專利名稱：在測位設(shè)備和處理單元之間串行地傳輸數(shù)據(jù)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在測位設(shè)備和處理單元之間串行地傳輸數(shù)據(jù)的方法。
背景技術(shù)：
在DE 100 30 358 A1中，本申請人公開過一種用于在測位設(shè)備和處理單元之間串行地傳輸數(shù)據(jù)的方法和裝置，該方法可以譬如根據(jù)測位設(shè)備所產(chǎn)生的位置數(shù)據(jù)來高動態(tài)地調(diào)節(jié)驅(qū)動單元。在該文獻(xiàn)中主要是公開了相應(yīng)設(shè)計的數(shù)字接口的一種合適的協(xié)議結(jié)構(gòu)，通過其可以在處理單元和測位設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)快速的、具有中斷能力的點(diǎn)對點(diǎn)連接。在這種接口的具體物理結(jié)構(gòu)方面，只講述了可基于不同的已知接口方案來實(shí)現(xiàn)所建議的協(xié)議結(jié)構(gòu)，以便進(jìn)行串行的數(shù)據(jù)傳輸。但在該文獻(xiàn)中沒有詳細(xì)描述原來接口-物理的具體方案。
這同樣適用于本申請人的DE 100 30 357 A1，其中建議了在采用上述DE 100 30 358 A1的協(xié)議結(jié)構(gòu)時所產(chǎn)生的問題的解決方案，也即消除在位置請求指令和存入脈沖方面可能出現(xiàn)的時間不確定性，這種不確定性是由接口的中斷能力造成的。這類不可靠性尤其對于接口的實(shí)時能力是不利的，在測位設(shè)備方盡可能時間確定性地產(chǎn)生或存入位置數(shù)據(jù)方面，會對該接口的實(shí)時能力提出高要求。
如果需要結(jié)合所謂的以太網(wǎng)-物理來使用DE 100 30 358 A1所公開的原理以進(jìn)行串行的數(shù)據(jù)傳輸，那么因所需的接口實(shí)時能力而將產(chǎn)生其它的問題。如上所述，在高動態(tài)地調(diào)節(jié)的情況下，首先必須確保在測位設(shè)備方進(jìn)行盡可能確定性地采集或存入位置數(shù)據(jù)，而與何時在處理單元方出現(xiàn)相應(yīng)的位置請求指令無關(guān)。在位置數(shù)據(jù)的采集或存入時間點(diǎn)方面的可能的時間不可靠性將會對最后的調(diào)節(jié)品質(zhì)產(chǎn)生不利影響。在沒有附加進(jìn)一步措施的情況下，在使用以太網(wǎng)-物理和接口的基本中斷能力時將不能保證所述的實(shí)時能力。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的任務(wù)在于，在測位設(shè)備和處理單元之間提供一種具有中斷能力的串行數(shù)據(jù)傳輸方法，其中尤其在使用以太網(wǎng)-物理的情況下，能保證持續(xù)地在確定的時間點(diǎn)和利用盡可能小的時間不精確性在測位設(shè)備中采集位置數(shù)據(jù)。
該任務(wù)由具有權(quán)利要求1的特征的方法來解決。
本發(fā)明方法的優(yōu)選實(shí)施方案由從屬于權(quán)利要求1的權(quán)利要求所述的措施給出。
本發(fā)明在此規(guī)定，當(dāng)在處理單元不向測位設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)的空運(yùn)行階段期間出現(xiàn)位置請求指令的情況下，在終止所述空運(yùn)行階段之后把所述的位置請求指令與第一延遲信息一起傳輸給所述的測位設(shè)備。在所述測位設(shè)備方可如此地分析處理所述的第一延遲信息，使得在所述處理單元方出現(xiàn)位置請求指令和所述測位設(shè)備內(nèi)處理位置請求指令之間持續(xù)地產(chǎn)生一個恒定的延遲時間。
尤其在使用具有某些預(yù)定數(shù)據(jù)傳輸模態(tài)的以太網(wǎng)-物理的情況下，本發(fā)明的措施能夠確保在測位設(shè)備方時間確定性地采集和存入位置數(shù)據(jù)，也即可以滿足對這類接口方案的實(shí)時能力的要求。此時，在所有可能的情況下-其中在處理單元方可能出現(xiàn)異步的位置請求指令，都可以確保時間確定性地采集位置數(shù)據(jù)。因此本發(fā)明的方法是具有中斷能力的，并且因而與產(chǎn)生位置請求指令所用的預(yù)定的固定時鐘間隔無關(guān)。原則上，在每次異步地出現(xiàn)位置請求指令時，可以在測位設(shè)備方保證時間確定性地采集位置數(shù)據(jù)。因此本發(fā)明的措施可以非常有利地與上述DE 100 30 358 A1所公開的方法結(jié)合起來使用。
本發(fā)明的措施另外還可以特別有利地用來在這種數(shù)據(jù)傳輸范圍內(nèi)確定測位設(shè)備和處理單元之間的信號傳播時間。


本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和細(xì)節(jié)可以從下面結(jié)合附圖對實(shí)施例的闡述中得出。其中圖1示出了由測位設(shè)備、信號傳輸線路和處理單元組成的系統(tǒng)的簡要框圖；圖2示出了用于解釋按本發(fā)明構(gòu)造的接口的標(biāo)準(zhǔn)傳輸模式的不同信號圖；圖3示出了用于解釋在有效階段出現(xiàn)位置請求指令的情況的不同信號圖，其中在所述有效階段內(nèi)向測位設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)分組；圖4示出了用于解釋在空運(yùn)行階段出現(xiàn)位置請求指令的情況的不同信號圖，其中在所述空運(yùn)行階段內(nèi)不向測位設(shè)備傳輸有用數(shù)據(jù)；圖5示出了用于解釋在較長的空運(yùn)行階段出現(xiàn)位置請求指令的情況的不同信號圖，其中在所述空運(yùn)行階段內(nèi)不向測位設(shè)備傳輸有用數(shù)據(jù)；具體實(shí)施方式
在圖1中描繪了被大大簡化的，由測位設(shè)備(編碼器)10、信號傳輸線路和處理單元(NC)20組成的系統(tǒng)框圖。測位設(shè)備10和處理單元20之間的串行數(shù)據(jù)傳輸是以全雙工工作方式通過兩個數(shù)據(jù)信道31、32進(jìn)行的，所述的數(shù)據(jù)信道可以分別包括一個或多個線路。由測位設(shè)備10在一個未詳細(xì)講述的位置數(shù)據(jù)產(chǎn)生單元11或其它地方產(chǎn)生位置數(shù)據(jù)以及必要時的其它數(shù)據(jù)，并通過協(xié)議模塊12和通信模塊13將這些數(shù)據(jù)以連續(xù)的數(shù)據(jù)流形式經(jīng)第一數(shù)據(jù)信道31串行地傳輸給處理單元20。協(xié)議模塊12和通信模塊13通過相應(yīng)的接口和一系列線路彼此相連，這在下面的說明中進(jìn)行詳細(xì)闡述。優(yōu)選地，將所謂的快速以太網(wǎng)物理層模塊(以太網(wǎng)PHY)用作通信模塊13，通過該模塊在現(xiàn)有的以太網(wǎng)-物理范圍內(nèi)以公知的方式和方法開展串行的數(shù)據(jù)傳輸。
在處理單元20方設(shè)有一個在原理上相同的接口結(jié)構(gòu)，也就是說通過另一通信模塊23和協(xié)議模塊22把所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)輸入到一個位置數(shù)據(jù)處理單元21中，由該處理單元對數(shù)據(jù)進(jìn)行合適的進(jìn)一步處理。與此類似地，可以通過相同地模塊和第二數(shù)據(jù)信道32把數(shù)據(jù)從處理單元20傳輸?shù)綔y位設(shè)備10。在此譬如涉及到被傳輸給測位設(shè)備的指令數(shù)據(jù)、參數(shù)數(shù)據(jù)等等。
另外需要提及的是，在處理單元20方給協(xié)議模塊22分配一個單元24，該單元在下面被稱為狀態(tài)自動機(jī)24，它根據(jù)正好傳輸?shù)臄?shù)據(jù)提供一個確定的信息。其對本發(fā)明的準(zhǔn)確功能將在下文的說明中進(jìn)一步詳述。
在此要指出的是，圖1只示出了這個總體系結(jié)構(gòu)的大大簡化的圖示，而且只是給出了為闡述本發(fā)明所需的部件。對于連接各個部件的不同線路，將在下面對圖2-4的說明中詳細(xì)講述。顯然，測位設(shè)備10和處理單元20還包括其它的與功能有關(guān)的部件，但出于清晰的原因在圖1沒有示出。
在一個具體的應(yīng)用中，測位設(shè)備10譬如被布置在工具機(jī)器中，并被用于確定運(yùn)動的機(jī)器部件的位置，譬如工具的位置，作為處理單元20可以采用數(shù)字式的工具機(jī)器控制器。作為替換方案，所述的測位設(shè)備10也可以是位于電氣驅(qū)動設(shè)備上的旋轉(zhuǎn)傳感器，而采用相應(yīng)的驅(qū)動設(shè)備控制器等作為處理單元20。
下面借助圖1和2來講述在測位設(shè)備10和處理單元20之間進(jìn)行設(shè)定的串行數(shù)據(jù)傳輸時的標(biāo)準(zhǔn)傳輸模式，其中在該實(shí)施例中只講述在第二數(shù)據(jù)信道32是把數(shù)據(jù)從處理單元20傳輸給測位設(shè)備10。在另一方向上的數(shù)據(jù)傳輸也是基本相同的。
在圖2的上部示出了處理單元(NC)方的、以數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r間變化為函數(shù)的一系列信號，下面的兩個圖示出了測位設(shè)備(編碼器)方的狀況。
各個協(xié)議模塊22和通信模塊23之間的數(shù)據(jù)傳輸基本上是以數(shù)據(jù)分組D的形式進(jìn)行的，其中在相繼的數(shù)據(jù)分組D之間必須遵循某個時間間隔Δtp。數(shù)據(jù)分組D在線路TXD_NC上從協(xié)議模塊22傳輸?shù)酵ㄐ拍K23或以太網(wǎng)PHY。為了能夠傳輸數(shù)據(jù)分組D，施加給線路TXEN_NC上的信號必須具有邏輯電平“HIGH(高)”，而在其間的傳輸間歇內(nèi)在該線路TXEN_NC上施加邏輯電平“LOW(低)”。從通信模塊23開始，以連續(xù)的數(shù)據(jù)流形式在第二數(shù)據(jù)信道32或線路TX_NC上把各個數(shù)據(jù)傳輸給測位設(shè)備10。在該情形下，連續(xù)的數(shù)據(jù)流一方面由具有不同類型的有用數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)分組D組成，這些有用數(shù)據(jù)以有用數(shù)據(jù)符號“RK6”、“DATA”、“DATA 3”、…、“DATA n”等形式進(jìn)行傳輸。另一方面，連續(xù)數(shù)據(jù)流還包括空數(shù)據(jù)或空數(shù)據(jù)符號“IDLE”，這些數(shù)據(jù)被插入在具有有用數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)分組D之間，這可以借助圖2中線路TX_NC上的圖示狀況而看出來。在下文把傳輸數(shù)據(jù)分組D的時間或傳輸階段稱為有效階段ΔTN。位于其間的不傳輸數(shù)據(jù)的時間或傳輸階段被稱為空運(yùn)行階段ΔTL。
對于在線路TX_NC上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)形式，由于使用了常規(guī)以太網(wǎng)-物理而存在某些范圍條件。于是，所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分組D分別包括某個數(shù)量的有用數(shù)據(jù)符號，其中每個數(shù)據(jù)分組D都以兩個確定的數(shù)據(jù)符號“J Symbol”、“K Symbol”開始，并以數(shù)據(jù)符號“T Symbol”、“R Symbol”結(jié)束。同樣，在空運(yùn)行階段ΔTL中設(shè)有最小數(shù)量的傳輸空數(shù)據(jù)符號“IDLE”；但按照當(dāng)前的要求顯然還可以存在更長的空運(yùn)行階段ΔTL，于是在再次傳輸具有有用數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)分組D之前，在該空運(yùn)行階段中將相應(yīng)地傳輸更多的空數(shù)據(jù)符號“IDLE”。為了滿足上面所討論的實(shí)時要求，以及為了確保盡可能快速的數(shù)據(jù)交換，在本發(fā)明的范圍內(nèi)把在所述空運(yùn)行階段ΔTL中的空數(shù)據(jù)符號“IDLE”的數(shù)量NIDLE盡可能大地最小化，為此在本實(shí)施例中選擇空數(shù)據(jù)符號“IDLE”的最小數(shù)量為NIDLE，min＝7，也就是說總有NIDLE≥7。
在圖2的下部示出了在從處理單元20傳輸數(shù)據(jù)分組D期間，被施加給位于測位設(shè)備10的通信模塊13和協(xié)議模塊12之間的線路RXEN_ENC和RXD_ENC上的信號。在該情形下，只要在傳輸期間接收到數(shù)據(jù)分組D，則在有效階段ΔTN在位于通信模塊13和協(xié)議模塊12之間的線路RXEN_ENC上把相應(yīng)的信號置為邏輯電平HIGH，以及在空運(yùn)行階段ΔTL置為邏輯電平LOW。
在圖2中，除了至此為止所講述的不同線路上的信號之外，還示出了在狀態(tài)自動機(jī)24(STATE_MACHINE)上提供的、關(guān)于正在運(yùn)行的數(shù)據(jù)傳輸?shù)臓顟B(tài)信息。象所述的一樣，狀態(tài)自動機(jī)24在所示的實(shí)施例中被分配給處理單元20方的協(xié)議模塊22。其對本發(fā)明的作用將在下面對圖3和4的說明中進(jìn)行詳細(xì)闡述。
如前文所述，對當(dāng)前接口的實(shí)時能力重要的是，在處理單元20側(cè)每次出現(xiàn)位置請求指令時，在測位設(shè)備10方都要時間確定性地處理該位置請求指令，也即存入當(dāng)前的位置。因?yàn)樵诋?dāng)前的接口協(xié)議情況下這種位置請求指令原則上可能基本是異步地，也即在可能每個可能的時間點(diǎn)上出現(xiàn)，所以必須象借助圖2所講述的那樣在數(shù)據(jù)傳輸時考慮可能出現(xiàn)位置請求指令的不同情況。此處涉及兩種情況，即在正在運(yùn)行的數(shù)據(jù)傳輸?shù)腶)有效階段ΔTN，或b)空運(yùn)行階段ΔTL出現(xiàn)相應(yīng)的位置請求指令。為了保證在兩種情況下都能時間確定性地處理所述的位置請求指令，也即在測位設(shè)備10中存入當(dāng)前的位置，需要采取下面借助圖3和4所講述的本發(fā)明措施。最后借助圖5講述情況b)的一種特殊情形，其中在較長的空運(yùn)行階段之后才出現(xiàn)位置請求指令。
首先借助圖3來詳述如下情況，即在正從處理單元向測位設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)的有效階段期間出現(xiàn)一個位置請求指令POS_RQ。在此，所述的有效階段是在時間點(diǎn)t0開始傳輸數(shù)據(jù)分組D1的。在圖3中，在中部再次示出了如圖2所示的在線路上傳輸數(shù)據(jù)期間的情況。另外，在處理單元方示出了在時間點(diǎn)t1出現(xiàn)的位置請求指令POS_RQ，該指令在線路TX_Latch上被輸送到協(xié)議模塊23，并通過盡可能立即的存入和傳輸測位設(shè)備10的當(dāng)前位置數(shù)據(jù)來進(jìn)行請求。通過該位置請求指令POS_RQ，在時間點(diǎn)t1中斷在線路TXD_NC上正把數(shù)據(jù)分組D1傳輸給通信模塊23，或者中斷在線路TX_NC上把數(shù)據(jù)分組D1傳輸給測位設(shè)備。為了確定性地終止在有效階段傳輸數(shù)據(jù)分組D1，在線路TX_NC上還傳輸兩個上文提到的數(shù)據(jù)符號“T Symbol”、“R Symbol”。在該情形下，一旦線路TXEN_NC上的信號從HIGH被置為LOW，則通過通信模塊23傳輸數(shù)據(jù)符號“T Symbol”、“R Symbol”是自動進(jìn)行的；只要該信號位于值LOW，那么就傳輸空數(shù)據(jù)符號“IDLE”。據(jù)此，在傳輸所述的兩個數(shù)據(jù)符號“T Symbol”、“R Symbol”之后，在時間點(diǎn)t2開始在相應(yīng)的空運(yùn)行階段在線路TX_NC上至少按需要傳輸總共NIDLE＝7個空數(shù)據(jù)符號“IDLE”。在終止空運(yùn)行階段之后，在時間點(diǎn)t3開始傳輸數(shù)據(jù)分組D2，其中在相鄰的數(shù)據(jù)符號“J Symbol”、“K Symbol”和“T Symbol”、“R Symbol”之間把所述的有用數(shù)據(jù)符號“RK0”和“DATA＝0”傳輸給測位設(shè)備。在此，所述的第一有用數(shù)據(jù)符號“RK0”涉及相應(yīng)提供的位置請求指令POS_RQ，第二有用數(shù)據(jù)符號“DATA＝0”涉及下面還要講述的第二延遲信息。
如同前面由圖3下部的信號圖所示的測位設(shè)備方的情況一樣，在傳輸數(shù)據(jù)分組D2之后，在時間點(diǎn)t4在測位設(shè)備方的線路RX_Latch上出現(xiàn)相應(yīng)的位置請求指令POS_RQ，而且可以處理該指令，也即可以存入當(dāng)前的位置。
在傳輸空數(shù)據(jù)符號“IDLE”的新空運(yùn)行階段之后，最后還在時間點(diǎn)t5又一次把數(shù)據(jù)分組D1完整地傳輸給測位設(shè)備，其傳輸在先前的時間點(diǎn)t1出現(xiàn)位置請求指令POS_RQ時已被中斷。數(shù)據(jù)分組D1的傳輸在時間點(diǎn)t6終止。
在圖3中沒有示出在測位設(shè)備中處理完位置請求指令POS_RQ之后最后怎樣把產(chǎn)生的位置數(shù)據(jù)從測位設(shè)備傳輸給處理單元。
此時，對當(dāng)前接口的實(shí)時能力較為緊要的尤其是位于時間點(diǎn)t1和時間點(diǎn)t4之間的時間，其中在t1時在處理單元方出現(xiàn)位置請求指令POS_RQ，以及在t4時在測位設(shè)備方可能處理所述的位置請求指令POS_RQ。位于所述時間點(diǎn)之間的延遲時間ΔTDEL一方面應(yīng)該盡可能地最小，另一方面在異步地出現(xiàn)的位置請求指令POS_RQ的各種情況下，延遲時間ΔTDEL應(yīng)該盡可能相同，以便確保在測位設(shè)備方進(jìn)行時間確定性地采集位置。在可能被立即中斷的有效階段期間在處理單元方出現(xiàn)位置請求指令POS_RQ的所述情況下，不需要進(jìn)一步的措施來最小化延遲時間ΔTDEL。在中斷數(shù)據(jù)分組D1的傳輸之后，隨后只在空運(yùn)行階段傳輸最小(NIDLE，min＝7)需要的空數(shù)據(jù)符號“IDLE”，隨后可以針對所述的位置請求指令而傳輸具有有用數(shù)據(jù)符號“RK0”的數(shù)據(jù)分組D2。因此，當(dāng)在有效階段期間出現(xiàn)位置請求指令POS_RQ時，位于時間點(diǎn)t1和t4之間的時延表現(xiàn)為最小可能的延遲時間ΔTDEL。在該情形下不需要可能的校正措施。因此，在數(shù)據(jù)分組D2中傳輸?shù)牡诙舆t信息或相應(yīng)的有用數(shù)據(jù)符號被設(shè)為值“DATA＝0”。
相反，如果在正從處理單元向測位設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)的空運(yùn)行階段期間出現(xiàn)位置請求指令POS_RQ，則會產(chǎn)生另外的情況和由此所需的措施。該情況將在下面借助圖4來詳細(xì)講述。圖中再次示出了與圖2和3相類似的在不同線路上的信號傳輸。
當(dāng)在時間點(diǎn)t0和t1之間傳輸完具有不同有用數(shù)據(jù)或有用數(shù)據(jù)符號“RK6”、“DATA”的數(shù)據(jù)分組D1之后，此時在接下來的空運(yùn)行階段過程中，在時間點(diǎn)t2在處理單元方會出現(xiàn)一個位置請求指令ROS_RQ。此時在本實(shí)施例中，在已傳輸四個空數(shù)據(jù)符號“IDLE”之后的空運(yùn)行階段中將產(chǎn)生位置請求指令POS_RQ。該信息可以通過上述的狀態(tài)自動機(jī)24得到，也即得到何時在空運(yùn)行階段出現(xiàn)位置請求指令的信息。下文將該信息稱為延遲信息。換句話說從狀態(tài)自動機(jī)24的信息中可以推導(dǎo)出在空運(yùn)行階段期間的位置請求指令POS_RQ的時間位置。
在圖2中，象后面的附圖一樣，在用“STATE_MACHINE”標(biāo)識的圖示部分中給出了相對于數(shù)據(jù)傳輸過程的、通過狀態(tài)自動機(jī)所提供的信息。
根據(jù)基于以太網(wǎng)-物理所選擇的數(shù)據(jù)傳輸類型，可以不立即終止所述的空運(yùn)行階段。具體地說，需要發(fā)送最小數(shù)量為NIDLE，min＝7的空運(yùn)行符號“IDLE”，并因此有序地終止最小可能的空運(yùn)行階段。最后，恰好在時間點(diǎn)t2可以開始把數(shù)據(jù)分組D2和相應(yīng)準(zhǔn)備的位置請求指令傳輸給測位設(shè)備。在數(shù)據(jù)分組D2的開始處再次傳輸所需要的數(shù)據(jù)符號“J Symbol”、“K Symbol”，在其后跟隨所述表示位置請求指令的有用數(shù)據(jù)符號“RK0”。在具有有用數(shù)據(jù)符號“RK0”的數(shù)據(jù)幀之后，傳輸具有有用數(shù)據(jù)符號“DATA＝4”的數(shù)據(jù)幀。該有用數(shù)據(jù)符號表示第一延遲信息，該延遲信息在本具體的實(shí)施例中給出了所述位置請求指令POS_RQ在空運(yùn)行階段中是怎樣的時間位置。在時間點(diǎn)t4終止傳輸所述具有關(guān)于位置請求指令POS_RQ的相應(yīng)信息的數(shù)據(jù)分組D2和所述第一延遲信息之后，最后在時間點(diǎn)t5由測位設(shè)備方處理該位置請求指令POS_RQ，也即存入當(dāng)前的位置。
從圖4可以看出，在測位設(shè)備方分析處理所述在數(shù)據(jù)分組D2中傳輸?shù)?、具有被傳輸有用?shù)據(jù)符號“DATA＝4”的第一延遲信息，使得在時間點(diǎn)t4終止數(shù)據(jù)分組D2的傳輸之后，通過延遲某個延遲時間DEL才開始處理位置請求指令POS_RQ。在該情形下，延遲時間DEL對應(yīng)于所傳輸?shù)牡谝谎舆t信息或相應(yīng)的有用數(shù)據(jù)符號“DATA＝4”，也即在時間點(diǎn)t1開始空運(yùn)行階段之后的時間-在該時間之后在時間點(diǎn)t2出現(xiàn)位置請求指令POS_RQ。因此在該實(shí)施例中得出延遲時間DEL∶DEL＝t2-t1。
從而，通過如此延遲地處理，在該情形下在時間點(diǎn)t1出現(xiàn)位置請求指令POS_RQ與在時間點(diǎn)t5處理位置請求指令POS_RQ之間也會產(chǎn)生一個延遲時間ΔTDEL，該延遲時間等于圖3所示情況中的延遲時間ΔTDEL。因此確保了時間確定性地處理位置請求指令POS_RQ，而與何時出現(xiàn)位置請求指令POS_RQ無關(guān)。
在結(jié)束隨后的空運(yùn)行階段之后，在時間點(diǎn)t6開始傳輸接下來的數(shù)據(jù)分組D3，在時間點(diǎn)t7終止該數(shù)據(jù)分組，依此類推…。
從所述兩種情況可以看出，通過傳輸?shù)谝换虻诙舆t信息-按照在數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪膫€階段出現(xiàn)位置請求指令POS_RQ-確保了在出現(xiàn)位置請求指令POS_RQ和在測位設(shè)備中處理該指令之間總是產(chǎn)生一個確定的、也即優(yōu)選為恒定的時延或延遲時間ΔTDEL。在該情形下，如此地選擇所述的延遲信息使得能確保所述恒定的延遲時間ΔTDEL，且與位置請求指令POS_RQ所出現(xiàn)的時間點(diǎn)無關(guān)。
在該情形下，延遲時間ΔTDEL是根據(jù)以下傳輸時延得出的預(yù)定數(shù)量NIDLE的空數(shù)據(jù)符號“IDLE”的相應(yīng)數(shù)據(jù)符號的傳輸時延；用于在開始時發(fā)送數(shù)據(jù)符號“J Symbol”、“K Symbol”和在數(shù)據(jù)分組D結(jié)束時發(fā)送數(shù)據(jù)符號“T Symbol”、“R Symbol”的傳輸時延；以及關(guān)于位置請求指令POS_RQ的有用數(shù)據(jù)符號和第一或第二延遲信息或相應(yīng)有用數(shù)據(jù)符號的傳輸時延。
如從圖3中示出的一樣，在該實(shí)施例的情況下產(chǎn)生最小的延遲時間ΔTDEL，該時間對應(yīng)于總共為13個數(shù)據(jù)符號的傳輸時延。所述的13個數(shù)據(jù)符號是從以下數(shù)據(jù)符號得出的用于最小數(shù)量NIDLE，min＝7的設(shè)定空數(shù)據(jù)符號“IDLE”的7個數(shù)據(jù)符號；用于開始和結(jié)束數(shù)據(jù)分組的4個數(shù)據(jù)符號“J Symbol”、“R Symbol”；以及兩個有用數(shù)據(jù)符號“RK0”以及“DATA＝0”和“DATA＝4”。然后，對于如圖4所示在位置請求指令POS_RQ出現(xiàn)在空運(yùn)行階段的情況，也相應(yīng)地調(diào)節(jié)到該最小的延遲時間ΔTDEL。
最后借助圖5還講述先前所述情況的一種特例，其中，此時是在更長的空運(yùn)行階段之后在處理單元方出現(xiàn)位置請求指令POS_RQ。在圖5中再次示出了與至此為止所討論的情況相類似的信號過程。
在時間點(diǎn)t1和t2之間傳輸?shù)谝粩?shù)據(jù)分組D1之后，在該情形下隨后跟著一個較長的空運(yùn)行階段。因此該空運(yùn)行階段明顯大于具有NIDLE，min＝7個被傳輸?shù)目諗?shù)據(jù)符號“IDLE”的預(yù)定最小時延。此時，只有在線路TX_NC上傳輸了總共17個空數(shù)據(jù)符號“IDLE”之后，才在時間點(diǎn)t2在線路TX_Latch上在處理單元方面產(chǎn)生位置請求指令POS_RQ。由于在該時間點(diǎn)的空運(yùn)行階段已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于預(yù)定的最小時延，所以可以立即中斷該空運(yùn)行階段，并立即開始傳輸數(shù)據(jù)分組D2。數(shù)據(jù)分組D2又一次以數(shù)據(jù)符號“J Symbol”、“K Symbol”開始，其后隨著傳輸具有被相應(yīng)準(zhǔn)備的位置請求指令的有用數(shù)據(jù)符號“RK0”。另外，最后還在該數(shù)據(jù)分組D2中把第一延遲信息以有用數(shù)據(jù)符號“DATA＝9”的形式傳輸給測位設(shè)備。在測位設(shè)備方再次如此地分析該第一延遲信息“DATA＝9”，使得在時間點(diǎn)t3終止數(shù)據(jù)分組D2的傳輸之后，只有在某個延遲時間DEL之后、也就是說在時間點(diǎn)t4才處理所述的位置請求指令POS_RQ。已經(jīng)如此地重新選擇所述的第一延遲信息“DATA＝9”或延遲時間DEL，使得產(chǎn)生位于時間點(diǎn)t2和時間點(diǎn)t4之間的延遲時間ΔTDEL，它等于上述的兩種情況。因此在該情況下也保證了時間確定性地處理所述的位置請求指令POS_RQ或存入當(dāng)前的位置數(shù)據(jù)。
在對本發(fā)明的說明過程中，至此還沒有提到從測位設(shè)備傳輸給處理單元或反方向的信號顯然會具有在不同數(shù)據(jù)信道上的某個傳播時間，也就是說在數(shù)據(jù)傳輸過程中會導(dǎo)致取決于傳播時間的信號延遲。相應(yīng)的電纜越長，這種信號延遲就越明顯。為了遵守上文所討論的、對快速數(shù)字接口的實(shí)時要求，有利地測定某個傳輸鏈路所需要的信號延遲或信號傳播時間，并在信號處理器中以合適的補(bǔ)償措施來考慮它。但補(bǔ)償這種信號傳播時間的前提是，首先對某個傳輸鏈路測定該信號傳播時間。這譬如可以在投入運(yùn)行之前通過合適的傳播時間測量來實(shí)現(xiàn)。對于這類傳播時間測量，也可以非常有利地采用在上文就盡可能時間確定性地處理位置請求指令所講述的措施。
于是，為了高精確地測量傳播時間，譬如采用所述的位置請求指令POS_RQ，該指令象上文所述的那樣從處理單元被傳輸給測位設(shè)備，并隨后從該測位設(shè)備再次被傳回給處理單元。從在時間點(diǎn)tS發(fā)送位置請求指令POS_RQ到在時間點(diǎn)tR接收該位置請求指令POS_RQ所過去的時間Δt＝tR-tS可以被用來確定在該傳輸鏈路上的信號傳播時間tL。
為此譬如通過計數(shù)器在處理單元方測定相應(yīng)的時間Δt。此外，如果在測位設(shè)備和處理單元內(nèi)知道用于處理該方法的信號處理時間tcal，則可以這樣確定該信號傳播時間tL。由于根據(jù)上述措施能確保時間確定性地傳輸所述用于傳播時間測量的位置請求指令POS_RQ，所以可以通過本發(fā)明以高精度確定在這種接口結(jié)構(gòu)中的信號傳播時間tL。
為了根據(jù)本發(fā)明執(zhí)行相應(yīng)的傳播時間測量，僅僅在圖1所示的實(shí)施例基礎(chǔ)上另外還補(bǔ)充地在測位設(shè)備方設(shè)立了一個狀態(tài)自動機(jī)，該狀態(tài)自動機(jī)在那里被分配給所述的協(xié)議模塊，并且在原理上是接管與在處理單元方的狀態(tài)自動機(jī)相同的功能。
除了上述的實(shí)施例之外，在本發(fā)明的范圍內(nèi)顯然還存在其它的實(shí)施方案變型。
權(quán)利要求
1.用于在測位設(shè)備(10)和處理單元(20)之間串行地傳輸數(shù)據(jù)的方法，其中，以數(shù)據(jù)分組(D，D1，D2)的形式在有效階段(ΔTN)的過程中進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，而且在相繼的有效階段(ΔTN)之間存在有不傳輸數(shù)據(jù)的空運(yùn)行階段(ΔTL)，而且其中，當(dāng)在空運(yùn)行階段(ΔTL)期間出現(xiàn)位置請求指令(POS_RQ)的情況下，在終止所述空運(yùn)行階段(ΔTL)之后把所述的位置請求指令(POS_RQ)與第一延遲信息(DATA＝4；DATA＝9)一起傳輸給所述的測位設(shè)備(10)，而且在所述測位設(shè)備(10)方如此地分析處理所述的第一延遲信息(DATA＝4；DATA＝9)，使得在所述處理單元(20)方出現(xiàn)位置請求指令(POS_RQ)和所述測位設(shè)備(10)內(nèi)處理位置請求指令(POS_RQ)之間持續(xù)地產(chǎn)生一個恒定的延遲時間(ΔTDEL)。
2.按權(quán)利要求1的方法，其中，當(dāng)在從處理單元(20)向測位設(shè)備(10)傳輸數(shù)據(jù)的有效階段(ΔTN)期間出現(xiàn)位置請求指令(POS_RQ)的情況下，便終止當(dāng)前數(shù)據(jù)分組(D，D1，D2)的傳輸，并且在終止隨后的空運(yùn)行階段(ΔTN)之后把所述的位置請求指令(POS_RQ)傳輸給所述的測位設(shè)備(10)。
3.按權(quán)利要求2的方法，其中，與所述的位置請求指令(POS_RQ)一起把第二延遲信息(DATA＝0)傳輸給所述的測位設(shè)備(10)，而且在所述的測位設(shè)備(10)方如此地分析處理所述的第二延遲信息(DATA＝0)，使得在所述處理單元(20)方出現(xiàn)位置請求指令(POS_RQ)和所述測位設(shè)備(10)內(nèi)處理位置請求指令(POS_RQ)之間持續(xù)地產(chǎn)生一個恒定的延遲時間(ΔTDEL)。
4.按權(quán)利要求3的方法，其中，由所述的第二延遲信息(DATA＝0)給出一個最小的延遲時間。
5.按權(quán)利要求1或3的方法，其中，分別如此地選擇所述的延遲信息(DATA＝4，DATA＝9，DATA＝0)，使得在所述處理單元(20)方出現(xiàn)位置請求指令(POS_RQ)和所述測位設(shè)備(10)內(nèi)處理位置請求指令(POS_RQ)之間持續(xù)地產(chǎn)生一個恒定的延遲時間(ΔTDEL)，而與在所述處理單元(20)方出現(xiàn)位置請求指令(POS_RQ)的時間點(diǎn)無關(guān)。
6.按權(quán)利要求1的方法，其中，只有在預(yù)定的最小時延之后才終止其間出現(xiàn)所述位置請求指令(POS_RQ)的空運(yùn)行階段(ΔTL)，并且在該空運(yùn)行階段(ΔTL)的過程中連續(xù)地傳輸空數(shù)據(jù)符號(IDLE)。
7.按權(quán)利要求1的方法，其中，在所述測位設(shè)備(10)內(nèi)處理完所述位置請求指令(POS_RQ)之后，把位置數(shù)據(jù)從所述測位設(shè)備(10)傳輸給處理單元(20)。
8.按權(quán)利要求2的方法，其中，在成功地傳輸所述的位置請求指令(POS_RQ)之后，重復(fù)完整地傳輸其傳輸在出現(xiàn)所述位置請求指令(POS_RQ)之后被中斷的數(shù)據(jù)分組(D1)。
9.按權(quán)利要求1的方法，其中，在所述測位設(shè)備(10)和所述處理單元(20)之間的數(shù)據(jù)傳輸是在兩個數(shù)據(jù)信道(31，32)上以全雙工工作方式進(jìn)行的。
10.按權(quán)利要求1和3的方法，其中，采用所述的位置請求指令(POS_RQ)來測量所述處理單元(20)與所述測位設(shè)備(10)之間的傳播時間，其方式是，把所述位置請求指令(POS_RQ)從所述處理單元(20)傳輸給所述的測位設(shè)備(10)，然后再從該測位設(shè)備傳回到所述的處理單元(20)，并且把從發(fā)送位置請求指令(POS_RQ)到接收位置請求指令(POS_RQ)之間所過去的時間(Δt)考慮用來確定在該傳輸鏈路上的信號傳播時間(tL)。
11.基于以太網(wǎng)-物理的裝置，適用于執(zhí)行上述權(quán)利要求中至少一項所述的方法。
全文摘要
建議一種用于在測位設(shè)備和處理單元之間串行地傳輸數(shù)據(jù)的方法。以數(shù)據(jù)分組的形式在有效階段的過程中進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。在相繼的有效階段之間存在有不傳輸數(shù)據(jù)的空運(yùn)行階段。當(dāng)在處理單元不向測位設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)的空運(yùn)行階段期間出現(xiàn)位置請求指令的情況下，在終止所述空運(yùn)行階段之后把所述的位置請求指令與第一延遲信息一起傳輸給所述的測位設(shè)備。在所述測位設(shè)備方如此地分析處理所述的第一延遲信息，使得在所述處理單元方出現(xiàn)位置請求指令和所述測位設(shè)備內(nèi)處理位置請求指令之間持續(xù)地產(chǎn)生一個恒定的延遲時間。
文檔編號H04L29/10GK1493945SQ03136389
公開日2004年5月5日 申請日期2003年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月4日
發(fā)明者E·布拉茨德魯姆, E 布拉茨德魯姆 申請人:約翰尼斯海登海恩博士股份有限公司