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® E U R O P A I S C H E P A T E N T A N M E L D U N G
(zy Anmeldenummer: 86113095.3 (sj) Int. Cl.4: G06F 1 3 / 4 2
@ Anmeldetag: 23.09.86
(§) Prioritat: 30.09.85 DE 3534865 © Anmelder: Siemens Aktiengesellschaft Berlin und MUnchen
© Veroffentlichungstag der Anmeldung: Wlttelsbacherplatz 2
22.04.87 Patentblatt 87/17 D-8000 MUnchen 2(DE)
© Benannte Vertragsstaaten: © Erfinder: Jensen, Peter-Grauer BE CH DE FR GB IT LI NL SE Starupvej 225
DK-08340 Malling(DK)
Verfahren zur bit- und bytesynchronen Datenübertragung über eine serielle Schnittstelle.
Z) Bei der seriellen Schnittstelle eines Mikrocompu- ters, die nur bit-, nicht aber byteweise getaktet wird, srreicht man eine Synchronisation durch folgende /erfahrensschritte: Ein Bytetakt (BYTE) wird zum rrterrupt-Eingang des Mikrocomputers geführt. Das Empfangsschieberegister wird durch den Mikrocom- suter freigegeben. Ein Initialzustand wird dadurch srzeugt, daß der Zugang (SIEN) vom Empfangs- schieberegister freigegeben und nach dem Auslesen wieder gesperrt wird. Nach dem Leeren des Sende- schieberegisters wird der Zugang (SIEN) durch den 3ytetakt (BYTE) freigegeben und das Sende- schieberegister geladen. Zur Überwachung der Synchronisation wird ein Empfangssignal (SIACK) jnd ein Sendesignal (SOACK) der Schieberegister rar und nach dem Byteende zu zwei Zeitpunkten - P1, P2) geprüft. Dabei muß deren Umkehrung fest- zustellen sein.
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Verfahren zur bit-und bvtesvnchronen Datenübertragung über eine serielle Schnittstelle
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur bit-und bytesynchronen Datenübertragung zwischen min- destens einer peripheren Einrichtung und einer seriellen Schnittstelle eines Mikrocomputers, die ein Empfangs-und ein Sendeschieberegister enthält, die extern bitweise getaktet werden, wobei das Auslesen des Empfangs-und das Laden des Sendeschieberegisters vom Mikrocomputer durch- geführt und angezeigt wird.
Die Empfangs-und Sendeschieberegister derar- tiger serieller Schnittstellen, die insbesonders zur Datenübertragung mit hoher Geschwindigkeit die- nen, werden also nur von einem externen Bittakt weitergeschaltet. Sind nun aber mehrere Bit zu einem zusammengefaßt, verschiebt sich bei einzel- nen Bitfehlem der Byterahmen und trotz weiterhin bitsynchroner Datenübertragung ist der Inhalt der Bytes verfälscht. Da die Schieberegister über den Bytetakt aber nicht rüchsetzbar sind, kann die Synchronisation nicht mehr wiederhergestellt wer- den.
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auch beim Fehlen einer eigenen Steuerung der Da- tenübertragung mittels eines Bytetaktes, die Wie- derherstellung der Synchronisation zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Bittakt und ein Bytetakt fortlaufend dem Mikro Computer zugeleitet werden und der Zugang zum Empfangsschieberegister vom Mikro- computer freigebbar, der Ausgang des Sende- schieberegisters hingegen immer freigegeben ist, daß zur Erzeugang eines Initialzustandes der Zu- gang zum Empfangsschieberegister freigegeben und nach dem Auslesen wieder gesperrt wird und daß nach dem Leeren des Sendeschieberegisters der Zugang zum Empfangsschieberegister durch den Bytetakt freigegeben und das Sende- schieberegister geladen wird.
Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß der zusätzliche Schaltungsaufwand auf ein Minimum beschränk bleibt und keine zusätzlichen Bauteile verwendet werden müssen.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung gemäß Patatenanspruch 2 dient der Überwachung der Synchronisation; der Zustand der Schieberegi- ster wird demgemäß vor und nach dem Byteende geprüft. Vor dem Byteende ist das Auslesen des Empfangsschieberegisters und das Laden des Sendeschieberegisters vom Mikrocomputer noch nicht durchgeführt und angezeigt worden. Nach dem Byteende ist dagegen das Auslesen und La- den erfolgt und der jeweils geänderte Anzeigensta- tus umgekehrt. Dadurch ist die Überwachung be- sonders zuverlässig.
Der Bytetakt wird an einen bereits vorhandenen Interrupt-Eingang des Mikrocomputers geführt; die Erzeugung des Initialzustandes wird somit durch einen Interrupt gestartet.
5 Da in dem Mikrocomputer konstante, befehls- laufzeitbedingte Verzögerungen auftreten, bei- spielsweise durch parallele Bearbeitung von Ein- stellbefehlen, ist bei der Freigabe und Überwachung der Datenübertragung zu
?o berücksichtigen, daß beim Sperren des Zugangs zum Empfangsschieberegister bereits mindestens ein Bit empfangen wird und mit dem Laden des Sendeschieberegisters mindestens ein Bit vor dem Bytetakt begonnen wird. Dadurch wird eine kon- 75 stante Verschiebung der Bits innerhalb des Byte-
rahmens vermieden.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles und zweier Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
20 FIG 1 ein schematisches Blockschaltbild des Ausführungsbeispieles und
FIG 2 den zeitlichen Ablauf der wesentlichen Signale
Die Synchronisation der Datenübertragung von 25 einem Datensender Q zu einem Speicher M über einen Mikrocomputer nC erfolgt in folgenden Schritten:-!. Erzeugung eines Initialzustandes, 2.
synchrongerechte Freigabe eines Empfangs- schieberegisters Sl und 3. Überwachung der 30 Synchronisation. Diese Überwachung findet bei jedem übertragenen Byte statt und bei Erkennen eines Fehlers werden alle drei Schritte wiederholt.
Wie FIG 1 zeigt, ist eine Taktversorgungsein- richtung CK mit dem Mikrocomputer uC verbun- 35 den, dessen Interrupt-Eingang INT ein Bytetakt BYTE und dessen seriellem Takteingang SCK ein Bittakt BIT zugeführt wird. Der Datensender Q, der Daten D an das Empfangsschieberegister Sl der seriellen Schnittstelle des Mikrocomputers U.C 40 überträgt, ist gleich-falls mit der Taktversorgun- gseinrichtung CK verbunden. Die empfangenen Da- ten D werden vom Mikrocomputer y.C verändert, beispielsweise umcodiert, und über ein Sende- schieberegister SO an den Speicher M weitergelei- 45 tet. Vom Mikrocomputer uC wird über einen Aus- gang P eine Zugangsberechtigung SIEN zum Empfangsschieberegister Sl freigegeben. Ein An- schluß "Ausgangs berechtigung" SOEN des Sendeschieberegisters SO ist mit Masse verbun- 50 den und dadurch immer freigegeben.
Fig 2 zeigt zur Verdeutlichung des Verfahren- sablaufes den jeweiligen Status bestimmter Signa- le. Zur Erzeugung eines Initialzustandes wird die Zuganggangsberechtigung SIEN zum Empfangs- schieberegister Sl freigegeben, wobei nach dessen
Auslesen und Ubernehmen seines Inhaltes durch den Mikrocomputer uC ein Empfangssignal SIACK abgegeben wird. Daraufhin wird das Empfangs- schieberegister Sl gesperrt. Nach dem Leeren des Sendeschieberegisters SO, angezeigt von einem Sendesignal SOACK, die wird die Zugangsberech- tigung SIEN ein Bit D1 nach dem Bytetakt BYTE freigegeben. Diese Verzögerung ist in diesem Ausführungsbeispiel zu berücksichtigen, da gleich- zeitig mit dem Sperren des Empfangs- schieberegisters Sl das erste Datenbit DO geladen wird. Aus gleichem Grund muß mit dem Laden des Sendeschieberegisters SO schon einen Bittakt BIT vor dem Bytetakt BYTE begonnen werden.
' Zur Überwachung der Synchronisation wird das Empfangsund das Sendesignal SIACK, SOACK der Schieberegister Sl, SO zu verschiedenen Zeitpunk- ten P1, P2 geprüft. Vor dem Byteende muß gelten, daß das Empfangsschieberegister Sl noch nicht ausgelesen und das Sendeschieberegister SO noch nicht geladen ist. Nach dem Byteende gilt das Gegenteil und das Empfangs-und das Sendesi- gnal SIACK, SOACK wird entsprechend abgege- ben. Nach der Prüfung wird vom Mikrocomputer U.C die serielle Eingabe gelesen und die nächste Ausgabe vorbereitet. Damit wird das Empfangsund das Sendesignal SIACK, SOACK zurückgestellt.
Ansprüche
1. Verfahren zur bit-und bytesynchronen Da- tenübertragung zwischen mindestens einer peri- aheren Einrichtung (Q, M) und einer seriellen Schnittstelle eines Mikrocomputers (uC). die ein Empfangs-und ein Sendeschieberegister (Sl, SO) snthäit, die extern bitweise getaktet werden (BIT), wobei das Auslesen des Empfangs-(SI) und das .aden des Sendeschieberegisters (SO) vom Mikro-
»mputer (uC) durchgeführt und angezeigt wird -
(SIACK, SOACK), dadurch gekenn -zeichnet, daß der Bittakt (BIT) und ein Bytetakt (BYTE) fortlau- fend dem Mikrocomputer (u,C) zugeleitet werden und der Zugang (SIEN) zum Empfangs- 5 Schieberegister (Sl) vom Mikrocomputer (uC) frei- gebbar, der Ausgang (SOEN) des Sende- schieberegisters (SO) hingegen immer freigegeben ist, daß zur Erzeugung eines Initialzustandes der Zugang (SIEN) zum Empfangsschieberegisters - 10 (Sl) freigegeben und nach dem Auslesen wieder gesperrt wird und daß nach dem Leeren des Sendeschieberegisters (SO) der Zugang (SIEN) zum Empfangsschieberegister (Sl) durch den Byte- takt (BYTE) freigegeben und das Sende- 75 Schieberegister (SO) geladen wird.
2. Verfahren Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, daß zur Überwachung der Synchronisa- tion der Zustand (SIACK, SOACK) der Schieberegi- ster (Sl, SO) vor und nach dem Byteende geprüft so wird, wobei vor dem Byteende vom Mikrocomputer (uC) das Empfangsschieberegister (Sl) noch nicht ausgelesen und das Sendeschieberegister (SO) noch nicht geladen wird, nach dem Byteende aber durchgeführt und angezeigt wird.
?5 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bytetakt (BYTE) an ein- en Interrupt-Eingang (INT) des Mikrocomputers - (uC) geführt und die Erzeugung des Initialzustan- des durch einen Interrupt gestartet wird.
30 4. Verfahren nach einem der vorherigen An- sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß kon- stante, befehlslaufzeitbedingte Verzögerungen bei der Freigabe und Überwachung der Da- tenübertragung entsprechend berücksichtigt wer-
?5 den, wobei beim Sperren des Zuganges (SIEN) zum Empfangsschieberegister (Sl) bereits minde- stens ein Bit (DO) empfangen wird und mit dem Laden des Sendeschieberegisters (SO) mindestens ein Bit (D7) vor dem Bytetakt (BYTE) begonnen io wird.
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EP 86 11 3 0 9 5 EINSCHLÄGIGE DOKUMENTE
Kategorie Kennzeichnung des Dokuments mit Angabe, soweit erforderlich, der maßgeblichen Teile Betrifft
Anspruch KLASSIFIKATION DER ANMELDUNG (Int Cl 4j
IEEE ELECTRO, Band 7 , Mai 1 9 8 2 , S e i t e n 1-8 ( 2 5 / 4 ) , IEEE, New York, US; J . T . TWARDY: " F o u r t h g e n e r a t i o n a r c h i t e c t u r e a l l o w s P e r f o r m a n c e of l a r g e r j o b s w i t h
s m a l l e r p r o g r a m s "
* S e i t e 6, S p a l t e 1, Z e i l e n 1 - 1 5 ; F i g u r *
ELEKTRONIK, Band 33, Nr. 3, J u n i 1984, S e i t e n 7 3 - 7 6 , München, DE;
R. SCHMID: " M u l t i p r o z e s s o r s y s t e m m i t E i n c h i p c o m p u t e r n "
* S e i t e 73; S e i t e 74, S p a l t e 1, Z e i l e n 2 6 - 4 2 ; F i g u r 3 *
IEEE ELECTRO, ] 1983, S e i t e n 1- New York, US; ]
" P i g g y - b a c k mi<
as f o r m - f a c t o r c o m p o n e n t f o r '
* S e i t e 4, \ S e i t e 5, S p a l t « F i g u r 9; Se:
Z e i l e n 2 6 - 3 2 *
Band 8, Suppl . , -11 ( 6 / 2 ) , I E E E , R. KOSTER:
c r o c o m p u t e r s e r v e s p r o t o t y p i n g
rMS7000 f a m i l y "
S p a l t e 2, F i g u r 6 ; e 2, Z e i l e n 7 - 1 2 , i t e 6, S p a l t e 2 ,
- / -
Der vorliegende Recherchenbericht wurde für alle Patentansprüche erstellt.
1 , 3 G 06 F 1 3 / 4 2
RECHERCHIERTE SACHGEBIETE (Int. CI.4) G 06 F 1 3 / 4 2 G 06 F 1 3 / 3 8
Hecherchenort
DEN HAAG AbschluBdatum der Recherche
0 5 - 0 1 - 1 9 8 7 Prüfer
DHEERE R . F . B . M . KATEGORIE DER GENANNTEN DOKUMENTE E :
X : von besonderer Bedeutung allein betrachtet
Y: von besonderer Bedeutung in Verbindung mit einer D:
anderen Veröffentlichung derselben Kategorie L : A : technologischer Hintergrund
O : nichtschriftliche Offenbarung P : Zwischenliteratur & : T : der Erfindung zugrunde liegende Theorien oder Grundsatz»
älteres Patentdokument, das jedoch erst am oder nach dem Anmeldedatum veröffentlicht worden ist in der Anmeldung angeführtes Dokument 1 aus andern Gründen angeführtes Dokument Mitglied der gleichen Patentfamilie. überein- stimmendes Dokument
Europäisches
Patentamt EUROPÄISCHER RECHERCHENBERICHT Nummer der Anmeldung
EP 86 11 3 0 9 5
EINSCHLÄGIGE DOKUMENTE S e i t e 2
Kategorie Kennzeichnung des Dokuments mit Angabe, soweit erforderlich, der maßgeblichen Teile Betrifft
Anspruch KLASSIFIKATION DER ANMELDUNG (Int Cl •») THE BELL SYSTEM TECHNICAL
JOURNAL, Band 60, Nr. 7, T e i l 2 , S e p t e m b e r 1981, S e i t e n
1 4 4 9 - 1 4 6 2 , A m e r i c a n T e l e p h o n e and T e l e g r a p h Co., M u r r a y H i l l , New J e r s e y , US; J . R . BODDIE e t a l . : " A r c h i t e c t u r e a n d
P e r f o r m a n c e "
* S e i t e 1458, Z e i l e n 8-35; S e i t e 1459, F i g u r 3 *
RECHERCHIERTE SACHGEBIETE (Int. CI.4)
Der vorliegende Recherchenbericht wurde für alle Patentansprüche erstellt.
Hecnercnenort
DEN HAAG AbschluBdatum der Recherche
0 5 - 0 1 - 1 9 8 7 Prüfer
DHEERE R . F . B . M . KATEGORIE DER GENANNTEN DOKUMENTE E :
X : von besonderer Bedeutung allein betrachtet
Y : von besonderer Bedeutung in Verbindung miteiner D : anderen Veröffentlichung derselben Kategorie L . A : technologischer Hintergrund 0 : nichtschriftliche Offenbarung P : Zwischenliteratur & : T : der Erfindung zugrunde liegende Theorien oder Grundsatze
älteres Patentdokument, das jedoch erst am oder nach dem Anmeldedatum veröffentlicht worden ist in der Anmeldung angeführtes Dokument • aus andern Gründen angeführtes Dokument Mitglied dergleichen Patentfamilie, überein- stimmendes Dokument
