DE3990712C2 - Schnittstelleneinheit - Google Patents
SchnittstelleneinheitInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Schnittstelleneinheit für
einen Anschluß an eine Parallelverbindung einer
Daten-Kommunikationseinrichtung oder einer
Anschlußeinrichtung, wobei die Verbindung mehrere
parallele eingehende und ausgehende Zeitgebungs-,
Regelungs- und Datensignale enthält, bestehend aus einem
Multiplexer/Demultiplexer zum Multiplexen der ausgehenden
Parallelverbindungssignale in serielle Signale, welche an
eine serielle Übertragungsverbindung angelegt werden, und
zum Demultiplexen der von der seriellen
Übertragungsverbindung empfangenen seriellen Signale in
ankommende parallele Signale.
Ein Daten-Kommunikationssystem umfaßt, wie in Fig. 1
gezeigt ist, eine Daten-Kommunikationseinrichtung DCE und
eine Datenanschlußeinrichtung DTE. Für verschiedene
Anwendungen der Daten-Kommunikationseinrichtung sind
vielfältige Datenschnittstellen entwickelt worden. Die
meisten dieser Schnittstellen sind international genormt.
Solche elektrischen und funktionellen Schnittstellen
schließen die Normen V 28, V 11, V 35, X 21 oder G 703
der CCITT ein. Diese Standardschnittstellen unterscheiden
sich voneinander im Bezug auf ihren Gebrauch, weil
verschiedene Geschwindigkeitsanforderungen eine große
Vielfalt von elektrischen Realisierungen erforderlich
gemacht haben, die ihrerseits eine verschiedene Anzahl
von parallelverbundenen Signalen und mechanische
Anschlüsse verschiedener Art erfordern.
Ein bei Daten-Kommunikationssystemen, die aus
verschiedenen Schnittstellen bestehen, häufig
auftretendes Problem ist der kleine maximale
Übertragungsbereich (z. B. 10 m), was dazu führt, daß die
Datenanschlußeinrichtung in der Nähe der
Daten-Kommunikationsstation angeordnet sein muß, obwohl
andererseits ein beträchtlich größerer
Übertragungsbereich erforderlich wäre.
Darüber hinaus sind in einer typischen
Standardschnittstelle sämtliche Signale in paralleler
Form angeordnet und schlimmstenfalls besteht ein
Verbindungskabel, beispielsweise das Verbindungskabel 21
in Fig. 2, aus mehreren Zehn parallelen Leitern. Ein
Kabel dieser Art ist teuer und schwierig zu installieren.
Aus EP 0 234 453 ist ein Pegelwandler bekannt, der je
nach Zustand eines Steuersignals die Zugangsleitungen als
Eingangs- oder Ausgangsleitungen auswählbar macht. Dies
geschieht über mit TTL-Pegeln betriebene Pegelwandler.
Diese schalten je nach Zustand des TTL-Pegels einen
Datenempfänger aktiv und einen Datensender passiv oder
umgekehrt.
Die US-Patentschrift 4 734 696 schlägt vor, die
Verbindungssignale, anstatt wie üblich in paralleler Form
auszusenden, in serieller Form außerhalb der Einrichtung
über einen zeitteilenden Multiplexvorgang mittels einer
separaten Einheit umzuwandeln und in serieller Form von
der Daten-Kommunikationseinheit über ein Verbindungskabel
in eine Schnittstelleneinheit zu übertragen, welche in
der unmittelbaren Nachbarschaft eines anderen Gerätes
untergebracht ist. In der Schnittstelleneinheit wird das
serielle Signal wiederum in ein paralleles
Verbindungssignal umgesetzt, welches dem anderen Gerät
zugeführt wird.
Gleichwohl bleibt dabei das Problem erhalten, daß
entweder die Datenanschlußeinrichtung DTE oder eine
andere Daten-Kommunikationseinheit DCE, beispielsweise
ein Modem, an die Daten-Kommunikationseinheit DCE
angeschlossen sein kann.
In Fig. 1 sind beispielsweise eine Anschlußeinheit 5 und
ein Modem 6 direkt mit der Daten-Kommunikationseinheit 4
verbunden. Dies verursacht Probleme bezüglich der
Anpassung der Schnittstelle an die Einrichtungen, weil
die Verbindung der Verbindungssignale in beiden Fällen
unterschiedlich ist. Dies erfordert verschiedene
Schnittstelleneinrichtungen oder beim
Installierungsvorgang auszuführende Spezialanpassungen.
Zur Lösung dieser Probleme schlägt die Erfindung vor, daß
der Multiplexer/Demultiplexer mit den parallelen
Verbindungssignalen über Eingangs/Ausgangsschaltungen
verbunden ist, welche Eingangs/Ausgangsleitungen für
jedes Verbindungssignal enthalten, und daß mindestens
einige der Eingangs/Ausgangsleitungen automatisch
auswählbar als ein Eingang oder ein Ausgang sind und
jeweils verbindbar sind entweder an einen Eingang des
Multiplexers oder einen Ausgang des Demultipexers, um
unterschiedliche Kreuzverbindungen zu erhalten, je
nachdem ob die Schnittstelle mit der Anschlußeinrichtung
oder der Daten-Kommunikationseinrichtung verbunden ist.
Die Erfindung umfaßt somit einen
Multiplexer/Demultiplexer, der an parallele
Verbindungssignale über eine Eingangs/Ausgangsschaltung
angeschlossen ist, welche automatisch die
Verbindungssignale an den Multiplexer/Demultiplexer in
verschiedener Art und Weise anlegt, je nachdem, ob die
Verbindung mit der Datenanschlußeinrichtung oder dem
Daten-Kommunikationssystem erfolgen soll. Dies ermöglicht
die Verwendung ein- und derselben Schnittstelleneinheit
für beide Einrichtungstypen (DCE und DTE).
Die Erfindung wird im folgenden in ihren Einzelheiten anhand
bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezug
zu den beiliegenden Zeichnungen näher erläutert, wobei
Fig. 1 ein Beispiel eines Daten-Kommunikationssystems
zeigt, welches aus verschiedenen
Daten-Kommunikationseinrichtungen und
Datenanschlußeinrichtungen besteht,
Fig. 2 eine aus dem Stand der Technik bekannte
Verbindungskabel-Gestaltung,
Fig. 3 eine Daten-Kommunikationseinrichtung gemäß der
Erfindung mit einer Schnittstelleneinheit
entsprechend der Erfindung,
Fig. 4 eine Datenverbindung, welche durch
erfindungsgemäße Schnittstelleneinrichtungen
gebildet wird,
Fig. 5 ein Blockdiagramm eines Multiplexers und einer
seriellen Übertragungseinheit,
Fig. 6 ein detaillierteres Blockdiagramm des
Eingangs/Ausgangsschaltkreises von Fig. 5 und
Fig. 7 die Rahmenstruktur des seriellen Signals gemäß
der Erfindung
zeigen.
Fig. 3 zeigt ein Datenkommunikationssystem 4, welches eine
Schnittstelleneinheit entsprechend der Erfindung enthält.
Die Schnittstelleneinheit ist außerhalb der Einrichtung
am Ende eines Verbindungskabels angeordnet. Die
Daten-Kommunikationseinrichtung 4 besteht aus einem
integralen Multiplexer und einer seriellen
Übertragungseinheit 34, welche die internen
Logiksignaldaten und Regelsignale der Einrichtung 4 über
zeitteilendes Multiplexen in serielle Signale umwandelt,
welche an die Schnittstelleneinheit angelegt werden.
Entsprechend wandelt der Multiplexer 34 die von der
Schnittstelleneinheit empfangenen seriellen Signale in
parallele Signale um, welche an die internen Signalbusse
der Einrichtung 4 angelegt werden. Ein serielles
Übertragungsbord (transmission port) in der Einheit 34 ist
über einen Trennungstransformator oder ein anderes
Trennungsmittel an einen Anschluß 32 in der
Daten-Kommunikationseinrichtung 4 angeschlossen. Mittels
des Trennungstransformators erfolgt eine galvanische
Trennung zwischen der Einheit 34 und dem Anschluß 32. Der
Anschluß 32 kann aus jeder geeigneten Art bestehen, je
nachdem welcher Typ eines Anschlußkabels 31 benutzt wird und
welche serielle Übertragungstechnik angewendet wird. Das
zweileitrige Verbindungskabel ist mittels eines
Gegenanschlusses, der nicht dargestellt ist, mit dem
Anschluß 32 verbunden. Eine Schnittstelleneinheit 35 gemäß
der Erfindung ist in einem Anschluß 33 angeordnet und mit
einem Ende des Verbindungskabels 31 verbunden. Auf diese
Weise ist es stets möglich, den gleichen Typ von
Schnittstelle an dem Ende der
Daten-Kommunikationseinrichtung zu verwenden, wobei der
Übergang von einem Schnittstellentyp, der von einer anderen
Einrichtung benutzt wird, durch Auswahl der geeigneten
Schnittstelleneinheit erleichtert wird.
Der Anschluß 33 entspricht mechanisch und elektrisch der
Standardschnittstelle, die von einer anderen an das
Daten-Kommunikationssystem 4 anzuschließenden Einrichtung
angelegt wird, beispielsweise eine Anschlußeinrichtung 5
oder eine andere Daten-Kommunikationseinrichtung 6.
Entsprechend ist der Anschluß 33 an den Anschluß
in den Einrichtungen 5 oder 6 angepaßt. Die
Schnittstelleneinheit 35 beinhaltet einen Multiplexer und
eine serielle Übertragungseinheit, welche der Einheit 34
in der Datenkommunikationseinrichtung entspricht und die
empfangenen seriellen Signale in logische Regel-, Uhr- und
Datensignale umwandelt. Die Schnittstelleneinheit 35 kann
darüber hinaus einen Verbindungsschaltkreis enthalten,
welcher die logischen Signale in eine Form umwandelt, die
elektrisch und funktionell der Standardschnittstelle, die
durch die Anschlußeinrichtung 5 angelegt wird, entspricht,
wobei bei dieser Form die Signale über den Anschluß 33 an
den Anschluß der Anschlußeinrichtung 5 angelegt werden.
Fig. 5 zeigt ein detaillierteres Blockdiagramm des
Multiplexers und der seriellen Übertragungseinheit 34
oder 35. Die Einheit 34 oder 35 enthält einen
Multiplexschaltkreis 52 und einen
Demultiplexschaltkreis 54. Der Multiplexschaltkreis 52
besteht aus einem Dateneingang, zwei parallelen
Uhreingängen (clock inputs) und sechs parallelen
Kontrolleingängen. Der Demultiplexschaltkreis 54 besteht
aus einer entsprechenden Zahl von parallelen Daten-, Uhr-
und Kontrollausgängen. Das Datensignal an dem
Multiplexschaltkreis 52 wird in einem Codierbaustein 521
codiert, bevor es an den Multiplexer 524 angelegt wird.
Die beiden Clocksignale und sechs Kontrollsignale, die an
den Multiplexschaltkreis 52 angelegt werden, werden
zeitlich angepaßt in Bezug auf die Datensignale an den
jeweiligen Bausteinen 522 und 523, wobei deren
Informationsgehalt und die Anforderungen an die
Übertragungsrate berücksichtigt werden. Die Ausgangssignale
der der Bausteine 521, 522 und 523 werden an den Multiplexer
524 angelegt, welcher mit üblicher Zeitmultiplextechnik
parallele Signale in serielle umwandelt. Der Multiplexer 524
kann z. B. den in Fig. 7 dargestellten Rahmen erzeugen,
welcher aus einem Synchronisationsbit S, Zeitintervallen
B0-B7 für die Übertragung der Daten- und Clockwerte und aus
einem Zeitintervall C für Signale von niedrigerem Niveau,
d. h. langsamere Signale, besteht. Das Zeitintervall C für
die niedrigeren Niveaus enthält darüber hinaus ein
Niedrigniveausynchronisationsbit SC und
Zeitintervalle C0-C8 für die Übertragung von langsamen
Regelsignalen.
Das serielle Ausgangssignal des Multiplexers 524 wird an
einen Sender 53 angelegt, welcher vorzugsweise das serielle
Signal im Baustein 531 einer Netzcodierung (line coding)
aussetzt. Der Sender 53 kann beispielsweise ein
Bandfrequenzmodem oder ein optischer Sender sein. Das
Ausgangssignal des Senders 53 wird an ein Netz 56 angelegt.
Das serielle Signal des Netzes 56 wird von einem
Empfänger 55 empfangen, dieser beinhaltet Empfangen 551,
Decodieren 552 und Takten 553 des empfangenen Signales. Das
Ausgangssignals des Empfängers 55 wird an den
Demultiplexschaltkreis 54 angelegt, in dem der Demultiplexer
544 die Rahmen des seriellen Signals aufbricht und parallele
Daten-, Uhr- und Regelsignale bildet. In den Bausteinen 541,
542 und 543 werden diese Signale Operationen ausgesetzt, die
entgegengesetzt sind zu diesen, welche durch die Bausteine
521, 522 und 523 der Multiplexeinrichtung 52 durchgeführt
werden.
Die Schnittstelleneinrichtung 35 enthält darüber hinaus
einen Eingangs/Ausgangsschaltkreis 51 zum Verbinden der
Eingänge der Multiplexschaltung 52 und der Ausgänge der
Demultiplexschaltung 54 an parallele Verbindungssignale,
d. h. beispielsweise an die Ausggangsbuchsen des Anschlusses
33. Die Eingangs/Ausgangsschaltung 51 enthält Zweiweg
Eingangs/Ausgangsnetze, deren Anzahl den Eingängen der
Multiplexschaltung 52 und den Ausgängen der
Demultiplexschaltung 54 entspricht. Einige oder jedes der
Eingangs/Ausgangsnetze sind getrennt verbindbar mit jeden
der Eingänge oder Ausgänge oder mindestens mit zwei
alternativen Eingängen oder Ausgängen. Dies ermöglicht,
automatisch die verschiedenen Überkreuzverbindungen, die
von verschiedenen Schnittstellen benötigt werden,
automatisch herzustellen.
Die innere Beschaffenheit des Schaltkreises 51 ist in
Fig. 6 in Einzelheiten dargestellt. In diesem speziellen
Schaltkreis enthält jedes Eingangs/Ausgangsnetz L1,
L2, . . . L16 zwei entgegengesetzt parallel geschaltete
Zwischenspeicherverstärker A1 und A2, welche durch eine
Kontroll-Logik 514 in einer solchen Weise regelbar sind,
daß einer der Verstärker A1 und A2 in Betrieb ist, während
der andere nicht in Betrieb ist. Auf diese Weise kann
ausgewählt bestimmt werden, welche der sechzehn
Netze L1-L16 Eingänge und welche Ausgänge sind. Die
Zwischenspeicherverstärker A1 und A2 sind darüber hinaus an
ein Zwischenverbindungsfeld 513 angeschlossen, welches unter
dem Einfluß der Kontroll-Logik 514 jedes der Netze L1-L16
derart verbindet, daß es als ein bestimmter Eingang der
Multiplexschaltung 52 oder als ein bestimmter Ausgang der
Demultiplexschaltung 54 dient. Diese selektive Betriebsweise
wird mit einem Detektorschaltkreis 511 gesteuert.
Der Detektorschaltkreis 511 besteht aus zwei mit zwei Netzen
im speziellen Fall mit den Netzen L1 und L2 verbundenen
Eingängen, bei denen die Signalrichtungen als zueinander
entgegengesetzt bekannt sind und beim Übergang von der
Datenanschlußeinrichtung zu der
Daten-Kommunikationseinrichtung reserviert werden. Die
Tatsache, daß die Ausgangsimpedanz des Senders (z. B. A1)
niedrig ist (von 100 bis 300 Ohm) und daß die
Ausgangsimpedanz des Empfängers (z. B. A2) relativ hoch ist
(3-7 Kiloohm) wird in der Messung verwendet. Die Messung
wird dadurch begonnen, daß die Netze L1 und L2 als Eingänge
festgelegt werden, wobei die hohe Impedanz des Empfängers
A2 sichtbar ist an den Netzen auf der Seite des
Eingangs/Ausgangsschaltkreises. Dabei ist das von der
Detektorschaltung 511 an den Netzen gemessene Impedanzniveau
hoch, wenn ein Empfänger mit dem Netz auf der Seite der
Einrichtung ebenfalls verbunden ist und entsprechend
niedrig, wenn ein Sender mit dem Netz auf der Seite der
Einrichtung verbunden ist. Diese Impedanzmessung kann drei
verschiedene Ergebnisse bringen: L1 niedrig und L2 hoch;
L1 hoch und L2 niedrig, und L1 hoch und L2 hoch. Die ersten
beiden Ergebnisse zeigen an, daß die fragliche Einrichtung
eine Anschlußeinrichtung oder eine
Daten-Kommunikationseinrichtung ist. Das letzte Ergebnis
deutet an, daß die Schnittstelleneinheit mit keiner der
Einrichtungen verbunden ist. Durch Untersuchung des
Impedanzniveaus von einem oder mehreren Netzen L1-L16
kann automatisch festgestellt werden, ob die Einrichtung,
an die die Schnittstelleneinrichtung angeschlossen werden
soll, eine Anschlußeinrichtung DTE oder
Daten-Kommunikationseinrichtung DCE ist. Auf der
Basis dieses Ergebnisses wird die Kontroll-Logik 514
automatisch geregelt, so daß sie die erforderlichen
Kreuzverbindungen der Signale ausführt, wofür früher die
Einrichtung eines neuen Verbindungskabels oder andere
mühsame Schritte erforderlich waren.
Der Eingangs/Ausgangsschaltkreis der Erfindung zeichnet
sich darüber hinaus durch eine hohe Flexibilität aus, wenn
die Multiplexeinheit 34 an verschiedene
Daten-Kommunikationseinrichtungen, Anschlüsse,
Schnittstellen, usw. angepaßt ist.
Die Eingangs/Ausgangsschaltung liefert vorzugsweise ebenso
eine elektrische Anpassung, d. h., daß die Spannungsniveaus
der Eingangs/Ausgangsnetze mit den
Spannungsniveaus der Standardschnittstelle, die von der
Einrichtung angelegt wird, übereinstimmen.
Fig. 4 zeigt eine Datenverbindung, welche durch
erfindungsgemäße Schnittstelleinrichtungen realisiert wird.
Die Datenverbindung besteht aus zwei Anschlußeinrichtungen
42 und 43, welche durch ein serielles Verbindungskabel 41
miteinander verbunden sind, beispielsweise ein
Zwillingskabel oder ein optisches Kabel. Die
Schnittstelleneinrichtungen 44 und 45, welche in den
Anschlußeinrichtungen 43 und 42 enthalten sind, entsprechen
der Schnittstelleneinheit 35, welche in Fig. 3 gezeigt
ist. Die Anschlußeinrichtungen 42 und 43 erfüllen
verschiedene Schnittstellennormen, so daß sie sich
voneinander mechanisch unterscheiden. Entsprechend können
die Interfaceeinrichtungen 40 und 45 Standardschnittstellen
verschiedener Typen bilden. Auf diese Weise ermöglicht die
erfindungsgemäße Datenverbindung die Verbindung von zwei
Einrichtungen, welche verschiedene Schnittstellen haben,
und die serielle Übertragung von Verbindungssignalen
zwischen den Einrichtungen. Wenn die Schnittstellen der
Einrichtungen ähnlich sind, ersetzt die erfindungsgemäße
Datenverbindung beispielsweise das
Vielleiterverbindungskabel, welches in Fig. 2 gezeigt ist.
Claims (4)
1. Schnittstelleneinheit zum Anschluß an eine
Parallelverbindung einer Daten-Kommunikationseinrichtung
(DCE) oder einer Anschlußeinrichtung (DTE), wobei die
Verbindung mehrere parallele eingehende und ausgehende
Zeitgebungs-, Regelungs- und Datensignale enthält,
bestehend aus einem Multiplexer/Demultiplexer (52, 54)
zum Multiplexen der ausgehenden
Parallelverbindungssignale in serielle Signale, welche an
eine serielle Übertragungsverbindung angelegt werden, und
zum Demultiplexen der von der seriellen
Übertragungsverbindung empfangenen seriellen Signale in
ankommende parallele Signale,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Multiplexer/Demultiplexer (52, 54) mit den parallelen
Verbindungssignalen über Eingangs/Ausgangsschaltungen
(51) verbunden ist, welche Eingangs/Ausgangsleitungen
(L1-L16) für jedes Verbindungssignal enthalten, und daß
mindestens einige der Eingangs/Ausgangsleitungen
automatisch auswählbar als ein Eingang oder ein Ausgang
sind und jeweils verbindbar sind entweder an einen
Eingang des Multiplexers (52) oder einen Ausgang des
Demultiplexers (54), um unterschiedliche
Kreuzverbindungen zu erhalten, je nachdem, ob die
Schnittstelle mit der Anschlußeinrichtung (DTE) oder der
Daten-Kommunikationseinrichtung (DCE) verbunden ist.
2. Schnittstelleneinheit nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Übertragungsverbindung ein Zwillingkabel oder ein optisches
Kabel ist.
3. Schnittstelleneinheit nach einem der
Ansprüche 1 oder 2
dadurch gekennzeichnet, daß die
Schnittstelleneinheit (35) in einem Anschluß (33, 42, 43)
untergebracht ist zur Anpassung an einen in der
Anschlußeinrichtung (DTE) oder der
Daten-Kommunikationseinrichtung (DCE) vorgesehenen
Gegenanschluß.
4. Schnittstelleneinheit nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Schnittstelleneinheit Mittel (511) enthält zur
Feststellung der Impedanz-Niveaus in einer oder mehreren
Eingangs/Ausgangsleitungen und zum Regeln der Eingangs/
Ausgangseinheit auf der Basis der festgestellten
Impedanz-Niveaus derart, daß die Eingangs/Ausgangseinheit
die erforderlichen Verbindungen der Verbindungssignale
ausführt.
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