具有自动地址分配的测量机通信的制作方法_3

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更多个连接器。后者可以在视觉上创建串行结构的印象,但是通信地,是公共通信介质。
[0067]通信同时经由到所有参与者的全局总线线路2发生。用于处理多个参与者I对单一公共介质2的访问冲突的各式各样的方法是已知的。
[0068]连同ALOHA协议或多个其它方法一起,主要地关于通过隐性参与者的立即撤回的对应冲突避免,根据显隐性方法的冲突检测在许多情况下在技术通信系统中是普遍的。如果存在具有不同消息内容的多个同时响应的参与者1,则已发送最显性消息的参与者在总线上占优势。因此通过显性和隐性总线状态检测到冲突。能够通过在传输(即所发送和接收到的消息的同时发送和接收及比较)期间监测存在于通信介质上的消息来检测冲突。如果检测到冲突,则隐性参与者I必须随后启动新的传输尝试以便发送它的消息。通过参与者I利用来自总线的隐性消息的立即撤回,可以确保即使在冲突情况下,至少显性参与者也在总线上成功地转发它的消息,从而甚至在冲突情况下使得能实现良好的总线吞吐量。
[0069]图4所示的总线系统是经由所称的集线器4所实现的具有参与者I利用常用总线的星型布线的根据本发明的通信系统的第四示例。能够有源地或无源地设计该集线器4,其中,在无源情况下,这还能够被称为具有直到参与者I的支线2的节点4。
[0070]连同上面所示的主要形式一起,所示系统的更复杂的拓扑或组合能够用于根据本发明的通信。这里不描述诸如终端、线路阻抗等的实现的详细方面,但是参照对应的技术文献。点击保存
[0071]在下面基于许多示例实施方式描述针对测量系统中的参与者I之间的通信的根据本发明的方法。这具体地涉及具有测量传感器作为参与者I的坐标测量装置的位置测量系统。
[0072]在该测量系统中,参与者I的通信经由总线系统发生,其中参与者I中的一个的所有消息被所有其它参与者I接收到。测量系统中的参与者I在每种情况下具有参与者专用通信地址。
[0073]根据本发明,特别迭代地确定了这些参与者专用通信地址,因为参与者中的每一个执行总线系统上的消息的监测。如果检测到接收消息的与参与者专用通信地址相同的通信地址的冲突,作为结果执行参与者I的改变的参与者专用通信地址到它本身的分配,该分配与接收到的消息不冲突。特别地,在参与者I中这里仅以易失性形式存储参与者专用通信地址。
[0074]通信系统的参与者I具有用于交换消息的接口 3,经由所述消息能够经由总线系统在参与者之间建立通信连接。各式各样的功能和任务能够被分配给这些参与者1,例如传感器、致动器、网关、控制装置等。
[0075]如已经提到的,通信以能够经由通信接口发送和/或接收的消息的形式发生。消息详细描述经由接口向其它参与者以数据流的形式转发(通常在分组中发送)的数字呈现的信息。这些消息的数据内容将被相应地解释并且具有至少一个通信地址和消息内容。例如,消息可以具有根据被使用的传输协议所定义的前导、地址区域、命令区域、数据区域、校验和区域或这些区域的组合。
[0076]在通信系统中,可以存在实现以所有参与者I为目标的广播、以参与者I的子集为目标的组播和/或以仅一个特定参与者I为目标的单播的地址或地址值的区域。在参与者I中的消息的处理中,对消息的响应必要时可以被生成并且由参与者I发送到一个或更多个其它参与者I。所生成的响应经由总线分配给所有其它参与者I。在一些消息的情况下,响应还可能不存在并且没有什么可以发送。尽管所有参与者I接收所分配的消息,但是仅以消息中的目的地址为目标的那些参与者I处理该消息。
[0077]通信能够在测量系统中特别利用传感器值的循环轮询发生。例如,可以例如基于测量时钟或控制时钟(基于事件的,例如,由触发煽动的)并且借助于触发的捕获值的读查询消息或按照两者的组合周期性地执行通信,测量值的获取被实现。
[0078]然而,参与者I本身没有从外部以参与者特定方式唯一地分配给它们的显式地址。在没有外部地址分配的情况下根据本发明应用的通信方法在其基本原理方面基于总线通信的监测和任何地址冲突的检测。如果这样的冲突被参与者I检测到,则它自发地改变它的地址以避免进一步冲突。这被执行直到通信系统中的所有参与者I具有唯一地址为止。
[0079]在没有常用介质的串行结构的情况下,如在图1或图2中一样,如果根据发送者地址由它显然发送的消息被参与者I接收到,则能够检测到冲突。
[0080]如在图2中一样的闭环结构可能在这里形成异常,其中能够再次接收到专用消息。因为由参与者I发送的消息为参与者I所知,所以该异常能够基于消息内容在环中被检测到并且能够被以不同方式相应处理。
[0081]在如在图3或图4中一样的常用通信介质的情况下,能够通过专用消息在传输期间的监测而检测到的消息的硬件冲突可能发生在公共资源通信总线上。此外,如果如上所述在串行结构的情况下,接收到提供有专用地址作为发送者地址的消息,则还能够在这里检测到在延迟发送的消息的情况下的冲突。
[0082]然而,相同地址的冲突不在这些地址的硬件冲突中表示它本身,因为通过定义同时发送的相同数据不冲突,即不在总线上引起任何硬件冲突。
[0083]能够建立通信地址的冲突的检测,在于尽管在消息的通信地址区域中未发生冲突,但是然而在该消息的不同区域中特别是在消息的有用数据区域中发生冲突。通过接收到的消息的与参与者专用通信地址相同的通信地址的冲突因此可借助于消息的通信地址的区域的无冲突传输检测,但是冲突在已发送消息的消息内容的区域中。这指示至少两个参与者I在每种情况下已发送同时具有相同通信地址的消息,即没有数据的冲突,但是必须存在基于该通信地址的多个分配的多个相同通信地址的冲突。也就是说,乍看之下不寻常,通信地址冲突的定义是从同时等值消息在公共通信介质上的非冲突得到的。
[0084]利用显隐性方法,总线上的参与者I中的每一个在每种情况下占优势。这个参与者保持它的地址。如果在地址区域中未发生冲突而是仅在数据区域中发生冲突,则确实/确实未占优势的(一个或更多个)装置可以根据映射函数改变它的/它们的地址并且可以再次设法利用新的地址做出响应。可能再次在这里发生冲突,这由冲突避免方法等解决。一旦先前具有相同地址的所有设备已改变它们的地址并且在没有冲突的情况下响应查询,它们就具有不同的参与者专用地址。然而,由于其中执行的地址改变,参与者中的一些然后可以在一些情况下具有由于被执行的映射在通信网络中别处已经分配的地址。
[0085]为了解决这些冲突,接收到具有装置的发送者地址的消息的该装置能够遵循映射函数类似地改变它的地址以便防止先验的将来冲突。
[0086]根据本发明的方法能够确保消息由于推定地参与者唯一内容在消息中的传输而导致的高冲突概率或冲突检测概率。能够例如一方面通过在参与者中生成的消息中的随机数或另一方面通过由参与者在消息中定义的传感器测量值来建立这种类型的参与者唯一内容。
[0087]检测到参与者I的通信地址的冲突的该参与者I因此能够使用映射函数来执行新的通信地址到它本身的分配,其中,映射函数可以取决于参与者唯一内容。还能够使用映射来定义经改变的无冲突参与唯一通信地址,所述映射通过并入表示所接收到的消息和所发送的消息或潜在地将发送的专用消息的冲突中的差异的值来执行。因此能够避免相同类型的地址在多个参与者中的同时改变以及结果新出现的冲突,或者其概率能够减小。
[0088]参与者能够在改变的通信地址到它本身的分配期间或之后发送具有它的旧地址和它的新地址的消息。结果,其它参与者被通知该改变并且能够例如更新它们的地址表,或能够在新的冲突的情况下基于这个消息对参与者中的地址做出另外的改变,直到建立了唯一状态为止。
[0089]能够激活和/或去激活改变的参与者专用通信地址的自我分配。例如,利用跟随特定锁定(LOCK)消息的接收之后的去激活,参与者中的一个或更多个能够以易失性方式固定它们的参与者专用通信地址并且能够不允许改变的通信地址的进一步自我分配被执行。还能够应用总线系统上的最后地址有关冲突之后的超时以固定地址。能够例如借助于复位(RESET)消息、复位信号或通过利用改变的通信地址的随后重激活的自我分配来关闭参与者而执行激活。
[0090]来自消息内容的冲突例如与超时或与校准过程或参照过程的完成相关联的自由度能够作为地址迭代的收敛的指示被检测到,因此像所描述的那样去激活了参与者专用通信地址的分配。例如,这里定义的唯一参与者专用通信地址能够跟随地址迭代的收敛之后存储在非易失性存储器中。尤其,所存储的通信地址能够将来用作后续新的地址迭代的初始值。
[0091]除总线系统之外,能够经由相同的参与者布线实现针对参与者I中的全部的参与者内部局部时钟信号的触发和/或同步。这种类型的同步线路例如以用于激活消息的触发线路的形式常规地用在测量系统中。出于这个目的,参与者I通常经由发送对应信号经由的附加常用线路连接。特别地,能够在这里使用应用于所有装置的组合时钟触发信号,如EP
2533 022中所描述的。这里在参与者I中同步的局部时钟信号能够用于通信和/或测量值获取的定时。
[0092]测量系统通信的参与者I具有消息处理单元,该消息处理单元被以它执行根据本发明的通信方法的这样一种方式设计。此外,参与者I装配有可由消息处理单元操作的至少一个通信接口,经由所述通信接口能够建立到测量系统的所有其它参与者I的通信。
[0093]为了生成参与者唯一内容,参与者I可以具有随机数发生器和/或测量传感器。
[0094]为了进一步说明,在下面以列表形式呈现根据本发明的测量机通信系统中的通信过程的许多示例实施方式,其中,在每种情况下以时间顺序按行在彼此下面呈现这些过程。然而,这个列表不是穷尽性的,而是仅仅用来说明根据本发明的通信原理。
[0095]图5a示出了根据本发明的通信的过程的第一示例,其中,跟随激活之后,例如通过控制装置或测量机控制器,在总线上发送促使所有相应的传感器信号的传输的查询。所有总线参与者呈现对其的响应,并且必要时,如果在其中发生地址冲突则根据以上所述的方案来改变它们的地址。所有参与装置然后具有不同的地址,其必要时由控制装置借助于查询到所有参与者的重复传输来验证。
[0096]能够例如重新利用各个激活执行这种类型的自动地址分配。结果,参与者不必具有用于存储它们的地址的非易失性存储器
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