技术摘要：
本发明的主题是一种系统(1)，具有主设备(900)，具有第一从设备(100)，具有第二从设备(200)，具有总线(40)，其中通过总线(40)将主设备(900)与第一从设备(100)和第二从设备(200)彼此连接，以便将数据包(4)从主设备(900)经由第一从设备(100)并且经由所述第二从设备(200)传  全部
背景技术：
由EP  2  466  406  B1已知一种用于自动产生动态帧包组的方法。为了在自动化系 统中提高数据从现场设备到控制器的传输速度，引入了动态帧分组(DFP)概念。在此，在使 用容器帧的情况下进行数据传输。分配给包组的终端设备在此在所述容器帧内传输其数 据。由此得到的优点是，所使用的以太网帧的额外开销对于给定的传输仅一次性地被承担， 因为基于容器帧仅使用例如前导码、起始帧定界符和报头。这实现提高包密度，从而在一个 时钟周期内，可以通过多个现场设备进行数据传输，其中与不使用DFP的数据传输相比，更 新率在传输方面显著提高。 由2014年的“Industrial  Communication  with  PROFINET”，Manfred  Popp，第 165-168页已知，对于动态帧分组(DFP)，最远的节点开始发送其输入数据，办法是：该最远 的节点产生数据帧，该数据帧具有报头、数据区域和尾部。通信中接入的每个现场设备内部 地存储了整个数据帧的虚拟映像。它将其输入数据插入到数据帧中，并且在报头和尾部方 面更新长度和校验和。为此需要精确的时序，从而每个现场设备知道，该现场设备必须在何 时将其输入数据插入到数据帧中。数据帧的长度相应地随着每次通过现场设备添加输入数 据而增长，并且最终到达控制器。
技术实现要素：
本发明的任务在于，说明一种总线系统，该总线系统的在总线系统的从设备向主 设备的方向上的通信尽可能被改善。 所述任务通过具有权利要求1的特征的总线系统解决。有利的改进方案是从属权 利要求的主题。 因此，设置了总线系统，该总线系统具有主设备、第一从设备、第二从设备和总线。 通过总线，主设备和第一从设备和第二从设备彼此连接。总线优选地构造为串行总线。总线 也可以称为本地总线。在总线系统中，除了第一从设备和第二从设备之外，一个或多个从设 备可以与总线连接。 6 CN 111587560 A 说　明　书 2/14 页 总线将主设备和第一从设备和第二从设备彼此连接，以便将数据包从主设备通过 第一从设备并且通过第二从设备传输回到主设备。优选地，传输路径在此环形地构造。在 此，数据包可以经过环形传输路径中的其他从设备。 主设备设置用于产生具有报头和数据区域的数据包并且将所产生的数据包发送 到总线上。相反，总线系统的从设备优选地设置用于不产生数据包。由主设备产生的数据包 不具有从设备中的一个从设备的地址，即不寻址到特定的从设备。数据包由主设备作为点 向作为总线系统的参与者的所有从设备传输。 第一从设备设置用于将其第一地址和第一有效数据写入到数据包的数据区域的 第一分段中。优选地，第一从设备设置用于与主设备无关地形成数据区域的第一分段。有利 地，第一从设备在此设置用于至少确定第一分段的长度。根据该改进方案，主设备不设置用 于形成第一分段。 第二从设备设置用于将其第二地址和第二有效数据写入到数据包的数据区域的 第二分段中。优选地，第二从设备设置用于与主设备无关地形成数据区域的第二分段。有利 地，第二从设备在此设置用于至少确定第二分段的长度。根据该改进方案，主设备不设置用 于形成第二分段。 主设备设置用于从总线接收数据包。由主设备生成的相同的数据包以第一有效数 据和第二有效数据补充地又返回到主设备。在此，主设备设置用于，基于第一地址将第一有 效数据分配给第一从设备并且基于第二地址将第二有效数据分配给第二从设备。主设备设 置用于，进一步处理所分配的第一有效数据和所分配的第二有效数据。 有利地，主设备设置用于进一步处理，第一有效数据和/或第二有效数据被存储在 属于相应的第一或第二地址的所寻址的存储区域中。有利地，主设备设置用于进一步处理， 将第一有效数据和/或第二有效数据基于第一地址或第二地址写入到一个或多个寄存器 中。有利地，主设备在进一步处理方面设置用于通过主设备的软件评估第一有效数据和/或 第二有效数据。有利地，主设备在进一步处理方面设置用于经由主设备的与总线分离的接 口(尤其是现场总线接口或服务接口)转发第一有效数据和/或第二有效数据。 根据一个有利的改进方案，数据包的数据区域在通过总线传输期间具有固定大 小。因此，数据包的大小在由主设备产生之后不被从设备中的任何从设备改变。主设备有利 地设置用于产生具有空的数据区域的数据包。因此，通过数据包在数据区域内不向从设备 中的一个从设备传输数据。有利地，主设备设置用于确定数据区域的固定大小。相反，固定 大小不能由第一从设备或第二从设备改变。第一和第二有效数据可以通过第一和第二从设 备仅仅写入数据包的通过主设备产生的数据区域中，即仅仅写入在报头与数据区域的通过 主设备确定的结尾之间。 根据一个有利的改进方案，主设备设置用于基于消息确定数据包的数据区域的固 定大小。有利地，消息包含在先前接收的数据包中。有利地，第一从设备和/或第二从设备设 置用于发送消息。有利地，第一从设备和/或第二从设备设置用于发送消息，以将值写入到 先前的数据包的报头或数据区域中。 根据一个有利的改进方案，第一从设备设置用于确定数据包的数据区域中的未被 写的区段的大小和第一有效数据的大小。优选地，第一从设备设置用于，当第一有效数据的 大小不超过未被写的区段的大小时，将第一从设备的第一地址和第一从设备的第一有效数 7 CN 111587560 A 说　明　书 3/14 页 据写入到第一分段中。否则，第一从设备优选不将有效数据写入到数据区域中。 根据一个有利的改进方案，第一从设备设置用于，当要发送的第一有效数据的大 小超过未被写的区段的大小时，将消息写入到数据包的报头和/或数据区域中。如上所述， 消息由主设备接收，并且用作确定数据包中的数据区域的固定大小的基础。 根据一个有利的改进方案，第二从设备设置用于确定数据包的数据区域中的未被 写的区段的大小和第二有效数据的大小。在此，未被写的区段的大小在通过第二从设备接 收时是决定性的。因此，第一从设备已经可以将有效数据写入到第一分段中，使得数据区域 的一部分已经被写入并且由此缩小未被写的区段。优选地，第二从设备也设置用于，当第二 有效数据的大小不超过未被写的区段的大小时，将第二从设备的第二地址和第二从设备的 第二有效数据写入到第二分段中。 根据一个有利的改进方案，第二从设备设置用于，当第二有效数据的大小超过未 被写的区段的大小时将消息写入到数据包的报头或数据区域中。换言之，每个从设备仅当 在数据区域中有足够的位置时才可以写入。附加地，其他条件可以允许或禁止由相应的从 设备进行写入。 根据一个有利的改进方案，主设备设置用于基于确定的事件和/或周期性地产生 数据包。例如，数据包可以总是在周期帧内的预定时间点从主设备发送。附加地，在通过主 设备的高的数据通信量的情况下，还可以附加地更频繁地发送数据包。 根据一个有利的改进方案，主设备设置用于将主优先级添加到数据包中。在此，主 优先级通过用于数据包的主设备被确定并且可以从数据包到数据包变化。在此，主优先级 是控制数据，借助于控制数据从从设备向主设备仅传输被相应高优先化的有效数据。低优 先级的有效数据可以借助主优先级被复位。 根据一个有利的改进方案，第一从设备设置用于将数据包中所包含的主优先级与 第一有效数据的第一有效数据优先级进行比较。有利地，第一从设备设置用于，当主优先级 不高于第一有效数据优先级时，将第一从设备的第一地址和第一从设备的第一有效数据写 入到第一分段中。相反，如果主优先级高于第一有效数据优先级，则第一从设备不将其第一 有效数据写入到数据区域中。因此，在主优先级太高的情况下，第一从设备将必须等待具有 足够低的主优先级的后续数据包。 根据一个有利的改进方案，第一从设备设置用于，当主优先级高于第一有效数据 优先级时，将优先级消息写入到数据包的报头和/或数据区域中。有利地，主设备设置用于 接收和评估优先级消息。 根据一个有利的改进方案，第二从设备设置用于将数据包中所包含的主优先级与 第二有效数据的第二有效数据优先级进行比较。有利地，第二从设备设置用于，当主优先级 不高于第二有效数据优先级时，将第二从设备的第二地址和第二从设备的第二有效数据写 入到第二分段中。 根据一个有利的改进方案，第二从设备设置用于，当主优先级高于第二有效数据 优先级时，将优先级消息写入到数据包的报头和/或数据区域中。 根据一个有利的改进方案，主设备设置用于评估优先级消息并且基于优先级消息 的评估来适配用于随后的数据包的主优先级。例如，当优先级消息已由主设备接收并且同 时从设备未请求更高优先级的有效数据的数据传输时，可以降低主优先级。 8 CN 111587560 A 说　明　书 4/14 页 根据一个有利的改进方案，第一从设备和/或第二从设备设置用于确定数据包的 数据区域中的未被写的区段。优选地，未被写的区段的确定基于数据包的报头中的包长度 说明和/或数据包的数据区域内的分段报头和/或数据包的数据区域的已经描述的区段的 计数。 根据本发明的另一方面，设置一种总线系统的从设备。从设备具有发送接收电路， 发送接收电路可以与总线系统的总线连接。从设备具有计算单元，尤其是状态机，计算单元 与发送接收电路连接。从设备具有与计算单元连接的存储区域。发送接收电路设置用于接 收具有报头和数据区域的数据包，其中数据区域可以具有未被写的区段。计算单元设置用 于确定未被写的区段的大小。计算单元设置用于比较数据包的数据区域中的未被写的区段 的大小和存储在存储区域中的有效数据的大小。计算单元和发送接收电路设置用于，当所 存储的有效数据的大小不超过未被写的区段的大小时，将地址和所存储的有效数据写入数 据包的数据区域中的分段中。 本发明的另一方面是总线系统的主设备。 主设备具有发送电路，发送电路可以与总线系统的总线连接。主设备具有接收电 路，接收电路可以与总线系统的总线连接。主设备具有计算单元、尤其是状态机，计算单元 与发送电路和接收电路连接。计算单元设置用于产生具有报头和数据区域的数据包。数据 包的报头具有标识符，该标识符确定用于从与总线连接的从设备向主设备的有效数据的通 信方向的数据包的类型。发送电路设置用于将所产生的数据包发送到总线上。接收电路设 置用于从总线接收数据包。计算单元设置用于将有效数据基于地址分配给至少一个从设备 并且进一步处理所分配的有效数据。 根据一个有利的改进方案，主设备设置用于确定数据包的长度。数据包的报头有 利地具有关于数据包的长度的长度说明。 根据一个有利的改进方案，主设备设置用于将不同类型的多个数据包发送到总线 上。有利地，在周期帧内，即周期地，传输过程数据。过程数据优选是与由系统控制的过程相 关联的数据，例如来自传感器的测量数据和/或用于控制执行器的控制数据。在周期传输的 过程数据之间，异步数据(例如控制数据或配置数据或编程数据)优选地作为有效数据在数 据包中传输。有利地，数据包在周期传输的过程数据之间的间隙中被发送到总线上。优选 地，由主设备将数据包作为空包发送，尤其是用于收集从设备的尤其要异步传输的有效数 据。备选地，数据包也可以用于传输作为有效数据的周期性的或异步的过程数据。 本发明的另一方面是一种用于运行总线系统的方法。 该方法包括步骤：通过主设备产生具有报头和数据区域的数据包。刚产生的数据 包的数据区域优选是空的，尤其是通过零值填充。有利地，数据区域可以由从设备来写入。 优选地，数据包的产生基于确定的事件和/或连续地、尤其周期性地通过主设备进行。 该方法包括步骤：将数据包从主设备发送到第一从设备和第二从设备。在此，数据 包通过主设备发送到连接主设备和从设备的总线上。 该方法包括步骤：通过第一从设备将第一从设备的第一地址和第一有效数据写入 数据包的数据区域的第一分段中。 该方法包括步骤：通过第二从设备将第二从设备的第二地址和第二有效数据写入 数据包的数据区域的第二分段中。 9 CN 111587560 A 说　明　书 5/14 页 该方法包括步骤：通过主设备从总线接收包括所写入的第一分段和所写入的第二 分段的数据包。 该方法包括步骤：基于第一地址通过主设备将第一有效数据分配给第一从设备。 该方法包括步骤：通过主设备基于第二地址将第二有效数据分配给第二从设备。 有利地，所述分配借助于对存储区域的寻址或借助于开关装置基于第一地址和第 二地址进行。例如根据其在第一分段报头中的位置，通过主设备识别和读出第一地址。基于 所读取的第一地址，通过对存储区域寻址将第一从设备的有效数据由主设备写入所属的存 储区域中。 例如，借助于多路复用器将第二从设备的第二有效数据写入寄存器中，在此，借助 于分配表(LUT)基于第二从设备的第二地址控制多路复用器的切换并且因此建立分配。 该方法包括步骤：通过主设备进一步处理所分配的第一有效数据和所分配的第二 有效数据。 原则上，只要不通过相关性得出顺序，就可以以改变的顺序执行方法步骤。原则 上，这些方法步骤不必直接彼此相继。同样可能的是，在方法步骤之间在时间上插入其他步 骤。同样地，由此可以确定新的顺序。 根据一个有利的改进方案，在时间上在数据包之前传输先前的数据包。有利地，在 时间上在数据包之后传输随后的数据包。优选地，由主设备基于包含在先前数据包中的消 息来确定数据包的数据区域的大小。有利地，由第一从设备和/或第二从设备将消息写入到 先前的数据包中。 然而，数据包在广播或多播的意义上相继地被发送给总线系统的所有从设备。因 此，不需要数据包的倍增。刚刚由主设备发送的数据包不包含地址，即不寻址到确定的从设 备。然而，正好由主设备发送的数据包也不包含应由主设备发送给从设备的有效数据。相应 地，数据包是空的。数据包在该意义上是请求从设备将其首先向主设备指向的有效数据写 入数据包中。由于数据包的有限大小，可能并非所有从设备都能够将其有效数据写入数据 包中。然而为了向主设备告知应由至少一个从设备向主设备发送另外的有效数据，由相应 的从设备插入例如以代码形式的消息。基于该消息，由主设备产生用于提取从设备的有效 数据的另外的数据包。 本发明不限于改进方案的上述特征。例如，改进方案的特征也可以相互组合。本发 明的有利的实施例参考附图来阐述。 附图说明 在此图示 图1示出总线系统的一个实施例的示意图， 图2、2a、2b示出数据包的一个实施例的示意图， 图3示出总线系统的从设备的一个实施例的示意图， 图4示出总线系统的主设备的一个实施例的示意图，并且 图5a、5b、5c示出方法步骤的实施例的示意流程图。 10 CN 111587560 A 说　明　书 6/14 页