DD275130A1 - Transportabler datenspeicher fuer computer in eisenbahntriebfahrzeugen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen transportablen Datenspeicher mit minimaler Anzahl optoelektronischer Schnittstellen fuer den Datentransfer. Durch konsequente galvanische Trennung zu externen Systemen wird eine hohe Datensicherheit unter den extremen Eisenbahntriebfahrzeugbedingungen erreicht. Dies betrifft sowohl die Datenleitungen als auch die Stromversorgung. Der Datenspeicher kann sowohl fuer mobile Computer, z. B. Bordcomputer als auch fuer stationaere Computer, z. B. Personalcomputer eingesetzt werden. Die erfindungsgemaesse Loesung besteht darin, dass dem Dateneingang in Form eines Fototransistors zwei Impulsformer, von denen mindestens einer eine einstellbare Triggerschwelle aufweist, parallel zu zwei Schieberegistern geschaltet sind. Dadurch ist es moeglich, bei zwei parallelen Signalen an nur einem Dateneingang durch Ueberlagerung Signale unterschiedlicher Intensitaet zu erzeugen, die durch eine entsprehende Auswertung im Datenspeicher wieder getrennt und ausgewertet werden.

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen transportablen Datenspeicher mit minirr dler optoelektronischer Schnittstellenzahl und hoher Speichersich uheit zum Einsatz in Eisenbahntriebfahrzeugen mit eigenem Bordnetz. Der Datenspeicher kann als externer Speicher sowohl für mobile Computer, z. S. Bordcomputer, als auch für stationäre Computer, z. B. Personalcomputer, eingesetzt werden.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Für den leitungsloson Transport von Daten zwischen Datenerfassungseinheit und Datenverarbeitungseinheit sind verschiedene Vorrichtungen bzw. Speichermaterialien bekannt. Herkömmliche Speichermaterialien, wie Magnetbänder. Magnetscheiben, Magnetkarten, Disketten weisen eine hohe Speicherdichte und einfache Übertragungsanforderungen hinsichtlich der Organisation des Datentransfers auf, benötigen aber aufwendige Geräte zum Beschreiben oder Lesen dieser Speichermedien. Außerdem ist die Datensicherheit unter der Einwirkung elektromagnetischer Feldor, wie sie besonders auf Eisenbahntriebfahrzeugen auftreten, nicht oi.i.ö besondere und aufwendige Maßnahmen gegeben.

Weiterhin ist eine tragbare Datenspeichervorrichtung mit Halbleiterspeicher bekannt (DE 3148506). Der Datentransfer in die bzw. aus der Speichervorrichtung erfolgt mi'His Licht- oder Schallwellensignalen. Dafür ist eine leiterlose Datenempfangseinheit mit vier Eingängen fur den Empfang von Schreib- und Lese-Steuersignalen, der Datensignale und des Taktsignales vorgesehen. Nach Umwandlung in elektrische Signale erfolgt eine Seriell-Parallel-Umsetzung von Adressensignalen und Datensignalen und der Transport in de.i Halbleitersneicher.

Der so vorgestellte Aufbau bewirkt mit seiner relativen hohen Anzahl von Dateneingängen neben dem erhöhten Aufwand von Bauteilen auch größere Aufwände für die exakte Positionierung der Datenspeichervorrichtung zur entsprechenden Dateneinschreibeinrichtung, um Übertragungsfehler beim Datentransfer auszuschließen.

Ein weiterer Nachteil ergibt sich aus der gewählten Stromversorgungsschaltung mit der externen Stromversorgung und einer Bereitschaftsbatterie, die die Stromversorgung nach Trennung der externen Stromversorgung aufrechterhält. Mit dieser Lösung können durch die direkte Kopplung mit dor externen Stromquelle auf Grund elektromagnetischer Störungen, Verfälschungen von Speicherinhalten hervorgerufen werden, die im Interesse einor hohen Sicherheit zu vermeiden sind.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, einen einfachen Datenspeicher zu schaffen, der unter Eisenbahntriebfahrzeugbedingungen mit hoher Sicherheit arbeitet.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, eine transportable Datenspeichervorrichtung, die über nur je eino Ein- und Ausgabeschnittstelle verfügt und unter den extremen Bedingungen in Eisonbahntriebfahrzeugen eine hohe Übertragungs- und Speichersicherheit aufweist, zu schaffen.

Erfindungsgemaß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß für die Datenspeicherung in den Datenspeicher gleichmäßig getastete Lichtimpulse, die von der Datenerfassungseinheit über eine geeignete Lichtquelle erzeugt werden, mittels Fototransistor in elektrische Signale gewandelt werden. Dabei müssen die Lichtsignale in zwei Stufen unterschiedliche Intensität aufweisen, die die L- und Η-Signale repräsentieren. Die Erkennung dieser Signale für eine richtige tinspeicherung wird mit zwei Impulsformern, von denen mindestens einer einen einstellbaren Schwellwert aufweisen muß, und von zwei Schieberegistern realisiert. Zwischen einem dieser Impulsformer und einem Schieberegister ist ein AND-Gatter geschaltet, über das das Taktsignal in den C-Eingang des Schieberegisters gelangt. Erreicht ein übertragenes Steuerbit den Ausgang Q_)e dieses Schieberegisters, sperrt dieses AND-Gatter den C-Eingang dieses Schieberegisters für die Adreßbits, dio dann an den Eingängen eines

RAM-Feldes seriell-parallel gewandelt anliegen. Gleichzeitig wird der CE-Eingang des anderen Schieberegisters aktiviert und die folgenden übertragenen Daten über dieses Schieberegister an die bereits entsprechend adressierten Eingänge des RAM-Feldes gelegt. Mit dieser Lösung ist es möglich, über nur einen Datenübertragungseingang alle erforderlichen Signale für eine sichere Datenspeicherung zu übertragen. Daraus ergibt sich eine minimale Anzahl von Fototransistoren, und außerdem tritt kein zusätzlicher Aufwand für die Abschottung der einzelnen Dateneingänge untereinander auf.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Figur 1 zeigt dazu das Gesamtschaltbild der Datenspeichervorrichtung.

Der Fototransistor 1 empfängt sowohl das Datensignal D, als auch den Takt C. Beide Signale werden von einer Luminiszensdiode auf der Computerseite orzougt und sind so überlagert, daß ein etwas dunkleres Lichtsignal immer den Taktimpuls darsvellt und nur bei Η-Impulsen das Datensignales diese Lichtsignale heller erscheinen.

Dem Fototransistor 1 sind die Schwellwertschalter 2 und 3 nachgeschaltet, wobei der Schwellwertschalter 2 erst bei einer höheren Spannung am Ausgang des Fototransistors 1 und damit erst durch ein Η-aktives Datensignal angesprochen v/ird und an seinem Ausgang den Datensignalen äquivalente Rechteckimpulse liefert.

Dagegen ist die Schaltschwelle des Schwellwertschalters 3 niedriger eingestellt und dieser liefert schon bei den dunkleren Lichtsignalen, wie sie dem Takt C entsprechen, äquivalente Rechtecksignale.

Figur 2 zeigt dazu das Impulsdiagramm. Daraus ist ersichtlich, daß der Takt immer durch die in ihrer Lichtintensität niedrigeren Lichtsignale gebildet wird, während Η-Impulse des Datensignals nur bei erhöhter Lichtintensität parallel zum Takt übertragen werden.

Das Datensignal setzt sich aus 24 seriellen Informationsbits zusammen, die zu den dazugehörigen Taktsignalen Ti bis T₂₄ vom Computer gesendet werden. Figur 3 zeigt das Impulsdiagramm für den Schreibzustand des Datenspeichers. Wie daraus ersichtlich ist, besteht das Datensignal aus einem Steuerbit S, einem R /W-Steuerbit zur Schreib/Lese-St juorung, 14 Adreßbus Ao bis A₁₃ und 8 Datenbits Do bis D₇.

Diese Informationsbits werden mit Hilfe des Taktes C in das 16-Bit-Schieberegister 5 (Fig. 1) am Eingang Di eingeschoben. Der Takt C liegt dabei nach Passieren des AND-Gatters 4 am C-Eingang des Schieberegisters an.

Wenn nach 16 Taktimpulsen das Steuerbit S am Ausgang Q₁₆ des Schieberegisters 5 erscheint, wird die Taktzufuhr über den negierten Eingang des AND-Gatters 4 gesperrt. Damit liegen die Adreßbits jetzt ssriell-parallel gewandelt an den Eingängen A₀ bis A₁₃ des 16-k-Byte-RAM-Feldes 8 an. Während das W E -Signal über das NAND-Gatter 6 aus dem Schreib/Lese-SteuerbitTT/W am Ausgang Q,6 des Schieberegisters 5 und dem Steuerbit S am Ausgang Q₁S gewonnen wird, löst das mittels des Negations-Gatters 7 negierte Steuerbit das C~S~-Signal im RAM-Feld 8 aus.

Gleichzeitig bewirkt das W E -Signal die Aktivierung des 8-Bit-Schieberegisters 10 über dessen CT-Eingang. Mit den weiteren Taktimpulsen T₁₇ bis T₂₄ (Fig.3) werden die Daten D₀ bis D; in das 8-Bit-Schieberegister 10 eingeschoben und seriell-parallel gewandelt an die entsprechenden Eingänge des RAM-Feldes 8 golegt. Da bereits die gültige Adreßinformation sowie das W E und C S -Signal am RAM-Feld 8 anliegen, wird somit das anliegende Datenwort in die entsprechende RAM-Zelle eingeschoben. Mit dem Taktsignal T₁₇ wird das Steuerbit S in den nachgeschalteten Johnson-Zähler 9 an dessen D-Eingang übernommen und löst mit dem Taktsignal T₂₄ (Fig. 2) über eine Verzögerungsschaltung 11, d. h. nach Abschluß des Schreivorganges, durch den Ausgang Qj ein RESET-Signal aus, das über die R-Eingänge des 16-Bit-Schieberegisters 5 und des dekadischen Johnsonzählers 9 das Rücksetzen dieser beiden Schaltkreise bewirkt und damit den Schreibvorgang für ein Datenwort abschließt. Der Lesdvorgang der Datenspeichervorrichtung wird in Figur 4 als Impulsdiagramm veranschaulicht. Im Gegensatz zum Schreibvorgang wird beim Lesevorgang nach dem Steuerbit S das Schreib-Lese-Steuerbit R /W negiert in das 16-Bit-Schieberegister 5 eingeschoben. Liegt nun nach dem Taktimpuls Τ_1β die Adreßinformation an den Eingängen A₀ bis A₁₃ des 16-Byte-RAM-Feldes 8 an, wird jetzt am Ausgang des NAND-Gatters 6 ein Η-Signal ausgegeben und damit der W E -Eingang des RAM-Feldes 8 auf einen Lesevorgang eingestellt.

Mit diesem Η-Signal, das gleichzeitig am C Ε-Eingang C⁴JS 8-Bit-Schieberegisters 10 anliegt, verbleiben dessen Ausgängo Q₁ bis Qe im Tri-State-Zustand. Damit liegen die auszulesenden Datenbits Do bis D₇ der angesprochenen RAM-Zelle an den parallelen Eingängen JP₁ bis JP, des 8 Bit-Schieberegisters 12 an. Analog zum Schreibvorgang wird mittels des Steuerbits S über das AND-Gatter 4 eine weitere Taktzufuhr für das 16-Bit-Schieberegistors 5 gesperrt, so daß die Adreß-, WT- und TTS-Informationen an den entsprechenden Eingängen des RAM-Feldes 8 statisch verbleiben.

Gleichzeitig mit dem Taktsignal T₁₇ muß das Datensendesignal in den Η-Zustand gehen und damit ajs Steuerbit P/3 (Fig.4) zur parallel-seriellen Wandlung am Eingang P/S des 8 Bit-Schieberegisters 12 erscheinen. Mit diesem P/S-Signal erfolgt die parallele Datenübernahme der adressierten RAM-Zelle in das 8 Bit-Schieberegister 12. Im weiteren Verlauf des Lesevorganges mit den Taktsignalen T₁₈ bis T₇₆ (Fig.4) verbleibt das P/S-Signal im L-Zustand, so daß die Datenbits D₀ bis D₇ durch die Steuerbit S- und R/W-Freigabo am AND-Gatter 13 nun seriell über eine Treiberschaltung 14 und der Luminiszensdiode 15 als optische Lichtsignala ausgegeben und vom Computer mittels eines Fototransistors aufgenommen werden. Analog zum Verlauf des Schreibvorgangeü wird jetzt auch beim Lesevorgang das Steuerbit S nach Erscheinen am Ausgang Qi₆ des 16-Bii-Schiöberegisters 5 vom D-Eingang des dekadischen Johnson-Zählers 9 übernommen und bewirkt nach dem Taktimpuls T₂₄ das Rücksetzen sowohl des 16-Bit-Schieberegistcrs 5 als auch des dekadischen Johnson-Zählers 9, so daß ein weiterer Schreib- oder Lesevorgang erfolgen kann. Die Stromversorgung der Datenspeichervorrichtung wird in Figur 5 gezeigt. Sie besteht aus den zwei Nickel-Cadmium-Akkumulatoren 17 und 18. 8eim Betrieb mit einem Computer wird eine Spannung Ug angelegt und damit das Relais 16 so betätigt, daß sich die Reiaiskontakte C₁B₁ bzw. C₂ a₂ schließen. Dadurch wird das Batterieelement 17 geladen, während das Batterieelement 18 die Stromversorgung der Datenspeichervorrichtung zur Erhaltung des Speicherinhaltes sichert. Wird nun die Datenspeichervorrichtung vom Computer abgetrennt, fällt das Relais 16 ab, wobei sich nun die Relaiskontakte C₁ b, und C₂ b₂

schließen. Dadurch puffert das geladene Batterieelement i? das zum Teii durch den Dauerbetrieb entladene Batterieelement nach. Durch einen entsprechenden Spannungsbereich, der großen Kapazität der Batterieelemente und dem geringen Stromverbrauch der Datenspeichervorrichtung ist gesichert, daß die Datenspeichervorrichtung immer betriebsbereit ist und Datenverluste ausgeschlossen werden. Außerdem können beim Trennen bzw. Anschließen der externen Stromversorgung keine Störungen über galvanisrhe Verbindungen in den Speicher gelangen.

Claims (4)

1. Transportabler Datenspeicher für Computer in Eisenbahntriebfahrzeugen, die über optoelektronische Datenübertragungsoin- und ausgänge verfügen, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Dateneingang in Form eines Fototransistors zwei Impulsformer, von denen mindestens einer eine einstellbare Triggerschwelle aufweist, parallel zu mindestens zwei Schieberegistern und Logikgattern geschaltet sind.

2. Transportabler Datenspeicher für Computer in Eisenbahntriebfahrzeugen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Impulsformer ein einstellbarer Komparator ist.

3. Transportabler Datenspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Impulsformer Komparatoren mit unterschiedlichem Schwellenwert sind.

4. Transportabler Datenspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsformer als Triggerschaltkreise ausgeführt sind.