Modularer Aufbau
Die eleganteste Lösung für das beschriebene Zwischeninterface sind serielle Schnittstellen im RS232-Standard. Sie sind in fast allen eingebetteten Systemen vorhanden, einfach anzusteuern und verfügen über eine ausreichende Bandbreite. Es werden weder besondere Kabel noch eine aufwendige Elektronik benötigt, so daß mehrere Schnittstellen auf einer Platine Platz finden. An diese können als Brücken arbeitende Systeme angeschlossen werden, die ihrerseits die Verbindung mit den eigentlichen Bussystemen herstellen.
Modulares Steuersystem der Modellbahn
Jede Leistungselektronik verfügt über vier Schnittstellen, an die entsprechend viele Steuerrechner angeschlossen werden können. In der aktuellen Ausbaustufe sind zwei davon belegt.
- Unter Linux laufende PC104-Rechner sind mit einen Port verbunden. Untereinander und mit der Außenwelt können sie Verbindungen über Ethernet und CAN herstellen.
- Der andere Port bindet Powernodes der Firma TTTech an, die über das zeitgesteuerte Protokoll TTP kommunizieren und zusätzlich über einen CAN-Bus verfügen.
Die Leistungselektronik überwacht ständig alle Ports, bis sie auf einem Befehle empfängt. Dann verbindet sie sich fest mit dem sendenden Rechner und hält die Verbindung, bis der Rechner sie trennt oder für eine gewisse Zeit keine (gültigen) Befehle mehr sendet. Auf diese Weise können die Rechner abwechselnd die Kontrolle übernehmen, ohne daß an der Hardware oder der Konfiguration des Systems etwas geändert werden müßte. Das Design unterstützt redundante Steuerrechner, solange diese sich fail silent verhalten. Das Ausbleiben von Befehlen führt zu einer Trennung der Verbindung, die Leistungselektronik wechselt vorläufig in einen sicheren Zustand und beginnt erneut mit der Suche. Nun hat ein weiterer Rechner die Chance, wieder die Kontrolle zu übernehmen und nahtlos weiterzuarbeiten.
Die vielen Rechner unter der Bahn sind nicht auf den Einsatz als Paketvermittler zwischen einem Bussystem und den Leistungselektroniken beschränkt, sie können zusätzlich Aufgaben wie die Organisation des Fahrbetriebes verteilt ausführen. Diese Möglichkeit gekoppelt mit dem Einsatz unterschiedlichster Bussysteme und Entwicklungswerkzeuge macht die Modellbahn zu einem vielseitigen und attraktiven Labor.
