Datenübertragung bei einer Anordnung zur Datenübertragung über einen Datenbus

Beschreibung:

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Datenübertragung über einen Datenbus und ein Verfahren zur Datenübertragung bei einer Anordnung zur Datenübertragung über einen

Datenbus. Es ist allgemein bekannt, dass Daten im Manchestercode gleichspannungsfrei übertragbar sind. Aus der DE 39 41 531 A1 ist eine Bustreiberschaltung bekannt. Aus der US 5 486 777 A ist ein differentieller Empfänger bekannt.

Aus der US 5 783 955 A ist eine Treiberschaltung für ein lokales Netzwerk bekannt.

Aus der DE 10 2008 021 012 A1 ist eine Datenübertragungseinrichtung bekannt. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Sicherheit bei der Datenübertragung zu verbessern.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei der Anordnung zur Datenübertragung über einen Datenbus nach den in Anspruch 1 und bei dem Verfahren zur Datenübertragung bei einer Anordnung zur Datenübertragung über einen Datenbus nach den in Anspruch 8 angegebenen Merkmalen gelöst.

Wichtige Merkmale der Erfindung bei der Anordnung zur Datenübertragung über einen

Datenbus sind, dass für über die Datenbusleitungen gesendete Signale ein Wellenwiderstand, also Leitungswellenwiderstand, wirksam ist, wobei die jeweilige Datenbusleitung über einen Widerstand, insbesondere BIAS-Widerstand, mit einem Potential einer Versorgungsspannung verbunden ist, dessen Widerstandsbetrag mindestens zwanzigmal größer ist als der Wellenwiderstandsbetrag, wobei als Terminierungsschaltung zwischen den Datenbusleitungen zumindest ein Widerstand, dessen Widerstandsbetrag dem Wellenwiderstandsbetrag gleicht, und eine Kapazität in Reihe angeordnet sind. Von Vorteil ist dabei, dass Gleichtaktstörungen vermindert werden, eine IDLE-Spannung in der zwischen den Zeiten der Übertragung von Datenpaketen liegenden Zeitspanne aufgebaut wird und der Datenbus mit einem dem Wellenwiderstand entsprechenden Widerstand

abgeschlossen ist. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist zwischen den Anschlusspolen der

Terminierungsschaltung und der jeweiligen Datenbusleitung eine jeweilige Induktivität einer Gleichtaktleitungsimpedanz angeordnet, insbesondere wobei die Induktivitäten einen gemeinsamen Spulenkern aufweisen, insbesondere wobei zwischen einem ersten Anschlusspol der Terminierungsschaltung und einer ersten Datenbusleitung eine erste Induktivität der Gleichtaktleitungsimpedanz angeordnet ist und wobei zwischen einem zweiten Anschlusspol der Terminierungsschaltung und einer zweiten Datenbusleitung eine zweite Induktivität der Gleichtaktleitungsimpedanz angeordnet ist. Von Vorteil ist dabei, dass hochfrequente Störungen vermindert werden. Vorzugsweise werden sie sogar gehindert, zur Terminierungsschaltung vorzudringen.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die beiden Datenbusleitungen über einen Widerstand miteinander verbunden, dessen Widerstandsbetrag mindestens zwanzigmal größer ist als der Wellenwiderstandsbetrag. Von Vorteil ist dabei, dass die Ausgangsschalter der Transceiver der Datenbusteilnehmer nicht überlastet werden.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind als Terminierungsschaltung zwischen den

Datenbusleitungen zwei in Reihe geschalte Reihenschaltungen angeordnet, die jeweils einen Widerstand, dessen Widerstandsbetrag dem halben Wellenwiderstandsbetrag gleicht, und eine Kapazität aufweisen, wobei die Verbindungsstelle der beiden Reihenschaltungen mit Masse verbunden ist. Von Vorteil ist dabei, dass ein Ableiten der Gleichtaktstörung gegen Masse verbessert ist. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die jeweilige Kapazität derart groß, dass die Zeitkonstante der jeweiligen Reihenschaltung der Datenübertragungsfrequenz entspricht. Von Vorteil ist dabei, dass höher frequente Störungen unterdrückt werden. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Wellenwiderstandsbetrag 120 Ohm. Von Vorteil ist dabei, dass als BIAS Widerstände wenige Kiloohm genügen und als Ausgangsschalter des Transceivers Schalter mit geringer Leistung verwendbar sind.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Terminierungsschaltung mit den Anschlüssen eines Transceivers verbunden, insbesondere wobei der Transceiver bei Datenübertragung niederohmig ist und bei NichtDatenübertragung hochohmig ist. Von Vorteil ist dabei, dass ein schneller Aufbau oder Abbau der IDLE-Spannung ermöglicht ist.

Wichtige Merkmale bei dem Verfahren zur Datenübertragung bei einer vorgenannten

Anordnung sind, dass die Datenübertragung durch das Übermitteln von zeitlich voneinander beabstandeten Datenpaketen auf den Datenbusleitungen ausgeführt wird, wobei das Datenpaket gleichspannungsfrei und/oder takttragend übertragen wird, insbesondere im Manchestercode, insbesondere im differentiellen Manchestercode, wobei vor jedem Datenpaket ein Startbit und/oder nach jedem Datenpaket ein Stoppbit übertragen wird, wobei das Startbit und/oder das Stoppbit jeweils länger als eine Periodenlänge des bei der Datenübertragung verwendeten Taktsignals vorgegeben werden, insbesondere länger als drei Periodenlängen des bei der Datenübertragung verwendeten Taktsignals. Von Vorteil ist dabei, dass der Aufbau beziehungsweise der Abbau der IDLE-Spannung schnell ausführbar ist und somit ein verbesserter Schutz gegen Störungen bewirkbar ist.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die

Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen

Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.

Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:

In der Figur 1 ist ein Datenübertragungssystem gezeigt, bei dem ein Transceiver 1 mit einem Datenbus, insbesondere mit Datenbusleitungen 2 des Datenbusses, über Induktivitäten L- _\ und L ₂ verbunden ist, wobei eine Terminierungsschaltung vorgesehen ist.

In der Figur 2 ist eine alternative Terminierungsschaltung vorgesehen.

In der Figur 3 ist eine weitere erfindungsgemäße Terminierungsschaltung vorgesehen.

Wie in Figur 1 dargestellt, weist der Datenbus eine erste und eine zweite Leitung auf, wobei ein erster Anschluss BP des Transceivers mit der ersten Leitung und der zweite Anschluss BM des Transceivers mit der zweiten Leitung verbunden ist, wobei jeweils eine Induktivität (L1 , L2) zwischengeordnet ist.

Auf diese Weise ist die Übertragung von Daten in Form differentieller Signale ermöglicht.

Hierbei tritt auf dem Datenbus ein Wellenwiderstand von beispielsweise 120 Ohm, auf.

Die beiden Induktivitäten (L1 , L2) werden durch eine Gleichtaktleitungsimpedanz realisiert, wobei hierzu die Induktivitäten (L1 , L2) zumindest einen gemeinsamen Spulenkern aufweisen, um welchen ihre jeweilige, insbesondere die jeweilige Induktivität erzeugende Wicklung gewickelt ist. Somit unterdrückt die so gebildete Drosselanordnung im Wesentlichen nur Gleichtaktstörungen - nicht aber differentielle Störungen. Zur Leitungsseite hin ist somit ein korrekter Wellenabschluss möglich. Hierzu ist zwischen der ersten und der zweiten Leitung eine Reihenschaltung von zwei Widerständen R _T angeordnete, wobei der Mittelabgriff der Reihenschaltung über einen Tiefpass mit Masse verbunden ist.

Dabei entspricht der Widerstand R _T im Wesentlichen dem Wellenwiderstand des Datenbusses. Im Ausführungsbeispiel beträgt der Widerstand R _T also 120 Ohm.

Hierbei ist der Tiefpass aus einer Reihenschaltung einer Kapazität C1 und einem Widerstand R1 , zusammengesetzt, wobei der Widerstand R1 viel kleiner ist als der Widerstand R _T .

insbesondere mindestens zehnmal kleiner. Wie in Figur 1 gezeigt, sind die Datenbusleitungen 2 mit dem Wellenwiderstand abgeschlossen. Somit sind Störungen bestmöglich unterdrückt. Darüber hinaus werden Gleichtaktstörungen vermindert, da das obere Potential der Gleichtaktstörung über die Kapazität C1 nach Masse abgeleitet wird und das untere Potential ebenfalls.

Wie in Figur 2 gezeigt, ist die Terminierung alternativ derart ausgeführt, dass zwischen der ersten Datenbusleitung und der zweiten Datenbusleitung eine Reihenschaltung aus einer Kapazität C2 und dem Abschlusswiderstand R2 angeordnet wird, wobei der

Abschlusswiderstand R2 dem Wellenwiderstand des Datenbusses entspricht. Außerdem ist die erste Datenbusleitung über einen BIAS-Widerstand mit einem oberen Versorgungspotential verbunden und die zweite Datenbusleitung über einen BIAS-Widerstand R _B mit einem unteren Versorgungspotential verbunden.

Die BIAS-Widerstände R _B sind mindestens zwanzigmal größer als der Wellenwiderstand des Datenbusses.

Somit werden die Datenbusleitungen nach Beendigung der Übertragung eines Datenpakets, also bei hochohmigem Zustand der Anschlüsse des Transceivers und der weiteren

Busteiinehmer, auf die entsprechenden Potentiale gezogen, so dass sich eine IDLE-Spannung, also eine Gleichspannung, auf dem Datenbus aufbaut. Wenn danach wieder ein Datenpaket übertragen wird, also die Anschlüsse des Transceivers oder eines weiteren Busteilnehmers niederohmig werden, wird die IDLE-Spannung abgebaut. Der Abschlusswiderstand R2 ist für die Datenübertragung wirksam, da die Kapazität C2 für das zugehörige

Wechselspannungssignal nur einen vernachlässigbaren Widerstand darstellt.

Allerdings werden Gleichtaktstörungen nicht unterdrückt.

Wie in Figur 3 gezeigt, ist die dortige Terminierung durch eine Serienschaltung zweier

Reihenschaltungen ausgeführt, wobei der Verbindungsknoten mit Masse verbunden ist, also ein festgelegtes Potential aufweist.

Jede der beiden Reihenschaltungen weist eine Kapazität C _T und einen Widerstand R _T auf. Der Widerstand R _T entspricht jeweils dem halben Wellenwiderstand, insbesondere beträgt der Widerstand R _T also im Beispiel 60 Ohm. Darüber hinaus sind wiederum die beiden BIAS widerstände R _B vorgesehen, welche die jeweilige Datenbusleitung mit dem jeweiligen

Versorgungspotential verbinden. Eines der Versorgungspotentiale ist dabei entweder eine negative Spannung oder das Massepotential selbst. Das andere Versorgungspotential bildet eine positive Spannung gegen Masse.

Zwischen den beiden Datenbusleitungen, also parallel zur oben beschriebenen

Terminierungsschaltung, ist außerdem ein weiterer widerstand R _B angeordnet, der

vorzugsweise denselben Wert aufweist wie die BIAS-Widerstände. Auf jeden Fall ist dieser Widerstand R _B aber ebenfalls mindestens zwanzigmal größer ist als der Wellenwiderstand. Somit wird die IDLE-Spannung durch den aus diesem Widerstand R _B und den BIAS- Widerständen R _B gebildeten Spannungsteiler bestimmt und ist kleiner als bei

Nichtvorhandensein des zwischen den Datenbusleitungen angeordneten Widerstandes R _B .

Gleichtaktstörungen werden abgebaut, da aus jeder Datenbusleitung ein Ableiten gegen Masse über den jeweiligen Widerstand R _T möglich ist. Durch die genannte Verringerung der IDLE-Spannung ist ein schnelleres Aufladen oder Entladen der Kapazitäten C _T ermöglicht.

Wenn also die Datenübertragung beendet wird und somit die Anschlüsse des Transceivers 1 und der anderen Busteilnehmer hochohmig werden, werden die Kapazitäten C _T über die BIAS- Widerstände RB aufgeladen, so dass die volle IDLE-Spannung zum Schutz gegen Störsignale erst nach Aufladung zur Verfügung steht. Die Zeitdauer zum Aufladen ist also wichtig beim Schutz gegen Störungen.

Wenn eine volle IDLE-Spannung aufgebaut ist und die Datenübertragung gestartet wird und somit die Anschlüsse des Transceivers 1 oder eines anderen Busteilnehmer niederohmig werden, werden die Kapazitäten C _T entladen, wobei die Zeitdauer zur Entladung durch die durch den Spannungsteiler reduzierte IDLE-Spannung vermindert ist.

Vorzugsweise wird für die Übertragung der Daten die Manchestercodierung eingesetzt, also eine über die Dauer des Datenpakets gemittelt gleichspannungsfreie Codierung.

Beim Beginn eines jeden Datenpakets wird ein definiertes Startbit und beim Ende ein definiertes Stoppbit gesendet. Somit ist die manchestercodierte Information eindeutig decodierbar. Erfindungsgemäß wird das Startbit und/oder das Stoppbit zeitlich verlängert ausgeführt, also länger als die Taktzeit T _c , insbesondere sogar für drei Taktzeiten T _c oder mehr als drei

Taktzeiten T _c . Auf diese Weise liegt während der Zeitdauer des Startbits beziehungsweise des Stoppbits eine Gleichspannung zwischen den Datenbusleitungen an, so dass ein sehr schnelles Aufladen oder Entladen der Kapazitäten C _T ausführbar ist.

Während des Anliegens des Startbits wird somit ein Entladen der Kapazitäten Cr ausgeführt, so dass die zuvor anliegende IDLE-Spannung abgebaut wird.

Während des Anliegens des Stoppbits wird ein Aufladen der Kapazitäten C _T ausgeführt, so dass die danach die vorgesehene IDLE-Spannung aufgebaut ist. In Figur 4 ist das zugehörige Verfahren zur gezielten Auf- und Entladung des in Figur 2 gezeigten Kapazität C ₂ bzw in Figur 3 gezeigten Kapazität C _T dargestellt:

Dabei ist die Übertragung zweier voneinander beabstandeter Datenpakete mit Abszisse als Zeit dargestellt. Im Zeitabschnitt (A) und (B) werden - wie oben beschrieben - Daten von zwei

unterschiedlichen Teilnehmern, die jeweils einen Transceiver 1 aufweisen, mithilfe eines gleichspannungsfreien Leitungscodes übertragen. Im Idealfall ergibt das Integral der

Spannungs-Zeit-Fläche des Spannungsverlaufs auf der Signalleitung Null. Der Übertragungswechsel zwischen den Teilnehmern erfolgt über den IDLE-Zustand (I) in dem beide Transceiver inaktiv, also hochohmig, sind. Während des IDLE-Zustands (I) wird durch die Bias-Widerstände R _B eine IDLE-Spannung aufrechterhalten. Nach Abschluss einer

gleichspannungsfreien Übertragung ist die Kapazität C ₂ beziehungsweise C _T entladen. Um ein schnelleres Laden der Kapazität C ₂ beziehungsweise C _T und somit direktes Erreichen der IDLE Spannung zu erwirken erfolgt der Übergang in den IDLE-Zustand (I) über einen Zwischenzustand (C). Dieser zeichnet sich dadurch aus, dass der Sender nach Abschluss der Datenübertragung für einen definierten Zeitraum, welcher sich aus der Zeitkonstante des zu ladenden RC-Gliedes bestimmen lässt, aktiv den positiven Pegel treibt. Erfindungsgemäß ist diese Zeitkonstante größer aus als eine Taktzeit T _c in der verwendeten Datenübertragung. Entsprechend erfolgt das Entladen des Kondensators C2 beim Übergang von (I) in (A) oder (B) durch einen Zwischenzustand (D). Dieser zeichnet sich dadurch aus, dass der Sender vor Beginn der Datenübertragung aktiv den negativen Pegel treibt. Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel wird auf den Zwischenzustand (D) verzichtet, wobei verringerte Signalpegel zu Beginn der Datenübertragung in Kauf genommen werden. Vorzugswiese wird hierbei die IDLE-Spannung durch einen zentralen Bias-Widerstand R _B zwischen den Datenbusleitungen begrenzt. Wie in Figur 3 gezeigt, ist die Gleichtaktleitungsimpedanz, also die Induktivitäten (L _{1 f} L ₂ ), zwischen der Terminierung und den Datenbusleitungen angeordnet. Auf diese Weise ist eine noch weiter verbesserte Verminderung von Störungen erreichbar.

Bezugszeichenliste

1 Transceiver

2 Datenbusleitungen

Li Induktivität der dem oberen Potential zugeordneten Leitung L ₂ Induktivität der dem unteren Potential zugeordneten Leitung C _T Kapazität

Kapazität

C ₂ Kapazität

R _B Widerstand, insbesondere BIAS-Widerstand

R _T Widerstand

R _T Widerstand

R ₂ Widerstand

BM Anschluss

BP Anschluss

GND Massepotential

T _c Taktzeit