AT501039A1

AT501039A1 - System zum betreiben eines endgerätes

Info

Publication number: AT501039A1
Application number: AT18392004A
Authority: AT
Original assignee: Sorex Wireless Solutions Gmbh
Priority date: 2004-11-04
Filing date: 2004-11-04
Publication date: 2006-05-15

Description


  Wireless Solutions Document No. : Patentschift_b Date: 02 November 2004 Issue 1.0 Page: 2
TABLE OF CONTENTS
1. FELD DER ERFINDUNG 3
2. STAND DER TECHNIK 3
2.1 BLUETOOTH : 3
2.2 WI-FI (WLAN) 802.11X: 4
2.3 RS232 (ENGL. V.24): 4
2.4 USB (UNIVERSAL SERIAL BUS): 6
2.5 LAN (ETHERNET) 802.3 : 7
3. ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG 7
4. DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG 7
5. BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN 9
6. ANSPRÜCHE 10
7. ZEICHNUNGEN 12
8. KONTAKT 13
File : Patentschift b
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1. Feld der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf ein System, das es ermöglicht Aktoren/Sensoren an ein vorgefertigtes System zu koppeln. Diese Aktoren/Sensoren werden durch eine neu entwickelte standardisierte Befehlslibrary überwacht und gesteuert.

   Inhalt der Erfindung ist die Koppelung von Aktoren/Sensoren an eine Befehls und Steuereinheit. Das System zeichnet sich dadurch aus, unterschiedliche Kommunikationsschnittstellen für unterschiedliche Befehlseingabeeinheiten und eine Kommunikationsschnittstelle zur Übertragung von Steuerbefehlen an/von einem Endgerät zur Verfügung zu stellen.
Das Neue an dieser Entwicklung ist, das verschiedenste Kommunikationsarten (Übertragungsmedien) (z.B. Ethernet, WLAN, Bluetooth, RS232, IEEE1394, USB..) verwendet werden können. Der verwendete Sensor/Aktor wird nun mit einer eigenen Steuerungseinheit an die Übertragungseinheit angeschlossen. Diese Koppelung wird durch eine standardisierte Schnittstelle vollzogen.

   Die Befehlsbibliothek stellt vorgefertigte Routinen zur Verfügung, die es ermöglichen mit dem Endgerät (Sensor/Aktor) via Übertragungseinheit und Steuereinheit des Sensors/Aktors zu kommunizieren.
2. Stand der Technik
2.1 Bluetooth:
BLUETOOTH ist eine standardisierte kostengünstige Technik zur Funkübertragung von Daten. Zu einem Bluetooth-System gehören: Radio-Komponente, LinkController, Link-Manager.
Bluetooth-Devices erkennen sich automatisch und bauen eine Netzwerkverbindung auf. Auf einer Trägerfrequenz von 2,4 GHz (ISM-Band) gelangen die Daten von einem Adapter zum anderen, wobei die Signale keine
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Vorzugsrichtung haben und damit prinzipiell von jedem Gerät zu empfangen sind.

   Bluetooth arbeitet mit einer Spread-Spectrum-Modulation, kombiniert mit Frequency-Hopping (1600 Frequenzsprünge je Sekunde). Zwischen 2,402 GHz und 2,480 GHz stehen 79 nutzbare Hopping-Frequenzen im Abstand von jeweils 1 MHz zur Verfügung. Eine eindeutige ID plus Verschlüsselung der Daten sorgt dafür, dass nur diejenigen Geräte miteinander kommunizieren können, denen das "erlaubt" ist. Die maximale Datenrate beträgt zurzeit bis zu rund 1 MBit/s und die Reichweite ist momentan auf 100 Meter beschränkt. Um die volle Bluetooth-Funktionalität nutzen zu können, muss das Betriebssystem entsprechende Voraussetzungen erfüllen.

   Dazu gehört, dass Bluetooth-Hardware erkannt, Verbindungen aufgebaut und Daten sicher übertragen werden.
2.2 Wi-Fi (WLAN) 802. llx:
Bei 802.11 handelt es sich um ein drahtloses Datenübertragungsprotokoll, dass dazu entwickelt wurde, Hochgeschwindigkeits-Ethernets ohne Kabel zu erstellen. Dabei dreht es sich um einen so genannten offenen Standard, der auf der Frequenz von 2,4 GHz und mit 13 Kanälen (in Europa, in den USA sind es nur 11) arbeitet. Wie Bluetooth ist auch dieser Standard Lizenzfrei. Jedoch überlappen sich bei Wi-Fi die Kanäle teilweise, was zu einer Reduzierung der Übertragungsrate führt. Der 802.11b Standard gestattet eine Bandbreite von 11 Mbit/s, die Version 802.11g sogar 54 Mbit/s. Zukünftig sollen bis zu 320 Mbit/s erreicht werden. Das grosse Problem von Wi-Fi liegt aber im Stromverbrauch der Sendereinheit, welcher viel zu hoch ist.

   Als Verschlüsselungsmöglichkeiten stehen WEP (64 oder 128 Bit Schlüssel) oder WPA (128 Bit Schlüssel und ein bis zu 63 Zeichen langes Passwort) zur Verfügung.
2.3 RS232 (engl. V.24):
Nahezu jeder Computer ist mit einer oder zwei seriellen Schnittstellen ausgestattet. An jeder dieser Schnittstellen kann nur ein Endgerät angeschlossen werden. Mit COMl, COM2, COM3, usw. (engl. Bezeichnung für die serielle Schnittstelle) wird einer physischen existierenden Schnittstelle eine logische
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Wireless Solutions Document No.: Patentschift_b Date: 02 November 2004 Issue 1.0 Page: 5
Bezeichnung durch das BIOS und das Betriebssystem zugeteilt. Unter dieser Bezeichnung können alle Anwendungen auf diese Schnittstelle zugreifen.

   Die Signalspannung ist auf allen Leitungen bipolar und darf nicht zwischen +3....-3V liegen. Der maximale Spannungsbereich liegt zwischen +15...-15V. Die nutzbare Kabellänge zwischen der Schnittstelle und dem Endgerät ist abhängig von der Signalstärke und Übertragungsgeschwindigkeit. Je schneller die Übertragung, desto kürzer und hochwertiger sollte das Kabel sein. Sind die Voraussetzungen optimal lässt sich eine Kabelstrecke von 30 Metern überbrücken. Allerdings nur mit einer sehr geringen Geschwindigkeit. Für reelle Anwendungen sollten 6 bis 8 Meter nicht überschritten werden.
4<V 24>[upsilon] bertragungs strecke
DE E D U E DÜ E DE E
 <EMI ID=4.1> 

Die Datenendeinrichtung (DEE), ein Computer stellt den Sender bzw. Empfänger dar. Sie sendet und empfängt die Daten, steuert und kontrolliert über Fehlererkennung die Datenübertragung.

   Die Datenübertragungseinrichtung DÜE ist das Bindeglied zwischen DEE und dem Übertragungsweg. Sie setzt die Daten in eine zur Übertragung geeigneten Form um. Die DÜE ist ein Modem, die an der DEE angeschlossen ist. Die Schnittstelle zwischen DEE und DÜE ist Z.B. die serielle Schnittstelle V.24, RS232.
Asynchrones Gleichlaufverfahren
Paritätsbit
Startbit
Ruhezustand
\
Stopbrt
1 1
Ende [beta]j[epsilon]-
File : Patentschift b
/ Daten bris
Coderhmen
Zeichenrahm ert
' Datenfluss
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Document No. : Patentschift b Date: 02 November 2004
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Der Zeichenrahmen beim asynchronen Gleichlaufverfahren besteht aus Startbit(l Bit), Datenbits(5 bis 8 Bit), Paritätsbit(0 oder 1 Bit) und Stopbit(l oder 2 Bit).

   Wobei das Stopbit ein künstlich erzeugter Ruhezustand ist. Der Empfänger der Signale wertet die fallende Flanke vom Stopbit zum Startbit aus und synchronisiert während der Zeit des Sendens des Zeichenrahmens mit dem Sender.
Synchrones Gleichlaufverfahren
Block Syn
Syr S n
Block
Syn Syn
Syn
Datenfluss
Der Sender stellt zu Beginn der Zeichenfolge durch Senden eines festgelegten Steuerzeichens(SYN) den Gleichlauf her. Sender und Empfänger sind während der Zeit des Übertragungsblocks im Gleichlauf. In den Pausen wird das Zeichen SYN gesendet.
2.4 USB (Universal Serial Bus) :
Der USB ist eine I/O-Schnittstelle, die mit dem Steckerwirrwarr der unterschiedlichsten Peripheriegeräte Schluss macht. Neben Tastatur, Maus, Modem, Drucker, Mikrofon, Lautsprecher, Kamera, Scanner bringt jede neue Peripherie eine neue Schnittstelle mit.

   Der USB kennt nur einen Steckertyp für alle Geräte, so dass Verwechslungen ausgeschlossen sind. Die Identifikation der Geräte wird vom USB-Hostadapter im Rechner durchgeführt, der auch die Grund konfiguration vornimmt. Der USB ist besonders Anwenderfreundlich, da er automatisch das Laden gerätespezifischer Treiber veranlasst. Es sind keine besonderen Einstellungen notwendig, wie korrekte Terminierung, Jumperbelegung oder Protokoll-Einstellungen. Die USB-Spezifikation sieht das Zufügen und Entfernen der Peripherie-Geräte im laufenden Betrieb vor. Man spricht dabei von Hot-Plugging. Insgesamt können maximal 127 Geräte an einem Hostadapter angeschlossen werden.

   Die Übertragungsgeschwindigkeiten liegen bei USB 2.0 bei bis zu 480 Mbit/s.
File : Patentschift b
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2.5 LAN (Ethernet) 802.3:
Das LAN bezeichnet ein lokales Netzwerk, das mehrere Computer und Peripheriegeräte innerhalb eines Gebäudes über Kabel miteinander verbindet. Ein einfaches Netzwerk besteht aus mindestens zwei Computern, die über eine Direktverbindung (Crossoverkabel) oder einem Kopplungselement (Hub oder Switch) verbunden sind. Der Internet-Zugang erfolgt über einen Router (meist im Modem integriert) der am Switch (ebenfalls meist im Modem integriert) angeschlossen ist und allen Computer im Netzwerk den gleichzeitigen Zugriff auf das Internet ermöglicht.

   Die Datenübertragung erfolgt über verschiedene Protokolle des siebenschichtigen OSI Modells (z.B. NetBios, TCP/IP, UDP, etc.) mit Geschwindigkeiten bis zu 10 Gbit/s. Als Zugriffsverfahren wird CSMA/CD verwendet. Hierbei wird überprüft ob das Übertragungsmedium "frei" ist bevor Datenpakete versendet werden. Jeder Teilnehmer hört permanent das Medium ab. Kommt es während einer Übertragung zu einer Kollision wird das Paket von entsprechenden Protokoll des OSI Modells erneut angefordert.
3.

   Zusammenfassung der Erfindung
System (SYS) zum Betreiben eines Endgerät (END) mit einer Befehls/Eingabeeinheit, wobei es dazu eingerichtet ist, zumindest einen Befehl (BEF), der je in einem Endgerät (END) und einer Befehlseingabeeinheit (BEF) abgelegt ist über eine Übertragungseinheit (UET), die eine erste Schnittstelle (SE2) zum Datenaustausch mit der Befehlseingabeeinheit (BEF) und eine zweite Schnittstelle (SEI) zum Datenaustausch mit dem Endgerät (END) aufweist, zu übertragen.
4.

   Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Das SYS zeichnet sich dadurch aus, unterschiedliche
Kommunikationsschnittstellen (SEI) für unterschiedliche Befehlseingabeeinheiten
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(BEE) und eine Kommunikationsschnittstelle (SE2) zur Übertragung von Steuerbefehlen an/von einem Endgerät (END) zur Verfügung zu stellen.
Zur Übertragung der Steuerbefehle zwischen UET und STR/END wird ein standardisiertes Protokoll verwendet welches einen wachsenden Befehlssatz (BLIB) enthält.
Der Anwender hat den Vorteil, nur ein sehr einfaches Steuerungsprotokoll (SPR) in der STR zu entwickeln und kann somit sein Endgerät (END) über verschiedenste Medien steuern.

   Weiters muss man in der STR nur jene Befehle implementieren die man im PRO in der BEE verwendet.
Beispiel eines Geräteaufbaus:
Das END könnte zum Beispiel ein Temperatursensor sein, der an einen sehr
"einfachen" Mikrocontroller gekoppelt ist. Dieser Mikrocontroller ist weiters an die
UET (ebenfalls [mu]C) via RS232 Bus gekoppelt.
In der BEF ist die gesamte BLIB implementiert. Diese BLIB stellt sämtliche
Befehle zur Kommunikation zwischen END und BEF zur Verfügung. Dieser
Befehlssatz ist ebenso in der UET abgelegt. Diese BEF ist nun mit den verschiedensten Übertragungsmedien (z.B Ethernet, Bluetooth, WLAN....) an die
UET angeschlossen.

   Dadurch wird ein universeller Einsatz des Systems bewerkstelligt.
Über die BEF wird nun ein Befehl an die UET weitergegeben, der die erforderlichen Daten von dem END bezieht und wieder an die BEF retourniert.
Beispiele für die Kommunikation zwischen BEE und END:
Eine BEE (z.B. Mobiltelefon) sendet den BEF "switch on" an ein END (z.B. Lichtschalter) und erhält den Erfolgsstatus als Antwort: PRO auf BEE lädt die BLIB in den Befehlsspeicher PRO initialisiert die Kommunikation mit UET PRO startet den BEF "switch on" aus der BLIB
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BLIB überträgt den BEF über SEI und UEM (z.B. Bluetooth) an die UET
Die UET überträgt den BEF über SPR und SE2 an die STR im END
Die STR verarbeitet den UET (z.B.

   Licht einschalten)
Die STR überträgt den Status (Lampe defekt?) über SPR und SE2 an die UET
Die UET überträgt den Status an die BLIB in der BEE
Der BEF der BLIB liefert den Status an das PRO zurück
Ein END (z.B. Fernthermometer) sendt den BEF "echo" an die BEE und wartet eine bestimmte Zeitspanne auf Antwort, erhält das Gerät während dieser
Zeitspanne keine Antwort, so fängt z.B. eine Diode im END zu blinken an :
PRO muss die BLIB geladen und initialisiert haben
STR in END sendet den BEF "echo" über SPR und SE2 an die UET
Die UET überträgt den BEF über SEI und UEM (z.B. Bluetooth) an die BLIB
Die BLIB sendet den BEF "echo reply" als Standard-Antwort über SPR und SE2 zurück die UET
Die UET sendet den BEF über SPR und SE2 weiter an die STR in END
5. Beschreibung der Zeichnungen
Abbildung 1:
BEE Befehlseingabeeinheit z.B.

   Mobiltelefon, PC, PDA, [mu]C, ...
BLIB Befehlsbibliothek
Inhalt der Erfindung Enthält alle verfügbaren BEF
BEF Befehl
Inhalt der Erfindung z.B. "echo", "echo reply", "switch_on", "set_value", ...
File : Patentschift_b This document is property of SOREX Wireless Solutions *** ** NOTE: END OF DESCRIPTION MAY BE MIXED WITH CLAIMS

Claims

[phi] [phi] a [Phi] [Phi][Phi]

Wireless Solutions Document No.: Patentschift_b Date: 02 November 2004 Issue 1.0 Page: 10

PRO Programm

Vom Anwender entwickeltes Programm zur Steuerung des END

UEM Übertragungsmedium z.B. Bluetooth, DECT, WLAN, LAN, RS232, ...

SEI Schnittstelle 1

Zwischen BEE und UET

SPR Steuerungsprotokoll

Inhalt der Erfindung

Dient zur standardisierten Übertragung von Befehlen zw. PRO und STR/END

SE2 Schnittstelle 2

Zwischen UET und STR/END

STR Steuerungseinheit Steuert das END

END Endgerät z.B. Lichtschalter, Thermometer, ...

6. Ansprüche

1) System (SYS) zum Betreiben eines Endgerät (END) mit einer Befehls/Eingabeeinheit, dadurch gekennzeichnet, dass es dazu eingerichtet ist, zumindest einen Befehl (BEF), der je in einem Endgerät (END) und einer Befehlseingabeeinheit (BEF) abgelegt ist über eine Übertragungseinheit (UET), die eine erste Schnittstelle (SE2) zum Datenaustausch mit der

File : Patentschift_b This document is property of SOREX Wireless Solutions<[phi]>[Phi] [Phi] [Phi][Phi][Phi] [Phi] [Phi][Phi]

Wireless Solutions Document No.: Paten tschift_b Date: 02 November 2004 Issue 1.0 Page: 11

Befehlseingabeeinheit (BEF) und eine zweite Schnittstelle (SEI) zum Datenaustausch mit dem Endgerät (END) aufweist, zu übertragen.

2) System (SYS) zum Betreiben eines Endgerät (END) mit einer Befehls/Eingabeeinheit, dadurch gekennzeichnet, dass das Endgerät (END) eine Steuerung (STR) aufweist, die dazu eingerichtet ist, zumindest einen Befehl (BEF) auszuführen und dieser Befehl (BEF) in einem Speicher der Befehls/Eingabeeinheit (BEE) abgelegt ist, wobei das System dazu eingerichtet ist, bei Aufruf eines Programms (PRO) zur Steuerung des Endgeräte (END) in der Befehls/Eingabeeinheit (BEE) den Steuerbefehl zu laden und bei Aufruf einer Steuerfunktion des Steuerprogramm (PRO) mittels einer Übertragungseinheit (UET), die über eine Schnittstelle (SEI) zur Übertragung des zumindest einen Steuerbefehls (STB) an das Endgerät (END) aufweist, an das Endgerät (END) zu übertragen

3) System nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Endgerät ein Aktor/Sensor ist.

4) Verfahren zur Betreiben eines Endgerätes dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein in einem Speicher einer Befehlseingabeeinheit (BEE) abgelegter Befehl (BEF) bei Aufruf eines Programms (PRO) zur Steuerung des Endgeräts (END) in der Befehlseingabeeinheit (BEE) geladen und bei Aufruf einer Steuerfunktion des Steuerprogramms über eine Schnittstelle (SE2) an eine Übertragungseinheit (UET) übermittelt wird, welche den Befehl (EF) an das Endgerät (END) weiterleitet, wobei der Befehl (BEF) in dem Endgerät (END) ausgeführt wird.

File : Patentschift_b This document is property of SOREX Wireless Solutions . Ansprüche

1) System (SYS) zum Betreiben eines Endgerät (END) mit einer Befehls/Elngabeeinheit, dadurch gekennzeichnet, dass es dazu eingerichtet ist, zumindest einen Befehl (BEF), der Je in einem Endgerät (END) und einer Befehlseingabeeinheit (BEF) abgelegt ist über eine Übertragungseinheit (UET), die eine erste Schnittstelle (SE2) zum Datenaustausch mit der Befehlselngabeemheit (BEF) und eine zweite Schnittstelle (SEI) zum Datenaustausch mit dem Endgerät (END) aufweist, zu übertragen.

2) System (SYS) zum Betreiben eines Endgerät (END) mit einer Befehls/Eingabeeinheit, dadurch gekennzeichnet, dass das Endgerät (END) eine Steuerung (STR) aufweist, die dazu eingerichtet ist, zumindest einen Befehl (BEF) auszuführen und dieser Befehl (BEF) in einem Speicher der Befehls/Eingabeeinheit (BEE) abgelegt ist, wobei das System dazu elnge[pi]chtet ,st bei Aufruf eines Programms (PRO) zur Steuerung des Endgeräte (END) in der Befehls/Eingabeeinheit (BEE) den Steuerbefehl zu laden und bei Aufruf e<i>ner Steuerfunktion des Steuerprogramm (PRO) mittels einer übertragungselnhe.t (UET), die über eine Schnittstelle (SEI) zur Übertragung des zumindest einen Steuerbefehls (STB) an das Endgerät (END) aufweist, an das Endgerät (END) zu übertragen

3) System nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Endgerät ein Aktor/Sensor ist.

4) Verfahren zur Betreiben eines Endgerätes dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein in einem Speicher einer Befehlseingabeeinheit (BEE) abgeiegter Befehl (BEF) bei Aufruf eines Programms (PRO) zur Steuerung des Endgeräts (END) in der Befehlseingabeeinheit (BEE) geladen und bei Aufruf emer Steuerfunktion des Steuerprogramms über eine Schnittstelle (SE2) an eine übertragungseinheit (UET) übermittelt wird, welche den Befehl (EF) an das

NACHGEREICHT

20/11 '05 SO 23:30 [SE/EM NR 5628<]> [Phi][Phi] [phi]

Endgerät (END) weiterleitet, wobei der Befehl (BEF) in dem Endgerät (END) ausgeführt wird.

NACHGEREICHT

20/11 '05 SO 23:30 [SE/EM NR 5628]