专利名称：串行异步传输数据的方法和装置的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及按照权利要求1和7前序部分所述的一种方法和一种用于实施该方法的装置。
背景技术：
这些方法例如适用于在一个Mt机与一个接收机之间通过一个共用的传输媒体可靠地传输 ，其中，例如发射机为现场用仪表的一^tr满出模块和 接收机为一^^接口模块，fflil期每所谓的传输媒体与其^l信系统连接。这类方法的优点特别是可以在综合技术系统上用于监测、控制和/或调节 过程参量的装置中使用，其中，例如有供暖、通风和空调设备，入口和消防监 测系统或者公共^i物自动化设备(也称为^m物服务控制系统)，其中尤其 还影响室内Mit与纟鹏值。在離物自动化设备中， 一般4顿大量所谓的现场 用仪表如传感器和执行元件。为在建筑物自动化设备的各设备部分之间交换数 据主要使用总线系统，其中，在一台设备上一般使用相互分级连接的各种各样 的总线系统。用于监测、控制和调节建筑物运行技术设备的装置例如由EP 1 211 582 Al 有所公开。该装置具有多个用于操作现场用仪表的输A^出模i央和一个将输入 /输出模±央相互连接的总线系统。为此提出的总线系统例如以通M线数据总线 的串行异步娄 通信为基础。EP 1 345 122 Al公开了一种用于将一个同步16-Bit-翻总线连接在一个 同步64-Brt-数据总线上的装置。16-Bit-数据总线的脉冲重复频率在这种情况下 高于64-Bk-数据总线的脉冲重复频率约4倍。在该装置上将所谓的DHM (对 角交错奇偶性diagonal interleaved parity)编码方法用于i^码识别。在串行异步娜通信中， 一般^顿所谓的NRZ(不归零nonreturn to zero)编码。在此方面采用起始位导入字符的传输。在所传输的字符结束时附加停止 位。在停止位之前额》卜地附加一个所谓的校验位，通过其为传输的字符产生偶
数或者奇数奇偶性。 一般，接收机与起始位的负边沿同步并利用其接收脉冲来 扫描后续的位。通31确定的奇偶性可以由接收机识别一定的传输误差。如果现在传输由多个字符组成的信号，那么通常传送一个附加的安全字 段，以便可以检验全部信号的正输性。为计算安全字段公开了各种各样的方法，例如像算M和、循环冗余码校验CRC (cyclic redundancy check)或者列或者 纵向奇偶性的生成。在这类串行异步传输中，如果接收机上扫描的时间点在一定程度上g， 使其识别不出稳定的信号状态的话会出现误差。在时间上延迟扫描盼瞎况下， 两个相邻位之间的过渡错误，或者在极端情况下甚至扫描相邻位。这种错误性 质的原因在于发射机和接收机上脉冲重复频率的偏差、起始位同步中的不精确性或者也在于信号失真。脉冲重复频率的偏差例如可以M:Mt机与接收机之 间的部件公差或者温差产生。发射机和与其连接的接收机脉冲重复频率之间一定的差值一般因此导致扫描点与起始位同步的距离越远，错误扫描的概率就越大。在最后两个传输位错误数据输入的情况下，这一点通过横向奇偶性(Quer-Pari战)不能进行识别。 如果这种情况现在发生在偶数字符上，那么借助纵向奇偶性(Laigs-Parit就)也不能识别。特别是在如離物自动系统这种安全要救艮高的设备上，错误的信息传输 会给居民造成很大的损失或者危险，因此要求相应可靠地传输安全上重要的数据流。发明内容本发明的技术问题在于提供一种用于串行异步传输 的方法，舰该 方法可以很高的概率识别错误扫描和该方法可以在一种自物运行技术设备的 监测、控制和调节的装置上使用并可以f誠本实现。此夕喂供一种用于实施该方法的装置。该目的依据本发明MM权利要求1和7的特征得以实现。从属权利要求给出了<，的实施方式。
下面借助附图对本发明的实施例进行详细说明。其中图1示出一种用于监测、控制和调节^[物运行技术设备的装置上依据本 发明的数据连接；图2示出用于通过M连接进行传输依据本发明的受到保护的信息单元；图2a示出对信息单元的每两4魏用 保护的简图；图3示出用于保护信息单元的依据本发明方法的一种方案；图4示出依据本发明受到保护的信息单元的另一视图；图5示出用于实施依据本发明方法的一种装置；图6示出该方法的im的实施方式视图；以及图7示出用于保护信息单元的依据本发明方法的另一方案。
具体实施方式
在图1中，1 ，一种用于连接监测、控制和/或调节^m物运行技术设备 装置的单元2、 3、 4、 5和6的传输媒体。
例如第一单元2和第二单元3各自是一个用于操作现场用仪表7的输A/ 输出模块。现场用仪表7典型地是用于检测过程参量的传SI或者用于影响过 程参量的伺，艮传动装置。
不言而喻，通过传繊某体1相互连接的输A/输出模i央2和3的数量并非 局限于图1所示的仅有的两个。
最好，输A/输出模块2或者3各自具有多个用于现场用仪表7的连接点 A、 B、 C和D。原则上实现^mA/lf出模i央2或者3连接点的数量可以在 很大范围内选择并根据允许的模±央成本、占用面积和*时间单位戶万预计的数 据流确定。对于建筑物自动化设备来说，每^trA/输出模块2或者3实现例如 八个或者十六个连接点。
连接点A、 B、 C和D最好结构相同并例如可以作为输入端口和输出端口 通用，也就魏向并用于模拟信号和数滩号。连接点A、 B、 C或者D例如 各有三个用于现场用仪表7的接线点。通用连接点A、 B、 C或者D因此可以 用于大量类型的现场用仪表并且用于传感器或者执行器，也就是具有模拟输 入、模拟输出、数字输入或者数字输出的各自通过或者不通^^接点A、 B、 C或者3进行馈电的现场用仪表。 建筑物自动化设备中典型的现场用仪表7例如有温度传感器、湿度传感 器、气体传感器、门触点、噪声传感器、阀门和空气闸板传动装置、自动灭火 装置阀门、照明开关和百叶窗传动装置等。根据现场用仪表的类型，现场用仪表7因lt改芯或者多芯与连接点A、 B、 C或者D连接。需要时现场用仪表7与多个接线点连接，即例如在J见场用仪表 7为具有位置应答信号的执行元件情况下，其中，然后调Mf言号最好输出到第 一接线点A和第二接线点B，同时 输入执行元件的>1^态或者实际位置。例如，输A/输出模块2的连接点A与^g传麟7.1连接，而气体传感 器7.2与一个连接点A和执行元件7.3与输A/输出模决3的连接点C和D连 接。与传输媒体1连接的第三单元4最好是一个调节和/或控制器或者是一个 m另一通信系统8与上级调节和/或控制器9连接的接口模块，M31其传输媒 体1和其jtllffi信系统8为娜効奂物理上和逻辑上相互匹配，其中，ffl51接口 模块一般彼此确定各种鄉的信号载体和各种鄉的mM专M]、议。在该装置的一种方案中，第三单元4通过其ftkffi信系统8与中心或者调度 台连接。第四单元5需要时是另一个接口模块，其M—个附加的通信系统10与 另一^置11连接。通信系统8和10原则上可以通过调节和/或控制器9或其 他装置11进行通信并例如通过总线系统和像LON或者LonWorks⑧技术，按照 欧洲安装总线EIB、德国标准DIN 19245确定的PROEDBUS、 BACnet或者 KONNEX实现。原则上通信系统8或者10也可以通31光学通信ff道或者无线 电通信网实现，例如ffi31光纤通信网或者蜂窝式电话网如GSM或者UMTS。第五单元6是一个需要时可连接在传1^某体1上的月艮务模块。月艮务模±央6 例如用于隨建筑物自动系统的分功能、运行和监测连接在传撇某体1上的单 元2和3或者限制干扰的范围。S5i传输媒体1的 通信原则上有线或者无线进行。上面3^接五个单元 2、 3、 4、 5和6的传输媒体1在有线通信瞎况下例如为双线总线或者双芯导线。在一种方案中，还可具有用于单元2、 3、 4、 5和6的馈电装置禾口/或用于 所连接的现场用仪表7的馈电装置，其中，在需要时，最好战的馈电可以利 用附加的导线与传输媒体1共同分布在一个共用的总线系统中。
在第一实施例中，M31传lfM体l传输的l^流具有四个信息单元z (0)、 Z (1)、 Z (2)和Z (3)(图2)。信息单元Z (0)、 Z (1)、 Z (2)和Z (3) 在这里每8位为一个字长。 一个信息单元的各个位在此按照从劇氐的数位价ZO 到最高的数位价Z7进行表示。传输之前信息单元Z (0)、 Z (1)、 Z (2)和Z (3)依据本发明fflil以下两个方法步3iiS行保护步骤1:为^S言息单元Z (0)、 Z (1)、 Z (2)和Z (3)生成一个相应 的横向校验位Q (0)、 Q (1)、 Q (2)或Q (3)。 ffi31横向校验位在这里为所 属的信息单元产生例如一个偶数奇偶性，也就是说，信息单元内和所属的横向 校验位内一^S位逻辑上的数量为偶数。步骤2:从四个信息单元Z (0)、 Z (1)、 Z (2)和Z (3)中这样生成一 个附加的奇偶性数据字D，使其在一个由旨字长为八的四个信息单元和附加 奇偶性数据字D组成的数据块中产生预先确定的奇偶性，其中，为计算奇偶性 分别在数据流中相邻的信息单元或数据字中选取不同的位态并因此不同的数位 价。附加的奇偶性数据字D在这里例如字长与信息单元Z (0)、 Z (1)、 Z (2) 和Z (3)相同，即八。图2示出步骤2具有优点的步骤2，其中为计算奇偶性在数据流中相邻的 数据字中分别使用以四个位态彼此远离的位。所考虑的位态具有优点的距离从 信息单元Z (0)、 Z (1)、 Z (2)和Z (3)的半个字长中产生。为便于概况式 了解，图2a再次^^虫示出总计八个连接路径中的两个连接路径20和21 。锯齿 状的连接路径20表祸十算奇偶性M字D的最低值位。第一信息单元Z (0) 的最低值麟一位ZO、第二信息单元Z (1)的第四最高值鄉五位Z4、第三 信息单元Z (2)的最低值位ZO和第四信息单元Z (3)的第五位Z4确定奇偶 性数据字D的最低值位。 f示的实施例中，利用奇偶性数据字D产生偶数 奇偶性，也就是说，所考虑的位逻辑数值"l"的数量(包括奇偶性数据字D 的相应位在内)为偶数。不言而喻，在一种可选择的数据±央数据保护方案中 可以生成奇数奇偶性。另一锯齿状的连接路径21 ^i十算奇偶性数据字D的第四最高值或者第 五位。第一信息单元Z (0)的第五位Z4、第二信息单元Z (1)的最低值位ZO、 第三信息单元Z (2)的第五位Z4禾口第四信息单元Z (3)的最低值位ZO确定
奇偶性数据字D的第四最高或者第五位。此外，为奇偶性数据字D还生成一个校验位P，通过其最好产生与信息单元Z (0)、 Z (1)、 Z (2)和Z (3)中相同的校验方式。如果奇偶性M31—个由信息单元Z (0)、 Z (1)、 Z (2)和Z G)以及奇 偶性 字D组成的数据土央按照图2和图2a中所示的形成规贝ij产生，那么为 所有位态上的附加娜字T产生一个Z^a帝i厚。Mil^种事实在接收ai:可以 简单确定所传输娜块中的错误奇偶性。己经表明在图2所示 块 保护的实施例中属于相邻信息单元的位 用于形成校验位，各自信息单元Z (0)、 Z (1)、 Z (2)和Z (3)的半个字长 彼此远离， 一方面明显提高错误识别和另一方面可以较少微处理器开销来实 现。微处理器的指令组一般包括一个指令，通过其一个寄存器或者一个随机编 址数据字两半部分交换，由此本发明所述的方案可以特别简单地i^[亍编程并此 外可以使用运行时间相当短的禾Wft码。为以数量k信息单元Z (i)的顺序生成一个具有优点的奇偶性繊字D 更用下列基本公式可A—iZ邻)i=0mod2 Vae(0j-l)该基本公式G1中各项的含义为 奇偶性数据字D的字长 信息单元Z (i)的字长 信息单元的数量奇偶性数据字D中位置a上计算的位 信息单元在以Z (0)开始:1MZ (k-l)",上的位置 信息单元Z (0的位和位置j 数学模数函数，也就是整数除法的余数 根据用于生成奇偶性所考虑的位与两个相邻信息单元所要求的距离及其距 离方向(正或者负^或者右偏移)基本公式G1可以用较少的开支来满足 要求。图3示出用于形成奇偶性 字D的一种方案，其中，在该实施例中信 息单元Z (0)、 Z (1)和Z (2)以及奇偶性M字D各自具有15位。为在数mnkiZ $0 mod 据流中相邻的信息单元中计算奇偶性，各自以一个位态连接彼此分离的位。这 种简单方案的优点是，为借助微鹏器实现，除了按字的^"或指令外，主要使 用需要较少机器周期的单一位移或者单一位旋转指令，这样可以整体上使程序运行时间特别短。在图4中，M51奇偶性数据字D和横向校验位Q (0)、 Q (1)、 Q (2)、 Q (3)和P依据本发明戣幌护的信息单元Z (0)、 Z (1)、 Z (2)和Z (3) 在一个发射模块40中进行处理。具有信息单元Z (0)、 Z (1)、 Z (2)和Z (3) 以及奇偶性数据字D的 ±央按字符并且包括所属的横向校验位在内通过传输 媒体l被传输到一个接收模块41上。在接收模块41中分析所传输的 ±央。 传输错误高概率地表现为至少一个在接收模块内所观啶的横向奇偶性与所传 输的插位Q (0)、 Q (1)、 Q (2)、 Q (3)或者P不一致，或者接收模块41 内所计算的附加数据字T的数值与预计的数值不一致。取决于是否采用奇偶性 数据字D产生偶数或者奇数奇偶性，在无错误传输盼瞎况下，附加数据字的所 有位均置于0或者然后置于1。连接在传输媒体1上的旨单元2、 3、 4、 5和6具有发射模块40的样本 和接收模块41的样本，其中，Mt模块40和接收模块41最好各自作为鄉 机-接收机模块来实现。图5更为详细ite出连接在传fl媒体1上的两个单元2和4。单元2和单元4各有一个接口装置50，它最好具有一，A^T出缓冲存 储器51 。接口装置50可以在两个单元2与4之间通过传tfM体1进行双向通 信。单元2以及单元4的j继实肺式财卜还具有至少一个微处理器52、 一个 程序53和一个用于包括信息单元Z (0)、 Z (1)、 Z (2)和Z (3)以及奇偶 性数据字D的数据流的附加存储区54。根据微，器52确定的禾，53最好 按照以下方式构成4吏得两个单元2和4对于通过传繊某体1进行的 通信 而言既具有^M机也具有接收机的功能。在示范地作为发射机ffiK顿的单元2中，微处理器52通过禾號53这样控 制，使一个附力啲奇偶性娜字D从四个信息单元Z (0)、 Z (1)、 Z (2)和 Z (3)按照以下方式生成4吏得在一个由四个各具有一定字长的信息单元Z (0)、 Z (1)、 Z (2)和Z (3)以及附加奇偶性数据字D组成的数据块中产生预先 规定的奇偶性，其中，为了计算奇偶性分别在所要发射的数据流中相邻的信息
单元或数据字中选取不同的位态并因此不同的数位价。在示范地作为接收机l顿的单元4中，微鹏器52通^ll聘53这样控制 使得在所接收的数据流中通过一个由信息单元Z (0)、 Z (1)、 Z (2)和Z (3)以及奇偶性数据字D组成的数据±央和一个附加的数据字T产生奇偶性。 附加娜字T的数值在禾聘53中用于检测传输错误。不言而喻，需要时也可以使用相应构成的电子电路来代替微处理器52和 程序53。正如结合图2或图2a提至啲那样，微鹏器的指令组一般包括一个指令， fflil其一个寄存器或者一个可随机编址的数据字的两半部分交换。所述的(在 某些指令组中也称为SWAP的)指令为交换一个数据字的两个半部分因此例 如在一个八位数据字中将最低值位与第四最高值、第二位与第三最高值等交换。图6示出依据本发明生成奇偶性数据字D —种具有优点的实J见方式的原 理。为此示意示出禾骄53的节选部分。第一信息单元Z (0)储存在微处理器 52的寄存器A内，而第二信息单元Z (1)在微处理器52的存储区54内可供 使用。在微处理器52采用sw叩(Z (l))表示的运算中，第二信息单元Z (1) 的内容转移到微鹏器52的寄存器B内，其中，在此方面第二信息单元Z (1) 低值的半部分与高值的半部分効奂。此后在微M器52采用A : = A XOR B 表示的运算中，两个寄存器A和B的内容这样相互比较，使寄存器A中储存 两个寄存器A和B所谓异或逻辑运算的结果。在图6未再示出的之后，寄存 器A的内容与第三信息单元异或逻辑运算并将结果也储存在寄存器A内。最 后将寄存器A的内容再与半部分^^的第三信息单元Z (3)异，辑运算并 将结果储存寄存器A内，由此奇偶性数据字D在寄存器A内可供《顿。在数 据流更长的情况下，相应重复所^f呈序部分的程序步骤，其中，原则上因此每 个第二信息单元在异或逻辑运算之前均应半部分効奂。在本发明另一具有优点的方案中，为计算奇偶性，分别在数据流中相邻的 娄娥字中这样选取不同的位态并因此不同的数位价，使一方面相邻数据字的数 位价不同程度地彼此分离并在选取为运算所考虑的位态时产生同一偶形成 (PaarbMung)的两个运算之间的周期尽可能长。在这类方案中，如果在选取 为运算所考虑的位态时产生同一偶形成的两个运算之间的周期等于数据流信息单元Z (0的数量k，夷P么可以达潮艮高的安全性。最好，对于这类方案来说，所考虑的数位价或位态的顺序以第一矢量K ①…n—1)和取决于位态的偏移取决于奇偶性 字D中的位态以第二矢量L I"1'1)保持。为计算这类翅方案的奇偶性，战的基本公式G1通过第一矢量Ki""1) 和第二矢量L ")转移到一个更加通用的公式G2中广"imod 2V"e(O j-l)乂该通用公式G2中各项的含义同样为奇偶性数据字D的字长 信息单元Z (i)的字长 信息单元的驢奇偶性数据字D中健a上计算的位m n kD.样屮息单元在以Z (0)开始1^Z (k-l) jl,上的位置z d) j信息单元Z (i)的位和位置jmod 数学模数函数，也就是整数除法的余数图7示出一条延伸线60在计算奇偶性娜字D时最低值^^形圣逝射5的 连接。例如，具有优点的经过路径按照通用公式G2通过第一矢量K:
禾瞎二矢量L =
确定
权利要求
1. 用于将数据流从一个发射模块(2)向一个接收模块(4)进行串行 异步类鄉传输的方法，其中，f^流包含具有恒定字长n的多个数据字(Z(O)、 Z (1)、 Z (2)、 Z (3))并按字符传输，其特征在于，具有以下方法步骤- 从Mt模块(2)中的数据流的一个预先确定数量k的数据字(Z (0)、 Z (1)、 Z (2)、 Z G))中按照以下方式生成一个字长m的附加奇偶性数据字D使得在一个由长度n的k个数据字(Z (0)、 Z (1)、 Z (2)、 Z (3)) 和长度m的附加奇偶性数据字D组成的数据块内产生预先确定的奇偶性，其 中，为计算奇偶性分别在 流中相邻的数据字中选取不同的位态并因而是不 同的数位{介；- 为从数据流中获取的数据字(Z (0); Z (1); Z (2); Z (3))生成 横向奇偶性(Q (0); Q (1); Q (2); Q (3));以及画按字符发送k数据字(Z (0); Z (1); Z (2); Z (3))和奇偶性数据 字D，其中，向每个数据字(Z (0); Z (1); Z (2); Z G))和奇偶性数据 字D发送所属的横向校验位(Q (0); Q (1); Q (2); Q (3))。
2. 按照权利要求1所述的方法，其特征在于，为计算奇偶性，分别在数据流中相邻的数据字中将按时间较早发送的数据字低值的半部分与按时间较 晚发送的数据字高值的半部分按位连接。
3. 按照权利要求1所述的方法，其特征在于，为计算奇偶性，分别在数据流中相邻的数据字中将按时间较早发送的数据字高值的半部分与按时间较 晚发送的娜字低值的半部分按位连接。
4. 按照禾又利要求1所述的方法，其特征在于，奇偶性数据字的字长m 等于 流数据字的字长11。
5. 按照权利要求1所述的方法，其特征在于，为了生成奇偶性M字， 利用0至n-l的动态变量i以及数值范围1至n-l内的Mf[常数a分别在数据 流中相邻的繊字A和Dk+1中考虑Dk (1 mod ^位和D (k+1) ((i+a) mod n)位。
6. 按照权利要求1所述的方法，其特征在于，为计算奇偶性，分别在 数据流中相邻的数据字中按照以下方式选取不同的位态并因此不同的数位价使得相邻M字的数位价不同禾號地彼雌离，并且在选取为了运算而考虑的 位态时产生同一个偶形成的两个运算之间的周期等于该数据流的数量k的数据字。
7. 用于监测、控制和调节建筑物运行技术设备的體，具有一个发射 模块(2)和一个接收模±央(4)以及一个与发射模土央(2)和接收模i央(4)连 接的数据导线(1)，用于实施按照^R利要求1 - 5之一所述的方法，其特征在 于，该发射模块(2)包括部件，- 该部件用于M射模块中的数据流的一个预先确定数量k的数据字 中按照以下方式生成一个字长m的附加奇偶性 字使得在一个由长度n的 k数据字和长度m的附加奇偶性数据字组成的数据块内产生预先确定的奇偶 性，其中，为了计算奇偶性，分另赃数据流中相邻的数据字中选取不同的位态并因此 不同的数位价；-为了从数据流中获取的数据字而生成横向奇偶性Q;以及- 按字符发送k个数据字和奇偶性数据字，其中，向每个 字和奇偶 性 字发^^属的横向校验位。
8. 按照权利要求7所述的装置，其特征在于，接收模块(4)具有部件，- 该部件用于从接收模块中的数据流的一个预先确定数量k的数据字 中按照以下方式生成一个字长m的附加奇偶性 字使得在一个由长度n的 k个 字和长度m的附加奇偶性数据字组成的 块内产生预先确定的奇偶 性，其中，为了计算奇偶性，分别在数据流中相邻的数据字中选取不同的位态 并因此不同的i(位j介。
9. 按照权利要求7或8之一所述的装置，其特征在于，具有一^fe含 该划射莫块的调节/或控制器以及具有包含该接收模块的输A/lf出模块。
10. 按照禾又利要求7或8之一所述的装置，其特征在于，具有一*含 该激寸模块的输A/lf出模块以及具有一^^含该接收模块的调节/或控制器。
11. 按照权利要求7或8之一所述的装置，其特征在于，具有一^含 该^M模块的接口模块。
12.按照权利要求7或8之一所述的，，其特征在于，具有一^含 该接收模块的接口模土央。
全文摘要
本发明涉及一种用于串行异步和按字符数据传输具有多个数据字Z(0)-Z(3)的数据流的方法，其中生成和传输一个附加的奇偶性数据字D。奇偶性数据字D这样生成，使其在一个由数据字Z(0)-Z(3)和附加奇偶性数据字D组成的数据块中产生预先确定的奇偶性，其中，为了计算奇偶性，分别在数据流中相邻的数据字中选取不同的位态并因而是不同的数位价。此外，为奇偶性数据字和每个数据字Z(0)-Z(3)生成和传输横向奇偶性。通过该方法可以明显提高在接收机上检测不同起点传输误差的概率。
文档编号G05B19/418GK101122784SQ20071014647
公开日2008年2月13日 申请日期2007年8月2日 优先权日2006年8月2日
发明者J·哈默 申请人:西门子瑞士有限公司