@ BUNDESREPUBLIK
`DEUTSCHLAND
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`I llll Ill II Ill II II Ill II Ill II Ill II Ill II Ill II Ill 111111111111111111111111111111
`® Offenlegungsschrift
`®DE 197 08 755 A 1
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`@ Int. Cl. 6:
`G 06 F 13/12
`G 06 F 3/00
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`..-
`ct
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`@ Aktenzeichen:
`@ Anmeldetag:
`@ Offenlegungstag:
`
`197 08 755.8
`4. 3.97
`17. 9.98
`
`DEUTSCH ES
`
`PATENT AMT
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`U')
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`U') r-.
`co
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`r-. en
`....
`w c
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`® Anmelder:
`Tasler, Michael, 63773 Goldbach, DE
`
`@ Erfinder:
`gleich Anmelder
`
`@ Vertreter:
`Schoppe, F., Dipl.-lng.Univ., Pat.-Anw., 81479
`Munchen
`
`@ Entgegenhaltungen:
`EP
`0685799A
`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
`Prufungsantrag gem. § 44 PatG ist gestellt
`® Flexible Schnittstelle
`@ Ein Schnittstellengerat liefert eine schnelle Datenkom-
`munikation zwischen einem Hostgerat mit Eingabe/Aus(cid:173)
`gabe-Schnittstellen und einer Datensende-/Empfangsein(cid:173)
`richtung, wobei das Schnittstellengerat eine Prozessor(cid:173)
`einrichtung, eine Speichereinrichtung, eine erste Verbin(cid:173)
`dungseinrichtung zum schnittstellenmal5igen Verbinden
`des Hostgerats mit dem Schnittstellengerat und eine
`zweite Verbindungseinrichtung zum schnittstellenmal5i(cid:173)
`gen Verbinden des Schnittstellengerats mit der Datensen(cid:173)
`de-/Empfangseinrichtung aufweist. Das Schnittstellenge(cid:173)
`rat ist durch die Prozessoreinrichtung und die Speicher(cid:173)
`einrichtung derart konfiguriert, dal5 das Schnittstellenge(cid:173)
`rat bei einer Anfrage des Hostgerats uber die erste Verbin(cid:173)
`dungseinrichtung, die die Art eines an demselben ange(cid:173)
`schlossenen Gerats betrifft, unabhangig van dem Typ der
`Datensende-/Empfangseinrichtung ein Signal uber die er(cid:173)
`ste Verbindungseinrichtung zum Hostgerat sendet, das
`dem Hostgerat signalisiert, dal5 es mit dem Eingabe-/Aus(cid:173)
`gabe-Gerat kommuniziert.
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`BUNDESDRUCKEREI 07.98 802 038/45/1
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`Beschreibung
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`Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Ubertra(cid:173)
`gung von Daten und insbesondere auf Schnittstellengerate
`zur Kommunikation zwischen einem Computer oder Host(cid:173)
`gerat und einer Datensende/Empfangseinrichtung, von der
`Daten erfaBt werden sollen, bzw. mit der kommuniziert wer(cid:173)
`den soll.
`Bisherige Datenerfassungssysteme fiir Computer sind
`sehr stark in ihrem Einsatzbereich limitiert. Allgemein kon(cid:173)
`nen dieselben in zwei Gruppen eingeteilt werden.
`Bei der ersten Gruppe werden Hostgerate oder Computer(cid:173)
`systeme mittels einer Schnittstelle mit einem Gerat verbun(cid:173)
`den, dessen Daten erfaBt werden sollen. Die Schnittstellen
`dieser Gruppe sind iiblicherweise Standardschnittstellen, die 15
`mit spezieller Treibersoftware fiir verschiedene Hostsy(cid:173)
`steme einsetzbar sind. Bin Vorteil dieser Schnittstellengerate
`besteht darin, daB sie vom Hostgerat weitgehend unabhan(cid:173)
`gig sind. Nachteilig ist jedoch, daB sie im allgemeinen sehr
`aufwendige Treiber benotigen, die sti:irungsanfallig sind und 20
`die Dateniibertragungsraten zwischen dem mit der Schnitt(cid:173)
`stelle verbundenen Gerat und dem Hostgerat und umgekehrt
`limitieren. Ferner sind Implementationen dieser Schnittstel(cid:173)
`len fiir tragbare Systeme teilweise nur schwer moglich und
`die Anpassungsmoglichkeiten sind gering, weshalb diese 25
`Systeme eine geringe Flexibilitat besitzen.
`Die Gerate, 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 Ront- 30
`gendiagnoseanlage betreibt, iiber einen Pehler berichtet. Bin
`Servicemitarbeiter des Gerateherstellers wird dann zu dem
`Kunden gehen und von dem Rontgendiagnosegerat erstellte
`Systernprotokolldateien beispielsweise mittels eines tragba(cid:173)
`ren Computer oder Laptops auslesen. Wenn der Pehler dann 35
`nicht zu lokalisieren ist, oder wenn ein Pehler nur spora(cid:173)
`disch auftritt, wird es erforderlich sein, daB der Servicemit(cid:173)
`arbeiter nicht nur eine Fehlerprotokolldatei sondern auch
`Daten aus dem laufenden Betrieb auslesen muB. Es ist offen(cid:173)
`sichtlich, daB bier eine schnelle Dateniibertragung sowie 40
`eine schnelle Datenanalyse notwendig ist.
`Bin anderer Fall zum Einsatz einer Schnittstelle kann bei(cid:173)
`spielsweise das Verbinden eines elektronischen MeBgerats,
`z. B. eines Multimeters, mit einem Computersystem sein,
`um von dcm Multimeter gemessene Daten auf den Compu- 45
`ter zu iibertragen. Insbesondere bei Langzeitmessungen
`oder beim Auftreten groBer Datenmengen ist es erforderlich,
`daB die Schnittstelle eine hohe Dateniibertragungsrate er(cid:173)
`moglicht.
`Aus diesen zufallig gewahlten Beispielen ist zu sehen, 50
`daB die Einsatzmoglichkeiten einer Schnittstelle vollig von(cid:173)
`einander unterschiedlich sein konnen. Es ist daher wiin(cid:173)
`schenswert, daB eine Schnittstelle derart fiexibel ist, daB
`mittels einer Schnittstelle sehr unterschiedliche elektrische
`oder elektronische Systeme rnit einern Hostgerat verbunden 55
`werden konnen. Um Fehlbedienungen zu vermeiden, ist es
`ferner wiinschenswert, daB ein Servicemitarbeiter nicht fiir
`jede unterschiedliche Anwendung unterschiedliche Schnitt(cid:173)
`stellen auf unterschiedliche Art und Weise bedienen muB,
`sondern daB moglichst eine universelle Schnittstellenbedie- 60
`nung fiir eine groBe Anzahl von Einsatzmoglichkeiten ge(cid:173)
`schaffen wird.
`Um die Dateniibertragungsraten iiber eine Schnittstelle zu
`erhohen, wurde bei der zweiten Gruppe von Schnittstellen(cid:173)
`geraten der Weg beschritten, die Schnittstelle sehr stark an
`individueUe Hostsysteme oder Computersysteme einzeln
`anzupassen. Der Vorteil dieser Losung besteht darin, daB
`hohe Transferraten moglich sind. Bin Nachteil ist jedoch,
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`daB die Treiber fiir die Schnittstellen der zweiten Gruppe
`sehr stark an ein einziges Host.system angepaBt sind, wes(cid:173)
`halb sie im allgerneinen nicht oder nur sehr uneffektiv fiir
`andere Hostsysteme einsetzbar sind. Ferner weisen diese
`5 zypen von Schnittstellen den Nachteil auf, daB sie irn Corn(cid:173)
`putergehause montiert werden miissen, da sie auf das interne
`Hostbussystem zugreifen, um maximale Dateniibertra(cid:173)
`gungsraten zu erreichen. Sie sind daher im allgemeinen
`nicht fiir tragbare Hostsysteme in Form von Laptops geeig-
`10 net, die aufgrund ihrer moglichst geringen GroBe kein freies
`Innenvolumen zum Einstecken einer Schnittstellenkarte be-
`sitzen.
`Eine Losung fiir dieses Problem bieten Schnittstellenge(cid:173)
`rate der Finna IOtech (Geschat1sadresse: 25971 Cannon
`Road, Cleveland, Ohio 44146, USA), die fiir Laptops geeig(cid:173)
`net sind, wie z. B. das Modell WaveBook/512 (eingetrage-
`nes Warenzeichen). Die Schnittstellengerate werden mittels
`einer steckbaren, etwa scheckkartengroBen Einsteckkarte
`mit der PCMCIA-Schnittstelle, die mittlerweile an Laptops
`standardmaBig vorgesehen sind, verbunden. Die Einsteck(cid:173)
`karte bewirkt eine Transfomiation 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
`Dateniibertragungsrate 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(cid:173)
`gnalprozessor, einem Puffer und einer Hardwarebaugruppe,
`die in einem Verbinder miindet, an dem das Gerat ange(cid:173)
`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 erfaBt werden sollen.
`Um mit der genannten Schnittstelle zu arbeiten, muB ein
`schnittstellenspezifischer Treiber in dem Hostgerat instal(cid:173)
`liert werden, damit das Hostgerat mit dem digitalen Signal(cid:173)
`prozessor der Schnittstellenkarte kommunizieren kann. Wie
`es bereits erwahnt wurde, muB der Treiber auf dem Hostge(cid:173)
`rat installiert werden. Ist der Treiber ein spezieU fiir das
`Hostgerat entworfener Treiber, so wird zwar cine schnelle
`Dateniibertragung ermoglicht, der Treiber kann jedoch nicht
`ohne weiteres auf einem anderen Hostsystem installiert wer(cid:173)
`den. Ist der Treiber jedoch ein moglichst fiexibler allgemei(cid:173)
`ner Treiber, der fiir viele Hostgerate einsetzbar ist, dann
`miissen Kompromisse beziiglich der Dateniibertragungsrate
`in Kauf genommen werden.
`Speziell bei einer Anwendung fiir Multi-Tasking-Sy(cid:173)
`steme, bei denen mehrere verschiedene Aufgaben, wie z. B.
`eine Datenerfassung, eine Datendarstellung oder ein Editie(cid:173)
`ren im wesentlichen gleichzeitig zu bearbeiten sind, wird
`iiblicherweise jeder Aufgabe vom Hostsystem eine gewisse
`Prioritat zugeordnet. Bin Treiber, der eine spezielle Aufgabe
`unterstiitzt, fragt im zentralen Verarbeitungssystem des
`Hostgerats an, ob er Prozessorresourcen haben kann, um
`seine Aufgabc zu erledigen. Abhangig vom jeweiligcn Prio(cid:173)
`ritatszuweisungsverfahren und abhangig von der Implemen(cid:173)
`tation des Treibers wird eine spezielle Aufgabe einen be(cid:173)
`stimmten Anteil der Prozessorresourcen in bestimrnten Zeit(cid:173)
`schlitzen erhalten. Konfiikte ergeben sich dann, wenn einer
`oder mehrere Treiber derart irnplernentiert sind, daB sie stan(cid:173)
`dardmaBig die hochste Prioritat haben, d. h. daB sie inkom(cid:173)
`patibel sind, wie es bei vielen Anwendungen in der Praxis
`65 der Fall ist. So kann es vorkomrnen, daB beide Treiber ein(cid:173)
`gestellt sind, um die hochste Prioritat zu haben, was im
`schlimmsten Fall sogar zu einem Systemabsturz fiihren
`kann.
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`Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin,
`ein Schnittstellengerat zur Kommunikation zwischen einem
`Hostgerat und einer Datensende/Empfangseinrichtung zu
`schaffen, das unabhiingig vom Hostgerat einsetzbar ist und
`eine hohe Datentibertragungsrate ermoglicht.
`Diese Aufgabe wird durch ein Schnittstellengerat gemaB
`Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren gemaB Anspruch 12
`gelOst.
`Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zu(cid:173)
`grunde, daB sowohl eine hohe Datentibertragungsrate als 10
`auch eine vom Hostgerat unabhangigc Einsetzbarkeit cr(cid:173)
`reicht werden konnen, wenn auf eine Eingabe/Ausgabe(cid:173)
`Schnittstelle des Hostgerats zurtickgegriffen wird, die tibli(cid:173)
`cherweise in den allenneisten auf dem Markt verfiigbaren
`Hostgeraten vorhanden ist. Eingabe/Ausgabe-Schnittstel(cid:173)
`len, die praktisch in jedem Hostgerat vorhanden sind, sind
`beispielsweise Festplattenschnittstellen, Graphikschnittstel(cid:173)
`len oder Druckerschnittstellen. Da jedoch die Festplatten(cid:173)
`schnittstellen bei den tiblichen Hostgeraten, die beispiels(cid:173)
`weise IBM-PCs, IBM-kompatible-PCs, Commodore-PCs,
`Apple-Computer oder auch Workstations sein konnen, die
`Schnittstellen mit der schnellsten Datentibertragungsrate
`sind, wird bei dem bevorzugten Ausftihrungsbeispiel des
`Schnittstellengerats der vorliegenden Erfindung auf die
`Festplattenschnittstelle zurtickgegriffen. Aufandere Spei(cid:173)
`cherschnittstellen, wie z. B. Diskettenlaufwerke, CD-ROM(cid:173)
`Laufwerke oder Bandlaufwerke, konnte jedoch ebenfalls
`zurtickgegriffen werden, um das Schnittstellengerat gemaB
`der vorliegenden Erfindung zu implementieren.
`Das Schnittstellengerat gemaB der vorliegenden Erfin(cid:173)
`dung umfaBt eine Prozessoreinrichtung, eine Speicherein(cid:173)
`richtung, eine erste Verbindungseinrichtung zum schnittstel(cid:173)
`lenmaBigen Verbinden des Hostgerats mit dem Schnittstel(cid:173)
`lengerat und eine zweite Verbindungseinrichtung zurn
`schnittstellenmiiBigen Verbinden des Schnittstellengerats
`rnit der Datensende/Ernpfangseinrichtung. Das Schnittstel(cid:173)
`lengerat wird durch die Prozessoreinrichtung und die Spei(cid:173)
`chereinrichtung derart konfiguriert, daB das Schnittstellen(cid:173)
`gerat bei einer Anfrage des Hostgerats tiber die erste Verbin(cid:173)
`dungseinrichtung, die die Art eines Gerats betrifft, das mit
`dem Hostgerat verbunden ist, unabhangig von dern Typ der
`Datensende/Empfangseinrichtung ein Signal tiber die erste
`Verbindungseinrichtung zurn Hostgerat sendet, das dern
`Hostgerat signalisiert, daB es mit einem Eingabe/ Ausgabe(cid:173)
`Geriit komrnuniziert. Das Schnittstellensystern gernaB der
`vorliegenden Erfindung simuliert sornit sowohl hardware(cid:173)
`als aus auch softwaretechnisch die Funktionsweise eines tib(cid:173)
`lichen Eingabe/Ausgabe-Gerats und vorzugsweise eines
`Festplattenlaufwerks. Da die Untersttitzung von Festplatten
`in allen verfligbaren Hostsysternen standardmaBig irnple(cid:173)
`mentiert. ist, kann beispielsweise die Simulation einer Fest(cid:173)
`platte die Unabhangigkeit vom verwendeten Hostsystem er(cid:173)
`reichen. Das erfindungsgemiiBe Schnittstellengerat kommu(cid:173)
`niziert somit mit dem Hostgerat oder Computer nicht mehr
`tiber einen speziell entworfenen Treiber sondern tiber einen
`in dem BIOS-System (BIOS =Basic Input/Output System=
`Grund Eingabe/Ausgabe System) vorhandenes Programrn,
`das tiblicherweise genau auf das spezielle Computersystem
`abgestimrnt ist, auf dem es installiert ist. Somit vereinigt das
`Schnittstellengerat gemaB der vorliegenden Erfindung die
`Vorteile beider Gruppen. Zurn einen findet die Datenkom(cid:173)
`munikation zwischen dem Computer und der Schnittstelle
`tiber ein Hostgerat-spezifisches BIOS-Prograrnm statt, das
`als "geratespezifischer Treiber" angesehen werden konnte.
`Zurn anderen ist das BIOS-Prograrnrn, das eine der lib lichen
`Eingabe/ Ausgabe-Schnittstellen in Hostsystemen bedient,
`in eben jedem Hostsystem vorhanden, weshalb das Schnitt(cid:173)
`stellengerat gemaB der vorliegenden Erfindung Hostgerat-
`
`unabhangig ist.
`Bevorzugte Ausftihrungsbeispiele der vorliegenden Er(cid:173)
`findung werden nachfolgend bezugnehrnend auf die beilie(cid:173)
`genden Zeichnungen detaillierter erlautert. Es zeigen:
`Fig. 1 ein prinzipielles Blockschaltbild des Schnittstellen(cid:173)
`gerats gernaB der vorliegenden Erfindung; und
`Fig. 2 ein detailliertes Blockschaltbild eines Schnittstel(cid:173)
`lengerats gernaB einern bevorzugten Ausflihrungsbeispiel
`der vorliegenden Erfindung.
`Fig. 1 zeigt ein prinzipielles Blockschaltbild eines
`Schnittstellengerats 10 gemiiB der vorliegenden Erfindung.
`tlber eine Hostleitung 11 ist eine erste Verbindungsein(cid:173)
`richtung 12 des Schnittstellengerats 10 rnit einern Hostgerat
`(nicht gezeigt) verbindbar. Die erste Verbindungseinrich-
`15 tung ist sowohl an einen digitalen Signalprozessor 13 als
`auch an einen Speicher 14 angeschlossen. Der digitale Si(cid:173)
`gnalprozessor 13 sowie der Speicher 14 sind ferner rnittels
`bidirektionaler Kornrnunikationsleitungen (bei allen Leitun(cid:173)
`gen durch zwei Richtungspfeile angezeigt) mit einer zwei-
`20 ten Verbindungseinrichtung 15 gekoppelt. Mittels einer
`Ausgangsleitung 16 kann die zweite Verbindungseinrich(cid:173)
`tung mit einer Sende/Empfangseinrichtung gekoppelt wer(cid:173)
`den, die Daten von dem Hostgerat empfangen soll oder von
`der Daten ausgelesen, d. h. erfaBt, und zu dern Hostgerat
`tibertragen werden sollen.
`Die Kommunikation mit dern Hostsystem oder Hostgeriit
`basiert auf bekannten Standard-Zugriffsbefehlen, wie sie
`von allen bekannten Betriebssystemen (z. B. DOS, Wind(cid:173)
`ows, Unix) untersttitzt werden. Vorzugsweise simuliert das
`30 Schnittstellengerat gema13 der vorliegenden Erfindung eine
`Festplatte mit einem Wurzelverzeichnis oder "Root-Direc(cid:173)
`tory", dessen Eintrage "virtuelle" Dateien sind, die flir ver(cid:173)
`schiedenste Funktionen angelegt werden konnen. Wenn das
`Hostgeratsystem, rnit dem das Schnittstellengerat gernaB der
`35 vorliegenden Erfindung verbunden ist, wobei mit dem
`Schnittstellengerat 10 ferner eine Sende/Empfangseinrich(cid:173)
`tung verbunden ist, hochgefahren wird, geben tibliche
`BIOS-Routinen an jede in dem Hostgerat vorhandene Ein(cid:173)
`gabe/Ausgabe-Schnittstelle einen Befehl aus, der in der
`40 Fachwelt als Befehl "INQUIRY" ("Erkundigung") bekannt
`ist. tlber die erste Verbindungseinrichtung wird der digitale
`Signalprozessor 13 diese Anfrage empfangen und ein Signal
`erzeugen, das wiederum tiber die erste Verbindungseinrich(cid:173)
`tung 12 und die Hostleitung 11 zum Hostgerat (nicht ge-
`45 zeigt) gesendet wird. Dieses Signal wird dem Hostgerat si(cid:173)
`gnalisieren, da/3 an der betreffenden Schnittstelle, zu der der
`Befehl INQUIRY gesendet wurde, ein Festplattenlaufwerk
`angeschlossen ist. Optional kann das Hostgerat einen flir
`Fachleute bekannten Befehl "Test Unit Ready" zum Schnitt-
`50 stellengerat senden, der genauere Details beztiglich des an(cid:173)
`gefragten Gerats wtinscht.
`Unabhangig davon, welche Sende/Empfangseinrichtung
`an der Ausgangsleitung 16 mit der zweiten Verbindungsein(cid:173)
`richtung verbunden ist, teilt der digitale Signalprozessor 13
`55 dern Hostgerat mit, daB das Hostgerat mit einern Festplat(cid:173)
`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 tiblicherweise bei tatsachlichen
`60 Festplatten auf den ersten Sektoren derselben befindet, zu
`lesen. Der digitale Signalprozessor 13, dessen Betriebssy(cid:173)
`stem in der Speichereinrichtung 14 gespeichert ist, wird die(cid:173)
`sen Befehl beantwort.en, indem er eine virtuelle Boot-Se(cid:173)
`quenz zum Hostgerat sendet, die bei tatsachlichen Laufwer-
`65 ken den Typ, die Startposition und die Lange der FAT (FAT
`=File Allocation Table= Dateipositionstabelle), die Anzahl
`der Sektoren, usw. enthalt, wie es flir Fachleute bekannt ist.
`Wenn das Hostgerat diese Daten empfangen hat, geht es da-
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`von aus, daB das Schnittstellengerat 10 gemaB einem bevor(cid:173)
`zugten Ausfiihrungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ein
`Festplattenlaufwerk ist. Auf einen Befehl vom Hostgerat,
`das Verzeichnis des "virtuellen" Festplattenlaufwerks, das
`von der Schnittstelleneinrichtung 10 dem Hostgerat gegen(cid:173)
`iiber simuliert wird, anzuzeigen, kann der digitale Signal(cid:173)
`prozessor dem Hostgerat genauso antworten, wie es eine
`herkommliche Festplatte tun wiirde, namlich indem die Da(cid:173)
`teipositionstabelle oder FAT auf einem in der Bootsequenz
`bestimmten Sektor, der im allgemeinen der erste beschreib(cid:173)
`bare Sektor ist, gelesen wird und zum Hostgerat iibertragen
`wird. Es ist ferner moglich, daB die f'.AT erst direkt vor dem
`Lesen oder Speichern von Daten der "virtuellen" Festplatte
`gelesen wird und nicht bereits beim Initialisieren.
`Bei einem bevorzugten Ausfiihrungsbeispiel der vorlie(cid:173)
`genden Erfindung umfaBt der digitale Signalprozessor 13,
`der nicht unbedingt als digitaler Signalprozessor sondern
`auch als beliebiger anderer Mikroprozessor ausgefiihrt sein
`kann, einen ersten und einen zweiten Befehlsinterpretierer.
`Der erste Befehlsinterpretierer fiihrt die gerade genannten
`Schritte durch, wahrend der zweite Befehlsinterpretierer die
`Lese/Schreib-Zuordnung zu bestimmten Funktionen durch(cid:173)
`fiihrt. Bcstcht nun dcr Wunsch des Benutzers, von dcr Scn(cid:173)
`de/Empfangseinrichtung iiber die Leitung 16 Daten zu le(cid:173)
`sen, so schickt das Hostgerat einen Befehl zur Schnittstel(cid:173)
`leneinrichtung, der beispielsweise "Lese Datei xy" lauten
`konnte. Wie es bereits erwahnt wurde, erscheint die Schnitt(cid:173)
`stelleneinrichtung dem Hostgerat gegeniiber wie eine Fest(cid:173)
`platte. Die zweite Interpretiereinrichtung des digitalen Si(cid:173)
`gnalprozessors interpretiert nun den Lesen-Befehl des Host(cid:173)
`prozessors durch Entschliisseln, ob "xy" beispielswcisc einc
`Datei "Echtzeiteingabe", "Konfiguration" oder eine ausfiihr(cid:173)
`bare Datei bezeichnet, als Dateniibertragungsbefehl, wo(cid:173)
`durch derselbe beginnt, von der Sende/Empfangseinrich(cid:173)
`tung iiber die zweite Verbindungseinrichtung Daten zur er(cid:173)
`sten Verbindungseinrichtung und iiber die Leitung 11 zum
`Hostgerat zu iibertragen.
`Vorzugswcisc wird in einer nachfolgend beschriebencn
`Konfigurationsdatei die Menge von von einer Datensende/
`Empfangseinrichtung zu erfassenden Daten angegeben, in(cid:173)
`dem der Benutzcr in der Konfigurationsdatci angibt, daB
`sich eine Messung z. B. iiber fiinf Minuten erstrecken soll.
`Fiir das Hostgerat wird dann die Datei "Echtzeiteingabe"
`wie eine Datei erscheinen, deren Lange der in den fiinf Mi(cid:173)
`nuten erwarteten Datenmenge entspricht. Fiir Fachleute ist
`es bekannt, da13 die Kommunikation zwischen einem Pro(cid:173)
`zessor und einer Festplatte darin besteht, daB der Prozessor
`der Fcstplatte Nummern von Blacken oder Clustern oder
`Sektoren iibermittelt, deren Inhalt er lesen mochte. Aus der
`FAT weiB der Prozessor, welche Informationen in welchem 50
`Block stehen. Die Kommunikation von dem Hostgerat zu
`dem Schnittstellengerat der vorliegenden Erfindung besteht
`also bei diesem Szenario in der sehr schnellen Ubertragung
`von Blocknummern und vorzugsweise von Blocknummern(cid:173)
`bereichen, da eine "virtuelle" Datei "Echtzeiteingabe" nicht 55
`fragmentiert sein wird. Will nun das Hostgerat die Datei
`"Echtzeiteingabe" lesen, so iibennittelt es einen Bereich von
`Blocknummern zur Schnittstelleneinrichtung, woraufhin
`damit begonnen wird, daB iiber die zweite Verbindungsein(cid:173)
`richtung Daten empfangen und iiber die erste Verbindungs- 60
`einrichtung zu dem Hostgerat gesendet werden.
`Die Speichereinrichtung 14 kann neben dem Befehlsspei(cid:173)
`cher fiir den digitalen Signalprozessor, der das Betriebssy(cid:173)
`stem desselben umfaBt und als EPROM oder EEPROM aus(cid:173)
`gefiihrt sein kann, einen zusatzlichen Puffer aufweisen, der
`zu Synchronisationszwecken zwischen der Dateniibertra(cid:173)
`gung von der Sende/Empfangseinrichtung zur Schnittstel(cid:173)
`leneinrichtung 10 und der Dateniibertragung von der
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`Schnittstelleneinrichtung 10 zum Hostgerat dient.
`Vorzugsweise ist der Puffer als schneller Direktzugriffs(cid:173)
`speicher oder RAM-Puffer ausgefiihrt.
`Der Benutzer kann ferner vom Hostgerat aus auf der
`5 Schnittstelleneinrichtung 10, die dem Hostgerat gegeniiber
`wie eine Festplatte erscheint, eine Konfigurationsdatei er(cid:173)
`stellen, deren Eintrage automatisch verschiedene Funktio(cid:173)
`nen des Schnittstellengerats 10 einstellen und steuern. Dies
`konnen beispielsweise Verstarkungs-, Multiplex- oder Abta-
`10 strateneinstellungen sein. Durch das Erstellen und Editieren
`einer Konfigurationsdatei, welche iiblicherweise eine Text(cid:173)
`datei ist, die ohne groBe Vorkenntnis einfach verstandlich
`ist, kann der Benutzer der Schnittstelleneinrichtung 10 fiir
`nahezu beliebige Sende/Empfangseinrichtungen, die iiber
`15 die Leitung 16 mit der zweiten Verbindungseinrichtung kop(cid:173)
`pelbar sind, die im wesentlichen gleichen Bedienhandlun(cid:173)
`gen durchfiihren, wodurch eine Fehlerquelle beseitigt wird,
`die daraus entsteht, daB ein Benutzer fiir verschiedene An(cid:173)
`wendungen viele verschiedene Befehlcodes kennen muB.
`20 Bei der Schnittstelleneinrichtung 10 gemaB der vorliegen(cid:173)
`den Erfindung ist es lediglich notwendig, daB der Benutzer
`einmal die Konventionen der Konfigurationsdatei notiert,
`wonach er die Schnittstellencinrichtung 10 als Schnittstelle
`zwischen einem Hostgerat und einem nahezu beliebigen
`25 Sende/Empfangsgerat verwenden kann.
`Durch die Moglichkeit, beliebige Dateien in vereinbarten
`Formaten unter Beriicksichtigung der maximalen Speicher(cid:173)
`kapazitat der Speichereinrichtung auf der Schnittstellenein(cid:173)
`richtung 10 in der Speichereinrichtung 14 abzuspeichern,
`30 sind beliebige Erweiterungen oder sogar ganzlich neue
`Funktionen der Schnittstelleneinrichtung 10 ohne Zeitver(cid:173)
`lust zu realisieren. Selbst vom Hostgerat ausfiihrbare Da(cid:173)
`teien, wie z. B. Stapeldateien oder ausfiihrbare Dateien
`(BAT-Dateien oder EXE-Dateien) oder auch Hilfedateien
`35 konnen in der Schnittstelleneinrichtung implementiert wer(cid:173)
`den und somit die Unabhangigkeit der Schnittstelleneinrich(cid:173)
`tung 10 von jeglicher zusatzlicher Software (abgesehen von
`den BIOS-Routinen) des Hostgerats erreichen. Dies vermei(cid:173)
`det zum einen Lizenz- bzw. Anmeldungsprobleme. Zurn an-
`40 deren werden Installationen von bestimmten Routinen, die
`oft verwendet werden konnen, wie z. B. eine FFT-Routine,
`um beispielsweise erfaBte Zeitbereichsdaten im Frequenz(cid:173)
`bereich betrachten zu konnen, hinfallig, da diese EXE-Da(cid:173)
`teien bereits auf der Schnittstelleneinrichtung 10 installiert
`45 sind und in dem virtuellen Wurzel-Verzeichnis erscheinen,
`durch das das Hostgerat aufalle beliebigen auf der Schnitt(cid:173)
`stelleneinrichtung 10 gespeicherten Programme zugreifen
`kann.
`Bei einem bevorzugten Ausfiihrungsbeispiel der vorlie(cid:173)
`genden Erfindung, bei dem die Schnittstelleneinrichtung 10
`dem Hostgerat gegeniiber ein Festplattenlaufwerk simuliert,
`wird dieselbe bereits beim Einschalten oder Hochfahren des
`Hostsystems automatisch erkannt und zum Betrieb bereitge(cid:173)
`stellt. Dies entspricht dem derzeit immer weiter verbreite-
`ten "Plug-and-Play"-Standard. Der Benutzer muB sich nicht
`mehr um die Installation der Schnittstelleneinrichtung 10
`auf dem Hostgerat durch spezielle zu ladende Treiber kiirn(cid:173)
`rnern, sondern die Schnittstelleneinrichtung 10 wird beirn
`Hochfahren des Hostsystems automatisch zum Betrieb be(cid:173)
`reitgestellt.
`Fiir Fachleute ist es jedoch offensichtlich, daB die Schnitt(cid:173)
`stelleneinrichtung 10 nicht notwendigerweise beirn Ein(cid:173)
`schalten des Rechners angemeldet wird, sondern daB auf
`dem Hostgerat auch eine spezielle BIOS-Routine wahrend
`65 des Laufs des Rechners gestartet werden kann, urn die
`Schnittstelleneinrichtung 10 als zusatzliche Festplatte anzu(cid:173)
`binden oder zu "mounten". Dieses Ausfiihrungsbeispiel ist
`flir groBere Workstation-Systeme geeignet sein, welche im
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`ZTE (USA) 1012, Page 4
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`DE 197 08 755 A 1
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`wesentlichen nie ausgeschaltet werden, da sie beispiels(cid:173)
`weise in einem "Multi-Tasking"-Environment z. B. Mail(cid:173)
`Funktionen oder ProzeBUberwachungen, die standig im Be(cid:173)
`trieb sind, durchfiihren werden.
`Bei dem Schnittstellengeriit gemaB der vorliegenden Er(cid:173)
`findung besteht ein enormer Vorteil der Trennung der tat(cid:173)
`sachlichen Hardware, die zur Verbindung der Schnittstellen(cid:173)
`einrichtung 10 mit der Sende/Empfangseinrichtung benotigt
`wird, wie es aus dem nachfolgend beschriebenen Ausfiih(cid:173)
`rungsbeispiel offensichtlich ist, von der Kommunikations(cid:173)
`Einheit, die durch den digitalen Signalprozessor 13, den
`Speicher 14 und die erste Verbindungseinrichtung 12 imple(cid:173)
`mentiert ist, darin, daB verschiedenste Geratetypen parallel
`aufidentische Weise bedient werden konnen. An ein Hostge(cid:173)
`rat konnen demnach viele SchnittsteUeneinrichtungen 10
`angeschlossen werden, dasselbe wird dann verschiedenste
`sozusagen "virtuelle" Festplatten sehen. Zurn anderen ist
`auch eine eventuelle Anderung der speziellen Hardware, die
`dureh die zweite Verbindungseinrichtung 15 symbolisiert
`ist, im wesentlichen ohne Veri.inderung der Bedienung der
`Sehnittstellengeri.its gemaB der vorliegenden Erfindung rea(cid:173)
`lisierbar. Ferner kann ein erfahrener Anwender jederzeit be(cid:173)
`liebig tief in die vorhandene zweite Verbindungseinrichtung
`eingreifen, indem er die oben erwahnte Option des Erstel(cid:173)
`lens einer Konfigurationsdatei oder des Hinzufiigens oder 25
`Abspeicherns neuer Programmteile fiir die zweite Verbin(cid:173)
`dungseinrichtung verwendet.
`Ein wesentlicher Vorteil der Schnittstelleneinrichtung 10
`der vorliegenden Erfindung besteht ferner darin, daB sie ex(cid:173)
`trem hohe DatenUbertragungsraten ern1oglicht, und zwar be- 30
`reits dadurch, daB die Hostgerat-eigenen BIOS-Routinen,
`die vom Hersteller des Hostgerats bzw. BIOS-Systems fiir
`jedes Hostgerat optimiert sind, zum Datenaustausch ver(cid:173)
`wendet werden. AuBerdem werden die Daten aufgrund der
`Simulation eines virtuellen Massenspeichers so verwaltet 35
`und zur VerfUgung gestellt, daB sie direkt gewissermaBen
`ohne Prozessorintervention des Hostgerats auf andere Spei(cid:173)
`chermedien, z. B. eine tatsachliche Festplatte des Hostge(cid:173)
`rats, Ubertragen werden konnen. Die einzige Begrenzung fiir
`eine Langzeit-DatenUbertragung mit hoher Geschwindigkeit 40
`ist daher allein dureh die Geschwindigkeit und Speicher(cid:173)
`groBe des Massespeichers des Hostsystems gegeben. Dies
`ist der Fall, da der digitale Signalprozessor 13 die Uber die
`zweite Verbindungseinrichtung 15 von der Sende/Emp(cid:173)
`fangseinrichtung eingelesenen Daten bereits in fiir eine 45
`Festplatte des Hostgerats geeignete Blockgro/3en formatiert,
`wodurch die DatenUbertragungsgeschwindigkeit lediglich
`dureh die rnechanische Tragheit des Festplattensysterns des
`Hostgerats begrenzt ist. An dieser Stelle sei angemerkt, da/3
`Ublieherweise ein Datenflu/3 vom einern Hostgerat in Blocke 50
`formatiert werden muB, um auf einer Festplatte geschrieben
`werden zu konnen und ansehlieBend wiedergewonnen wer(cid:173)
`den zu konnen, wie es fiir Faehleute bekannt ist.
`Durch Einrichtung eines direkten Speicherzugriffs
`(DMA; DMA =Direct Memory Access) oder RAM-Lauf- 55
`werks im Hostsystem kann die genannte DatenUbertra(cid:173)
`gungsrate nochmals erhoht werden. Wie es fiir Fachleute be(cid:173)
`kannt ist, benotigt die Einrichtung eines RAM-Laufwerks
`jedoch Prozessorresourcen des Hostgerats, weshalb der Vor(cid:173)
`teil, bei dem die Daten auf ein Festplattenlaufwerk des Host- 60
`gerats geschrieben werden, und im wesentlichen keine Pro(cid:173)
`zessorresourcen benotigt werden, verlorengeht.
`Wie es bereits erwahnt wurde, kann in dem Speicher 14
`ein Datenpuffer irnplernentiert sein, der die zeitliche Unab(cid:173)
`hangigkeit der Sende/Empfangseinrichtung, die mit der 65
`zweiten Verbindungseinrichtung gekoppelt ist, von dem
`Hostgerat, das mit der ersten Verbindungseinrichtung ge(cid:173)
`koppelt ist, ermoglicht. Auf diese Weise ist selbst bei zeit-
`
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`kritischen Anwendungen der einwandfreie Betrieb der
`Schnittstelleneinrichtung 10 sogar in Multi-Tasking-Hostsy(cid:173)
`stemen gewi.ihrleistet.
`Fig. 2 zeigt ein detailliertes Blockschaltbild einer Schnitt-
`5 stelleneinrichtung 10 gemaB der vorliegenden Erfindung.
`Ein digitaler Signalprozessor (DSP) 1300 bildet gewisser(cid:173)
`maBen das HerzstUck der SchnittsteUeneinrichtung 10. Der
`DSP kann ein beliebiger DSP sein, wobei es jedoch bevor(cid:173)
`zugt wird, da/3 er einen Auf-Chip-Direkt-Zugriffsspeicher
`10 (RAM) von 20 KB aufweist. In dem Direktzugriffsspeicher,
`der bereits auf dem DSP integriert ist, konnen beispiels(cid:173)
`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
`15 Fouriertransformation (FFT) in Echtzeit sowie eine optio(cid:173)
`nale Datenkompression fiir von der Sende/Empfangsein(cid:173)
`richtung zu dem Hostgerat zu Ubertragenden Daten, um eine
`hohere Effizienz zu erreichen, und um rnit Hostgeraten, die
`kleinere Speichereinrichtungen besitzen, zusarnrnenarbeiten
`20 zu konnen.
`Die erste Verbindungseinrichtung 12 von Fig. 1 enthalt
`bei dem in Fig. 2 gezeigten bevorzugten Ausfiihrungsbei(cid:173)
`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(cid:173)
`geraten oder Laptops vorhandenen SCSI-Schnittstelle. Die
`SCSI-Schnittstelle (SCSI = Small Computer System Inter(cid:173)
`face = Kleincomputersystemschnittstelle) 1220 wandelt die
`Uber den SCSI-Verbinder 1240 empfangenen Daten in fiir
`den DSP 1300 verstandliche Daten um, wie es fiir Fachleute
`bekannt ist. Die erste Verbindungseinrichtung 12 umfaBt
`ferner einen EPP mit einer Datenrate von ungefi.ihr 1 MB/s
`(EPP = Enhanced Parallel Port) fiir eine im Vergleich zur
`Datenrate von 10 MB/s der SCSI-Schnittstelle moderateren
`DatenUbertragungsrate von 1 MB/s. Der EPP 1260 ist mit
`einem 25-Pin-sub-D-Verbinder 1280 verbunden, um bei(cid:173)
`spielsweise an eine Dru