BUNDESREPUBLIK ® Offenlegungsschrift
`DE 197 03 755 A1
`
`@ lnt.C|.6:
`E.‘.2?.i..‘3’”
`
`® Aktenzeichen:
`@ Anmeldetag:
`Offenlegungstag:
`
`197 08755.8
`4. 3.97
`17. 9.98
`
`DEUTSCHE5
`PATENTAMT
`
`DE19708755A1
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`® Anmelder:
`Tasler, Michael, 63773 Goldbach, DE
`
`® Erfinder:
`gleich Anmelder
`
`Vertreter:
`Schoppe, F., Dipl.-|ng.Univ., Pat.-Anw., 81479
`Miinchen
`
`Entgegenhaltungen:
`EP
`06 85 799 A
`IBM TDB 38, 5, 249;
`National Instruments IEEE 488 and VXI bis Control.
`Catalog 1994, S. 3-188-3-122;
`
`Die folgenden Angaben sind den vom Anmelder eingereichten Unterlagen entnommen
`
`Priifungsantrag gem. § 44 PatG ist gestellt
`
`Flexible Schnittstelle
`@ Ein Schnittstellengerét liefert eine schnelle Datenkom—
`munikation zwischen einem Hostgerét mit Eingabe/Aus-
`gabe—Schnittste|len und einer Datensende—/Empfangsein—
`richtung, wobei das Schnittstellengeréit eine Prozessor—
`einrichtung , eine Speichereinrichtung, eine erste Verbin—
`dungseinrichtung zum schnittstellenmafiigen Verbinden
`des Hostgeréts mit dem Schnittstellengerat und eine
`zweite Verbindungseinrichtung zum schnittste|lenmél$i-
`gen Verbinden des Schnittstellengeréits mit der Datensen—
`de—/Empfangseinrichtung aufweist. Das Schnittstel|enge—
`rat ist durch die Prozessoreinrichtung und die Speicher—
`einrichtung derart konfiguriert, dais das Schnittstel|enge-
`rat bei einerAnfrage des Hostgerats Uber die erste Verbin—
`dungseinrichtung, die die Art eines an demselben ange-
`schlossenen Gerats betrifft, unabhangig von dem Typ der
`Datensende—/Empfangseinrichtung ein Signal iiber die er—
`ste Verbindungseinrichtung zum Hostgeréit sendet, das
`dem Hostgerat signalisiert, da|3 es mit dem Eingabe—/Aus-
`gabe—Gerét kommuniziert.
`
`DE197O8755A1
`
`BUNDESDRUCKEREI
`
`07.98 802038/45/1
`
`Apple 1049
`U.S. Pat. 9,189,437
`
`

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`DE 197 O8 755 A 1
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`2
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`1
`
`Beschreibung
`
`Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Ubertra-
`gung Von Daten und insbesondere auf Schnittstellengeréite
`zur Kommunikation zwischen einem Computer oder Host-
`gerat und einer Datensendeflimpfangseinrichtung, Von der
`Daten crfaBt wcrden sollen, bzw. mit der kommunizicrt Wer-
`den soll.
`
`Bisherige Datenerfassungssysteme fur Computer sind
`sehr stark in ihrem Einsatzbereich limitiert. Allgemein kon-
`nen dieselben in zwei Gruppen eingeteilt werden.
`Bei der ersten Gruppe werden Hostgertite oder Computer-
`systeme mittels einer Schnittstelle mit einem Gerat verbun-
`den, dessen Daten erfalfit werden sollen. Die Schnittstellen
`dieser Gruppe sind iiblicherweise Standardschnittstellen, die
`mit spezieller Treibersoftware fur Verschiedene Hostsy-
`steme einsetzbar sind. Ein Vorteil dieser Schnittstellengerate
`besteht darin, daB sie vom Hostgerat weitgehend unabhan-
`gig sind. Nachteilig ist jedoch, daB sie im allgemeinen sehr
`aufwendige Treiber benotigen, die storungsanfallig sind und
`die Dateniibertragungsraten zwischen dem mit der Schnitt-
`stelle verbundenen Gerfit und dem Hostgerat und umgekehrt
`limitieren. Ferner sind lmplementationen dieser Schnittstel-
`len fur tragbare Systeme teilweise nur schwer moglich und
`die Anpassungsmoglichkeiten sind gering, weshalb diese '
`Systeme eine geringe Flexibilitat besitzen.
`Die Geréite, von denen Daten zu erfassen sind, besetzen
`die ganze Bandbreite der Elektrotechnik. So ist bei einem
`typischen Szenario davon auszugehen, daB ein Kunde, der
`beispielsweise im medizintechnischen Bereich eine R6nt-
`gendiagnoseanlage betreibt, fiber einen Fehler berichtet. Ein
`Servicemitarbeiter des Gerateherstellers wird dann zu dem
`
`Kunden gehen und VOI1 dem Rontgendiagnosegeréit erstellte
`Systemprotokolldateien beispielsweise mittels eines tragba-
`ren Computer oder Laptops auslesen. Wenn der Fehler dann
`nicht zu lokalisieren ist, oder wenn ein Fehler nur spora-
`disch auftritt, wird es erforderlich sein, daB der Servicemit-
`arbeiter nicht nur eine Fehlerprotokolldatei sondern auch
`Daten aus dem laufenden Betrieb auslesen muB. Es ist o1Ten-
`
`sichtlich, daB hier eine schnelle Datenijbertragung sowie
`eine schnelle Datenanalyse notwendig ist.
`Ein anderer Fall zum Einsatz einer Schnittstelle kann bei-
`
`spielsweise das Verbinden eines elektronischen Melfigerats,
`Z. B. eines Multimeters, mit einem Computersystem sein,
`um Von dem Multimeter gemessene Daten auf den Compu-
`ter zu iibertragen.
`lnsbesondere bei Langzeitmessungen
`oder beim Auftreten groBer Datenmengen ist es erforderlich,
`daB die Schnittstelle eine hohe Dateniibertragungsrate er-
`moglicht.
`Aus diesen zufallig gewahlten Beispielen ist zu sehen,
`daB die Einsatzmoglichkeiten einer Schnittstelle vollig Von-
`einander unterschiedlich sein konnen. Es ist daher wiin-
`schenswert, daB eine Schnittstelle derart flexibel ist, daB
`mittels einer Schnittstelle sehr unterschiedliche elektrische
`
`oder elektronische Systeme mit einem Hostgerat verbunden ..
`werden konnen. Um Fehlbedienungen zu vermeiden, ist es
`ferner wunschenswert, daB ein Servicemitarbeiter nicht fur
`jede unterschiedliche Anwendung unterschiedliche Schnitt-
`stcllen auf untcrschicdliche Art und Wcise bcdiencn muB,
`sondern daB moglichst eine universelle Schnittstellenbedie-
`nung fur eine groBe Anzahl von Einsatzmoglichkeiten ge-
`schaffen wird.
`
`Um die Dateniibertragungsraten fiber eine Schnittstelle zu
`erhohen, wurde bei der zweiten Gruppe Von Schnittstellen—
`geraten der Weg beschritten, die Schnittstelle sehr stark an
`individuelle Hostsysteme oder Computersysteme einzeln
`anzupassen. Der Vorteil dieser Losung besteht darin, daB
`hohe Transferraten moglich sind. Ein Nachteil ist jedoch,
`
`daB die Treiber fur die Schnittstellen der zweiten Gruppe
`sehr stark an ein einziges Hostsystem angepaBt sind, Wes-
`halb sie im allgemeinen nicht oder nur sehr uneffektiv fur
`andere Hostsysteme einsetzbar sind. Ferner weisen diese
`Typen Von Schnittstellen den Nachteil auf, daB sie im Com-
`putergehause montiert werden mussen, da sie auf das interne
`Hostbussystem zugrcifcn, um maximalc Datcniibcrtra-
`gungsraten zu erreichen. Sie sind daher im allgemeinen
`nicht fur tragbare Hostsysteme in Form Von Laptops geeig-
`net, die aufgrund ihrer moglichst geringen Grofie kein freies
`lnnenvolumen zum Einstecken einer Schnittstellenkarte be-
`sitzen.
`
`Eine Losung fur dieses Problem bieten Schnittstellenge-
`rate der Firma lOtech (Geschaftsadresse: 25971 Cannon
`Road, Cleveland, Ohio 44146, USA), die fur Laptops geeig-
`net sind, Wie Z. B. das Modell WaVeBook/512 (eingetrage-
`nes Warenzeichen). Die Schnittstellengerate werden mittels
`einer steckbaren, etwa scheckkartengrolfien Einsteckkarte
`mit der PCMCIA-Schnittstelle, die mittlerweile an Laptops
`standardmalfiig Vorgesehen sind, verbunden. Die 3insteck-
`karte bewirkt eine Transformation der PCMCIA-Schnitt-
`stelle zu einer in der Technik bekannten Schnittstelle IEEE
`
`1284. Die genannte Steckkarte schafft eine beziiglich der
`Datenrate erweiterte Spezial-Druckerschnittstelle, die eine
`Datenubertragungsrate Von etwa 2 MB/s im Gegensatz zu
`einer Rate von etwa 1 MB/s bei bekannten Druckerschnitt—
`
`stellen liefert. Das bekannte Schnittstellengerat besteht im
`allgemeinen aus einem Treiberbaustein, einem digitalen Si-
`gnalprozessor, einem Puffer und einer Hardwarebaugruppe,
`die in einem Verbinder miindet, an dem das Gerat ange-
`schlossen wird, dessen Daten zu erfassen sind. Der Treiber-
`baustein ist direkt mit der erweiterten Druckerschnittstelle
`
`verbunden, wodurch die bekannte Schnittstelleneinrichtung
`eine Verbindung zwischen einem Computer und dem Gerat
`herstellt, dessen Daten erfalfit werden sollen.
`Um mit der genannten Schnittstelle zu arbeiten, muB ein
`schnittstellenspezifischer Treiber in dem Hostgerat instal-
`liert werden, damit das Hostgeréit mit dem digitalen Signal-
`prozessor der Schnittstellenkarte kommunizieren kann. Wie
`es bereits erwahnt wurde, muB der Treiber auf dem Hostge-
`rat installiert werden. lst der Treiber ein speziell fur das
`Hostgerat entworfener Treiber, so wird zwar eine schnelle
`Dateniibertragung ermoglicht, der Treiber kann jedoch nicht
`ohne weiteres auf einem anderen Hostsystem installiert wer-
`den. lst der Treiber jedoch ein moglichst flexibler allgemei-
`ner Treiber, der fur Viele Hostgerate einsetzbar ist, dann
`miissen Kompromisse beziiglich der Dateniibertragungsrate
`in Kauf genommen werden.
`Speziell bei einer Anwendung fur Multi-Tasking-Sy-
`steme, bei denen mehrere Verschiedene Aufgaben, Wie Z. B.
`eine Datenerfassung, eine Datendarstellung oder ein Editie-
`ren im wesentlichen gleichzeitig zu bearbeiten sind, wird
`ublicherweise jeder Aufgabe vom Hostsystem eine gewisse
`Prioritéit zugeordnet. Ein Treiber, der eine spezielle Aufgabe
`unterstiitzt,
`fragt
`im zentralen Verarbeitungssystem des
`Hostgerats an, ob er Prozessorresourcen haben kann, um
`seine Aufgabe zu erledigen. Abhangig vom jeweiligen Prio-
`ritatszuweisungsverfahren und abhangig Von der Implemen-
`tation dcs Trcibers wird eine spezielle Aufgabc cinen be-
`stimmten Anteil der Prozessorresourcen in bestimmten Zeit-
`
`schlitzen erhalten. Konflikte ergeben sich dann, wenn einer
`oder mehrere Treiber derart implementiert sind, daB sie stan-
`dardmalfiig die hochste Prioritat haben, d. h. dali sie inkom-
`patibel sind, Wie es bei vielen Anwendungen in der Praxis
`der Fall ist. So kann es vorkommen, daB beide Treiber ein-
`gestellt sind, um die hochste Prioritat zu haben, was im
`schlimmsten Fall sogar zu einem Systemabsturz fuhren
`kann.
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`Die Aufgabe der Vorliegenden Erfindung besteht darin,
`ein Schnittstellengeréit zur Kommunikation zwischen einem
`Hostgerat und einer Datensende/Empfangseinrichtung zu
`schaffen, das unabhangig vom Hostgerat einsetzbar ist und
`eine hohe Datenfibertragungsrate ermoglicht.
`Diese Aufgabe Wird durch ein Schnittstellengerat gemafi
`Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren gemafi Anspruch 12
`gelost.
`Der Vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zu-
`grunde, daB sowohl eine hohe Datenfibertragungsrate als
`auch eine vom Hostgerat unabhéingige Einsetzbarkeit er-
`reicht Werden konnen, Wenn auf eine Eingabe/Ausgabe—
`Schnittstelle des Hostgerats zurfickgegriffen wird, die fibli-
`cherweise in den allermeisten auf dem Markt verfijgbaren
`Hostgeréiten vorhanden ist. Eingabe/Ausgabe-Schnittstel-
`len, die praktisch in jedem Hostgerat vorhanden sind, sind
`beispielsweise Festplattenschnittstellen, Graphikschnittstel-
`len oder Druckerschnittstellen. Da jedoch die Festplatten-
`schnittstellen bei den fiblichen Hostgeraten, die beispiels-
`weise IBM-PCs,
`:]3M-kompatible-PCs, Commodore-PCS,
`Apple-Computer oder auch Workstations sein konnen, die
`Schnittstellen mit der schnellsten Datenfibertragungsrate
`sind, wird bei dem bevorzugten Ausffihrungsbeispiel des
`Schnittstellengerats der vorliegenden Erfindung auf die
`Festplattenschnittstelle zurfickgegriffen. Aufandere Spei-
`cherschnittstellen, wie z. B. Diskettenlaufwerke, CD—ROM—
`Laufwerke oder Bandlaufwerke, konnte jedoch ebenfalls
`ztrfickgegriffen werden, um das Schnittstellengerat gemafi
`der vorliegenden Erfindung zu implementieren.
`Das Schnittstellengerat gemafi der vorliegenden Erfin-
`dLng umfaBt eine Prozessoreinrichtung, eine Speicherein-
`richtung, eine erste Verbindungseinrichtung zum schnittste1-
`le imafiigen Verbinden des Hostgerats mit dem Schnittstel-
`le igerat und eine zweite Verbindungseinrichtung zum
`schnittstellenrnafiigen Verbinden des Schnittstellengerats
`mit der Datensende/Empfangseinrichtung. Das Schnittstel-
`le igerat wird durch die Prozessoreinrichtung und die Spei-
`chereinrichtung derart konfiguriert, daB das Schnittstellen-
`gerat bei einer Anfrage des Hostgerats fiber die erste Verbin-
`dL ngseinrichtung, die die Art eines Gerats betrifft, das mit
`dem Hostgerat Verbunden ist, unabhangig VOI1 dem Typ der
`Datensende/Empfangseinrichtung ein Signal fiber die erste
`Verbindungseinrichtung zum Hostgerat sendet, das dem
`Hostgerat signalisiert, daB es mit einem Eingabe/Ausgabe-
`Gerfit kommuniziert. Das Schnittstellensystem geméiB cer
`vorliegenden Erfindung simuliert somit sowohl hardwar -
`als aus auch softwaretechnisch die Funktionsweise eines ‘L’b-
`
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`lichen Eingabe/Ausgabe-Gerats und vorzugsweise eines
`Festplattenlaufwerks. Da die Unterstfitzung Von Festplatten
`in allen verffigbaren Hostsystemen standardmafiig imp e-
`mentiert ist, kann beispielsweise die Simulation einer Fest-
`platte die Unabhangigkeit vom Verwendeten Hostsystem er-
`reichen. Das erfindungsgem'a'LBe Schnittstellengerlait komn u-
`niziert somit mit dem Hostgeréit oder Computer nicht mehr
`fiber einen speziell entworfenen Treiber sondern fiber einen ..
`in dem BIOS-System (BIOS = Basic Input/Output Systen =
`Grund Eingabe/Ausgabe System) vorhandenes Programm,
`das fiblicherweise genau auf das spezielle Computersystem
`abgestimmt ist, auf dem es installiert ist. Somit Vereinigt C as
`Schnittstellengerat gemlailfi der vorliegenden Erfindung die
`Vorteile beider Gruppen. Zum einen findet die Datenkom-
`munikation zwischen dem Computer und der Schnittstelle
`fiber ein Hostgerat-spezifisches BIOS-Programm statt, das
`als "geratespezifischer Treiber" angesehen Werden konnte.
`Zum anderen ist das BIOS-Programm, das eine der fiblichen
`Eingabe/Ausgabe-Schnittstellen in Hostsystemen bedient,
`in eben jedem Hostsystem vorhanden, weshalb das Schnitt-
`stellengeréit gernfifi der vorliegenden Erfindung Hostgeriit-
`
`unabhangig ist.
`Bevorzugte Ausffihrungsbeispiele der Vorliegenden Er-
`findung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beilie-
`genden Zeichnungen detaillierter erléiutert. Es zeigen:
`Fig. 1 ein prinzipielles Blockschaltbild des Schnittstellen-
`gerats gemalfi der vorliegenden Erfindung; und
`Fig. 2 ein detailliertes Blockschaltbild cines Schnittstel-
`lengerats gem'a'LB einem bevorzugten Ausffihrungsbeispiel
`der vorliegenden Erfindung.
`Fig.
`1 zeigt ein prinzipielles Blockschaltbild eines
`Schnittstellengerats 10 gemaB der vorliegenden Erfindung.
`Uber eine Hostleitung 11 ist eine erste Verbindungsein-
`richtung 12 des Schnittstellengerats 10 mit einem Hostgerat
`(nicht gezeigt) verbindbar. Die erste Verbindungseinrich-
`tung ist sowohl an einen digitalen Signalprozessor 13 als
`auch an einen Speicher 14 angeschlossen. Der digitale Si-
`gnalprozessor 13 sowie der Speicher 14 sind femer mittels
`bidirektionaler Kommunikationsleitungen (bei allen Leitun-
`gen durch zwei Richtungspfeile angezeigt) mit einer zwei-
`ten Verbindungseinrichtung 15 gekoppelt. Mittels einer
`Ausgangsleitung 16 kann die zweite Verbindungseinrich-
`tung mit einer Sende/Empfangseinrichtung gekoppelt wer-
`den, die Daten Von dem Hostgerat empfangen soll oder Von
`der Daten ausgelesen, d. h. erfaBt, und zu dem Hostgerat
`fibertragen Werden sollen.
`Die Kommunikation mit dem Hostsystem oder Hostgerfit
`basiert auf bekannten Standard-Zugriffsbefehlen, wie sie
`Von allen bekannten Betriebssystemen (Z. B. DOS, Wind-
`ows, Unix) unterstfitzt Werden. Vorzugsweise simuliert das
`Schnittstellengerat gem'a'LB der vorliegenden Erfindung eine
`Festplatte mit einem Wurzelverzeichnis oder "Root-Direc-
`tory", dessen Eintrage "virtuelle" Dateien sind, die ffir ver-
`sehiedenste Funktionen angelegt Werden konnen. Wenn das
`Hostgeratsystem, mit dem das Schnittstellengerat gem'2iB der
`vorliegenden Erfindung Verbunden ist, wobei mit dem
`Schnittstellengerat 10 ferner eine Sende/Empfangseinrich-
`tung Verbunden ist, hochgefahren wird, geben fibliche
`BIOS-Routinen an jede in dem Hostgerat vorhandene Ein-
`gabe/Ausgabe-Schnittstelle einen Befehl aus, der in der
`Fachwelt als Befehl "INQUJRY" ("Erkundigung") bekannt
`ist. Uber die erste Verbindungseinrichtung wird der digitale
`Signalprozessor 13 diese Anfrage empfangen und ein Signal
`erzeugen, das wiederum fiber die erste Verbindungseinrich-
`tung 12 und die Hostleitung 11 zum Hostgerat (nicht ge-
`zeigt) gesendet Wird. Dieses Signal Wird dem Hostgeréit si-
`gnalisieren, daB an der betreffenden Schnittstelle, zu der der
`Befehl INQU]RY gesendet wurde, ein Festplattenlaufwerk
`angeschlossen ist. Optional kann das Hostgerat einen ffir
`Fachleute bekannten Befehl “Test Unit Ready" zum Schnitt-
`stellengerat senden, der genauere Details bezfiglich des an-
`gefragten Gerats wfinscht.
`Unabhangig davon, welche Sendefl-Empfangseinrichtung
`an der Ausgangsleitung 16 mit der zweiten Verbindungsein-
`richtung Verbunden ist, teilt der digitale Signalprozessor 13
`dem Hostgerat mit, daB das Hostgeréit mit einem Festplat-
`tenlaufwerk kommuniziert. Empfangt das Hostgerat die
`Antwort, daB ein Laufwerk vorhanden ist, Wird es nun die
`Aufforderung zum Schnittstellengerat 10 schicken, die
`Boot-Sequenz, die sich fiblieherweise bci
`tatsachlichen
`Festplatten auf den ersten Sektoren derselben befindet, zu
`lesen. Der digitale Signalprozessor 13, dessen Betriebssy-
`stem in der Speichereinrichtung 14 gespeichert ist, wird die-
`sen Befehl beantworten, indem er eine virtuelle Boot-Se-
`quenz zum Hostgerat sendet, die bei tatstichliehen Laufwer—
`ken den Typ, die Startposition und die Lange der FAT (FAT
`= File Allocation Table = Dateipositionstabelle), die Anzahl
`der Sektoren, usw. enthalt, wie es ffir Fachleute bekannt ist.
`Wenn das Hostgeréit diese Daten empfangen hat, geht es da-
`
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`Von aus, daB das Schnittstellengerat 10 geniafi einem bevor-
`zugten Ausffihrungsbeispiel der Vorliegenden Erfindung ein
`Festplattenlaufwerk ist. Auf einen Befehl Vom Hostgeréit,
`das Verzeichnis des "virtuellen" Festplattenlaufwerks, das
`Von der Schnittstelleneinrichtung 10 den1 Hostgerat gegen-
`fiber simuliert wird, anzuzeigen, kann der digitale Signal-
`prozessor dem Hostgerat genauso antworten, wie es cine
`herkonnnliche Festplatte tun wfirde, namlich indem die Da-
`teipositionstabelle oder FAT auf einem in der Bootsequenz
`bestinnnten Sektor, der i1n allgemeinen der erste beschreib-
`bare Sektor ist, gelesen wird und zun1 Hostgerat fibertragen
`wird. Es ist ferner moglich, daB die FAT erst direl<t vor dem
`Lesen oder Speichern Von Daten der "virtuellen" Festplatte
`gelesen wird und nicht bereits beiin lnitialisieren.
`Bei einem bevorzugten Ausffihrungsbeispiel der vorlie-
`genden Erfindung urnfalfit der digitale Signalprozessor 13,
`der nicht unbedingt als digitaler Signalprozessor sondern
`auch als beliebiger anderer Mikroprozessor ausgeffihrt sein
`kann, einen ersten und einen zweiten Befehlsinterpretierer.
`Der erste Befehlsinterpretierer ffihrt die gerade genannten
`Schritte durch, wahrend der zweite Befehlsinterpretierer die
`Lese/Schreib-Zuordnung zu bestirnrnten Funktionen durch-
`’fihrt. Besteht nun der Wunsch des Benutzers, von der Sen-
`de/Empfangseinrichtung fiber die Leitung 16 Daten zu le-
`sen, so schickt das Hostgerat einen Befehl zur Schnittstel-
`eneinrichtung, der beispielsweise "Lese Datei Xy" lauten
`<onnte. Wie es bereits erwahnt wurde, erscheint die Schnitt-
`stelleneinrichtung dern Hostgerat gegenfiber wie eine Fest-
`alatte. Die zweite Interpretiereinrichtung des digitalen Si-
`gnalprozessors interpretiert nun den Lesen-Befehl des Host-
`arozessors durch Entschlfisseln, ob "xy" beispielsweise eine
`Datei "Echtzeiteingabe". "Konfiguration" oder eine ausffihr-
`nare Datei bezeichnet, als Datenfibertragungsbefehl, WO-
`durch derselbe beginnt, Von der Sende/En1pfangseinrich-
`ung fiber die zweite Verbindungseinrichtung Daten zur er-
`sten Verbindungseinrichtung und fiber die Leitung 11 zum
`Hostgeréit zu fibertragen.
`Vorzugsweise wird in einer nachfolgend beschriebenen
`Konfigurationsdatei die Menge Von Von einer Datensendel
`Ernpfangseinrichtung zu erfassenden Daten angegeben, in-
`dem der Benutzer in der Konfigurationsdatei angibt, daB
`sich eine Messung z. B. fiber ffinf Minuten erstrecken soll.
`Ffir das Hostgerat wird dann die Datei "Echtzeiteingabe"
`wie eine Datei erscheinen, deren Lange der in den ffinf Mi-
`nuten erwarteten Datenrnenge entspricht. Ffir Fachleute ist
`es bekannt, daB die Kommunikation zwischen einem Pro-
`zessor und einer Festplatte darin besteht, daB der Prozessor
`der Festplatte Nurnrnern Von Blocken oder Clustern oder
`Sektoren fibermittelt, deren Inhalt er lesen Inochte. Aus der
`FAT weiB der Prozessor, Welche lnformationen in welchem
`Block stehen. Die Konnnunikation von dem Hostgerat zu
`dern Schnittstellengerat der Vorliegenden Erfindung besteht
`also bei diesem Szenario in der sehr schnellen Ubertragung
`Von Blocknuniniern und vorzugsweise Von Blocknun1n1ern-
`bereichen, da eine "Virtuelle" Datei "Echtzeiteingabe" nicht
`fragmentiert sein wird. Will nun das Hostgerat die Datei
`"Echtzeiteingabe" lesen, so fiberrnittelt es einen Bereich Von
`Blocknummern zur Schnittstelleneinrichtung, woraufhin
`damit begonnen wird, daB fiber die zweite Verbindungsein-
`richtung Daten empfangen und fiber die erste Verbindungs-
`einrichtung zu dern Hostgerat gesendet werden.
`Die Speichereinrichtung 14 kann neben dem Befehlsspei-
`Cher ffir den digitalen Signalprozessor, der das Betriebssy-
`stem desselben urnfaBt und als EPROM oder EEPROM aus-
`
`geffihrt sein kann, einen zusatzlichen Puffer aufweisen, der
`zu Synchronisationszwecken zwischen der Datenfibertra-
`gung Von der Sende/Enipfangseinrichtung zur Schnittstel-
`leneinrichtung 10 und der Datenfibertragung VOH der
`
`'
`
`..
`
`Schnittstelleneinrichtung 10 zum Hostgerat dient.
`Vorzugsweise ist der Puffer als schneller Direktzugriffs-
`speicher oder RAM-Puffer ausgeffihrt.
`Der Benutzer kann ferner vom Hostgeréit aus auf der
`Schnittstelleneinrichtung 10, die den1 Hostgerat gegenfiber
`wie eine Festplatte erscheint, eine Konfigurationsdatei er-
`stellen, deren Eintrage automatisch verschiedene Funktio-
`nen des Schnittstellengerats 10 einstellen und steuern. Dies
`konnen beispielsweise Verstarkungs-, Multiplex- oder Abta-
`strateneinstellungen sein. Durch das Erstellen und Editieren
`einer Konfigurationsdatei, Welche fiblicherweise eine Text-
`datei ist, die ohne groBe Vorkenntnis einfach verstandlich
`ist, kann der Benutzer der Schnittstelleneinrichtung 10 ffir
`nahezu beliebige Sende/Empfangseinrichtungen, die fiber
`die Leitung 16 mit der zweiten Verbindungseinrichtung l<op-
`pelbar sind, die i111 wesentlichen gleichen Bedienhandlun-
`gen durchffihren, Wodurch eine Fehlerquelle beseitigt wird,
`die daraus entsteht, daB ein Benutzer ffir verschiedene An-
`wendungen Viele verschiedene Befehlcodes kennen muB.
`Bei der Schnittstelleneinrichtung 10 gernali der vorliegen-
`den Erfindung ist es lediglich notwendig, daI3 der Benutzer
`einmal die Konventionen der Konfigurationsdatei notiert,
`wonach er die Schnittstelleneinrichtung 10 als Schnittstelle
`zwischen einem Hostgerat und einem nahezu beliebigen
`Sendeflimpfangsgerat verwenden kann.
`Durch die Moglichkeit, beliebige Dateien in vereinbarten
`Forn1aten unter Berficksichtigung der maxirnalen Speicher-
`kapazitat der Speichereinrichtung auf der Schnittstellenein-
`richtung 10 in der Speichereinrichtung 14 abzuspeichern,
`sind beliebige Erweiterungen oder sogar ganzlich neue
`Funktionen der Schnittstelleneinrichtung 10 ohne ZeitVer-
`lust zu realisieren. Selbst Vom Hostgerat ausffihrbare Da-
`teien, wie 2. B. Stapeldateien oder ausffihrbare Dateien
`(BAT-Dateien oder EXE-Dateien) oder auch Hilfedateien
`konnen in der Schnittstelleneinrichtung irnplernentiert wer-
`den und somit die Unabhangigkeit der Schnittstelleneinrich-
`tung 10 VOI1 jeglicher zusatzlicher Software (abgesehen Von
`den BIOS -Routinen) des Hostgerats erreichen. Dies Vermei-
`det zum einen Lizenz- bzw. Anrneldungsprobleme. Zum an-
`deren werden Installationen von bestirnmten Routinen, die
`oft verwendet werden konnen, wie z. B. eine FFT-Routine,
`urn beispielsweise erfalfite Zeitbereichsdaten in1 Frequenz-
`bereich betrachten zu konnen, hinfallig, da diese EXE-Da-
`teien bereits auf der Schnittstelleneinrichtung 10 installiert
`sind und in dern Virtuellen Wurzel—Verzeichnis erscheinen,
`durch das das Hostgerat aufalle beliebigen auf der Schnitt-
`stelleneinrichtung 10 gespeicherten Programme zugreifen
`kann.
`
`Bei einem bevorzugten Ausffihrungsbeispiel der vorlie-
`genden Erfindung, bei dern die Schnittstelleneinrichtung 10
`dern Hostgerat gegenfiber ein Festplattenlaufwerk simuliert,
`wird dieselbe bereits beim Einschalten oder Hochfahren des
`
`Hostsysterns autonlatisch erkannt und zum Betrieb bereitge-
`stellt. Dies entspricht deni derzeit lH1fl1CI weiter — Verbreite-
`ten "Plug-and-Play"-Standard. Der Benutzer n1uB sich nicht
`mehr um die Installation der Schnittstelleneinrichtung 10
`auf dem Hostgerat durch spezielle zu ladende Treiber kfin1-
`rnern, sondern die Schnittstelleneinrichtung 10 wird beim
`Hochfahren des Hostsystems autornatisch zurn Betrieb be-
`reitgestellt.
`Ffir Fachleute ist es jedoch offensichtlich, daI5 die Schnitt-
`stelleneinrichtung 10 nicht notwendigerweise beirn Ein-
`schalten des Rechners angenieldet wird, sondern dalfi auf
`dern Hostgerat auch eine spezielle BIOS—Routine wahrend
`des Laufs des Rechners gestartet werden kann, um die
`Schnittstelleneinrichtung 10 als zuséitzliche Festplatte anzu-
`binden oder zu "niounten". Dieses Ausffihrungsbeispiel ist
`ffir gr6Bere Workstation-Systerne geeignet sein, welche irn
`
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`wesentlichen nie ausgeschaltet werden, da sie beispiels-
`weise in einem "Multi-Tasking"-EnVironn1ent z. B. Mail-
`Funktionen oder Prozelifiberwachungen, die standig im Be-
`trieb sind, durchffihren werden.
`Bei dem Schnittstellengerat gemafi der vorliegenden Er-
`findung besteht ein enormer Vorteil der Trennung der tat-
`sachlichen Hardware, die zur Verbindung der Schnittstellcn-
`einrichtung 10 mit der Sende[Empfangseinrichtung benotigt
`wird, Wie es aus dem nachfolgend beschriebenen Ausffih-
`rungsbeispiel offensichtlich ist, Von der Kommunikations-
`Einheit, die durch den digitalen Signalprozessor 13, den
`Speicher 14 und die erste Verbindungseinrichtung 12 imple-
`mentiert ist, darin, daB verschiedenste Geratetypen parallel
`aufidentische Weise bedient werden konnen. An ein Hostge-
`rat konnen demnach viele Schnittstelleneinrichtungen 10
`angeschlossen werden, dasselbe wird dann verschiedenste
`sozusagen "virtuelle" Festplatten sehen. Zum anderen ist
`auch eine eventuelle Anderung der speziellen Hardware, die
`durch die zweite Verbindungseinrichtung 15 symbolisiert
`ist, im wesentlichen ohne Veranderung der Bedienung der
`Schnittstellengerats gemafi der Vorliegenden Erfindung rea-
`lisierbar. Femer kann ein erfahrener Anwender jederzeit be-
`liebig tief in die vorhandene zweite Verbindungseinrichtung
`eingreifen, indem er die oben erwahnte Option des Erstel-
`lens einer Konfigurationsdatei oder des Hinzuffigens oder '
`Abspeicherns neuer Programmteile ffir die zweite Verbin—
`dungseinrichtung verwendet.
`Ein wesentlicher Vorteil der Schnittstelleneinrichtung 10
`der vorliegenden Erfindung besteht ferner darin, daB sie ex-
`trem hohe Datenfibertragungsraten ermoglicht, und zwar be-
`reits dadurch, daB die Hostgerat-eigenen BIOS-Routinen,
`die Vom Hersteller des Hostgerats bzw. BIOS-Systems ffir
`jedes Hostgerat optimiert sind, zum Datenaustausch ver-
`wendet Werden. AuBerdem werden die Daten aufgrund der
`Simulation eines Virtuellen Massenspeichers so Verwaltet
`und zur Verffigung gestellt, daB sie direkt gewissermalfien
`ohne Prozessorintervention des Hostgerats auf andere Spei-
`chermedien, Z. B. eine tatsachliche Festplatte des Hostge-
`rats, fibertragen werden konnen. Die einzige Begrenzung ffir
`eine Langzeit-Datenfibertragung mit hoher Geschwindigkeit
`ist daher allein durch die Geschwindigkeit und Speicher-
`grofie des Massespeichers des Hostsystems gegeben. Dies
`ist der Fall, da der digitale Signalprozessor 13 die fiber die
`zweite Verbindungseinrichtung 15 Von der Sende/Emp-
`fangseinrichtung eingelesenen Daten bereits in ffir eine
`Festplatte des Hostgerats geeignete Blockgrofien formatiert,
`wodurch die Datenfibertragungsgeschwindigkeit lediglich
`durch die mechanische Tragheit des Festplattensystems des
`Hostgerats begrenzt ist. An dieser Stelle sei angemerkt, daB
`fiblicherweise ein DatenfluB vom einem Hostgerat in Blocke
`formatiert werden muB, um auf einer Festplatte geschrieben
`werden zu konnen und anschlielfiend wiedergewonnen wer-
`den zu konnen, wie es ffir Fachleute bekannt ist.
`Durch Einrichtung eines
`direkten Speicherzugriffs
`(DMA; DMA = Direct Memory Access) oder RAM-Lauf-
`werks im Hostsystem kann die genannte Datenfibertra-
`gungsrate nochmals erhoht werden. Wie es ffir Fachleute be-
`kannt ist, benotigt die Einrichtung eines RAM-Laufwerks
`jedoch Prozessorrcsourccn des Hostgerats, weshalb der Vor-
`teil, bei dem die Daten auf ein Festplattenlaufwerk des Host-
`gerats geschrieben werden, und im wesentlichen keine Pro-
`zessorresourcen benotigt werden, Verlorengeht.
`Wie es bereits erwahnt wurde, kann in dem Speicher 14
`em Datenpuffer implementiert sein, der die zeitliche Unab-
`hangigkeit der Sendeflimpfangseinrichtung, die mit der
`zweiten Verbindungseinrichtung gekoppelt
`ist, Von dem
`Hostgeréit, das mit der ersten Verbindungseinrichtung ge-
`koppelt ist, ermoglicht. Auf diese Weise ist selbst bei zeit-
`
`..
`
`kritischen Anwendungen der einwandfreie Betrieb der
`Schnittstelleneinrichtung 10 sogar in Multi-Tasking-Hostsy-
`stemen gewaihrleistet.
`Fig. 2 zeigt ein detailliertes Blockschaltbild einer Schnitt-
`stelleneinrichtung 10 gemafi der vorliegenden Erfindung.
`Ein digitaler Signalprozessor (DSP) 1300 bildet gewisser-
`maBen das Herzstfick der Schnittstelleneinrichtung 10. Der
`DSP kann ein beliebiger DSP sein, wobei es jedoch beVor-
`zugt wird, daB er einen Auf-Chip-Direkt-Zugriffsspeicher
`(RAM) Von 20 KB aufweist. In dem Direktzugriffsspeicher,
`der bereits auf dem DSP integriert ist, konnen beispiels-
`weise bestimmte Befehlssatze gespeichert sein. Mit dem
`DSP 1300 Verbunden ist ein 80-MHZ-Taktbauglied 1320,
`um den DSP zu takten. Der DSP implementiert eine schnelle
`Fouriertransformation (FFT) in Echtzeit sowie eine optio-
`nale Datenkompression ffir Von der Sende/E1npfangsein-
`richtung zu dem Hostgerat zu fibertragenden Daten, um eine
`hohere Effizienz zu erreichen, und um mit Hostgeraten, die
`kleinere Speichereinrichtungen besitzen, zusammenarbeiten
`zu konnen.
`
`Die erste Verbindungseinrichtung 12 Von Fig. 1 enthalt
`bei dem in Fig. 2 gezeigten bevorzugten Ausffihrungsbei-
`spiel der Schnittstelleneinrichtung 10 folgende Bausteine:
`eine SCSI-Schnittstelle 1220 sowie einen 50-Pin-SCSI-Ver-
`
`binder 1240 zur Verbindung mit einer bei den meisten Host-
`geraten oder Laptops Vorhandenen SCSI-Schnittstelle. Die
`SCSI-Schnittstelle (SCSI = Small Computer System Inter-
`face : Kleincomputersystemschnittstelle) 1220 wandelt die
`fiber den SCSI-Verbinder 1240 empfangenen Daten in ffir
`den DSP 1300 Verstandliche Daten um, Wie es ffir Fachleute
`bekannt ist. Die erste Verbindungseinrichtung 12 umfaBt
`femer einen EPP mit einer Datenrate Von ungefahr 1 MB/s
`(EPP = Enhanced Parallel Port) ffir eine im Vergleich zur
`Datenrate Von 10 MB/s der SCSI-Schnittstelle moderateren
`
`Datenfibertragungsrate Von 1 MB/s. Der EPP 1260 ist n1it
`einem 25-Pin-sub-D-Verbinder 1280 Verbunden, um bei-
`spielsweise an eine Druckerschnittstelle eines Hostgerats
`angeschlossen zu werden. Optional umfaBt die erste Verbin-
`dungseinrichtung 12 ferner einen 25-Pin-Verbinder 1282,
`der den AnschluB VOI1 8 Digitalausgangen und 8 Digitalein-
`gangen 1284 an einem Hostgerat ermoglicht.
`Die zweite Verbindungseinrichtung umfaBt vorzugsweise
`8 BNC-Eingange mit Kalibrationsrelais 1505, einen Block
`1510 mit 8 Gerateverstarkern mit einem Uberspannungs-
`schutz Von :75 V, wobei dieser Block Wiederum mit 8 Ab-
`tastflialte-Gliedem 1515 Verbunden ist (Abtasten/Halten =
`Samplefliold = S&H). Die Kalibrationsrelais sind Relais,
`die ein gesteuertes Umschalten zwischen einer MeBspan-
`nung und einer Kalibrationsreferenzspannung erlauben.
`Jede Abtastflialten-Einrichtung ist mit einem entsprechen-
`den Eingang eines 8-Kanal-Multiplexers 1520 Verbunden,
`welcher seine Ausgangssignale fiber einen programmierba-
`ren Verstarker 1525 in einen Analog/Digital-Wandler
`(ADW) mit 12 Bit und 1,25 MHz 1530 dem DSP 1300 zu-
`ffihrt. Der ADW 1530 wird mittels eines 20-Bit-Zeitgebers
`1535 gesteuert, wie es ffir Fachleute bekannt ist. Der pro-
`grammierbare Verstarker 1525 sowie der 8-Kanal-Multiple-
`xer 1520 werden fiber ein Verstarkungs-Kanal-Auswahlbau-
`glied 1540 gesteuert, das wiederum Von dem DSP 1300 ge-
`steuert wird.
`
`Die gesamte Schnittstelleneinrichtung 10 wird Von einem
`externen AC/DC-Wandler 1800 versorgt, der eine digitale
`Leistungsversorgung Von +5 V liefert und mit einem
`DC/DC—Wandler 1810 Verbunden ist, der analoge Lei-
`stungsversorgungsspannungen VOI1 :5 V und :15 V liefem
`kann, Wie sie ffir die Schnittstelleneinrichtung 10 benotigt
`werden. Der DC/DC-Wandler steuert ferner eine Prazisions-
`
`Spannungs-Referenz 1820, die sowohl die 8-BNC-Eingange
`
`

`
`DE 197 O8 755 A 1
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`9
`
`10
`
`1505 als auch den ADW 1530 sowie einen Digital/Analog-
`Wandler (DAW) 1830 steuert, welcher fiber einen Aus-
`gangsverstarkerblock mit 4 Ausgangsverstarkern 1840 und
`eiien 9-Pin-Verbinder 1850 die analoge Ausgabe direkt Von
`dem DSP 1300 Zu einer mit dem 9-Pin-Verbinder 1850 ver-
`
`bildbaren Ausgabeeinrichtung, Wie Z. B. eine Druckerein-
`richtung oder eine Bildschirmcinrichtung, ermoglicht, WO-
`ClL rch optional eine Datenii