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Die Erfindung betrifft ein Bediengerät zur Ein- oder Ausgabe von Daten, insbesondere auf dem Gebiet der Medizintechnik oder der Sicherheitsüberwachungstechnik mit einem Gehäuse, in welchem ein interner USB-Hub, umfassend ein USB-Uplink-Port und mehrere USB-Donwnlink-Ports angeordnet ist, sowie mit zumindest zwei Verbindungseinrichtungen, über welche Signale nach einem USB-Protokoll in das Gerät und/oder aus dem Gerät führbar sind. Ferner betrifft die Erfindung ein Bediensystem in Form einer zusammen gesetzten Bedienkonsole mit mehreren derartigen Bediengeräten sowie ein Verfahren zum Koppeln von mehreren derartigen Bediengeräten.
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Insbesondere auf dem Gebiet der Medizintechnik und der Sicherheitsüberwachungstechnik kommen zwischenzeitlich hochkomplexe Vorrichtungen zum Einsatz, welche vom Benutzer überwacht und gesteuert werden. Hierzu ist eine entsprechende Nutzer-Schnittstelle notwendig zur Ein- und/oder Ausgabe von Daten. Da diese komplexen Vorrichtungen auch häufig modular erweiterbar sind, werden an die zugeordneten Bediengeräte erhöhte Anforderungen bezüglich ihrer Flexibilität gestellt. Ein gattungsbildendes Bediengerät weist insofern einen USB-Hub auf, an welchem weitere externe Peripheriegeräte anschließbar sind, wodurch eine Erweiterung bereitgestellt werden kann. Eine solche Erweiterung erfolgt bei bekannten Bediengeräten dadurch, dass an den internen USB-Hub über die wenigstens zwei Verbindungseinrichtungen weitere Erweiterungsmodule angeschlossen werden können, wobei die zumindest zwei Verbindungseinrichtungen als Netzabwärts-Steckverbinder ausgebildet sind. Die Erweiterungsmöglichkeiten eines solchen Bediengerätes sind jedoch aufgrund der USB-Baumstruktur beschränkt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsbildendes Bediengerät so zu verbessern, dass es eine flexiblere Erweiterung mit zusätzlichen Schnittstellen und/Funktionalitäten zur Ein- und/oder Ausgabe von Daten ermöglicht.
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Diese Aufgabe löst die Erfindung schon mit einem Bediengerät mit den Merkmalen von Anspruch 1. Das erfindungsgemäße Bediengerät zeichnet sich dadurch aus, dass eine erste Verbindungseinrichtung Anschlüsse eines ersten USB-Downlink-Ports sowie Anschlüsse des USB-Uplink-Ports des internen USB-Hubs des Gerätes und eine zweite Verbindungseinrichtung Anschlüsse eines zweiten USB-Downlink-Ports sowie Anschlüsse des USB-Uplink-Ports des internen USB-Hubs des Gerätes aufweist.
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Diese Anschlüsse können an den Verbindungseinrichtungen insbesondere als Einrichtungen wie Kontakte zur Übertragung von Datensignalen oder als Einrichtungen wie Kontakte zur Übertragung einer USB-Spannungsversorgung ausgebildet sein.
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Die angegebene Gestaltung des erfindungsgemäßen Bediengerätes ermöglicht, dass über die erste und die zweite Verbindungseinrichtung jeweils einerseits weitere Geräte an unterschiedliche USB-Downlink-Ports des internen Hubs anschließbar sind und darüber hinaus jedoch auch die Möglichkeit besteht, über diese Verbindungseinrichtungen ein weiteres Gerät an den Uplink-Port des internen USB-Hubs des Gerätes anzuschließen. Hierdurch wird eine hohe Flexibilität beim Erweitern des erfindungsgemäßen Bediengerätes bereitgestellt. Dabei dienen die beiden Verbindungseinrichtungen jeweils zum Herstellen einer lösbaren elektrischen Datenverbindung mit weiteren Geräten, insbesondere mit solchen Geräten, welche ähnlich oder identisch zu dem beschriebenen erfindungsgemäßen Bediengerät ausgebildet sind.
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Die Bezeichnung „Verbindungseinrichtung” ist allgemein als Einrichtung zu verstehen, mit welcher andere, d. h. externe Geräte an das erfindungsgemäße Bediengerät zum Austausch von Signalen nach einem USB-Protokoll angeschlossen werden können. Derartige Einrichtungen umfassen insbesondere Stecker, Buchsen, jedoch auch einfache Einrichtungen zur Realisierung einer Kabelverbindung. Eine solche Verbindungseinrichtung muss nicht in jedem Fall einstückig ausgebildet sein, sondern kann z. B. auch mehrstückig sein, z. B. zwei getrennte Stecker oder 2 getrennte Buchsen umfassen.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Um den einschlägigen USB-Spezifikationen Genüge zu tun, kann ein Mittel zum Steuern der USB-Downlink-/Uplink-Datenflussrichtung bezüglich einer oder beiden der zumindest zwei Verbindungseinrichtungen vorgesehen sein. Dieses Steuermittel kann beispielsweise eingerichtet sein, zur Kollisionsvermeidung die Anschlüsse des Uplink-Ports nur einer der beiden Verbindungseinrichtungen zu aktivieren, die Anschlüsse des Uplink-Ports an der anderen Verbindungseinrichtung sind dann entsprechend nicht aktiviert.
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Um eine eindeutige USB-Downlink- bzw. USB-Uplink-Datenflussrichtung bereitzustellen, kann vorgesehen sein, dass das Mittel zum Steuern der Datenflussrichtung bezüglich einer vorgegebenen Verbindungseinrichtung zum Aktivieren der Anschlüsse des USB-Uplink-Ports oder des USB-Downlink-Ports eingerichtet ist. Bei dieser vorteilhaften Ausführungsform arbeitet die jeweilige Verbindungseinrichtung entweder als Uplink-Verbindungseinrichtung oder als Downlink-Verbindungseinrichtung, was eine eindeutige Zuordnung des jeweiligen Bediengerätes innerhalb einer vom Anwender erstellbaren USB-Topografie erleichtert.
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Besonders zweckmäßig ist es, wenn die beiden Verbindungseinrichtungen des erfindungsgemäßen Bediengerätes jeweils im Bereich gegenüberliegenden Gehäusewandabschnitten des Gerätes angeordnet sind, sodass mehrere Bediengeräte in Form einer linearen Kette miteinander gekoppelt werden können. Befinden sich die beiden Verbindungseinrichtungen beispielsweise an gegenüber liegenden Gehäuseseitenwandabschnitten, ist eine zusammengesetzte Bedienkonsole aufbaubar, welche sich ausgehend von der Standfläche horizontal erstreckt. Befindet sich dagegen eine Verbindungseinrichtung am Bodenabschnitt und die andere Verbindungseinrichtung am Deckelabschnitt des Gerätes, ist eine Bedienkonsole aus zusammen gesetzten derartigen Bediengeräten bildbar, welche sich ausgehend von einer Standfläche vertikal erstreckt, d. h. einzelne und miteinander gekoppelte Bediengeräte bilden in dieser Ausführung eine turmförmige Bedienkonsole.
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Diese konstruktive Gestaltung des erfindungsgemäßen Bediengerätes derart, dass mehrere Bediengeräte in Form einer linearen Kette koppelbar sind, ermöglicht es, dass die durch die einschlägige USB-Spezifikation vorgegebene USB-Baumstruktur in eine lineare Anordnung der gekoppelten Geräte übergeführt werden kann. Zusammen mit der Möglichkeit des Steuerns der Datenflussrichtung können einzelne Bediengeräte beliebig miteinander gekoppelt werden. Insbesondere ist es je nach Anordnung der zumindest zwei Verbindungseinrichtungen an dem Gehäuse (10) beispielsweise möglich, ein Bediengerät an ein weiteres Gerät rechts oder links bzw. oben oder unten zu koppeln. Der Anwender kann insofern wahlfrei und angepasst an seine individuellen Bedürfnisse eine Bedienkonsole zusammenstellen und aufbauen, welche sich aus mehreren derartigen Bediengeräten zusammensetzt.
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Das Mittel zum Steuern der USB-Downlink-/Uplink-Datenflussrichtung kann eine Koppeleinrichtung aufweisen, welche mit einer der zumindest zwei Verbindungseinrichtungen des Gerätes verbindbar ist zur Kontaktierung mit Anschlüssen, insbesondere mit den Datenanschlüssen D+/D–, des USB-Uplink-Ports oder mit Anschlüssen, insbesondere mit den Datenanschlüssen D+/D–, eines USB-Downlink-Ports des internen USB-Hubs der Verbindungseinrichtung. Dabei kann es zweckmäßig sein, wenn die Koppeleinrichtung so ausgebildet ist, dass eine gleichzeitige Kontaktierung der Anschlüsse eines Downlink-Ports und der Anschlüsse des Uplink-Ports an der Verbindungseinrichtung verhindert wird. Zweckmäßigerweise kann diese Koppeleinrichtung derartig ausgebildet sein, dass entweder die Anschlüsse des USB-Uplink-Ports oder die Anschlüsse des internen USB-Hubs der jeweiligen Verbindungseinrichtung kontaktiert werden. Hiermit ist sichergestellt, dass eine Verbindungseinrichtung entweder als Downlink-Verbindungseinrichtung oder als Uplink-Verbindungseinrichtung wirkt, jedoch nicht gleichzeitig die Datensignale D+/D– des Downlink- als auch die Datensignale D+/D– des Uplink-Ports des internen USB-Hubs über dieselbe Koppeleinrichtung übertragen werden.
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Die Koppeleinrichtung ist zum Verbinden mit der jeweiligen Verbindungseinrichtung des Gerätes ausgebildet. Beispielsweise kann die Koppeleinrichtung als Steckverbinder ausgebildet sein, welcher Kontakte aufweist zum wahlfreien Kontaktieren mit Anschlüssen eines USB-Downlink-Ports oder mit Anschlüssen des USB-Uplink-Ports des internen USB-Hubs an der jeweiligen Verbindungseinrichtung des Bediengerätes.
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Die Koppeleinrichtung kann jedoch auch in anderen Ausführungsformen ausgebildet sein. Zweckmäßigerweise kann die Gestaltung der Koppeleinrichtung derart sein, dass diese zum Verbinden der jeweiligen Anschlüsse an der Verbindungseinrichtung eines Bediengerätes mit Anschlüssen einer Verbindungseinrichtung eines anderen Bediengerätes wirkt, sodass beide Bediengeräte elektrisch miteinander gekoppelt sind und Signale nach einem USB-Protokoll zwischen den Geräten ausgetauscht werden können.
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Das Mittel zum Steuern der Datenflussrichtung kann zweckmäßigerweise einen steuerbaren USB-Multiplexer umfassen, welcher eingangsseitig an den USB-Uplink-Port des internen USB-Hubs, mit einem Ausgang an Anschlüsse des USB-Uplink-Ports einer Verbindereinrichtung und mit einem weiteren Ausgang an Anschlüsse des USB-Uplink-Ports einer anderen Verbindereinrichtung des Bediengerätes angeschlossen ist. Durch diese gestalterische Maßnahme kann über den USB-Multiplexer festgelegt werden, an welchen der beiden Verbindereinrichtungen die Anschlüsse bzw. die Kontakte des USB-Uplink-Ports geschaltet werden. Hierdurch ist eine einfache Aktivierung der Anschlüsse an den beiden Verbindereinrichtungen bezüglich des Uplink-Ports bereitgestellt, um sicherzustellen, dass der Uplink-Datenfluss nur über eine einzelne Verbindereinrichtung des Bediengerätes verläuft.
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Um das erfindungsgemäße Bediengerät an einen USB-Host anzuschließen, kann vorgesehen sein, dass der USB-Multiplexer mit einem weiteren Ausgang an eine Standard-USB-Verbindereinrichtung zum Führen von Signalen nach einem USB-Protokoll in das Gerät und/oder aus dem Gerät heraus angeschlossen ist. Auch bei dieser Ausführungsform arbeitet der steuerbare USB-Multiplexer derartig, dass der eingangsseitig angeschlossene USB-Uplink-Port auf einen einzelnen der verschiedenen Ausgänge des Multiplexers geschaltet wird. In einem solchen Fall, in welchem der USB-Uplink-Port vom Multiplexer an die Standard-USB-Verbindereinrichtung zum Verbinden mit einem USB-Host weitergeleitet wird, sind dementsprechend die Uplink-Port-Anschlüsse an den anderen Verbindereinrichtungen des Bediengerätes nicht aktiviert. In einer Ausführungsform der Erfindung liegen dann die entsprechenden Uplink-Port-Signale des internen USB-Hubs nicht an den jeweiligen Anschlüssen der anderen Verbindungseinrichtungen an.
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Vorteilhafterweise ist ein Mittel zum Steuern des Multiplexers vorgesehen, welches ein an Anschlüssen der Verbindereinrichtung, insbesondere an Anschlüssen für ein USB-Betriebspotential anliegendes Potential abtastet und in Abhängigkeit der Abtastung den Multiplexer ansteuert. Dieses Mittel kann beispielsweise als Controller oder als Prioritäten-Encoder ausgebildet sein. Je nachdem, wie Verbindereinrichtungen zusammengeschlossener Bediengeräte miteinander gekoppelt sind, kann der Multiplexer gesteuert werden. Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn diese Steuerung auf der Basis von Anschlüssen an der Verbindereinrichtung durchgeführt wird, welche auch eine andere Funktion wie beispielsweise die Weiterleitung eines USB-Betriebspotentials aufweisen, sodass zusätzliche Steueranschlüsse in den Verbindereinrichtungen vermieden werden.
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Um den apparativen Aufwand für die Steuerung des USB-Multiplexers gering zu halten, kann eine Prioritäten-Steuereinrichtung vorgesehen sein, welche den USB-Multiplexer ansteuert in Abhängigkeit vorbestimmter Prioritäten-Regeln und in Abhängigkeit von Spannungen wie Versorgungsspannungen an Anschlüssen bzw. Kontakten der Verbindungseinrichtungen des Bediengerätes.
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Aufgrund der erfindungsgemäßen Gestaltung des Bediengeräts können die korrekten Datenpfade und Flussrichtungen in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform automatisch bei der Verbindung mehrer Geräte erkannt und geschaltet werden.
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Zweckmäßigerweise weist das erfindungsgemäße Bediengerät eine Schaltungseinrichtung auf zur Bereitstellung einer Funktionalität einer Eingabe- oder Ausgabeeinrichtung wie einer Computermaus, eines Joysticks, eines Jog-Shuttles oder eines Bildschirmes, wobei die Schaltungseinrichtung an einem USB-Downlink-Port des internen USB-Hubs des Zusatzgerätes angeschlossen sein kann. Darüber hinaus ist es auch möglich, dass ein erfindungsgemäßes Bediengerät zwei oder mehrere derartige Schaltungseinrichtungen zur Bereitstellung unterschiedlicher Funktionalitäten umfasst, wobei zweckmäßigerweise die Schaltungseinrichtungen jeweils an einen Downlink-Port des internen USB-Hubs des Bediengerätes angeschlossen sind.
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Vorrichtungsseitig löst die Erfindung das oben genannte Problem ferner durch ein Bediensystem in Form einer zusammengesetzten Bedienkonsole, umfassend mehrere solcher Bediengeräte, wobei einzelne Bediengeräte jeweils zugeordnete Funktionalitäten bereitstellen. Die zusammengeschlossen Bediengeräte sind miteinander datenverbunden, wobei sie zumindest abschnittsweise in Form einer linearen Kette, d. h. hintereinander oder übereinander gekoppelt sind. Dabei sind zwei in der linearen Kette benachbarte Bediengeräte über jeweils eine an dem jeweiligen Gerät angebrachte Verbindereinrichtung miteinander verbunden, wobei ferner ein Mittel vorgesehen ist zum Steuern der USB-Downlink-/Uplink-Datenflussrichtung zwischen den beiden in der linearen Kette benachbarten und miteinander verbundenen Bediengeräte.
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Besonders vorteilhaft ist es dabei, dass grundsätzlich jedes Bediengerät in dieser linearen Kette an beliebiger Position innerhalb der Kette angeordnet sein kann, wobei kein Bedarf an zusätzlichen Einrichtungen wie USB-Hubs oder weiterer Kabel besteht. Der Anwender hat die maximale Freiheit bei der Zusammenstellung eines solchen Bediensystems, so dass einerseits die notwendigen Funktionalitäten bezüglich der Ein- und Ausgabe von Daten und andererseits eine hohe Flexibilität bei der Anordnung der Geräte in Bezug auf persönliche Bedürfnisse bereitstellt werden können.
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Wie oben stehend schon angegeben, kann das Mittel zum Steuern der Datenflussrichtung eine Koppeleinrichtung aufweisen, über welche die beiden Verbindungseinrichtungen zweier benachbarten, aneinander angeschlossenen Bediengeräte verbunden sind, wobei durch die Koppeleinrichtung eine Kontaktierung oder Zusammenschließen von Anschlüssen des USB-Downlink-Ports der Verbindungseinrichtung des einen Gerätes mit Anschlüssen des USB-Uplink-Ports der Verbindungseinrichtung des anderen Gerätes realisiert ist.
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Eine derartige Koppeleinrichtung kann zweckmäßigerweise als bedruckte Steckplatine ausgebildet sein, welche zum Herstellen eines elektrischen Kontaktes zwischen Kontakten oder Anschlüssen zweier Verbindungseinrichtungen unterschiedlicher Geräte des Bediensystems in beide Verbindungseinrichtungen einsteckbar ist. Besonders zweckmäßig kann es sein, wenn die Steckplatine als beidseitig bedruckte Platine und bezüglich Vorder- und Rückseite nicht symmetrisch ausgebildet ist, sodass je nach Steckorientierung unterschiedliche Kontakte zwischen den beiden Verbindungseinrichtungen zusammengeschlossen werden können.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die zumindest zwei Verbindungseinrichtungen als Mikrokarten-Randstecker ausgebildet, in welche die Steckplatine einsteckbar ist. In einer besonderen Ausführungsform weist diese Steckplatine allein Leiterbahnen auf, andererseits kann jedoch auch vorgesehen sein, elektronische Bauelemente, beispielsweise zum Filtern von Signalen, auf der Steckplatine vorzusehen.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Steckplatine eine gültige Steckorientierung zum Aktivieren und eine gültige Steckorientierung zum Nichtaktivieren der Anschlüsse des USB-Uplink-Ports einer Verbindungseinrichtung eines Bediengerätes aufweist. Damit hat der Anwender die Möglichkeit, individuell seinen Bedürfnissen angepasst eine bestimmte Verbindereinrichtung eines Bediengerätes zum Weiterleiten der Uplink-Daten oder zum Weiterleiten der Downlink-Daten auszuwählen und einzusetzen. Hierdurch kann die Uplink/Downlink-Datenflussrichtung an dem jeweiligen Bediengerät festgelegt werden.
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Um den jeweiligen Einsatz der Koppeleinrichtung zum Aktivieren der Anschlüsse des Uplink-Ports oder der Anschlüsse des Downlink-Ports einer Verbindungseinrichtung für den Nutzer zu vereinfachen, kann vorgesehen sein, dass die Koppeleinrichtung eine Sichtmarkierung zur Angabe der Lage eines USB-Host-Controllers innerhalb des Bediensystems aufweist. Wird über die Sichtmarkierung eine vorgegebene Steckorientierung der Steckplatine angezeigt, kann damit dem Anwender vorgegeben werden, wie die jeweilige Koppeleinrichtung mit der zugeordneten Verbindungseinrichtung zu verbinden ist, um das gewünschte Resultat bezüglich der Datenflussrichtung zu erhalten.
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Zweckmäßigerweise umfasst das erfindungsgemäße Bediensystem ferner einen Host-Controller zur Steuerung der USB-Topografie, welche durch das Zusammenschalten mehrerer Bediengeräte entsteht. Besonders zweckmäßig ist es, wenn dieser Host-Controller eine USB-Versorgungsspannung bereitstellt, wobei Verbindungseinrichtungen jeweils Anschlüsse zur Weitergabe und Aufnahme der USB-Versorgungsspannung aufweisen und zugehörige Koppeleinrichtungen zur Weitergabe dieser Versorgungsspannung zwischen zwei gekoppelten Verbindungseinrichtungen vorgesehen sind, mit welchen sie jeweils verbunden sind. Somit wird sichergestellt, dass die USB-Versorgungsspannung ausgehend vom Host-Controller über alle gekoppelten Bediengeräte bzw. deren Verbindungseinrichtungen weitergeführt wird. Diese Ausführungsform ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn ein eventuell vorhandener USB-Multiplexer zum Schalten des USB-Uplink-Ports auf der Basis einer abgetasteten USB-Versorgungsspannung an einer Verbindungseinrichtung des Bediengerätes gesteuert wird.
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Zum Anschluss eines Host-Controllers an das Bediensystem kann vorgesehen sein, dass der USB-Uplink-Port des internen USB-Hubs eines Bediengerätes an eine Standard-USB-Verbindereinrichtung zum Führen von Signalen nach einem USB-Protokoll in das Gerät und/oder aus dem Gerät heraus anschließbar ist.
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Insbesondere in solchen Fällen, bei welchen die USB-Versorgungsspannung nicht ausreicht, um alle angeschlossenen Bediengeräte des Bediensystems zu versorgen, kann auch vorgesehen sein, dass zumindest ein Bediengerät des Systems einen Eingang zum Anschließen an eine externe Spannungsversorgung aufweist, wobei Verbindungseinrichtungen des Bediengeräts ausgebildet sind, um die externe Spannungsversorgung an andere angeschlossene Bediengeräte weiterzugeben.
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In besonderen Anwendungsfällen kann es auch zweckdienlich sein, wenn mehrere, aneinander angeschlossene Bediengeräte jeweils einen Eingang zum Anschließen einer externen Spannungsversorgung aufweisen, wobei die jeweilige Versorgungsspannung über eine elektronische und/oder elektromechanische Vorrichtung, wie beispielsweise eine Schottky-Diode an eine zentrale Versorgungsleitung des Systems angeschlossen ist, die über Verbindungseinrichtungen der einzelnen Geräte und über die jeweils zwischen zwei Verbindungseinrichtungen angeordnete Koppeleinrichtungen geführt ist und somit eine redundate Stromversorgung des Bediensystems bereitstellt.
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Verfahrensseitig wird das obige Problem gelöst mit einem Verfahren zum Koppeln einer Mehrzahl von Bediengeräten, wobei Bediengeräte mittels zusammen geschalteten, elektrischen Verbindungseinrichtungen miteinander in Form einer linearen Kette gekoppelt werden, um Signale nach einem USB-Protokoll zwischen den gekoppelten Geräten auszutauschen. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass jeweils an einem Bediengerät ein interner Hub mit einem USB-Uplink-Port und mehreren USB-Downlink-Ports sowie zwei Verbindungseinrichtungen vorgesehen werden, wobei an eine erste Verbindungseinrichtung Anschlüsse eines USB-Downlink-Ports sowie Anschlüsse des USB-Uplink-Ports des internen USB-Hubs des Gerätes geführt werden und an eine zweite Verbindungseinrichtung Anschlüsse eines USB-Downlink-Ports sowie Anschlüsse des USB-Uplink-Ports des internen USB-Hubs des Gerätes geführt werden und wobei die USB-Downlink-/Uplink-Datenflussrichtung zwischen zwei der linearen Kette benachbarten und gekoppelten Bediengeräten so eingestellt wird, dass keine Datenkollision stattfindet, sodass die Verbund von zusammen geschalteten Bediengeräten konform mit den einschlägigen USB-Spezifikationen arbeitet. Dabei kann die USB-Downlink-/Uplink-Datenflussrichtung so gesteuert werden, dass der Anschlüsse des internen USB-Uplink-Ports eines jeden der zusammengeschlossenen Bediengeräte allein über eine einzelne der Verbindungseinrichtungen des jeweiligen Bediengeräts läuft bzw. dass bezüglich der Uplink-Anschlüsse nur eine der Verbindungseinrichtungen des Bediengerätes aktiviert sind.
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Die Erfindung wird im Folgenden durch das Beschreiben einiger Ausführungsformen unter Zugrundelegen der beiliegenden Zeichnungen erläutert, wobei
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1 in einer Prinzipskizze den Aufbau eines erfindungsgemäßen Bediengerätes in einer ersten Ausführungsform,
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2 eine Koppeleinrichtung in Form eines beidseitig bedruckten Steckverbinders in einer Vorder- und einer Rückansicht,
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3 in einer Prinzipskizze eine durch Verbinden zweier Bediengeräte zusammen gesetzte Bedienkonsole,
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4 die um ein weiteres Bediengerät erweiterte Bedienkonsole gemäß 3,
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5 in einer Prinzipskizze ein erfindungsgemäßes Bediengerät in einer zweiten Ausführungsform,
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6 das in 5 dargestellte Bediengerät in einer weiteren Prinzipskizze,
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7a eine Wahrheitstabelle des vom Bediengerät gemäß 6 umfassten Prioritäten-Encoders,
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7b die in 7a dargestellte Wahrheitstabelle in vereinfachter Form,
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8 eine mittels Zusammenschließen mehrerer Bediengeräte gemäß 6 gebildete Bedienkonsole, bei welcher der Host-Controller am mittleren Bediengerät anschließbar ist,
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9 eine mittels Zusammenschließen mehrerer Bediengeräten gemäß 6 gestaltete Bedienkonsole, bei welcher der Host-Controller an das linke Bediengerät anschließbar ist,
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10 eine Bedienkonsole ähnlich der in 9, wobei jedoch die Zusammenschaltung derart durchgeführt ist, dass der Host-Controller am rechten Bediengerät anschließbar ist,
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11 ein Bediensystem mit drei Bediengeräten, welche über Koppeleinrichtungen so gekoppelt sind, dass an zwei Bediengeräten jeweils ein Host-Controller anschließbar ist und
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12 das Koppeln zweier erfindungsgemäß ausgebildeter Bediengeräte mit einer separaten Spannungsversorgung
zeigt.
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1 zeigt in einer Prinzipskizze eine Ausführungsform eines erfindungsgemäß gestalteten Bediengerätes zur Ein- und Ausgabe von Daten auf dem Gebiet der Videoüberwachungstechnik. Der Einfachheit halber sind im Wesentlichen die elektronischen Komponenten in einer Blockschaltbildanordnung dargestellt, welche sich innerhalb eines bzw. am Gehäuse 10 des Gerätes befinden. Das Gerät 1 weist einen internen USB-Hub 20 auf, welcher in der beschriebenen Ausführungsform neben dem Uplink-Port 22 insgesamt vier Downlink-Ports 21a–d umfasst. Das Bediengerät weist an zwei sich gegenüber liegenden Wandabschnitten 10a, b jeweils eine Verbindungseinrichtung 30a, b auf, mit welchen die jeweiligen Datenanschlüsse D+, D– eines Downlink-Ports 21a, 21b als auch die Datenanschlüsse D+, D– des Uplink-Ports 22 nach außen geführt sind zur Kopplung mit weiteren Geräten, sodass über diese Verbindungseinrichtungen 30a, b Signale nach einem USB-Protokoll in das Gerät und/oder aus dem Gerät 1 führbar sind. In der in 1 dargestellten Ausführungsform weisen beide Verbindungseinrichtungen 30a, b neben den Uplink- und Downlink-Anschlüssen auch Anschlüsse einer externen Spannungsversorgung auf, welche dem Gerät mittels einer Verbindungseinrichtung 40 zuführbar ist. Die über die Einrichtung 40 an das Gerät 1 herangeführte Spannungsversorgung wird insofern über die beiden Verbindungseinrichtungen 30a, 30b an angeschlossene Geräte weitergegeben.
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Wie aus der Prinzipskizze gemäß 1 hervorgeht, sind die Uplink-Anschlüsse des internen Hubs 20 über eine weitere Verbindungseinrichtung 50 nach außen geführt, über welche das in 1 dargestellte Gerät an einen USB-Host 70 angeschlossen ist. Die USB-Verbindungseinrichtung 50 ist in der beschriebenen Ausführungsform als herkömmliche Standard-USB-Verbindereinrichtung ausgebildet.
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Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform sind die Datenleitung D+, D– des Uplink-Ports 22 des internen Hubs 20 gleichzeitig an die drei Verbindungseinrichtungen 50, 30a sowie 30b geführt. Um Datenkonflikte zu vermeiden, wird die Kopplung des in 1 dargestellten Bediengeräts 1 an weitere Bediengeräte über Steckverbinder 60, 60' durchgeführt, welche in die als Mikrokarten-Randstecker ausgebildeten Verbindungseinrichtungen 30a, 30b einsteckbar sind.
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Der Aufbau eines solchen Steckverbinders ist in 2 dargestellt, welche den Steckverbinder sowohl von der Vorderseite als auch von der Rückseite zeigt. Beide Seiten weisen Leiterbahnen auf zur Kontaktierung von vorgegebenen Anschlüssen an der einen Verbindungseinrichtung des einen Geräts mit Anschlüssen an der anderen Verbindungseinrichtung des anderen Geräts. In der beschriebenen Ausführungsform weist der Steckverbinder 60 allein Leiterbahnen auf, welche auf herkömmliche Art auf einer Leiterkarte gestaltet sind. Beide Seiten des Steckverbinders 60 weisen eine Sichtmarkierung „Oben Host →” auf, mit welcher die eingestellte USB-Datenflussrichtung zwischen den verbundenen Bediengeräten angezeigt wird. In der beschriebenen Ausführungsform weisen beide Seiten des Steckverbinders 60 vier Leiterbahnen auf zum Kontaktieren von jeweils vier Anschlüssen an den zu koppelnden Verbindungseinrichtungen. Diese vier Leiterbahnen dienen zur Übertragung der Datenleitungen D+, D– sowie der Versorgungspotentiale GND und VBus. Wie auch aus 2 hervorgeht, verlaufen die Leiterbahnen im Bereich der beiden Steckkanten horizontal. Diese horizontalen Abschnitte werden in der beschriebenen Ausführungsform durch entsprechende Schleifkontakte in den Verbindungseinrichtungen abgetastet bzw. kontaktiert. In einer nicht dargestellten Ausführungsform kann die Koppeleinrichtung nicht als Steckkarte, sondern mit einer entsprechenden Anzahl von Verbindungskabeln ausgebildet sein, mit welchen der Zusammenschluss zugeordneter Anschlüsse miteinander gekoppelter Verbindungseinrichtungen realisiert ist.
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3 zeigt in einer schematischen Darstellung die Kopplung zweier Bediengeräte 1, 1' zu einer Bedienkonsole mittels eines Steckverbinders 60, der entsprechend der Orientierung der Sichtmarkierung „Oben Host →” in die Verbindungseinrichtung 30a des Bediengeräts 1 und in die Verbindungseinrichtung 30b' des Bediengeräts 1' eingesteckt ist und Downlink-Anschlüsse D+, D– eines bestimmten Downlink-Ports in der Verbindungseinrichtung 30a mit den Uplink-Anschlüssen D+, D– des Uplink-Ports in der Verbindungseinrichtung 30b' des Bediengeräts 1' verbindet. Das Bediengerät 1 ist wie schematisch angegeben über eine USB-Verbindereinrichtung 50 an einen Host-Controller angeschlossen und weist neben den Verbindungseinrichtungen 30a, 30b einen internen Hub 20 auf, welcher vier Downlink-Ports umfasst, von welchen jeweils einer mit den Verbindungseinrichtungen 30a, 30b verbunden ist. Der Einfachheit halber ist die Kontaktierung der Verbindungseinrichtung 30a, b mit dem Uplink-Port des internen Hubs 20 im Gegensatz zur Verbindungseinrichtung 30b' des Bediengeräts 1' nicht dargestellt.
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Wie in 3 schematisch gezeigt, umfasst das Bediengerät 1 eine Schaltungseinrichtung zur Bereitstellung der Funktionalität einer Computermaus, wobei diese Schaltungseinrichtung an einen der vier Downlink-Ports des internen Hubs 20 angeschlossen ist. Wie auch schematisch dargestellt, weist das Bediengerät 1' eine Schaltungseinrichtung zur Bereitstellung der Funktionalität eines Jog-Shuttles auf, die an einen Downlink-Port des internen Hubs 20' angeschlossen ist, der wie das benachbarte Bediengerät vier Downlink-Ports umfasst.
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Eine Erweiterung der Bedienkonsole gemäß 3 zeigt 4. Hier ist ein weiteres Bediengerät 1'' links zum Bediengerät 1 angeordnet und mit diesem wiederum über einen Steckverbinder 60' gekoppelt, welcher den Uplink-Port des Bediengeräts 1'' mit einem Downlink-Port des internen Hubs 20 des Bediengeräts 1 verbindet, dessen Datenanschlüsse D+/D– in die Verbindungseinrichtung 30b geführt sind. Zur Festlegung der Datenflussrichtung sind beide Steckverbinder 60, 60' so orientiert, dass die oben beschriebene Sichtmarkierung in Richtung zum Host des Systems zeigt, welcher an das Bediengerät 1 anschließbar ist. Auf der Grundlage der in 4 dargestellten Aneinanderreihung lassen sich weitere Geräte an das System anschließen bis die maximale Anzahl an möglichen USB-Geräten gemäß dem USB-Standard erreicht ist. Eine solche Aneinanderreihung der verschiedenen Bediengeräte in Form einer linearen Kette kann wahlfrei durchgeführt werden, d. h. der Anwender kann beliebig festlegen, wie die Reihenfolge der Geräte zu gestalten ist, z. B. welche Geräte links bzw. rechts von dem Gerät anzuschließen sind, welches näher zum Host angeordnet ist.
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Die bislang beschriebene Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bediengerätes bzw. einer damit gestalteten Bedienkonsole weist den Nachteil auf, dass bezüglich des Uplink-Ports des internen Hubs des Bediengeräts Stichleitungen vorliegen können, welche insbesondere bei hohen Übertragungsraten zu Störungen führen können. Die nachfolgend beschriebene Ausführungsform eines Bediengeräts bzw. eines damit gestalteten Bediensystems in Form einer Bedienkonsole weist diesen Nachteil nicht auf. Diese Ausführungsform eines erfindungsgemäß ausgebildeten Bediengerätes 100 zeigt 5, wobei gleiche Bauteile in Bezug auf die Bediengeräte 1, 1' und 1'' mit einem Bezugszeichen versehen sind, welches gegenüber den entsprechenden Bauteilen der vorhergehenden Ausführungsform um die Zahl 100 erhöht wurde.
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Das Bediengerät 100 dieser Ausführungsform weist wiederum einen internen Hub 120 mit vier internen Downlink-Ports 121a–d auf, wobei Anschlüsse jeweils eines dieser Downlink-Ports in eine Verbindungseinrichtung 130a bzw. 130b geführt sind. Im angegebenen Beispiel werden die Datenanschlüsse des Downlink-Ports 121b zur Verbindungseinrichtung 130b, die Datenanschlüsse des Downlink-Ports 121a in die Verbindungseinrichtung 130a geführt. Gleiches gilt wiederum für Anschlüsse einer externen Spannungsversorgung, welche über eine Verbindungseinrichtung 140 an das Bediengerät 100 anschließbar ist, wobei dieser Spannungsversorgung an diesbezügliche Anschlüsse oder Kontakte in den Verbindungseinrichtungen 130a, 130b geführt ist. Die Verbindungseinrichtungen 130a, 130b unterscheiden sind insofern nicht von den Verbindungseinrichtungen 30a, 30b der in 1 dargestellten Ausführungsform. Gleiches gilt damit auch für die Steckverbinder 60a, 60b bzw. 160a, 160b.
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Zusätzlich zu den Bediengeräten der vorstehend beschriebenen Ausführungsform weist das Bediengerät 100 darüber hinaus einen USB-Uplink-Multiplexer 180 auf, dessen Eingang 181 mit dem Uplink-Port 122 des internen Hubs 120 verbunden ist. Die Anschlüsse des Uplink-Ports 122 werden von dem USB-Multiplexer 180 auf einen von drei Ausgängen 182a–182c geschaltet.
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Der Multiplexer 180 wird in der beschriebenen Ausführungsform über einen Prioritäten-Encoder 190 angesteuert, welcher über zwei Bitleitungen C0, C1 an den Steuereingang 183 des USB-Multiplexers 180 angeschlossen ist. Eingangsseitig weist der Prioritäten-Encoder drei Anschlüsse A, B und C auf, welche vom Prioritäten-Encoder 190 zur Festlegung der Steuerbits C0, C1 verarbeitet werden. Die Eingänge A, B und C des Prioritäten-Encoders 190 werden in der beschriebenen Ausführungsform von der jeweils anliegenden Spannung an dem VBus-Anschluss in der Verbindungseinrichtung 130a, an dem VBus-Anschluss in der Verbindungseinrichtung 130b sowie an dem VBus-Anschluss in der Verbindungseinrichtung 150 bestimmt.
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In der beschriebenen Ausführungsform weist der Prioritäten-Encoder nur ein Widerstandsnetzwerk auf, das die angegebenen USB-Versorgungsspannungen VBus an die beiden Selektionseingänge 183 des USB-Multiplexers 180 als Highpegel digital weitergibt.
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6 zeigt die in 5 dargestellte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bediengeräts 100 schematisch in einer anderen, detaillierteren Darstellung, wobei die in 5 zusätzlich gezeigten Steckverbinder 160, 160' sowie der Host 170 nicht dargestellt sind. Wie zu erkennen, weisen die Verbindungseinrichtungen 130a bzw. 130b jeweils Anschlüsse eines Downlink-Ports „Down1” bzw. „Down2” des internen Hubs 120 sowie der beiden USB-Versorgungsspannungsleitungen GND, VBus auf. Der Multiplexer 180 schaltet je nach Vorgabe der Steuerbits C1, C0 des Prioritäten-Encoders 190 den Uplink-Port 122, d. h. die beiden Uplink-Datenleitungen D+, D– des internen Hubs 120 auf einen der Verbindungseinrichtungen 130a, 130b oder 150. Dabei selektiert der Encoder 180 je nach Potential an VBus der jeweiligen USB-Uplink-Anschlüssen UP0 an der Verbindungseinrichtung 150, UP1 an der Verbindungseinrichtung 130b und UP2 an der Verbindungseinrichtung 130a, welcher Kanal am USB-Multiplexer 180 den Uplink-Port des internen Hubs 120 aufgeschaltet bekommt. Ist beispielsweise an das in 6 dargestellte Bediengerät über die linke Verbindungseinrichtung 130b ein aktiver USB-Host angeschlossen, schaltet der Prioritäten-Encoder 180 aufgrund des Eingangsvektors (A = 0 V, B = 5 V, C = 0 V) auf den Ausgangsvektor (C0 = 1, C1 = 0) und selektiert auf diese Weise am USB-Multiplexer den Ausgang 182b. Dieser Kanal ist mit entsprechenden Anschlüssen D+, D– in die Verbindungseinrichtung 130b geführt. In diesem Beispiel wird die Eingangsspannung VBus von einem auf der linken Seite angeordneten Steckverbinder übertragen und die Vorrichtung weist dann dem gleichen Steckverbinder auch den Uplink-Kanal des internen Hubs 120 zu.
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Die in den 7a, b angegebene Wahrheitstabelle des Prioritäten-Encoders 190 und der sich daraus ergebende geschaltete Ausgang des USB-Multiplexers 180 gibt an, auf welche der Verbindungseinrichtungen 130a, 130b oder 150 der Uplink-Port 122 des internen Hubs 120 durch den Multiplexer 180 geschaltet wird in Abhängigkeit der erfassten Spannungen auf den Anschlüssen VBus der genannten Verbindungseinrichtungen, welche am Prioritäten-Encoder 190 eingangsseitig an den Eingängen A, B und C anliegen. Wie aus der Wahrheits- oder Steuertabelle gemäß 7a hervorgeht, besitzen die Uplink-Anschlüsse UP2 der Verbindungseinrichtung 130a Priorität vor den Uplink-Anschlüssen UP1 der Verbindungseinrichtung 130b, welche wiederum Priorität zu den Uplink-Anschlüssen UP0 der Verbindungseinrichtung 150 aufweist. Letztlich ergibt sich für das beschriebene Verfahren eine in 7b dargestellte Wahrheitstabelle, welche die Steuerung des Multiplexers angibt.
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Diese als beispielhaft anzusehende Wahrheitstabelle verdeutlicht die hohe Flexibilität, welche sich unter Verwendung des USB-Multiplexers 180 als Uplink-Schalter erzielen lässt, ohne dass dem Anwender die genaue USB-Topologie der Bedienkonsole bekannt sein muss. Der Anwender muss allein den Steckverbinder 160, 160', siehe 5 entsprechend der Angabe auf dessen Vorder- bzw. Rückseite so in die Verbindungseinrichtungen der zu koppelnden Bediengeräte einstecken, dass die Markierung, d. h. der aufgedruckte Pfeil, in Richtung des gewünschten Host-Controllers zeigt. Das Schalten der gewünschten Uplink/Downlink-Datenflussrichtung erfolgt daraufhin automatisch.
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8 zeigt die Verschaltung dreier gemäß der zweiten Ausführungsform ausgebildeten Bediengeräte 100, 100' und 100'' mittels zweier Steckverbinder 160, 160', welche so eingesteckt sind, dass sie in Datenflussrichtung zum Host zeigen, d. h. in Richtung zum mittleren Bediengerät 100, welcher mit dem Host gekoppelt ist. Aufgrund dieser Anordnung der beiden Steckverbinder 160, 160' in den beiden Verbindungseinrichtungen 130a und 130b des Bediengeräts 100 weist der Eingang des Prioritäten-Encoders 190 den Eingangsvektor (A = 5 V, B = 0 V, C = 0 V) auf, sodass gemäß der in 7b dargestellten Steuervorschrift in Form der Wahrheitstabelle der Uplink-Port des internen Hubs 120 vom Multiplexer 180 auf die Standard-USB-Verbindungseinrichtung 150 geschaltet wird.
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Wie aus der 6, der detaillierteren Prinzipdarstellung des erfindungsgemäßen Bediengerätes gemäß der zweiten Ausführungsform hervorgeht, wird vom zugeordneten Downlink-Port des internen Hubs 120 die USB-Versorgungsspannung VBus an einen entsprechenden Anschluss in der Verbindungseinrichtung 130b geführt, sodass diese Spannung vom Steckverbinder 160' in die Verbindungseinrichtung 130''a des Bediengeräts 100'' über die in der Figur obere Leiterbahn des Steckverbinders geführt wird, siehe 8. Gemäß der Darstellung in 8 liegt diese Spannung am Eingang C des Prioritäten-Encoders 190'' an, siehe auch die detailliertere Darstellung in 6. Der sich ergebende Eingangsvektor (A = 0 V, B = 0 V, C = 5 V) führt gemäß der Steuertabelle in 7b dazu, dass der USB-Multiplexer 190'' den Uplink-Port des internen Hubs 120'' auf die Uplink-Anschlüsse UP2 der Verbindungseinrichtung 130''a schaltet. Entsprechend des in der Steuertabelle festgelegten Schaltungverhaltens weist die Elektronik den zu verschaltenden Uplink des internen Hubs 120'' dem Steckverbinder 160' zu, welcher die Spannungsversorgung VBus führt.
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Wie für das Bediengerät 100'' in Bezug auf den Steckverbinder 160' beschrieben, führt auch der Steckverbinder 160 die Versorgungsspannung von einem Downlink-Port des internen Hubs 120 des mittleren Bediengeräts 100 zur Verbindungseinrichtung 130b' des Bediengeräts 100', von welcher das Signal am Eingang B des Prioritäten-Encoders 190' zugeführt wird. Da die weiteren Verbindungseinrichtungen nicht angeschlossen sind, resultiert ein Eingangsvektor (A = 0 V, B = 5 V, C = 0 V), sodass der USB-Multiplexer 180' den Uplink-Port des internen Hubs 120' auf die Uplink-Anschlüsse UP1 der Verbindungseinrichtung 130'b schaltet.
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9 zeigt eine weitere Ausführungsform der Zusammenschaltung von drei Bediengeräten zu einer gekoppelten Bedienkonsole, bei welcher das an den Host angeschlossene Bediengerät in der Figur links angeordnet ist. Alle Bediengeräte sind wiederum gleich und entsprechend in den 6 und 5 gezeigt aufgebaut. Zur Gestaltung einer solchen Anordnung werden die Steckverbinder 160, 160' zwischen dem rechten Gerät und dem mittleren Gerät mit der Pfeilmarkierung nach links eingesteckt. Ausgehend von dem Downlink-Port des internen Hubs 120 des Bediengeräts 100 wird die Spannung VBus von UP2, siehe 6, am Eingang B des Prioritäten-Encoders 190' angelegt. Der Eingangsvektor (A = 0 V, B = 5 V, C = 0 V) führt nach der Tabelle gemäß 7b dazu, dass der Uplink-Port des internen Hubs 120' des zweiten Bediengerätes 100' vom Multiplexer 180' auf die entsprechenden Anschlüsse der Verbindungseinrichtung 130'b geschaltet wird. In gleicher Weise führt die am Eingang B anliegende Spannung VBus von UP2 an der Verbindungseinrichtung 130'a zu einem identischen Eingangsvektor des Prioritäten-Encoders 190'' und damit zur Verschaltung des Uplink-Ports des internen Hubs 120'' an die entsprechenden Anschlüsse in der Verbindungseinrichtung 130''b.
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Es versteht sich, dass auch bei zumindest einigen der in den Figuren angegebenen Bediengeräten zumindest eine Funktionalität in Form einer Schaltungseinrichtung vorgesehen ist zur Ein-/Ausgabe von Daten, wobei diese Einrichtung an einen der freien Downlink-Ports des internen Hubs des Bediengeräts angeschlossen ist. Je nach Ausführungsform können dabei die Bediengeräte wie beschrieben wahlfrei links oder rechts. zu einem Bediengerät angeschlossen werden, das selbst einen Host-Controller umfasst oder an diesen angeschlossen ist.
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10 zeigt eine Anordnung von zusammen geschalteten erfindungsgemäß ausgebildeten Bediengeräten, wobei das rechte Bediengerät 100 in der linearen Anordnung von Geräten am nächsten zum Host angeordnet ist. Der Eingangsvektor (A = 0 V, B = 0 V, C = 5 V) im Bediengerät 100' bzw. 100'' führt entsprechend der unteren Zeile der Tabelle gemäß 7b zu dem Ergebnis, dass der Uplink-Port des jeweiligen internen Hubs auf die in der Darstellung rechte Verbindungseinrichtung des jeweiligen Bediengeräts 100' und 100'' geschaltet wird. Hierzu werden beide Steckverbinder 160, 160' mit der angegebenen Orientierung in die koppelnden Verbindungseinrichtungen der jeweiligen beiden Geräte eingesteckt.
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11 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Verschaltung von mehreren Bediengeräten, welche gemäß der 6 und 5 ausgebildet sind. Im Unterschied zu den vorstehend dargestellten Verschaltungen von Bediengeräten arbeitet die in 11 gezeigte Konsole mit zwei Hosts 1 bzw. 2, welche an die Bediengeräte 100'' bzw. 100 angeschlossen sind. Dabei weist der Steckverbinder 160' mit seiner Markierung auf den Host 1, d. h. in Datenflussrichtung zum Host 1, der Steckverbinder 160 auf den Host 2, d. h. in Datenflussrichtung zum Host 2, wobei der Steckverbinder 160 in die Verbindungseinrichtung 130'b des Bediengeräts 100' und der Steckverbinder 160' in die 130'a des Bediengeräts 100' eingesteckt sind. Der Prioritäten-Encoder des mittleren Bediengeräts 100' weist damit den Eingangsvektor (A = 0 V, B = 5 V, C = 5 V) auf, sodass sich gemäß der gewählten Steuerung des USB-Multiplxers der Ausgangsvektor (C0 = 0, C1 = 1) ergibt mit dem Ergebnis, dass der Uplink-Port des internen Hubs 120' auf zugeordnete Anschlüsse der rechten Verbindungseinrichtung 130'a geschaltet wird. Bezüglich des Eingangsvektors des Prioritäten-Encoders des Bediengeräts 100' erhält demnach der Eingang C Priorität gegenüber dem Eingang B. Insofern werden die Bediengeräte 100'', 100' gemäß der einschlägigen USB-Spezifikation zusammengeschaltet und bilden einen dem Host 1 zugeordneten Block, welcher in der Figur gestrichelt markiert ist. Demgegenüber ist das an den Host 2 angeschlossene Bediengerät 100 nicht an diesen Block von Bediengeräten angeschlossen, sondern ist Teil eines eigenständigen Blocks von Bediengeräten, von welchen in der Figur allein das Bediengerät 100 dargestellt ist. Der Prioritäten-Encoder des Bediengeräts 100 weist den Eingangsvektor ((A = 5 V, B = 0 V, C = 0 V) auf, sodass entsprechend der in 7b angegebenen Steuertabelle der Uplink-Port des internen Hubs des Geräts 100 auf die Standard-USB-Verbindungseinrichtung geschaltet ist zum Verbinden mit dem Host 2.
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Es sei darauf hingewiesen, dass das Schaltverhalten des USB-Multiplexers auch zum Bereitstellen anderer Prioritäten durch Vorsehen einer entsprechenden Wahrheits- oder Steuertabelle realisiert sein kann. In jedem Fall sollte jedoch sichergestellt sein, dass das Verschalten kompatibel mit den jeweiligen USB-Spezifikationen durchgeführt wird, um eine Datenkollision zu vermeiden. Wie beschrieben, kann das Einstellen der korrekten Datenpfade und Flussrichtungen automatisch beim Verbinden der Geräte erfolgen.
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Eine Zusammenschaltung von Bediengeräten der zweiten Ausführungsform gemäß 5 bzw. 6 kann wiederum beliebig fortgeführt werden bis der jeweilige Host-Controller die gemäß USB-Standard maximal erlaubten 127 USB-Geräte bedient.
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Eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bediengerätes ist in 12 dargestellt, welche im Ausschnitt eine lineare Verkopplung von mehreren derartigen Bediengeräten angibt, wobei zwei miteinander gekoppelte Bediengeräte dargestellt sind.
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Diese dritte Ausführungsform eines Bediengerätes unterscheidet sich von der in 6 dargestellten Ausführungsform allein dadurch, dass zusätzlich eine externe Stromversorgung bereitgestellt wird. Nach der einschlägigen USB-Spezifikation liefert der USB 2.0-Standard nur 500 mA bei einer Spannung von 5 V zur die Versorgung aller angeschlossenen Geräte. Diese Stromgrenze wird jedoch schon bei einer vergleichsweise geringen Anzahl von Geräten erreicht, welche an einem einzigen Host-Controller-Uplink angeschlossen sind. Sobald der Summenstrom aller Geräte 500 mA übersteigt, muss die weitere Versorgung über eine externe Spannungsversorgung bereitgestellt werden. Die nun beschreibende Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bediengerätes ist so gestaltet, dass das Gerät sowohl eigenversorgt als auch VBus-versorgt sein darf, ohne dass es dabei zu einer Kollision der unterschiedlichen Spannungspotentiale kommt. Das Bediengerät 200 weist zu diesem Zweck einen Netzteilanschluss 235 auf, an dem ein externes Netzteil mit einer Ausgabespannung Vextern zwischen 5 V und 24 V angeschlossen werden kann. Als weiteres Bauteil ist ein Power-Multiplexer 237 vorgesehen, welcher zwei Eingänge und einen Ausgang besitzt. An dessen ersten Eingang N1 liegt die externe Spannungsversorgung und an dessen zweiten Eingang N2 liegt die USB-Spannungsversorgung VBus an, welche über die Verbindungseinrichtung 250 dem Bediengerät 200 zuführbar ist. Die Steuereingänge D0, D1 des Power-Multiplexers 237 sind an GND bzw. die externe Spannung Vextern angeschlossen. Je nach Steuerspannung an den Eingängen D0, D1 schaltet der Power-Multiplexer 237 einen seiner beiden Eingänge N2, N2 auf den Ausgang OUT, welcher alle elektronischen Baugruppen des Bediengeräts 200 versorgt.
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Wird keine externe Spannungsversorgung am Netzanschluss 235 angeschlossen, selektiert der Power-Multiplexer 237 den Eingang des VBus als die Spannungsversorgung seiner Baugruppe, die über die Verbindungseinrichtung 250 eingespeist wird und maximal 500 mA Entnahme bereitstellt. Wird dagegen das Bediengerät 200 über eine externe Spannung versorgt, so wird der Power-Multiplexer 237 über die Schottky-Diode 236 an die externe Spannung geschaltet. Aufgrund des geänderten Eingangsvektors am Steuereingang D0, D1 schaltet nun der Power-Multiplexer 237 die externe Versorgungsspannung an seinen Ausgang OUT, von dem die elektronischen Schaltungen des Bediengeräts 200 versorgt werden.
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Bei den gemäß 12 zusammen geschalteten zwei Bediengeräten, welche bis auf die bereitgestellte und nicht dargestellte Funktionalität bezüglich der Ein- und Ausgabe von Daten identisch aufgebaut sind, können beide über ihre Netzanschlüsse 235, 235' extern versorgt sein. In diesem Fall verhindert die Schottky-Diode 236, 236' im Eingangskreis eine Kollision von möglichen Spannungsunterschieden und lässt nur die externe Spannung wirken, deren Spannungspotential am größten ist. Wie dargestellt, wird die externe bereitgestellte Versorgungsspannung eines jeden Gerätes mittels entsprechender Leitungen auch in die Verbindungseinrichtungen 230a, 230b geführt, sodass auch diese Versorgungsspannung mittels eines Steckverbinders 260 auf das angekoppelte Bediengerät 200' übertragen werden kann. Hierzu weist der Steckverbinder 260 eine zusätzliche Leiterbahn auf, welche mit dem zugeordneten Anschluss der Verbindungseinrichtung durch Einstecken des Steckverbinders kontaktiert wird. Der weitere Aufbau der Verbindungseinrichtung 230a, 230b sowie des Steckverbinders 260 unterscheidet sich nicht im Vergleich zu den entsprechenden Bauteilen der in 5 bzw. 6 dargestellten Ausführungsform. Der interne Hub, der USB-Multiplexer sowie der Prioritäten-Encoder bzw. deren Verschaltung sind identisch zu dem der in 6 gezeigten Ausführungsform. Insofern ist auch die mit Bezug auf die zweite Ausführungsform beschriebene automatische Steuerung der Uplink/Downlink-Datenflussrichtung identisch.
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Bei der in 12 dargestellten Bedienkonsole kann jedes der Geräte 200, 200' sowohl über den USB-Anschluss 250, 250' als auch extern versorgt werden. Diese kann beispielsweise 24 V DC betragen und wird wie erläutert mittels des Steckverbinders 260 von einem Gerät zum anderen durchgereicht. Darüber hinaus ist es auch gestattet, an beliebigen Geräten oder auch an mehreren Geräten gleichzeitig eine externe Spannungsversorgung vorzusehen, ohne dass es zu Konflikten in der Spannungsversorgung kommt. Fällt bei einer solchen Ausführungsform einer Bedienkonsole die Spannungsversorgung mit dem größten Spannungspotential aus, übernimmt die Spannungsversorgung, in der Regel ein Netzteil, mit dem nächst kleineren Spannungspotential die Versorgung aller angeschlossenen Geräte, sodass eine redundante und konfliktfreie Versorgung der zu einer Bedienkonsole zusammen geschalteten Bediengeräte bereitgestellt werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bediengerät
- 10
- Gehäuse
- 10a, b
- Seitenwandabschnitt
- 20
- USB-Hub
- 21a–d
- Down-Link-Port
- 22
- Uplink-Port
- 30a, b
- Verbindungseinrichtung
- 40
- Verbindungseinrichtung für Spannungsversorgung
- 50
- USB-Standard-Verbindungseinrichtung
- 60
- Steckverbinder
- 61
- Leiterbahn
- 70
- Host
- 100
- Bediengerät
- 110
- Gehäuse
- 110a, b
- Seitenwandabschnitt
- 120
- USB-Hub
- 121a–d
- Down-Link-Port
- 122
- Uplink-Port
- 130a, b
- Verbindungseinrichtung
- 140
- Verbindungseinrichtung für Spannungsversorgung
- 150
- USB-Standard-Verbindungseinrichtung
- 160
- Steckverbinder
- 170
- Host
- 180
- USB-Multiplexer
- 181
- Eingang
- 182a–c
- Ausgang
- 183
- Portselect-Steuereingang
- 190
- Prioritäten-Encoder
- A, B, C
- Eingänge des Prioritäten-Encoders
- 200
- Bediengerät
- 210
- Gehäuse
- 220
- USB-Hub
- 230a, b
- Verbindungseinrichtung
- 235
- Netzteilanschluss
- 236
- Schottky-Diode
- 237
- Power-Multiplexer
- 260
- Steckverbinder
- 280
- USB-Multiplexer
- 290
- Prioritäten-Encoder
