenn dort einer vorhanden ist). Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel enthält jeder Verbindungspunkt zwei Signalleitungen (und gegebenenfalls mehr). Eine erste Signalleitung trägt bidirektionale serielle Daten, und eine zweite Signalleitung trägt ein bidirektionales Strobe- oder Taktsignal synchron mit den seriellen Daten. Die Taktsignalleitung ist die oberste Signalleitung und die Datensignalleitung ist die unterste Signalleitung in Fig. 1. In einem wie in Fig. 1 dargestellten daisy-chain-Datenbus sind die Daten- und Taktsignalleitungen allgemein bidirektional, und die Richtung der Takt- und Datensignalleitungen wird zusammen geschaltet. Das bedeutet, daß die Daten- und Strobe-Leitungen immer Daten in derselben Richtung übertragen.
Fig. 2 ist ein genaueres Blockschaltbild eines bekannten Knotens (A, B, C, D oder E) in dem in Fig. 1 veranschaulichten Netzwerk. In Fig. 2 enthält ein linker Verbindungspunkt 5L eine Taktsignalleitung 7L und eine Datensignalleitung 9L. Die Taktsignalleitung 7L und die Datensignalleitung 9L sind mit einem benachbarten Knoten (nicht dargestellt) verbunden. Die Taktsignalleitung 7L und die Datensignalleitung 9L sind mit bidirektionalen Anschlüssen einer bidirektionalen Bus- Ansteuerstufe 10L verbunden. Ein Takt-Ausgangsanschluß und ein Datensignal-Ausgangsanschluß von der bidirektionalen Bus- Ansteuerstufe 10L sind mit entsprechenden Eingangsanschlüssen eines Empfängers 20L verbunden. Ein bidirektionaler Datenanschluß des Empfängers 20L ist mit einem entsprechenden Datenanschluß eines Speichers 30 über einen Datenbus 25 verbunden. Der bidirektionale Datenanschluß des Speichers 30 ist auch mit einem Eingangsanschluß eines Senders 50L über dem Datenbus 25 verbunden. Ein Takt-Ausgangsanschluß des Senders 50L ist mit einem entsprechenden Takt-Eingangsanschluß der bidirektionalen Bus-Ansteuerstufe 10L verbunden, und ein Daten- Ausgangsanschluß des Senders 50L ist mit einem entsprechenden Daten-Eingangsanschluß der bidirektionalen Bus-Ansteuerstufe 10L verbunden. Ein rechter Verbindungspunkt 5R ist in gleicher Weise mit dem Speicher 30 über eine bidirektionale Bus-Ansteuerstufe 10R, einen Empfänger 20R und einen Sender 50R und den Datenbus 25 verbunden. Eine Steuer-Logik-Schaltung 90 liefert ein Steuersignal für die linke und rechte bidirektionale Bus- Ansteuerstufe 10L bzw. 10R.
Der Speicher 30 ist auch mit der Knoten-Ausrüstung 40 verbunden. Diese Knoten-Ausrüstung 40 könnte beispielsweise ein Teil einer Unterhaltungs-Elektronik-Ausrüstung sein, z. B. eines Fernsehempfängers, Video-Kassettenrecorders, CD-Spielers usw. Obwohl in Fig. 2 dargestellt ist, daß die Knoten-Ausrüstung 40 mit dem Speicher 30 über eine zweite bidirektionale Signalleitung verbunden ist, wäre es auch möglich, daß der Speicher 30 über den Datenbus 25 in bekannter Weise mit der Knoten-Ausrüstung 40, den Sendern 50L und 50R und den Empfängern 20L und 20R verbunden wird.
Die Arbeitsweise des Netzwerks von Fig. 1 wird unter Bezugnahme auf Fig. 2 erläutert. In Fig. 1 wünscht der Knoten B Daten zum Knoten D zu übertragen. Nachdem die vorherige in den daisy-chain-Bus verbrachte Nachricht die Übertragung vollendet hat, beginnen die Ausgangs-Ansteuerstufen des Knotens B mit der Ansteuerung von dem daisy-chain-Bus. Wenn eine Ausgangs- Ansteuerstufe von einem oder mehreren anderen Knoten gleichzeitig die Ansteuerung von dem daisy-chain-Bus beginnt, dann muß in bekannter Weise eine Arbitration durchgeführt werden, um zu bestimmen, welchem Knoten die Benutzung von dem daisy-chain-Bus gegeben werden soll. Es ist hier angenommen, daß der Knoten B der Gewinner der Arbitration ist. Nach der Arbitration wird in ebenfalls bekannter Weise eine weitere Verarbeitung durchgeführt, um die Richtung der Übertragung der Daten von dem Knoten B über den Knoten C zum Knoten D zu bestimmen.
An diesem Punkt liefert die Steuerlogik 90 ein Steuersignal an den rechten Anschlußpunkt des Knotens B, der die rechte bidirektionale Bus-Ansteuerstufe 10R in eine Ausgangs- Betriebsart bringt, d. h. sie sendet. Der Speicher 30 führt Daten von der Knoten-Ausrüstung 40 dem Sender 50R zu, der die Daten in bekannter Weise serialisiert und ein serielles Datensignal und Taktsignal erzeugt, das der bidirektionalen Bus-Ansteuerstufe 10R zugeführt wird. Die bidirektionale Bus-Ansteuerstufe 10R führt diese Signale dann dem daisy-chain-Bus von Fig. 1 zu.
Der Knoten C ist nicht der Empfänger für die von dem Knoten B erzeugten Daten und läßt die Daten von seiner linken Verbindung zu seiner rechten Verbindung unverändert. Die linke Verbindung des Knotens C wird so konfiguriert, daß sie Daten von dem daisy-chain-Bus empfängt. Die Steuerlogik 90 des Knotens C liefert ein Steuersignal an die linke Verbindung des Knotens C, die die linke bidirektionale Bus-Ansteuerstufe 10b in eine Eingangs-Betriebsart konfiguriert, d. h. die bidiraktionale Bus- Ansteuerstofe 10Lb des Knotens C wird so konfiguriert, daß sie Daten von dem daisy-chain-Bus empfängt. Die Daten- und Taktsignale, die von dem daisy-chain-Bus empfangen werden, werden dem Empfänger 20L zugeführt, der die seriellen Daten dekodiert und diese Daten dem Datenbus 25 zuführt. Gleichzeitig liefert die Steuerlogik 90 ein Steuersignal an die rechte Verbindung, die die rechte bidirektionale Bus-Ansteuerstufe 10R in die Ausgangs-Betriebsart konfiguriert, d. h. die rechte Verbindung des Knotens C sendet Daten. Der Sender 50R wird so konfiguriert, daß er die in den Datenbus 25 von dem Empfänger 20L gelieferten Daten serialisiert- und ein entsprechendes Taktsignal erzeugt, und die bidirektionale Bus-Ansteuerstufe 10R verbringt die Daten- und Taktsignale in den daisy-chain-Bus.
Der Knoten D ist der Empfänger für die von dem Knoten B erzeugten Daten. Die linke Verbindung des Knotens D wird so konfiguriert, daß sie Daten von dem daisy-chain-Bus empfängt. Die Steuerlogik 90 des Knotens D liefert ein Steuersignal an die rechte Verbindung, die die linke bidirektionale Bus- Ansteuerstufe 10L in die Eingangs-Betriebsart konfiguriert, und die bidirektionale Bus-Ansteuerstufe 10L des Knotens D empfängt Daten von dem daisy-chain-Bus. Die von dem daisy-chain-Bus empfangenen Daten- und Taktsignale werden dem Empfänger 20L zugeführt, der die seriellen Daten dekodiert und diese Daten dem Datenbus 25 zuführt. Der Speicher 30 speichert die von dem daisy-chain-Bus empfangenen Daten, und die Knoten-Ausrüstung 40 erhält Zugriff und verwendet die gespeicherten Daten weiter.
Diese Anordnung erfordert die verhältnismäßig komplizierte oben beschriebene Mehr-Pegel-Sensor-Konflikt-Feststellungsschaltung und eine weitere Schaltung zur Bestimmung der Richtung der Datenübertragung, nach der Arbitration, falls es eine solche gib. Ein Daten-Bussystem ist jedoch erwünscht, das keine Mehrfach-Pegel-Sensoren zur Feststellung eines Konflikts erfordert noch die anschließende Verarbeitung zur Bestimmung der erforderlichen Richtung für die Datenanschlüsse in jedem Knoten.
Die vorliegende Erfindung besteht teilweise in der Erkennung der beschriebenen Probleme und teilweise in der Schaffung eines Daten-Bussystems, das die Probleme anspricht. Gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung enthält ein Datenbussystem eine Mehrzahl von Knoten, die über einen daisy-chain-Bus miteinander verbunden sind. Jeder Knoten enthält eine erste und eine zweite Busverbindung, von denen jede einen ersten und einen zweiten bidirektionalen Anschluß hat. Zwischen der ersten und der zweiten Busverbindung ist eine Arbitrations-Logik vorgesehen. Der Knoten arbeitet während eines Arbitrations- Zeitintervalls in einer Arbitrations-Betriebsart, in der der erste bidirektionale Anschluß in der ersten Busverbindung und der zweite bidirektionale Anschluß in der zweiten Busverbindung zu Eingangsanschlüssen konfiguriert werden, und der zweite bidirektionale Anschluß in der ersten Busverbindung und der erste bidirektionale Anschluß in der zweiten Busverbindung zu Ausgangsanschlüssen konfiguriert werden. Dann arbeitet der Knoten in einer Bus-Zugriffs-Betriebsart, in der die ersten und zweiten bidirektionalen Anschlüsse in den entsprechenden ersten und zweiten Busverbindungen beide zu einem Eingangs- oder Ausgangsanschluß konfiguriert werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung verwendet ein solches System das folgende Verfahren zur Entscheidung zwischen den Knoten für den Zugriff zu dem daisy-chain-Bus. Jedem Knoten wird zuvor eine Prioritätszahl zugeordnet, die eine vorbestimmte Zahl von Bits hat. Zunächst wird der Knoten in einen aktiven Zustand verbracht. Dann wird während eines Arbitrations- Zeitintervalls eine Anzahl von Zeitschritten durchgeführt, deren Zahl gleich der vorbestimmten Zahl von Bits in der Prioritätszahl ist. Für jeden Zeitschritt wird ein Bit der Prioritätszahl ausgewählt. Wenn das ausgewählte Bit einen höheren Zustand hat, werden an den Ausgangsanschlüssen der ersten und zweiten Busverbindung Signale mit höherem Zustand erzeugt. Wenn das ausgewählte Bit einen niedrigeren Zustand hat und die Signale an den Ausgangsanschlüssen der ersten und zweiten Busverbindung niedrigere Zustände haben, werden Signale mit niedrigerem Zustand an den Ausgangsanschlüssen der ersten und zweiten Busverbindung erzeugt. Andernfalls wird der Knoten für den Rest des Arbitrations-Zeitintervalls in einen passiven Zustand gebracht, in dem Signale von dem Eingangsanschluß der ersten Busverbindung unverändert an den Ausgangsanschluß der zweiten Busverbindung geliefert werden, und Signale von dem Eingangsanschluß der zweiten Busverbindung dem Ausgangsanschluß der ersten Busverbindung zugeführt werden. Wenn das Arbitrations-Zeitintervall vorüber ist, wenn der Knoten im aktiven Zustand ist, erhält dieser Knoten Zugriff zum daisychain-Bus.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen stellen dar:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Netzwerks von Knoten, die in einem bekannten daisy-chain- Bus angeordnet sind;
Fig. 2 ein genaueres Blockschaltbild eines in dem Netzwerk von Knoten von Fig. 1 veranschaulichten Knotens;
Fig. 3 ein genaueres Blockschaltbild eines Knotens, der in einem Netzwerk von Knoten gemäß der vorliegenden Erfindung angeordnet werden kann;
Fig. 4 eine Darstellung eines Netzwerks von Knoten, die gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung angeordnet sind, während einander widersprechende Knoten über die Verwendung in dem Bus entscheiden;
Fig. 5 eine Darstellung des Netzwerks von in Fig. 4 dargestellten Knoten nach Vollendung der Arbitration;
Fig. 6 eine Darstellung des Netzwerks von in Fig. 4 dargestellten Knoten während Daten von dem ausgewählten Quellen-Knoten zu dem Bestimmungs-Knoten übertragen werden; und
Fig. 7 eine Darstellung des Netzwerks von in Fig. 4 dargestellten Knoten, bei der eine Antwort von dem Bestimmungs-Knoten zu dem zuvor ausgewählten Quellen-Knoten gesendet wird.
Fig. 3 ist ein genaueres Blockschaltbild eines Knotens gemäß der vorliegenden Erfindung, der in einem Netzwerk von Knoten in gleicher Weise wie in Fig. 1 angeordnet werden kann. Gleiche Elemente wie in Fig. 2 dargestellt, werden mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet und nicht in Einzelheiten beschrieben. In Fig. 3 sind die bidirektionalen Bus-Ansteuerstufen 1% und 10R von Fig. 2 durch getrennt steuerbare bidirektionale Bus- Ansteuerstufen für die Daten bzw. Takt-Signalleitungen ersetzt. Hinsichtlich der linken Verbindung 5L liegt eine bidirektionale Taktsignal-Leitungs-Bus-Ansteuerstufe 60L zwischen der Taktsignal-Leitung 7L von dem daisy-chain-Bus (von Fig. 1) und dem Empfänger 20L und dem Sender 50L. Der Taktsignal-Leitungs- Ausgangsanschluß der bidirektionalen Taktsignal-Zeilen-Bus- Ansteuerstufe 60L ist auch mit einem linken Taktsignal-Leitungs- Eingangsanschluß CL einer Arbitrations-Logik-Schaltung 80 verbunden. In gleicher Weise ist auch eine bidirektionale Datensignal-Leitungs-Bus-Ansteuerstufe 70L zwischen der Datensignal-Leitung 9L von dem daisy-chain-Bus und dem Empfänger 20L und dem Sender 50L angeordnet. Der Datensignal-Leitungs- Ausgangsanschluß der bidirektionalen Datensignal-Zeilen-Bus- Ansteuerstufe 60L ist auch mit einem linken Datensignal- Leitungs-Eingangsanschluß DL einer Arbitrations-Logik-Schaltung 80 verbunden. Die rechte Verbindung ist in gleicher Weise ausgebildet. Entsprechende Ausgangsanschlüsse einer Steuer- Logik-Schaltung 90' sind mit entsprechenden Eingangsanschlüssen der linken und rechten bidirektionalen Taktsignal-Leitungs-Bus- Ansteuerstufen 60L und 60R und den linken und rechten bidirektionalen Datensignal-Leitungs-Bus-Ansteuerstufen 70L und 70R verbunden.
Für normale Datenübertragungs-Operationen empfangen die bidirektionalen linken Takt- und Datensignalleitungs-Bus- Ansteuerstufen 60L und 70L entsprechende Steuersignale von der Steuerlogik 90', die sie zu der Übertragung von Takt- bzw. Datensignalen in derselben Richtung konfiguriert, d. h. entweder werden beide so konfiguriert, daß sie als Eingangsanschlüsse arbeiten, oder beide werden so konfiguriert, daß sie als Ausgangsanschlüsse arbeiten. Die bidirektionalen rechten Takt- und Datensignalleitungs-Bus-Ansteuerstufen 60R und 70R werden in gleicher Weise in Abhängigkeit von entsprechenden Steuersignalen von der Steuerlogik-Schaltung 90' konfiguriert. Zusätzlich werden die entsprechenden bidirektionalen Takt- und Datensignalleitungs-Bus-Ansteuerstufen 60 bzw. 70L mit entsprechenden Sendern 50L und R und Empfängern 20L und R in der oben in Verbindung mit Fig. 1 und 2 beschriebenen Weise verbunden. Während Arbitrations-Operationen wird jedoch die bidirektionale Taktsignal-Bus-Ansteuerstufe 60 getrennt von der bidirektionalen DatensignalBus-Ansteuerstufe 70 in Abhängigkeit von entsprechenden Signalen von der Steuerlogik 90' gesteuert. Diese Operationen werden besser in Verbindung mit Fig. 4, 5, 6 und 7 verstanden.
Fig. 4, 5, 6 und 7 sind Darstellungen eines Netzwerks von Knoten gemäß der vorliegenden Erfindung, die - wie in Fig. 3 dargestellt - in einem daisy-chain-Bus angeordnet sind und in jeweils unterschiedlichen Betriebsarten arbeiten. Das in diesen Figuren dargestellte Netzwerk ist ähnlich dem von Fig. 1. In Fig. 4 ist der Bus in einer Arbitrations-Betriebsart. Verschiedene Lösungen zur Auslösung der Arbitration sind bekannt. Beispielsweise kann ein Arbitrations-Zeitintervall vor dem Start jedes Daten-Transfers auf dem daisy-chain-Bus erforderlich sein, d. h. wenn immer Knoten A, B, C, D und E in Fig. 4 Zugriff zu einem Bus erfordern. Eine andere Lösung ist die Bestimmung eines Knotens als Haupt-Knoten, der die Auslösung eines Arbitrations-Zeitintervalls steuert. Ein Kriterium, das verwendet werden kann, um zu entscheiden, wenn eine Arbitration auszulösen ist, besteht darin, wenn der kettenförmige Bus während einer vorgegebenen Zeitdauer ruhig gewesen ist. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung wird angenommen, daß vor Auftreten einer Arbitration gemäß der vorliegenden Erfindung deren Auslösung unter Verwendung eines der bekannten Verfahren erfolgt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird jedem Knoten eine im voraus festgelegte eindeutige Prioritätszahl zugeordnet, die aus einer vorgegebenen Zahl von Bits besteht. Wenn zwei oder mehr Knoten um die Benutzung von dem daisy-chain-Bus streiten, werden die Prioritätszahlen dieser Knoten in einer nachfolgend beschriebenen Weise verglichen, und dem Knoten mit der höchsten Priorität, die durch seine Prioritätszahl dargestellt wird, wird die Verwendung von dem daisy-chain-Bus gewährt.
Gemäß Fig. 4 werden die Taktsignalleitung und die Datensignalleitungen von dem daisy-chain-Bus für die Arbitration verwendet und führen keine Daten oder Taktsignale für die Übertragung von Informationen. Die bidirektionalen Taktsignal- Bus-Ansteuerstufen 60 in allen Knoten werden so konfiguriert, daß sie Daten in entgegengesetzten Richtungen von den bidirektionalen Datensignal-Bus-Ansteuerstufen 70 in Abhängigkeit von entsprechenden Steuersignalen Von der Steuerlogik 90 übertragen. Wie beispielsweise in Fig. 4 dargestellt ist, sind die Taktsignal-Leitungs-Bus-Ansteuerstufen für die Übertragung von Signalen von der linken Seite der Figur nach rechts konfiguriert, die Datensignal-Leitungs-Bus- Ansteuerstufen für die Übertragung von Daten von der rechten Seite nach links konfiguriert, und die Eingänge an den End- Knoten sind mit einer Quelle eines Signals mit einer logischen "1" verbunden. Bei dieser dargestellten Ausführungsform zeigt ein logisches Signal "0" einen höheren Zustand und ein logisches Signal "1" einen niedrigeren Zustand an.
Ein Arbitrations-Zeitintervall enthält eine vorgegebene Anzahl von Zeitschritten, die gleich der Zahl von Bits in der jedem Knoten zugeordneten Prioritätszahl ist. Bei jedem Zeitschritt in dem Arbitrations-Zeitintervall wird ein Bit der Prioritätszahl in jedem Knoten in einer nachfolgend in Einzelheiten beschriebenen Weise geprüft. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das in allen Knoten während des ersten Zeitschrittes des Arbitrations-Zeitintervalls geprüfte Bit in der Prioritätszahl das bedeutsamste Bit, das in dem zweiten Zeitschritt geprüfte Bit das zweite bedeutsamste Bit usw. Der Fachmann versteht jedoch, daß die Reihenfolge, in der die Bits geprüft werden, nicht wichtig ist, solange das entsprechende Bit in allen Knoten geprüft wird und alle Bits in den Prioritätszahlen zur selben Zeit während des Arbitrations- Zeitintervalls geprüft werden. Am Ende des Arbitrations- Zeitintervalls wird dem streitenden Knoten mit der höchsten Priorität, die durch seine Prioritätszahl dargestellt wird, die Benutzung von dem Bus gewährt.
Gemäß Fig. 4 verläuft während des Arbitrations- Zeitintervalls das Signal in der Taktsignalleitung in dem daisychain-Bus von der linken zur rechten Seite, und der Taktsignal- Leitungseingang zum ganz linken Knoten A wird an eine Quelle eines Signals mit niedrigem Zustand (logische "1") gebunden. In jedem der Knoten A, B, C, D und E wird die linke Taktsignal- Zeilen-Bus-Ansteuerstufe 60L durch die Steuerlogik-Schaltung 90' so konfiguriert, daß sie ein Signal von dem daisy-chain-Bus empfängt, das der Arbitrations-Logik 80 zugeführt wird. Die Arbitrations-Logik 80 erzeugt ein Signal für die rechte Taktsignal-Leitungs-Bus-Ansteuerstufe 60R in einer nachfolgend beschriebenen Weise. Die rechte Taktsignal-Leitungs-Bus- Ansteuerstufe 60R wird durch die Steuerlogik-Schaltung 90' so konfiguriert, daß dieses Signal zu dem daisy-chain-Bus übertragen wird.
In gleicher Weise verläuft das Signal in der Datensignal- Leitung in dem daisy-chain-Bus von der rechten Seite zur linken Seite, und der Datensignal-Leitungseingang zu dem ganz rechten Knoten E wird an eine Quelle für ein Signal mit niedrigerem Zustand (logische "1") gebunden. In jedem der Knoten A, B, C, D und E wird die rechte Datensignal-Leitungs-Bus-Ansteuerstufe 70R durch die Steuerlogik-Schaltung 90' so konfiguriert, daß sie ein Signal von dem daisy-chain-Bus empfängt, das der Arbitrations- Logik 80 zugeführt wird. Die Arbitrations-Logik 80 erzeugt ein Signal für die linke Datensignal-Leitungs-Bus-Ansteuerstufe 70L in einer nachfolgend beschriebenen Weise. Die linke Datensignal- Leituns-Bus-Ansteuerstufe 70L wird durch die Steuerlogik- Schaltung 90' so konfiguriert, daß sie dieses Signal zu dem daisy-chain-Bus überträgt.
Wenn ein Knoten nicht um den Zugriff zu dem daisy-chain-Bus streitet, verbleibt er passiv. Das Signal CL von der linken Taktsignal-Leitungs-Bus-Ansteuerschaltung 60L wird durch die Arbitrations-Logik 80 unverändert zu der rechten Taktsignal- Leitungs-Bus-Ansteuerschaltung 60R durchgelassen, und das Signal DR von der rechten Datensignal-Leitungs-Bus-Ansteuerschaltung 70R wird unverändert durch die Arbiträtions-Logik 80 zu der linken Datensignal-Leitungs-Bus-Ansteuerstufe 70L durchgelassen.
Für jeden Zeitschritt in dem Arbitrations-Zeitintervall verarbeitet jeder Knoten, der um den Zugriff zu dem daisy-chain- Bus streitet, die von dem daisy-chain-Bus empfangenen Signale und ein ausgewähltes Bit in der Priotitätszahl, wie oben beschrieben. Beispielsweise wird bei dem ersten Zeitschritt in äem Arbitrations-Zeitintervall das erste Bit der Prioritätszahl in jedem Knoten (das bedeutsamste Bit bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel) in den entsprechenden Arbitrations-Logik- Schaltungen 80 in jedem der Knoten verarbeitet, die um den Zugriff zu dem daisy-chain-Bus streiten. Wenn dieses Bit ein Signal mit höherem Zustand (logische "0") ist, liefert die Arbitrations-Logik 80 ein Signal CR mit höherem Zustand (logische "0") zu der rechten Taktsignal-Leitungs-Bus- Ansteuerstufe 60R und ein Signal DL mit höherem Zustand (logische "0") zu der linken Datensignal-Leitungs-Bus- Ansteuerstufe 70L.
Wenn dieses Bit ein Signal mit einem niedrigerem Zustand (logische "1") ist, analysiert die Arbitrations-Logik 80 das Taktsignal-Leitungssignal CL von der linken Verbindung und das Datensignal-Leitungssignal DR von der rechten Verbindung. Wenn eines dieser Signale ein Signal mit höherem Zustand (logische "0") ist, hat dieser Knoten die Arbitration verloren und beendet die Arbitration für den Rest des Arbitrations-Zeitintervalls. Dieser Knoten wird dann passiv und läßt an seinen daisy-chain- Bus-Eingangsanschlüssen empfangene Signale zu den entsprechenden daisy-chain-Bus-Ausgangsanschlüssen unverändert durch, wie oben in Verbindung mit Knoten beschrieben wurde, die nicht um einen Zugang zu dem daisy-chain-Bus streiten. Wenn beide Signale an den daisy-chain-Bus-Eingangsanschlüssen Signale mit niedrigerem Zustand (logische "1") sind, dann ist dieser Knoten noch in Konkurrenz für den Zugriff zu dem daisy-chain-Bus. In diesem Fall liefert die Arbitrations-Logik 80 ein Signal CR mit niedrigerem Zustand (logische "1") an die rechte Taktsignal- Leitungs-Bus-Ansteuerstufe 60R und ein Signal DL mit niedrigerem Zustand (logische "1") an die linke Datensignal-Leitungs-Bus- Ansteuerstufe 70L.
Beim nächsten Zeitschritt wird das nächste Bit der Prioritätszahlen von allen Knoten, die sich noch in Konkurrenz für den Zugriff zu dem daisy-chain-Bus befinden, in derselben Weise wie oben beschrieben verarbeitet. Beispielsweise wird während des Zeitschritts nach dem ersten Zeitschritt des Arbitrations-Zeitintervalls, während dem das bedeutsamste Bit der Prioritätszahl betrachtet wird, das zweitbedeutsamste Bit verarbeitet. Dies setzt sich fort, bis alle Zeitschritte aufgetreten sind, alle Bits in den Prioritätszahlen verarbeitet worden sind und das Arbitrations-Zeitintervall endet.
Nach Vollendung des Arbitrations-Zeitintervalls bleibt nur einer der Knoten aktiv, der nachfolgend als gewinnender Knoten bezeichnet wird, und diesem Knoten wird der Zugang zum daisychain-Bus gewährt. Fig. 5 ist eine Darstellung des Netzwerkes von den in Fig. 4 dargestellten Knoten nach Vollendung der Arbitration. In Fig. 5 ist der Knoten B der gewinnende Knoten eines Arbitrations-Zeitintervalls. Er überträgt Signale mit höherem Zustand (logische "0") von seinen beiden daisy-chain- Ausgangsanschlüssen. Alle anderen Knoten sind in der passiven Betriebsart. Da die Enden von dem Bus mit Quellen eines Signals mit niedrigerem Zustand (logische "1") verbunden sind, sehen alle Knoten zwischen dem gewinnenden Knoten B und dem Ende von dem Bus ein Signal mit höherem Zustand (logische "0") in dem daisy-chain-Bus-Eingangsanschluß auf der Seite des gewinnenden Knotens B und ein Signal mit niedrigerem Zustand (lohische "1") in dem anderen Eingangsanschluß von dem daisy-chain-Bus. Jeder Knoten kennt nun den relativen Ort des gewinnenden Knotens, d. h. der gewinnende Knoten befindet sich auf der Seite, die ein Signal mit höherem Zustand (logische "0") empfängt.
Da jeder Knoten den relativen Ort des gewinnenden Knotens nach der Arbitration kennt, kann die logische Schaltung 90' die bidirektionalen Bus-Ansteuerstufen 60L und R und 70L und R so konfigurieren, daß sie Daten von dem gewinnenden Knoten übertragen, ohne daß eine weitere Verarbeitung notwendig ist. Fig. 6 ist eine Darstellung des Netzwerks von in Fig. 4 dargestellten Knoten, wobei Daten von dem ausgewählten Quellen- Knoten (Knoten B) zu dem Bestimmungs-Knoten (Knoten D) übertragen werden. Wie man aus Fig. 6 sieht, sind alle Knoten so konfiguriert, daß ihre bidirektionalen Bus-Ansteuerstufen 60L und R sowie 70L und R Daten von dem gewinnenden Knoten B weg übertragen. Der gewinnende Knoten B überträgt seine Daten in beiden Richtungen gleichzeitig in dem daisy-chain-Bus ohne Rücksicht auf den relativen Ort des gewünschten Bestimmungs- Knotens. Auf diese Weise kann der Knoten B wie in Fig. I Daten zum Knoten D übertragen.
Wenn ein unmittelbares Ansprechen vom Knoten D zum Knoten B erforderlich ist, kehren alle Knoten die Richtung ihrer bidirektionalen Bus-Ansteuerstufen 60L und R sowie 70L und R um, und der Knoten B wird so konfiguriert, daß er Daten von dem daisy-chain-Bus empfängt. Der Knoten D überträgt nun Daten in beiden Richtungen auf dem Bus wie in Fig. 7 dargestellt ist, wobei sichergestellt wird, daß der Knoten B sie empfängt.
Bei dem dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein in Reihe geschaltetes daisy-chain-Bus- System. Der Fachmann versteht, daß ein ähnliches Arbitrations- Schema in gleicher Weise auf einen daisy-chain-Ring-Bus anwendbar ist, sofern einer der Knoten in dem Ring als Hauptknoten bezeichnet wird. Der Hauptknoten definiert die Endpunkte von dem Bus während des Arbitrations-Zeitintervalls. Außerdem wurde bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel ein Signal mit höherem Zustand als logisches Signal "0" definiert und ein Signal mit niedrigerem Zustand als Signal mit logischer "1". Der Fachmann versteht auch, daß ein Signal mit höherem Zustand auch als logisches "1"-Signal und ein Signal mit niedrigerem Zustand als logisches "0"-Signal definiert werden kann.

Claims

1. Busknoten für ein Daten-Bussystem, das eine Mehrzahl von miteinander über einen Datenbus gekoppelte Knoten (A, B, C, D, E) aufweist, wobei der Knoten umfaßt:

eine erste und eine zweite Busverbindung (5L, 5R), von denen jede einen ersten und zweiten bidirektionalen Anschluß (7L, 9L, 7R, 9R) umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß der Bus vom Kettenbus-(daisy-chain-Bus)-Typ ist, und daß der Knoten ferner umfaßt:

eine Arbitrations-Logik (80) zwischen der ersten und zweiten Busverbindung (5L, 5R) und

Mittel, die den Knoten in einer Arbitrations-Betriebsart während eines Arbitrations-Zeitintervalls betreiben, in dem der erste bidirektionale Anschluß (7L) in der ersten Busverbindung und der zweite bidirektionale Anschluß (9R) in der zweiten Busverbindung als Eingangsanschlüsse ausgebildet sind, und der zweite bidirektionale Anschluß (9L) in der ersten Busverbindung und der erste bidirektionale Anschluß (7R) in der zweiten Busverbindung als Ausgangsanschlüsse ausgebildet sind; und

Mittel, die den Knoten in einer Bus-Zugriff-Betriebsart betreiben, bei der die ersten und zweiten bidirektionalen Anschlüsse in den entsprechenden ersten und zweiten Busverbindungen so ausgebildet sind, daß sie einen Eingangs- oder Ausgangsanschluß bilden.

2. Bus-Knoten nach Anspruch 1, bei dem die Arbitrations-Logik ferner umfaßt:

einen Speicher (30) zum Speichern einer Prioritätszahl, die eine vorgegebene Anzahl von Bits hat;

Mittel, um den Knoten in die Arbitrations-Betriebsart zu bringen;

Mittel, um den Knoten in einen aktiven Zustand zu bringen;

Mittel, um die vorgegebene Zahl von Zeitschritten während des Arbitrations-Zeitintervalls auszuführen, und für jeden Schritt:

Auswählen eines entsprechenden Bits in der Prioritätszahl;

wenn das ausgewählte Bit einen höheren Zustand hat, Konditionieren der Ausgangsanschlüsse (9L, 7R) der ersten und zweiten Busverbindung (5L, 5R) zur Erzeugung von Signalen mit höherem Zustand;

wenn das ausgewählte Bit einen niedrigerem Zustand hat, und Signale an den Eingangsanschlüssen der ersten und zweiten Busverbindung Signale mit niedrigerem Zustand sind, Konditionieren der Ausgangsanschlüsse. (9L, 7R) der ersten und zweiten Busverbindung zur Erzeugung von Signalen mit niedrigerem Zustand; und

andernfalls Verbringen des Knotens für den Rest des Arbitrations-Zeitintervalls in einen passiven Zustand, in dem Signale am Eingangsanschluß (7L) der ersten Busverbindung unverändert dem Ausgangsanschluß (7R) der zweiten Busverbindung zugeführt werden, und Signale am Eingangsanschluß (9R) der zweiten Busverbindung unverändert dem Ausgangsanschluß (9L) der ersten Busverbindung zugeführt werden; und

Mittel zum Verbringen des Knotens in den Bus-Zugriffs- Betriebszustand nach dem Arbitrations-Zeitintervall, und wenn der Knoten sich in dem aktiven Zustand befindet, Konditionieren sowohl der ersten als auch der zweiten bidirektionalen Anschlüsse (7L, 9L, 7R, 9R) der ersten und zweiten Bus-Verbindung zu Ausgangsanschlüssen.

3. Bus-Knoten nach Anspruch 2, bei dem die Mittel zum Verbringen des Knotens in den aktiven Zustand ferner umfassen:

Mittel zur Bestimmung, wenn der Knoten Zugriff zu dem Datenbus wünscht; und

Mittel zum Verbringen des Knotens in den aktiven Zustand, wenn der Knoten Zugriff zu dem Datenbus wünscht, und andernfalls Verbringen des Knotens in den passiven Zustand während des Arbitrations-Zeitintervalls.

4. Bus-Knoten nach Anspruch 2 oder 3, bei dem die Mittel zum Verbringen des Knotens in die Bus-Zugriffs-Betriebsart ferner umfassen: Mittel, um im passiven Zustand des Knotens die ersten und zweiten bidirektionalen Anschlüsse der Busverbindung, die ein höheres Signal empfangen, zu Eingangsanschlüssen und die ersten und zweiten bidirektionalen Anschlüsse der Busverbindung, die ein niedrigeres Signal empfangen, zu Ausgangsanschlüssen zu konditionieren.

5. Bus-Zugriffsverfahren für ein Daten-Bussystem, umfassend eine Mehrzahl Von Knoten (A, B, C, D, E), die durch einen Datenbus zusammengekoppelt sind, wobei jeder Knoten eine zuvor festgelegte Prioritätszahl hat, die eine vorbestimmte Zahl von Bits aufweist, und umfassend eine erste und zweite Busverbindung (5L, 5R), die jeweils einen Eingangs- und einen Ausgangsanschluß haben, gekennzeichnet durch die Schritte:

Verbringen des Knotens in einen aktiven Zustand;

Ausführen einer vorgegebenen Zahl von Zeitschritten in einem Arbitrations-Zeitintervall, und für jeden Zeitschritt:

Auswählen eines entsprechenden Bits der Prioritätszahl;

wenn das ausgewählte Bit einen höheren Zustand hat, dann Erzeugung von Signalen mit höherem Zustand an den Ausgangsanschlüssen (9L, 7R) der ersten und zweiten Busverbindung;

wenn das ausgewählte Bit einen niedrigeren Zustand hat, und die Signale sowohl an der ersten als auch an der zweiten Busverbindung niedrigere Zustände haben, dann Erzeugung von Signalen mit niedrigerem Zustand an den Ausgangsanschlüssen der ersten und zweiten Busverbindung; und

andernfalls Verbringen des Knotens in einen passiven Zustand für den Rest des Arbitrations-Zeitintervalls, in dem Signale von dem Eingangsanschluß (7L) der ersten Busverbindung unverändert dem Ausgangsanschluß (7R) der zweiten Busverbindung zugeführt werden, und Signale von dem Eingangsanschluß (9R) der zweiten Busverbindung dem Ausgangsanschluß (9L) der ersten Busverbindung zugeführt werden; und

wenn der Knoten in dem aktiven Zustand ist, Zugriff zum Daten-Bus nehmen.

6. Bus-Zugriffsverfahren nach Anspruch 5 bei dem die erste und zweite Busverbindung (5L, 5R) in dem Daten-Bussystem jeweils erste und zweite bidirektionale Anschlüsse umfassen, umfassend die folgenden Schritte:

Konditionieren des ersten bidirektionalen Anschlusses (7L) in der ersten Busverbindung und des zweiten bidirektionalen Anschlusses (9R) in der zweiten Busverbindung zu Eingangsanschlüssen; und Konditionieren des zweiten bidirektionalen Anschlusses (9L) in der ersten Busverbindung und des ersten bidirektionalen Anschlusses (7R) in der zweiten Busverbindung zu Ausgangsanschlüssen, wobei der Schritt des Zugriffs zum Datenbus die Schritte umfaßt:

wenn sich der Knoten im passiven Zustand befindet, werden die bidirektionalen Anschlüsse der Busverbindung, die ein höheres Signal empfängt, beide zu Eingangsanschlüssen konditioniert, und die bidirektionalen Anschlüsse der Busverbindung, die ein niedrigeres Signal empfängt, beide zu Ausgangsanschlüssen konditioniert; und

wenn der Knoten sich in dem aktiven Zustand befindet, werden dann die ersten und zweiten bidirektionalen Anschlüsse (7L, 9L, 7R, 9R) der ersten und zweiten Busverbindung zu Ausgangsanschlüssen konditioniert.

7. Bus-Zugriffsverfahren nach Anspruch 5 oder 6, bei dem der Schritt des Zugriffs auf den Datenbus den Schritt umfassen:

wenn sich der Knoten im inaktiven Zustand befindet, und nach dem Konditionierungs-Schritt Daten zu einem Bestimmungsknoten gesandt werden:

8. Bus-Zugriffsverfahren nach Anspruch 7, bei dem der Schritt des Zugriffs auf den Datenbus nach dem Schritt des Sendens von Daten zu einem Bestimmungsknoten die Schritte umfaßt:

Konditionieren des ersten und zweiten bidirektionalen Anschlusses der ersten und zweiten Busverbindung als Eingangsanschluß; und

Empfangen von Antwort-Daten von dem Bestimmungsknoten.

9. Bus-Zugriffsverfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, bei dem der Schritt des Verbringens des Knotens in einen aktiven Zustand die Schritte umfaßt:

Bestimmung, ob der Knoten den Zugriff zu dem Datenbus wünscht; und

wenn der Knoten Zugriff zu dem Datenbus wünscht, Verbringen des Knotens in den aktiven Zustand, andernfalls Verbringen des Knotens in den passiven Zustand für das Arbitrations- Zeitintervall.