[发明专利]用于传输数据的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在彼此串联连接的模块之间、尤其是在测量 设备模块之间进行实时数据传输的方法和系统。

背景技术

现场总线(Fieldbus)或者过程网络用于在执行器和传感器之间 进行实时数据传输，尤其是在自动化技术领域。在此，数据必须经过 现场总线在确定的时间段内可靠地转发，这样现场总线对数据传输的 滞后时间提出了高的要求。越来越多地，以太网也被用作现场总线， 其中力求实现来自TCP/IP协议系的数据传输协议的广泛的应用。以太 网标准定义了各种不同的数据传输速度，例如具有数据传输速度为 10Mbit每秒、100Mbit每秒和1Gbit每秒的以太网。此外存在数据经 由无线电无线地传输的以太网络。对于这些以太网协议来说，物理的 数据传输和协议层的去耦合是共同的，所述协议层说明各个数据包如 何被组合。物理的数据传输通过半导体IC电路和相互连接的装置或模 块的相应的布线来实现。协议层对于所有传输类型来说是相同的。在 以太网情况下协议层又包括各种不同的数据传输协议例如TCP/IP、 FTP、HTTP。通常，微处理器相应于所希望的数据协议地组合数据包并 且将其发送给物理的数据传输单元。在实时数据传输领域，尤其是在 用于控制机器或设备的工业领域中的测量数据获取中，该测量数据获 取依赖于数据传输的可预测性，以太网作为传输介质迄今还没有进一 步推广。由于交换器和TCP/IP或UDP协议的应用，以太网在实时能力 方面是不太确定的并且具有比传统的现场总线系统大的不稳定性。

图1示出了按照现有技术的以太网拓扑。这里，多个测量仪器MG 经过以太网交换器被连接到数据处理单元如PC。以太网交换器为多路 复用器，其分析在以太网上的数据并相应地进行转发。当多个测量仪 器同时在向PC的方向发送数据时，会导致冲突，以太网交换器仅仅能 够部分地平衡这种冲突。这里，不能保证，从测量仪器MG向以太网交 换器传输的测量数据在第一次数据传输尝试时就能到达该PC。在出现 冲突时，数据重新从测量仪器MG被发送。这里，在数据在测量仪器MG 中形成和所述数据到达该PC之间产生未知的延迟时间。该未知的延迟 时间取决于，多少个测量仪器MG被连接到以太网交换器上并且单个的 测量仪器MG在不同的时刻具有何种数据输入。因为可能需要通过测量 仪器MG重新发送数据，因此测量数据还必须被中间存储。图1中所示 的星形的拓扑还具有布线花费相对较大的缺点。

在用于传输实时数据的传统以太网数据传输系统中通过这样的方 式来避免冲突，即PC在所谓的握手过程中请求单个测量仪器MG的实 时数据或测量数据。为此，在各种不同的测量仪器MG中，设置相应的 数据存储器和相应的数据管理装置。但是按照握手方法的数据传输的 缺点在于，由以太网所提供的带宽不能被完全地利用，因为数据是从 PC发送至测量仪器MG，或者反过来数据从测量仪器MG向PC发送。所 述数据因此在半双工运行中传输。这导致，数据传输时间或运送时间 在这样的传统以太网现场总线系统中不是最小的，并且强烈取决于所 连接的测量仪器MG的数量。实时要求尤其是例如数据传输时间的可预 测性和短的滞后时间，在这种传统的以太网系统中不能得到满足。

发明内容

因此，本发明的任务在于实现一种用于实时数据传输的方法和系 统，其具有在数据传输时最小化的滞后时间。

按照本发明，该任务通过具有权利要求1中所给出的特征的方法 来解决。

本发明实现了用于在彼此串联连接的模块之间传输数据的方法， 其中，模块的有用数据分别嵌入由所连接的模块所接收的数据包(帧) 中，所述数据包具有唯一的数据包号(帧号)，如果根据该数据包号 (帧号)构成的比较值与设置在模块中的识别号(帧ID)一致的话。

本发明方法的优点在于，相比于图1所示的星形结构最小化布线 花费。

本发明方法的另外的优点在于数据传输的可预测性，也就是说， 在数据传输中出现的滞后时间的不稳定极小。

因此，本发明的方法具有带有可预测滞后时间的确定性特性，其 中不稳定性是极小的并且优选在10微秒以下。

在本发明的方法的一个有利的实施形式中，比较值通过数据包号 (帧号)与可配置的掩码值(帧掩码)的逻辑组合来构成。

这具有优点，即通过掩码值(帧掩码)和识别号(帧号)的适当 选择可以调节由模块所传输的数据的周期性。