Sistema de bus de campo con espectro disperso.

Aparato de bus de campo para operar en un sistema de bus de campo que presenta varios abonados en serie,

entre ellos el aparato de bus de campo como un abonado local (10) y un abonado conectado como entrante (20), así como un abonado conectado como saliente (30), que incluye:

• una interfaz de llegada (18) para recibir una señal de reloj de espectro disperso que llega del abonado conectado como entrante (20),

• una interfaz de salida para emitir una señal de reloj de espectro disperso saliente hacia el abonado conectado como saliente (30),

• un equipo emisor-receptor (12, 14) para el abonado conectado como entrante (20),

• un equipo emisor-receptor (16, 17) para el abonado conectado como saliente (30),

• un reloj de impulsos local de espectro disperso (40) para proporcionar una señal de reloj local de espectro disperso (SST1) y

• un equipo de procesamiento de datos (11), conectado con los equipos emisores y equipos receptores del aparato de bus de campo,

caracterizado porque

• la señal de reloj local de espectro disperso (SST1) es independiente de la señal de reloj de espectro disperso (TaktO2) del abonado conectado como entrante (20), pero coopera con el equipo emisor-receptor (16, 17) por el lado del abonado conectado como saliente (30), para generar señales de datos modificadas espectralmente (DO1) de longitud de bit variable y emitirlas de manera síncrona con la señal de reloj local de espectro disperso (SST1) al abonado conectado como saliente (30) y recibir las correspondientes señales de datos (DI1) con la señal de reloj local de espectro disperso (SST1).

La invención se refiere a un sistema de bus de campo con un conjunto de abonados que presentan cada uno al menos un equipo emisor y un equipo receptor. Además se refiere la invención a un aparato de bus de campo para utilizarlo en un tal sistema de bus de campo.

Por el documento EP 1 933 494 A1 se conoce un sistema de bus de campo con un conjunto de abonados que presentan cada uno al menos un equipo emisor controlado por impulsos y un equipo receptor controlado por impulsos, para emitir señales a un primer abonado contiguo y/o recibirlas del primer abonado contiguo. Al respecto interviene un abonado como master, para realizar la sincronización entre los abonados. Cada abonado presenta su propio oscilador de reloj local con señal de reloj específica, para controlar con un ciclo de impulsos de reloj la longitud de los bits o la longitud de los símbolos. El procesador de cada abonado se ocupa de adaptar la duración de cada trama de datos con al menos un símbolo para cada uno de los abonados, incluso cuando las señales de reloj locales del oscilador de reloj local de los abonados sean diferentes entre si.

Por el documento EP 1 037 394 A1 se conoce un procedimiento y un equipo para sincronizar aparatos de campo, en el que una señal de tiempo de referencia se modula mediante modulación de banda dispersa (spread) o de espectro disperso (spread). La señal de tiempo transmitida se recibe en varios aparatos de campo mediante respectivos receptores y desmoduladores y se utiliza para sincronizar un reloj local.

En los sistemas de bus de campo utilizados hasta ahora se utilizan fuentes de impulsos tradicionales para la alimentación con impulsos de reloj en la transmisión de datos. En sistemas de bus de datos con transmisión de datos binaria más rápida hay dificultades para mantener los límites de compatibilidad para la radiación electromagnética parasitaria. El desviarse a formas de señal analógicas implica componentes costosos para el aparato en el sistema de bus de campo.

La invención tiene como tarea básica lograr un sistema de bus de campo y un aparato de bus de campo diseñados para la transmisión rápida de datos binarios, pero que evitan la mayor emisión de perturbaciones que es de esperar en un tal caso de aplicación.

Una idea clave de la invención ha de verse en que a cada abonado, también denominado aparato de bus de campo, se le asigna en el sistema de bus de campo una señal de reloj específica de espectro disperso, para transmitir señales de datos y señales de reloj mediante la tecnología de espectro disperso a un abonado contiguo en el sistema de bus de campo.

La tecnología de espectro disperso se basa en variar la frecuencia de una señal, obteniéndose una señal de datos o de reloj con longitud de bit variable. Esta señal de datos o de reloj modificada espectralmente origina una inferior transmisión de perturbaciones.

Una transmisión de datos binaria rápida y baja en perturbaciones es posible con un aparato de bus de campo según la reivindicación 1 en un sistema de bus de campo según la reivindicación 2.

El sistema de bus de campo está previsto con un conjunto de abonados que presentan al menos un equipo emisor controlado por impulsos de reloj y un equipo receptor controlado por impulsos de reloj, para enviar señales de datos a un primer abonado contiguo y/o recibirlos del primer abonado. Además está asignado a cada abonado un emisor de impulsos de espectro disperso para proporcionar una señal de reloj local de espectro disperso que está aplicada al equipo emisor y al equipo receptor, para poder enviar y recibir señales de datos de manera síncrona con la señal de reloj local de espectro disperso.

Convenientemente se transmite la señal de reloj local de espectro disperso a través de una línea de impulsos de reloj separada o mediante la señal de datos enviada al correspondiente primer abonado contiguo.

Conociendo la correspondiente señal de reloj local de espectro disperso pueden recuperarse señales de datos espectralmente modificadas recibidas en el equipo receptor del correspondiente abonado. Cuando la señal de reloj local de espectro disperso se transmite junto con la señal de datos espectralmente modificada, se dispone de esta señal de reloj en el equipo receptor del correspondiente abonado y puede utilizarse para decodificar datos.

Para posibilitar una transmisión de datos bidireccional controlada por reloj, presenta al menos uno de los abonados otro equipo emisor controlado por impulsos de reloj y otro equipo receptor controlado por impulsos de reloj para enviar señales de datos a un segundo abonado contiguo y para recibir señales de datos del segundo abonado contiguo, aplicándose al otro equipo emisor y al otro equipo receptor la señal de reloj local de espectro disperso del segundo abonado.

Para poder recibir la señal de reloj local de espectro disperso del segundo abonado contiguo a través de una linea separada de impulsos de reloj, presenta el abonado, de los que al menos hay uno, una interfaz correspondientemente constituida.

SI no se transmite la señal de reloj local de espectro disperso del segundo abonado contiguo a través de una linea separada de impulsos de reloj sino mediante la señal de datos enviada, presenta el abonado, de los que al menos hay uno, un circuito de recuperación de Impulsos de reloj, para obtener la señal de reloj local de espectro disperso a partir de la señal de datos que llega del segundo abonado.

Esta organización en el sistema de bus de campo posibilita proporcionar en cada caso sólo una señal de reloj local de espectro disperso por cada abonado, lo cual reduce significativamente el coste técnico.

Para poder codificar los datos a enviar de forma adecuada y decodificar de nuevo las señales codificadas recibidas, presentan los equipos emisores respectivos codificadores y los equipos receptores respectivos decodificadores.

Señalemos aquí que el reloj marcador de espectro disperso puede proporcionar una señal de reloj de espectro disperso cuya frecuencia varíe dentro de un período de dispersión, tal que la frecuencia de la señal de datos a emitir varíe según la señal de reloj local de espectro disperso.

Para poder codificar o decodificar la señal de datos de forma estable en cuanto a fase, debe explorarse la señal de datos espectralmente modificada en cada caso en el Instante correcto. Para ello puede presentar cada abonado al menos un circuito regulador de fase, en particular un circuito Phase-Locked-Loop (bucle de fijación de fase), que ajusta la posición en fase de las señales de datos a enviar y a recibir con la posición en fase de la correspondiente señal de reloj de espectro disperso.

Convenientemente presenta cada abonado un equipo de control programable y/o un equipo de procesamiento de datos.

Un único aparato de bus de campo denominado "local" está previsto con al menos un equipo emisor controlado por impulsos de reloj y un equipo receptor controlado por Impulsos de reloj, para poder enviar señales de datos a otro aparato de bus de campo y/o recibirlas de otro aparato de bus de campo. El aparato de bus de campo presenta además un reloj marcador de espectro disperso, que está aplicado al equipo emisor y al equipo receptor, para poder enviar y recibir señales de datos de manera síncrona con la señal de reloj local de espectro disperso.

La invención se describirá más en detalle en base a un ejemplo de ejecución. Al respecto muestra:

figura 1 un esquema de bloque de circuitos de un sistema de bus de campo en la zona de un abonado y figura 2 formas de señal para diversos puntos de conexión en el recorrido de ida y de vuelta de señales del sistema de bus de campo con forma anular.

La figura 1 muestra a modo de ejemplo una sección de un sistema de bus de campo con forma anular con un abonado 10 y dos abonados contiguos al anterior 20 y 30, que están conectados mediante un bus de campo. Naturalmente puede presentar el sistema de bus de campo también más de tres abonados. En el ejemplo representado incluye el bus de campo una línea de impulsos de reloj 50, 55, así como líneas de datos 60, 66 y 70, 77 para una transmisión bidireccional de datos entre los abonados 10, 20 y 30. Los abonados se denominan también aparatos de bus de campo. Al menos el abonado 10 que se encuentra entre los abonados 20 y 30 presenta una interfaz de llegada y una interfaz de salida. La interfaz de llegada contiene una interfaz 18, un equipo receptor 14, que puede presentar un decodificador y un equipo emisor 12, que puede presentar un codificador. A la señal de interfaz 18 llega una señal de reloj de espectro disperso, que se aporta localmente en el abonado 20. Los datos D02 enviados por el abonado 20 al ritmo de su señal... [Seguir leyendo]

1. Aparato de bus de campo para operar en un sistema de bus de campo que presenta varios abonados en serie, entre ellos el aparato de bus de campo como un abonado local (10) y un abonado conectado como entrante (20), así como un abonado conectado como saliente (30), que incluye:

una interfaz de llegada (18) para recibir una señal de reloj de espectro disperso que llega del abonado conectado como entrante (20),

una interfaz de salida para emitir una señal de reloj de espectro disperso saliente hacia el abonado conectado como saliente (30),

un equipo emisor-receptor (12, 14) para el abonado conectado como entrante (20), un equipo emisor-receptor (16, 17) para el abonado conectado como saliente (30), un reloj de impulsos local de espectro disperso (40) para proporcionar una señal de reloj local de espectro disperso (SST1) y

un equipo de procesamiento de datos (11), conectado con los equipos emisores y equipos receptores del aparato de bus de campo, caracterizado porque

la señal de reloj local de espectro disperso (SST1) es independiente de la señal de reloj de espectro disperso (Takt02) del abonado conectado como entrante (20), pero coopera con el equipo emisor-receptor (16, 17) por el lado del abonado conectado como saliente (30), para generar señales de datos modificadas espectralmente (D01) de longitud de bit variable y emitirlas de manera síncrona con la señal de reloj local de espectro disperso (SST1) al abonado conectado como saliente (30) y recibir las correspondientes señales de datos (DI1) con la señal de reloj local de espectro disperso (SST1).

2. Sistema de bus de campo con un conjunto de abonados (10, 20, 30), entre ellos un abonado local (10) con un aparato de bus de campo según la reivindicación 1 y un abonado conectado como entrante (20) así como un abonado conectado como saliente (30),

caracterizado

porque a cada abonado (10, 20, 30) está asignado un emisor de impulsos de espectro disperso (40)

para proporcionar una señal de reloj de espectro disperso específica de un abonado,

porque las señales de datos se modifican espectralmente, para tener señales de datos de longitud de

bit variable,

porque la correspondiente señal de reloj específica de abonado está aplicada al equipo emisor y al equipo receptor del correspondiente abonado, para poder enviar y recibir señales de datos (D01, DI1, D02, DI2) de manera síncrona con la señal de reloj de espectro disperso y

porque el abonado local (10) transmite su señal de reloj de espectro disperso específica (SST1) al abonado conectado como saliente (30) y esta señal de reloj de espectro disperso (SST1) se utiliza en este abonado (30) para recibir datos, así como para enviar datos al abonado local (10).

3. Sistema de bus de campo según la reivindicación 2,

caracterizado porque la señal de reloj de espectro disperso (SST1) del abonado local (10) se transmite mediante una línea de impulsos de reloj (50) separada o mediante la señal de datos (D01) enviada al abonado conectado como saliente (30).

4. Sistema de bus de campo según la reivindicación 3,

caracterizado porque el abonado local (10) presenta otro equipo emisor (12) controlado por impulsos de reloj y otro equipo receptor (14) controlado por impulsos de reloj para enviar señales de datos (DI2) al abonado conectado como entrante (20) y para recibir señales de datos (D02) del abonado conectado como entrante (20), aplicándose al otro equipo emisor (12) y al otro equipo receptor (14) la señal de reloj de espectro disperso específica del abonado conectado como entrante (20).

5. Sistema de bus de campo según la reivindicación 4,

caracterizado porque la interfaz de llegada (18) del abonado local (10) presenta una línea de impulsos de reloj (55) separada para recibir la señal de reloj de espectro disperso específica del abonado conectado como entrante (20).

6. Sistema de bus de campo según la reivindicación 4 ó 5,

caracterizado porque el abonado local (10) presenta un circuito de recuperación de impulsos de reloj para obtener la señal de reloj de espectro disperso específica del abonado conectado como entrante (20) a partir de la señal de datos (D02) que llega del segundo abonado (20).

7. Sistema de bus de campo de según una de las reivindicaciones 2 a 6,

caracterizado porque los equipos emisores (12, 16) presentan en cada caso un codificador y los equipos receptores (14, 17) en cada caso un decodificador.

8. Sistema de bus de campo según una de las reivindicaciones precedentes 2 a 7,

caracterizado porque el reloj marcador de espectro disperso (40) del abonado local (10) proporciona una señal de reloj de espectro disperso (SST1), cuya frecuencia varía dentro de un periodo de

dispersión (T), tal que la frecuencia de la señal de datos a enviar (D01) varía según esta señal de reloj local de espectro disperso (SST1).

9. Sistema de bus de campo según una de las reivindicaciones 2 a 8,

caracterizado porque cada abonado (10, 20, 30) presenta al menos un circuito de regulación de fase

(13, 15), que ajusta la posición en fase de las señales de datos (D01, D11; D02, DI2) con la posición en fase de la correspondiente señal de reloj de espectro disperso.

10. Sistema de bus de campo según una de las reivindicaciones precedentes 2 a 9,

caracterizado porque cada abonado (10, 20, 30) presenta un equipo de control programable y/o un

equipo de procesamiento de datos (11).