DE102005052005B4

DE102005052005B4 - Prozessor-Anordnung

Info

Publication number: DE102005052005B4
Application number: DE102005052005A
Authority: DE
Inventors: Thomas Prof.Dr.Dr. Sturm; Rupert Glaser; Christl Lauterbach; Annelie Dr. Stöhr; Werner Dr. Weber; Frank Dr. Schliep
Original assignee: Rieter Technologies AG; Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2005-10-31
Filing date: 2005-10-31
Publication date: 2007-10-18
Anticipated expiration: 2025-11-01
Also published as: DE102005052005A1; CN1959568B; US7725629B2; CN1959568A; US20070150071A1

Abstract

Prozessor-Anordnung (1), mit
– einer Mehrzahl von Prozessoreinheiten (2), die jeweils mit mindestens einer benachbarten Prozessoreinheit (2) gekoppelt sind, und die jeweils
ein Steuerelement (22), und
mindestens eine Kommunikationsschnittstelle (20) zum Bereitstellen einer Daten-Kommunikationsverbindung mit jeweils einer benachbarten Prozessoreinheit (2) aufweisen, und
– einem Steuerrechner (3), der mit einer der Prozessoreinheiten (2) gekoppelt ist, und zum Austausch von Informationen mit dieser Prozessoreinheit (2) eingerichtet ist, und welcher ferner so eingerichtet ist, dass mit Hilfe des Steuerrechners (3) ein Steuerelement (22) der Mehrzahl von Steuerelementen (22) ausgewählt werden kann, welches zum Steuern einer Vorrichtung (4), die mit der Prozessor-Anordnung (1) elektrisch gekoppelt ist, verwendet wird;
– wobei der Steuerrechner (3) einen Speicher (32) zum Speichern einer Adresse eines Steuerelements (22) der Mehrzahl von Prozessoreinheiten (2) aufweist, wobei die Adresse das Steuerelement (22) eindeutig identifiziert, und der Steuerrechner (3) zum Steuern der Vorrichtung (4) auf der Basis...

Description

Die Erfindung betrifft eine Prozessor-Anordnung.
Üblicherweise befinden sich Kontrollelemente zur Ansteuerung von technischen Einrichtungen an fest vorgegebenen Positionen. Beispiele sind etwa der Fensterheberschalter, die Sitzverstellung oder die Geschwindigkeitsanzeige in einem Fahrzeug, Regler für Geräte in der häuslichen Umgebung, und Steuerpulte in der industriellen Fertigung.
Wenn ein anderer Benutzer diese Kontrollelemente bedient, z.B. bei einem Fahrerwechsel in einem Fahrzeug, oder wenn sich die Gebrauchsanforderung ändert, z.B. bei der Umkonfiguration einer Fertigungsanlage, dann besteht häufig der Wunsch, dass sich die Position der Kontrollelemente verändern lässt.
Um dieses Problem zu lösen, gibt es bisher zum Beispiel die folgenden Ansätze:
Verzicht auf den Transfer von Steuer- und Anzeigefunktionen:
In diesem Fall muss der Nutzer im besten Fall auf Annehmlichkeiten verzichten. Im Büro- oder Fertigungsbereich führt dies aber auch zu einer Reduktion der Produktivität, da der Nutzer jeweils den Ort der Steuer- und Anzeigefunktionen aufsuchen muss, um diese zu bedienen oder abzulesen. Im Fahrzeug kann dies eine Veränderung der Sitzposition oder Haltung sein, in einer Produktionshalle hingegen ein Fußweg von mehreren Metern.
Physische Mobilität der Steuer- und Anzeigefunktionen: Werden die Steuer- und Anzeigefunktionen in einem mobilen Gerät untergebracht, das drahtlos oder drahtgebunden mit den technischen Einrichtungen kommuniziert, so stellt dies in einigen Bereichen eine praktikable Lösung dar. Beispiele sind etwa die Infrarot-Fernbedienung von Mediengeräten (Fernseher, Stereoanlage), die Bluetooth-Kommunikation zwischen einem PDA (persönlicher digitaler Assistent, personal digital assistent) und einem Drucker, der von dem PDA gesteuert wird, oder ein Laptop zur kabelgebundenen Diagnose von Fehlfunktionen in einem Automobil. Nachteile dieser Lösung sind aber die hohen Kosten für eine solche Art von Fernsteuerung, die Gefahr des Verlusts eines solchen Steuergerätes, typischerweise die Exklusivität der Ansteuerung (d.h. durch eine Person) und die Notwendigkeit, ein solches Gerät am Körper oder in der Hand führen zu müssen. Innerhalb eines Fahrzeugs etwa kann das Autoradio in der Regel nicht sinnvoll mit einer Infrarot-Fernbedienung gesteuert werden. In industriellen Produktionsbereichen werden meist freie Hände benötigt, so dass Steuerfunktionen fest installiert sein sollten.
Vervielfachung der Steuer- und Anzeigefunktionen: Um dem Komfort oder der Notwendigkeit einer Ansteuerung oder Anzeige an mehreren Orten gerecht zu werden, können die Steuer- und Anzeigefunktionen auch in vielfacher Ausfertigung an verschiedenen Orten vorgehalten werden. Dies kann z.B. eine Vielzahl von Lichtschaltern sein, die die gleiche Lampe oder die gleiche Gruppe von Lampen schalten, mehrfache Ausführungen von Fensterhebern oder eine festinstallierte kabelgebundene Hifi-Fernbedienung am Lenkrad eines Fahrzeuges, Anzeigelemente an mehreren Orten einer Fertigungsanlage oder auch Bedienelemente in verschiedenen Höhen zur behindertengerechten Ausstattung im Büro oder in der häuslichen Umgebung. Zur Realisierung muss aber jeweils eine entsprechende Verkabelung oder Funkeinrichtung installiert werden. Nicht nur aus Kostengründen werden diese Steuer- und Anzeigefunktionen in der Regel zudem nur in sehr beschränkter Anzahl realisiert. Speziell eine ergonomische Feinjustage im Nahbereich ist typischerweise nicht möglich, da etwa ein bestimmtes Schaltelement im Griffbereich eines Fahrzeuglenkers aus optischen Gründen und zur besseren Übersichtlichkeit nicht in zehnfacher Ausfertigung in verschiedenen Höhen vorhanden sein wird.
Die zu lösende Problemstellung lässt sich dergestalt verallgemeinern, dass Steuerfunktionen an frei wählbare Positionen innerhalb einer zweidimensionalen Mannigfaltigkeit, die aus mehreren Einzelteilen bestehen kann, transferiert werden sollen. Beispiele solcher Mannigfaltigkeiten sind größere Oberflächen in der menschlichen Umgebung, wie etwa Fußböden, Wände und Decken in Räumlichkeiten, die Innenverkleidung von Fahrzeugen, die Oberfläche von Sitzen, Armaturen oder auch die Verblendungen von Fertigungsanlagen im industriellen Bereich.
In DE 103 37 940 A1 , DE 103 35 819 A1 und DE 103 44 285 A1 sind Prozessor-Anordnungen mit einer Mehrzahl von Prozessorelementen beschrieben, wobei die Prozessor-Anordnungen beispielsweise in einer Textilgewebestruktur integriert sein können.
Bei der in DE 103 37 940 A1 beschriebenen Prozessor-Anordnung sind einander benachbart angeordnete Prozessorelemente elektrisch miteinander gekoppelt. Die Prozessorelemente weisen jeweils einen Sensor sowie einen Prozessor auf. Der Prozessor weist eine oder mehrere Kommunikationsschnittstellen auf, wobei die Kommunikationsschnittstellen zweier benachbarter Prozessorelemente mittels leitfähiger Datenübertragungs-Fäden zur Übertragung von Daten zwischen den benachbarten Prozessorelementen elektrisch miteinander gekoppelt sind. Die Prozessor-Anordnung ist an einer Stelle am Rand der Textilgewebestruktur mit einer zentralen Steuereinheit gekoppelt, welche Daten mit der Prozessor-Anordnung bzw. einzelnen Prozessorelementen der Prozessor-Anordnung austauschen kann. Die Sensoren der Prozessorelemente sind als Drucksensoren eingerichtet sein, so dass mittels der Textilgewebestruktur das Betreten eines Teppichs, in welchem die Textilgewebestruktur eingebracht ist, lokal aufgelöst festgestellt werden kann.
Bei der in DE 103 35 819 A1 beschriebenen Prozessor-Anordnung sind die Prozessoren der Prozessor-Anordnung in einer Baumstruktur miteinander gekoppelt, wobei nur die einander örtlich direkt benachbart angeordneten Prozessoren miteinander zum Austausch elektronischer Nachrichten gekoppelt sind. Jeder Prozessor verarbeitet von einem Nachbarprozessor mindestens eine Erlaubnis-Angabe, mit der angegeben wird, wie viele elektronische Nachrichten an den Nachbarprozessor zu einem vorgegebenen Zeitpunkt gesendet werden dürfen. Der Prozessor übermittelt nur maximal so viele elektronische Nachrichten an den Nachbarprozessor, wie in der Erlaubnis-Angabe vorgegeben.
Bei der in DE 103 44 285 A1 beschriebenen Prozessor-Anordnung sind in einem Prozessorelement eine Mehrzahl von Energieversorgungs-Schnittstellen sowie eine Mehrzahl von Energieversorgungs-Schaltern vorgesehen, sowie eine Kurzschluss-Prüfeinheit zum Prüfen, ob an einer Energieversorgungs-Schnittstelle ein elektrischer Kurzschluss zu einem angeschlossenen benachbarten Prozessorelement vorliegt. Für dem Fall, dass kein elektrischer Kurzschluss vorliegt, wird der jeweilige Energieversorgungs-Schalter geschlossen, so dass elektrische Energie an die jeweilige Energieversorgungs-Schnittstelle zuführbar ist.
In GB 2 324 373 A ist eine druckempfindliche Fußbodenabdeckung (floor covering) offenbart, welche zum Verfolgen der Bewegung und der Position eines sich auf der Abdeckung befindlichen Objekts wie zum Beispiel einer Person dient. Die Abdeckung ist als Matte ("mat") ausgebildet, welche auf dem Fußboden ausgelegt oder fixiert wird. Die Matte enthält elektronische Sensoren und eine elektronische Kodier-Einrichtung, welche derart eingerichtet sind, dass die Position eines sich auf der Matte befindlichen Objekts elektronisch erfasst wird, und die Objektposition in einer computerlesbaren Form sowie mit einer Geschwindigkeit, die eine Echtzeitanzeige ermöglicht, ausgegeben wird.
Der Erfindung liegt das Problem zu Grunde, Steuerfunktionen flexibel an einstellbaren Orten zu realisieren, so dass mittels der Steuerfunktionen, die an diesen Orten angeordnet sind, elektrische Einrichtungen bedient werden können. Anders ausgedrückt ist es ein Ziel der Erfindung, einen wahlfreien Transfer von Steuerfunktionen innerhalb von Netzwerken zu ermöglichen.
Das Problem wird durch eine Prozessor-Anordnung mit den Merkmalen gemäß dem unabhängigen Patentanspruch gelöst.
Anschaulich kann ein Aspekt der Erfindung darin gesehen werden, dass eine Prozessor-Anordnung aus einer Mehrzahl von Prozessoreinheiten bereitgestellt wird, wobei die Prozessoreinheiten untereinander elektrisch leitfähig gekoppelt sind und jeweils ein Steuerelement und mindestens eine Kommunikationsschnittstelle zum Bereitstellen einer Daten-Kommunikationsverbindung mit einer der benachbarten Prozessoreinheiten aufweisen. Die Prozessor-Anordnung ist mittels einer der Prozessoreinheiten mit einem Steuerrechner gekoppelt, so dass Informationen zwischen dem Steuerrechner und dieser Prozessoreinheit ausgetauscht werden können, wobei die mit dem Steuerrechner gekoppelte Prozessoreinheit die von dem Steuerrechner empfangenen Informationen an die übrigen Prozessoreinheiten der Prozessor-Anordnung weiterleitet. Ferner ist der Steuerrechner dazu eingerichtet, einer Vorrichtung, wie z.B. einer Lampe, einer Maschine oder einer kompletten Produktionsanlage, die mit der Prozessor-Anordnung elektrisch gekoppelt ist, ein bestimmtes Steuerelement der Mehrzahl von Steuerelementen zuzuweisen, so dass die Vorrichtung mittels des zugewiesenen Steuerelements gesteuert wird. Der Steuerrechner weist einen Speicher zum Speichern einer Adresse eines Steuerelements der Mehrzahl von Prozessoreinheiten auf, wobei die Adresse das Steuerelement eindeutig identifiziert, und der Steuerrechner zum Steuern der Vorrichtung auf der Basis einer Information eingerichtet ist, die mittels des Steuerelements eingegeben ist, dem die gespeicherte Steuerelement-Adresse entspricht.
Das durch die Prozessor-Anordnung realisierte Netzwerk aus Prozessoreinheit kann ein fest verdrahtetes Netzwerk sein, in dem jede Prozessoreinheit eine fest vorgegebene eindeutige Adresse hat.
Die Vorrichtung kann jede mittels elektrischer Signale steuerbare Vorrichtung sein, wobei auch ein zusätzliches Schaltelement, z.B. ein Transistor, ein Relais o.ä., zur Steuerung der Vorrichtung angewendet werden kann, falls der Ausgangsstrom des Steuerrechners nicht zum Betätigen der Vorrichtung ausreicht. Die zu steuernde Vorrichtung kann extern zu der Prozessor-Anordnung und dem Steuerrechner angeordnet sein. Anschaulich ausgedrückt bedeutet das, dass die zu steuernde Vorrichtung durch Lösen der elektrischen Leitungen von dem Steuerrechner zu der Vorrichtung auch körperlich getrennt wird. Ebenso kann die zu steuernde Vorrichtung in die Prozessor-Anordnung, bzw. den Steuerrechner integriert sein, z.B. als lichtemittierende Diode, die auf einer der Prozessoreinheiten integriert ist.
Allgemein wird somit erreicht, dass die genannte Vorrichtung mittels eines Steuerelements gesteuert wird, welches Steuerelement aus der Mehrzahl von in den Prozessoreinheiten vorhandenen Steuerelementen frei auswählbar ist, indem Signale, die von dem ausgewählten Steuerelement empfangen werden, an die zu steuernde Vorrichtung weitergegeben werden. Da die Zuordnung des Steuerelements zu der Vorrichtung in dem Steuerrechner software-technisch realisiert sein kann, kann diese Zuordnung auf einfache Weise an sich ändernde Bedingungen und Anforderungen angepasst werden.
Beim Ändern der Zuordnung eines Steuerelements zu der Vorrichtung, kann ein Benutzer dabei den Eindruck gewinnen, dass das Steuerelement, z.B. der Schalter zum Schalten der elektrischen Vorrichtung, von dem gewohnten ersten Ort an einen zweiten Ort "verschoben" worden ist, während tatsächlich die Zuordnung des ersten Steuerelements an dem ersten Ort aufgehoben wurde und ein zweites Steuerelement an einem zweiten Ort der Vorrichtung zugeordnet wurde.
Vom Blickwinkel des Steuerrechners aus betrachtet, werden von ihm einerseits Signale aller Steuerelemente und Prozessoreinheiten der Prozessor-Anordnung empfangen, und andererseits Steuersignale an die Vorrichtung ausgegeben. Insbesondere ist der Steuerrechner dazu eingerichtet, Signale eines vorgegebenen Steuerelements, als Steuersignale an die Vorrichtung auszugeben, während die Signale der anderen Steuerelemente nicht an die Vorrichtung weitergeleitet werden.
Der Steuerrechner ist z.B. ein herkömmlicher PC, und kann auch durch jede andere Steuereinrichtung realisiert sein, die zum Empfangen der Signale der Steuerelemente, zum Weiterleiten des Signals, das von einem vorgegebenen Steuerelement empfangen wird, und zum Ausgeben des Signals des vorgegebenen Steuerelements als einem Steuersignal an die Vorrichtung eingerichtet werden kann. Beispiele für solche Steuereinrichtungen sind Mikrocontroller-, ASIC- und FPGA-Bausteine. ASIC steht für "Application Specific Integrated Circuit", d.h. Anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis, und FPGA steht für "Field Programmable Gate Array", d.h. frei programmierbarer Logikschaltkreis.
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die Zuweisung des Steuerelements, das zur Steuerung der Vorrichtung verwendet wird, zu der Vorrichtung kann mittels einer Information realisiert sein, die in dem Speicher des Steuerrechners eingerichtet ist. Ein Vorteil dabei ist, dass die Prozessor-Anordnung auf einfache Weise umkonfiguriert werden kann, so dass ein anderes Steuerelement der Vorrichtung zu deren Steuerung zugewiesen werden kann. Die Information ist vorzugsweise in einem nichtflüchtigen aber änderbaren Speicherelement abgelegt, z.B. auf einer Festplatte, einem RAM-Speicher, einem Flash-Speicher oder einem EEPROM, so dass die Information bei Bedarf geändert werden kann.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist der Steuerrechner eine Eingabeeinheit zum Eingeben der Adresse des Steuerelements auf.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Steuerrechner eine Eingabeeinheit aufweist und auf dem Steuerrechner eine Software-Anwendung installiert ist, die die Eingabe der Adresse des Steuerelements ermöglichen. Auf diese Weise kann die Prozessor-Anordnung auf einfache Weise immer an sich ändernde Bedingungen angepasst werden, vor allem, wenn sich diese Bedingungen häufig ändern. Anschaulich gesprochen dient der Steuerrechner somit als Portal zum Eingeben der Adresse des jeweiligen Steuerelements.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung weist der Steuerrechner ferner eine Anzeigeeinheit auf.
Vorteilhafterweise kann der Steuerrechner eine Anzeigeeinheit aufweisen, wie zum Beispiel einen Bildschirm, so dass ein Benutzer der Prozessor-Anordnung sich jederzeit einen Überblick über das System und insbesondere die aktuelle Konfiguration verschaffen kann.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist ein Steuerelement der Mehrzahl von Prozessoreinheiten zum Eingeben der Adresse des Steuerelements eingerichtet.
Mit Hilfe einer solchen Konfiguration der Prozessor-Anordnung kann der Benutzer eine Eingabe der Adresse direkt auf der Prozessor-Anordnung machen, z.B. durch taktile Eingaben, so dass bestimmte Prozessoreinheiten oder auch Regionen von Prozessoreinheiten definierte Funktionen erfüllen, die andere Prozessoreinheiten nicht erfüllen. Die eingegebene Adressinformation wird an den Steuerrechner übertragen und darin gespeichert. Anschaulich gesprochen ermöglicht dieses Ausführungsbeispiel eine einfache Konfiguration der Prozessor-Anordnung, indem die Prozessoreinheiten, die zur Steuerung verwendet werden, zum Auswählen einfach angetippt werden, oder vorhandene Schaltflächen auf dem Textilelement "verschoben" werden.
Beispielsweise kann eine bestimmte Stelle in der Innenverkleidung eines Fahrzeuges so konfiguriert sein, dass eine Berührung den Motor der Fensterscheibe in Bewegung setzt, während der größte Teil der restlichen Fläche dies nicht vollführt. Auf diese Weise kann also ein Schalter oder eine Anzeige auf der gesamten vernetzten Fläche definiert werden und an beliebige Stellen transferiert werden und in beliebiger Anzahl erstellt werden. Dadurch wird die vernetzte Oberfläche zu einer Art Touchscreen, auf dem sich Anzeigen und Schaltflächen an beliebiger Stelle befinden können.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist mindestens eine Prozessoreinheit ein Ausgabeelement auf, das die mit der Prozessor-Anordnung gekoppelte Vorrichtung ist.
Ebenso kann die zu steuernde Vorrichtung als ein Ausgabeelement in die Prozessor-Anordnung, d.h. eine Prozessoreinheit integriert sein. Beispielsweise kann das Ausgabeelement eine lichtemittierende Diode sein, die auf mindestens einer der Prozessoreinheiten integriert ist. Ein solches Ausführungsbeispiel der Erfindung ermöglicht es, lichtemittierende Dioden an beliebigen Positionen der Prozessor-Anordnung ein- und auszuschalten. Die Prozessor-Anordnung kann auch eine Mehrzahl von lichtemittierenden Dioden oder ein LCD-Anzeigeelement aufweisen, deren Anzeige auf diese Weise gesteuert werden kann.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung weist jede Prozessoreinheit eine Mehrzahl von Steuerelementen und/oder Ausgabeelementen auf.
Besonders vorteilhaft ist die Anordnung einer Mehrzahl von Steuerelementen und/oder Ausgabeelementen auf jeder der Prozessoreinheiten, um eine größere Flexibilität der Prozessor-Anordnung zu erhalten. Beispielsweise kann jede Prozessoreinheit lichtemittierende Dioden mit unterschiedlicher Farbe und ein Schaltelement aufweisen, die in Abhängigkeit von der Betätigung der Schaltelemente der Prozessor-Anordnung auf der Basis der in dem Steuerrechner gespeicherten Informationen gesteuert werden.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist zumindest eines der Ausgabeelemente als Aktor eingerichtet, der einer der Aktortypen lichtemittierende Diode oder Schallgeber ist und zumindest eines der Steuerelemente ist als Sensor eingerichtet, der einer der Sensortypen Mikrophon, Drucksensor, Temperatursensor oder Rauchsensor ist.
Somit kann die Prozessoreinheit für den Einsatz in einer Vielzahl von Einsatzgebieten eingerichtet sein, indem die jeweils benötigten Aktoren integriert werden.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die Mehrzahl von Prozessoreinheiten zum Bestimmen eines Abstands der jeweiligen Prozessoreinheit von einer Referenzposition mittels Nachrichtenaustauschs mit mindestens einer anderen angeschlossenen Prozessoreinheit eingerichtet, wobei eine erste Nachricht eine Abstandsinformation enthält, welche den Abstand einer die erste Nachricht sendenden Prozessoreinheit oder den Abstand einer die erste Nachricht empfangenden Prozessoreinheit von der Referenzposition angibt.
Auf diese Weise kann ein selbstorganisierendes Netzwerk, wie an sich z.B. in DE 101 58 781 A1 , DE 101 58 784 A1 , DE 102 57 672 A1 , DE 103 37 940 A1 , DE 103 35 819 A1 , "A Novel Fault-Tolerant Architecture for Self-Organizing Display and Sensor Arrays", Thomas F. Sturm, Stefan Jung, Guido Stromberg und Annelie Stöhr, in Jay Morreale ed., SID Symposium Tech. Dig., vol. XXXIII, Number II, pp. 1316–1319, 2002, "Applications of Microelectronics and Sensors in intelligent textile fabrics", Stefan Jung, Christl Lauterbach, Thomas F. Sturm, Guido Stromberg und Werner Weber, Techtextil 2003, Messe Frankfurt am Main, April 2003, sowie "Electronics in Textiles – The next stage in man machine interaction", Proc. of the 2^nd CREST Workshop in advanced communicating techniques for wearable information playing, pp. 35–41, Nara, Japan, May 2003 beschrieben, aus Prozessoreinheiten gebildet werden, das die Grundstruktur, auf der die hier vorgeschlagene Lösung aufbaut, bildet. Es ist ein besonderer Vorteil des selbstorganisierenden Netzwerkes, dass bei jeder Initialisierung des Netzwerkes festgestellt wird, ob die Prozessoreinheiten und die elektrischen Verbindungen zwischen den Prozessoreinheiten funktionieren, und die Prozessor-Anordnung entsprechend eingerichtet wird, indem selbständig alternative Signalwege verwendet werden, die ausgefallene Verbindungen umgehen, um sämtliche funktionierende Prozessoreinheiten zu einer Prozessor-Anordnung zusammenzuschalten. Hierbei erhält jede Prozessoreinheit bei der Initialisierung eine entsprechende Adresse.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel sind die Prozessoreinheiten in Folie, Keramik, Papier oder Textilmaterial eingebettet.
Auch das Material, auf dem die Prozessoreinheiten aufgebracht sind, kann den Gegebenheiten einer bestimmten Anwendung angepasst sein. Beispielsweise eignet sich eine Kunststofffolie besonders für Anwendungen mit besonderen mechanischen Anforderungen, da die Kunststofffolie mit Wasser abwaschbar ist. Keramik zeichnet sich insbesondere durch seine hohe thermische, mechanische und chemische Widerstandsfähigkeit aus, ist aber relativ schwer und kann kaum an unebene Oberflächen, d.h. geschwungene Oberflächen, angepasst werden. Papier, wie z.B. Papiertapeten, ist leicht und kann auch auf unebenen Oberflächen befestigt werden. Ein Textilmaterial, z.B. Teppich, eignet sich insbesondere für Anwendungen in Häusern und Fahrzeugen. Anschaulich wird die vernetzte Oberfläche, also die Folie, Tapete, Kachelfläche oder das Textilgewebe zu einer Art Touchscreen, auf dem sich Anzeigen und Schaltflächen an beliebiger Stelle befinden können.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind die Prozessoreinheiten unterschiedlich mit Aktoren und/oder Sensoren bestückt.
Prinzipiell ist dieses Netzwerk, bzw. diese Gruppe von Netzwerken homogen, d.h. gleichartig, bestückt, was jedoch nicht ausschließt, dass gewisse Anzeigeelemente oder Sensoren nicht überall, sondern nur an bestimmten Prozessoreinheiten verfügbar sind. Besonders teure Prozessoreinheiten brauchen daher nur an wenigen Stellen der Prozessor-Anordnung integriert sein, so dass Kosten eingespart werden können.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Prozessor-Anordnung als Bodenverkleidung, Wandverkleidung oder Deckenverkleidung eingerichtet.
Insgesamt entsteht dadurch ein großes flächiges Sensor- und/oder Anzeigenfeld, welches auf die oben genannten Flächen aufgebracht bzw. eingebracht sein kann. Insbesondere kann z.B. die Innenverkleidung eines Fahrzeuges auch aus mehreren solchen flächigen Sensor- und/oder Anzeigenfeldern bestehen, etwa aus mehreren Textilstücken. Mehrere solcher Netzwerke, d.h. Flächenelemente, können elektrisch miteinander gekoppelt sein, und mittels eines gemeinsamen Portals des Steuerrechners gesteuert werden. Somit kann eine Verkleidung eines Auto-Innenraums aus einer Mehrzahl von Flächenelementen bestehen, was die Herstellung solcher Flächenelemente vereinfacht und kostengünstiger macht.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Verkleidung Prozessor-Anordnung in Räumlichkeiten, Innenverkleidungen von Fahrzeugen, Oberflächen von Armaturen oder Verblendungen von Industrieanlagen angeordnet, was der Prozessor-Anordnung einen großen Anwendungsbereich erschließt.
Zusammenfassend zeichnen sich die Ausführungsbeispiele der Erfindung durch die folgenden grundlegenden Prinzipien aus:

1. Frei wählbare Orte für Steuer- oder Anzeigefunktionen innerhalb eines vorzugsweise selbstorganisierenden fehlertoleranten Netzwerks aus uniformen Prozessoren, die in Folie, Keramik, Textil oder anderen Materialen eingebettet sein können.
2. In einer Weiterbildung können Orte für Steuer- oder Anzeigefunktionen frei wählbar sein innerhalb eines Verbunds von vorzugsweise selbstorganisierenden fehlertoleranten Netzwerken aus uniformen Prozessoren, die über eine gemeinsame zentrale Steuereinheit (Portal) verwaltet werden.
3. In einer anderen Weiterbildung können Orte für Steuer- oder Anzeigefunktionen frei wählbar sein innerhalb eines vorzugsweise selbstorganisierenden fehlertoleranten Netzwerks aus uniformen Prozessoren, die mit unterschiedlichen Sensor- oder Anzeigeelementen bestückt sind. Die freie Wahl der Orte kann dabei auf Elemente eingeschränkt sein, die die gewünschte Funktion physisch erfüllen können.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Weiteren näher erläutert.
1 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung.
2 zeigt ein Flächenelement mit Eingabeelementen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
3 stellt mögliche Orte für transferierbare Schalter auf einer textilen Fläche dar.
4 zeigt eine Anordnung von aneinander gekoppelten Prozessoreinheiten.
5 zeigt das zugrundeliegende Netzwerk von Prozessoreinheiten.
6 zeigt eine Prozessoreinheit und den Steuerrechner im Detail.
Die beschriebenen Figuren dienen nur zur Erklärung der Erfindung und stellen insbesondere keine maßstabsgetreuen Abbildungen des Gegenstands der Erfindung dar.
In allen Figuren sind, wo es angebracht ist, die Bestandteile der Figuren mit dem jeweils gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
1 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Beispielhaft ist in 1 dargestellt, wie sich in einem Konfigurationsmodus durch Streichen der Hand über Textilgewebe ein darin befindlicher virtueller Schalter über das Netzwerk und auch über Netzwerkgrenzen hinweg transferieren lässt. Anschließend betätigt eine Berührung an der Stelle des virtuellen Schalters die damit verknüpfte Funktion. Es ist implementierungsabhängig, ob die Position des Schalters z.B. durch Leuchtdioden markiert wird, oder ob der Schalter für das Auge unsichtbar ist.
Auf diese Weise kann die gewünschte Steuerfunktion an einer beliebigen Stelle innerhalb des Netzwerkes oder der zusammenhängenden Gruppe von Netzwerken definiert werden. Je nach Wunsch und Notwendigkeit können die Funktionen auch in beliebiger Zahl mehrfach vorhanden sein, z.B. mehrere gleichartige Lichtschalter an bestimmten aber wahlfreien Stellen einer textilen elektronischen Tapete eines Wohnraumes. Insbesondere können diese Stellen auch weitestgehend beliebig im Nahbereich eines Nutzers definiert werden, z.B. Verschiebung der Tankanzeige um einige Zentimeter je nach Größe des Fahrers in einem Fahrzeug, wobei die Auflösung vom Abstand der Prozessoreinheiten bzw. der angeschlossenen Sensoren und Aktoren abhängt. Ein weiteres Beispiel ist eine Kindersicherung, die mit den Ansprüchen mitwächst, etwa Sperrung aller Funktionen für Kleinkinder; bei halbwüchsigen Kindern Sperrung des Türöffners, aber Freischaltung von Klimatisierung und Fensterhebern an kindgerechten Positionen. Da die Konfiguration der Steuer- und Anzeigefunktion elektronisch erfolgt und als Profil in dem Steuerrechner gespeichert werden kann, kann auf einfache Art und Weise eine einmal definierte Konfiguration wieder hergestellt werden. So kann z.B. für jeden Fahrzeuglenker ein eigenes Profil gespeichert sein, so das in wenigen Augenblicken alle Anzeigen, Schalter und Sensoren auf ihn einstellt werden können. Ein anderes Beispiel ist der Wechsel eines zu fertigenden Werkstücks in einer Fertigungsanlage; für das die Steuerfunktionen an die passenden Stellen für den Controller transferiert werden. Da das Netzwerk selbstorganisierend und extrem fehlertolerant ist, ist die Montage einfach und die Betriebssicherheit hoch, da einfache Ausfälle oder Kabelunterbrechungen den Betrieb nicht beeinträchtigen.
Gemäß 1 weist die Prozessor-Anordnung 1 auf ein Flächenelement 10 oder eine Mehrzahl von voneinander unabhängigen Flächenelementen 10 und einen Steuerrechner 3, der mit jedem der Flächenelemente 10 gekoppelt ist. Als Flächenelemente 10 können Textilmaterialien, Kacheln oder Folien verwendet werden. Beispielsweise können auf den Flächenelementen 10 leuchtende Symbole 11 an unterschiedlichen Positionen angezeigt werden, die dem Benutzer die Position eines Schaltelements anzeigen. Beispielsweise kann eine symbolisierte Hand als Leucht-Symbol 11 angezeigt werden, und insbesondere können auf den Flächenelementen 10 mehrere unterschiedliche Leucht-Symbole 11 angezeigt werden, die dementsprechend eine Mehrzahl von Schaltelementen anzeigen.
Die Leucht-Symbole 11, oder allgemeiner die Anzeigeelemente, und die Sensorelemente, d.h. die Eingabeelemente, sind mittels einer Verbindungsleitung 12 mit dem Steuerrechner 3 gekoppelt, so dass sie ein vorzugsweise selbstorganisiertes Netzwerk bilden, und tauschen mit diesem Nachrichten aus. Verbindungsleitungen 12 umfassen elektrisch leitfähige Leitungen, die zum Übertragen der Versorgungsspannung und der zwischen den verschiedenen Komponenten des Netzwerks ausgetauschten Informationen und Signale geeignet sind. In einem textilen Flächenelement können beispielsweise elektrisch leitfähige Fäden verwendet werden.
Der Steuerrechner 3 ist auch an ein z.B. externes Gerät oder eine externe Vorrichtungen gekoppelt. Beispiele solcher Geräte und Vorrichtungen 4 sind eine Lampe, ein Motor oder eine komplette Fertigungsanlage. Somit ist es möglich, externe Geräte 4 durch Eingabe von Befehlen mittels der Eingabeelemente des Flächenelements 10 zu steuern, und Informationen auf dem Flächenelement 10 anzuzeigen.
Dem jeweils angezeigten Leucht-Symbol 11 ist jeweils ein Schaltelement zugeordnet, so dass durch Drücken des Leucht-Symbols 11 eine an dem Steuerrechner 3 angeschlossene Vorrichtung 4 betätigt werden kann.
Der Steuerrechner 3 ist ferner dazu eingerichtet, diese Leucht-Symbole 11 an unterschiedlichen Positionen der Flächenelemente 10 anzuzeigen, wenn die Konfiguration der Prozessor-Anordnung 1 geändert wird. Beispielsweise kann, wie in 1 gezeigt, das erste Leucht-Symbol 11 auf dem ersten Flächenelement 10 angezeigt werden, später das zweite Leucht-Symbol 11 auf dem ersten Flächenelement 10 und dann das dritte Leucht-Symbol 11 auf dem ersten Flächenelement 10. Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird, wenn ein Leucht-Symbol 11 angezeigt wird, das jeweils vorher angezeigte Leucht-Symbol nicht mehr angezeigt, so dass sich für einen Benutzer, der das Flächenelement 10 ansieht, der Eindruck ergibt, dass das Leucht-Symbol 11 von einer Position zur nächsten springt.
Bei alledem bleibt jedoch sichergestellt, dass der Motor 4 dadurch betätigt werden kann, dass auf das jeweils angezeigte Leucht-Symbol 11 gedrückt wird.
Diese sequenzielle Anzeige-Abfolge wird in 1 dadurch dargestellt, dass von Leucht-Symbolen 11, die nicht mehr leuchten, nur der Rand dargestellt ist, während ein leuchtendes Leucht-Symbol 11 ausgefüllt dargestellt ist. Da jedes der Flächenelemente 10 mit dem Steuerrechner 3 gekoppelt ist, ist diese "Bewegung" der Leucht-Symbole 11 nicht auf ein Flächenelement 10 beschränkt, sondern kann, wie in 1 dargestellt, auf einem zweiten Flächenelement 10 fortgesetzt werden. Beispielsweise wird nach dem dritten Leucht-Symbol 11 auf dem ersten Flächenelement 10 das einzige Leucht-Symbol 11 auf dem zweiten Flächenelement 10 angezeigt, und anschließend das erste Leucht-Symbol 11 auf einem dritten Flächenelement 10 und dann das zweite Leucht-Symbol 11 auf dem dritten Flächenelement 10. Das zweite Leucht-Symbol 11 auf dem dritten Flächenelement 10 leuchtet solange wie nötig und ist in 1 ausgefüllt dargestellt. Das mehrere Flächenelemente 10 mit dem Steuerrechner 3 gekoppelt sein können und somit als ein einziges Flächenelement 10 wirken hat insbesondere den Vorteil, dass an verschiedene Oberflächen jeweils ein einzelnes Flächenelement 10 angebracht werden kann, wobei alle Flächenelemente von dem Steuerrechner 3 wie ein einziges gesteuert werden können.
Insbesondere kann ein auf den Flächenelementen 10 angezeigtes Leucht-Symbol 11, das z.B. die Position eines Schaltelements anzeigt, mittels lichtemittierender Dioden realisiert sein. Alternativ können auf den Flächenelementen 10 auch Anzeigeelemente angeordnet sein, die zum Anzeigen von Informationen, z.B. dem Betriebszustand (EIN, AUS, STÖRUNG) des Motors 4, geeignet sind. Das Schaltelement, das ein Sensor ist, kann als ein Mikrophon, ein Drucksensor, ein Temperatursensor oder ein Rauchsensor sein, so dass der Motor 4 auf der Basis eines detektierten Schallpegels, Drucksignals, Temperatursignals bzw. einer Rauchgas-Konzentration aktiviert wird.
Wenn als Eingabeelemente Drucksensoren verwendet werden, kann im Initialisierungsmodus ein Anzeigeelement durch ein Wischen mit der Hand über die Drucksensoren von einer ersten Position an eine zweite Position verschoben werden, was anschaulich dem Prinzip des sogenannten "Drag and Drop" entspricht. Dazu verfolgt der Steuerrechner 3 den Verlauf des Wischens, indem die Adressen von Drucksensoren in der Prozessor-Anordnung 1, die einen angelegten Druck detektieren, registriert werden, so dass das Anzeigeelement, das an der Position dargestellt ist, an der ein angelegter Druck zuerst festgestellt wird, an den jeweiligen Positionen angezeigt wird, an denen im Folgenden eine Berührung festgestellt wird. Wird festgestellt, dass keine weitere Bewegung erfolgt, so wird die Zuordnung des ersten Drucksensors an dem ersten Ort zu dem Motor 4 aufgehoben und ein zweiter Drucksensor an einem zweiten Ort, der der zuletzt registrierten Position entspricht, d.h. dem Endpunkt des Wischens, zur Betätigung des Motors 4 verwendet.
Genauer ausgedrückt, wird jeweils eine Position eines ersten Drucksensors ausgelesen, der einen angelegten Druck detektiert, und es wird festgestellt, welches erste Sensorelement an oder in der Nähe dieser Position angezeigt wird. Anschließend wird eine zweite Position eines zweiten Drucksensors ausgelesen, der nachfolgend einen angelegten Druck detektiert, und es wird festgestellt, welches die Position des nächstliegenden gleichartigen zweiten Anzeige- bzw. Sensorelements ist, das sich an oder in der Nähe der zweiten Position befindet.
Der Steuerrechner 3 gibt dann im Bediener-Modus eine Information, die ursprünglich basierend auf der Betätigung des ersten Drucksensors ausgegeben wurde, basierend auf der Betätigung des zweiten Drucksensors aus, wohingegen im Allgemeinen eine Betätigung des ersten Drucksensors nicht mehr berücksichtigt wird. Das heißt, der Benutzer kann den Motor 4 ein- bzw. ausschalten, indem er an der Position des zweiten Drucksensors auf das Flächenelement 10 drückt, während das Drücken an der Position des ersten Drucksensors keine Wirkung mehr zeigt.
Alternativ kann der Steuerrechner 3 eine Eingabevorrichtung, wie z.B. eine Maus oder eine Tastatur, aufweisen, so dass ein Einrichten der Positionen von Anzeige- und Sensorelementen direkt am Steuerrechner 3 möglich ist. Dazu weist der Steuerrechner 3 ein geeignetes Steuerprogramm auf.
Insbesondere kann diese Prozessor-Anordnung 1 mit einem solchen Flächenelement 10 bzw. einer Mehrzahl solcher Flächenelemente, auf einer großen Maschinenanlage in der Industrie angeordnet sein, und mittels der Anzeige- und Eingabeelemente ein Bedienpult für diese Maschinenanlage gebildet werden. Dann ist es ein besonderer Vorteil, dass das Bedienpult auf jeder Oberfläche der Maschinenanlage dargestellt werden kann, so dass ein Bediener die Maschinenanlage von dem für ihn günstigsten Platz aus steuern kann. Alternativ können auch nur besonders wichtige Bedienelemente (z.B. EIN, AUS, NOT-AUS, Geschwindigkeit erhöhen, Geschwindigkeit senken) an den für den Bediener jeweils günstigsten Oberflächen dargestellt werden.
Eine solches Flächenelement 10 kann auch auf einer Fahrzeugoberfläche, z.B. in einem Auto, angeordnet sein, so dass der Fahrer des Autos die Position von Bedienelementen genau auf seine Bedürfnisse, z.B. auf seine Körpergröße, einstellen kann.
Ferner kann ein solches Flächenelement 10 auch in einem Passagierflugzeug zum Beispiel an der Decke befestigt sein und Bedienelemente für Passagiere, wie z.B. Licht ein/aus oder eine Ruftaste, aufweisen. Dieses Ausführungsbeispiel hat den Vorteil, dass dann, wenn die Passagierkabine neu bestuhlt wird, mittels des Steuerrechners diejenigen der Mehrzahl von Prozessoreinheiten zum Realisieren der Schaltfunktion ausgewählt werden können, die der neuen Bestuhlung entsprechen, damit jeder Passagier die Bedienelemente von seinem Platz aus leicht erreichen kann.
2 zeigt ein Flächenelement mit Eingabeelementen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Im folgenden Ausführungsbeispiel werden Sensorelemente und Anzeigeelemente so gesteuert, dass virtuelle Schalter 11, die den oben genannten Leucht-Symbolen entsprechen, innerhalb des selbstorganisierenden Netzwerks festgelegt werden. Insbesondere zeigt 2 z.B. ein unregelmäßig geformtes Flächenelement 10, z.B. ein Textilgewebe oder eine unregelmäßige Folie, auf der drei Bereiche hervorgehoben sind, damit ein Benutzer die Positionen der Steuerelemente sehen kann. Zum Hervorheben der drei Bereiche kann das Flächenelement 10, z.B. mit einem in einem Textilgewebe angeordneten Netzwerk und lichtemittierenden Dioden ausgestattet sein, die einen Lichtfleck durch das Textilgewebe hindurchschimmern lassen, der dem Benutzer den Ort der Steuerelemente anzeigen. Wie bereits geschildert, kann die Einrichtung dieser Positionen durch Handbewegungen über das Flächenelement 10 hinweg erfolgen.
Wird nun eine der drei virtuellen Schaltflächen 11 mit der Hand berührt, dann wird eine Sensornachricht von der virtuellen Schaltfläche 11 an den Steuerrechner 3, d.h. die zentrale Steuereinheit, gesendet, die in 2 im unteren Bereich dargestellt ist und mit den Schaltflächen mittels Verbindungsleitungen 12 elektrisch leitfähig gekoppelt ist. Abhängig von der Anwendung, kann dann von dort aus die gewünschte Funktion ausgelöst werden, etwa die Bewegung der Fensterscheibe eines Fahrzeugs. Das vernetzte Flächenelement 10 kann dabei eine beliebige Schnittform aufweisen. Außerdem kann das Flächenelement 10 im technischen Rahmen mögliche Krümmungen aufweisen, z.B. durch Einpassen eines elektronischen Textils in einen geschwungenen Fahrzeugrahmen, um die Innenraumverkleidung zu bilden.
3 stellt mögliche Orte für transferierbare Schalter auf dem textilen Flächenelement dar.
In 3 sind alle möglichen Orte für transferierbare Schalter 11, d.h. virtuelle Schaltflächen, dargestellt, wobei das textile Flächenelement 10 dem in 2 dargestellten Flächenelement entspricht. Ferner ist in 3 ein Steuerrechner 3 dargestellt, der mit dem textilen Flächenelement 10 mittels Verbindungsleitungen 12 gekoppelt ist. In 3 wurde auf die Darstellung der mit dem Steuerrechner 3 gekoppelten zu steuernden Vorrichtung verzichtet.
Wie daraus zu sehen ist, sind die Steuerelemente 11, d.h. die virtuellen Schalter, an einer Vielzahl von Positionen darstellbar, wobei aktivierte Steuerelemente durch eine ausgefüllte Hand dargestellt sind, während inaktive Steuerelemente durch eine umrandete symbolhafte Hand dargestellt sind. Die Abstände zweier benachbarter Steuerelemente 11 wird von dem Abstand der beiden Prozessoreinheiten (nicht dargestellt) vorgegeben, auf denen die beiden Steuerelemente jeweils angeordnet sind.
4 zeigt eine Anordnung von aneinander gekoppelten Prozessoreinheiten.
4 zeigt eine weitere Darstellung des bereits in 2 und 3 dargestellten Flächenelements. Insbesondere zeigt 4 die Prozessoreinheiten 2, die in dem Flächenelement angeordnet sind und den Steuerrechner 3 zum Steuern der Prozessor-Anordnung. Auch in 4 wurde auf die Darstellung der Vorrichtung, die mit dem Steuerrechner 3 gekoppelt ist, zum Vereinfachen der Zeichnung verzichtet.
Die Prozessoreinheiten 2 sind im Allgemeinen mit den jeweils benachbarten Prozessoreinheiten 2 elektrisch leitfähig gekoppelt. Zum elektrisch leitfähigen Koppeln werden in Textilmaterialien z.B. leitfähige Fasern verwendet, die in das Textilmaterial eingewoben sind. Zwei benachbarte Prozessoreinheiten 2 sind mittels einer Mehrzahl von elektrisch leitfähigen Verbindungsleitungen 12 gekoppelt, deren Anzahl sich nach den Anforderungen der Prozessoreinheiten 2 richtet. Gemäß 4 sind zwei benachbarte Prozessoreinheiten 2 durch jeweils drei Verbindungsleitungen 12 gekoppelt. Es kann jedoch vorkommen, dass die Kopplung zwischen zwei benachbarten Prozessoreinheiten 2 fehlerhaft ist.
In 4 sind daher auch fehlerhafte, d.h. unterbrochene, Verbindungsleitungen dargestellt. Diese Fälle sind in 4 dadurch dargestellt, dass alle drei dargestellten Verbindungsleitungen 12 zwischen den beiden benachbarten Prozessoreinheiten 2 unterbrochen sind, obwohl in der Realität in den meisten Fällen nur eine einzelne Verbindungsleitung 12 unterbrochen ist. Aufgrund des Prinzips der fehlertoleranten Selbstorganisation, das aus DE 101 58 781 A1 und DE 101 58 784 A1 bekannt ist, arbeitet das Netzwerk aber so ausfallsicher wie in 3 für den Nutzer erkennbar, solange jede Prozessoreinheit 2 mittels wenigstens einer elektrisch leitfähigen Verbindungsleitung 12 eine Verbindung zur Datenkommunikation zu dem Steuerrechner 3 hergestellt werden kann.
Der Steuerrechner 3 ist mit einer der Prozessoreinheiten 2 elektrisch leitfähig gekoppelt.
5 zeigt das zugrundeliegende Netzwerk von Prozessoreinheiten.
5 zeigt das gleiche Flächenelement, das auch schon in den 2 bis 4 zu sehen war, wobei jedem in 3 gezeigten Anzeigeelement, eines der in 5 gezeigten Prozessoreinheiten 2 entspricht. Insbesondere ist aus 5 auch der Datensignalpfad 13 zwischen dem Steuerrechner 3 und jedem einzelnen der Mehrzahl von Prozessoreinheiten 2 durch die fett gedruckte Linie erkennbar. Zum Betreiben der Prozessor-Anordnung reicht es aus, das zwischen jeder Prozessoreinheit 2 und dem Steuerrechner 3 eine elektrisch leitfähige Verbindung zur Datenkommunikation besteht. Jedoch braucht nicht jede der Prozessoreinheiten 2 mit jeder seiner benachbarten Prozessoreinheiten gekoppelt sein.
Zum Herstellen einer elektrisch leitfähigen Signalverbindung, d.h. einer Daten-Kommunikationsverbindung, zwischen einer Prozessoreinheit 2 und einer der benachbarten Prozessoreinheiten weist jede Prozessoreinheit 2 mindestens eine bidirektionale Kommunikationsschnittstelle (nicht dargestellt) auf, so dass Informationen mit der benachbarten Prozessoreinheit ausgetauscht werden können. Insbesondere ist jede Prozessoreinheit 2 außerdem zum Weiterleiten der Informationen zwischen zwei anderen Prozessoreinheiten, die jeweils der Prozessoreinheit 2 benachbart sind und die eine Daten-Kommunikationsverbindung zwischen sich und der Prozessoreinheit 2 aufweisen, eingerichtet. Somit ist es möglich, das Informationen von dem Steuerrechner 3 zu jeder der Mehrzahl von Prozessoreinheiten 2 übertragen werden, z.B. wenn die Prozessoreinheit 2 einen Aktor aufweist, der der zu steuernden Vorrichtung entspricht, die mit dem Steuerrechner 3 gekoppelt ist. In anderen Worten kann die Vorrichtung 4, die mittels des Steuerrechners 3 gesteuert wird, auf einer der Mehrzahl von Prozessoreinheiten 2 der Prozessor-Anordnung 1 angeordnet sein. Beispielsweise kann eine erste Prozessoreinheit der Prozessoreinheiten 2 eine lichtemittierende Diode aufweisen, die mittels eines Drucksensors einer zweiten Prozessoreinheit der Mehrzahl von Prozessoreinheiten 2 gesteuert wird, wobei die erste und die zweite Prozessoreinheit verschiedene Prozessoreinheiten 2 sind. Ferner können Informationen, z.B. Steuersignale zum Steuern einer Vorrichtung an den Steuerrechner 3 weitergeleitet werden.
In diesem Ausführungsbeispiel wird ein Schaltort pro Prozessoreinheit 2 dargestellt. In anderen Ausführungsbeispielen können aber auch mehrere Sensoren und/oder Aktoren pro Prozessoreinheit 2 angesteuert werden, d.h. das in 3 dargestellte Positionsnetz wäre dichter, oder es kann auch nur eine Auswahl von Prozessoreinheiten 2 mit einem Sensor und/oder einer Anzeige ausgestattet sein, d.h. das in 3 dargestellt Netz wäre dünner bzw. würde Lücken aufweisen.
Anders ausgedrückt wird in 5 ein Beispiel für einen automatisch erzeugten Routingbaum abgegeben, über den jede Prozessoreinheit 2 adressierbar ist, und der sich, bildlich gesprochen, von der Wurzel aus, die dem Steuerrechner 3 entspricht, zu jedem einzelnen der Mehrzahl von Prozessoreinheiten 2 verzweigt.
6 zeigt eine Prozessoreinheit und den Steuerrechner im Detail.
6 zeigt einen Ausschnitt der Prozessor-Anordnung mit einer Prozessoreinheit 2 der Mehrzahl von Prozessoreinheiten, die die Prozessor-Anordnung bilden, und dem Steuerrechner 3, der mit der gezeigten Prozessoreinheit 2 elektrisch leitfähig mittels einer Verbindungsleitung 12 gekoppelt ist, sowie einen Motor 4, der an die Prozessor-Anordnung, d.h. den Steuerrechner 3, angeschlossen ist.
Die Prozessoreinheit 2 weist eine Mehrzahl von Kommunikationsschnittstellen 20 auf, mit denen jeweils eine Daten-Kommunikationsverbindung zu jeder der benachbarten Prozessoreinheiten, die hier nicht dargestellt sind, und zu dem Steuerrechner 3 hergestellt sein kann. Die Daten-Kommunikationsverbindung wird mittels leitfähiger Fäden realisiert, die in das textile Flächenelement eingewoben sein können. Ferner weist die Prozessoreinheit 2 einen Mikroprozessor 21, einen Drucksensor 22 und eine lichtemittierende Diode 23 auf. Der Mikroprozessor 21 ist dazu eingerichtet, Daten mittels der Kommunikationsschnittstellen 20 von den benachbarten Prozessoreinheiten zu empfangen und sie an den Steuerrechner 3 weiterzuleiten. Ferner werden die Daten die mittels des Drucksensors 22 registriert werden, an den Steuerrechner 3 weitergegeben. Die Prozessoreinheit 2 ist auch zum Weiterleiten der Daten von dem Steuerrechner 3 zu den benachbarten Prozessoreinheiten eingerichtet. Der Drucksensor 22 und die lichtemittierende Diode 23 dienen beispielhaft als Sensor bzw. Aktor zum Ein- und Ausgeben von Daten. Außer dem Drucksensor 22 und der lichtemittierenden Diode 23 kann die Prozessoreinheit 2 ein Mikrophon, einen Temperatursensor oder einen Rauchsensor, bzw. einen Schallgeber aufweisen.
Der Steuerrechner 3 weist Ein-/Ausgabe-Anschlüsse 30 zum Herstellen einer Datenverbindung mit der Prozessoreinheit 2 und dem Motor 4, einen Prozessor 31 mit einem nichtflüchtigen Speicher 32, eine Anzeigevorrichtung 33 und eine Eingabevorrichtung auf.
Der Prozessor 31 ist dazu eingerichtet, detektierte Daten von Prozessoreinheiten 2 zu empfangen und dem Motor 4 zu dessen Steuerung ein Steuerelement, wie z.B. den Drucksensor 22, zuzuweisen. Der Speicher 32 ist nichtflüchtig aber überschreibbar, und weist als Information eine Adresse eines Steuerelements 22 auf, wobei die Adresse dasjenige Steuerelement 22 eindeutig identifiziert, das zum Steuern des Motors 4 verwendet wird. In anderen Worten, der Prozessor 31 ist dazu eingerichtet, die Daten zu empfangen, die von allen Steuerelementen der Mehrzahl von Prozessoreinheiten 2 detektiert werden, wobei der Motor 4 auf der Basis derjenigen Daten gesteuert wird, die von demjenigen Steuerelement detektiert werden, das die Adresse aufweist, die in dem Speicher 32 gespeichert sind. Da die Adresse in einem überschreibbaren Speicher 32 gespeichert ist, kann die Adresse auf einfache Weise geändert werden, was bedeutet, dass dann ein anderes Steuerelement zum Steuern des Motors 4 verwendet wird.
Ferner weist der Steuerrechner 3 eine Eingabevorrichtung, z.B. eine Maus 35 und/oder eine Tastatur 34 auf, zum Eingeben der Adresse des Steuerelements, das dann in dem Speicher 32 gespeichert wird. An den Steuerrechner 3 kann auch eine Anzeigevorrichtung 33, wie z.B. eine LCD-Anzeige angeschlossen sein zum Anzeigen der momentanen Konfiguration der Prozessor-Anordnung.
Der Steuerrechner 3 ist z.B. ein herkömmlicher PC, und kann auch durch jede andere Steuerschaltung realisiert sein, die zum Empfangen der Signale der Steuerelemente, zum Weiterleiten des Signals, das von einem vorgegebenen Steuerelement empfangen wird, und zum Ausgeben des Signals des vorgegebenen Steuerelements als einem Steuersignal an den Motor 4 eingerichtet werden kann. Beispiele für solche Steuerschaltungen sind Mikrocontroller-, ASIC- und FPGA-Bausteine. Dabei steht ASIC für "Application Specific Integrated Circuit", d.h. Anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis, und FPGA steht für "Field Programmable Gate Array", d.h. frei programmierbarer Logikschaltkreis.
Der Motor 4 wird hier nicht näher beschrieben und kann als herkömmlicher Elektromotor angenommen werden, wobei der Motor 4 nur beispielhaft für alle elektrisch steuerbaren Vorrichtungen steht, wie zum Beispiel eine Lampe, eine Produktionsanlage usw., die mittels der Prozessor-Anordnung gesteuert werden können.

1: Prozessor-Anordnung
10: Flächenelement
11: Leucht-Symbol
12: Verbindungsleitung
13: Datensignalpfad
2: Prozessoreinheit
20: Kommunikationsschnittstelle
21: Mikroprozessor
22: Drucksensor
23: lichtemittierende Diode
3: Steuerrechner
30: Ein-/Ausgabeanschluss
31: Prozessor
32: Speicher
33: Anzeigevorrichtung
34: Tastatur
35: Maus
4: Vorrichtung

Claims

Prozessor-Anordnung (1), mit – einer Mehrzahl von Prozessoreinheiten (2), die jeweils mit mindestens einer benachbarten Prozessoreinheit (2) gekoppelt sind, und die jeweils ein Steuerelement (22), und mindestens eine Kommunikationsschnittstelle (20) zum Bereitstellen einer Daten-Kommunikationsverbindung mit jeweils einer benachbarten Prozessoreinheit (2) aufweisen, und – einem Steuerrechner (3), der mit einer der Prozessoreinheiten (2) gekoppelt ist, und zum Austausch von Informationen mit dieser Prozessoreinheit (2) eingerichtet ist, und welcher ferner so eingerichtet ist, dass mit Hilfe des Steuerrechners (3) ein Steuerelement (22) der Mehrzahl von Steuerelementen (22) ausgewählt werden kann, welches zum Steuern einer Vorrichtung (4), die mit der Prozessor-Anordnung (1) elektrisch gekoppelt ist, verwendet wird; – wobei der Steuerrechner (3) einen Speicher (32) zum Speichern einer Adresse eines Steuerelements (22) der Mehrzahl von Prozessoreinheiten (2) aufweist, wobei die Adresse das Steuerelement (22) eindeutig identifiziert, und der Steuerrechner (3) zum Steuern der Vorrichtung (4) auf der Basis einer Information eingerichtet ist, die mittels des Steuerelements (22) eingegeben ist, dem die gespeicherte Steuerelement-Adresse entspricht.
Prozessor-Anordnung gemäß Anspruch 1, wobei der Steuerrechner (3) eine Eingabeeinheit (34, 35) zum Eingeben der Adresse des Steuerelements (22) aufweist.
Prozessor-Anordnung gemäß Anspruch 2, wobei der Steuerrechner (3) ferner eine Anzeigeeinheit (33) aufweist.
Prozessor-Anordnung gemäß Anspruch 1, wobei ein Steuerelement der Mehrzahl von Prozessoreinheiten (2) zum Eingeben der Adresse des Steuerelements eingerichtet ist.
Prozessor-Anordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei mindestens eine Prozessoreinheit (2) ein Ausgabeelement aufweist, das die mit der Prozessor-Anordnung (1) gekoppelte Vorrichtung (4) ist.
Prozessor-Anordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei jede Prozessoreinheit (2) eine Mehrzahl von Steuerelementen (22) und/oder Ausgabeelementen aufweist.
Prozessor-Anordnung gemäß einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei zumindest eines der Ausgabeelemente als Aktor eingerichtet ist, der einer der folgenden Aktortypen ist: eine lichtemittierende Diode (23), oder ein Schallgeber.
Prozessor-Anordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei zumindest eines der Steuerelemente (22) als Sensor eingerichtet ist, der einer der folgenden Sensortypen ist: ein Mikrophon, ein Drucksensor (22), ein Temperatursensor, oder ein Rauchsensor.
Prozessor-Anordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Mehrzahl von Prozessoreinheiten (2) zum Bestimmen eines Abstands der jeweiligen Prozessoreinheit (2) von einer Referenzposition mittels Nachrichtenaustauschs mit mindestens einer anderen angeschlossenen Prozessoreinheit (2) eingerichtet ist, wobei eine erste Nachricht eine Abstandsinformation enthält, welche den Abstand einer die erste Nachricht sendenden Prozessoreinheit (2) oder den Abstand einer die erste Nachricht empfangenden Prozessoreinheit (2) von der Referenzposition angibt.
Prozessor-Anordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Prozessoreinheiten (2) in Folie, Keramik, Papier oder Textilmaterial eingebettet sind.
Prozessor-Anordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Prozessoreinheiten (2) unterschiedlich mit Aktoren (23) und/oder Sensoren (22) bestückt sind.
Prozessor-Anordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, eingerichtet als • Bodenverkleidung, • Wandverkleidung, oder • Deckenverkleidung.
Prozessor-Anordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, die angeordnet ist in • Räumlichkeiten, • Innenverkleidungen von Fahrzeugen, • Oberflächen von Armaturen, oder • Verblendungen von Industrieanlagen.