[發明專利]數據周期性傳輸的方法、通信網絡及控制單元

有效

• 申請號: 200680047125.3
• 申請日: 2006-12-13
• 公開（公告）號: CN101341450A
• 公開（公告）日: 2009-01-07
• 發明（設計）人: 迪克·杰森;翰斯·貝克赫夫
• 申請（專利權）人: 貝克赫夫機械公司
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042;H04L12/40;H04L12/42
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司
• 代理人: 許靜

技術領域

本發明涉及用于周期地傳輸數據的方法、通信網絡和控制單元，所述數據確切地說呈以太網電報的形式。?

背景技術

以太網是數據當前借以以高達每秒100百萬位(Mbps)的速率在局域通信網絡(所謂的局域網(LAN))內傳輸的最普遍技術。LAN是限于某一地理區域的局域通信網絡，且包含至少控制單元和若干工作站(也稱作節點)，其作為參與者通過例如同軸電纜、玻璃光纖電纜或雙絞線電纜的傳輸路徑而連接。?

LAN通過網絡操作系統和統一的網絡協議來操作。以太網體現潛在的網絡協議，且因此支持各種類型的通信協議，例如TCP/IP協議或IPX協議。在OSI層模型中，用于網絡中數據通信的國際參考模型由包含七層的層堆疊、為每一層定義的許多協議和將其服務提供給相應下一較高層的協議組成，將以太網協議指派給第二層(所謂的導體層)。在此導體層中，集中待發送的數據以形成電報，在所述電報中添加關于相應通信協議的具體信息。在所述網絡中，導體層負責將數據電報從一個參與者傳送到另一者且用于檢測錯誤。?

在以太網概念中，導體層分為兩個層級，第一層級為數據添加標頭(所謂的起始標識)，其包含接收協議為了實現正確的數據傳輸而需要的信息。在以太網協議的第二層級上，接著通過額外的前同步碼和結束段(所謂的校驗和)來包封電報，以用于將其在參與者之間傳送。通過所述以太網電報，可傳輸長度高達1500字節的數據，借此必須在各個以太網電報之間遵守固定的中斷間隔。?

對于通過以太網傳輸路徑來發送和接收以太網電報，通常由以太網控制器來負責，其也稱作媒體存取控制器(MAC)，其連接在控制單元與以太網傳輸?路徑之間。MAC控制器通常包含發送和接收移位寄存器，以便將以太網傳輸路徑與控制單元的物理存儲器分離。當前以太網控制器通常進一步包含直接存取物理存儲器的可能性(所謂的直接存儲器存取(DMA)模式)，通過所述模式，待發送和待接收的以太網電報可分別以省時的方式直接存儲在存儲器中或從存儲器檢索。?

以太網協議主要用于辦公室通信網絡中。由于以太網概念在使用標準硬件和軟件組件時的優點，而且可能使用簡單的網絡技術來達到高數據傳輸速率，所以以太網通信網絡還逐漸用于工業制造中以在工作站之間進行數據交換。當在自動化中使用以太網協議時，必須確保以太網數據傳輸的實時能力。在控制機器時，通常需要進行基本上沒有時間變化(即，所謂的抖動)的控制任務的周期性處理，在可預測回復時間內回應標準要求。?

如果將在(例如)運行于以太網網絡上的實時應用的框架內周期地傳輸以太網電報以便尋址由以太網傳輸路徑連接的傳感器和致動器，那么控制單元在每一控制周期中將相應以太網電報傳遞到其MAC控制器用于傳輸。因此，在傳遞到MAC控制器之前，控制單元自動將以太網傳輸標準(IEEE?802.3)中定義的中斷間隔、起始標識、前同步碼和校驗和添加到待發送的數據。MAC控制器接著優選通過DMA模式而將以太網電報上載到其傳輸移位寄存器，且如果達到傳輸移位寄存器的特定充電電平，那么MAC控制器開始在以太網傳輸路徑上傳輸以太網電報。?

快速控制任務在現代制造和處理技術中日益突出。結果，用于工業自動化的通信網絡中的控制單元必須以更快的速度對標準要求作出反應。以此方式，需要微秒范圍內的響應時間以用于控制技術過程，例如在塑料工業中。為了保護所述快速反應時間，LAN網絡中的控制單元必須是高性能處理單元，以便保證微秒范圍內的周期時間，這又導致硬件成本較高。?

發明內容

本發明的目標是提供用于傳輸數據的方法、通信網絡和用于所述通信網絡的控制單元，可借此以高頻率在數據通信參與者間周期性分布數據。?

根據本發明，通過根據權利要求1所述的方法、根據權利要求9所述的通?信網絡和根據權利要求17所述的控制單元來滿足本目標。在附屬權利要求中指示了其它有利實施例。?

根據本發明，為了在控制單元和若干節點耦合到的傳輸路徑上傳輸數據，控制單元在整個傳輸周期時間內考慮到傳輸標準以連續方式周期地輸出電報形式的數據到傳輸路徑，其中節點在電報通過期間與電報交換數據。控制單元因此將傳輸周期再分為具有相同長度的許多子周期，其中在每一子周期中傳輸至少一個通信電報，第一節點可在所述至少一個通信電報通過時，將用于位于傳輸路徑下游的第二節點的數據寫入到所述至少一個通信電報中。?