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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Kommunikationsvorrichtungen, auf einen Funkschalter und auf Verfahren zur Kommunikation.
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Mittels eines Funkschalters können Daten erfasst und über eine Funkverbindung ausgesendet werden. Zum Aussenden der Daten wird ein vorgegebenes Übertragungsprotokoll verwendet.
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Die
DE 101 25 058 A1 beschreibt einen thermisch speisbaren Sender mit einem Wärmewandlerelement mit nachgeschaltetem Spannungswandler und Logikbaugruppe sowie einer Datenübertragungseinheit.
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Die vorliegende Erfindung schafft Kommunikationsvorrichtungen, einen Funkschalter und Verfahren zur Kommunikation gemäß den Hauptansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Es gibt eine Vielzahl von Übertragungsprotokollen, mit denen Daten, beispielsweise zwischen zwei Kommunikationsvorrichtungen übertragen werden können. Eine Kommunikationsvorrichtung, die unter Verwendung einer Mehrzahl von zur Verfügung stehenden Übertragungsprotokollen Daten empfangen und zusätzlich oder alternativ Daten übertragen kann, weist eine große Flexibilität auf, beispielsweise im Hinblick auf die Anwendungsgebiete, in denen die Kommunikationsvorrichtung eingesetzt werden kann. Weist die Kommunikationsvorrichtung dazu noch eine an die Mehrzahl von zur Verfügung stehenden Übertragungsprotokollen angepasste oder auf die Mehrzahl von zur Verfügung stehenden Übertragungsprotokollen einstellbare Sendeeinrichtung und zusätzlich oder alternativ eine an die Mehrzahl von zur Verfügung stehenden Übertragungsprotokollen angepasste oder auf die Mehrzahl von zur Verfügung stehenden Übertragungsprotokollen einstellbare Empfangseinrichtung auf, so kann die Kommunikationsvorrichtung mit relativ geringem Aufwand an Komponenten realisiert werden. Vorteilhafterweise können charakteristische Protokolldaten, beispielsweise Strukturinformationen und Parameter der Mehrzahl von zur Verfügung stehenden Übertragungsprotokollen in der Kommunikationsvorrichtung gespeichert sein. Diese charakteristischen Protokolldaten können bei einer als Sender konfigurierten Kommunikationsvorrichtung verwendet werden, um auszusendende Daten an ein Übertragungsformat eines ausgewählten Übertragungsprotokolls anzupassen und die Sendeeinrichtung der Kommunikationsvorrichtung auf das ausgewählte Übertragungsprotokoll einzustellen. Entsprechend können die charakteristischen Protokolldaten bei einer als Empfänger konfigurierten Kommunikationsvorrichtung verwendet werden, um empfangene Daten unabhängig von der Kenntnis über ein zur Übertragung der empfangenen Daten verwendetes Übertragungsprotokoll zu decodieren.
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Vorteilhafterweise kann die Kommunikationsvorrichtung als Transceiver eingesetzt werden. Die Kommunikationsvorrichtung kann eine Funkschnittstelle zur drahtlosen Datenübertragung aufweisen. Die Kommunikationsvorrichtung kann so ausgeführt werden, dass die Kommunikationsvorrichtung bezüglich ihres Funkprotokolls frei konfigurierbare Schaltungen aufweist. Dabei kann ein Energieverbrauch der Kommunikationsvorrichtung gering gehalten werden. Um den Energieverbrauch zu minimieren, kann ein ASIC eingesetzt werden, der jedoch nicht auf ein explizites Funkprotokoll hin entwickelt ist, wie z. B. Zigbee, und dadurch Flexibilität hinsichtlich der verwendbaren Funkprotokolle aufweist.
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Gemäß einer Ausführungsform der Kommunikationsvorrichtung können gleichzeitig mehrere unterschiedliche Funkprotokolle empfangen werden, ohne dass dies zu einer Vervielfachung der Transceiver-Komponenten der Kommunikationsvorrichtung und damit zu keiner Vervielfachung der Kosten im Vergleich zu einer auf ein einziges Funkprotokoll spezifizierten Kommunikationsvorrichtung führt. Dies ist vorteilhaft, da sich aufgrund der heterogenen Marktlage für Kommunikationsvorrichtungen viele Anwender ihren eigenen Standard geschaffen haben. Treten neue, vielseitig einsetzbare Komponenten auf den Markt, wie z. B. ein autarker Mikroschalter und seine Empfängereinheit, so können diese zu einer Vielzahl von Funkprotokollen kompatibel ausgestattet werden, um gute Marktchancen zu besitzen.
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Auf diese Weise kann ein Universalempfänger mit den Vorteilen eines ASICS im Hinblick auf den Energieverbrauch realisiert werden. Dem kann zugrunde liegen, dass die gesamte Ablaufsteuerung des Universalempfängers über eine parametrierbare Zustandsmaschine läuft. Dies reduziert nachhaltig den Energieverbrauch und hält das Protokoll dennoch flexibel.
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Eine Kommunikationsvorrichtung für einen Funkschalter weist folgende Merkmale auf:
eine Steuereinrichtung, die ausgebildet ist, um ein Vorbereitungssignal zum Vorbereiten eines Sendevorgangs und ein Übertragungssignal zum Starten des Sendevorgangs bereitzustellen;
eine Speichereinrichtung, die ausgebildet ist, um für ein erstes Übertragungsprotokoll und für zumindest ein weiteres Übertragungsprotokoll jeweils eine Strukturinformation und einen Parameter zu speichern;
eine Verarbeitungseinrichtung, die ausgebildet ist, um ansprechend auf das Vorbereitungssignal auszusendende Daten bereitzustellen, eine der Strukturinformationen und einen der Parameter eines den auszusendenden Daten zugeordneten Übertragungsprotokolls aus der Speichereinrichtung auszulesen und basierend auf den auszusendenden Daten und der Strukturinformation des zugeordneten Übertragungsprotokoll ein Sendepaket zu erstellen, und die ausgebildet ist, um ansprechend auf das Übertragungssignal das Sendepaket und den Parameter des zugeordneten Übertragungsprotokolls auszugeben; und
eine Sendeeinrichtung, die ausgebildet ist, um ein das Sendepaket repräsentierendes Sendesignal mit einer durch den Parameter des zugeordneten Übertragungsprotokolls definierten Sendecharakteristik drahtlos auszusenden.
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Die Kommunikationsvorrichtung kann für eine autark funktionierende Vorrichtung, beispielsweise einen autarken Funkschalter eingesetzt werden. Die Kommunikationsvorrichtung kann beispielsweise im Gebiet der Heimautomatisierung oder der Industrieautomatisierung eingesetzt werden. Gemäß dieser Ausführungsform ist die Kommunikationsvorrichtung als eine Sendevorrichtung ausgeführt, mit der Daten drahtlos ausgesendet werden können. Die Steuereinrichtung kann ausgebildet sein, um Abläufe, insbesondere den Sendevorgang betreffende Abläufe, innerhalb der Kommunikationsvorrichtung zu steuern. Die Steuereinrichtung kann als eine Zustandsmaschine ausgeführt sein. Die Speichereinrichtung kann als ein nichtflüchtiger elektronischer Speicher ausgeführt sein. In der Speichereinrichtung können Protokolldaten hinsichtlich unterschiedlicher Übertragungsprotokolle abgelegt sein. Die in der Speichereinrichtung gespeicherten Protokolldaten können an die für ein jeweiliges Anwendungsgebiet der Kommunikationsvorrichtung typischen Übertragungsprotokolle angepasst sein. Somit können die Speichereinrichtungen von in unterschiedlichen Anwendungsgebieten eingesetzten Kommunikationsvorrichtungen unterschiedliche Protokolldaten aufweisen. Die Verarbeitungseinrichtung kann als eine Logikeinrichtung ausgeführt sein. Beispielsweise kann die Verarbeitungseinrichtung als ein Mikrokontroller ausgeführt sein. Die Verarbeitungseinrichtung kann mit der Speichereinrichtung gekoppelt sein, um die Protokolldaten aus der Speichereinrichtung auslesen zu können. Die einem Übertragungsprotokoll zugeordnete Strukturinformation kann beispielsweise Daten über einen zur Datenübertragung eingesetzten Protokollrahmen, einen sogenannten Frame, zur Codierung verwendete Daten oder für eine Präambel oder eine Datensicherung verwendete Daten oder Informationen umfassen. Der Protokollrahmen kann eine Information über eine Reihe von Datenbits umfassen, denen entsprechend ihrer Position in der Reihe eine bestimmte Funktion zugeordnet ist. Beispielsweise kann einer ersten Gruppe von Datenbits in der Reihe eine Synchronisationsfunktion, einer zweiten Gruppe von Datenbits kann eine Funktion einer Präambel zugeordnet sein, einer dritten Gruppe von Datenbits kann eine Identitätsfunktion, einer vierten Gruppe von Datenbits können zu übertragende oder übertragene Nutzdaten zugeordnet sein und einer fünften Gruppe von Datenbits kann eine Prüfsummenfunktion zugeordnet sein. Die Strukturinformation eines Übertragungsprotokolls kann beispielsweise eine Größe der einzelnen Gruppen definieren. Ferner kann die Strukturinformation eines Übertragungsprotokolls beispielsweise eine für das jeweilige Übertragungsprotokoll charakteristische Bitfolge der Datenbits einer oder mehrerer der Gruppen definieren. Der einem Übertragungsprotokoll zugeordnete Parameter kann beispielsweise eine Sendefrequenz oder eine Sendeleistung betreffen, mit der das Sendesignal von der Sendeeinrichtung ausgesendet wird. Die Sendeeinrichtung kann Sendekomponenten aufweisen, die unter Verwendung der Parameter auf unterschiedliche Übertragungsprotokolle einstellbar sind. Somit kann die Anzahl der Sendekomponenten unabhängig von der Anzahl der verwendbaren Übertragungsprotokolle sein. Für mehrere unterschiedliche Übertragungsprotokolle kann somit anstelle mehrerer paralleler Sendepfade nur ein einstellbarer Sendepfad vorgesehen sein. Die Sendeeinrichtung kann eine Funkschnittstelle der Kommunikationsvorrichtung darstellen.
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Die Verarbeitungseinrichtung kann ausgebildet sein, um die auszusendenden Daten an ein durch die Strukturinformation des den auszusendenden Daten zugeordneten Übertragungsprotokolls bestimmte Position in einen Protokollrahmen des Sendepakets einzufügen, um das Sendepaket zu erstellen. Auf diese Weise können mit unterschiedlichen Übertragungsprotokollen auszusendende Daten entsprechend der jeweiligen Übertragungsprotokolle von der Verarbeitungseinrichtung vor dem Aussenden durch die Sendeeinrichtung auf unterschiedliche Weisen aufbereitet werden.
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Die Verarbeitungseinrichtung kann ausgebildet sein, um das den auszusendenden Daten zugeordnete Übertragungsprotokoll basierend auf einer von dem Vorbereitungssignal umfassten Information oder basierend auf einer den auszusendenden Daten zugeordneten Informationen auszuwählen. Auf diese Weise kann das jeweils geeignete Übertragungsprotokoll ausgewählt werden. Nach der Auswahl des Übertragungsprotokolls können die dem Übertragungsprotokoll zugeordneten Protokolldaten aus der Speichereinrichtung ausgelesen werden. Beispielsweise kann die Verarbeitungseinrichtung ausgebildet sein, um unterschiedliche Vorbereitungssignale von der Steuereinrichtung zu empfangen, wobei jedem Vorbereitungssignal ein Übertragungsprotokoll zugeordnet ist. Auch kann die Verarbeitungseinrichtung ausgebildet sein, um unterschiedliche Anwendungen zur Erzeugung von auszusendenden Daten auszuführen, wobei jeder Anwendung ein Übertragungsprotokoll zugeordnet ist ist. Ferner kann die Verarbeitungseinrichtung ausgebildet sein, um ein Übertragungsprotokoll abhängig von einem Empfänger der auszusendenden Daten auszuwählen. Auf diese Weise können zur Aussendung von unterschiedlichen Datentypen unterschiedliche Übertragungsprotokolle ausgewählt werden.
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Die Verarbeitungseinrichtung kann ausgebildet ist, um ansprechend auf das Vorbereitungssignal über eine Schnittstelle zu einem Sensor empfangene Messdaten als die auszusendenden Daten bereitzustellen. Die Verarbeitungseinrichtung kann hierbei ausgebildet sein, um für Daten, die über die Schnittstelle empfangen werden, ein vorbestimmtes Übertragungsprotokoll auszuwählen. Zusätzlich oder alternativ kann die Verarbeitungseinrichtung ausgebildet sein, um ansprechend auf das Vorbereitungssignal unverschlüsselte Daten zu verschlüsseln und als die auszusendenden Daten bereitzustellen. Somit kann die Kommunikationsvorrichtung sowohl für Sensorsystem als auch in sicherheitsrelevanten Systemen eingesetzt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die Steuereinrichtung als eine Zustandsmaschine, eine sogenannte State Machine, und die Verarbeitungseinrichtung als ein Mikrocontroller ausgeführt sein. Dabei kann auf bekannte Architekturen zurückgegriffen werden. Mit Hilfe der Zustandsmaschine kann eine sehr schnelle Ablaufsteuerung innerhalb der Kommunikationsvorrichtung gewährleistet werden.
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Eine weitere Kommunikationsvorrichtung für einen Funkschalter weist folgende Merkmale auf:
eine Speichereinrichtung, die ausgebildet ist, um für ein erstes Übertragungsprotokoll und für zumindest ein weiteres Übertragungsprotokoll jeweils eine Strukturinformation zu speichern;
eine Verarbeitungseinrichtung, die ausgebildet ist, um Daten zu verarbeiten;
eine Empfangseinrichtung, die ausgebildet ist, um ein drahtlos übertragenes Empfangssignal zu empfangen und als ein Eingangssignal bereitzustellen; und
eine Decodiereinrichtung, die ausgebildet ist, um die Strukturinformationen des ersten Übertragungsprotokolls und des zumindest einen weiteren Übertragungsprotokolls aus der Speichereinrichtung auszulesen und das Eingangssignal unter Verwendung der Strukturinformationen zu decodieren, um in dem Eingangssignal enthaltene Eingangsdaten zu ermitteln und an die Verarbeitungseinrichtung bereitzustellen.
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Die weitere Kommunikationsvorrichtung kann entsprechend zu der vorgenannten Kommunikationsvorrichtung eingesetzt werden. Gemäß dieser Ausführungsform ist die Kommunikationsvorrichtung als eine Empfangsvorrichtung ausgeführt, mit der Daten drahtlos empfangen werden können. Dabei kann für mehrere unterschiedliche Übertragungsprotokolle anstelle mehrerer paralleler Empfangspfade nur ein Empfangspfad vorgesehen sein. Die Kommunikationsvorrichtung kann eine Steuereinrichtung aufweisen, die ausgebildet sein kann, um Abläufe, insbesondere den Empfangsvorgang betreffende Abläufe, innerhalb der Kommunikationsvorrichtung zu steuern. Die Steuereinrichtung kann als eine Zustandsmaschine ausgeführt sein. Die Speichereinrichtung kann als ein nichtflüchtiger elektronischer Speicher ausgeführt sein. In der Speichereinrichtung können Protokolldaten hinsichtlich unterschiedlicher Übertragungsprotokolle abgelegt sein. Die in der Speichereinrichtung gespeicherten Protokolldaten können an die für ein jeweiliges Anwendungsgebiet der Kommunikationsvorrichtung typischen Übertragungsprotokolle angepasst sein. Somit können die Speichereinrichtungen von in unterschiedlichen Anwendungsgebieten eingesetzten Kommunikationsvorrichtungen unterschiedliche Protokolldaten aufweisen. Die Decodiereinrichtung kann mit der Speichereinrichtung gekoppelt sein, um die Protokolldaten aus der Speichereinrichtung auslesen zu können. Die einem Übertragungsprotokoll zugeordnete Strukturinformation kann zur Decodierung des Eingangssignals geeignete Informationen oder Daten umfassen. Die Decodiereinrichtung kann als eine Korrelationseinrichtung ausgeführt sein. Die Decodiereinrichtung kann ausgebildet sein, um das Eingangssignal mit den in der Speichereinrichtung gespeicherten Strukturinformationen zu korrelieren, um die Eingangsdaten zu ermitteln. Die Verarbeitungseinrichtung kann als eine Logikeinrichtung ausgeführt sein. Beispielsweise kann die Verarbeitungseinrichtung als ein Mikrokontroller ausgeführt sein. Die Verarbeitungseinrichtung kann ausgebildet sein, um die Eingangsdaten zu verarbeiten oder weiterzuleiten.
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Eine weitere Kommunikationsvorrichtung für einen Funkschalter umfasst folgende Merkmale:
eine Steuereinrichtung, die ausgebildet ist, um ein Vorbereitungssignal zum Vorbereiten eines Sendevorgangs und ein Übertragungssignal zum Starten des Sendevorgangs bereitzustellen;
eine Speichereinrichtung, die ausgebildet ist, um für ein erstes Übertragungsprotokoll und für zumindest ein weiteres Übertragungsprotokoll jeweils eine Strukturinformation und einen Parameter zu speichern;
eine Verarbeitungseinrichtung, die ausgebildet ist, um ansprechend auf das Vorbereitungssignal auszusendende Daten bereitzustellen, eine der Strukturinformationen und einen der Parameter eines den auszusendenden Daten zugeordneten Übertragungsprotokolls aus der Speichereinrichtung auszulesen und basierend auf den auszusendenden Daten und der Strukturinformation des zugeordneten Übertragungsprotokoll ein Sendepaket zu erstellen, und die ausgebildet ist, um ansprechend auf das Übertragungssignal das Sendepaket und den Parameter des zugeordneten Übertragungsprotokolls auszugeben;
eine Sendeeinrichtung, die ausgebildet ist, um ein das Sendepaket repräsentierendes Sendesignal mit einer durch den Parameter des zugeordneten Übertragungsprotokolls definierten Sendecharakteristik drahtlos auszusenden;
eine Empfangseinrichtung, die ausgebildet ist, um ein drahtlos übertragenes Empfangssignal zu empfangen und als ein Eingangssignal bereitzustellen; und
eine Decodiereinrichtung, die ausgebildet ist, um die Strukturinformationen des ersten Übertragungsprotokolls und des zumindest einen weiteren Übertragungsprotokolls aus der Speichereinrichtung auszulesen und das Eingangssignal unter Verwendung der Strukturinformationen zu decodieren, um in dem Eingangssignal enthaltene Eingangsdaten zu ermitteln und an die Verarbeitungseinrichtung bereitzustellen.
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Diese weitere Kommunikationsvorrichtung kann entsprechend zu den vorgenannten Kommunikationsvorrichtungen eingesetzt werden. Gemäß dieser Ausführungsform ist die Kommunikationsvorrichtung als eine zum Senden und zum Empfangen von drahtlos übertragenen Daten geeignete Kommunikationsvorrichtung ausgeführt.
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Generell kann die Verarbeitungseinrichtung ausgebildet sein, um über eine Programmierschnittstelle empfangene Aktualisierungsdaten in der Speichereinrichtung abzulegen. Beispielsweise kann die Verarbeitungseinrichtung ausgebildet sein, um ansprechend auf ein Programmiersignal eine Strukturinformation und einen Parameter für ein neues Übertragungsprotokoll über die Programmierschnittstelle einzulesen und in der Speichereinrichtung abzuspeichern. Auf diese Weise kann die Kommunikationsvorrichtung an ein oder mehrere neue Übertragungsprotokolle angepasst werden.
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Die Kommunikationsvorrichtung kann eine Aktivierungseinrichtung aufweisen, die ausgebildet sein kann, um Einrichtungen der Kommunikationsvorrichtung ansprechend auf ein Aktivierungssignal jeweils von einem Energiesparzustand in einen Betriebszustand zu versetzten. Bei dem Aktivierungssignal kann es sich um ein drahtlos oder leitungsgebunden an die Kommunikationsvorrichtung übertragenes Aktivierungssignal handeln. In dem Energiesparzustand oder Schlafmodus können die Einrichtungen ausgeschaltet sein oder lediglich eine Minimalfunktionalität aufweisen. Im Energiesparzustand benötigen die Einrichtungen keine Energie oder weniger Energie als im Betriebszustand. In dem Betriebszustand können die Einrichtungen ihre komplette Funktionalität zur Verfügung stellen. Befinden sich die Einrichtungen im Betriebszustand, so kann die Aktivierungseinrichtung ausgebildet sein, um die Einrichtungen in den Energiesparzustand zu versetzen, sobald eine Funktionalität der Einrichtungen nicht mehr benötigt wird. Bei der als Sender eingesetzten Kommunikationsvorrichtung kann die Aktivierungseinrichtung beispielsweise ausgebildet sein, um die Steuereinrichtung, die Speichereinrichtung, die Verarbeitungseinrichtung und die Sendeeinrichtung von dem Energiesparzustand in den Betriebszustand, oder umgekehrt zu versetzen. Bei der als Empfänger eingesetzten Kommunikationsvorrichtung kann die Aktivierungseinrichtung beispielsweise ausgebildet sein, um die Speichereinrichtung, die Verarbeitungseinrichtung, die Empfangseinrichtung und die Decodiereinrichtung von dem Energiesparzustand in den Betriebszustand zu versetzen. Bei der als Sender und Empfänger eingesetzten Kommunikationsvorrichtung kann die Aktivierungseinrichtung beispielsweise ausgebildet sein, um die Steuereinrichtung, die Speichereinrichtung, die Verarbeitungseinrichtung, die Sendeeinrichtung, die Empfangseinrichtung und die Decodiereinrichtung von dem Energiesparzustand in den Betriebszustand, oder umgekehrt zu versetzen. Durch die Aktivierungseinrichtung kann der Gesamtenergieverbrauch der Kommunikationsvorrichtung deutlich gesenkt werden.
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Ein Funkschalter ist dadurch gekennzeichnet, dass der Funkschalter eine Kommunikationsvorrichtung gemäß einer der vorangegangenen Ausführungsformen aufweist. Die Kommunikationsvorrichtung kann verwendet werden, um ein Steuersignal drahtlos zu empfangen und zum Steuern einer Funktionalität des Funkschalters zu verwenden. Die Kommunikationsvorrichtung kann verwendet werden, um ein Schaltsignal des Funkschalters drahtlos zu übertragen. Mittels der Kommunikationsvorrichtung kann eine Betätigung des Funkschalters erfasst und als das Schaltsignal ausgesendet werden. Dazu kann die Kommunikationsvorrichtung in ein Gehäuse des Funkschalters integriert sein. Zumindest ein Anteil der zur Betätigung des Funkschalters auf einen Betätiger des Funkschalters einwirkenden mechanischen Energie kann von einem Generator des Funkschalters in elektrische Energie umgewandelt werden. Die elektrische Energie kann zum Betrieb der Kommunikationsvorrichtung verwendet werden. Auf diese Weise können der Funkschalter und die Kommunikationsvorrichtung autark betrieben werden.
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Ein Verfahren zur Kommunikation umfasst die folgenden Schritte:
Bereitstellen eines Vorbereitungssignals zum Vorbereiten eines Sendevorgangs;
Bereitstellen von auszusendenden Daten, Auswählen eines den auszusendenden Daten zugeordneten Übertragungsprotokolls aus einer Mehrzahl von Übertragungsprotokollen und Auslesen einer Strukturinformation und eines Parameters des den auszusendenden Daten zugeordneten Übertragungsprotokolls aus einer Speichereinrichtung und Erstellen eines Sendepakets basierend auf den auszusendenden Daten und der Strukturinformation, ansprechend auf das Vorbereitungssignal;
Bereitstellen eines Übertragungssignals zum Starten eines Sendevorgangs;
Ausgeben des Sendepakets und des Parameters ansprechend auf das Übertragungssignal; und
Drahtloses Aussenden eines das Sendepaket repräsentierenden Sendesignals mit einer durch den Parameter definierten Sendecharakteristik.
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Das Verfahren kann vorteilhaft im Zusammenhang mit einer zum Aussenden von Daten vorgesehenen Kommunikationsvorrichtung eingesetzt werden.
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Ein weiteres Verfahren zur Kommunikation umfasst die folgenden Schritte:
Empfangen eines drahtlos übertragenen Empfangssignals und Bereitstellen des Empfangssignals als ein Eingangssignal;
Auslesen von Strukturinformationen eines ersten Übertragungsprotokolls und zumindest eines weiteren Übertragungsprotokolls aus einer Speichereinrichtung;
Decodieren des Eingangssignals unter Verwendung der Strukturinformationen, um in dem Eingangssignal enthaltene Eingangsdaten zu ermitteln; und
Bereitstellen der Eingangsdaten.
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Das Verfahren kann vorteilhaft im Zusammenhang mit einer zum Empfangen von Daten vorgesehenen Kommunikationsvorrichtung eingesetzt werden.
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Eine Kommunikationsvorrichtung kann ein elektrisches Gerät sein, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuersignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine oder mehrere geeignete Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein können. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil einer integrierten Schaltung sein, in der Funktionen der Vorrichtung umgesetzt sind. Die Schnittstellen können auch eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
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Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher gespeichert sein kann und zur Durchführung eines oder mehrerer Verfahren nach den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
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Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Kommunikationssystems;
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2 eine schematische Darstellung einer Kommunikationsvorrichtung;
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3 eine schematische Darstellung einer weiteren Kommunikationsvorrichtung;
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4 ein Blockschaltbild einer Kommunikationsvorrichtung;
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5 eine Strukturinformation eines Übertragungsprotokolls;
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6 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Kommunikation;
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7 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Kommunikation.
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In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kommunikationssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Kommunikationssystem weist eine Kommunikationsvorrichtung 100 und beispielhaft eine erste Übertragungsvorrichtung 102 und eine zweite Übertragungsvorrichtung 104 auf. Die Kommunikationsvorrichtung 100 ist ausgebildet, um mit der ersten Übertragungsvorrichtung 102 unter Verwendung eines ersten Übertragungsprotokolls drahtlos zu kommunizieren. Beispielsweise ist die Kommunikationsvorrichtung 100 ausgebildet, um ein erstes Sendesignal unter Verwendung des ersten Übertragungsprotokolls über eine Sendeschnittstelle an die erste Übertragungsvorrichtung 102 auszusenden und ein unter Verwendung des ersten Übertragungsprotokolls von der ersten Übertragungsvorrichtung 102 übermitteltes erstes Empfangssignal über eine Empfangsschnittstelle zu empfangen. Die Kommunikationsvorrichtung 100 ist ferner ausgebildet, um mit der zweiten Übertragungsvorrichtung 104 unter Verwendung eines zweiten Übertragungsprotokolls drahtlos zu kommunizieren. Beispielsweise ist die Kommunikationsvorrichtung 100 ausgebildet, um ein zweites Sendesignal unter Verwendung des zweiten Übertragungsprotokolls über die Sendeschnittstelle an die zweite Übertragungsvorrichtung 104 auszusenden und ein unter Verwendung des zweiten Übertragungsprotokolls von der zweiten Übertragungsvorrichtung 104 übermitteltes zweites Empfangssignal über die Empfangsschnittstelle zu empfangen.
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Das Kommunikationssystem kann weitere nicht gezeigte Übertragungsvorrichtungen aufweisen, die mit der Kommunikationsvorrichtung 100 unter Verwendung des ersten, des zweiten oder einem oder mehrerer weiterer Übertragungsprotokolle kommunizieren können. Abweichend von der in 1 gezeigten Darstellung können eine oder mehrere der Übertragungsvorrichtungen 102, 104 auch nur als Empfänger oder nur als Sender ausgeführt sein.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Kommunikationsvorrichtung 100 mit einem Schalter 110 gekoppelt. Die Anordnung aus der Kommunikationsvorrichtung 100 und dem Schalter 110 kann als ein Funkschalter verwendet werden. Die Kommunikationsvorrichtung 100 kann in einem Gehäuse des Schalters 110 angeordnet sein. Der Schalter weist einen mechanisch zu betätigen Betätiger 112, beispielsweise eine Drucktaste oder eine Kipptaste auf. Bei einer Betätigung des Betätigers 112 wird ein Betätigungssignal an eine Eingangsschnittstelle der Kommunikationsvorrichtung 100 übermittelt. Die Kommunikationsvorrichtung 100 ist ausgebildet, um ein ansprechend auf das Betätigungssignal beispielsweise das erste Sendesignal unter Verwendung des ersten Übertragungsprotokolls zu erzeugen und an die erste Übertragungsvorrichtung 102 auszusenden. Auf diese Weise kann eine Information über die Betätigung des Schalters 120 an die erste Übertragungsvorrichtung 102 übermittelt werden. Eine auf den Betätiger 112 ausgeübte Betätigungskraft kann mithilfe eines Generators zur Erzeugung der von der Kommunikationsvorrichtung 100 benötigten elektrischen Energie genutzt werden.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Kommunikationsvorrichtung 100 mit einem Sensor 114 gekoppelt. Der Sensor 114 kann zur Erfassung einer physikalischen oder elektrischen Größe geeignet sein. Bei dem Sensor kann es sich beispielsweise um einen Temperatursensor, einen Drucksensor oder einen Spannungssensor handeln. Der Sensor 114 ist ausgebildet, um ein Sensorsignal, das beispielsweise einen Wert einer von dem Sensor 114 erfassten Messgröße repräsentiert, an eine Eingangsschnittstelle der Kommunikationsvorrichtung 100 zu übermitteln. Die Kommunikationsvorrichtung 100 ist ausgebildet, um beispielsweise ansprechend auf das zweite Empfangssignal der zweiten Übertragungsvorrichtung 104 beispielsweise das zweite Sendesignal basierend auf dem Sensorsignal unter Verwendung des zweiten Übertragungsprotokolls zu erzeugen und an die zweite Übertragungsvorrichtung 104 auszusenden. Auf diese Weise kann eine Information über ein von dem Sensor 114 erfassten Messwert an die zweite Übertragungsvorrichtung 104 übermittelt werden.
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2 zeigt eine schematische Darstellung einer Kommunikationsvorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Kommunikationsvorrichtung 100 ist als eine Sendevorrichtung ausgeführt und ist ausgebildet, um ein Sendesignal 220 über eine Funkschnittstelle drahtlos auszusenden. Die Kommunikationsvorrichtung 100 kann beispielsweise im Zusammenhang mit dem in 1 gezeigten Kommunikationssystem eingesetzt werden. Die Kommunikationsvorrichtung 100 weist eine Steuereinrichtung 222, eine Speichereinrichtung 224, eine Verarbeitungseinrichtung 226 und eine Sendeeinrichtung 228 auf.
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Die Speichereinrichtung 224 ist ausgebildet, um für mehrere Übertragungsprotokolle jeweils eine Strukturinformation und einen Parameter zu speichern. Beispielsweise ist die Speichereinrichtung 224 ausgebildet, um für ein erstes Übertragungsprotokoll eine erste Strukturinformation und einen ersten Parameter und für ein zweites Übertragungsprotokoll eine zweite Strukturinformation und einen zweiten Parameter zu speichern.
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Die Steuereinrichtung 222 ist ausgebildet ist, um ein Vorbereitungssignal zum Vorbereiten eines Sendevorgangs an die Verarbeitungseinrichtung 226 bereitzustellen. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 222 ausgebildet sein, um das Vorbereitungssignal ansprechend auf eine Inbetriebnahme der Kommunikationsvorrichtung 100 oder ansprechend auf ein von einer Einrichtung der Kommunikationsvorrichtung 100 erzeugtes oder ein von der Kommunikationsvorrichtung 100 empfangenes Triggersignal auszugeben.
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Die Verarbeitungseinrichtung 226 ist ausgebildet, um ansprechend auf das Vorbereitungssignal auszusendende Daten bereitzustellen. Bei den Daten kann es sich um in der Verarbeitungseinrichtung 226 gespeicherte Daten oder um von der Verarbeitungseinrichtung 226 über eine Schnittstelle eingelesene Daten handeln. Die Verarbeitungseinrichtung 226 ist ferner ausgebildet, um ein den Daten zugeordnetes Übertragungsprotokoll auszuwählen. Eine Auswahl des Übertragungsprotokolls kann beispielsweise abhängig von einer Auswertung des Vorbereitungssignals, einer Auswertung eines Zeitpunkts des Empfangs des Vorbereitungssignals oder einer Auswertung der Daten erfolgen. Die Verarbeitungseinrichtung 226 ist ausgebildet, um die Strukturinformation und den Parameter, die dem ausgewählten Übertragungsprotokoll zugeordnet sind, aus der Speichereinrichtung 224 auszulesen und die auszusendenden Daten unter Verwendung der aus der Speichereinrichtung 224 ausgelesenen Strukturinformationen in ein dem ausgewählten Übertragungsprotokoll entsprechenden Sendepaket einzufügen.
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Die Steuereinrichtung 222 ist ausgebildet, um ein Übertragungssignal an die Verarbeitungseinrichtung 226 bereitzustellen. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 222 ausgebildet sein, um das Übertragungssignal eine vorbestimmte Zeit nach dem Vorbereitungssignal oder ansprechend auf ein Signal der Verarbeitungsvorrichtung 226 bereitstellen. Die Steuereinrichtung 222 und die Verarbeitungsvorrichtung 226 können als separate integrierte Schaltungen oder als eine integrierte Schaltung realisiert sein.
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Die Verarbeitungsvorrichtung 226 ist ausgebildet, um das Übertragungssignal zu empfangen und ansprechend auf das Übertragungssignal das Sendepaket und den aus der Speichereinrichtung 224 ausgelesenen Parameter des ausgewählten Übertragungsprotokolls an die Sendeeinrichtung 228 auszugeben.
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Die Sendeeinrichtung 228 ist ausgebildet ist, um den Parameter und das Sendepaket zu empfangen. Die Sendeeinrichtung 228 ist ausgebildet, um sich unter Verwendung des Parameters auf eine Sendecharakteristik des von der Verarbeitungseinrichtung 226 hinsichtlich der auszusendenden Daten ausgewählten Übertragungsprotokolls einzustellen. Beispielsweise kann der Parameter eine Sendefrequenz und zusätzlich oder alternativ eine Sendeleistung definieren, die dem ausgewählten Übertragungsprotokoll zugeordnet ist. Die Sendeeinrichtung 228 ist ausgebildet, um basierend auf dem Sendepaket und der Sendecharakteristik, auf die sich die Sendeeinrichtung 228 eingestellt hat, das Sendesignal 220 zu erzeugen und drahtlos auszusenden.
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Wird bei weiteren zu übertragenden Daten durch die Verarbeitungseinrichtung 226 ein anderes Übertragungsprotokoll ausgewählt, so ist die Sendeeinrichtung 228 ausgebildet, um sich entsprechend einem dem anderen Übertragungsprotokoll zugeordneten Parameter auf eine andere, dem anderen Übertragungsprotokoll zugeordneten Sendecharakteristik einzustellen. Somit können unterschiedliche Sendecharakteristika der Sendeeinrichtung 228 durch unterschiedliche von der Verarbeitungseinrichtung 226 an die Sendeeinrichtung 228 bereitgestellte Parameter eingestellt werden. Zur Aussendung von Sendesignalen mit durch unterschiedliche Übertragungsprotokolle definierten unterschiedlichen Sendecharakteristika kann die Sendeeinrichtung 228 ein und dieselben Sendekomponenten oder Sendeendstufen verwenden, beispielsweise eine einzige Antenne.
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Beispielsweise kann die Sendeeinrichtung 228 einen Trägerfrequenzgenerator aufweisen, der abhängig von den Parametern unterschiedliche Trägerfrequenzen generieren kann. Somit kann ein Trägerfrequenzgenerator zur Erzeugung von unterschiedlichen Trägerfrequenzen für unterschiedliche Übertragungsprotokolle eingesetzt werden. Beispielsweise kann die Sendeeinrichtung 228 einen Modulator aufweisen, der abhängig von den Parametern unterschiedliche Modulationen des Sendesignals 220 generieren kann. Somit kann ein Modulator zur Erzeugung von unterschiedlichen Modulationen für unterschiedliche Übertragungsprotokolle eingesetzt werden. Beispielsweise kann die Sendeeinrichtung 228 einen Hochfrequenz-Verstärker aufweisen, der abhängig von den Parametern das Sendesignal 220 mit unterschiedliche Sendeleistungen an eine Antenne der Kommunikationsvorrichtung ausgeben kann. Somit kann ein Hochfrequenz-Verstärker zur Erzeugung von unterschiedlichen Sendeleistungen für unterschiedliche Übertragungsprotokolle eingesetzt werden.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Kommunikationsvorrichtung 100 eine Aktivierungseinrichtung 230 auf. Die Aktivierungseinrichtung 230 ist ausgebildet, um ein Aktivierungssignal zu empfangen, und die einige oder alle der Einrichtungen 222, 224, 226, 228 ansprechend auf das Aktivierungssignal jeweils von einem Energiesparzustand in einen Betriebszustand zu versetzten. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 222 ausgebildet sein, um ansprechend auf einen Wechsel in den Betriebszustand das Vorbereitungssignal an die Verarbeitungseinrichtung 228 auszusenden.
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3 zeigt eine schematische Darstellung einer Kommunikationsvorrichtung 100 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Kommunikationsvorrichtung 100 ist als eine Empfangsvorrichtung ausgeführt und ist ausgebildet, um ein Empfangssignal 320 über eine Funkschnittstelle drahtlos zu empfangen. Die Kommunikationsvorrichtung 100 kann beispielsweise im Zusammenhang mit dem in 1 gezeigten Kommunikationssystem eingesetzt werden. Die Kommunikationsvorrichtung 100 weist eine Empfangseinrichtung 322, eine Decodiereinrichtung 324, eine Speichereinrichtung 224 und eine Verarbeitungseinrichtung 226 auf.
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Die Speichereinrichtung 224 ist ausgebildet, um für mehrere Übertragungsprotokolle jeweils eine Strukturinformation zu speichern. Beispielsweise ist die Speichereinrichtung 224 ausgebildet, um für ein erstes Übertragungsprotokoll eine erste Strukturinformation und für ein zweites Übertragungsprotokoll eine zweite Strukturinformation zu speichern.
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Die Empfangseinrichtung 322 ist ausgebildet ist, um das drahtlos übertragene Empfangssignal 320 zu empfangen und als ein Eingangssignal an die Decodiereinrichtung 324 bereitzustellen. Dabei kann das Empfangssignal 320 beispielsweise mit dem ersten Übertragungsprotokoll übertragen sein. Die Empfangseinrichtung 322 ist ausgebildet, um weitere Empfangssignale 320 zu empfangen, die beispielsweise mit dem zweiten oder weitern Übertragungsprotokollen übertragen werden. Zum Empfang von Empfangssignalen, die mit durch unterschiedliche Übertragungsprotokolle definierten unterschiedlichen Sendecharakteristika ausgesendet wurden kann die Empfangseinrichtung 322 ein und dieselben Empfangskomponenten verwenden, beispielsweise eine einzige Antenne. Die Empfangseinrichtung 322 kann somit als ein breitbandig abgestimmter Empfänger ausgeführt sein.
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Die Decodiereinrichtung 324 ist ausgebildet, um die in der Speichereinrichtung 224 gespeicherten Strukturinformationen aus der Speichereinrichtung 224 zu verwenden, um das von der Empfangseinrichtung 322 empfangene Eingangssignal zu decodieren, um durch das Empfangssignal 320 an die Kommunikationsvorrichtung 100 übermittelte Eingangsdaten zu ermitteln. Die Decodiereinrichtung 324 ist ausgebildet, um die Eingangsdaten an die Verarbeitungseinrichtung 326 zur Weiterverarbeitung oder Weiterleitung auszugeben.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Kommunikationsvorrichtung 100 eine Aktivierungseinrichtung 230 auf. Die Aktivierungseinrichtung 230 ist ausgebildet, um ein Aktivierungssignal zu empfangen, und die Einrichtungen 222, 224, 226, 228 ansprechend auf das Aktivierungssignal jeweils von einem Energiesparzustand in einen Betriebszustand zu versetzten.
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4 zeigt ein Blockschaltbild einer Kommunikationsvorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Kommunikationsvorrichtung 100 weist einen Funk-ASIC 400 auf. Innerhalb des Funk-ASICs 400 ist eine Steuereinrichtung 222 in Form einer Zustandsmaschine, einer sogenannten State Machine, eine Speichereinrichtung 224 in Form eines EEPROM, eine Verarbeitungseinrichtung 226 in Form einer Mikrocontroller Einheit MCU, eine Sendeeinrichtung 228 in Form eines Transmitters Tx, eine Aktivierungseinrichtung 230 in Form eines Aufwachempfängers, einem sogenannten WakeUp Receiver, eine Empfangseinrichtung 322 in Form eines Receivers und eine Decodiereinrichtung 324 in Form eines Korrelators angeordnet, bei denen es sich um die bereits im vorangegangenen beschriebene Einrichtungen handeln kann. Ferner ist innerhalb des Funk-ASICs 400 eine PLL 431, ein Gleichrichter 433, ein DC/DC-Wandler 435 und eine SPI-Schnittstelle 437 realisiert.
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Die Kommunikationsvorrichtung 100 weist ferner einen Wechselstrom-Generator (AC) 441 und zusätzlich oder alternativ einen Gleichstrom-Generator (DC) 443 auf. Bei den Generatoren 411, 433 kann es sich um zur autarken Energieversorgung geeignete Generatoren handeln.
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Der Wechselstrom-Generator 441 ist ausgebildet, um einen Wechselstrom an den Gleichrichter 433 bereitzustellen. Der Gleichstrom-Generator 443 und der Gleichrichter 433 sind ausgebildet, um einen Gleichstrom an den Gleichstromwandler 435 bereitzustellen. Der Gleichstromwandler 435 ist ausgebildet, um den Funk-ASIC 400 mit einer Betriebsspannung zu versorgen. Zusätzlich oder alternativ weist der Funk-ASIC 400 eine Schnittstelle zu einer Versorungsspannung Vcc auf, über die der Funk-ASIC 400 zusätzlich oder alternativ mit einer Betriebsspannung versorgt werden kann.
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Die Steuereinrichtung 222 ist über über Signalleitungen mit der Verarbeitungseinrichtung 226 und der Sendeeinrichtung 228 verbunden. Die Steuereinrichtung 222 ist ausgebildet, um über die Signalleitungen Signale an die Verarbeitungseinrichtung 226 auszusenden und Signale von der Verarbeitungseinrichtung 226 zu empfangen sowie Signale an die Sendeeinrichtung 228 auszugeben. Die Steuereinrichtung 222 in Form einer State Machine ermöglicht eine sehr schnelle Ablaufsteuerung innerhalb des ASICs 400.
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Die Sendeeinrichtung 228 ist ausgebildet, um Sendesignale 220, beispielsweise in den Frequenzbändern 868 ... 870 MHz und 902 ... 928 MHz über eine Antenne der Kommunikationsvorrichtung 100 auszusenden. Die Sendeeinrichtung 228 ist ausgebildet, um eine Frequenzumtastung FSK durchzuführen.
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Die Speichereinrichtung 224 kann beispielsweise mehrere 1024 bit Einträge (32 bit ID) umfassen. In der Speichereinrichtung 224 können Informationen bezüglich eines Protokollframes, Informationen bezüglich der Position von Nutzdaten und Informationen bezüglich einer Spreizung und einer Frequenz, jeweils für unterschiedliche Übertragungsprotokolle gespeichert sein.
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Die Verarbeitungseinrichtung 226 kann als ein 8 bit Mikrocontroller mit 16 k Rom, einem 10bit A/D-Wandler, 6 I/O-Ports und einer digitalen Busschnittstelle, beispielsweise einer SPI-Schnittstelle (Serial Peripheral Interface) ausgeführt sein. Die Verarbeitungseinrichtung 226 ist über elektrische Leitungen mit der PLL 431 und der Speichereinrichtung 224 verbunden.
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Die SPI-Schnittstelle 437 ist als eine externe Schnittstelle des Funk-ASICs 400 ausgeführt und ist ausgebildet, um Daten zu empfangen und beispielsweise an die digitale Busschnittstelle der Verarbeitungseinrichtung 226 zu übertragen.
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Die Empfangseinrichtung 322 ist ausgebildet, um an die Kommunikationsvorrichtung 100 drahtlos ausgesendete Empfangssignale zu empfangen. Dazu ist die Empfangseinrichtung 322 ebenso wie die Sendeeinrichtung 228 und die Aktivierungseinrichtung 230 mit der Antenne der Kommunikationsvorrichtung 100 gekoppelt. Die Empfangseinrichtung 322 ist ausgebildet, um eine Frequenzumtastung FSK durchzuführen. Die Empfangseinrichtung 322 ist über eine Leitung mit der Decodiereinrichtung 324 verbunden und ausgebildet, um digitale Eingangssignale an die Decodiereinrichtung 324 auszugeben. Die Decodiereinrichtung 324 ist ausgebildet, um durch eine Korrelation eines digitalen Eingangssignals ein Nutzsignal zu erzeugen. Dazu kann die Decodiereinrichtung 324 auf eine Information über eine verwendete Spreizung des Eingangssignals, auf eine in der Speichereinrichtung hinterlegte Position der Nutzdaten im Eingangssignal und auf einen bekannten Datensatz bezüglich des Eingangssignals zurückgreifen.
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Die Aktivierungseinrichtung 230 ist über Leitungen mit der Decodiereinrichtung 324 verbunden.
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Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel können einige oder alle der in dem Funk-ASIC 400 integrierten Komponenten oder Funktionen durch separate Bauelemente oder Schaltungen realisiert sein.
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Beispielsweise können einige der Komponenten mit integrierten Schaltungen realisiert werden. So kann als Spannungswandler 435 ein integrierter Spannungswandler in Form eines Chips eingesetzt werden, der neben einem Gleichrichter auch eine Anordnung welche eine variable Eingangsspannung an einen fest definierten Ausgangsspannungspegel anpasst, aufweist.
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Ebenso kann der DC/DC-Wandler 435 als eine integrierte Schaltung realisiert werden.
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Als Mikrokontroller 226 können Mikro-Recheneinheiten (CPU) in unterschiedlichster Größe und Leistungsfähigkeit eingesetzt werden.
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Als Transceiver 228, 322 können Transceiverbausteine in verschiedensten Abwandlungen eingesetzt werden.
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Der Funk-ASICs 400 eignet sich, um mit sehr wenig Energie flexible in Software definierte Funkprotokolle auszusenden.
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Als Wakeup Receiver 230 kann ein Funkempfänger eingesetzt werden, der den größten Teil seiner Funktionalitäten in einen sehr stromsparenden Schlafmodus versetzen kann, während das RF-Frontend des Funkempfängers weiter aktiv ist und auf ein definiertes Kennwort wartet, um den Funkempfänger und weitere Komponenten des Funk-ASICS 400 aus dem Schlafmodus in den aktiven Zustand zu versetzen. Im aktiven Zustand können, im Gegensatz zum Schlafmodus, Signalverarbeitungsprozesse und Kommunikationsprozesse ablaufen.
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Im Folgenden wird die in 4 gezeigte Kommunikationsvorrichtung 100 an einem Ausführungsbeispiel eines Universalempfängers beschrieben. Der Universalempfänger weist die Vorteile eines ASICs im Hinblick auf den Energieverbrauch auf. Dem zugrunde liegt, dass die gesamte Ablaufsteuerung über eine parametrierbare State Machine läuft. Dies reduziert nachhaltig den Energieverbrauch und hält das Porotokoll des Universalempfängers dennoch flexibel. Auch wenn im Folgenden von einem Funk-ASIC 400 ausgegangen wird, kann die anhand des Funk-ASICs 400 beschriebene Schaltung auch mit separaten Schaltungen oder Bauelementen realisiert werden.
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Die elektrische Energie erhält die Schaltung des Funk-ASICs 400 über einen der Generatoren 441, 443 an einem Versorgungseingang des Funk-ASICs 400 oder über eine zweite Schnittstelle des Funk-ASICs 400, welche direkt an eine Versorgungsspannung Vcc angeschlossen werden kann. Im ersten Fall, dass ein Energiegenerator 441 mit alternierendem Spannungssignal verwendet wird, sind zur Aufbereitung der Spannung ein Gleichrichter 433 und ein DC/DC Konverter 435 zur Einstellung eines definierten Spannungspegels vorgesehen. Alternativ kann ein Generator 443 mit einem DC-Ausgangsstrom nach dem Gleichrichter 433 eingebunden werden, um die Verluste zu minimieren. Die zur Verfügung gestellte elektrische Energie versorgt alle Teilbereiche der elektrischen Schaltung des Funk-ASICs 400.
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Kern der elektrischen Schaltung des Funk-ASICs 400 ist eine State Machine 222, über die alle Abläufe innerhalb der Schaltung geregelt ablaufen. Im Detail ist die State Machine 222 für die Generierung des Funkprotokolls beim Sendevorgang und die Entschlüsselung der Nachrichten im Empfangsmodus verantwortlich. Zur Parametrierung der State Machine 222 ist ein programmierbarer EEPROM 224 vorgesehen. Darin enthalten sind keine Daten, die den Ablauf der State Machine 222 beeinflussen, sondern Informationen welche den Protokollaufbau betreffen. Das EEPROM 224 ist so ausgelegt, dass gleichzeitig Informationen zu mehreren Protokollen abgelegt werden können.
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Den Protokollen, entsprechend aller bekannten Ausführungen dem Applikationssegment in dem der Funk-ASIC eingesetzt wird, liegt eine einheitliche Struktur zugrunde, welche nachfolgend anhand von 5 beschrieben wird. Dazu kommen weitere Daten über die Datenrate, die genaue Frequenz bei der das Protokoll gesendet wird, die Sychronisation, die Präambel, Sendeleistung sowie das CRC. Zudem sind die Positionen frei einfügbarer Daten in dem EEPROM 224 abgelegt. Diese sind im Normalfall die Identität (ID) der Schaltung des Funk-ASICs 400, welche jeweils herstellungsspezifisch vergeben wird sowie die Informationsdaten.
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Die Informationsdaten werden durch den sehr kleinen Mikrokontroller 226 bereitgestellt. Dieser wird durch die State Machine 222 getriggert, sodass ein in dem Mikrokontroller 226 ausgeführtes Programm nach dem Aufruf die Daten für das Protokoll zur Verfügung stellt. Dabei geht es z. B. um die Generierung von Messdaten oder um die Realisierung einer Verschlüsselung. Eine weitere Aufgabe des Mikrokontrollers 226 ist die Programmierung des EEPROMs 224. Die Programmierung soll ebenfalls über den Mikrokontroller 226 erfolgen. Für die Funktionen des Mikrokontrollers 226 sind mehrere periphere Ports vorgesehen. Diese Ports sind ein A/D Wandler zur Messung von Spannungen, digitale I/O Ports sowie ein SPI-Interface zur drahtgebundenen Kommunikation, wie sie z. B. am EOL oder für den Einsatz der Schaltung als Empfänger in einem größeren Schaltungsverbund genutzt wird. Ist das Protokoll fertiggestellt, wird es über die State Machine 222 gesteuert, zusammen mit den Parametern über Frequenz und Leistung an den Transmitter 228 (Tx) weitergeleitet, der sich anhand der Parameter einstellt und die Informationen sendet.
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Der Empfangspfad mit dem Receiver (Rx) 322 beinhaltet einen breitbandig abgestimmten Empfänger, welcher das gesamte Funkband, im Beispiel 868MHz, 2MHz Bandbreite, über die Mischerstufe in das Basisband transformiert. Dort wird es über einen A/D Wandler in den digitalen Bereich überführt.
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Die empfangenen Signale werden einem Korrelator 324 zugeführt, der mithilfe der Protokoll-Strukturen aus dem EEPROM 224 Protokolle identifizieren und die Nutzinformationen extrahieren kann. Über die State Machine 222 werden, nachdem die Nutzinformationen vorliegen, die Datenpakete an den Mikrokontroller 226 zur weiteren Verarbeitung und Kommunikation mit der Peripherie gegeben.
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Zusätzlich zum Standard Receiver (Rx) 322 ist für den Empfangsbetrieb ein Wake-up Empfänger 230 integriert, der die Aufgabe hat, den Gesamtverbrauch der Schaltung des Funk-ASICs 400 zu reduzieren. Der Wake-up Empfänger 230 erlaubt es, alle Komponenten der Schaltung des Funk-ASICs 400, auch die State Machine 222, abzuschalten, bis von dem Wake-up Empfänger 230 ein vordefinierter Wake-Up Code empfangen wird. Der Wake-up Empfänger 230 kann in einer Technologie hergestellt werden, die besonders energiesparsam ist. Nachdem der Wake-up Code korrekt empfangen wurde, weckt der Wake-up Empfänge 230 die State Machine 222 auf, die den weiteren Kommunikationsverlauf kontrolliert.
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5 zeigt eine Strukturinformation 500 eines Übertragungsprotokolls gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Gezeigt ist eine allgemeine Form eines Funkprotokolls. Die Strukturinformation 500 kann beispielsweise in den anhand der vorangegangenen Speichereinrichtungen gespeichert und zum Erzeugen der beschriebenen Sendesignale und zum Decodieren der empfangenen Empfangssignale verwendet werden. Die Strukturinformation 500 definiert einen Protokollrahmen mit mehreren Gruppen von Bits, die in der Reihenfolge von links nach rechts als Synchronisationsbits Sync 501, Präambelbits 502, Identifikationsbits ID 503, Nutzdatenbits Data 504 und Prüfsummenbits CRC 505 darstellen.
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6 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Kommunikation gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren kann beispielsweise von Einrichtungen der anhand von 4 beschriebenen Kommunikationsvorrichtung ausgeführt werden. In einem Schritt 661 wird ein Vorbereitungssignal zum Vorbereiten eines Sendevorgangs bereitgestellt. In einem Schritt 663 werden ansprechend auf das Vorbereitungssignal auszusendende Daten bereitgestellt, ein den auszusendenden Daten zugeordnetes Übertragungsprotokoll aus einer Mehrzahl von Übertragungsprotokollen ausgewählt und es wird eine Strukturinformation und zumindest ein Parameter des den auszusendenden Daten zugeordneten Übertragungsprotokolls aus einer Speichereinrichtung ausgelesen. Ferner wird im Schritt 661 ein Sendepaket basierend auf den auszusendenden Daten und der Strukturinformation erzeugt. In einem Schritt 665 wird ein Übertragungssignal zum Starten eines Sendevorgangs bereitgestellt. In einem Schritt 667 werden ansprechend auf das Übertragungssignal das Sendepaket und der zumindest eine Parameter ausgegeben. In einem Schritt 669 wird ein das Sendepaket repräsentierendes Sendesignal mit einer durch den zumindest einen Parameter definierten Sendecharakteristik ausgesendet.
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7 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Kommunikation gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren kann beispielsweise von Einrichtungen der anhand von 4 beschriebenen Kommunikationsvorrichtung ausgeführt werden. In einem Schritt 771 wird ein drahtlos übertragenes Empfangssignals empfangen und als ein digitales Eingangssignal bereitgestellt. In einem Schritt 773 werden Strukturinformationen von zumindest zwei Übertragungsprotokollen aus einer Speichereinrichtung ausgelesen. In einem Schritt 775 wird das Eingangssignal unter Verwendung der ausgelesenen Strukturinformationen decodiert. Auf diese Weise werden in dem Eingangssignal enthaltene Eingangsdaten ermittelt. In einem Schritt 777 werden die ermittelten Eingangsdaten bereitgestellt.
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Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden. Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Kommunikationsvorrichtung
- 102
- erste Übertragungsvorrichtung
- 104
- zweite Übertragungsvorrichtung
- 110
- Schalter
- 112
- Betätiger
- 114
- Sensor
- 220
- Sendesignal
- 222
- Steuereinrichtung
- 224
- Speichereinrichtung
- 226
- Verarbeitungseinrichtung
- 228
- Sendeeinrichtung
- 320
- Sendesignal
- 322
- Empfangseinrichtung
- 324
- Decodiereinrichtung
- 400
- Funk-ASIC
- 431
- PLL
- 433
- Gleichrichter
- 435
- Wandler
- 437
- SPI-Schnittstelle
- 441
- Generator
- 443
- Generator
- 500
- Strukturinformation
- 501
- Synchronisation
- 502
- Präambel
- 503
- Identifikation
- 504
- Nutzdaten
- 505
- Prüfsumme CRC
- 661
- Schritt des Bereitstellens
- 663
- Schritt des Bereitstellens
- 665
- Schritt des Bereitstellens
- 667
- Schritt des Ausgebens
- 669
- Schritt des Aussendens
- 771
- Schritt des Empfangens
- 773
- Schritt des Auslesens
- 775
- Schritt des Decodierens
- 777
- Schritt des Bereitstellens
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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