通信网路操作方法、通信网路、控制器及数据处理装置制造方法及图纸

在通信网络中，第一参与者(14)将钟控数据串行传输至第二参与者(16)。所述数据序列包括写入数据报，所述写入数据报具有报头(420)、在所述报头后的中间字段(430)、以及在所述中间字段后的数据字段(440)。所述第二参与者读取报头、基于所述报头的内容确定输入数据、以及在所述数据序列通过所述第二参与者时将所述输入数据写入所述数据字段(440)。所述中间字段(430)的长度适合于所述数据序列的时钟频率以及所述第二参与者的响应时间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通信网路操作方法、通信网路、控制器及数据处理装置
本专利技术涉及一种用于操作通信网络的方法、通信网络、用作第一参与者的控制器以及用作第二参与者的数据处理装置。本专利申请案主张德国专利申请案DE102015120242.5的优先权，其公开内容通过回溯引用并入本文。
技术介绍
通信网络包括经由合适的通信通道彼此通信的多个(即，至少两个)参与者。可以将通信信道设计为无线和有线通道。信息可以在通信网络中以离散数据分组(消息)的形式从一个参与者传输到另一个参与者。传输网络是一种其中定义了通过参与者的数据路径的网络，参与者可以通过所述网络接收和转发消息。作为网络中的第一参与者的控制器传输的消息通过所述数据路径且因此通过所述传输网络的后续参与者。当所述消息通过所述参与者中的一个参与者时，有关的参与者具有从所述消息中读取数据或将数据写入所述消息的能力。消息可包含一个或多个数据报。每个数据报至少包括报头以及在所述报头后的数据字段。报头被提供以容纳状态信息和/或控制信息。所述数据字段被提供以容纳有效载荷。在写入过程中，参与者接收数据报并根据所述数据报的报头内容定义输入数据。参与者然后将所述输入数据写入所述报头后的数据字段。取决于所述报头内容，所述输入数据的定义需要一定的时间。此时间被称为相关参与者的响应时间。由于数据报的长度是固定的，所以(于每一个情况下在所述参与者的输出处)在数据报报头的输出与所述数据报的数据字段的输出之间出现时间间隔，所述时间间隔的长度类似地被固定，即不能由参与者修改。换言之，所述报头的输出的时间以固定的方式与所述数据字段的输出的时间连接。然而，在所述参与者已定义前述输入数据并已将其写入数据字段之前，所述参与者不能输出所述数据字段。由于所述输入数据的定义需要一定的时间(上述响应时间)，因此参与者不能在任何随机早期输出所述报头。反而是，其必须将整个数据报的输出延迟一段与所述响应时间相对应的时间(否则报头以及数据字段将被“分开”)。在自动化技术中，已经建立基于100Mbit/s以太网的不同现场总线协议。由于1Gbit/s的以太网现已在消费者领域盛行，因此也期望以1Gbit/s或更高的比特速率传输现场总线协议。同时，最好不要相应地为整个参与者提供更快的时钟。DE19803686A1公开一种具有至少两个参与者的钟控现场总线系统，所述至少两个参与者以比特同步方式交换消息，其中所述参与者所需的处理时间通过空消息而被考虑。用于填充未被有效载荷占据的有效载荷字段中的空闲空间的消息中的中间字段从DE102007004044A1和DE102008009835A1得知。
技术实现思路
本专利技术的目的是实现用于要传输的数据报的最短可能转送时间。此目的通过独立权利要求的特征来实现。从属权利要求描述特别有利的实施方式。参与者从中读取被寻址的数据的数据报在下面被称为读取数据报，并且参与者写入被寻址的数据的数据报被称为写入数据报。消息可以包含多个数据报，其中所述数据报可以是读取数据报或写入数据报。提供包括读取数据报以及写入数据报两者的消息也可能存在。在根据本专利技术的用于操作通信网络的方法中，钟控数据序列从通信网络的第一参与者被传输到第二参与者。所述第一个参与者每时钟周期传输所述数据序列的一个数据单元。所述数据序列包含写入数据报，所述写入数据报包含报头、在所述报头后的中间字段、以及在所述中间字段后的数据字段。在每一个情况中，所述报头、中间字段和数据字段包括一个或多个数据单元。所述第二参与者在所述第二参与者的响应时间内读取所述报头并根据所述报头的内容且独立于所述中间字段的内容来定义输入数据。当所述数据序列通过所述第二参与者时，所述第二参与者将以此方式定义的输入数据写入所述写入数据报。所述中间字段的长度与所述数据序列的时钟频率以及所述第二参与者的响应时间匹配。所述写入数据报中的中间字段的长度明显地与所述数据序列的时钟频率和所述第二参与者的响应时间匹配，使得所述第二参与者根据所述报头的内容成功地定义输入数据并将所述输入数据写入所述数据报的数据字段，同时所述数据字段可供所述第二参与者用于写入访问。所述中间字段使所述第二参与者的输入与输出之间的转送时间较短，即通过所述第二参与者的较短转送时间。如果所述中间字段的长度足够，则有可能在所述第二参与者的输出处输出所述写入数据报的报头(以及可能位于所述报头与所述中间字段之间的所述数据报的其他字段)，而不用(如果另有需要)经过一定的等待时间以便能够在其与所述报头之间以所需的固定时间间隔来输出所述数据字段。至少原则上，现在可以实施通过第二参与者的仅一个时钟周期的转送时间。在此类型的实施方式中，所述第二参与者在每一情况下首先在每时钟周期读取所述写入数据报的所述报头的一个数据单元、并且在取决于刚刚已读取的所述报头的内容、在与所述中间字段相对应的随后的时钟周期期间定义输入数据。然后，所述第二参与者将以此方式定义的输入数据写入所述写入数据报的数据字段，同时所述数据字段通过所述第二参与者(每时钟周期所述数据字段的一个数据单元)。在一个实施方式中，中间字段仅由填充比特序列(虚拟比特或空比特)组成。填充比特或虚拟比特或空比特是其内容未被评估的比特。例如，中间字段可以是零比特的有限序列。在此类型的实施方式中，中间字段的唯一目的是增加报头与数据字段之间的时间间隔，以便能够通过第二参与者尽可能快地转发写入数据报的各个数据单元。在这种情况下，转送时间的缩短伴随着以消息中有效载荷的恒定量延长所述消息。这可能导致有效数据速率的降低(例如，如果所述消息的延长的结果是每时间单位可以传输较少的消息)。在这种情况下，可以想到的是，选择中间字段的长度来表示转送时间与有效数据速率之间的折衷。要注意的是，所述中间字段必须具有特定的最小长度，以便能有在通信网络中的传输数据序列的最小转送时间。此最小长度在下文中也被称为中间字段的最佳长度。如果为所述中间字段选择较短长度(即短于最佳长度)，则这将需要加长通过通信网络的所述多个参与者中的至少一个参与者的转送时间，但是所述消息于是将会较短，即其将有可能在每时间单位传输更多数据报。缩短的中间字段(即具有长度比最佳长度短的中间字段)可能是合适的，特别是如果打算快速连续地(即以短时间间隔)传输许多消息，使得各个消息可以不再变长。然而，如果每时间单位传输的有效载荷的最大化(即，有效载荷数据速率或有效数据速率)不是决定性标准，则选择上述为所述中间字段定义的最佳长度可能是适当的。所述中间字段的最佳长度(即用于实现尽可能短的转送时间的最小长度)显然取决于所述数据序列的时钟频率以及所述第二参与者的响应时间。所述数据序列的时钟频率越高且所述第二参与者的响应时间越长，所述中间字段的最佳长度将越长。根据一个实施方式，所述报头包含中间字段的长度的指示。以此方式，接收数据序列的每一个参与者能够识别所述数据字段的开始。可选地，例如可以理解，数据序列中的每一个数据报包含中间字段，其中所述中间字段的长度对于所有数据报都是相同的。在这种情况下，例如在通信网络的试运行期间、或在中间字段的长度的每次适应之后，例如，根据对所有数据报是相同的所述中间字段的长度编程每一个参与者就足够了。在这一点上应当指出，所述第一参与者以及所述第二参与者的所有公开本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于操作通信网络的方法，具有以下措施：将钟控数据序列从所述通信网络的第一参与者(14)传输至第二参与者(16)，其中所述数据序列的一个数据单元在每时钟周期被传输，以及其中所述数据序列包含作为写入数据报的数据报(400)，所述数据报(400)包含报头(420)、在所述报头之后的中间字段(430)、以及在所述中间报头之后的数据字段(440)，其中所述报头、所述中间字段、以及所述数据字段在每一种情况下具有一个或多个数据单元；所述第二参与者读取所述报头；在所述第二参与者的响应时间内，由所述第二参与者根据所述报头的内容定义输入数据；以及当所述数据序列通过所述第二参与者时，由所述第二参与者将所述输入数据记录在所述数据报中，其中所述中间字段的长度与所述数据序列的时钟频率及所述第二参与者的所述响应时间匹配。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.23 DE 102015120242.51.一种用于操作通信网络的方法，具有以下措施：将钟控数据序列从所述通信网络的第一参与者(14)传输至第二参与者(16)，其中所述数据序列的一个数据单元在每时钟周期被传输，以及其中所述数据序列包含作为写入数据报的数据报(400)，所述数据报(400)包含报头(420)、在所述报头之后的中间字段(430)、以及在所述中间报头之后的数据字段(440)，其中所述报头、所述中间字段、以及所述数据字段在每一种情况下具有一个或多个数据单元；所述第二参与者读取所述报头；在所述第二参与者的响应时间内，由所述第二参与者根据所述报头的内容定义输入数据；以及当所述数据序列通过所述第二参与者时，由所述第二参与者将所述输入数据记录在所述数据报中，其中所述中间字段的长度与所述数据序列的时钟频率及所述第二参与者的所述响应时间匹配。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二参与者的输入及输出是经由移位寄存器而互连，所述移位寄存器以所述时钟频率被钟控、并且通过所述数据序列，其中所述移位寄存器的长度以及所述中间字段的所述长度彼此匹配。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述中间字段包含至少一个空元素。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述中间字段包含由所述参与者读取的至少一个未寻址的数据单元。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中由所述参与者预先或永久妥当持有的至少一个数据单元由所述参与者读入所述中间字段。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述数据序列包含多个写入数据报，其中所述多个写入数据报中的每一个写入数据报在每一种情况下包含报头、所述报头后的中间字段、以及所述中间字段后的数据字段，其中所述中间字段的所述长度在每一种情况下与所述数据序列的所述时钟频率、以及与所述参与者中的至少一个参与者的响应时间匹配。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述中间字段的所述长度对于所述写入数据报中的每一个是相同的。8.根据权利要求6或7所述的方法，其中所...

【专利技术属性】
技术研发人员：托斯顿·班提，豪格·伯特纳，德克·詹森，汤玛斯·雷帝格，汉斯·贝克霍夫，艾利克·冯纳美，
申请(专利权)人：倍福自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE