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Dokumentenidentifikation DE102004039447A1 15.12.2005
Titel Verfahren zur automatischen Adressvergabe
Anmelder Siemens AG, 80333 München, DE
Erfinder Eckardt, Dieter, Dr., 91074 Herzogenaurach, DE
DE-Anmeldedatum 13.08.2004
DE-Aktenzeichen 102004039447
Offenlegungstag 15.12.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.12.2005
IPC-Hauptklasse G06F 13/16
IPC-Nebenklasse G06F 12/06   
Zusammenfassung Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur automatischen Adressvergabe an Teilnehmer (2, ..., 10) eines Systems, wobei jeder Teilnehmer (2, ..., 10) einen einstellbaren Adressspeicher aufweist und über einen vorbestimmten Kanal empfangsbereit ist und wobei zu Beginn des Verfahrens jeder Teilnehmer (2, ..., 10) eine Zufallsadresse aufweist. Erfindungsgemäß werden diese Zufallsadressen eines jeden Teilnehmers (2, ..., 10) ermittelt und diesem als Adresse zugewiesen, wobei diese zugewiesene Adresse von allen anderen Teilnehmern als belegt markiert werden und wobei im Master (12) zu jeder zugewiesenen Adresse eine Kennung eines korrespondierenden Teilnehmers abgespeichert wird. Somit erhält man ein Verfahren zur automatischen Adressvergabe durch Nutzung eines vorbestimmten Kommandokanals und einer eindeutigen, frei wählbaren Kennung, wobei eine Doppelvergabe von Adressen verhindert wird.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur automatischen Adressvergabe an Teilnehmern eines Systems, wobei jeder Teilnehmer einen einstellbaren Adressspeicher aufweist und über einen vorbestimmten Kanal empfangsbereit ist, und wobei zu Beginn des Verfahrens jeder Teilnehmer eine Zufallsadresse aus einem vorbestimmten Adressraum aufweist.

Kommunikationssysteme allgemein und Bussysteme im speziellen benötigen die Vergabe von Adressen an die einzelnen Teilnehmer (Slaves), damit diese eindeutig von einem Master angesprochen werden können. Die Vergabe der Adressen wird bei handelsüblichen Systemen manuell durchgeführt, d.h., bei jedem Gerät wird eine eindeutige Adresse eingestellt. In ausgedehnten Systemen kommt es aber immer wieder zu Doppelvergaben, was zumindest die Inbetriebnahme beeinträchtigt. Andererseits kann eine einmalige manuelle Adressvergabe auch störend sein, da die Adressen in der Zeit danach auch jedem Servicepersonal bekannt sein müssen, um beispielsweise vor Ort über drahtlose Bedienpanels Servicearbeiten oder -abfragen vornehmen zu können.

Diese Problematik wird beispielsweise dadurch gelöst, dass der Adressraum entsprechend groß gewählt wird und weltweit eine eindeutige Adresse vergeben wird oder durch Zusatzmaßnahmen, wie beispielsweise einem sogenannten Daisy-Chain-Verfahren, eine sukzessive Inbetriebnahme des gesamten Systems möglich wird, in dem immer nur der jeweils freigeschaltete Teilnehmer angesprochen wird und dadurch sehr einfach an jeden Teilnehmer eine eindeutige Adresse durch den Master vergeben werden kann. Außerdem ist bei drahtlos arbeitenden Bedien- und Beobachtungsgeräten eine automatische Adressvergabe sehr hilfreich, da diese Geräte dann zusammen mit den zu bedienenden Geräten temporär eine eindeutige Adresszuweisung vornehmen und damit einen Datenverkehr selbständig vorbereiten können. Ansonsten müsste die eingestellte Adresse von außen sichtbar angeschrieben sein oder durch andere Mittel zugängig gemacht werden.

Aus der DE 33 47 357 A1 ist eine Einrichtung zum Vergeben von Adressen an steckbaren Baugruppen bekannt. Um steckbare Baugruppen seitens einer Steuereinrichtung Adressen für einen adressgesteuerten Datenaustausch zuzuführen, ist gemäß dieser Einrichtung jeder Baugruppe zum einen eine den Typ der Baugruppe kennzeichnende Baugruppenkennung eingeprägt. Ferner wird jeder Baugruppe eine Steckplatzkennung über einen Geber mitgeteilt. Während einer Initialisierungsphase werden alle Baugruppen über die Steckplatzkennung aufgerufen und teilen der Steuereinheit ihre jeweiligen Baugruppenkennungen mit. Von der Steuereinheit werden daraufhin über Adressierung der Steckplatzkennungen den Baugruppen deren relevanten Adressen mitgeteilt, die für den weiteren Datenaustausch verwendet werden. Mit dieser Einrichtung kann ohne manuellen Eingriff allein mit Hilfe der Steuereinheit den Baugruppen Adressen für den Datenaustausch zugewiesen werden. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Baugruppen steckbar in einem vorgegebenen räumlichen Ordnungssystem angeordnet sind. Wesentlich ist auch, dass für jeden Steckplatz eine spezifische Steckplatzkennung zur Verfügung steht.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur automatischen Adressvergabe an Teilnehmern eines Systems anzugeben, das auch über drahtlose Master ausgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird mit den in Anspruch 1 angegebenen Verfahrensschritten erfindungsgemäß gelöst, wobei diese Teilnehmer des Systems über einen vorbestimmten Kanal immer empfangsbereit sind, und in der Lage sind, eine Adresse aus einem vorbestimmten Adressraum einstellen zu können, wobei mit Starten des Verfahrens jeder Teilnehmer des Systems eine Zufallsadresse aufweist.

Mittels diesem erfindungsgemäßen Verfahren werden diese Zufallsadressen aus einem vorbestimmten Adressraum eines jeden Teilnehmers ermittelt und diesen als Adresse zugewiesen, wobei diese zugewiesene Adresse von allen anderen Teilnehmern des Systems als belegt gekennzeichnet wird. Die Ermittlung der Zufallsadressen der Teilnehmer des Systems erfolgt derart, dass die Teilnehmer mit einer Adresse des vorbestimmten Adressraums aufgefordert werden, ihre Kennung zu senden. Auf diese Aufforderung kann keine Antwort, eine Antwort oder mehrere Antworten kommen. Keine Antwort bedeutet, dass kein Teilnehmer dieses Systems diese Adresse als Zufallsadresse aufweist. Ist eine Kennung nicht unverfälscht, bedeutet dies, dass wenigstens zwei Teilnehmer diese aufgerufene Adresse als Zufallsadresse aufweisen. Damit signalisiert das zerstörte Antworttelegramm eine Kollision wenigstens zweier Teilnehmer. In diesem Fall werden die an der Kollision beteiligten Teilnehmer aufgefordert, ihre Zufallsadressen zu ändern. Ist eine Kennung unverfälscht erkennbar, bedeutet dies, dass nur ein Teilnehmer dieser aufgerufenen Adresse als Zufallsadresse aufweist. In diesem Fall wird diese aufgerufene Adresse dem Teilnehmer als Adresse zugewiesen, wobei die anderen Teilnehmer diese Adresse als belegt markieren. Diese Verfahrensschritte müssen für jede Adresse des vorbestimmten Adressraums wiederholt werden. Treten Kollisionen auf, so müssen für jede Kollision die Adressen des vorbestimmten Adressraums in der angegebenen Weise verfahren werden. Wenn keine Kollisionen mehr auftreten und keine Antworten mehr eintreffen, ist jedem Teilnehmer des Systems eine Adresse automatisch zugewiesen worden.

Somit erhält man ein Verfahren, mit dem automatisch jedem Teilnehmer eines Systems eine Adresse zugewiesen werden kann, wobei eine Doppelvergabe von Adressen verhindert wird. Außerdem kann dieses Verfahren auch über einen drahtlosen Master ausgeführt werden. Mit diesem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Adressierung symbolisch, wobei die Zuordnung zwischen Symbolik und vergebener Adresse automatisch erfolgt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur automatischen Adressvergabe sind den Unteransprüchen 2 bis 12 zu entnehmen.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der das Verfahren für ein drahtloses Kommunikationssystem und ein Bussystem schematisch veranschaulicht wird.

1 zeigt ein drahtloses Kommunikationssystem und die 2 zeigt ein Bussystem.

Das drahtlose Kommunikationssystem gemäß 1 weist mehrere Teilnehmer 2, 4, 6, 8 und 10 und einen Master 12 auf. Diese Teilnehmer 2 bis 10, die auch als Slave bezeichnet werden, sind in dieser Darstellung nebeneinander angeordnet. Diese Teilnehmer 2 bis 10 können jedoch auch in einer Produktionshalle verstreut angeordnet sein. Der Master 12 ist beispielsweise ein drahtloses Bedienpanel, mit dem beispielsweise ein Servicemann Servicearbeiten oder -abfragen vor Ort vornehmen kann. Jeder Teilnehmer 2 bis 10 weist eine Kennung auf, die symbolisch sein kann. Beispielsweise hat der Teilnehmer 2 die Kennung X34-Y12 und der Teilnehmer 4 die Kennung X34-Z33. Diese Kennungen symbolisieren jeweils den Ort des jeweiligen Teilnehmers 2 bzw. 4 in einem systemweiten Koordinatensystem. Damit handelt es sich bei diesen Kennungen um Ortskennzeichen. Als Kennung kann beispielsweise auch die Seriennummer des Teilnehmers verwendet werden. Allgemein können Daten der Informations- und Auskunftsfunktionen als Kennung dienen. Jeder Teilnehmer 2 bis 10 und der Master 12 weist außerdem jeweils eine Sende- und Empfangseinrichtung 14 und ein optisches Element 16, beispielsweise eine lichtemitierende Diode, auf. Als Sende- und Empfangseinrichtung 14 ist eine drahtlose Einrichtung vorgesehen. Die drahtlose Einrichtung 14 kann eine Ultraschall-Sende- und Empfangseinrichtung oder eine Infrarot-Sende- und Empfangseinrichtung sein. Vom Master 12 ist einerseits ein kommunizierender Teil 18 und ein Speicher 20 separat dargestellt.

In der 2 ist das Kommunikationssystem gemäß 1 als Bussystem dargestellt. D.h., die Teilnehmer 2 bis 10 und der Master 12 sind mittels eines Busses untereinander kommunikativ verbunden. Dazu weist jeder Teilnehmer 2 bis 10 eine Sende- und Empfangseinrichtung 22 auf. Diese Sende- und Empfangseinrichtung 22 sind mittels eines Busses 24 miteinander verbunden. Vom Master 12 ist ebenfalls ein kommunizierender Teil 18 und ein Speicher 20 schematisch dargestellt. Auch bei diesem Bussystem sind die Teilnehmer 2 bis 10 nebeneinander angeordnet. Sie können jedoch auch in einer Produktionshalle verstreut angeordnet sein. Die Teilnehmer 2 und 4 weisen jeweils dieselben Kennungen wie in der Ausführungsform gemäß 1 auf.

Anhand der Ausführungsform gemäß 1 soll nun das erfindungsgemäße Verfahren zur automatischen Adressvergabe näher beschrieben werden:

Voraussetzung für das erfindungsgemäße Verfahren ist, dass jeder Teilnehmer 2 bis 10 prinzipiell fähig sein muss, eine Adresse zwischen 1 und N einstellen zu können, wobei jeder Teilnehmer 2 bis 10 über einen vorbestimmten Kanal immer empfangsbereit sein muss. Dieser Kanal wird als Kommandokanal benutzt. Über diesen Kanal werden die Kommandos des Verfahrens an die Teilnehmer 2 bis 10 des Systems übertragen.

Damit das Verfahren zur automatischen Adressvergabe gestartet wird, wird über den Kommandokanal das Kommando RESET an alle Teilnehmer 2 bis 10 des Systems vom Master 12 übertragen. Mit der Übertragung dieses Kommandos weisen die Teilnehmer 2 bis 10 in ihren Adressspeicher jeweils eine Zufallsadresse zwischen 1 und N auf. Das nächste Kommando, das vom Master 12 an alle Teilnehmer 2 bis 10 des Systems übertragen wird, heißt ECHO adr 1. Aufgrund dieses Kommandos sollen alle Teilnehmer 2 bis 10 mit der Zufallsadresse 1 ihre Kennung an den Master 12 senden.

Empfängt der Master 12 ein unzerstörtes Antworttelegramm, das die Kennung eines der Teilnehmer 2, 4, 6, 8 oder 10 enthält, so sendet der Master 12 das Kommando HOLD adr 1 an alle Teilnehmer 2 bis 10 des Systems. Das bedeutet, dass der Teilnehmer mit der Zufallsadresse 1 diese Adresse festschreiben soll, wogegen die Teilnehmer, die diese Zufallsadresse 1 nicht aufweisen, diese Adresse 1 als belegt markieren sollen. Danach überträgt der Master 12 das Kommando ECHO adr 2 an die verbleibenden Teilnehmer 4 bis 10.

Empfängt der Master 12 kein Antworttelegramm, so weist keiner der Teilnehmer 2 bis 10 die Adresse 1 als Zufallsadresse auf. Danach sendet der Master 12 an alle Teilnehmer 2 bis 10 das Kommando ECHO adr 2.

Empfängt der Master 12 ein zerstörtes Antworttelegramm, so haben wenigstens zwei Teilnehmer, deren Zufallsadressen gleich der genannten Adresse 1 sind, ihre Kennung an den Master 12 gesendet. Wenn mehrere Teilnehmer gleichzeitig den Master 12 ihre Kennung senden, kann der Master 12 keine dieser empfangenen Kennungen unverfälscht erkennen. In diesem Fall liegt eine sogenannte Kollision vor. Aufgrund des zerstörten Antworttelegramms überträgt der Master 12 das Kommando CHANGE adr 1 an die Teilnehmer mit der Zufallsadresse 1. Dieses Kommando veranlasst diese beiden Teilnehmer jeweils ihre Zufallsadresse zu ändern. Die Änderung dieser Zufallsadresse erfolgt beispielsweise mittels eines Zufallsgenerators. Adressen des vorbestimmten Adressraumes, die als belegt markiert sind, sind bei der Adressverstellung ausgeschlossen. Daran anschließend überträgt der Master 12 das Kommando ECHO adr 2 an alle Teilnehmer 2 bis 10 oder nochmals ECHO adr 1, um Kollisionsfreiheit zu prüfen.

Sobald das Kommando ECHO adr 2 übertragen ist, wird das Antworttelegramm in der beschriebenen Art und Weise ausgewertet, und die Kommandos HOLD adr 2 bzw. CHANGE adr 2 übertragen. Danach folgt das Kommando ECHO adr 3, ECHO adr 4, ..., ECHO adr N. Sobald das Antworttelegramm auf das Kommando ECHO adr N ausgewertet ist, sind alle Adressen 1 bis N des vorbestimmten Adressraums abgearbeitet. Sind dabei eine oder mehrere Kollisionen aufgetreten, so müssen die Adressen 1 bis N des vorbestimmten Adressraums noch einmal oder mehrmals abgearbeitet werden. Erst wenn keine Kollisionen mehr auftreten oder keine Antworttelegramme mehr beim Master 12 ankommen, ist das Verfahren zur automatischen Adressvergabe abgeschlossen. D.h., jedem Teilnehmer 2, ...,10 ist eine Adresse zwischen 1 und N aus einem vorbestimmten Adressraum zugewiesen worden.

Für die Änderung der Zufallsadressen von Teilnehmern 2 bis 10 dieses Systems wird ein Zufallszahlengenerator verwendet. Zufallszahlengeneratoren können auf unterschiedlichster Art und Weise konstruiert werden. Im vorliegenden Fall ist nur wichtig, dass ausschließlich ganze Zahlen im Bereich 1 bis N erzeugt werden. Die statistische Verteilung ist nebensächlich. Vorteilhaft ist jedoch eine Gleichverteilung. Beispielsweise könnte ein rückgekoppeltes Schieberegister als sogenanntes Pseudozufallsgenerator eingesetzt werden. Damit die Schieberegister in den verschiedenen Geräten nicht alle stets die gleichen Zufallszahlen generieren, müssen die Schieberegister mit unterschiedlichen Startwerten ausgestattet werden. Dies kann z.B. dadurch geschehen, dass die Seriennummer des Gerätes als Startwert benutzt wird.

Nach erfolgter Adressvergabe werden die Teilnehmer 2, ...,10 wie gehabt angesprochen. Es ist dann auch Betrieb im Querverkehr möglich.

Zur korrekten Adressierung hält der Master 12 eine Tabelle, die über das beschriebene erfindungsgemäße Verfahren aufgebaut ist, in der die vergebenen Adressen mit der Kennung des jeweiligen Teilnehmers 2 bis 10 verknüpft ist. Ferner führt jeder Teilnehmer 2 bis 10 eine Tabelle mit, in der die belegten Adressen 1 bis N markiert sind. Diese Tabelle verliert nach Abschluss der Autoadressierung ihre Bedeutung und kann gelöscht werden.

Ferner kann zur Ermittlung des erfolgreichen Abschlusses der Autoadressierung ein Kommando CLOSE an die Teilnehmer 2 bis 10 des Systems übermittelt werden.

Der Aufbau einer Kommunikationsverbindung zwischen dem Master 12 und einem der Teilnehmer 2, 4, 6, 8 oder 10 erfolgt durch das Senden des Kommandos CALL adr 1, ...,N über den Kommandokanal. Aufgrund dieses Kommandos wird der Master 12 mit dem entsprechenden Teilnehmer mit der Adresse 1, ...,N aufgebaut und eine bereits bestehende Verbindung beendet, und der neu angesprochene Teilnehmer sendet seine Kennung an den Master 12. Wegen der während der Adressvergabe erzeugten Liste im Master 12, kann programmtechnisch der Aufruf eines Teilnehmers 2 bis 10 des Systems auch durch einen symbolischen Namen erfolgen. Danach kann so verfahren werden, wie bisher auch. Zum Kanalwechsel wird einfach wieder das Kommando CALL adr 1, ...,N abgesetzt.

Mittels diesen erfindungsgemäßem Verfahren erfolgt eine automatische Adressvergabe in Master-Slave-Systemen durch Nutzung eines festen Kommandokanals und einer eindeutigen, frei wählbaren Kennung der Teilnehmer 2 bis 10. Diese Kennung kann auch optisch erfolgen, indem das Gerät eine lichtemitierende Diode 16 einschaltet oder in einem vorhandenen Display entsprechende Symbole oder Texte ausgibt. Für die Durchführung der automatischen Adressvergabe werden die Kommandos ECHO, CHANGE, HOLD und RESET benötigt. Für den Kommunikationsbetrieb wird das Kommando CALL verwendet. Die Adressierung kann nun symbolisch erfolgen, die Zuordnung zwischen Symbolik und vorgegebener Adresse erfolgt automatisch. Die Vergabe gleicher symbolischer Namen kann größtenteils während der Autoadressierungsphase erkannt werden. Durch ein weiteres Kommando "PING Symbolische Adresse" kann abgeprüft werden, ob jeder Teilnehmer ansprechbar ist und ob das Antworttelegramm unzerstört ist. Zusammen mit der Eindeutigkeit der Einträge in der Liste im Master 12 lässt sich automatisch sicherstellen, dass alle Teilnehmer 2, ...,10 ansprechbar sind, keine Doppelvergabe von Adressen existieren und keine Kennung doppelt vergeben wurden.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zur automatischen Adressvergabe an Teilnehmern (2, ...,10) eines Systems, wobei jeder Teilnehmer (2, ...,10) einen einstellbaren Adressspeicher aufweist und über einen vorbestimmten Kanal empfangsbereit ist, und wobei zu Beginn des Verfahrens jeder Teilnehmer (2, ...,10) eine Zufallsadresse aus einem vorbestimmten Adressraum aufweist, mit folgenden Verfahrensschritten:

    a) Master (12) sendet ein Startsignal über den vorbestimmten Kanal an alle Teilnehmer (2, ...,10) des Systems,

    b) Master (12) fordert alle Teilnehmer (2, ...,10) mit einer ersten Adresse (1, ...,N) des vorbestimmten Adressraums auf, ihre Kennung zu senden,

    c) wird die Kennung eines Teilnehmers (2, ...,10) unverfälscht empfangen, so fordert der Master (12) diesen Teilnehmer auf, diese Adresse (1, ...,N) festzuschreiben, wogegen die anderen Teilnehmern (2, ...,10) diese Adresse (1, ...,N) als belegt kennzeichnen,

    d) wird die Kennung nicht unverfälscht empfangen, so fordert der Master (12) die antwortenden Teilnehmern auf, ihre Zufallsadressen zu ändern,

    e) wird keine Kennung empfangen, wird zur nächsten Adresse übergegangen und

    f) die Verfahrensschritte b) bis e) werden für jede Adresse des vorbestimmten Adressraums so lange ausgeführt, bis allen Teilnehmern (2, ...,10) eine Adresse (1, ...,N) des vorbestimmten Adressraums zugewiesen sind.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vergebenen Adressen (1, ...,N) des vorbestimmten Adressraums jeweils mit einer zugehörigen Kennung im Master (12) abgelegt sind.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Teilnehmer des Systems die belegten Adressen (1, ...,N) abgelegt sind.
  4. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kennung eines Teilnehmers (2, ..., 10) optisch erfolgt.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kennung eines Teilnehmers (2, ...,10) des Systems ein Ortskennzeichen eines systemweiten Koordinatensystems ist.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kennung eines Teilnehmers (2, ...,10) des Systems eine Seriennummer ist.
  7. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das System ein drahtloses Kommunikationssystem ist.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das System ein Bussystem ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die abgelegten belegten Adressen (1, ...,N) nach Abschluss der Autoadressierung gelöscht werden.
  10. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass für die optische Kennung eine Leuchtdiode (16) vorgesehen ist.
  11. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass für die optische Kennung ein Symbol in einem Display des Teilnehmers (2, ...,10) angezeigt wird.
  12. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Adressraum größer ist als die Anzahl der Teilnehmer.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen






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