專利名稱：通信方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通信方法，使用這種方法可以在用于控制和/或監(jiān)視一個技術(shù)過程的通信站(S1,S2,S3,S4)之間進行通信，這些通信站通過一條總線，特別是一條現(xiàn)場總線，相互連接通信，并可由它們的地址相互區(qū)分。其中每個通信站管理稱為服務(wù)訪問點(Service Access Point)的第一參考組。
在德國標(biāo)準(zhǔn)EN50170的第一部分定義了一種用于管理接收資源的模型。這種定義擴充了參與通信的通信站的源地址和目的地址，最后表現(xiàn)為一個參考，基于這個參考，可以明確地處理不同通信關(guān)系的輸入和輸出數(shù)據(jù)。這些擴充的源地址和目的地址以下稱為服務(wù)訪問點(Service Access Point)，簡稱SAP。例如，一個以前能夠通過發(fā)送站和接收站數(shù)據(jù)定義的連接關(guān)系，比如，[發(fā)送站站1，接收站站3]，可以分別擴充為參與通信的通信站的一個服務(wù)訪問點的數(shù)據(jù)，比如[發(fā)送站站1.SAP3，接收站站3.SAP5]。采用這種方法，每個通信站可以分別明確地處理與許多其它通信站的通信關(guān)系，只要每個這樣的通信關(guān)系能夠分別使用一個確定的服務(wù)訪問點。
通信關(guān)系的數(shù)量可以由每個通信關(guān)系的SAP通過項目隱含地確定。由此還存在其它通信關(guān)系，在這些通信關(guān)系中，發(fā)送站首先給可能的接收站發(fā)送一個報文，并由可能的接收站給一個空閑的服務(wù)訪問點回送應(yīng)答報文。用這種方法能夠?qū)?shù)據(jù)發(fā)送到可能的接收站，然后這個報文本身通過用這種方式處理的服務(wù)訪問點發(fā)送到這個接收站。
既然每個通信站可以提供的服務(wù)訪問點的數(shù)目是受限的，其結(jié)果是，用這種方式處理的可能的連接數(shù)目受限于服務(wù)訪問點的數(shù)目。
對于每個服務(wù)訪問點通常應(yīng)當(dāng)確定，哪個通信站具有使用這個服務(wù)訪問點的權(quán)利。對于每個服務(wù)訪問點可以確定的是，所有參與通信的通信站都能使用這個服務(wù)訪問點。而且，雖然第一眼看上去這一點可以增加可能的連接數(shù)目，但多個連接站使用僅僅同一個服務(wù)訪問點時，可能導(dǎo)致操作上不可容忍的錯誤。
例如，對于一個所有通信站都能使用的服務(wù)訪問點，一個第一通信站通過這個服務(wù)訪問點發(fā)送數(shù)據(jù)，而且這個通信站直接等待它已經(jīng)發(fā)送數(shù)據(jù)的應(yīng)答或響應(yīng)，則只有當(dāng)應(yīng)答數(shù)據(jù)是直接可使用的，這個應(yīng)答才會直接跟在接收數(shù)據(jù)的后面。相反，如果應(yīng)答數(shù)據(jù)不能直接使用，則這個通信站必須在隨后的一段時間內(nèi)再一次詢問數(shù)據(jù)現(xiàn)在是否準(zhǔn)備好了。如果在中間時間內(nèi)另一個通信站對同一個服務(wù)訪問點進行訪問，而這個訪問點也沒有阻止，這是由于服務(wù)訪問點對于所有通信站都能使用的，則本來發(fā)給第一通信站的數(shù)據(jù)，突然到達了在中間時間訪問這個服務(wù)訪問點的那個通信站，這里所謂的中間時間是指介于原始發(fā)送和緊隨其后的應(yīng)答數(shù)據(jù)的獲取之間的時間。
本發(fā)明要解決的任務(wù)包括，在一種已知的通信方法中擴大可使用的連接資源，而又不影響通信的質(zhì)量、安全性和效率。
這個任務(wù)的解決方法是，通過使用一種通信方法，可以在用于控制和/或監(jiān)視一個技術(shù)過程的通信站之間進行通信，這些通信站通過一條總線相互連接通信，并可由它們的地址相互區(qū)分。其中每個通信站管理稱為服務(wù)訪問點(Service Access Point)的第一參考組。其中，對于這些服務(wù)訪問點中的至少一個需要管理第二參考組，對于這些第二參考組中的每一個參考的訪問是基于被訪問通信站的地址來實現(xiàn)的。
第一組參考，即服務(wù)訪問點，可能是一組所謂的指針，指向可供使用的存儲區(qū)，或者是一個數(shù)組，其中每一個數(shù)組元素使用一個特定的存儲區(qū)。根據(jù)由標(biāo)準(zhǔn)已知的通信方法，指針指向的或數(shù)組元素參考指向的存儲區(qū)，要么直接用于通信數(shù)據(jù)的中間存儲，要么包含一個特定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其中的存儲區(qū)提供給通信數(shù)據(jù)用于中間存儲。
以下先描述第一種可能的情況，其中參考組實現(xiàn)為存儲區(qū)的指針組?？偣灿形鍌€服務(wù)訪問點可供使用，所以參考組因此包括五個指針，分別指向獨立的存儲區(qū)。這些存儲區(qū)直接或間接地服務(wù)于輸入或輸出通信數(shù)據(jù)的中間存儲，其中這些存儲區(qū)通過進一步的指針指向?qū)嶋H的存儲區(qū)。
根據(jù)本發(fā)明的規(guī)定，對于至少一個服務(wù)訪問點需要管理一個第二參考組。與服務(wù)參考點對應(yīng)的指針現(xiàn)在不是指向上面已經(jīng)敘述的其它存儲區(qū)，而是指向一個本身又包含一組指針的存儲區(qū)。首先這組指針中的指針實際指向上面敘述的存儲區(qū)。當(dāng)現(xiàn)在要向第一通信站，例如使用地址1，通過由項目確定的編號為5的服務(wù)訪問點實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送，地址為3的通信站發(fā)送數(shù)據(jù)，因此，根據(jù)本發(fā)明，為了中間存儲接收的數(shù)據(jù)，從第一參考組中選定第五個指針(服務(wù)訪問點5)并從由這個指針尋址的包含第二參考組的存儲區(qū)中選定第三指針，因為第二參考組中的第三指針對應(yīng)于地址為3的傳送數(shù)據(jù)的通信站。
本發(fā)明的其它特點、優(yōu)點和應(yīng)用可能性可以根據(jù)附圖和附圖本身由下面的附屬權(quán)利要求及實施例的描述得到說明。其中所有描述和/或圖形展示的特點本身或以喜歡的組合方式描述的本發(fā)明的概念不依賴于權(quán)利要求的摘要或反之亦然。
附

圖1表示一個總線系統(tǒng)B，以及通過總線相連的通信站S1,S2,S3和S4。通信站S1,S2,S3,S4通過訪問總線相互通信。這些通信站遵從一個通過總線系統(tǒng)B定義的協(xié)議。在實施例中這個為總線系統(tǒng)定義的協(xié)議使用所謂的專用總線協(xié)議(Profibusprotokoll)，特別是專用總線-DP，這種協(xié)議的輸入端也涉及已經(jīng)提到的德國標(biāo)準(zhǔn)EN50170的第一部分。當(dāng)然，本發(fā)明也可以使用其它的通信協(xié)議。
附圖2用另一種方式表示附圖1通信站S1,S2,S3,S4。為了通信每個通信站都訪問總線B。為此每個通信站都設(shè)有訪問總線B的訪問單元，這些訪問單元通常用特定的專用集成電路芯片(ASIC)來實現(xiàn)。其中接入總線的用軟件或公司軟件實現(xiàn)的功能特別包括服務(wù)訪問點SAP1,SAP2,SAP3,SAP4的功能。
上面已經(jīng)提到，服務(wù)訪問點SAP1,SAP2,SAP3,SAP4使得參與通信的通信站S1,S2,S3,S4分別擴充了源地址和目的地址，使得一個通信站可以與其它多個通信站建立明確的通信關(guān)系。
例如，根據(jù)附圖2，通信站S1與通信站S4有通信關(guān)系，與通信站S2也有通信關(guān)系。這意味著，參與通信的站S1至少有兩種通信關(guān)系，這兩種通信關(guān)系可以通過選擇確定的服務(wù)訪問點來相互區(qū)分。例如根據(jù)附圖2，與通信站S4的連接可以通過站S1的第一個服務(wù)訪問點來實現(xiàn)，而與站S2的通信可以通過站S1的倒數(shù)第二個服務(wù)訪問點來實現(xiàn)。參與通信的通信站S2或S4的其它通信關(guān)系具有完全類似的關(guān)系。
上面還提到過，對項目的所有通信關(guān)系如果服務(wù)訪問點不夠用，將要使用更多的通信站，特別是所有通信站的特定的服務(wù)訪問點。由此及彼引出的問題特別包括，當(dāng)一個站，例如站S1，需要從其它站，例如站S4，接收數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)還不能直接使用，則站S1必定會在隨后的一段時間重新詢問這些數(shù)據(jù)。如果在站S1的第一次詢問和重新詢問之間的中間時間內(nèi)，另一個站，例如站S2，對所有通信站都能使用的站S4的服務(wù)訪問點進行了訪問，則本來發(fā)給站S1的特定數(shù)據(jù)錯誤地發(fā)給了站S2。
為了嚴(yán)格地避免這個問題，對于每個服務(wù)訪問點設(shè)置一個源地址過濾表QAC，如附圖3所示。由此，對于每一個單獨的服務(wù)訪問點，雖已經(jīng)根據(jù)其特性作為參考表現(xiàn)為一種“使用者分類”，還要進一步劃分為獨立的“使用者分類”。對于參與通信的通信站，每一個這樣的“使用者分類”都分配確定的通信站地址，以及相應(yīng)的使用者分類號。
根據(jù)附圖3，其中表現(xiàn)了由附圖2確定的例如站S4的服務(wù)訪問點的擴充功能，站S1以及站S2使用了站S4的服務(wù)訪問點4，則站S1的所有數(shù)據(jù)會到達編號為1的使用者分類，而站S2的所有數(shù)據(jù)會到達編號為2的使用者分類。如前面已經(jīng)描述，將使用同一個服務(wù)訪問點，即編號為4的服務(wù)訪問點。
第一通信站與另一個通信站通過事先確定的或選定的服務(wù)訪問點進行通信時，總是使用這個使用者分類，其號碼要么直接對應(yīng)于第一通信站的站號，要么按另一種方式分配，例如使用一個確定的查詢表。由于在總線上不允許地址沖突，而通信站的地址也是確定的，則可以保證，通過使用者分類的每一次訪問也是沒有沖突的。
一方面，上述設(shè)定的查詢表可能包括參與通信的通信站的地址，這些地址分別是升序或降序排列的優(yōu)選以0開頭的自然數(shù)。另一方面，通常將通信站的地址進行這種方式的編碼，通過簡單設(shè)定掩碼的比特位，可以從每個站地址獲得一個自然數(shù)，按本發(fā)明所述的方法直接變換為使用者分類號。
在存儲器中作為指針建立的參考的關(guān)系分別在附圖4和附圖5進行說明。在輸入端又一次假定，參考沒有必要必須建立為指針。因此有可能定義一種適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)各自的符號對這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的每個字段進行訪問。
附圖4表示對已知的服務(wù)訪問點的一種可能的存儲器利用方法。在附圖4中表示為SAP的第一參考組包括一組用一維數(shù)組表示的指針。使用數(shù)組號碼，例如號碼2，可以訪問每個服務(wù)訪問點。由此數(shù)組號碼直接對應(yīng)一個服務(wù)訪問點。在可以由號碼分別參考的數(shù)組中至少有一個指向存儲區(qū)的指針，用于通信數(shù)據(jù)的中間存儲。因此，分配給服務(wù)訪問點1的指針也指向存儲區(qū)M1，分配給服務(wù)訪問點2的指針也指向存儲區(qū)M2，等等。
與此相對，附圖5表示根據(jù)權(quán)利要求1中指定的通信方法的一種可能的存儲器利用方法。同樣地，服務(wù)訪問點也是由數(shù)組號碼分別參考的一維數(shù)組。一個指針至少包括一個這樣的數(shù)組，與附圖4中表現(xiàn)的關(guān)系相反，這里的指針不是直接指向一個存儲區(qū)，而是指向源地址編碼的一個QAC表。如果一個通信站使用一個直接或間接對應(yīng)于自然數(shù)2的地址，給一個能夠使用如權(quán)利要求1所述的通信方法的通信站發(fā)送數(shù)據(jù)，則已發(fā)送的數(shù)據(jù)會以下面所述的方案發(fā)送到各個存儲區(qū)。
根據(jù)項目，通信需要一個服務(wù)訪問點。假定使用服務(wù)訪問點1。分配給這個服務(wù)訪問點的是一個指針，指向源地址編碼的QAC1表?？梢詡魉蛿?shù)據(jù)的通信站的地址是2，或者對應(yīng)于數(shù)2。然后從源地址編碼的QAC1表中選擇單元2。這個單元的指針指向存儲區(qū)M12。這個存儲區(qū)只供通信過程專門使用。另一個通信站，例如地址為1的通信站的數(shù)據(jù)，將存放在與存儲區(qū)M12完全獨立的存儲區(qū)M11。
需要注意的是，各存儲區(qū)M11,M12,…,M21,M22…,…沒有必要使用線性尋址的存儲區(qū)。附圖6展示了一種可能的存儲區(qū)使用方法。在這種方法中，存儲區(qū)至少包括一個指向接收等待隊列的指針，接收等待隊列的第一個單元是頭單元EH，接收等待隊列的單元是EQ,EQ’。發(fā)送等待隊列完全類似，頭單元RH，單元是RQ,RQ’。
這種只使用僅僅一個服務(wù)訪問點利用源地址編碼確定的通過總線發(fā)送的數(shù)據(jù)的確定分配關(guān)系，對于數(shù)據(jù)的橫向傳送也是有利的。為達到這個目的，在橫向傳送中只使用一個專為橫向傳送設(shè)置的服務(wù)訪問點。(當(dāng)然，實際上橫向傳送對于每個服務(wù)訪問點都是可能的。)這種服務(wù)訪問點在下面將稱為橫向服務(wù)訪問點。這種橫向服務(wù)訪問點的識別和編碼是在報文中特別確定的，以便在應(yīng)當(dāng)使用橫向傳送時，只使用這種服務(wù)訪問點。由于這種橫向服務(wù)訪問點也包括一個源地址編碼表，橫向傳送中的發(fā)送者的每個報文，會發(fā)到存儲器的一個確定的地址中，這個地址是通過橫向服務(wù)訪問點與發(fā)送者的源地址聯(lián)合確定的。
權(quán)利要求
1.一種通信方法，使用這種方法可以在用于控制和/或監(jiān)視一個技術(shù)過程的通信站(S1,S2,S3,S4)之間進行通信，這些通信站通過一條總線(B)相互連接通信，并可由它們的地址相互區(qū)分，其中每個通信站管理稱為服務(wù)訪問點(Service Access Point)的第一參考組，其特征是，對于這些服務(wù)訪問點中的至少一個需要管理第二參考組，對于這些第二參考組中的每一個參考的訪問是基于被訪問通信站的地址來實現(xiàn)的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信方法，其特征是，為了管理第二參考組，通過參考組確定的一個自然數(shù)分別確定地對應(yīng)一個參考。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的通信方法，其特征是，接在總線系統(tǒng)上的通信站的每個地址，要么直接明確地符合與一個參考明確對應(yīng)的多個自然數(shù)中的一個，要么明確地轉(zhuǎn)化為與一個參考明確對應(yīng)的多個自然數(shù)中的一個。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種通信方法,使用這種方法可以在用于控制和/或監(jiān)視一個技術(shù)過程的通信站(S1,S2,S3,S4)之間進行通信,這些通信站通過一條總線(B)相互連接通信,并可由它們的地址相互區(qū)分。其中每個通信站管理稱為服務(wù)訪問點(Service Access Point)的第一參考組。對于這些服務(wù)訪問點中的至少一個需要管理第二參考組,對于這些第二參考組中的每一個參考的訪問是基于被訪問通信站的地址來實現(xiàn)的。
文檔編號G05B19/042GK1311875SQ99809397
公開日2001年9月5日 申請日期1999年7月23日 優(yōu)先權(quán)日1998年8月6日
發(fā)明者岡特·斯坦德爾 申請人:西門子公司