用于在两个物理接口之间传输数据的设备及方法技术

本发明专利技术涉及一种用于在两个物理接口之间传输数据的设备及方法，这些物理接口相对彼此沿着轨迹能够运动地设置，包括：设置在这些物理接口之间的数据传输单元；以及各一配属于这些物理接口的本地振荡器单元，用于记入这些物理接口中的之一自身位置处存在的本地系统时间，这些物理接口中的至少之一处的本地振荡器单元具有用于接收和/或用于产生和传输至少一个时钟信号给所述数据传输单元的器件，并且至少另外的物理接口处的本地振荡器单元具有用于接收至少一个通过所述数据传输单元可传输的时钟信号的器件以及具有用于基于所接收的时钟信号来同步化所述本地系统时间的器件；以及‑分别就接收数据的物理接口方面被设置的缓存器，借助于所述数据传输单元所传输的数据能够暂时缓存到所述缓存器中。

Device and method for transferring data between two physical interfaces

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在两个物理接口之间传输数据的设备及方法
本专利技术涉及一种用于在两个物理接口之间传输数据的设备以及方法，这些物理接口相对彼此沿着一个轨迹(Trajektorie)可运动地设置。
技术介绍
对于经由传输通道传输数字式数据的能力而言的度量(Maβ)是数据传输率，该数据传输率说明了在一个时间段内能够无错误地传输的数字式数据量。至少这种说明涉及到最小的数据单元：比特位(Bit)，从而术语“数据传输率”是基于所谓的比特率(位率)，其单位是bit/s。用于实现快速数据传输(例如具有100Mbit/s或1Gbit/s以及更高的传输率)的特别挑战在于：沿着传输通道进行无错误的数据传输，该传输通道设有无接触的和/或动态可变的数据传输单元(例如呈接触式或者无接触式旋转传输装置的形式)。不同于阻抗减小的连续式传输线路，上述数据传输单元沿着传输通道形成了干扰源，该干扰源影响到要传输的数字式数据的信号品质，该干扰源反作用于“快速数据信号”(也即具有高数据传输率的数据)的无错误地传输。在图2中示出作为两个物理接口1、2之间的数字式数据传输的方框图本身已知的结构。沿着将这两个物理接口1、2连接的数据传输通道引入无接触式耦合单元3(例如呈电容式、电感式、电磁式、声学式或者光学式接口的形式)，该耦合单元3具有两个无接触的和/或相对彼此可运动地设置的耦合单元31和32。根据这两个物理接口1、2的构造，可选地分别为了实现经由无接触式数据传输单元3的串行数据传输，在这些物理接口1、2与无接触式数据传输单元3之间设有各一串行化器(Serialisierer)/去串行化器(Deserialisierer)，简称SerDes。通过数据传输单元3所引起的对正在传输的数字式数据的干扰的程度可以根据所谓的眼图(Augendiagramm)来阐明和判断，这分别在图3a和3b中阐明，这种干扰在从第一接口到第二接口进行数据传输的情况下在第二接口上存在，该第二接口连接至另外的分接头(Abgriff)。在这两个图中，沿着纵坐标分别记录有信号电平，也即：各下部电平级别相应于“0”，并且上部电平级别相应于“1”，并且沿着相应于时间轴的横坐标可获悉通断时间，根据该通断时间可获悉在比特信号“0”与“1”之间在时间上的真实通断持续时间。图3a表示1.25Gbit/s的数据传输率，在图3a的情况下，显著形成“眼睛”A水平且竖直地张开，这表示了良好的信号品质和与之相关联的明确的在接收侧的正确的(也即无错误的)信号探测。在图3b的情况下，图3b表示相当于3.125Gbit/s数据传输率的数字传输，在此“眼睛”A显著闭合，由此，所接收的数据的无错误探测是不可能的或者是不容易实现的。根据数据传输单元的构造(例如呈无接触式数据传输单元的形式和/或呈具有两个相对彼此可运动地相互支承的耦合元件的数据传输单元的形式)一方面以不同程度形成幅值波动以及所谓的抖动(Jitter)，其特征在于，关于正在传输的数字式数据信号的频率以及相位方面在时间上的节奏抖动(Taktzittern)。如果在网络结构的范畴内进行数据传输，那么，为了可靠地数据交换，则需要网络协议，该网络协议的复杂性反应在OSI层模型中，该OSI层模型具有上下叠置构建的七个层，其中，第一层形成所谓的比特位传输层，该比特位传输层限定出对为了数据传输所需要的所有硬件构件的要求。如果该层构造成使得在所有应用条件下确保了经由数据传输单元无错误的数据传输，则关于数据修正方面首先就完全不会用到网络协议的较高的层。以太网(作为最广泛应用的协议接口)当今特别是即使在工业应用中也形成广泛应用的标准。特别是在直接控制和进行工艺过程的工业系统中，所谓的实时能力是对数字式数据传输绝对必要的前提条件，这种数字式数据传输例如是在用作主机(Master)的发送单元与被称为从机(Slave)的接收单元或多个这种从机之间进行，这些从机适于通过主机来时间同步地驱控，从而，所有称为从机的接收单元能够“手牵手”运行。实时能力通过可预测性限定，也即：由发送器所发出的消息何时会尽可能准确地到达至相应的接收器。用于实时运行所需要的具有实时能力的通信协议限定所谓的周期时间和对于整个系统而言的最大抖动，以便可以确保无错误的功能性。具有实时能力的网络协议例如是开放的工业以太网标准ProfinetCC-C，其确认直至最小31.25μs的典型250μs周期时间以及＜1μs的总系统抖动。由文献DE60002571T2可获悉一种在施加在共同的载体衬底上的两个芯片之间的弹性接口布置组件，其中，每个芯片具有所谓的弹性接口单元，该弹性接口单元分别具有两个经由通断逻辑连接的存储单元。根据可施加到通断逻辑上的控制信号实现从第一或第二存储单元输出数据值。文献US6,6640,277B1描述一种在总线之间利用标准化通信协议的同步化数据传输方法，其中，为了补偿所出现的相位差，将环形存储器用作缓存器(Zwischenspeicher)。文献US2017/0127465A1描述一种借助于电磁耦合方式无接触地传输数据的方法，其中，借助于数据的缓存来补偿所出现的相位差。
技术实现思路
本专利技术的任务在于，提出一种用于在两个物理接口之间传输数据的设备以及方法，从而能够符合对在通过数据传输单元的数字式数据传输中的实时能力的要求，其中，数据传输单元要么实现无接触式数据传输，要么能够实现在两个相对彼此运动的耦合单元之间的有接触的数据传输。除了所要求的实时能力之外，数据传输应当与协议无关地实现，从而能够实现尽可能并非对客户特定的应用可能。按照本专利技术解决方案的数据传输此外应当能够实现不仅针对单向而且针对双向沿着传输通道的数据传输。本专利技术基于该任务的解决方案在权利要求1中提出。权利要求13的主题是一种用于通过数据传输通道传输数据的方法。有利地改进本专利技术构思的特征可由从属权利要求的主题以及特别是参照附图的进一步说明获悉。按照本专利技术解决方案的用于在两个物理接口之间传输数据的设备具有设置在这些物理接口之间数据传输单元，该数据传输单元优选无接触地传输数据或者有接触地在这两个相对彼此运动的耦合单元之间传输数据。在优选一致构造的这两个物理接口的每个物理接口上分别设有振荡器单元，用于记入各物理接口自身位置处(amOrt)存在的本地系统时间。这两个物理接口中至少一个物理接口具有用于产生和传输至少一个时钟信号给数据传输单元的器件。至少另外的那个物理接口处的那个本地振荡器单元具有用于接收至少一个经由数据传输单元传输的时钟信号的器件，以及还具有用于基于所接收的时钟信号将这些本地系统时间同步化(Synchronisation)的器件。在这两个物理接口处的这些本地系统时间的同步化的特点是基于至少一个时钟信号经由精确相同的传输通道进行传输，经由这个精确相同的传输通道在这两个物理接口之间也传输数字式数据，也称为有用数据(Nutzdaten)。在通过数据传输单元传输的数据中由系统决定地随机生成相位偏移，上述至少一个传输的时钟信号也经受这种相位偏移，这种相位偏移按照本专利技术解决方案借助于就接收数据的那个物理接口方面被本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在两个物理接口之间传输数据的设备，这些物理接口相对彼此沿着轨迹能够运动地设置，所述设备包括：/n-设置在这些物理接口之间的数据传输单元；以及/n-各一配属于这些物理接口的本地振荡器单元，用于记入这些物理接口中的一个物理接口自身位置处存在的本地系统时间，/n其中，这些物理接口中的至少一个物理接口处的本地振荡器单元具有用于接收和/或用于产生和传输至少一个时钟信号给所述数据传输单元的器件，并且/n至少另外的物理接口处的本地振荡器单元具有用于接收至少一个通过所述数据传输单元可传输的时钟信号的器件以及具有用于基于所接收的时钟信号来同步化所述本地系统时间的器件；以及/n-分别就接收数据的物理接口方面被设置的缓存器，借助于所述数据传输单元所传输的数据能够暂时缓存到所述缓存器中。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170926 DE 102017217051.41.一种用于在两个物理接口之间传输数据的设备，这些物理接口相对彼此沿着轨迹能够运动地设置，所述设备包括：
-设置在这些物理接口之间的数据传输单元；以及
-各一配属于这些物理接口的本地振荡器单元，用于记入这些物理接口中的一个物理接口自身位置处存在的本地系统时间，
其中，这些物理接口中的至少一个物理接口处的本地振荡器单元具有用于接收和/或用于产生和传输至少一个时钟信号给所述数据传输单元的器件，并且
至少另外的物理接口处的本地振荡器单元具有用于接收至少一个通过所述数据传输单元可传输的时钟信号的器件以及具有用于基于所接收的时钟信号来同步化所述本地系统时间的器件；以及
-分别就接收数据的物理接口方面被设置的缓存器，借助于所述数据传输单元所传输的数据能够暂时缓存到所述缓存器中。


2.根据权利要求1所述的设备，
其特征在于，
这些物理接口相同地构造。


3.根据权利要求1或2所述的设备，
其特征在于，
所述缓存器构造成：使得根据在数据传输的路径中在传输的数据中所形成的时间相位偏移来选择能够配属于所述缓存器的存储器深度。


4.根据权利要求3所述的设备，
其特征在于，
设有一器件，该器件探测在数据传输的路径中所形成的相位偏移；以及
设有另一器件，该另一器件根据所述相位偏移来确认所述存储器深度。


5.根据权利要求1至4之一所述的设备，
其特征在于，
所述缓存器是环形存储器。


6.根据权利要求1至5之一所述的设备，
其特征在于，
这些物理接口适合传输和转发呈数据位形式的最小数据单元地构造。


7.根据权利要求1至6之一所述的设备，
其特征在于，
所述数据传输单元以无接触的方式传输数据。


8.根据权利要求7所述的设备，
其特征在于，
无接触式数据传输单元构造成电容式、电感式、声学式、电磁式或者光学式耦合单元。


9.根据权利要求1至8之一所述的设...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·克莱因，M·莱格，
申请(专利权)人：斯宾纳有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE