通过双向数据传输信道进行串行数据传输的方法和设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及根据权利要求1所述的用于在位置测量装置和随动电子设备(Folgeelektronik)之间通过双向数据传输信道进行串行数据传输的方法，以及根据权利要求10所述的对应的设备。
【背景技术】
[0002]位置测量装置例如在自动化技术中被使用用于在受调节的传动时确定定位实际值(Lageistwerte)，其中随动电子设备、例如数字控制装置需要所述定位实际值，用以计算调节回路用的额定值，利用所述额定值来控制所述传动(例如工具或者工件的进给)。如果所述位置测量装置是旋转编码器(Drehgeber)或者角度测量设备，则所述位置测量装置为此例如直接地或者间接地与发动机的轴耦合。长度测量设备例如测量在机器底座和相对于机器底座可定位的机器零件、例如可移动的工具滑块之间的线性运动。
[0003]现今优选地使用绝对位置测量装置。这些绝对位置测量装置产生绝对测量值，所述绝对测量值通过数字的、大多数串行的数据接口从位置测量装置被传输到随动电子设备。所述测量值大多数是位置值(角度值或者线性位置)，但是还公知的是以下位置测量装置:所述位置测量装置提供速度值或者加速度值、也即说明位置的时间变化的测量值。
[0004]在将位置测量装置连接到随动电子设备、例如机床控制装置上时不能低估的成本因素是对于运行所需要的电线路的数量，因为所述电线路决定性地确定使用的价值高的数据电缆的价格。出于该原因，越来越多地转向使用串行接口，其中所述数据传输通过仅一个双向运行的数据传输信道实现。这样的串行接口在W0 2009/149966 A1中被描述。为了能够跨接在位置测量装置和随动电子设备之间的有时大的距离，所述信号传输通过主传输段大多数有区别地、例如根据公知的RS-485标准进行。对于信号传输，在该情况下需要唯一的线路对。为了发送和接收数据，在位置测量装置和随动电子设备中分别设置合适的线路驱动器和线路接收器。
[0005]为了反转数据方向，在要发送的数据帧完全地被输出后，发送设备去活其线路驱动器。在接收设备完全地接收了数据帧后，该接收设备激活其线路驱动器并且因此变为发送设备，该发送设备重又将数据帧输出到数据传输信道上。在一方面去活线路驱动器和另一方面激活线路驱动器之间的时间间隔中，所述线路对与所连接的设备相比是高欧姆性的和因此易受干扰信号干扰，其中该时间间隔决定性地通过信号在线路上的运行时间确定。为了现在所述接收设备在数据方向反转后安全地识别数据传输的开始，所述发送设备在数据帧的开始始终以开头的方式传输起始序列(前同步码(Pdambel))。然而已经表明，在不利条件下的信号反射可能引起起始序列的误识别。
[0006]如果所述信号传输段非最优地被端接(terminieren)，也即如果在接收器侧上的终端电阻(端接电阻(Terminierungswiderstand))非最优地匹配于对于数据传输信道所使用的线路对的线路阻抗，那么发生信号反射。在该情况下，在接收器处到达的信号被反射，并且被发送回发送器。如果现在发生数据方向的反转，则最初的发送器变为反射的信号的接收器。如果所述反射的信号重又随机地包含起始序列的比特模式，则这可以被误解为数据传输的开始。
[0007]该问题可以被回避，其方式是只有当由数据传输得出的信号反射安全地被减轻时，接收单元的线路接收器才被激活。但是这导致不希望的访问周期延长，并且因此应当被避免。
【发明内容】
[0008]本发明的任务是，实现用于在位置测量装置和随动电子设备之间进行数据传输的方法，利用该方法，数据传输的开始可以可靠地被识别。
[0009]该任务通过根据权利要求1所述的方法解决。
[0010]提出用于在位置测量装置和随动电子设备之间通过双向数据传输信道进行串行数据传输的方法，其中所述数据传输根据数据传输代码被编码，并且以数据帧的形式进行，并且分别由发送器侧的接口单元以起始序列开始数据传输，所述起始序列的编码与剩余的数据帧的编码至少部分地有偏差，并且数据传输的开始在数据方向反转后分别由接收器侧的接口单元通过确定起始序列来识别。
[0011]此外本发明的任务是，实现用于在位置测量装置和随动电子设备之间进行数据传输的设备，利用该设备能够可靠地识别数据传输的开始。
[0012]该任务通过根据权利要求10所述的设备解决。
[0013]这里提出用于在位置测量装置和随动电子设备之间通过双向数据传输信道进行串行数据传输的设备，其中不仅在位置测量装置中而且在随动电子设备中设置各一个接口单元，在所述接口单元中由要发送的数据和/或指令能够产生数据帧，能够根据数据传输代码编码，并且能够被输出给数据传输信道，其中所述数据和/或指令能够由源组件输送给所述接口单元，并且其中分别在发送器侧能够以起始序列开始数据传输，所述起始序列的编码与剩余的数据帧的编码至少部分地有偏差，并且分别在接收器侧在接口单元中在数据方向反转后能够通过确定起始序列识别数据传输的开始。
[0014]按照本发明的方法的其他优点和细节以及对应的设备由以下实施例的描述得出。
【附图说明】
[0015]图1示出位置测量装置和随动电子设备的框图，所述置测量装置和随动电子设备通过双向数据传输信道彼此连接，
图2示出用于阐述曼彻斯特编码的信号图，
图3示出按照本发明的通信周期的信号图，
图4示出位置测量装置的接口单元的框图，和图5示出随动电子设备的接口单元的框图。
【具体实施方式】
[0016]图1示出位置测量装置10和随动电子设备100的框图，所述置测量装置和随动电子设备通过双向数据传输信道50彼此连接。
[0017]所述位置测量装置10具有位置检测单元20和可选择的处理单元30形式的测量设备组件。所述位置检测单元20被合适地设计用于产生数字位置值。所述位置检测单元为此例如包括具有测量刻度的整体量具、用于对其扫描的扫描单元以及用于由扫描单元的扫描信号形成数字位置值的信号处理电子设备，所述扫描信号通过扫描测量刻度被生成。整体量具和扫描单元以公知的方式相对地彼此可移动地布置和与机器零件以机械方式连接，所述机器零件彼此的位置应当被测量。如果所述位置测量装置10是旋转编码器，利用所述旋转编码器应当测量电动机的轴的角位置，则所述扫描单元(例如旋转编码器的外壳)例如被安置在发动机外壳处，并且旋转编码器的轴通过联轴器与要测量的发动机轴连接，所述轴与整体量具抗扭地连接。
[0018]尤其为了提供时基或者定义的时间光栅用于数字电路部分，此外时钟发生器35布置在位置测量装置10中。该时钟发生器提供工作时钟信号CLK，所述工作时钟信号CLK被输送给数字状态自动机、微处理器、微控制器等。
[0019]位置检测单元20所基于的物理扫描原理对于本发明是不重要的。因此可以是光学、磁性、电容性或者电感性扫描原理。根据用于将扫描单元的扫描信号处理为位置值的所需要的必要处理步骤，所述信号处理电子设备包括功能单元，所述功能单元实施诸如放大、信号校正(偏移校正、幅度校正、相位校正)、内插、刻度周期(Teilungsper1den)计数、A/D转换……的处理步骤。
[0020]为了在位置检测单元20和处理单元30之间传输控制信号和/或数据，设置合适的信号线路。所述信号线路尤其用于将在位置检测单元20中生成的位置值传输到处理单元30。
[0021]在处理单元30中，所述位置值必要时进一步被处理，以便获得输出数据。为此，可能需要处理步骤、诸如标定(Skalierung)、数据格式的改变、错误校正等，所述处理步骤在处理单元30中纯数字地被实施。但是，输出数据可以不仅是位置值，而且是速度值或者加速度值，所述速度值或者加速度值在处理单元30中由多个相继产生的位置值来计算。
[0022]为了一方面与随动电子设备100通信而另一方面与测量设备组件20、30通信，此外在位置测量装置10中布置接口单元40。尤其通过接口单元40实现输出数据到随动电子设备100的传输。所述输出数据从处理单元30或者位置检测单元20通过合适的信号线路传送给接口单元40。工作时钟信号CLK也被输送给接口单元40。
[0023]用于在位置测量装置10的接口单元40和随动电子设备100的对应的接口单元140之间传输指令和数据的物理连接