СИСТЕМА ШИН И СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТАКОЙ СИСТЕМЫ ШИН
TIRE SYSTEM AND METHOD OF OPERATION OF SUCH TIRE SYSTEM

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Данное изобретение относится к системе шин, в частности для оперативного контроля компонентов системы пожарной тревожной сигнализации, пожарной безопасности и/или флегматизации и/или управления этими компонентами. Изобретение также относится к способу эксплуатации такой системы шин.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Задача системы пожарной тревожной сигнализации состоит в как можно раньше обнаружить возгорание и привести в действие средства сигнализации и оповещения для инициирования надлежащих мер. Поэтому для системы пожарной тревожной сигнализации важно надежное функционирование с возможностью гарантировать своевременную передачу подходящих сигналов в случае возгорания.
Часто возникает ситуация, в соответствии с которой систему пожарной тревожной сигнализации выполняют с возможностью не только сигнализации об опасности возгорания, но и его обнаружения и даже принятия надлежащих мер, если это приемлемо. Так как система пожарной тревожной сигнализации обычно состоит из некоторого количества взаимосвязанных компонентов, таких, как автоматические пожарные извещатели, ручные пожарные извещатели, звуковые или оптические сигнальные устройства или компоненты системы пожаротушения. Эти компоненты соединены с центральной панелью управления пожарной сигнализацией посредством одного или нескольких трактов передачи.
Известно, что с этой целью в области предупредительных противопожарных мер используют кольцевую систему шин, чтобы связать компоненты системы пожарной тревожной сигнализации с центральной панелью управления пожарной сигнализацией и/или блоком управления. Преимущество кольцевой системы шин можно усмотреть в том, что во всех узлах соединяемых шин сохраняется способность реагировать на сигналы блока управления даже в случае короткозамкнутой или разомкнутой цепи.
В этом контексте можно сослаться на печатную публикацию ЕР 1363261 А1, где описана кольцевая система шин системы аварийной сигнализации.
Вместе с тем, при практическом использовании систем кольцевых шин, известных в области предупредительных противопожарных мер, выявляются недостатки, являющиеся следствием ограниченной полосы частот систем шин. Ограниченная полоса частот приводит к типичным временам запросов всех компонентов, соединенных с кольцевой системой шин, например, таких, как обеспечивающие опрос состояния (состояние аварии/неисправности), составляющим до нескольких секунд. Типичные времена перезапуска кольцевой системы шин после отказа на линии находятся в диапазоне от одной до пяти минут.
Хотя эти времена срабатывания в целом достаточны для эксплуатации системы пожарной тревожной сигнализации, соответствующей стандарту EN 54-13 (август 2005), такие времена срабатывания не подходят для обнаружения аналоговых значений датчиков, соединенных с системой шин, например, газовых датчиков системы флегматизации, при удовлетворительном разрешении или удовлетворительной дискретизации. Времена срабатывания известных кольцевых систем шин также не удовлетворяют требованиям по времени электрического устройства управления и задержки (ЭУУЗ) для систем пожаротушения, которые сами по себе известны, например, из EN 12094-1 или VdS 2496.
КРАТКОЕ РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Принимая проблемы, обозначенные выше, за основу, отмечаем, что данное изобретение основано на задаче дальнейшего развития системы шин, описанной выше и известной из уровня техники, для достижения возможности улучшения времени срабатывания системы шин при одновременной гарантии продолжающейся доступности всех узлов шин даже в случае разомкнутой цепи. Помимо этого, конкретизирован соответствующий способ эксплуатации такой системы шин.
Что касается системы шин, то эта задача решается посредством объекта изобретения согласно независимому п. 1 формулы изобретения, а что касается способа, то эта задача решается посредством объекта изобретения согласно независимому п. 8 формулы изобретения. Преимущественные варианты осуществления предлагаемого решения указаны в зависимых пунктах формулы изобретения.
Ниже, в независимых пунктах, приводятся существенные признаки изобретений необходимые и в совокупности достаточные для решения поставленной задачи и получения технического результата; в зависимых пунктах приводятся признаки, направленные на усиление основного результата, или на получение дополнительного результата. Ссылки на позиции чертежей ниже имеют справочный характер и служат для удобства различения одних элементов от других, а не для того, чтобы ограничивать заявленный предмет конкретными формами выполнения, показанными на чертежах.
1. Система (1) шин для оперативного контроля компонентов системы пожарной тревожной сигнализации, пожарной безопасности и/или флегматизации и/или управления этими компонентами, причем система (1) шин содержит следующее:
блок (2) управления, имеющий, по меньшей мере, два интерфейса (2.1, 2.2) обмена данными, соответственно, выполненных с возможностью передачи и приема данных; и
по меньшей мере, один, узел (3.1, 3.2, 3.3) шины в виде компонента системы пожарной тревожной сигнализации, причем узел (3.1, 3.2, 3.3) шины содержит шинный соединитель (11), имеющий, по меньшей мере, два интерфейса (3.11, 3.12; 3.21, 3.22; 3.31, 3.32) обмена данными, соответственно, выполненных с возможностью передачи и приема данных,
при этом блок (2) управления и упомянутый, по меньшей мере, один узел (3.1, 3.2, 3.3) шины соответственно соединены друг с другом посредством их интерфейса (2.1, 2.2; 3.11, 3.12; 3.21, 3.22; 3.31, 3.32) обмена данными и соответствующих двухточечных соединений (8) для формирования топологии кольца, и
при этом шинный соединитель (11) упомянутого, по меньшей мере, одного узла (3.1, 3.2, 3.3) шины выполнен с возможностью непосредственной передачи, а значит - и пересылки, данных, принимаемых в одном из его, по меньшей мере, двух интерфейсов (3.11, 3.12; 3.21, 3.22; 3.31, 3.32) обмена данными, через другой из его, по меньшей мере, двух интерфейсов (3.11, 3.12; 3.21, 3.22; 3.31, 3.32) обмена данными, причем блок (2) управления выполнен с возможностью передачи данных в упомянутый, по меньшей мере, один узел (3.1, 3.2, 3.3) шины лишь через один из упомянутых, по меньшей мере, двух интерфейсов (2.1, 2.2) обмена данными до обнаружения неисправности, и изменять свой режим передачи при обнаружении неисправности в двухточечном соединении (8) топологии кольца, а потом передавать идентичные данные в заданный узел (3.1, 3.2, 3.3) шины через оба свои интерфейса (2.1, 2.2) обмена данными, и
при этом упомянутый, по меньшей мере, один узел (3.1, 3.2, 3.3) шины выполнен с возможностью передавать данные в блок (2) управления в противоположных направлениях топологии кольца через свои, по меньшей мере, два интерфейса (3.11, 3.12; 3.21, 3.22; 3.31, 3.32) обмена данными в ответ на адресованные узлу шины данные, ранее принятые из блока (2) управления.
2. Система (1) шин по п. 1,
в которой шинный соединитель (11) упомянутого, по меньшей мере, одного узла шины (3.1, 3.2, 3.3) содержит блок (9) переключения приема и передачи, выполненный с возможностью обнаружения начала принимаемых данных, по меньшей мере, в одном из упомянутых, по меньшей мере, двух интерфейсов (3.11, 3.12; 3.21, 3.22; 3.31, 3.32) обмена данными шинного соединителя (11) и соединения линии (R1, R2) приема соответствующего интерфейса (3.11, 3.12; 3.21, 3.22; 3.31, 3.32) обмена данными с линией (T1, Т2) передачи другого интерфейса (3.11, 3.12; 3.21, 3.22; 3.31, 3.32) обмена данными при обнаружении начала приема данных в одном из упомянутых, по меньшей мере, двух интерфейсов (3.11, 3.12; 3.21, 3.22; 3.31, 3.32) обмена данными шинного соединителя (11).
3. Система (1) шин по п. 2,
в которой блок (9) переключения приема и передачи шинного соединителя (11) выполнен с возможностью обнаружения окончания приема данных, по меньшей мере, в одном из упомянутых, по меньшей мере, двух интерфейсов (2.1, 2.2; 3.11, 3.12; 3.21, 3.22; 3.31, 3.32) обмена данными и разъединения соединения линии (R1, R2) приема соответствующего интерфейса (2.1, 2.2; 3.11, 3.12; 3.21, 3.22; 3.31, 3.32) обмена данными с линией (T1, Т2) передачи соответствующего другого интерфейса (2.1, 2.2; 3.11, 3.12; 3.21, 3.22; 3.31, 3.32) обмена данными при, обнаружении окончания приема данных.
4. Система (1) шин по п. 2 или 3,
в которой блок (9) переключения приема и передачи шинного соединителя (11) содержит логический модуль и/или микроконтроллер; и/или
в которой упомянутый, по меньшей мере, один узел (3.1, 3.2, 3.3) шины содержит блок (10) обработки, который является внешним по отношению к шинному соединителю (11) и образован логическим модулем и/или микроконтроллером,
и в которой блок (9) переключения приема и передачи шинного соединителя (11) дополнительно выполнен с возможностью автоматического соединения линии (R1, R2) приема интерфейса (3.11, 3.12; 3.21, 3.22; 3.31, 3.32) обмена данными с линией (R) приема блока (10) обработки при обнаружении начала приема данных в упомянутом одном из упомянутых, по меньшей мере, двух интерфейсов (3.11, 3.12; 3.21, 3.22; 3.31, 3.32) обмена данными шинного соединителя (11).
5. Система (1) шин по п. 4,
в которой блок (10) обработки упомянутого, по меньшей мере, одного узла (3.1, 3.2, 3.3) шины выполнен с возможностью управления блоком (9) переключения приема и передачи шинного соединителя (11) таким образом, что линия (Т) передачи блока (10) обработки соединяется с линией (T1, Т2) передачи первого и/или второго интерфейса (3.11, 3.21, 3.31; 3.12, 3.22, 3.32) обмена данными шинного соединителя (11); и/или
в которой блок (10) обработки упомянутого, по меньшей мере, одного узла (3.1, 3.2, 3.3) шины выполнен с возможностью управления блоком (9) переключения приема и передачи шинного соединителя (11) таким образом, что автоматическое соединение линии (R1, R2) приема одного из упомянутых, по меньшей мере, двух интерфейсов (3.11, 3.12; 3.21, 3.22; 3.31, 3.32) обмена данными шинного соединителя (11) с линией (T1, Т2) передачи другого из упомянутых, по меньшей мере, двух интерфейсов (3.11, 3.12; 3.21, 3.22; 3.31, 3.32) обмена данными шинного соединителя (11) запрещается.
6. Система (1) шин по любому из пп. 1, 2, 3 или 5,
в которой упомянутый, по меньшей мере, один узел (3.1, 3.2, 3.3) шины конфигурирован в виде пожарного извещателя, газового датчика, в частности - датчика концентрации кислорода или азота, в виде устройства для обнаружения характеристики возгорания и/или в виде управляемого исполнительного механизма; и/или
в которой двухточечные соединения (8), по меньшей мере, частично выполнены виде проводных и/или оптических каналов передачи данных; и/или
в которой - для повышения надежности системы (1) шин - в дополнение к блоку (2) управления предусмотрен, по меньшей мере, один вспомогательный блок управления, который выполнен как избыточный по отношению к упомянутому блоку (2) управления и принимающий на себя функции блока (2) управления при его неисправности; и/или
в которой блок управления (2) содержит средства обнаружения отказов для предпочтительно автоматического обнаружения и/или локализации неисправности, в частности - разрыва в двухточечном соединении (8) топологии кольца.
7. Система (1) шин по п. 4,
в которой упомянутый, по меньшей мере, один узел (3.1, 3.2, 3.3) шины конфигурирован в виде пожарного извещателя, газового датчика, в частности - датчика концентрации кислорода или азота, в виде устройства для обнаружения характеристики возгорания и/или в виде управляемого исполнительного механизма; и/или
в которой двухточечные соединения (8), по меньшей мере, частично выполнены виде проводных и/или оптических каналов передачи данных; и/или
в которой - для повышения надежности системы (1) шин - в дополнение к блоку (2) управления предусмотрен, по меньшей мере, один вспомогательный блок управления, который выполнен как избыточный по отношению к упомянутому блоку (2) управления и принимающий на себя функции блока (2) управления при его неисправности; и/или
в которой блок управления (2) содержит средства обнаружения отказов для предпочтительно автоматического обнаружения и/или локализации неисправности, в частности - разрыва в двухточечном соединении (8) топологии кольца.
8. Способ эксплуатации системы (1) шин по любому из пп. 1, 2, 3, 4, 5, 6 или 7 для оперативного контроля приводимых в действие компонентов системы пожарной тревожной сигнализации, пожарной безопасности и/или флегматизации и/или управления этими компонентами, причем способ включает в себя следующие этапы способа, на которых:
блок управления (2) передает данные - адресованные узлам шины данные или команды - в упомянутый, по меньшей мере, один узел (3.1, 3.2, 3.3) шины лишь через один из упомянутых, по меньшей мере, двух интерфейсов (2.1, 2.2) обмена данными и - при обнаружении неисправности в двухточечном соединении (8) топологии кольца - передает идентичные данные в заданный узел (3.1, 3.2, 3.3) шины через оба свои интерфейса (2.1, 2.2) обмена данными; и
упомянутый, по меньшей мере, один узел (3.1, 3.2, 3.3) шины передает данные в блок управления (2) в ответ на адресованные узлам шины данные или команды, ранее принятые из блока (2) управления, через, по меньшей мере, два интерфейса (3.11, 3.12; 3.21, 3.22; 3.31, 3.32) обмена данными упомянутого узла и в противоположных направлениях топологии кольца.
9. Способ по п. 8,
дополнительно включающий в себя следующий этап способа, на котором:
инициализируют систему шин (1) посредством предпочтительно автоматического присвоения адреса блоком (2) управления упомянутому, по меньшей мере, одному узлу (3.1, 3.2, 3.3) шины.
10. Способ по п. 9,
в котором предусматривают множество узлов (3.1, 3.2, 3.3) и в котором блок (2) управления передает последовательные данные конфигурации в отдельные узлы (3.1, 3.2, 3.3) шин во время предусматриваемого способом этапа инициализации системы (1) шин с целью присвоения конкретных адресов узлов шин упомянутым отдельным узлам (3.1, 3.2, 3.3) шин, при этом, после присвоения адреса узлу (3.1, 3.2, 3.3) шины, данные из блока (2) управления, переданные через систему (1) шин, которые не адресованы упомянутому узлу (3.1, 3.2, 3.3) шины, пересылают следующему узлу (3.1, 3.2, 3.3) шины без задержки и сохраняя при этом направление передачи.
11. Способ по любому из пп. 8, 9 или 10,
в котором блок (2) управления предпочтительно автоматически обнаруживает неисправности, в частности - разрыв в двухточечном соединении (8) топологии кольца, когда лишь один из упомянутых, по меньшей мере, двух интерфейсов (2.1, 2.2) обмена данными блока (2) управления принимает данные, посланные через систему (1) шин в блок управления (2) из упомянутого, по меньшей мере, одного узла (3.1, 3.2, 3.3) шины; и/или
в котором блок (2) управления предпочтительно автоматически неисправность, в частности - разрыв в двухточечном соединении (8) топологии кольца когда, блок управления (2) передает данные наряду с запросом подтверждения/ответа в упомянутый, по меньшей мере, один узел шины (3.1, 3.2, 3.3) лишь через один из упомянутых, по меньшей мере, двух интерфейса (2.1, 2.2) обмена данными, и блок (2) управления принимает по данные из упомянутого, по меньшей мере, одного узла (3.1, 3.2, 3.3) шины, по меньшей мере, через один из своих, по меньшей мере, двух интерфейсов (2.1, 2.2) обмена данными несмотря на запрос подтверждения/ответа.
12. Способ по п. 11,
в котором блок управления (2) передает все данные в упомянутый, по меньшей мере, один узел (3.1, 3.2, 3.3) шины через свои, по меньшей мере, два интерфейса (2.1, 2.2) обмена данными и в противоположных направлениях передачи, по меньшей мере, после обнаружения неисправности в двухточечном соединении (8) топологии кольца, чтобы гарантировать, что несмотря на неисправность в двухточечном соединении (8) топологии кольца, упомянутый, по меньшей мере, один узел (3.1, 3.2, 3.3) шины в общем случае принимает все данные, передаваемые из блока (2) управления в упомянутый, по меньшей мере, один узел (3.1, 3.2, 3.3) шины, а блок (2) управления в общем случае принимает все данные, передаваемые из упомянутого, по меньшей мере, одного узла (3.1, 3.2, 3.3) шины упомянутый блок (2) управления.
13. Способ по любому из пп. 8, 9, 10 или 12,
в котором блок управления (2) передает все данные в упомянутый, по меньшей мере, один узел (3.1, 3.2, 3.3) шины лишь через один из своих, по меньшей мере, двух интерфейса (2.1, 2.2) обмена данными до обнаружения неисправности в двухточечном соединении (8) топологии кольца, и при этом блок (2) управления передает все данные в упомянутый, по меньшей мере, один узел (3.1, 3.2, 3.3) шины через свои, по меньшей мере, два интерфейса (2.1, 2.2) обмена данными и в противоположных направлениях передачи после обнаружения неисправности в двухточечном соединении (8) топологии кольца.
14. Способ по п. 11,
в котором блок управления (2) передает все данные в упомянутый, по меньшей мере, один узел (3.1, 3.2, 3.3) шины лишь через один из своих, по меньшей мере, двух интерфейса (2.1, 2.2) обмена данными до обнаружения неисправности в двухточечном соединении (8) топологии кольца, и при этом блок (2) управления передает все данные в упомянутый, по меньшей мере, один узел (3.1, 3.2, 3.3) шины через свои, по меньшей мере, два интерфейса (2.1, 2.2) обмена данными и в противоположных направлениях передачи после обнаружения неисправности в двухточечном соединении (8) топологии кольца.
15. Способ по п. 13,
в котором, после обнаружения неисправности в двухточечном соединении (8) топологии кольца, блок (2) управления предпочтительно автоматически локализует двухточечное соединение (8) топологии кольца с неисправностью, причем блок управления (2) с этой целью передает данные наряду с запросом подтверждения/ответа во все узлы (3.1, 3.2, 3.3) шин и оценивает, через какие из своих, по меньшей мере, двух интерфейсов (2.1, 2.2) обмена данными и из какого узла (3.1, 3.2, 3.3) шины принимаются данные с подтверждением/ответом.
16. Способ по п. 14,
в котором, после обнаружения неисправности в двухточечном соединении (8) топологии кольца, блок (2) управления предпочтительно автоматически локализует двухточечное соединение (8) топологии кольца с неисправностью, причем блок управления (2) с этой целью передает данные наряду с запросом подтверждения/ответа во все узлы (3.1, 3.2, 3.3) шин и оценивает, через какие из своих, по меньшей мере, двух интерфейсов (2.1, 2.2) обмена данными и из какого узла (3.1, 3.2, 3.3) шины принимаются данные с подтверждением/ответом.
17. Способ по любому из пп. 8, 9, 10, 12, 14, 15 или 16,
в котором блок (2) управления предпочтительно автоматически обнаруживает неисправность, в частности - отказ упомянутого, по меньшей мере, одного узла (3.1, 3.2, 3.3) шины, когда блок (2) управления не принимает никаких соответствующих данных с подтверждением/ответом из узла (3.1, 3.2, 3.3) шины через какой-либо из своих, по меньшей мере, двух интерфейсов (2.1, 2.2) обмена данными несмотря на запрос подтверждения/ответа.
18. Способ по п. 11,
в котором блок (2) управления предпочтительно автоматически обнаруживает неисправность, в частности - отказ упомянутого, по меньшей мере, одного узла (3.1, 3.2, 3.3) шины, когда блок (2) управления не принимает никаких соответствующих данных с подтверждением/ответом из узла (3.1, 3.2, 3.3) шины через какой-либо из своих, по меньшей мере, двух интерфейсов (2.1, 2.2) обмена данными несмотря на запрос подтверждения/ответа.
19. Способ по п. 13,
в котором блок (2) управления предпочтительно автоматически обнаруживает неисправность, в частности - отказ упомянутого, по меньшей мере, одного узла (3.1, 3.2, 3.3) шины, когда блок (2) управления не принимает никаких соответствующих данных с подтверждением/ответом из узла (3.1, 3.2, 3.3) шины через какой-либо из своих, по меньшей мере, двух интерфейсов (2.1, 2.2) обмена данными несмотря на запрос подтверждения/ответа.
ПОДРОБНОЕ РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Соответственно, предложена, в частности, система шин, содержащая блок управления (также известный как контроллер контура), а также, по меньшей мере, одно, а предпочтительно - множество периферийных устройств, которые соединены в систему шин как узлы шин. Эти периферийных устройства (узлы шин) являются, в частности, компонентами системы пожарной тревожной сигнализации и включают в себя, в частности пожарные извещатели (например, соответствующие стандарту серии EN 54), клапаны для активации системы пожаротушения и компоненты обратной связи по сигналам датчиков для компонентов системы пожаротушения (например, соответствующие стандарту серии EN 12094), а также, например, датчики, в частности, газовые датчики системы флегматизации, например, такие, как кислородные датчики.
Блок управления системы шин в соответствии с изобретением, который предпочтительно соединен с центральной панелью управления пожарной сигнализацией, содержит, по меньшей мере, два независимо воплощенных интерфейса обмена данными (также именуемых далее «портами»), вследствие чего каждый из этих, по меньшей мере, двух интерфейса обмена данными соответственно выполнен с возможностью передачи и приема данных.
Каждое периферийное устройство (узел шины) содержит так называемый шинный соединитель, посредством которого периферийное устройство (узел шины) соединяется с системой шин. С этой целью, каждый шинный соединитель имеет, по меньшей мере, два независимо воплощенных интерфейса обмена данными (порта), каждый из которых аналогично интерфейсу обмена данными блока управления выполнен с возможностью передачи и приема.
В предлагаемой системе шин, блок управления и шинный соединитель отдельных периферийных устройств, соединенных с системой шин, соединены друг с другом посредством своих соответствующих интерфейсов обмена данными и соответствующих двухточечных соединений для формирования топологии кольца. Отдельные двухточечные соединения составляют независимые шинные сегменты, по меньшей мере, части которые могут быть выполнены как проводные и/или оптические каналы передачи данных.
В том смысле, в каком он употребляется здесь, термин «топология кольца» относится к сетеобразующей или соединяющей структуре, в которой два узла в каждом случае соединяются друг с другом в двухточечном соединение, образуя замкнутое кольцо. Данные (информация), подлежащие передаче, например, из блока управления, транслируются от узла к узлу в топологии кольца то тех пор, пока не достигают своего пункта назначения. Вследствие этого, каждый узел шины может одновременно работать в качестве так называемого «ретранслятора», что позволяет покрывать большие расстояния.
В частности, предлагаемое решение обеспечивает для каждого шинного соединителя каждого отдельного узла шины (периферийного устройства) конфигурацию, позволяющую непосредственно и без задержки передавать и тем самым - пересылать - данные, посылаемые из блока управления и принимаемые одним из, по меньшей мере, двух интерфейсов обмена данными узла через другой из, по меньшей мере, двух интерфейсов обмена данными узла. Иными словами, каждый узел шины пересылает принимаемые данные в другие узлы шин без какой-либо задержки.
В частности, предлагаемое решение обеспечивает для каждого шинного соединителя каждого отдельного узла шины (периферийного устройства) конфигурацию, позволяющую в общем случае, в частности - в ответ на адресованные узлам шин данные и команды, ранее принятые из блока управления, - передавать данные в блок управления через, по меньшей мере, два интерфейса обмена данными узла и в противоположных направлениях топологии кольца. Иными словами, когда блок управления системы шин передает данные в конкретный узел шины, в частности - данные, имеющие запрос подтверждения/ответа, обратный сигнал или ответный сигнал этого узла шины посылается в обоих направлениях топологии кольца в блок управления.
Преимущества, которых позволяет достичь предлагаемое решение, можно усмотреть, в частности, в обеспечиваемом им улучшении - по сравнению с известными техническими решениями - достижимых времен срабатывания системы шин, как во время эксплуатации, так и при перезапуске системы. При этом гарантируется, что блок управления по-прежнему сможет осуществлять связь со всеми узлами шин даже в случае разомкнутой цепи.
С этой целью, в одном аспекте данного изобретения предложен шинный соединитель отдельного узла шины, содержащий блок переключения приема и передачи, предпочтительно выполненный с возможностью автоматического обнаружения начала передаваемых данных, по меньшей мере, в одном из упомянутых, по меньшей мере, двух интерфейсов обмена данными шинного соединителя и предпочтительно с возможностью автоматического соединения линии приема соответствующего интерфейса обмена данными с линией передачи другого интерфейса обмена данными при обнаружении начала приема данных в одном из упомянутых, по меньшей мере, двух интерфейсов обмена данными шинного соединителя.
Эти особенности гарантируют между блоком управления и периферийными устройствами связь, воплощаемую без задержки при пересылке данных и с быстрым срабатыванием.
Одно предпочтительное воплощение последнего усовершенствования предлагаемой системы шин обеспечивает блок переключения приема и передачи, предпочтительно содержащий логический модуль и/или микроконтроллер.
В соответствии с дополнительным аспектом изобретения, вышеупомянутый блок переключения приема и передачи шинного соединителя, или блок управления, соответственно, предпочтительно выполнен с возможностью автоматического обнаружения окончания приема данных, по меньшей мере, в одном из упомянутых, по меньшей мере, двух интерфейсов обмена данными и разъединения соединения линии приема соответствующего интерфейса обмена данными с линией передачи соответствующего другого интерфейса обмена данными при обнаружении окончания приема данных.
Чтобы предоставить возможность гарантировать не только пересылку данных без задержки, но и непосредственную связь с узлом шины системы шин, в дополнительном аспекте данного изобретения предложено, чтобы упомянутый, по меньшей мере, один узел шины содержал блок обработки, который является внешним по отношению к шинному соединителю и образован логическим модулем и/или микроконтроллером. Кроме того, блок переключения приема и передачи шинного соединителя предпочтительно выполнен с возможностью автоматического соединения линии приема интерфейса обмена данными с линией приема блока обработки при обнаружении начала приема данных в упомянутом одном из упомянутых, по меньшей мере, двух интерфейсов обмена данными шинного соединителя.
Чтобы сделать предлагаемую систему шин воплощающей обмен данными, как описано в начале, блок обработки шинного соединителя при дальнейшем совершенствовании вышеописанных вариантов осуществления выполнен с возможностью управления блоком переключения приема и передачи шинного соединителя таким образом, что линия передачи блока обработки соединяется с линией передачи первого и/или второго интерфейса обмена данными шинного соединителя.
В соответствии с дополнительным аспектом изобретения, блок обработки узла шины выполнен с возможностью управления блоком переключения приема и передачи шинного соединителя таким образом, что автоматическое соединение линии приема одного из упомянутых, по меньшей мере, двух интерфейсов обмена данными шинного соединителя с линией передачи другого из упомянутых, по меньшей мере, двух интерфейсов обмена данными шинного соединителя запрещается.
В соответствии с одним предпочтительным воплощением предлагаемой системы шин, блок управления системы шин передает данные, в частности - адресованные узлам шин данные или команды, в соответствующий узел шины, в частности, лишь через один из упомянутых, по меньшей мере, двух интерфейсов обмена данными. С другой стороны, каждый узел шины в общем случае передает данные в блок управления посредством своих, по меньшей мере, двух интерфейсов обмена данными и делает это в противоположных направлениях топологии кольца. Следовательно, узел шины посылает данные в блок управления конкретно в ответ на данные или команды, ранее принятые из блока управления и соответственно адресованные.
В одном аспекте данного изобретения предложен блок управления системы шин, сначала идентифицирующий соответствующие узлы шин, соединенные с системой шин, в целях автоматической инициализации а затем присваивающий идентифицированным узлам шин конкретный адрес, в частности, идентификатор (ID) шины.
Существенное преимущество, которого можно достичь с помощью решения, соответствующего изобретению, усматривается конкретно в том, что система способна автоматически обнаруживать неисправность, в частности - разрыв, в двухточечном соединении (сегменте шины) топологии кольца. Это происходит, например, когда узел шины передает данные посредством системы шин в блок управления, а принимает упомянутые данные только один из упомянутых, по меньшей мере, двух интерфейсов обмена данными блока управления.
В качестве альтернативы или дополнения к вышеизложенному, отметим, что система может сделать вывод о неисправности узла шины, когда блок управления передает данные наряду с запросом подтверждения/ответа а узел шины только через один из упомянутых, по меньшей мере, двух интерфейсов обмена данными, а блок управления не принимает данные из упомянутого узла шины, по меньшей мере, один из своих, по меньшей мере, двух интерфейсов обмена данными несмотря на запрос подтверждения/ответа.
Инициализация системы осуществляется, например, при первоначальном запуске системы или при замене либо дополнении периферийных устройств, соединенных с системой шин. Эту инициализацию предпочтительно осуществляют автоматически, а именно - с помощью блока управления, посылая данные конфигурации в первый узел шины через один из его, по меньшей мере, двух интерфейсов обмена данными. Данные конфигурации могут представлять собой, например, уместный пакет данных. За счет приема данных конфигурации, первому узлу шины присваивается особый адрес (идентификатор шины).
После присвоения особого адреса первому узлу шины, блок управления передает второй набор данных конфигурации аналогичным образом - через один из своих, по меньшей мере, двух интерфейсов обмена данными. Первый узел шины игнорирует этот второй набор данных конфигурации, потому что такой набор данных конфигурации ему не адресован. Вместо этого, первый узел шины пересылает набор данных конфигурации непосредственно следующему узлу шины (сохраняя при этом направление передачи). Иными словами, когда узел шины принимает в одном из своих портов некоторый набор данных конфигурации, ему не адресованный, он пересылает этот набор следующему узлу шины через другой свой порт. Таким образом, некоторый идентификатор шины последовательно присваивается каждому узлу шины.
Блок управления обнаруживает окончание процесса инициализации, когда другой интерфейс обмена данными (порт) блока управления опять последовательно принимает данные, которые изначально были посланы блоком управления. Затем это будет происходить, когда каждому узлу шины будет присваиваться особый идентификатор шины.
В соответствии с одним аспектом изобретения, блок управления может непосредственно обращаться к отдельным узлам шин и делает это, пользуясь идентификатором шины соответствующего узла шины. Поэтому узел шины имеет возможность посылать соответствующий ответ на команду или запрос подтверждения/ответа блока управления, соответственно, через оба порта (интерфейса обмена данными). Это означает, что каждый из двух портов блока управления принимает ответ узла шины.
Оба порта соответствующего узла шины всегда реагируют на запрос подтверждения/ответа, адресованный этому конкретному узлу шины. После инициализации, узел шины пересылает все данные непосредственно следующему узлу шины, сохраняя при этом the направление передачи. Это происходит без задержки, в частности, без предварительного подтверждения адреса.
Связь между блоком управления и узлом шины может быть связью, в частности, на основе принципа «ведущий-ведомый». В этом случае, блок управления служит в качестве ведущего блока, а отдельные узлы шин - в качестве ведомых блоков. Тогда узлы шин лишь передают данные после приема соответствующей команды, адресованной узлу шины, из блока управления. Затем соответствующий узел шины посылает ответ в блок управления.
В альтернативном варианте предполагаются, что узлы шин и блок управления осуществляют связь друг с другом методом равноправной связи. В этом случае, узлы шин могут передавать данные в блок управления без обязательного запроса, адресованного соответствующему узлу шины, из блока управления. Равноправная связь выгодна, например, когда один или несколько узлов шин воплощены как пожарные извещатели, приводимые в действие вручную. Когда такой узел шины включают вручную, он может посылать - как часть равноправной связи - соответствующие данные в блок управления в автоматическом ответе.
Чтобы создать систему с резервированием и дополнительно минимизировать потенциальные источники неисправностей, в дополнительном аспекте изобретения предложен вспомогательный блок управления, подсоединенный параллельно блоку управления. При отказе (основного) блока управления, вспомогательный блок управления принимает на себя функции, ранее выполнявшиеся отказавшим блоком.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Возможные варианты осуществления изобретения будут подробнее описаны ниже со ссылками на прилагаемые чертежи.
При этом:
на фиг. 1 представлено схематическое изображение, иллюстрирующее процесс инициализации в варианте осуществления системы шин в соответствии с изобретением;
на фиг. 2 представлено схематическое изображение, иллюстрирующее режим работы исправной системы шин в соответствии с изобретением после ее инициализации;
на фиг. 3 представлено схематическое изображение, иллюстрирующее обнаружение ошибки на линии блоком управления в системе шин в соответствии с данным изобретением;
на фиг. 4 представлено схематическое изображение, иллюстрирующее процедуру после обнаружения неисправности или ошибки на линии в системе шин в соответствии с фиг. 3;
на фиг. 5 представлена блок-схема возможного узла шины, подключенного к линии шины системы шин;
на фиг. 6 представлена блок-схема возможного узла шины в соответствии с фиг. 5 в состоянии, в котором узел шины принимает данные через первый интерфейс обмена данными шинного соединителя;
на фиг. 7 представлена блок-схема возможного узла шины в соответствии с фиг. 5 в состоянии, в котором узел шины принимает данные через второй интерфейс обмена данными шинного соединителя;
на фиг. 8 представлена блок-схема возможного узла шины в соответствии с фиг. 5 в состоянии, в котором узел шины передает данные через первый интерфейс обмена данными шинного соединителя;
на фиг. 9 представлена блок-схема возможного узла шины в соответствии с фиг. 5 в состоянии, в котором узел шины передает данные через второй интерфейс обмена данными шинного соединителя;
на фиг. 10 представлена блок-схема возможного узла шины в соответствии с фиг. 5 в состоянии, в котором узел шины передает данные через оба интерфейса обмена данными шинного соединителя;
на фиг. 11 представлена блок-схема возможного узла шины в соответствии с фиг. 5 в состоянии, в котором кольцо блока переключения приема и передачи шинного соединителя замкнуто, а данные, принимаемые во втором интерфейсе обмена данными шинного соединителя, пересылаются в первый интерфейс обмена данными шинного соединителя; и
на фиг. 12 представлена блок-схема возможного узла шины в соответствии с фиг. 5 в состоянии, в котором кольцо блока переключения приема и передачи шинного соединителя замкнуто, а данные, принимаемые в первом интерфейсе обмена данными шинного соединителя, пересылаются во второй интерфейс обмена данными шинного соединителя.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Возможные варианты осуществления предлагаемой системы 1 шин, схематически изображенные на чертежах, пригодны, в частности, оперативного контроля компонентов системы пожарной тревожной сигнализации, пожарной безопасности и/или флегматизации и/или управления этими компонентами. Эти компоненты в каждом случае встроены в систему 1 шин в качестве узлов 3.1, 3.2, 3.3 шин и могут осуществлять связь с блоком 2 управления, воплощенным в виде контроллера контура, связанного с упомянутой системой 1 шин.
Каждый узел 3.1, 3.2. 3.3 шины имеет шинный соединитель 11, посредством которого соответствующий узел 3.1, 3.2. 3.3 шины подключается к линии шины системы 1 шин. Каждый шинный соединитель 11 имеет, по меньшей мере, два (в изображенных вариантах осуществления - точно два) интерфейса 3.11, 3.12; 3.21, 3.22; 3.31, 3.32 обмена данными, соответственно, выполненных с возможностью передачи и приема данных. Блок 2 управления, выполненный в виде контроллера контура, тоже снабжен двумя интерфейсами 2.1, 2.2 обмена данными, каждый из которых аналогичным образом выполнен с возможностью передачи и приема данных.
Поэтому следует отметить, что на изображениях представленных на фиг. 1-4, показаны только интерфейсы 3.11, 3.12; 3.21, 3.22; 3.31, 3.32 обмена данными шинного соединителя 11. На фиг. 5 показана блок-схема возможного узла 3.1, 3.2. 3.3 шины с шинным соединителем 11, посредством которого узел 3.1, 3.2. 3.3 шины подключается к линии шины системы 1 шин. Режим работы шинного соединителя 11 очевиден из изображений, представленных на фиг. 6-12.
Отдельные компоненты системы 1 шин, т.е., блок 2 управления и соответствующий узел 3.1, 3.2. 3.3 шины, соединены друг с другом посредством отдельных сегментов шин, вследствие чего каждый сегмент шины образует двухточечное соединение 8 между двумя соседними компонентами (блоком управления и узлом шины) системы 1 шин. Поэтому топология кольца сформирована таким образом, что система 1 шин является кольцевой система шин.
Сегменты шин, образующие двухточечные соединения 8, могут быть, по меньшей мере, частично выполнены как проводные и/или оптические каналы передачи данных, в частности - волоконно-оптические соединения, содержащие оптические волокна.
В частности, с помощью предлагаемой системы 1 шин для каждого узла 3.1, 3.2. 3.3 шины системы 1 шин предпочтительно обеспечивается возможность передачи данных, принимаемых из блока 2 управления в одном из двух интерфейсов 3.11, 3.12; 3.21, 3.22; 3.31, 3.32 обмена данными этого узла, без задержки через другой его интерфейс 3.11, 3.12; 3.21, 3.22; 3.31, 3.32 обмена данными. Таким образом, данные, подлежащие передаче из блока управления, пересылаются от узла шины к узлу шины. Как будет подробнее описано ниже, эта пересылка происходит без предварительного подтверждения адресов во избежание какой бы то ни было задержки.
В частности, предлагаемая система 1 шин, обеспечивает для каждого узла 3.1, 3.2. 3.3 шины системы 1 шин возможность передачи идентичной информации (данных), как через его первый, так и через его второй интерфейс 3.11, 3.12; 3.21, 3.22; 3.31, 3.32 обмена данными, когда упомянутый узел нуждается в посылке данных в блок 2 управления или намеревается осуществить эту посылку, так что данные посылаются в блок 2 управления по двум разным каналам передачи данных, идущим в противоположных направлениях в пределах топологии кольца.
Когда передача данных, воплощаемая в системе 1 шин, основана на принципе «ведущий - ведомый», соответствующий узел 3.1, 3.2. 3.3 шины передает данные в ответ на приглашение, принятое ранее из блока 2 управления. В месте с тем, возможна также и передача данных, основанная на принципе равноправия, - в этом случае, узел 3.1, 3.2. 3.3 шины тоже может передавать данные в блок 2 управления без соответствующего запроса, делаемого блоком 2 управления.
В возможных вариантах осуществления предлагаемой системы 1 шин, схематически изображенной на чертежах, блок 2 управления в общем случае посылает все данные в узел (узлы) 3.1, 3.2, 3.3 шины только через один из двух своих интерфейсов 2.1, 2.2 обмена данными при «нормальной» работе шин, т.е., до обнаружения неисправности в двухточечном соединении 8 топологии кольца. Вместе с тем, если в двухточечном соединении 8 топологии кольца обнаруживается неисправность, блок 2 управления изменяет свой режим передачи, а потом посылает идентичную информацию (данные) в заданный узел (заданные узлы) 3.1, 3.2, 3.3 шины через оба свои интерфейса 2.1, 2.2 обмена данными. Потом эту идентичную информацию посылают по двум раздельным каналам передачи данных в противоположных - по отношению к топологии кольца - направлениях передачи. То, как система может автоматически обнаруживать неисправность в двухточечном соединении 8 топологии кольца, будет подробнее описано ниже со ссылками на схематическое изображение, приведенное на фиг. 3.
На фиг. 1 схематически изображен первый возможный вариант осуществления предлагаемой системы 1 шин. В системе 1 шин, соответствующей фиг. 1 схематически изображены три узла 3.1, 3.2, 3.3 шин. Отметим, однако, что возможно любое произвольное количество узлов шин; в частности в системе 1 шин также могут быть встроены узлы шин, количество которых значительно больше, чем, всего три. Предлагаемая система 1 шин оказалась бы подходящей, по меньшей мере - в принципе, и лишь при одном-единственном узле шины.
В зависимости от соответствующего приложения, выгодной может оказаться и проводная передача данных. В таком случае, в качестве сегментов шин можно было бы предусмотреть проводные двухточечные соединения 8. Как следствие, это могли бы быть, в частности, 2-хжильные или 4-хжильные кабели, предпочтительно - соответственно экранированные для защиты от электромагнитных помех. Весьма подходящим для сегментов шин является, например, соответствующий кабель типа «витая пара» или кабель других аналогичных типов, в котором провода скручены друг с другом попарно. Этот вариант дает преимущество знания того, что в пределах одного кабеля можно свивать пары проводов с изменяющимися степенями кручения (шагами повива) и разными направлениями вращения, вследствие чего витые пары проводов позволяют получить лучшую защиту от внешних переменных магнитных полей и электрических помех, чем провода, проложенные лишь параллельно.
Перед тем, как можно будет ввести систему 1 шин в эксплуатацию, ее нужно сначала инициализировать. Это необходимо при первоначальном запуске системы, а также при перезапуске, например - при изменении в конфигурации узлов шин, встроенных в системе 1 шин, например, после введения дополнительных узлов шин в систему шин.
Перед инициализацией системы 1 шин, например, при перезапуске системы или при первоначальном запуске, все узлы 3.1, 3.2, 3.3 шин находятся в нейтральном состоянии, также именуемом здесь «состоянием незанятости». Как указано пунктирными стрелками на фиг. 1, чтобы инициализировать систему, блок 2 управления лишь передает соответствующие данные 4.1 конфигурации в «первый» узел 3.1 шины, непосредственно соседствующий с блоком 2 управления в топологии кольца, через свой (первый) интерфейс 2.1 передачи данных с целью присвоения этому узлу уместного адреса (идентификатора шины).
После этого, блок 2 управления аналогичным образом передает данные 4.2 дальнейшей конфигурации через свой (первый) интерфейс 2.1 передачи данных. Поскольку первому узлу 3.1 шины уже присвоен особый адрес, а данные 4.2 дальнейшей конфигурации не адресованы в адрес, связанный с первым узлом 3.1 шины, первый узел 3.1 шины игнорирует эти данные 4.2 дальнейшей конфигурации. Понятие «игнорировать» в этом контексте означает, что первый узел 3.1 шины «признает», что данные 4.2 дальнейшей конфигурации ему не адресованы. В результате, эти данные 4.2 дальнейшей конфигурации пересылаются непосредственно следующему узлу 3.2 шины, и делается это так, что направление передачи в топологии кольца (по часовой стрелке на фиг. 1) сохраняется. Поскольку этот второй узел 3.2 шины в этом момент по прежнему находится в своем состоянии незанятости, узлу 3.2 шины аналогичным образом присваивается особый адрес посредством данных 4.2 дальнейшей конфигурации.
Этот процесс инициализации продолжается до тех пор, пока некоторый особый адрес не оказывается присвоенным каждому узлу 3.1, 3.2. 3.3 шины.
Завершение процесса инициализации распознается сразу же после того, как блок 2 управления снова принимает обратно, а именно - через свой второй интерфейс 2.2 обмена данными, набор данных конфигурации, которые упомянутый блок 2 управления ранее передал через свой первый интерфейс 2.1 обмена данными.
На фиг. 2 показано схематическое изображение системы 1 шин в соответствии с фиг. 1 после инициализации системы. Согласно этому изображению, блок 2 управления теперь может непосредственно обращаться к отдельным узлам шин, например, таким, как «первый» узел 3.1 шины, в частности, посредством команды 5, адресованной узлу шины, и при этом сохраняет способность принимать соответствующие ответы из отдельных узлов шин.
Возможная процедура передачи данных изображена на фиг. 2 посредством пунктирных стрелок. Конкретно, блок 2 управления посылает команду 5 в первый узел 3.1 шины в состоянии, схематически изображенном на фиг. 2. Эта команда 5 принимается в порту 3.11 соответствующего узла 3.1 шины. Затем узел 3.1 шины посылает соответствующий ответ обратно в блок 2 управления.
Говоря подробнее, это гарантируется посредством идентичной информации (данных), посылаемой (посылаемых) в каждом случае обратно в блок 2 управления через два интерфейса 3.11, 3.12 передачи данных узла 3.1 шины, и это происходит в противоположных - по отношению к топологии кольца - направлениях передачи. На фиг. 2 это схематически указано посредством пунктирными стрелками 6.1, 6.2.
Таким образом, ответы (данные), посылаемые по трактам 6.1, 6.2 передачи достигают обоих портов 2.1 и 2.2 блока 2 управления, поскольку они проходят по системе шин в противоположных направлениях. Поэтому блок 2 управления может распознать, что система 1 шин функционирует надлежащим образом, так как блок 2 управления определяет, что данные 6.1, 6.2 узла 3.1 шины достигли обоих портов 2.1 и 2.2 упомянутого блока.
На фиг. 3 показана возможная ситуация, в которой в сегменте 8 шины системы 1 шин произошел отказ F на линии. Ссылки на схематическое изображение согласно фиг. 3 будут сделаны ниже при описании того, как предлагаемая система 1 шин обнаруживает неисправность при передаче данных в сегменте шины 8 системы 1 шин.
Как указано на фиг. 3, первый набор 5 данных блока 2 управления достигает первого узла 3.1 шины беспрепятственно, поскольку в возможной ситуации, изображенной на фиг. 3, отказ F на линии происходит после (по отношению к выбранному направлению передачи из блока управления в пределах топологии кольца) первого узла 3.1 шины. Узел 3.1 шины посылает соответствующие ответы 6.1 и 6.2 обратно в блок 2 управления. Ввиду отказа F на линии, сообщение 6.2 не может достичь блока 2 управления. Только ответ 6.1 узла 3.1 шины достигает блока 2 управления в порту 2.1. Поскольку блок 2 управления не принимает ответы узла 3.1 шины в обоих портах 2.1, 2.2, в этом случае делается заключение о существовании отказа на линии.
На фиг. 4 схематически изображена процедура, проводимая после обнаружения неисправности или отказа F на линии в системе 1 шин в соответствии с фиг. 3. Непосредственно после обнаружения отказа F на линии, блок 2 управления передает все данные в узлы 3.1, 3.2, 3.3 шин через оба свои порта 2.1, 2.2. На фиг. 4 изображен пример того, как разные узлы шин 3.1, 3.2 с разных сторон от места отказа F на линии принимают команды из блока 2 управления.
В случае узла шины, например, первого узла 3.1 шины, расположенного перед - в направлении по часовой стрелке согласно топологии кольца - местом отказа F на линии, команда, обозначенная позицией «5.2», достигает узла 3.1 шины, а команда, обозначенная позицией «5.3», не достигает первого узла 3.1 шины, поскольку блокируется отказом F на линии. Тем не менее, первый узел 3.1 шины посылает свои ответы 7.1 и 7.2 через оба своих порта 3.11 и 3.12. Таким образом, в этом случае, только один ответ (ответ 7.1) достигает блока 2 управления, и это ответ в порту 2.1. Передача другого ответа 7.2 блокируется отказом F на линии.
В случае второго узла 3.2 шины, расположенного после - в направлении по часовой стрелке согласно топологии кольца - места отказа F на линии, набор данных или команда из блока 2 управления, обозначенный или обозначенная позицией «5.5» на фиг. 4, достигает второго узла 3.2 шины через второй порт 2.2 блока 2 управления. Набор данных или команда из блока 2 управления, обозначенный или обозначенная позицией «5.4» и передаваемая блоком 2 управления через его первый порт 2.1, не достигает второго узла 3.2 шины из-за отказа F на линии. В свою очередь, второй узел 3.2 шины затем посылает команды 7.3 и 7.4 в блок 2 управления через свои два порта 3.21 и 3.22. В этом случае, набор данных или команда, обозначенный или обозначенная позицией «7.3» достигает блока управления через торой порт 2.2, а набор данных или команда, обозначенный или обозначенная позицией «7.4», не достигает блока 2 управления из-за отказа F на линии.
Эту процедуру можно легко обобщить для сколь угодно большого желаемого количества узлов шин, и поэтому сразу же становится очевидно, что блок 2 управления может осуществлять связь со всеми узлами шин посредством системы 1 шин или посредством способа эксплуатации системы 1 шин соответственно, даже при условии отказа F на линии. Кроме того, оказываются необязательными перезапуск или повторная инициализация каких-либо отдельных или всех узлов шин. Таким образом, задержка, которая происходит при возникновении отказа F на линии, ограничена периодом, затрачиваемым на обнаружение отказа F на линии. Сразу же после обнаружения отказа F на линии, блок 2 управления передает команды из обоих своих портов 2.1 и 2.2 и поэтому может осуществлять связь со всеми узлами шин.
Так как узлы шин, в свою очередь, посылают ответы на команды блока 2 управления через оба его порта, следовательно, это может гарантировать, что все команды блока 2 управления команды могут быть получены всегда и всеми узлами шин, когда есть отказ F на линии, а блок 2 управления также способен принимать все ответы узлов шин.
Ниже, при описании структуры и режима работы шинного соединителя 11, используемого в возможном варианте осуществления предлагаемой система 1 шин для подключения узла 3.1, 3.2. 3.3 шины к линии шины системы 1 шин, будут сделаны ссылки на изображения, представленные на фиг. 5-12.
В соответствии с блок-схемой, показанной на фиг. 5, шинный соединитель 11 в возможном варианте осуществления содержит блок 9 переключения приема и передачи. Помимо этого, шинный соединитель 11 охватывает, по меньшей мере, два интерфейса 3.11, 3.12; 3.21, 3.22; 3.31, 3.32 обмена данными соответствующих узлов 3.1, 3.2, 3.3 шин. Как отмечалось выше, в вариантах осуществления, показанных чертежах, каждый узел 3.1, 3.2. 3.3 шины имеет точно два интерфейса 3.11, 3.12; 3.21, 3.22; 3.31, 3.32 обмена данными, поэтому ниже будут сделаны ссылки на первый и второй интерфейсы обмена данными шинного соединителя 11.
Как указывают соответствующие стрелки T1, Т2, R1 и R2 согласно фиг. 5, блок 9 переключения приема и передачи шинного соединителя осуществляет двустороннюю связь с двумя интерфейсами 3.11, 3.12; 3.21, 3.22; 3.31, 3.32 обмена данными, связанными с шинным соединителем 11. Это предусмотрено конкретно для возможности посылки данных из блока 9 переключения приема и передачи в первый интерфейс 3.11, 3.21, 3.31 обмена данными по линии Т1 передачи, хотя возможна и посылка данных из блока 9 переключения приема и передачи во второй интерфейс 3.12, 3.22, 3.32 обмена данными по линии Т2 передачи. Вследствие этого, линии R1 и R2 приема служат для гарантии того, что данные, принимаемые через первый и/или второй интерфейс 3.11, 3.12; 3.21, 3.22; 3.31, 3.32 обмена данными шинного соединителя, достигнут блока 9 переключения приема и передачи.
Поэтому надлежит учитывать, что изображение на фиг. 5 является лишь схематическим изображением. В частности, стрелки T1, Т2, R1 и R2 здесь изображают главным образом лишь поток данных и направление потока данных. Таким образом, предполагается, в частности, что линия Т1 передачи и линия R1 приема, или линия Т2 передачи и линия R2 приема, соответственно, физически идентичны.
Шинный соединитель 11 дополнительно имеет интерфейс Т, R, S, через который блок 9 переключения приема и передачи соединяется с микроконтроллером 10 узла 3.1, 3.2. 3.3 шины. Микроконтроллер 10, которые иногда также называют «контроллером приложений», предоставляет функциональные возможности периферийного устройства, воплощенного в виде узла 3.1, 3.2. 3.3 шины. Среди функций контроллера приложений есть считывание данных датчиков и/или управление исполнительными механизмами. В возможных вариантах осуществления, изображенных на чертежах, микроконтроллер 10 не является компонентом шинного соединителя 11.
В соответствии с одним предпочтительным воплощением подключения шин, схематически показанным на фиг. 5, интерфейс обмена данными между блоком 9 переключения приема и передачи и микроконтроллером 10 имеет, с одной стороны, двунаправленное последовательное информационное соединение, посредством которого поток данных кольцевой шины направляется из блока 9 переключения приема и передачи в микроконтроллер 10, и множество линий S управления, предназначенных для управления поведением блока 9 переключения приема и передачи, в шинный соединитель 11. Обмен данными между блоком 9 переключения приема и передачи и микроконтроллером 10 схематически изображен на фиг. 5 посредством стрелок «R» и «Т». Таким образом, стрелка «R» символизирует принимаемый - из соответствующего периферийного устройства - поток данных (линию приема), а стрелка «Т» символизирует выдаваемый - из соответствующего периферийного устройства - поток данных (линию передачи) в систему 1 шин.
В зависимости от управления, осуществляемого контроллером приложений (микроконтроллером 10), шинный соединитель либо направляет данные в кольцевую шину, где и происходит непосредственный обмен данными между двумя интерфейсами 3.11, 3.12; 3.21, 3.22; 3.31, 3.32 обмена данными шинного соединителя, либо блокирует направление данных. Когда данные передаются посредством шинного соединителя, это позволяет рассматривать кольцо как замкнутое. В противном случае, кольцо является разомкнутым. В любом случае, однако, данные, присутствующие в одном из двух интерфейсов 3.11, 3.12; 3.21, 3.22; 3.31, 3.32 обмена данными шинного соединителя, выдаются в интерфейс обмена данными между блоком 9 переключения приема и передачи и микроконтроллером 10.
Помимо этого, данные можно передавать из интерфейса обмена данными между блоком 9 переключения приема и передачи и микроконтроллером 10 в первый и/или второй интерфейс 3.11, 3.12; 3.21, 3.22; 3.31, 3.32 обмена данными шинного соединителя.
Как будет подробнее описано ниже со ссылками на изображения, представленные на фиг. 6-12, блок 9 переключения приема и передачи шинного соединителя 11, схематически изображенный на фиг. 5, выполнен с возможностью обнаружения начала приема данных, по меньшей мере, в одном из двух интерфейсов 3.11, 3.12; 3.21, 3.22; 3.31, 3.32 обмена данными шинного соединителя и - при обнаружении начала приема данных в одном из двух интерфейсов 3.11, 3.12; 3.21, 3.22; 3.31, 3.32 обмена данными - автоматического соединения линии R1, R2 приема соответствующего интерфейса 3.11, 3.12; 3.21, 3.22; 3.31, 3.32 обмена данными с линией T1, Т2 передачи другого интерфейса 3.11, 3.12; 3.21, 3.22; 3.31, 3.32 обмена данными (см. фиг. 11 и 12). Вследствие этого, данные можно направлять через шинный соединитель 11 без какой-либо задержки.
Кроме того, блок 9 переключения приема и передачи шинного соединителя 11, схематически изображенный на фиг. 5, выполнен с возможностью автоматического соединения линии R1, R2 приема интерфейса 3.11, 3.12; 3.21, 3.22; 3.31, 3.32 обмена данными с линией R приема микроконтроллера 10 при обнаружении начала данных, принимаемых в одном из двух интерфейсов 3.11, 3.12; 3.21, 3.22; 3.31, 3.32 обмена данными шинного соединителя (см. фиг. 6, 7, 11 и 12).
Более того, в варианте осуществления, схематически изображенном на фиг. 5, микроконтроллер 10 упомянутого, по меньшей мере, одного узла 3.1, 3.2. 3.3 шины выполнен с возможностью управления блоком 9 переключения приема и передачи шинного соединителя таким образом, что линия Т передачи микроконтроллера 10 оказывается соединенной с линией Т1 передачи первого и/или второго интерфейса обмена данными 3.11, 3.21, 3.31; 3.12, 3.22, 3.32 шинного соединителя (см. фиг. 8, 9 и 10).
И, наконец, блок 9 переключения приема и передачи шинного соединителя, схематически изображенный на фиг. 5, выполнен с возможностью автоматического обнаружения окончания приема данных, по меньшей мере, в одном из двух интерфейсов 3.11, 3.12; 3.21, 3.22; 3.31, 3.32 обмена данными шинного соединителя и разъединения соединения между линией R1, R2 приема соответствующего интерфейса 3.11, 3.12; 3.21, 3.22; 3.31, 3.32 обмена данными и линией T1, Т2 передачи соответствующего другого интерфейса 3.11, 3.12; 3.21, 3.22; 3.31, 3.32 обмена данными при обнаружении окончания приема данных.
В одном возможном варианте осуществления, система 1 шин, соответствующая изобретению построена на основе стандарта RS-4 85, а данные, подлежащие передаче через эту систему шин, передаются по-другому. Например, после того, как узел шины (приемопередатчик, соответствующий стандарту RS4 85) принимает данные, эти данные затем выдаются в форме последовательного потока данных наземного устройства.
В этом возможном воплощении, данные состоят в основном из стартового бита, восьми битов данных, одного бита четности и одного стопового бита, что дает в общей сложности 11 бит. Длительность бита зависит от скорости передачи данных, выражаемой в бодах (бит/с). Чем выше скорость передачи данных в бодах, тем меньше длительность бита, а чем ниже скорость передачи данных в бодах, тем больше длительность бита. Например, скорость передачи данных в бодах, составляющая 115200, приводит к длительности бита, составляющей 8,68 мкс. Соответственно, передача 11 бит занимает приблизительно 100 мкс (95,48 мкс).
Все логические уровни, описываемые ниже, относятся к последовательному потоку данных наземного устройства на выходе приемопередатчика, соответствующего стандарту RS485.
Стартовый бит предпочтительно всегда начинается спадающим фронтом и поэтому всегда имеет низкий уровень, а столовый бит всегда имеет высокий уровень. Все, что между ними, непредсказуемо.
Сообщение обычно имеет длину в несколько байтов. Таким образом, сообщение всегда состоит из частей, кратных 11-ти битам. Байты сообщения предпочтительно всегда передаются последовательно в виде «плотного» кадра данных. Поэтому интервал времени между байтами (в пределах сообщения) не должен превышать 1,5 длительности передачи байта. Таким образом, при скорости передачи данных 115200 бод, последовательная передача двух байтов сообщения не должна длиться больше 150 мкс.
Промежуток между двумя разными сообщениями должен составлять, по меньшей мере, 3,5 длительности передачи байта. Таким образом, при скорости передачи данных 115200 бод, должен пройти промежуток, по меньшей мере, приблизительно 350 мкс прежде, чем можно будет передать в шину новое сообщение.
В соответствии с вышеописанным вариантом осуществления, можно сказать, что в общем случае сообщение всегда начинается спадающим фронтом и что сообщение всегда оканчивается, когда ни один байт больше не передается, по меньшей мере, в течение 150 мкс (при скорости передачи данных 115200 бод). Это позволяет автоматически обнаруживать начало и окончание сообщения.
Таким образом, кольцевая схема шинного соединителя реагирует на спадающие фронты в первом и втором интерфейсе обмена данными шинного соединителя. Когда в интерфейсе обмена данными шинного соединителя обнаруживается спадающий фронт, упомянутому интерфейсу обмена данными затем разрешается работать как порт приема для передачи данных, а для другого интерфейса обмена данными шинного соединителя запрещается обнаружение спадающих фронтов.
Если система шин еще не инициализирована, то кольцо является разомкнутым, так что данные из порта приема шинного соединителя 11 можно передавать лишь в интерфейс обмена данными между блоком 9 переключения приема и передачи и микроконтроллером 10. Сразу же после завершения инициализации системы шин, кольцо оказывается замкнутым, так что данные из порта приема шинного соединителя 11 можно передавать в оба интерфейса обмена данными - между блоком 9 переключения приема и передачи и микроконтроллером 10, а также в интерфейс обмена данными шинного соединителя 11 не являющийся интерфейсом обмена данными, служащим в качестве порта приема.
Сразу же после его установления, порт приема предпочтительно остается таковым, а именно - безотносительно того, прием скольких битов происходит, через какой интервал, и т.д. Вследствие этого, предпочтительно полагается, что шинный соединитель наделен функцией обнаружения окончания сообщения или изменения направления передачи данных. С этой целью, шинный соединитель 11 содержит надлежащую управляющую логику, предпочтительно - компонент с интегральной схемой прикладной ориентации или программируемой логикой (программируемой логической матрицей (PLA), вентильной матрицей, программируемой пользователем (FPGA), сложным устройством с программируемой логикой (CPLD), и т.д.), если это применимо в сочетании с микроконтроллером. Когда шинный соединитель 11 обнаруживает, что, без приема еще какого-либо байта прошло, по меньшей мере, 150 мкс, он разъединяет ранее установленное соединение. Следующий спадающий фронт в первом или втором интерфейсе обмена данными шинного соединителя может затем установить новое соединение.
Данное изобретение не ограничивается возможными вариантами осуществления, изображенными на чертежах, а скорее является результатом совокупного рассмотрения в контексте всех раскрытых в нем признаков.