Brevet FR2680895A1 — publié le 19930305

"Système de bus pour support de composants enfichables construits de façon modulaire" La présente invention concerne un système de bus pour des systèmes enfichables construits de façon modulaire à partir de plusieurs groupes enfichables dans un support de groupes comportant un premier bus, global reliant de la même manière tous les groupes (modules) ainsi qu'un bus local reliant chaque fois deux emplacements d'enfichage voisins. Les systèmes électroniques comme par exemple les commandes numériques ont souvent une construction modulaire; ces systèmes se composent de plusieurs composants ou modules montés sur un support commun Le nombre des modules dépend de la fonction et de la15 structure du système et de plus de la puissance exigée du système Le nombre de modules défini le nombre d'emplacements d'enfichage et ainsi la largeur minimale du support de composants ou de modules Les supports de modules assurent les liaisons entre les20 modules ou composants enfichés, à l'aide d'un ou plusieurs réseaux de bus Pour permettre une répartition souple des supports de composants, il faut normaliser les réseaux de bus. Dans la suite de la description, on remplacera le terme réseau à bus ou système à bus simplement par le terme bus; il est à remarquer que le support de composants ou de modules est fréquemment appelé cardrack. On connaît un bus ayant les propriétés évoquées ci-dessus sous la forme du bus VXI Il est par exemple décrit dans la publication "Elektronik 1990, cahier 18, pages 99 à 105 Le bus VXI se compose d'un bus "global" disponible en commun pour tous les modules ainsi que d'un bus "local" qui conduit chaque fois d'un module au module voisin Le bus local est destiné exclusivement à la communication entre deux modules voisins Pour utiliser le bus local pour communiquer entre des modules qui ne sont pas directement voisins, il faut concevoir les modules intermédiaires entre les modules qui doivent communiquer, à la fois par des circuits et par des programmes De telles modifications spécifiques aux modules réduisent la souplesse de l'ensemble du système Les différents modules ne peuvent pas être échangés de manière quelconque et un groupe de modules en communication ne peut pas être augmenté simplement par adjonction d'autres modules Le bus VXI convient ainsi mal pour une application utilisant des groupes de procédé formés de plusieurs modules, l'expression groupes de procédé signifiant en général un groupe de modules formé d'un module principal et de plusieurs modules auxiliaires associés à celui-ci Dans une telle structure de système, il faut d'une part un échange de données et de signaux entre les groupes, c'est-à-dire entre les groupes de procédé pris globalement et d'autre part, entre les différents modules appartenant à un même groupe de procédé. La présente invention a pour but de créer une architecture de bus permettant une construction souple des groupes de procédé avec une utilisation optimale de la surface disponible pour les emplacements d'enfichage. A cet effet, l'invention concerne un bus, caractérisé en ce que l'enfichage d'un groupe engagé dans un emplacement d'enfichage prolonge le bus local de chaque fois l'emplacement d'enfichage voisin. Ainsi, cette architecture de bus permet une libre combinaison des groupes de procédé à l'intérieur d'un même support de modules Tous les emplacements d'enfichage sont reliés par deux réseaux de bus distincts, un bus local et un bus global reliés l'un à l'autre et sont câblés de manière uniforme Les groupes principaux peuvent être placés à n'importe quel emplacement d'enfichage Les groupes auxiliaires peuvent être placés dans n'importe quel ordre à côté des groupes principaux correspondants Chaque groupe auxiliaire à enficher prolonge le bus local vers l'emplacement d'enfichage suivant, libre La longueur d'un groupe de procédé composé d'un module principal et de plusieurs modules auxiliaires, se choisit librement Plusieurs groupes de procédé peuvent être directement juxtaposés ce qui permet une utilisation optimale de la place disponible Les différents groupes peuvent être également échangés en cas de besoin Par échange, adjonction ou enlèvement de groupes, on peut adapter sans difficulté un groupe de procédé à un problème modifié. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés sur lesquels La figure 1 montre la structure d'un système électronique de base. La figure 2 est un schéma d'un montage d'emplacement d'enfichage sur une plaque de câblage de paroi arrière (encore appelée backplane). La figure 3 montre le schéma de câblage des emplacements d'enfichage sur la plaque de câblage arrière. La figure 4 montre un schéma de câblage de l'ensemble de l'architecture du bus avec le bus global et le bus local. La figure 1 montre une structure caractéristique d'un système électronique à la base de l'invention Ce système correspond par exemple à une commande numérique. L'ensemble des fonctions du système est réparti entre plusieurs groupes de procédé 140 144, 152, 160 163, 170 172 Chaque groupe de procédé comprend un groupe principal 140, 150, 160, 170, ainsi que plusieurs groupes auxiliaires 141 - 144, 151 152, 161 163, 171 et 172 La répartition des fonctions se fait avantageusement pour que chaque groupe de procédé exécute une fonction de base A titre d'exemple, un premier groupe de procédé assure l'asservissement, un second groupe de procédé la représentation graphique, etc Tous les groupes de procédé communiquent les uns avec les autres par un premier réseau global à savoir le bus global 10. L'échange des données et des signaux dans un groupe de procédé, c'està-dire entre le groupe principal et les modules auxiliaires directement associés se fait par un second réseau local de ligne de transmission auxiliaire 14 17, c'est-à-dire le bus local La structure selon la figure 1 n'est pas limitée à quatre groupes de procédé; elle peut être développée de façon quelconque On peut également avoir plusieurs fois de tels groupes de procédé. Une réalisation câblée de la structure de la figure 1 est représentée de manière simplifiée à la figure 2 Un groupe quelconque 11 qui peut être un module principal ou un module auxiliaire, comporte sur son bord arrière deux connecteurs 30, 31 qui viennent prendre dans des pièces complémentaires 33, 32 de la plaque de câblage arrière 34 (backplane) du support de groupes ou de modules (cardracks) Les connecteurs 30 33 sont des connecteurs multipolaires usuels, par exemple des connecteurs à cinq rangées à trente deux contacts Chaque fois, deux pièces complémentaires 32, 33 de connecteurs, superposées, nécessaires pour recevoir un groupe 11 sur la plaque à câblage arrière 34 forment un emplacement d'enfichage. La plaque de câblage et surface arrière 34 forment la paroi arrière du support de modules (panier à carte ou cardrack) non représentées en détail Cette plaque possède plusieurs emplacements d'enfichage par exemple 16 ou 24 emplacements De nombreuses propositions de réalisation d'un support de modules sont connues selon l'état de la technique comme par exemple le document DE-OS 32 30 281 Tout autre description est superflue. Le câblage de tous les emplacements d'enfichage sur la plaque arrière 34 est uniforme. Dans chaque cas, une partie des différents contacts d'un emplacement d'enfichage est reliée au bus global, qui relie de la même manière tous ces emplacements d'enfichage Une autre partie des contacts d'un emplacement d'enfichage n'est reliée qu'aux contacts correspondants de chaque emplacement d'enfichage directement voisins et forme le bus local De manière avantageuse, la liaison au bus global 10 se fait par les contacts du premier connecteur d'enfichage 31, la liaison sur le bus local 14 à 17 se fait par les contacts du second connecteur à enfichage 30 de chaque groupe 11. La figure 3 montre un schéma possible de liaison entre les contacts des emplacements d'enfichage sur la plaque arrière 34 L'exemple représenté montre des emplacements d'enfichage formés de deux connecteurs d'enfichage à cinq rangées Les rangées portent les lettres a, b, c, d, e Le connecteur d'enfichage supérieur 33 de chaque emplacement d'enfichage forme la connexion du groupe au bus global 10. Les contacts des pièces antagonistes 33 qui se correspondent sur la plaque arrière 34 sont reliés par tous les emplacements d'enfichage La figure 3 montre pour des raisons de simplification, le schéma de connexion du bus global seulement pour la quatrième ligne de contact (choisie de manière arbitraire): dans une ligne de contact, tous les contacts de la rangée a sont reliés les uns aux autres par une première ligne de données; tous les contacts de la rangée b sont reliés les uns aux autres par une seconde ligne de données, etc Il n'est pas nécessaire que les contacts soit reliés séparément. Les contacts libres par exemple chaque point de contact b, de même que les liaisons simultanées de chaque fois plusieurs contacts, par exemple les contacts c et d d'une ou plusieurs lignes sont possibles. La pièce antagoniste 32 du connecteur inférieur de chaque emplacement d'enfichage selon la figure 3 relie le groupe au bus local 14 à 17 Les liaisons qui dépassent l'emplacement d'enfichage entre les contacts n'arrivent que jusqu'aux emplacements d'enfichage directement voisins A titre d'exemple, les contacts des rangées d et e sont chaque fois reliés séparément aux contacts des rangées a et b de l'emplacement d'enfichage directement voisin Seuls les contacts de la rangée c sont reliés chaque fois ligne par ligne à tous les emplacements d'enfichage. Les contacts c peuvent notamment servir à transmettre les mêmes signaux à tous les modules, par exemple transmettre un signal de synchronisation ou assurer l'alimentation en tension. Le câblage du plan arrière 34 correspond à un câblage adapté entre les différents contacts des connecteurs d'enfichage 30, 31 de chaque groupe 11 La coopération entre les connecteurs d'enfichage 30, 31 des groupes et les pièces antagonistes 32, 33 sur le plan arrière 34 pour le bus local 14 17 découle de la figure 4 Cette figure montre les chemins de signaux que l'on obtient lorsqu'on enfiche un module dans un emplacement d'enfichage Cela apparaît à l'aide de quatre emplacements d'enfichage juxtaposés. Cette figure montre un seul plan de contact pour les liaisons de connexion Quatre groupes 150 à 152, 160 sont engagés dans quatre emplacements d'enfichage voisins 35 38 Les contacts sont reliés comme suit: deux groupes auxiliaires 151, 152 forment un groupe de procédé avec le groupe principal 150 Le groupe principal 160 appartient à un groupe de procédé suivant Les rangées verticales de contact portent également les références a, b, c, d, e Sur le plan arrière 34, chaque fois les contacts des rangées d, e d'un emplacement d'enfichage 35 à 38 sont reliés aux contacts a et b de l'emplacement d'enfichage voisin. Du côté des groupes de composants, sur les connecteurs à enfichage des groupes auxiliaires 151, 152, on a également reliés les contacts des rangées a et b aux contacts des rangées e et d toutefois pas d'un emplacement d'enfichage ou d'un groupe à l'autre, mais à l'intérieur d'un connecteur Pour les groupes principaux 150, 160, les contacts des rangées a et b ne sont pas reliés, contrairement aux groupes auxiliaires. La conception particulière des liaisons entre les contacts fournit au plan arrière 34 dans l'exemple de la figure 4, un réseau de lignes locales formé de deux lignes de signaux dans chaque ligne de contact et qui est interrompu chaque fois aux emplacements d'enfichage 35 38 et comporte des trous Ces trous sont comblés par l'enfichage d'un groupe auxiliaire 151 152 Les lignes locales de signaux sont ainsi prolongées jusqu'à l'emplacement d'enfichage suivant. L'architecture de bus apparaissant à la figure 4 montre que le groupe principal 150 est relié aux groupes auxiliaires 151, 152 par deux bus indépendants Les chemins des signaux du bus local commencent dans l'exemple de la figure 4, en principe dans un groupe principal sur les contacts d, e et se terminent dans chaque cas sur les contacts a et b du groupe principal chaque fois suivant 160 ou de l'emplacement d'enfichage suivant, libre Le chemin de signal qui commence sur le contact e du groupe principal 150 est représenté à la figure 4 par des flèches Ce chemin passe par le contact a de l'emplacement 36 jusqu'au contact a du premier groupe auxiliaire 151 et de là, il passe sur le contact e; du contact e, il arrive sur le contact e de l'emplacement d'enfichage 36 jusqu'au contact a de l'emplacement d'enfichage 37 voisin Et de là, le chemin arrive sur le second groupe auxiliaire 152 De là, le chemin dérive à travers le contact e du groupe auxiliaire 152 jusqu'au -contact a-de l'emplacement d'enfichage 38 Dans celui-ci, il y a un autre groupe principal 160 dont les entrées a, b ne sont pas occupées Ainsi, le chemin du signal se termine au niveau du groupe principal 160. La structure décrite ci-dessus d'une architecture de bus, permet une garniture souple d'un châssis avec des groupes constructifs différents La répartition des groupes peut être modifiée à tout instant Si par exemple, on veut étendre le groupe de procédé formé selon la figure 4 des groupes 150 152 et ajouter un autre groupe auxiliaire 153, la solution simple, possible serait d'extraire tout d'abord le groupe de procédé voisin comprenant le groupe principal 160 et les modules auxiliaires associés, puis d'engager le groupe auxiliaire supplémentaire 153 dans l'emplacement d'enfichage libre à côté du groupe auxiliaire 152 L'extraction des groupes auxiliaires appartenant au groupe principal 160 permet de remplir les éventuels emplacements d'enfichage libres, par déplacement d'un autre groupe de procédé On peut également laisser ces emplacements vides pour que le cas échéant, on puisse placer un groupe de diagnostics pour diagnostiquer le groupe de procédé 150 153 Le groupe de procédé extrait avec le groupe principal 160 et les groupes auxiliaires associés peuvent être engagés dans des emplacements de mémoire libres, quelconques, juxtaposés, soit du même support, soit d'un autre support. Le schéma de liaison décrit ci-dessus des contacts du plan arrière et des groupes pour obtenir une architecture de bus souple, n'est pas nécessaire. Les dénominations et indications de nombre tant à propos des rangées de contacts et des lignes que de la manière de procéder pour établir les connections entre les différents contacts, ne sont données qu'à titre d'exemple et tout en conservant l'idée de base, cela permet de nombreuses variantes Du côté des rangées et des groupes, on peut également relier les contacts de la rangée ou de la ligne a aux contacts de la ligne d. En plus des liaisons horizontales ainsi décrites entre les rangées de contacts, on peut également prévoir des liaisons verticales Celles-ci peuvent être installées en plus ou exclusivement par enfichage d'un groupe ou être câblées de manière définitive La rangée c peut être utilisée par un câblage approprié pour la suite de la liaison des lignes de signal On peut également choisir d'autres connecteurs enfichables ayant un nombre différent de lignes et de colonnes De plus, le choix de deux connecteurs enfichables pour relier les groupes à la plaque arrière de câblage n'est pas obligatoire On peut réaliser l'architecture de bus représentée avec un seul connecteur enfichable, mais aussi avec trois ou plusieurs connecteurs enfichables. a fo il R E V E N D I C A T I O N S 1) Système de bus pour plusieurs systèmes électroniques constitués de façon modulaire à partir de plusieurs groupes enfichables dans un support de groupe, comportant un premier bus, global reliant de la même manière tous les groupes (modules) ainsi qu'un bus local reliant chaque fois deux emplacements d'enfichage voisins, système de bus caractérisé en ce que l'enfichage d'un groupe ( 141 144, 151 152, 161 163, 171 172) engagé dans un emplacement d'enfichage ( 35 38) prolonge le bus local ( 14 17) de chaque fois l'emplacement d'enfichage voisin. 2) Bus selon la revendication 1, caractérisé en ce que le prolongement du bus local se fait par la coopération des réseaux de lignes de signaux du côté des groupes et du côté du support des groupes. 3) Bus selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que pour transmettre les signaux du bus local ( 14 17), les contacts (a, b, c, d, e) de tous les emplacements d'enfichage sont disposés de manière uniforme et fixes. 4) Système de bus selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que du côté de groupes constructifs, chaque fois au moins un contact (a, b) d'une connexion est relié électriquement et sans dérivation à un contact (d, e) d'un connecteur voisin. ) Bus selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que du côté des groupes, chaque fois au moins deux contacts (a, e, b, d) d'une liaison par connexion servant à la transmission des signaux du bus local ( 14 17) et les contacts (a, b) ou (d, e) chaque fois non reliés les uns aux autres, qui sont du côté des groupes constructifs, sont reliés électriquement. 6) Bus selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les contacts situés dans une ligne (a, b, d, e) pour le bus local, sont reliés électriquement. 7) Bus selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les liaisons électriques entre les groupes et les supports de groupes sont uniformes entre les contacts de bus locaux ( 14 17) et sont fixes. 8) Supports de groupes à plusieurs emplacements d'enfichage pour la réalisation d'un bus selon la revendication 1, caractérisés en ce que chaque emplacement d'enfichage ( 35 38) comporte au moins deux liaisons par enfichage ( 32, 33) multipolaires. 9) Supports de modules selon la revendication 8, caractérisés en ce qu'une première liaison par enfichage ( 32) d'une plaque d'enfichage ( 35 38) sert pour transmettre les signaux du bus de données local ( 14 17) et la seconde liaison par enfichage ( 33) sert à transmettre les signaux du bus global de données ( 10).