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`»
`Béscheinigung
`
`
`...:vuw:zs:<I;;\-:u.=.....V_ an
`
`Herr Michael
`
`T a s 1 e r
`
`in Goldbach/Deutschland hat
`
`eine Patentanmeldung unter der Bezeichnung
`
`"Flexible Schnittstelle"
`
`am 4. Mérz 1997 beim Deutschen Patentamt eingereicht.
`
`Die angehefteten.Stficke sind eine richtige und genaue
`
`Wiedergabe der ursprfinglichen Unterlagen dieser Patent-
`
`_anme1dung.
`
`Die Anmeldung hat im Deutschen Patentamt vorléufig das Symbol
`G 06 F 13/12 der Internationalen Patentkléssifikation erha1-
`ten.
`
`. :
`
`..
`
`Mfinchen, den 19. Mérz 1998
`
`Der Président des Deutschen Patentamts
`
`Im Auftrag
`
`
`
`A 9161-B
`(EVA -1.)
`04/94
`
`-
`
`~
`
`'
`
`ZTE(USA)1011,Page1
`
`
`
`ZTE (USA) 1011, Page 1
`
`

`
`
`
`
`
`—— DIPLEING; Fnnz SCI.-IOPPE ---——7—“——
`
`Patentanwait Schoppe ~ Postfach 710867 _
`31458 M““°“e“
`
`_
`Mlchael Tas 191'
`
`Schl_oBberg ' 2'
`
`63773 Goldbach
`
`.
`j
`
`PATENTANWALT
`
`European Patent Attorney
`
`Postarischrift/ Mail address:
`Postf_ach/ P. O. Box 71 08 67
`
`81458 Munchen
`Telefon/Telephone 089/790 445- 0
`Telefax/Facsimile 089/790 2215
`Telefax/ Facsimile 089/749 96977
`
`e—maii 101345, 8117 CompuServe
`
`Flexible Schnittstelle
`
`
`
`Kanzleianschrift/ Office address: irmgardstraBe 22, 81479 Mtinchen
`Bankverbindung/ Bankers: i-iypo-Bank Grunwald, Kontonummer 2 950 155028 (BLZ 700 20001)
`Postgiroamt iviunchen, Kontonummer 315 720-803 (BLZ 70010080)
`USt—|d Nr.NAT Registration Number DE 180575489
`
`"‘~i
`
`ZTE (USA) 1011, Page 2
`
`
`
`ZTE (USA) 1011, Page 2
`
`

`
`
`
`Flexible Schnittstelle
`
`Beschreibung
`
`Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die fibertragung
`
`Von Daten und
`
`insbesondere auf Schnittstellengerfite zur
`
`Kommunikation zwischen einem Computer oder Hostgerét ~und
`
`einer Datensende/Empfangseinrichtung, Von der Daten erfafit
`
`werden sollen, bzw. mit der kommuniziert werden soll.
`
`sind sehr
`ffir Computer
`Bisherige' Datenerfassungssysteme
`stark in ihrem Einsatzbereich limitiert. Allgemein kbnnen
`
`dieselben in zwei Gruppen eingeteilt werden.
`
`Bei der ersten Gruppe werden Hostgerate oder Computersysteme
`mittels einer Schnittstelle mit einem Gerét verbunden, des-
`
`sen Daten erfafit werden sollen. Die Schnittstellen dieser
`
`Gruppe* sind fiblicherweise Standardschnittstellen, die mit
`spezieller Treibersoftware ffir verschiedene Hostsysteme ein-
`setzbar sind. Ein Vorteil dieser Schnittstellengeréte be-
`
`steht darin,
`
`daB sie vom Hostgerat weitgehend unabhangig
`
`sind. Nachteilig ist
`
`jedoch,
`
`daB sie im allgemeinen sehr
`
`aufwendige Treiber benbtigen, die stérungsanffillig sind und
`die Datenfibertragungsraten zwischen dem mit der Schnitt-
`
`stelle verbundenen Gerat und dem Hostgerat und umgekehrt
`
`limitieren. Ferner
`
`sind Implementationen dieser Schnitt—
`
`stellen ffir
`
`tragbare Systeme teilweise nur
`
`schwer mfiglich
`
`und die Anpassungsmfiglichkeiten sind gering, weshalb diese
`
`Systeme eine geringe Flexibilitét besitzen.
`
`Die Gerfite; Von denen Daten zu erfassen sind, besetzen die
`ganze Bandbreite der Elektrotechnik, So ist bei.einem typi-
`schen Szefiario davon auszugehen,
`daB ein Kunde, der bei-
`
`eine R6ntgen—
`im medizintechnischen’ Bereich
`spielsweise’
`diagnoseanlage betreibt,
`fiber einen Fehler berichtet. Ein
`Servicemitarbeiter -des Gerateherstellers wird. dann. zu -dem
`
`Kunden[ gehen und Von‘ dem Réntgendiagnosegerfit erstellte
`
`ZTE(USA)1011,Page3
`
`
`
`ZTE (USA) 1011, Page 3
`
`

`
`
`
`trag-
`Systemprotokolldateien beispielsweise mittels eines
`baren Computer oder Laptops auslesen. Wenn der Fehler dann
`nicht zu lokaiisieren ist, oder wenn ein Fehler nur spora-
`disch auftritt, wird es erforderlioh sein, daB der Service-
`
`mitarbeiter_nicht nur eine Fehlerprotokolldatei sondern auch
`Daten aus dem laufenden.Betrieb auslesen muB. Es ist offen-
`sichtlich,
`daB hier eine schnelle Datenfibertragung sowie
`
`eine schnelle Datenanalyse notwendig ist.
`
`Ein anderer Fall
`
`zum Einsatz einer Schnittstelle kann bei-
`
`spielsweise das Verbinden eines elektronischen Mefigerats,
`B.
`
`eines Multimeters, mit einem Computersystem sein, um Von
`dem Multimeter gemessene Daten auf den Computer zu fibertra-
`
`Z.
`
`gen.
`
`Insbesondere bei Langzeitmessungen oder beim Auftreten
`
`grofier Datenmengen ist es erforderlich, dafi die Schnittstel-
`
`le eine hohe Datenfibertragungsrate ermoglicht.
`
`Aus diesen zufallig gewahlten Beispielen ist zu sehen,
`
`daB
`
`die Einsatzmoglichkeiten einer Schnittstelle vollig Von-
`Es
`
`einander unterschiedlich sein konnen.
`
`ist daher wfin—
`
`schenswert, dafl eine Schnittstelle derart flexibel ist, daB
`‘mittels einer Schnittstelle sehr unterschiedliche elektri-
`
`sche oder elektronische Systeme mit einem Hostgerat’verbun-
`
`den werden konnen. Um Fehlbedienungen zu vermeiden,
`
`ist es
`
`ferner wfinschenswert, dafi ein Servicemitarbeiter nicht
`
`ffir
`
`jede unterschiedliche Anwendung unterschiedliche Schnitt-
`
`stellen auf unterschiedliche Art und Weise bedienen. muB,
`
`sondern daB moglichst
`
`eine universelle Schnittstellenbe-
`
`rdienung
`
`ffir
`
`eine
`
`grofie Anzahl Von Einsatzmoglichkeiten
`
`geschaffen~wird.
`
`Um die Datenfibertragungsraten 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 anzu-
`passen. Der Vorteil dieser Lbsung besteht darin, dafi hohe
`
`Transferraten moglich sind- Ein Nachteil ist jedoch, dafi die
`
`Treiber ffir die Schnittstellen der zweiten Gruppe sehr stark
`
`ZTE(USA)1011,Page4
`
`
`
`ZTE (USA) 1011, Page 4
`
`

`
`
`
`an ein einziges Hostsystem angepafit sind, weshalb sie imé
`allgemeinen nicht oder nur sehr uneffektiv ffir andere Host-
`systeme" einsetzbar
`sind. Ferner weiséh diese Typen von
`Schnittstellen den Nachteil auf, daB sie im Computergehéuse
`montiert werden mfissen} da sie auf das interne Hostbussystem
`zugreifen,
`um maximale Datenfibertragungsraten zu erreichen.
`sie sind daher im allgemeinen nicht ffir tragbare Hostsysteme
`in Form von Laptops geeignet, die aufgrund ihrer moglichst
`geringen Gr6Be kein freies Innenvolumen zum Einstecken einer
`Schnittstellenkarte besitzen.
`
`Lasung ffir dieses Problem bieten Schnittstellengerate
`'Eine
`Iotech
`25971 Cannon Road,
`der ‘Firma
`(Geschaftsadresse:
`Cleveland, Ohio 44146, USA), die ffir Laptops geeignet sind,
`(eingetragenens Wareh-
`wie z. B. das Modell WaveBook/512
`einer‘
`zeichen). Die Schnittstellengerate werden mittels
`steckbaren,
`etwa scheckkartengrofien Einsteckkarte mit der
`PCMCIA-Schnittstelle, die mittlerweile an Laptops standard-
`mafiig vorgesehen sind} verbunden. Die Einsteckkarte bewirkt
`eine Transformation der PCMCIA—Schnittste11e zu einer in der
`Die genannte
`
`Technik bekannten Schnittstelle IEEE 1284.
`Steckkarte schafft eine bezfig1ich'der Datenrate erweiterte
`Spezial-Druckerschnittstelle, die eine Datenfibertragungsrate
`von etwa 2 MB/s
`im Gegensatz zu einer Rate Von etwa 1MB/s
`bei bekannten Druckerschnittstellen‘ liefert. Das bekannte
`Schnittstellengerat besteht
`im allgemeinen aus.einem Trei-
`berbaustein,
`einem digitalen Signalprozessor,
`einem Puffer
`und einer Hardwarebaugruppe, die in einem Verbinder mfindet,
`an dem das Gerat angeschlossen wird, dessen Daten zu erfas-
`sen sind. Der Treiberbaustein ist direkt mit der erweiterten
`Druckerschnittstelle
`verbunden}
`wodurch
`die
`bekannte
`Schnittstelleneinrichtung eine Verbindung
`zwischen
`einem
`Computer und dem Gerét herstellt, dessen Daten erfafit werden
`sollen.
`
`Um mit der genannten Schnittstelle zu arbeiten,
`in-
`schnittstellenspezifischer Treiber
`in dem Hostgerat
`stalliert werden, damit das Hostgerat mit
`dem digitalen
`
`muB» ein
`
`ZTE(USA)1011,Page5
`
`
`
`ZTE (USA) 1011, Page 5
`
`

`
`
`
`Signalprozessor TEE? Schnittstellenkarte kommunizieren kann.
`
`Wie es bereits erwahnt wurde, muB der Treiber auf dem Host-
`
`gerat installiert werden. Ist der Treiber ein speziell
`ffir
`das Hostgerat entworfener Treiber, so wird zwar eine schnel-
`Le Datenfibertragung ,erm6glicht,
`der Treiber_ kann
`jedoch
`
`nicht ohne weiteres auf einem anderen Hostsystem installiert
`
`werden- Ist der Treiber jedoch ein moglichst flexibler all-
`
`gemeiner Treiber, der ffir Viele Hostgerate einsetzbar ist,
`
`dann mfissen Kompromisse bezfiglich der Datenfibertragungsrate
`
`in Kauf genommen werden.
`
`Speziell bei einer Anwendung ffir Multi-Tasking-Systeme, bei
`
`denen mehrere verschiedene Aufgaben, wie z. B. eine Datener-
`
`fassung, eine Datendarstellung oder ein Editieren im wesent-
`
`lichen gleichzeitig zu bearbeiten sind, wird fiblicherweise
`
`jeder Aufgabe vom Hostsystem eine gewisse Prioritat zuge-
`
`ordnet. Ein Treiber,.der eine spezielle Aufgabe unterstfitzt,
`
`fragt im zentralen Verarbeitungssystem des Hostgerats an, ob
`
`er Prozessorresourcen haben kann, um seine Aufgabe zu erle—
`
`.digen- Abhangig*vom jeweiligen Prioritatszuweisungsverfahren
`
`und abhangig von der Implementation des Treibers wird eine
`
`spezielle Aufgabe einen bestimmten Anteil der Prozessor-
`
`resourcen in bestimmten Zeitschlitzen erhalten. Konflikte
`
`ergeben sich dann, wenn einer oder mehrere Treiber derart
`
`implementiert sind, daB sie standardmafiig die hochste Prio-
`
`ritat haben, d. h.
`
`daB sie inkompatibel sind, wie es bei
`
`--
`
`‘
`
`vielen Anwendungen in der Praxis der Fall ist. So kann es
`vorkommen, daB.beide Treiber eingestellt sind,
`um die h6oh-
`
`ste Prioritat
`
`zu haben, was
`
`im schlimmsten Fall sogar zu
`
`einem Systemabsturz ffihren kann.
`
`Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein
`
`Schnittstellengerat zur Kommunikation zwischen einem Host-
`
`gerat und einer Datensende/Empfangseinrichtung zu schaffen,
`
`das unabhangig vom Hostgerat einsetzbar ist und eine hohe
`
`Datenfibertragungsrate ermoglicht.
`
`Diese Aufgabe wird durch ein Schnittstellengerat gemafi An-
`
`ZTE (USA) 1011, Page 6
`
`
`
`ZTE (USA) 1011, Page 6
`
`

`
`
`
`spruch 1 sowie durgfi ein Verfahren gemafi Anspruch 12 gelést.
`
`Der=Vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde,
`dafi sowohl eine hohe Datenfibertragdngsrate als auch eine vom
`
`Hostgerét unabhéngige Einsetzbarkeit erreicht werden kbnnen,
`wehn auf eine Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle des Hostgeréts
`zurfickgegriffen wird, die fiblicherweise in den allaermeisten
`
`auf dem Markt-verffigbaren Hostgeraten vorhanden ist. Einga-
`
`be/Ausgabe—Schnittstellen, die praktisch in jedem Hostgerfit
`
`vorhanden sind, sind beispielsweise Festplattenschnittstel-
`
`len, Graphikschnittstellen oder Druckerschnittstellen. Da
`
`jedoch die Festplattenschnittstellen bei den fiblichen Host~
`geréfen,
`die beispielsweise
`
`IBM—kompatible-PCS,
`
`IBM—PCs,
`
`Commodore-PCs,
`
`Apple—Computer oder auch Workstations sein
`
`kfinnen, die Schnittstellen mit der schnellsten Datenfibertra~
`
`gungsrate sind; wird bei dem bevorzugten Ausffihrungsbeispiel
`
`des Schnittstellengeréts der vorliegenden Erfindung auf die
`
`Festplattenschnittstelle zurfickgegriffen.
`
`Auf andere Spei-
`
`cherschnittstellen, wie z. B. Diskettenlaufwerke,
`Laufwerke oder Bandlaufwerke}
`
`kbnnte jedoch ebenfalls- zu-
`
`CD-ROM-
`
`rfickgegriffen werden,
`
`um das Schnittstellengerét geméfi der
`
`vorliegenden Erfindung zu implementieren.
`
`Das Schnittstellengerét
`
`geméfi der vorliegenden Erfindung‘
`
`umfaBt eine Prozessoreinrichtung, eine Speichereinrichtung,
`
`eine erste Verbindungseinrichtung zum schnittstellenméfiigen
`
`Verbinden desv Hostgerétsv mit
`
`dem Schnittstellengerét und
`
`eine zweite Verbindungseinrichtung zum schnittstellenméfiigen
`
`Verbinden des Schnittstellengerfits mit der Datensende/Empf-
`
`angseinrichtung. Das Schnittstellengerfit wird durch die
`
`Prozessoreinrichtung
`und die Speichereinrichtung derart
`kdnfiguriert, daB das Schnittstellengerét bei einer Anfrage
`
`' des Hostgeréts fiber die erste Verbindungseinrichtung, die
`
`die Art eines Geréts betrifft, das mit dem Hostgerét verbun—
`
`den ist, unabhéngig.von dem Typ der Datensende/Empfangsein-
`
`richtung ein Signal
`
`fiber die erste Verbindungseinrichtung
`
`'zum»Hostger§t sendet, das dem Hostgerét signalisiert, daB es
`mit einem Eingabe/Ausgébeécerét kommuniziert. Das Schnitt-
`
`ZTE(USA)1011,Page7
`
`
`
`ZTE (USA) 1011, Page 7
`
`

`
`
`
`stellensystem» gEmEB. der vorliegenden Erfindung simuliert
`somit sowohl hardware- als aus auch softwaretechnisch die
`
`Funktionsweise. eines
`
`fiblichen Eingabe1Ausgabe-Gerats
`
`und
`
`vorzugsweise eines Festplattenlaufwerks. Da die Unterstfit-
`
`zung von- Festplatten in éallen verffigbaren Hostsystemen
`sfiandardméfiig
`implementiert
`ist,
`kann beispielsweise die
`
`Simulation einer Festplatte die Unabhangigkeit vom verwen—
`
`deten Hostsystem erreichen; Das erfindungsgemfifie Schnitt-
`stellengerfit kommuniziert somit mit dem Hostgerét oder Com-
`puter nicht mehr
`fiber
`einen— speziell entworfenen 'Treiber
`sandern fiber einen in dem. BIOS-System (BIOS = Basic In-
`
`put/Output
`System
`handenes Programm, das fiblicherweise genau auf das spezielle
`
`vor-
`
`Grund Eingabe/Ausgabe
`
`System)
`
`Computersystem abgestimmt ist, auf dem es installiert ist.
`Somit»vereinigt das Schnittstellengerét geméfi der vorlie-
`genden Erfindung die ivdrteile beider Gruppen.
`Zum einen
`findet die Datenkommunikation zwischen dem Computer und der"
`
`Schnittstelle fiber ein Hostger5t—spezifisches BIOS—Programm
`
`statt, das als "gerfitespezifischer Treiber" angesehen werden
`kénnte.
`Zum anderen istv das BIOS—Programm, das eine der
`
`fiblichen
`
`Eingabe/Ausgabe-Schnittstellen
`
`in Hostsystemen
`
`bedient,
`
`in eben jedem. Hostsystem vorhanden, weshalb das
`
`Schnittstellengerét geméfi der vorliegenden Erfindung Host-
`
`gerét-unabhéngig ist.
`
`Bevorzugte Ausffihrungsbeispiele der-vorliegenden Erfindung
`
`werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeich-
`
`--
`
`nungen detaillierter erléutert. Es zeigen:
`
`Fig.
`
`1 ein prinzipielles Blockschaltbild des Schnittstellen—
`
`gerfits geméfi der.vorliegenden Erfindung; und
`
`Fig.
`
`2 ein detailliertes Blockschaltbild eines Schnittstel-
`lengeréts gemafi einem bevorzugten Ausffihrungsbeispiel
`
`der vorliegenden Erfindung.
`
`eines
`‘ein prinzipielles Blockschaltbild
`.1"zeigt
`Fig.
`' Schnittstellengeréts 10
`geméfi der vorliegenden Erfindung.
`
`ZTE(USA)1011,Page8
`
`
`
`ZTE (USA) 1011, Page 8
`
`

`
`
`
`fiber eine Hostlettung 11 ist eine erste Verbindungseinrich—
`
`einem Hostgerét
`10 mit
`tung 12 des Schnittstellengerfits
`(nicht gezeigt) verbindbar. Die erste Verbindungseinrichtung
`
`ist sowohl an einen digitalen Signalprozessor 13 als auch an
`
`einen Speicher 14 angeschlossen. Der digitale Signalprozes—
`sdr 13 éowie der Speicher 14 sind ferner mittels bidirek-
`
`tionaler Kommunikationsleitungen (bei allen Leitungen durch
`
`zwei Richtungspfeile angezeigt) mit einer zweiten Verbin-
`dungseinrichtuhg 15 gekoppelt. Mittels einer Ausgangsleitung
`16 kann die zweite Verbindungseinrichtung mit einer Sen-
`
`de/Empfangseinrichtung gekoppelt werden, die Daten Von dem
`
`Hostgerét empfangen soll oder von der Daten ausgelesen, d.
`
`h. erfaBt, und zu dem Hostgerfit fibertragen werden sollen.
`
`Die Kommunikation mit dem Hostsystem oder Hostgerfit basiert
`
`auf bekannten Standard—Zugriffsbefehlen, wie sie Von allen
`
`bekannten Betriebssystemen (z. B. DOS, Windows, Unix) unter-.
`
`stfitzt werden. Vorzugsweise simuliert das Schnittste1lenge-
`
`rat‘gem5B der vorliegenden Erfindung eine Festplatte mit ei-
`
`nem Wurzelverzeichnis oder "Root-Directory", dessen Eintrége
`
`"virtuelle" Dateien sind, die ffir verschiedenste Funktionen
`
`angelegt werden kannen. Wenn das Hostgerfitsystem, mit dem
`
`das .Schnittstellengerét
`
`geméB- der vorliegenden Erfindung
`
`verbunden ist, wobei mit dem Schnittstellengerét 10 ferner
`
`eine Sende/Empfangseinrichtung verbunden ist, hochgefahren
`
`wird, geben fibliche BIOS-Routinen an jede in dem Hostgerat
`
`vorhandene: Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle einen Befehl aus,
`
`der
`
`in der Fachwelt als Befehl
`
`"INQUIRY"
`
`("Erkundigung")
`
`bekannt ist. Uber die erste Verbindungseinrichtung wird der
`
`digitale Signalprozessor 13 diese Anfrage empfangen und ein
`
`Signal erzeugen, das wiederum fiber die erste Verbindungs—
`
`(nicht
`einrichtung 12 und die Hostleituhg 11 zum Hostgerét
`gezeigt) gesendet wird. Dieses Signal wird dem Hostgerét
`signalisieren, daB an der betreffenden Schnittstelle, zu der
`
`der Befehl
`
`INQUIRY gesendet wurde, ein Festplattenlaufwerk
`
`angeschlossen ist.
`
`Fachleute bekannten Befehl "Test Unit Ready"
`
`Optional kann das Hostgerét einen ffir
`zum Schnitt-
`
`stellengerét
`
`senden,
`
`‘der genauere Details bezfiglich des
`
`ZTE(USA)1011,Page9
`
`
`
`ZTE (USA) 1011, Page 9
`
`

`
`
`
`--
`_
`
`angefragten Ger§E§'Wfinscht.
`
`Unabfiéngig davon, welche Sende/Empfangseinrichtung an der
`Ausgangsleitung 16 mit der zweiéen Verbindungseinrichtung
`verbunden’ ist, gteilt der digitale Signalprozessor
`13
`dem
`Hostgerét mit, daB/das Hostgerfit mit einem Festplattenlauf-
`werk kommuniziert. Empfangt das Hostgerét die Antwort, daB
`
`ein Laufwerk vorhanden ist, wird es nun die Aufforderung zum
`Schnittstellengerat 10 schicken, die Boot—Sequenz, die sich
`fiblicherweise bei
`tatsachlichen Festplatten auf den ersten
`Sektoren derselben befindet, zu lesen. Der digitale Signal-
`prozessor 13, dessen Betriebssystem in der SpeiChereinrich-
`tungn 14 gespeichert
`ist, wird diesen Befehl beantworten,
`indem er eine virtuelle Boot-Sequenz zum Hostgerét sendet,
`die bei tatsfichlichen Laufwerken den Typ, die Startposition
`und die Lahge der FAT (FAT = File Allocation Table = Dateij
`positionstabelle), die Anzahl der Sektoren,
`usw. enthélt,
`wie es ffir Fachleute bekannt ist. Wenn das Hostgerét diese
`Daten empfangen hat, geht es-davon aus,
`daB das Schnitt—
`stellengerét 10 geméfi einem bevorzugten Ausffihrungsbeispiel
`der vorliegenden Erfindung ein Festplattenlaufwerk ist. Auf
`einen Befehl vom Hostgerét, das Verzeichnis des "virtuellen"
`Festplattenlaufwerks, das von der Schnittstelleneinrichtung
`10 dem Hostgerét gegenfiber simuliert wird, anzuzeigen, kann
`der digitale Signalprozessor dem Hostgerét genauso antwor-
`ten, wie es eine herkbmmliche Festplatte tun wfirde, némlich
`indem die Dateipositionstabelle oder FAT auf einem in der
`Bootsequenz bestimmten Sektor, der im allgemeinen der erste
`beschreibbare Sektor
`ist, gelesen wird und zum Hostgerfit
`
`daB die FAT erst
`ist ferner mbglich,
`fibertragen wird. Es
`direkt vor dem Lesen oder Speichern Von Daten der "virtual-
`len" Festplatte gelesen wird und nicht bereits beim Initia-
`lisieren.
`
`Bei einem bevorzugten Ausffihrungsbeispiel der vorliegenden
`Erfindung umfaBt der digitale Signalprozessor 13, der nicht
`"unbedingt als digitaler Signalprozessor
`sondern auch Aals
`’ beliebiger
`anderer Mikroprozessor
`ausgeffihrt
`sein kann,
`
`ZTE(USA)1Q11,Page1O
`
`
`
`ZTE (USA) 1011, Page 10
`
`

`
`
`
`1.
`E‘
`
`einen ersten-und‘Einen zweiten Befehlsinterpretierer. Der
`erste Befehlsinterpretierer
`ffihrt die
`gerade genannten
`Schritte durch, wfihrend der zweite Befehisinterpretierer die
`
`Lese/Schreib-Zuordnung zu bestimmten Funktionen durchffihrt.
`Besteht hun der Wunsch des Benutzers, von der Sende/Empf—
`angseinrichtung fiber die Leitung 16 Daten zu lesen,
`so
`schickt das Hostgerat einen-Befehl zur Schnittstellenein-
`
`richtung, der beispielsweise "Lese Datei xy" lauten kfinnte.
`Wie es bereits erwfihnt wurde, erscheint die Schnittstellen—
`einrichtung dem Hostgerfit gegenfiber wie eine Festplatte. Die
`zweite Interpretiereinrichtung »des digitalen Signalprozes-
`
`sors interpretiert nun den Lesen-Befehl des Hostprozessors
`durch Entschlfisseln,
`ob
`"xy" beispielsweise
`eine Datei
`
`ausffihrbare
`eine
`oder
`“Konfiguration“
`"Eehtzeiteingabe",
`als Datenfibertragungsbefehl, wodureh
`Datei
`bezeichnet,
`derselbe beginnt, Von der Sende/Empfangseinrichtung fiber die,
`zweite Verbindungseinrichtung Daten zur ersten Verbindungs-
`einrichtung und fiber die Leitung 11 zum Hostgerét zu fiber-
`
`tragen-
`
`Vorzugsweise wird in einer nachfolgend beschriebenen Konfi—
`gurationsdatei die Menge von Von einer Datensende/Empfangs-
`einrichtung zu-erfassenden Daten angegeben,
`indem der Benut-
`zer in der Konfigurationsdatei angibt, dafi sich eine Messung
`
`ffinf Minuten erstrecken soll. Ffir das Hostgerét
`fiber
`z. B.
`wird dann die Datei "Echtzeiteingébe" wie eine Datei er-
`
`.-
`
`in den ffinf Minuten erwarteten
`scheinen, deren Lénge der
`Datenmenge entspricht. Ffir Fachleute ist es bekannt, daB die
`"Kommunikation zwischen einem Prozessor und einer Festplatte
`
`darin.besteht, dafi der Prpzessor der Festplatte Nummern Von
`Blficken oder Clustern oder Sektoren fibermittelt, deren In-
`halt er lesen mfichte. Aus der FAT weiB der Prozessor, welche
`Informationen in welchem Block stehen. Die Kbmmunikation Von
`dem Hostgerét zu dem Schnittstellengerat der vbrliegenden
`Erfindung. besteht ‘also bei diesem Szenario in der
`sehr
`schnellen fibertragung von Blocknummern und Vorzugsweise yon
`Blocknummernbereichen, da eine "virtuelle" Datei "Echtzeit-
`
`eingabe" nicht fragmentiert sein wird. Will nun das Hostge-
`
`ZTE(USA)1011,Page11
`
`
`
`ZTE (USA) 1011, Page 11
`
`

`
`-10-
`
`rat die Datei "Eflfitzeiteingabe" lesen,
`
`so fibermittel es ei-
`
`- nen Bereich Von Blocknummern zur Schnittstelleneinrichtung,
`woraufhin damit begonnen wird, daB fiber-die zweite Verbin—
`dungseinrichtung Daten empfangen und fiber die erste Verbin—
`dungseinriphtung zu dem Hostgerét gesendet werden.
`
`Die Speichereinrichtung 14 kann neben dem Befehlsspeicher
`ffir' den digitalen Signalprozessor, der .das Betriebssystem
`desselben umfafit und als EPROM oder EEPROM ausgeffihrt sein
`kann, eihen zusatzlichen Puffer aufweisen, der zu Synchroni-
`sationszwecken zwischen der Datenfibertragung von der Sen-
`de/Empfangseinrichtung zur Schnittstelleneinrichtung 10 und
`der Datenfibertragung von der Schnittstelleneinrichtung 10
`
`zum Hostgerat dient.
`
`Vppzugsweise "ist der Puffer‘ als schneller Direktzugriffs—
`speicher oder RAM-Puffer ausgeffihrt.
`
`Der Benutzer kann ferner vom Hostgerat aus auf der Schnitt-
`stelleneinrichtung 10, die dem Hostgerét gegenfiber wie eine
`Festplatte erscheint,
`eine ’Konfigurationsdatei erstellen,
`deren Eintrége
`automatisch verschiedene
`Funktionen
`des
`Schnittstellengeréts 10 einstellen und steuern. Dies k6nnen
`beispielsweise Verst§rkungs—, Multiplex- oder Abtastraten-
`einstellungen éein. Durch das Erstellen und Editieren einer
`Konfigurationsdatei, welche
`fiblicherweise
`eine Textdatei
`ist, die ohne groBe Vbrkenntnis einfach verstfindlich ist,
`kann der Benutzer der Schnittstelleneinrichtung 10 ffir nahe—
`zu beliebiege Sende/Empfangseinrichtungen, die fiber die Lei-
`tung 16 mit der zweiten Verbindungseinrichtung koppelbar
`sindf die im wesentlichen gleichen Bedienhandlungen durch—
`ffihren, wodurch eine Fehlerquelle beseitigt wird, die daraus
`entsteht, daB ein Benutzer ffir verschiedene Anwendungen vie-
`le verschiedene Befehlcodes kennen-muB. Bei der Schnittstel-
`
`leneinrichtung 10 geméfi der vorliegenden Erfindung ist es
`lediglich notwendig,'daB der Benutzer einmal die Konventio-
`nen der Konfigurationsdatei notiert, wonach er die Schnitt-
`stelleneinrichtung 10' als ‘Schnittstelle
`zwischen
`einem.
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`
`_ll_
`
`Hostgerat und ‘einem nahezu beliebigen Sende/Empfangsgerat
`verwenden kann.
`4
`
`Durch die Moglichkeit, beliebige? Dateien in vereinbarten
`Formaten unteruiBerficksichtigung der’ maximalen Speicherka—
`pazitat der Speichereinrichtung auf der Schnittstellenein-
`richtung 10
`in der Speichereinrichtung 14 abzuspeichern,
`sind beliebige Erweiterungen oder sogar ganzlich neue Funk-
`tionen def Schnittstelleneinrichtung 10 ohne Zeitverlust zu
`realisieren. Selbst vom Hostgerat ausffihrbare Dateien, wie
`z. B. Stapeldateien oder ausffihrbare Dateien_(BAT-Dateien
`oder EXE-Dateien)
`oder
`auch Hilfedateien konnen
`in der
`Schnittstelleneinrichtung implementiert werden und somit die
`Unabhangikeit der Schnittstelleneinrichtung 10 von jeglicher
`zusatzlicher Software (abgesehen Von den BIOS—Routinen) des
`Hostgerats erreichen. Dies vermeidet zum einen Lizenz- bzw.
`Anmeldungsprobleme.
`Zum vanderen weroen Installationen von
`bestimmten Routinen, die oft verwendet werden konnen, wie z."
`B. eine FFT-Routine, um beispielsweise erfafite Zeitbereichs-
`daten im Frequenzbereich betrachten zu konnen, hinfallig, da
`diese EXE-Dateien bereits auf der Schnittstelleneinrichtung
`10 installiert sind und in dem virtuellen Wurze1—Verzeichnis
`erscheinen, durch das das Hostgerat auf alle beliebigen auf
`der Sohnittstelleneinriohtung 10 gespeicherten Programme
`
`zugreifen kanni
`
`Bei einem bevorzugten Ausffihrungsbeispiel der vorliegenden
`Erfindung, bei
`dem die Schnittstelleneinrichtung 10
`dem
`Hostgerat—gegenfiber ein Festplattenlaufwerk simuliert, wird
`dieselbe bereits beim Einschalten oder Hoohfahren des Host-
`systems automatisch erkannt und zum Betrieb bereitgestellt.
`Dies
`entspricht
`dem derzeit
`immer weiter verbreiteten
`"Plug-and-Play"-Standard. Der Benutzer muB sich nioht mehr
`um die Installation der Schnittstelleneinriohtung 10 auf dem
`
`son-
`Hostgerat durch spezielle zu ladende Treiber kfimmern,
`dern die Sohnittstelleneinriohtung 10 wird beim Hochfahren
`des Hostsystems automatisch zum Betrieb bereitgestellt.
`
`-—
`'
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`V"-
`ag._$1
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`...l2_
`
`Ffir Fachleute ist‘EE jedoch offensichtlich, daB die Schnitt-
`
`stelleneinrichtung 10 nicht notwendigerweise beim Einschal—
`
`sondern daB auf dem Host-
`ten des Rechners angemeldet wird,
`gerét auch-eine spezielle BIOS—Routine wahrend des Laufs des
`Rebhners gestartet werden kann,
`um die Schnittstel1enein-
`richtung 10 als zfisatzliche Festplatte anzubinden oder zu
`
`"mounten". Dieses Ausffihrungsbeispiel ist ffir gréfiere Work-
`
`"station—Systeme geeignet sein, welche im wesentlichen nie
`
`ausgeschaltet werden, da sie beispielsweise in einem "Mul-
`
`tirTasking"—Environment z. B. Mail—Funktionen oder ProzeB—
`
`fiberwachungen,
`werden.
`
`‘die
`
`standig im Betrieb sind,
`
`durchffihren
`
`Bei dem Schhittstellengerat gemafi der vorliegenden Erfindung
`
`besteht ein ehormer Vorteil der Trennung der tatsachlichen
`
`Hardware, die zur Verbindung der Schnittstelleneinrichtung'
`10 mit der Sende/Empfangseinrichtung benatigt wird, wie es
`
`aus dem nachfolgend beschriebenen Ausffihrungsbeispiel offen-
`
`sichtlich ist, Von der Kommunikations—Einheit, die durch den
`
`digitalen Signalprozessor 13, den Speicher 14 und die erste
`
`Verbindungseinrichtung 12 implementiert ist, darin, dafi ver-
`schiedenste Geratetypen fiarallel auf
`identische Weise be-
`
`dient werden kbnnen. An ein Hostgerat kbnnen demnach viele
`
`Schnittstelleneinrichtungen 10 angeschlossen werden, das-
`
`selbe wird dann verschiedenste sozusagen "virtuelle" Fest-
`platten sehen. Zum anderen ist auch eine eventuelle Knderung
`
`der speziellen Hardware, die durch die zweite Verbindungs-
`
`.—
`
`'
`
`einrichtung 15 symbolisiert ist,
`
`im wesentlichen ohne Veran-
`
`derung der Bedienung der Schnittstellengerats gemafi der vor-
`
`liegenden Erfindung realisierbar. Ferner kann ein erfahrener
`
`Anwender
`
`jederzeit beliebig tief in die vorhandene zweite
`
`Verbindungseinrichtung eingreifen,
`
`indem er die oben erwahn—
`
`te Option des Erstellens einer Konfigurationsdatei oder des
`Hinzuffigens’ oder" Abspeicherns neuer' Programmteile ffir :die
`
`zweite Verbindungseinrichtung verwendet.
`
`Ein wesentlicher Vorteil der Schnittstelleneinrichtung» 10
`
`der vorliegenden Erfindung bestehtv ferner darin, vdaB sie
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`
`
`
`
`- 13
`
`extrem hohe Datenfibertragungsraten ermaglicht,
`
`und
`
`zwar
`
`. bereitse dadurch,
`
`daB die-Hostgerat-eigenen ‘BIOS-Routinen,
`
`die vom* Hersteller des Hostgerats
`
`bzwa BIOS-Systems. ffir
`
`zum Datenaustausch verwendet
`jedes Hostgerat optimiert sind,
`werden. Aufierdem werden die Daten aufgrund der Simulation
`Massenspeichers
`so verwaltet
`undi
`zur
`eines virtuellen
`
`Verffigung gestellt, daB sie direkt gewissermafien ohne Pro-
`zessorintervention des Hostgerats auf andere Speichermedien,
`
`z. B. eine tatsfichliche Festplatte des Hostgeréts, fibertra-
`
`gen werden kénnen. Die einzige Begrenzung ffir eine Lang-
`zeit-Datenfibertragung mit. hoher Geschwindigkeit
`ist daher
`
`allein durch die" Geschwindigkeiti und Speichergréfie. des
`
`Massespeichers des Hostsystems gegeben. Dies ist der Fall,
`da der digitale 'Signalprozessor
`13 die fiber die zweite
`Verbindungseinrichtung l5.von der Sende/Empfangseinrichtung
`eingelesenen Daten bereits in ffir eine Festplatte des Host-
`gerats geeignete Blockgr6Ben formatiert, wodurch die Daten-'
`fibertragungsgeschwindigkeit
`lediglich durch die mechanische
`Trfigheit des Festplattensystems des Hostgerats begrenzt ist.
`An dieser Stelle sei angemerkt, daB fiblicherweise.ein Daten-
`
`fluB vom einem Hostgerfit in Blécke formatiert werden muB, um
`
`auf einer Festplatte geschrieben werden zu kannen und an-
`
`schliefiend wiedergewonnen werden zu kénnen, wie es ffir Fach—
`
`leute bekannt ist.
`
`Durch Einrichtung eines direkten Speicherzugriffs (DMA; DMA
`
`=
`
`Direct Memory Access)
`
`oder RAM-Laufwerks
`
`int Hostsystem
`
`kann die genannte Datenfibertragungsrate
`nochmals
`werden. Wie
`es
`ffir Fachleute' bekannt
`ist, Aben6tigt._die
`
`erh6ht
`
`Einrichtung eines RAM—Laufwerks
`
`jedoch Prozessorresourcen
`
`des Hostgerfits, weshalb der Vorteil, bei dem die Daten auf
`
`ein Festplattenlaufwerk des Hostgerfits geschrieben werden,
`und im wesentlichen keine Prozessorresourcen benétigt wer-
`
`den,‘verlorengeht.
`
`Wie es bereits erwfihnt wurde, kann in dem Speicher 14 ein
`
`der die zeitliche Unab-
`sein,
`-implementiert
`Datenpuffer
`hangigkeit der Sende/Empfangseinrichtung, die mit der zwei-
`
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`

`
`
`
`...l4..
`
`ten Verbindungsetnrichtung gekoppelt ist, Von dem Hostgerfit,
`das ‘mit der ersten Verbindungseinrichtung gekoppelt
`ist,
`
`ermfiglicht. Auf diese Weise ist selbst-bei zeitkritischen
`Anwendungen der einwandfreie Betrieb der Schnittstellenein-
`richtung, 10 sogar
`ix: Multi—Tasking—Hostsystemen gewahrlei—
`stet.
`
`einer
`ein detailliertes Blockschaltbild
`zeigt
`Fig.“ 2
`Schnittstelleneinrichtung 10 gemafi der vorliegenden Erfin—
`
`dung.
`
`1300 bildet gewisser—
`(DSP)
`Ein digitaler Signalprozessor
`maBen ‘das Herzstiick der Schnittstelleneinrichtung 10. Der
`
`DSP kann ein beliebiger DSP sein, wobei es jedoch bevorzugt
`
`wird,
`daB er einen Auf—Chip—Direkt—Zugriffsspeicher
`(RAM)
`Von
`20' KB aufweist.
`In dem Direktzugriffsspeicher,
`der
`bereits auf dem DSP
`integriert
`ist, kénnen beispielsweise~
`
`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 Fouriertransfor—
`
`in Echtzeit sowie eine optionale Datenkompres—
`mation (FFT)
`sion ffir Von der Sende/Empfangseinrichtung zu dem Hostgerat
`zu fibertragenden Daten,
`um eine héhere Effizienz zu errei-
`chen, und um mit Hostgeraten, die kleinere Speichereinrich—
`
`tungen besitzen, zusammenarbeiten zu kénnen.
`
`Die erste Verbindungseinrichtung 12 Von Fig.
`
`1 enthalt bei
`
`-—
`_
`
`2 gezeigten bevorzugten Ausffihrungsbeispiel der
`dem in Fig.
`Schnittstelleneinrichtung 10 folgende Bausteine: eine SCSI-
`
`Schnittstelle 1220’
`
`sowie einen 50-Pin-SCSI-Verbinder 1240
`
`zur Verbindung mit einer bei den meisten Hostgeraten oder
`Laptops Vorhandenen SCSI-Schnittstelle. Die SCSI-Schnitt-
`stelle (SCSI = Small Computer System Interface = Kleincompu-
`
`tersystemschnittstelle) 1220 wandelt die fiber den SCSI—Ver-
`binder 1240 empfangenen Daten in ffir den DSP 1300 verstand-
`liche Daten um, wie es ffir Fachleute bekannt ist. Die erste
`Averbindungseinrichtung»12 umfafit ferner einen EPP mit einer
`Datenrate Von ungefahril MB/s
`(EPP = Enhanced Parallel Port)
`
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`
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`ZTE (USA) 1011, Page 16
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`

`
`
`
`-15-
`
`zur Datenrate Von 10 MB/s der SCSI-
`ffir eine im Ver§I€1ch
`Schnittstelle moderateren Datenfibertragungsrate Von 1 MB/s.
`Der EPP 1260—ist mit einem 25—Pin-sub—D-Verbinder 1280 ver-
`buhden, um beispielsweise an eine Druckerschnittstelle eines
`Hostgerats angeschlossen zu werden. Optional umfafit die er-
`ste Verbindungseinrichtung 12 ferner einen 25-Pin—Verbinder
`1282} der den Anschlufi Von 8 Digitalausgfingen und 8 Digital-
`eingéngen 1284 an einem Hostgerét ermbglicht.
`
`Die
`
`8
`zweite Verbindungseinrichtung umfafit vorzugsweise'
`einen Block 1510
`BNC-Eingange mit Kalibrationsrelais 1505,
`mit_8 Gerateverstérkern mit einem Uberspannungsschutz-von i
`75 V, wobei dieser Block wiederum mit 8 Abtast/Halte-Glie-
`(Abtasten/Halten = Sample/Hold
`dern 1515 verbunden ist
`S&H). Die Kalibrationsrelais sind Relais, die ein gesteu-
`ertes Umschalten zwischen einer Mefispannung und einer Kali-
`Jede Abtast/Halten-Ein—’
`brationsreferenzspannung erlauben.
`richtuhg ist mit einem entsprechenden Eingang eines 8-Ka-
`na1—Multiplexers
`1520 verbunden, welcher
`seine Ausgangs—
`signale fiber einen programmierbaren Verstérker 1525 in einen
`(ADW) mit 12 Bit und 1,25 MHZ 1530
`Analog/Digital—Wandler
`wird mittels eines
`Der
`ADW 1530
`
`dem DSP
`
`1300‘ zufiihrt.
`
`20-Bit—Zeitgebers 1535 gesteuert, wie
`1525 sowie der
`kannt
`ist. Der programmierbare- Verstérker
`8-Kana1—Multiplexer
`1520 werden fiber ein Verstarkungs—Ka-
`nal—Auswah1baug1ied 1540 gesteuert, das wiederum von dem DSP
`
`es ffir Fachleute be-
`
`1300 gesteuert wird.
`
`einem
`Die gesamte Schnittstelleneinrichtu