專利名稱：用于高性能通信系統(tǒng)的用戶設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種通信系統(tǒng)中、尤其是一種以太網(wǎng)和/或實時以太網(wǎng)通信系統(tǒng)中用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)電報的用戶設備，以及一種通信系統(tǒng)和一種通信方法。
背景技術：
具有等間隔特性的同步、定時通信系統(tǒng)被理解為一個由至少兩個用戶設備組成的系統(tǒng)，這些用戶設備通過一個數(shù)據(jù)網(wǎng)絡相互連接以實現(xiàn)相互交換數(shù)據(jù)或者相互傳輸數(shù)據(jù)。在此，數(shù)據(jù)交換周期性地按由該系統(tǒng)所使用的通信時鐘預定的、等間隔的通信周期進行。
在通信系統(tǒng)中等間隔確定的周期性數(shù)據(jù)交換基于所有參與通信的部件都具有共同的周期或時間基準。該周期或時間基準由一個標示性部件(周期錘)傳送到其它部件。在等時的實時以太網(wǎng)中，該周期或時間基準由一臺同步主機通過發(fā)送同步電報預先設定。
用戶設備例如是中央自動化設備，編程、規(guī)劃或操作設備，外圍設備(例如輸入/輸出部件、傳動裝置、執(zhí)行器、傳感器)，可存儲程序控制器(SPS)或其它控制單元，計算機，或者與其他機器交換電子數(shù)據(jù)、尤其是處理其他機器數(shù)據(jù)的機器。用戶設備也被稱為網(wǎng)絡節(jié)點或者節(jié)點。
在下面將控制單元理解為各種類型的調節(jié)或控制單元，以及例如開關和/或開關控制器。作為數(shù)據(jù)網(wǎng)絡例如可采用總線系統(tǒng)，如現(xiàn)場總線(Feldbus)、過程現(xiàn)場總線(Profibus)、以太網(wǎng)絡、工業(yè)以太網(wǎng)絡、帶電線(FireWire)或者PC內部總線系統(tǒng)(PCI)，尤其是還有等時(isochrones)實時以太網(wǎng)絡。
數(shù)據(jù)網(wǎng)絡可以通過聯(lián)網(wǎng)(即各個用戶設備相互連接)實現(xiàn)多個用戶設備之間的通信。此處通信的含義是指用戶設備之間傳輸數(shù)據(jù)。在此，待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)電報發(fā)送，即數(shù)據(jù)被按多個分組一同打包并以這種形式通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡送至相應的接收器。因此也被稱為數(shù)據(jù)分組。這里，在本文件中使用的數(shù)據(jù)傳輸?shù)母拍钔耆蜕鲜鰯?shù)據(jù)電報或數(shù)據(jù)分組的傳輸同義。
在分布式自動化系統(tǒng)中，例如在傳動技術領域，必須使確定的數(shù)據(jù)在確定的時間到達確定的用戶設備，并由接收器處理。這里稱作實時關鍵(echtzeitkritisch)數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)交換，因為與非實時關鍵的數(shù)據(jù)通信(例如基于因特網(wǎng)或企業(yè)內部網(wǎng)的數(shù)據(jù)通信)相反，數(shù)據(jù)不及時到達確定的地點會導致在用戶設備那里產生非期望的后果。根據(jù)IEC 61491，EN61491 SERCOS接口技術簡要說明(http//www.sercos.de/deutsch/index deutsch.htm)可以保證在分布式自動化系統(tǒng)中成功地完成所述類型實時關鍵數(shù)據(jù)的交換。
如今，自動化部件(例如控制器、驅動、……)一般具有用于周期性定時通信系統(tǒng)的接口。這些自動化部件的一個運行層面(快周期)(例如在一控制器中的位置調節(jié)、驅動的轉矩調節(jié))是與該通信周期同步的。由此確定了通信時鐘。對于自動化部件的其他低性能的算法(慢周期)(例如溫度調節(jié))，盡管一種較慢的周期已滿足要求，同樣只能通過該通信時鐘與其它部件(例如，對于通風機、泵的邏輯開關，……)通信。由于僅僅使用一種通信時鐘來傳輸系統(tǒng)中的所有信息，這就對傳輸段的帶寬提出了高的要求。
對于在自動化生產線以及特別是在數(shù)字傳動技術中的過程控制和監(jiān)視，要求極其快速和可靠的、且具有可預期反應時間的通信系統(tǒng)。
在德國專利申請DE 100 58 524.8中公開了一種用于通過可開關的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡、尤其是以太網(wǎng)傳送數(shù)據(jù)的系統(tǒng)和方法，這種網(wǎng)絡允許進行實時關鍵數(shù)據(jù)通信和非實時關鍵的數(shù)據(jù)通信、尤其是基于因特網(wǎng)或企業(yè)內部網(wǎng)的數(shù)據(jù)通信的混合運行。這就可以在由例如一個分布式自動化系統(tǒng)的用戶設備和耦合單元構成的可開關數(shù)據(jù)網(wǎng)絡中通過一種周期性的運行既進行實時關鍵通信(RTReal-Time)、又進行非實時關鍵的通信(NRTNon-Real-Time)。
在一個所謂傳輸周期對該可開關數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的所有用戶設備和耦合單元分別存在至少一個用于傳輸實時關鍵數(shù)據(jù)的區(qū)域和至少一個用于傳輸非實時關鍵的數(shù)據(jù)的區(qū)域，這樣就將實時關鍵通信和非實時關鍵的通信分隔開。因為所有用戶設備和耦合單元一直是按一個共同的時間基準進行同步，所以對于所有用戶設備和耦合單元用于傳輸數(shù)據(jù)的每個區(qū)域分別發(fā)生在同一時間點，也就是說，實時關鍵通信的進行在時間上獨立于非實時關鍵的通信，因而不受后者影響。實時關鍵的通信事先作了計劃。原始發(fā)送者提供數(shù)據(jù)電報以及數(shù)據(jù)電報的傳遞借助于參與的耦合單元按時間來進行。通過在各個耦合單元中的臨時存儲來實現(xiàn)將在任意時間出現(xiàn)的、隨機的、非實時關鍵的通信移動到為非實時通信保留的傳輸周期的傳輸區(qū)域，并僅僅在那時進行傳輸。
在所提到的申請中，示例性地對分為兩個區(qū)域的傳輸周期的原理性構成進行了說明。將一個傳輸周期分成一個傳輸實時關鍵數(shù)據(jù)的第一區(qū)域和一個傳輸非實時關鍵的數(shù)據(jù)的第二區(qū)域。所表示的傳輸周期的長度表征了其時間上的長度，其根據(jù)不同的應用介于幾微秒到幾秒之間。
傳輸周期的時間長度是可以改變的，但是在該數(shù)據(jù)傳輸時刻之前由例如一控制計算機至少確定一次，并對于可開關數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的所有用戶設備和耦合單元來說每次長度相等。傳輸周期的時間長度和/或用來傳輸實時關鍵數(shù)據(jù)的第一區(qū)域的時間長度可以隨時進行改變，例如在事先計劃的固定時間點和/或在所計劃的數(shù)個傳輸周期之后、優(yōu)選在一個其間要轉換到其它計劃的實時關鍵傳輸周期的傳輸周期開始之前進行改變。
此外，控制計算機能夠隨時在持續(xù)運行的自動化系統(tǒng)中按照要求來實現(xiàn)實時通信的新計劃，由此同樣可以改變傳輸周期的時間長度。傳輸周期的絕對時間長度是一種在一時間周期內非實時關鍵的通信所占時間份額或帶寬的量度，即提供作為該非實時關鍵的通信的時間。例如，在實時關鍵通信的時間長度為350μs和一個傳輸周期的時間長度為500μs的條件下，非實時關鍵的通信具有一個30％的帶寬，而在10ms下帶寬為97％。
在用于傳輸實時關鍵數(shù)據(jù)的第一區(qū)域中，在發(fā)送本身的實時關鍵的數(shù)據(jù)電報之前，保留了一定的時間長度來發(fā)送用于組織數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)電報。該用于組織數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)電報例如包括用于使用戶設備和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的耦合單元進行時間同步的數(shù)據(jù)和/或用于識別網(wǎng)絡拓撲結構的數(shù)據(jù)。
在該數(shù)據(jù)電報發(fā)出之后，發(fā)送實時關鍵數(shù)據(jù)電報。因為周期運行的實時通信是可以事前計劃的，則對于所有待傳輸?shù)膶崟r關鍵數(shù)據(jù)電報來說，其發(fā)送時間點或者傳遞這些實時關鍵數(shù)據(jù)電報的時間點在開始數(shù)據(jù)傳輸之前是已知的，也就是說，用于傳輸非實時關鍵的數(shù)據(jù)的區(qū)域的時間長度自動地通過用于傳輸實時關鍵數(shù)據(jù)的區(qū)域的時間長度來確定。
這樣安排的優(yōu)點是，每次僅僅使用對實時關鍵數(shù)據(jù)交換所必須的傳輸時間，而在其結束后將剩余時間自動地提供給非實時關鍵通信，例如提供給不可計劃的因特網(wǎng)通信或者其它非實時關鍵的應用。特別有利的是，用于傳輸實時關鍵數(shù)據(jù)的區(qū)域的時間長度分別由專用連接的待傳輸數(shù)據(jù)來確定，即兩個區(qū)域的時間長度對每個數(shù)據(jù)連接來說由各自所需的待傳輸實時關鍵數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量來確定，這樣一來，對于每個傳輸周期，為每個單個數(shù)據(jù)連接劃分成的兩個區(qū)域可以是不同的。
每次僅僅使用對實時關鍵數(shù)據(jù)交換所必須的傳輸時間，而傳輸周期的剩余時間自動地提供給所有可開關數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的用戶設備進行非實時關鍵的通信，例如用于不可計劃的因特網(wǎng)通信或者其它非實時關鍵的應用。
因為實時通信在事前這樣相應地進行計劃，即這樣來計劃實時關鍵數(shù)據(jù)電報到達相應的耦合單元，使得涉及的實時關鍵數(shù)據(jù)電報最晚在傳遞的時間點或者之前被送至相應的耦合單元，則該實時關鍵的數(shù)據(jù)電報無時間間隔地進行發(fā)送或者傳遞，從而通過密集的分組發(fā)送或者傳遞最好地利用了提供使用的時間長度。當然也可以在需要時在傳送各個數(shù)據(jù)分組之間設立一個發(fā)送暫停。
下面，用兩個彼此間通過數(shù)據(jù)連接而相互聯(lián)系的用戶設備(例如一個驅動器和一個控制計算機，它們分別帶有集成的耦合單元以及另外一個沒有耦合單元的用戶設備)作為一個任意網(wǎng)絡的代表示例性地對一個接入網(wǎng)絡中的原理性工作方式進行說明。
各耦合單元各自具有通過內部接口與用戶設備相連接的本地存儲器。該用戶設備通過接口與相應的耦合單元交換數(shù)據(jù)。本地存儲器在耦合單元的內部通過數(shù)據(jù)連接與控制器相連?？刂破髟偻ㄟ^內部數(shù)據(jù)連接接收來自本地存儲器的數(shù)據(jù)或將數(shù)據(jù)傳送給本地存儲器，或者通過一個或多個外部端口來接收數(shù)據(jù)或傳送數(shù)據(jù)。該耦合單元通過采用時間同步的方法始終有一個共同的同步時間基準。如果用戶設備有實時關鍵數(shù)據(jù)，則相應的存儲器在該實時關鍵通信的區(qū)域期間的預定時間點通過相應的接口和本地存儲器提取這些數(shù)據(jù)，并從那里通過規(guī)定的外部端口向下一個相連接的耦合單元發(fā)送。
如果另一個用戶設備在此同時、即在實時關鍵通信期間發(fā)送來非實時關鍵的數(shù)據(jù)，例如一個因特網(wǎng)詢問，則這些數(shù)據(jù)由控制器通過外部端口接收，并通過內部連接傳送至本地存儲器，且在那里臨時存儲。直到非實時關鍵通信的區(qū)域期間，才再從那里提取這些數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)傳送給接收者，即將這些數(shù)據(jù)移動到該傳輸周期的、為隨機的非實時通信保留的第二區(qū)域中，這樣一來排除了對實時通信的干擾。
對于臨時存儲的非實時關鍵數(shù)據(jù)在該傳輸周期的供傳輸非實時關鍵數(shù)據(jù)的區(qū)域中未能被全部傳輸?shù)那闆r，這些未被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)將一直臨時存儲在耦合單元的本地存儲器中，直到它們能夠在一稍后的傳輸周期的傳輸非實時關鍵數(shù)據(jù)的區(qū)域中被傳輸為止，這樣一來在任何情況下排除了對實時通信的干擾。
那些經相應數(shù)據(jù)連接通過外部端口出現(xiàn)在耦合單元的控制器的實時關鍵數(shù)據(jù)電報，直接通過相應的外部端口傳遞。這是可能的，因為實時通信預先進行了計劃，因此對于所有待傳輸?shù)膶崟r關鍵數(shù)據(jù)電報來說，發(fā)送和接收時間點、所有各自參與的耦合單元以及所有傳遞的時間點和所有該實時關鍵數(shù)據(jù)電報的接收器都是已知的。
通過事先完成的實時通信計劃還保證了，數(shù)據(jù)連接上不會出現(xiàn)數(shù)據(jù)沖突。來自各自參與的耦合單元的所有實時關鍵的數(shù)據(jù)分組的傳遞時間點同樣在事先進行了計劃，因而是明確確定的。實時關鍵的數(shù)據(jù)電報的到達因此是這樣計劃的，即該涉及到的實時關鍵數(shù)據(jù)電報最晚在傳遞的時間點或者之前到達相應耦合單元的控制器。于是，排除了尤其在長傳輸鏈情況值得引起注意的時間模糊問題。因此，如上面所述，可以在同一個可開關的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡中同時運行實時關鍵通信和非實時關鍵通信，以及可以將附加用戶設備任意地連接到該可開關的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡上，而不對實時通信本身產生干擾。
利用德國專利申請DE 100 58 524.8中描述的方法，可以建立基于以太網(wǎng)的通信網(wǎng)絡，特別是基于等時實時以太網(wǎng)絡的通信網(wǎng)絡，其用戶設備按極其高的頻率交換數(shù)據(jù)組和供該應用來使用。在此，通過硬件支持可以在應用接口上得到能跟上接通連接的最大可能電報到達量(Telegrammauf-kommen)的通過能力(Durchsatz)。例如在4個相連接的100Mbit全雙工連接和64字節(jié)長的幀的條件下，約為1000000電報/秒。與此相反，基于軟件/通信堆棧的應用接口對隨機通信的通過能力則要低至少兩個數(shù)量級。
然而，這種高的通過率僅僅對于那些在接收一側也精確保證了事先所計劃的電報接收時刻的等時周期通信才能得到。這意味著，這種電報傳輸以一種在德國專利申請DE 100 58 524.8中描述的按時間接通方式(Durchschaltung)為主的網(wǎng)絡為前提。但是最值得期待的是一種可以與現(xiàn)有的、按地址接通的網(wǎng)絡一同工作的高性能用戶設備接口。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種改進的、用于通信系統(tǒng)中的用戶設備，該用戶設備可以達到特別高的數(shù)據(jù)率。此外，本發(fā)明要解決的技術問題還提供一種相應的通信系統(tǒng)和一種通信方法。
本發(fā)明的上述技術問題是分別通過相應獨立權利要求的技術特征來加以解決的。本發(fā)明的優(yōu)選實施方式在從屬權利要求中給出。
本發(fā)明允許實現(xiàn)一種高性能通信系統(tǒng)，其具有能夠使得例如在自動化系統(tǒng)中應用實時通信的電報率。這里，特別有利的是對此可以采用例如以太網(wǎng)的標準通信系統(tǒng)。為進行高性能的通信配備了一個或者多個具有本發(fā)明接口的用戶設備。在此，不要求該通信系統(tǒng)的所有用戶設備具有這樣一種接口。這具有特殊的優(yōu)點可以繼續(xù)使用已經存在的用戶設備。
按照本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施方式，該通信系統(tǒng)中至少一臺用戶設備的高性能通信接口具有一個包含檢驗數(shù)據(jù)組的發(fā)送清單。每個檢驗數(shù)據(jù)組包含有對一電報和有效數(shù)據(jù)說明(地址，長度)的控制信息?？刂菩畔⒂绕浒摯l(fā)送電報的一個標識(幀ID)。該地址例如給出了要從用戶設備的通信存儲器中調用的待發(fā)送有效數(shù)據(jù)的存儲區(qū)域。優(yōu)選該發(fā)送清單由用戶設備周期性地進行重復處理。
這里特別有利的是，可以以一個檢驗數(shù)據(jù)組為基礎直接(即隨時“on thefly”)產生一個數(shù)據(jù)電報，因為檢驗數(shù)據(jù)組包含了所有為產生數(shù)據(jù)電報所需要的信息。優(yōu)選除了數(shù)據(jù)電報的標識外還有其它頭信息。
按照本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，將檢驗數(shù)據(jù)組輸入到一個邏輯電路，從而該邏輯電路借助于該地址讀取待發(fā)送有效數(shù)據(jù)，并將該有效數(shù)據(jù)和標識以及其它頭信息結合成一數(shù)據(jù)電報。
這里特別有利的是，在激活發(fā)送清單之后可以傳輸數(shù)據(jù)電報的完整數(shù)據(jù)組，并且基于檢驗數(shù)據(jù)組和硬件支持由該邏輯電路以非常高的數(shù)據(jù)率來進行。
相應地，也可以按一個高的數(shù)據(jù)率來完成數(shù)據(jù)電報的接收。這就可以優(yōu)選將檢驗數(shù)據(jù)組存放在至少一個用戶設備中。根據(jù)所接收到的數(shù)據(jù)電報的標識將該數(shù)據(jù)電報配置給一個相應的給出有效數(shù)據(jù)地址的檢驗數(shù)據(jù)組。然后可以將有效數(shù)據(jù)存放到此地址上，例如該用戶設備通信存儲器中的地址上。
按照本發(fā)明的另一種優(yōu)選實施方式，該發(fā)送清單具有用于確定在發(fā)送清單中檢驗數(shù)據(jù)組處理順序的控制數(shù)據(jù)組。優(yōu)選在該發(fā)送清單中設有一個或者多個控制數(shù)據(jù)組。這些控制數(shù)據(jù)組起到在發(fā)送清單中進行有條件跳轉的功能，以便確定對該發(fā)送清單中的檢驗數(shù)據(jù)組進行處理。
按照本發(fā)明的又一種優(yōu)選實施方式，對發(fā)送清單處理的周期進行記數(shù)，并以此為基礎對發(fā)送清單中跳轉的條件進行核查?；诖?，例如可以僅僅在每一個第n個周期進行跳轉，其中可以通過對周期號的二進制位的位置進行標記來選擇n。
按照本發(fā)明的再一種優(yōu)選實施方式，將用于接收的檢驗數(shù)據(jù)組以分組方式進行存儲。在接收數(shù)據(jù)電報時首先建立一個用于對適用于該接收數(shù)據(jù)電報的檢驗數(shù)據(jù)組的分組進行尋址的索引。該索引優(yōu)選以數(shù)據(jù)電報的標識為基礎來建立。


下面結合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行說明圖1為在一個通信系統(tǒng)中的本發(fā)明用戶設備的實施方式的框圖，圖2示出了該用戶設備的一個發(fā)送清單，圖3示出了該用戶設備的一個用于產生待發(fā)送數(shù)據(jù)電報的邏輯電路，圖4示出了一個用于檢查發(fā)送清單中跳轉條件的電路的框圖，圖5示出了一個用于將接收到的數(shù)據(jù)電報通過一個索引分配給一個控制數(shù)據(jù)組的框圖。
具體實施例方式
圖1示出了一個通信系統(tǒng)102中的用戶設備100，該系統(tǒng)還與其它用戶設備104、106、108...相連接。該通信系統(tǒng)102例如是一個標準的以太網(wǎng)。
用戶設備100包含一個可以訪問該用戶設備100的存儲器112的應用程序110。該存儲器112可以是一個所謂的通信存儲器。
此外，用戶設備100包含有一個發(fā)送模塊114和一個接收模塊116。該發(fā)送模塊114和接收模塊116是這樣構成的，即，數(shù)據(jù)電報的發(fā)送由用戶設備100通過通信系統(tǒng)102來實現(xiàn)，而數(shù)據(jù)電報的接收按照一個通常僅僅在一個計劃的實時通信中可達到的數(shù)據(jù)率來完成。
用戶設備100例如可以是在自動化系統(tǒng)中的一個控制單元。用戶設備104、106、108...可以是其它的控制單元，所謂的智能驅動、執(zhí)行器、傳感器或者自動化技術中的其它部件。這種自動化系統(tǒng)的實時控制或調節(jié)對用戶設備之間的通信提出了高數(shù)據(jù)率的要求。
例如，用戶設備104、106、108...可以是傳感器，例如以一微秒的時間間隔向用戶設備100發(fā)送數(shù)據(jù)電報的傳感器。用戶設備100必須還能夠接收相應的數(shù)據(jù)電報，并將有效數(shù)據(jù)存放在存儲器112中。相應地，該用戶設備100也必須能夠對用戶設備104、106、108...按相應的帶寬進行尋址，尤其在用戶設備104、106、108...利用不同的伺服驅動同時運行控制時更是如此。
特別有利的是，可以將僅僅配置有標準的以太網(wǎng)接口的用戶設備連接到通信系統(tǒng)102上。另一個優(yōu)點是，連接在該通信系統(tǒng)102上的用戶設備并不以該用戶設備或開關與一個獨立于通信到達(Verkehrsaufkommen)的接通性能在時間上同步為前提。這也可以將一種本發(fā)明的用戶設備100連接到例如一個現(xiàn)有的標準以太網(wǎng)上來實現(xiàn)數(shù)據(jù)通過能力的擴展。
圖2示出了圖1的發(fā)送模塊114的一種實施方式。該發(fā)送模塊114具有一個用于將一進入地址存儲到一發(fā)送清單120開始部分的硬件寄存器118。該發(fā)送清單120由檢驗數(shù)據(jù)組122構成，該檢驗數(shù)據(jù)組也被稱為應用幀控制字(ACW)。該檢驗數(shù)據(jù)組122包括至少一個地址和一個標識。通過該標識將該檢驗數(shù)據(jù)組分配給一個具有同樣標識的數(shù)據(jù)電報。在該檢驗數(shù)據(jù)組122中的地址給出了該數(shù)據(jù)電報有效數(shù)據(jù)的存儲地址。此外，該檢驗數(shù)據(jù)組122可以包括該數(shù)據(jù)電報的其它頭信息。
通過將檢驗數(shù)據(jù)組122依次排列生成了一個發(fā)送清單120，因為發(fā)送清單120的每個檢驗數(shù)據(jù)組122明確指定給一個待發(fā)送的數(shù)據(jù)電報。該發(fā)送清單120由用戶設備100(參見圖1)從該清單的第一檢驗數(shù)據(jù)組開始順序進行處理。在對發(fā)送清單120全部處理之后又返回到發(fā)送清單120的開頭，以便對發(fā)送清單120重新處理。這種過程周期性地重復進行。
除了檢驗數(shù)據(jù)組122之外，在發(fā)送清單120中優(yōu)選包含有控制數(shù)據(jù)組124，其也被稱為片段結尾(EOS)。一個控制數(shù)據(jù)組包括一個跳轉到該發(fā)送清單120中另一個控制數(shù)據(jù)組124或者轉移到該發(fā)送清單120中一個檢驗數(shù)據(jù)組122的跳轉地址。只有在滿足了這個同樣在該控制數(shù)據(jù)組124中規(guī)定的條件時，才進行該跳轉地址的跳轉。借助于控制數(shù)據(jù)組124可以這樣編制發(fā)送清單120，使得不同的檢驗數(shù)據(jù)組120按不同的頻度進行處理，從而可以按照不同的標識和不同的重復頻率產生數(shù)據(jù)電報。如果并不是所有在通信系統(tǒng)102(參見圖1)中的用戶設備都需要同樣高的數(shù)據(jù)率或者按照同樣高的數(shù)據(jù)率進行處理的話，則這是特別有利的。
圖3說明了如何通過發(fā)送模塊114的一個邏輯電路128來產生待發(fā)送的數(shù)據(jù)電報126。將該發(fā)送清單120(參見圖2)中當前待處理的檢驗數(shù)據(jù)組122輸送到該邏輯電路128中。該邏輯電路128根據(jù)檢驗數(shù)據(jù)組122中包含的地址訪問該用戶設備100(參見圖1)的存儲器112，以便從該存儲器112中讀出相應的有效數(shù)據(jù)。
將該有效數(shù)據(jù)連同包含在檢驗數(shù)據(jù)組122中的標識以及可能的其它頭信息綜合成數(shù)據(jù)電報126，該數(shù)據(jù)電報然后可以由用戶設備100發(fā)送。這里特別有利的是，該標識和可能的其它頭信息“處于隨時(on the fly)”通過邏輯電路128加入到待發(fā)送的有效數(shù)據(jù)中的狀態(tài)，從而可以避免特別費時的復制動作。
圖4示出了一個控制數(shù)據(jù)組124(參見圖2)和其處理的實施方式?？刂茢?shù)據(jù)組124包括一個跳轉地址和一個掩碼(Maske)。發(fā)送模塊114(參見圖1)包含有一個周期計數(shù)器130，用于對控制數(shù)據(jù)組124進行求值。
周期計數(shù)器130在對發(fā)送清單120(參見圖2)的每次完整的處理之后進行增值。例如該周期計數(shù)器具有一個8位的寬度。在控制數(shù)據(jù)組124中的掩碼給出該周期計數(shù)器130中的哪些位用于對條件進行檢驗。
例如，掩碼是“00000111”，即僅僅將該周期計數(shù)器的三個最低位用來求值。掩碼的各個位和周期計數(shù)器130的當前狀態(tài)在門132中按位的方式進行一個邏輯和運算。然后，將門132的各個輸出在門134中進行一個或運算。只要在周期計數(shù)器130的當前周期的最后三位中有一個位是邏輯“1”時，門134的輸出就是邏輯“1”。門134的輸出僅僅在該周期的最后三位為“000”時才得到邏輯“0”值。僅僅在每個第八個周期才是這種情況。
如果門134的輸出是邏輯“1”，即除了周期計數(shù)器130的最后三位處于“000”狀態(tài)的所有情況下，才完成向著控制數(shù)據(jù)組124中給出的跳轉地址轉換的跳轉。按照這種方式跳越過的檢驗數(shù)據(jù)組122僅僅在每個第八個周期進行處理，從而相應的數(shù)據(jù)組以相應降低的頻率進行發(fā)送。只有那些在發(fā)送清單120中未被跳越過的檢驗數(shù)據(jù)組122，才按周期的完整重復頻率進行處理。
圖5示出了圖1的接收模塊116的一種實施方式。該接收模塊116具有一個索引140以及檢驗數(shù)據(jù)組122的分組136、138、...。這些檢驗數(shù)據(jù)組原則上與發(fā)送清單120的檢驗數(shù)據(jù)組(參見圖2)同樣地構成。每個檢驗數(shù)據(jù)組122具有一個用于分配給有關檢驗數(shù)據(jù)組122的數(shù)據(jù)電報的標識。該標識也稱為“幀ID(Frame-ID)”。該標識可以是全程單一的。作為一種替換，除了該標識外，還必須要分析稱為MAC-SA的目標地址。
對檢驗數(shù)據(jù)組122的分組是依據(jù)該標識來完成的。如果該標識例如具有8位的長度，則采用例如該標識的最后三位來構成分組136、138、...，其中，相應于最后三位分配的23種組合的可能性構成23個這樣的分組。
例如，分組136包含有那些帶有以“000”結尾的標識的檢驗數(shù)據(jù)組122。分組138包含有那些帶有以“001”結尾的標識的檢驗數(shù)據(jù)組122，以此類推。在這里所考慮的應用情況構成了八個這樣的檢驗數(shù)據(jù)組122的分組。
進入分組136，138，...的跳轉地址存儲在索引140中。
如果數(shù)據(jù)電報142被用戶設備100(參見圖1)接收，則在接收模塊116中調用索引140，而且以數(shù)據(jù)電報142標識的最后三位為線索。如果在數(shù)據(jù)電報142中標識的最后三位例如是“000”，則索引140指向組136。
然后，搜索分組136來尋找具有與數(shù)據(jù)電報142同樣標識的檢驗數(shù)據(jù)組122。這可以借助于一個比較器144來完成。如果該標識不是全程一致的標識，則還必須檢驗MAC-SA的一致性。
這里特別有利的是，基于檢驗數(shù)據(jù)組122的分組就不必對所有存在于該接收模塊116中的檢驗數(shù)據(jù)組122進行一致標識的檢驗，而僅僅對那個由索引140依據(jù)數(shù)據(jù)電報142中標識的最后三位位置的確定分布所指明的包含該檢驗數(shù)據(jù)組的分組進行檢驗。按照這樣的方式可以特別迅速地尋找到分配給該數(shù)據(jù)電報142的檢驗數(shù)據(jù)組122。
按照這樣的方式確定了分配給該數(shù)據(jù)電報142的檢驗數(shù)據(jù)組122之后，將該數(shù)據(jù)電報142所包含的有效數(shù)據(jù)存放在該檢驗數(shù)據(jù)組122中給出的存儲器地址中。
權利要求
1.一種通信系統(tǒng)(102)中用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)電報的用戶設備，其中，數(shù)據(jù)電報具有有效數(shù)據(jù)和一個標識，對數(shù)據(jù)電報發(fā)送和接收的控制是以檢驗數(shù)據(jù)組(122)為基礎進行的，而檢驗數(shù)據(jù)組具有一個有效數(shù)據(jù)的地址和配屬于該檢驗數(shù)據(jù)組的數(shù)據(jù)電報的標識，該用戶設備包括-一個包含有第一部分檢驗數(shù)據(jù)組的發(fā)送清單(120)，-用于根據(jù)所述發(fā)送清單的一個檢驗數(shù)據(jù)組產生一個待發(fā)送數(shù)據(jù)電報的邏輯電路(128)，-第二部分檢驗數(shù)據(jù)組(136，138)，-用于將接收到的數(shù)據(jù)電報分配到第二部分檢驗數(shù)據(jù)組中的一個檢驗數(shù)據(jù)組的裝置(140，144)，其中該分配是根據(jù)所接收到的數(shù)據(jù)電報的標識來進行的。
2.按照權利要求1所述的用戶設備，其中，所述通信系統(tǒng)是一個以太網(wǎng)類型或實時以太網(wǎng)類型的通信系統(tǒng)。
3.按照權利要求1或2所述的用戶設備，其中，所述發(fā)送清單在一個周期內進行處理。
4.按照權利要求1、2或3所述的用戶設備，其中，所述發(fā)送清單具有一個或多個用于確定第一部分檢驗數(shù)據(jù)組的處理順序的控制數(shù)據(jù)組(124)。
5.按照權利要求4所述的用戶設備，其中，所述控制數(shù)據(jù)組包含有一個指向第一部分檢驗數(shù)據(jù)組中的一個檢驗數(shù)據(jù)組的條件跳轉地址。
6.按照權利要求5所述的用戶設備，其中，所述用戶設備具有一個周期計數(shù)器(130)，且所述控制數(shù)據(jù)組這樣構成，使得在每個第n個周期完成向所述跳轉地址的跳轉。
7.按照權利要求6所述的用戶設備，其中，所述控制數(shù)據(jù)組這樣構成，使得所述第n個周期可以通過對該周期號的二進制位的位置進行標記來選擇。
8.按照權利要求1至7中任一項所述的用戶設備，其中，將所述第二部分檢驗數(shù)據(jù)組中的檢驗數(shù)據(jù)組以分組方式進行存儲，且通過一個索引(140)來完成對一個檢驗數(shù)據(jù)組的訪問，其中，所述檢驗數(shù)據(jù)組的分組依據(jù)所接收數(shù)據(jù)電報的標識來確定。
9.一種具有多個用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)電報的用戶設備(100，104，106，108)的通信系統(tǒng)，其中，數(shù)據(jù)電報具有有效數(shù)據(jù)和一個標識，對于由至少這些用戶設備之一發(fā)送和接收數(shù)據(jù)電報的控制是以檢驗數(shù)據(jù)組為基礎進行的，而檢驗數(shù)據(jù)組具有一個有效數(shù)據(jù)的地址和配屬于該檢驗數(shù)據(jù)組的數(shù)據(jù)電報的標識，所述至少一個用戶設備包括-一個包含有第一部分檢驗數(shù)據(jù)組的發(fā)送清單(120)，-用于根據(jù)所述發(fā)送清單的一個檢驗數(shù)據(jù)組產生一個待發(fā)送數(shù)據(jù)電報的邏輯電路(128)，-第二部分檢驗數(shù)據(jù)組(136，138)，-用于將接收到的數(shù)據(jù)電報分配到第二部分檢驗數(shù)據(jù)組中的一個檢驗數(shù)據(jù)組的裝置(140，144)，其中該分配是根據(jù)所接收到的數(shù)據(jù)電報的標識來進行的。
10.按照權利要求9所述的通信系統(tǒng)，其中，所述通信系統(tǒng)是一個以太網(wǎng)類型或實時以太網(wǎng)類型的通信系統(tǒng)。
11.按照權利要求9或10所述的通信系統(tǒng)，其中，所述發(fā)送清單在一個周期內進行處理。
12.按照權利要求9、10或11所述的通信系統(tǒng)，其中，所述發(fā)送清單具有一個或多個用于確定第一部分檢驗數(shù)據(jù)組的處理順序的控制數(shù)據(jù)組(124)。
13.按照權利要求12所述的通信系統(tǒng)，其中，所述控制數(shù)據(jù)組包含有一個指向第一部分檢驗數(shù)據(jù)組中的一個檢驗數(shù)據(jù)組的條件跳轉地址。
14.按照權利要求13所述的通信系統(tǒng)，其中，還包括一個周期計數(shù)器(130)，且所述控制數(shù)據(jù)組這樣構成，從而在每個第n個周期完成向所述跳轉地址的跳轉。
15.按照權利要求14所述的通信系統(tǒng)，其中，所述控制數(shù)據(jù)組這樣構成，使得所述第n個周期可以通過對該周期號的二進制位的位置進行標記來選擇。
16.按照權利要求9至15中任一項所述的通信系統(tǒng)，其中，將所述第二部分檢驗數(shù)據(jù)組中的檢驗數(shù)據(jù)組以分組方式進行存儲，且通過一個索引(140)來完成對一個檢驗數(shù)據(jù)組的訪問，其中，所述檢驗數(shù)據(jù)組的分組依據(jù)所接收數(shù)據(jù)電報的標識來確定。
17.一種由通信系統(tǒng)(102)的一個用戶設備(100，104，106，108)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)電報的方法，其中，數(shù)據(jù)電報具有有效數(shù)據(jù)和一個標識，對于由所述用戶設備發(fā)送和接收數(shù)據(jù)電報的控制是以檢驗數(shù)據(jù)組為基礎進行的，而檢驗數(shù)據(jù)組具有一個有效數(shù)據(jù)的地址和配屬于該檢驗數(shù)據(jù)組的數(shù)據(jù)電報的標識，所述方法具有下列步驟-根據(jù)一發(fā)送清單(120)的第一部分檢驗數(shù)據(jù)組中的一個檢驗數(shù)據(jù)組，產生一個待發(fā)送的數(shù)據(jù)電報，-以所述標識為基礎將接收到的數(shù)據(jù)電報分配給第二部分檢驗數(shù)據(jù)組中(136，138)的一個檢驗數(shù)據(jù)組。
18.按照權利要求17所述的方法，其中，所述發(fā)送清單在一個周期內部進行處理。
19.按照權利要求17或18所述的方法，其中，所述第一部分檢驗數(shù)據(jù)組中的檢驗數(shù)據(jù)組的處理順序由所述發(fā)送清單的一個或多個控制數(shù)據(jù)組(124)來確定。
20.按照權利要求17、18或19所述的方法，其中，在所述控制數(shù)據(jù)組的一個條件得到滿足時，則向著第一部分檢驗數(shù)據(jù)組中的一個檢驗數(shù)據(jù)組進行有條件的跳轉。
21.按照權利要求20所述的方法，其中，所述該條件的滿足是以一個周期計數(shù)器(130)為基礎進行核查的。
22.按照權利要求17至21中任一項所述的方法，其中，為訪問所述第二部分檢驗數(shù)據(jù)組的一個檢驗數(shù)據(jù)組，首先調用一個索引(140)，以便確定該檢驗數(shù)據(jù)組所屬的分組，其中，所述索引是依據(jù)數(shù)據(jù)電報的標識來建立的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種通信系統(tǒng)(102)中用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)電報的用戶設備，其中，數(shù)據(jù)電報具有有效數(shù)據(jù)和一個標識，對數(shù)據(jù)電報發(fā)送和接收的控制是以檢驗數(shù)據(jù)組(122)為基礎進行的，而檢驗數(shù)據(jù)組具有一個有效數(shù)據(jù)的地址和配屬于該檢驗數(shù)據(jù)組的數(shù)據(jù)電報的標識，該用戶設備包括一個包含有第一部分檢驗數(shù)據(jù)組的發(fā)送清單(120)；用于根據(jù)所述發(fā)送清單的一個檢驗數(shù)據(jù)組產生一個待發(fā)送數(shù)據(jù)電報的邏輯電路(128)；第二部分檢驗數(shù)據(jù)組(136，138)；用于將接收到的數(shù)據(jù)電報分配到第二部分檢驗數(shù)據(jù)組中的一個檢驗數(shù)據(jù)組的裝置(140，144)，其中該分配是根據(jù)所接收到的數(shù)據(jù)電報的標識來進行的。
文檔編號H04L12/28GK1565108SQ02819634
公開日2005年1月12日 申請日期2002年10月4日 優(yōu)先權日2001年10月17日
發(fā)明者迪特爾·克洛茨, 迪特爾·布魯克納, 卡爾-海因茨·克勞斯 申請人:西門子公司