[发明专利]数据周期性传输的方法、通信网络及控制单元

说明书

技术领域

本发明涉及用于周期地传输数据的方法、通信网络和控制单元，所述数据确切地说呈以太网电报的形式。 

背景技术

以太网是数据当前借以以高达每秒100百万位(Mbps)的速率在局域通信网络(所谓的局域网(LAN))内传输的最普遍技术。LAN是限于某一地理区域的局域通信网络，且包含至少控制单元和若干工作站(也称作节点)，其作为参与者通过例如同轴电缆、玻璃光纤电缆或双绞线电缆的传输路径而连接。 

LAN通过网络操作系统和统一的网络协议来操作。以太网体现潜在的网络协议，且因此支持各种类型的通信协议，例如TCP/IP协议或IPX协议。在OSI层模型中，用于网络中数据通信的国际参考模型由包含七层的层堆叠、为每一层定义的许多协议和将其服务提供给相应下一较高层的协议组成，将以太网协议指派给第二层(所谓的导体层)。在此导体层中，集中待发送的数据以形成电报，在所述电报中添加关于相应通信协议的具体信息。在所述网络中，导体层负责将数据电报从一个参与者传送到另一者且用于检测错误。 

在以太网概念中，导体层分为两个层级，第一层级为数据添加标头(所谓的起始标识)，其包含接收协议为了实现正确的数据传输而需要的信息。在以太网协议的第二层级上，接着通过额外的前同步码和结束段(所谓的校验和)来包封电报，以用于将其在参与者之间传送。通过所述以太网电报，可传输长度高达1500字节的数据，借此必须在各个以太网电报之间遵守固定的中断间隔。 

对于通过以太网传输路径来发送和接收以太网电报，通常由以太网控制器来负责，其也称作媒体存取控制器(MAC)，其连接在控制单元与以太网传输 路径之间。MAC控制器通常包含发送和接收移位寄存器，以便将以太网传输路径与控制单元的物理存储器分离。当前以太网控制器通常进一步包含直接存取物理存储器的可能性(所谓的直接存储器存取(DMA)模式)，通过所述模式，待发送和待接收的以太网电报可分别以省时的方式直接存储在存储器中或从存储器检索。 

以太网协议主要用于办公室通信网络中。由于以太网概念在使用标准硬件和软件组件时的优点，而且可能使用简单的网络技术来达到高数据传输速率，所以以太网通信网络还逐渐用于工业制造中以在工作站之间进行数据交换。当在自动化中使用以太网协议时，必须确保以太网数据传输的实时能力。在控制机器时，通常需要进行基本上没有时间变化(即，所谓的抖动)的控制任务的周期性处理，在可预测回复时间内回应标准要求。 

如果将在(例如)运行于以太网网络上的实时应用的框架内周期地传输以太网电报以便寻址由以太网传输路径连接的传感器和致动器，那么控制单元在每一控制周期中将相应以太网电报传递到其MAC控制器用于传输。因此，在传递到MAC控制器之前，控制单元自动将以太网传输标准(IEEE 802.3)中定义的中断间隔、起始标识、前同步码和校验和添加到待发送的数据。MAC控制器接着优选通过DMA模式而将以太网电报上载到其传输移位寄存器，且如果达到传输移位寄存器的特定充电电平，那么MAC控制器开始在以太网传输路径上传输以太网电报。 

快速控制任务在现代制造和处理技术中日益突出。结果，用于工业自动化的通信网络中的控制单元必须以更快的速度对标准要求作出反应。以此方式，需要微秒范围内的响应时间以用于控制技术过程，例如在塑料工业中。为了保护所述快速反应时间，LAN网络中的控制单元必须是高性能处理单元，以便保证微秒范围内的周期时间，这又导致硬件成本较高。 

发明内容

本发明的目标是提供用于传输数据的方法、通信网络和用于所述通信网络的控制单元，可借此以高频率在数据通信参与者间周期性分布数据。 

根据本发明，通过根据权利要求1所述的方法、根据权利要求9所述的通 信网络和根据权利要求17所述的控制单元来满足本目标。在附属权利要求中指示了其它有利实施例。 

根据本发明，为了在控制单元和若干节点耦合到的传输路径上传输数据，控制单元在整个传输周期时间内考虑到传输标准以连续方式周期地输出电报形式的数据到传输路径，其中节点在电报通过期间与电报交换数据。控制单元因此将传输周期再分为具有相同长度的许多子周期，其中在每一子周期中传输至少一个通信电报，第一节点可在所述至少一个通信电报通过时，将用于位于传输路径下游的第二节点的数据写入到所述至少一个通信电报中。