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Die
Erfindung betrifft ein Netzwerk von über ein Datenbussystem
verbundenen Peripheriegeräten.
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Moderne
Kraftfahrzeuge werden in zunehmendem Maße mit multimedialen
Kommunikations-, Informations- und Steuersystemen ausgestattet.
Aktuell stellt beispielsweise ein so genannter MOST-Bus (MOST =
Media Oriented Systems Transport) in der Fahrzeugtechnik einen Standard
für den Transport und die Vernetzung von Multimediadaten in
einem Fahrzeug dar. Der MOST-Bus kann als optischer oder elektrischer
Datenbus ausgeführt werden. Bei dem elektrischen MOST-Bus
ist es nötig, eine physikalische Schicht zu verwenden,
die spezielle Filter, Transformatoren und geschirmte Steckerbuchsen
benötigt, um den Anforderungen der hochbitratigen elektrischen Übertragung
mittels nicht geschirmten verdrillten Kupferkabeln gerecht zu werden.
Weiter wird eine digitale Vorverarbeitung der zu sendenden Daten
benötigt, um Anforderungen elektromagnetischer Verträglichkeit
und Abstrahlung zu erfüllen. Hierzu werden spezielle Enkodierverfahren, Verwürfelungsverfahren
und digitale Filter eingesetzt. Der MOST-Bus hat dabei eine ringförmige
Topologie.
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In
US 2005/0025496 A1 werden
eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verbindung eines optischen
und eines elektrischen Datenübertragungssystems vorgeschlagen,
wobei das optische und das elektrische Datenübertragungssystem
jeweils eines Anzahl von Geräten umfassen, welche mittels
optischer bzw. elektrischer Signale Daten austauschen können.
Zur Verbindung der beiden Systeme ist eine optisch-elektrische Signalumwandlung
vorgesehen. Die vorgeschlagene Vorrichtung umfasst eine taktgebende
Einheit, eine elektrische Signalübertragungseinheit und
eine elektrische Signalempfangseinheit. Mittels der taktgebenden
Einheit wird ein Takt geliefert, der mit einem von einem Taktgebergerät
in einem der beiden Systeme gelieferten Takt synchronisiert ist.
Mittels der elektrischen Signalübertragungseinheit ist
ein digitales optisches Signal des optischen Datenübertragungssystems
in ein analoges elektrisches Signal umwandelbar und letzteres dem elektrischen
Datenübertragungssystem zuführbar. Mittels der
Signalübertragungseinheit ist ein analoges elektrisches
Signal des elektrischen Datenübertragungssystems in ein
digitales optisches Signal umwandelbar und letzteres dem optischen
Datenübertragungssystem zuführbar.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein auf einfache Weise modular
erweiterbares Netzwerk von über ein Datenbussystem verbundenen
Peripheriegeräten anzugeben.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Anordnung
gelöst, welche die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die
Erfindung sieht ein Netzwerk von über ein Datenbussystem
verbundenen Peripheriegeräten vor, wobei das Datenbussystem
einen optischen Hauptdatenbus und wenigstens einen mit dem Hauptdatenbus
verbundenen elektrischen Nebendatenbus umfasst. An den optischen
Hauptdatenbus sind räumlich weit voneinander entfernte
Peripheriegeräte koppelbar. Hierzu ist eine Peripherieschnittstelle
vorgesehen, welche eine variable Anzahl von räumlich benachbarten
Peripheriegeräten miteinander und mit dem Hauptdatenbus
verbindet.
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Im
Detail ist der wenigstens eine Nebendatenbus über ein Verbindungsmodul
mit dem Hauptdatenbus verbindbar. Der Hauptdatenbus ist bevorzugt
als ein optischer MOST-Bus ausgeführt. Die Peripherieschnittstelle
umfasst zum Aufbau des wenigstens einen Nebendatenbusses bevorzugt
eine der Anzahl von anzubindenden Peripheriemodulen entsprechende
Anzahl von mechanischen Steckverbindungen ausgeführt. Jedem
an den wenigstens einen Nebendatenbus angeschlossenen Peripheriegerät sind
von dem Verbindungsmodul des wenigstens einen Nebendatenbusses eine
Spannungsversorgung, Daten und Kontrollsignale zuführbar.
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Der
wenigstens eine Nebendatenbus weist bevorzugt eine Ringtopologie
auf. Dazu ist der wenigstens eine Nebendatenbus über jede
nicht mit einem Peripheriegerät belegte Steckverbindung
der Peripherieschnittstelle elektrisch schließbar, beispielsweise
mechanisch durch Stecken einer Brücke oder Betätigen
eines Schalters.
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Ferner
kann auch ein Stecker verwendet werden, welcher durch Einstecken
eines Peripheriegerätes mechanisch den Nebendatenbus entsprechend öffnet.
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Eine
alternative Ausführung sieht ein elektrisch gesteuertes Öffnen
und Schließen des wenigstens einen Nebendatenbusses durch
das Verbindungsmodul vor, beispielsweise mittels eines Halbleiterschalters
oder Relais. Zur Erkennung, ob die jeweilige Steckverbindung der
Peripherieschnittstelle des wenigstens einen Nebendatenbusses mit
einem Peripheriegerät belegt ist und der wenigstens eine Nebendatenbus
an der jeweiligen Stelle zu öffnen oder zu schließen
ist, eignen sich beispielsweise:
- – eine
Signalisierung durch das jeweilige Peripheriegerät, z.
B. durch eine rückgeführte Spannungsversorgung,
welche als Steuerleitung dient, oder durch eine Überbrückung
zweier Steckerkontakte;
- – eine Messung der Leistungsaufnahme und/oder des Stromflusses
durch das Peripheriegerät;
- – eine Nutzung einer vorhandenen Überprüfungseinrichtung,
z. B. einer Ringbruchdiagnose, um an den wenigstens einen Nebendatenbus
angeschlossene Peripheriegeräte zu detektieren.
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Die
Aufteilung des Netzwerkes in einen optischen Hauptdatenbus und wenigstens
einen elektrischen Nebendatenbus über die Peripherieschnittstelle
erlaubt in vorteilhafter Weise eine einfache und kostengünstige
modularisierte Anbindung von Peripheriegeräten an das Netzwerk
und damit auch eine einfache und kostengünstige Erweiterbarkeit
des Netzwerkes. Insbesondere wird im Nebendatenbus aufgrund der
geringen Leitungslängen, im Gegensatz beispielsweise zu
einem elektrischen MOST-Bus, weder eine spezifische Signalcodierung noch
ein Einsatz von Filtern und Transformatoren benötigt, um
die elektrische Übertragung zu optimieren.
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Weiterhin
ist vorteilhaft, dass bereits existierende Kommunikationsprotokolle,
beispielsweise das MOST-Protokoll zur Kommunikation zwischen den an
das Netzwerk angeschlossenen Peripheriegeräten verwendet
werden kann.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden
anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf
eine Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:
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1 ein
Blockschaltbild eines an einen optischen Hauptdatenbus angeschlossenen
elektrischen Nebendatenbusses.
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1 zeigt
ein Blockschaltbild eines Netzwerks mit einem elektrischen Nebendatenbus 9,
der mittels eines Verbindungsmoduls 1 an einen optischen
Hauptdatenbus 8 angeschlossen ist. Der Hauptdatenbus 8 ist
in diesem Ausführungsbeispiel ein optischer MOST-Bus. Das
Verbindungsmodul 1 ist eine Leiterplatte mit einem optisch-elektrischen
Signalwandler 3 zur Anbindung des Hauptdatenbusses 8,
Datenleitungen des Nebendatenbusses 9 und mit einer der
Anzahl von anzubindenden Peripheriegeräten 2.1 bis 2.n entsprechenden
Anzahl von Steckverbindungen 4.1 bis 4.n zur flexiblen
Anbindung der Peripheriegeräte 2.1 bis 2.n an
den Hauptdatenbus 8. Die Datenleitungen werden dabei bevorzugt
als differenzielle Leitungen (LVDS – low voltage differential
signaling) ausgeführt.
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Bei
dem Netzwerk kann es sich beispielsweise um ein Netzwerk für
ein Multimediasystem handeln, welches als Peripheriemodule 2.1 bis 2.n verschiedene
Teilmodule, wie beispielsweise ein TV-Modul, ein Radio-Modul, ein
Sende-/Empfangsmodul umfasst.
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Für
eine flexible Anbindung derartig unterschiedlicher Module an den
Hauptdatenbus 8 ist eine Peripherieschnittstelle S vorgesehen,
die steuerseitig auf dem Verbindungsmodul 1, eine der Anzahl
der Peripheriegeräte 2.1 bis 2.n entsprechende
Anzahl von Steuereinheiten 5.1 bis 5.n aufweist,
und die peripherieseitig eine der Anzahl der Peripheriegeräte 2.1 bis 2.n entsprechende
Anzahl von Steckmodulen 1.1 bis 1.n zum variablen
Ein- bzw. Ausstecken von Peripheriegeräten 2.1 bis 2.n umfasst.
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Dabei
umfasst das Verbindungsmodul 1 zur Realisierung der Steckverbindungen 4.1 bis 4.n beispielsweise
eine der Anzahl von anzubindenden Peripheriegeräten 2.1 bis 2.n entsprechende
Anzahl von Buchsen, in welche die Steckmodule 1.1 bis 1.n der
Peripheriegeräte 2.1 bis 2.n ein- bzw.
aussteckbar sind.
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In
einer einfachen Ausführungsform sind die Steckmodule 1.1 bis 1.n als
modulare Einsteckkarten mit zu den steuerseitigen Buchsen korrespondierenden
Steckern ausgebildet, welche in die Buchsen des Verbindungsmoduls 1 ein-
bzw. aussteckbar sind.
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Die
peripherieseitige Verbindung der Peripheriegeräte 2.1 bis 2.n erfolgt
dabei über die im Verbindungsmodul 1 vorgesehenen
Datenleitungen des Nebendatenbusses 9. Über die
im Nebendatenbus 9 des Verbindungsmoduls 1 angeordneten
Steuereinheiten 5.1 bis 5.n sind die Peripheriegeräte 2.1 bis 2.n mit
dem Hauptdatenbus 8 verbindbar.
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Peripherieseitig
weist das jeweilige Steckmodul 1.1 bis 1.n zur
Kopplung des Peripheriegerätes 2.1 bis 2.n an
den Nebendatenbus 9 einen entsprechenden Bus-Controller 6.1 bis 6.n,
insbesondere einen MOST-Controller auf, der über die jeweilige Steckverbindung 4.1 bis 4.n des
zugehörigen Steckmoduls 1.1 bis 1.n mit
den Datenleitungen des Nebendatenbusses 9 des Verbindungsmoduls 1 koppelbar
ist.
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Der
optisch-elektrische Signalwandler 3 ist ein so genannter
FOT (FOT = fibre optic transceiver), mittels dessen optische MOST-Signale
aus dem Hauptdatenbus 8 in elektrische Signale wandelbar sind.
Dazu ist der optisch-elektrische Signalwandler 3 sowohl
an den optischen Hauptdatenbus 8 als auch an den elektrischen
Nebendatenbus 9 angeschlossen. Der Anschluss an den Nebendatenbus 9 erfolgt über
einen abgehenden und einen ankommenden elektrischen Datenkanal.
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Der
vom optisch-elektrischen Signalwandler 3 abgehende elektrische
Datenkanal des Nebendatenbusses 9 leitet die elektrischen
Signale ohne eine zusätzliche Signalcodierung zu einem
ersten Peripheriegerät 2.1, das über
eine erste Steckverbindung 4.1 mit dem Verbindungsmodul 1 verbunden
ist. Der Ausgangskanal des ersten Peripheriegerätes 2.1 ist über
eine Datenleitung des Nebendatenbusses 9 und eine zweite
Steckverbindung 4.2 mit dem Eingangskanal eines zweiten
Peripheriegerätes 2.2 verbunden. Entsprechend
sind weitere Peripheriegeräte 2.3 bis 2.n über
Datenleitungen des Nebendatenbusses 9 und weitere Steckverbindungen 4.3 bis 4.n miteinander
und mit dem Verbindungsmodul 1 verbunden. Der Ausgangskanal
des letzten Peripheriegerätes 4.n ist über
eine Datenleitung des Nebendatenbusses 9 über
die zugehörige Steuereinheit 5.n mit dem optisch-elektrischen
Signalwandler 3 verbunden.
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Die
Peripheriegeräte 2.1 bis 2.n können
darüber hinaus über die zugehörige Steckverbindung 4.1 bis 4.n jeweils
auch eine elektrische Versorgungsspannung 10.1 bis 10.n von
dem Verbindungsmodul 1 erhalten. Die jeweilige elektrische
Versorgungsspannung 10.1 bis 10.n wird über
ein jeweiliges Signalisierungsmodul 7.1 bis 7.n des
jeweiligen Peripheriegerätes 2.1 bis 2.n an
die zugehörige Steckvorrichtung 4.1 bis 4.n zurückgeführt
und von diesem in ein Steuersignal 11.1 bis 11.n umgewandelt,
das der jeweils zugehörigen Steuereinheit 5.1 bis 5.n zugeführt
wird. Das jeweilige Steuersignal 11.1 bis 11.n dient
zur Steuerung des Nebendatenbusses 9 mittels der jeweiligen
Steuereinheit 5.1 bis 5.n.
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Die
jeweilige Steuereinheit 5.1 bis 5.n öffnet den
Ring für das zugehörige Peripheriegerät 2.1 bis 2.n,
falls sich dessen Stecker in der jeweiligen Steckverbindung 4.1 bis 4.n befindet,
und bindet somit das Peripheriegerät 2.1 bis 2.n in
den Nebendatenbus 9 ein.
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Ist
eines der Peripheriegeräte 2.1 bis 2.n nicht
eingesteckt, so darf der als Ring aufgebaute Nebendatenbus 9 nicht
offen bleiben. D. h. ist eines der Peripheriegeräte 2.1 bis 2.n nicht
mit der jeweiligen Steckverbindung 4.1 bis 4.n verbunden,
schließt die zugehörige Steuereinheit 5.1 bis 5.n die
betreffende Steckverbindung 4.1 bis 4.n im Nebendatenbus 9,
damit ein störungsfreier Betrieb möglich ist.
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Die
Steuereinheiten 5.1 bis 5.n umfassen hierzu beispielsweise
ein Relais oder ein Halbleiterschaltelement oder eine elektronische
Schaltung.
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Wird
der Nebendatenbus 9 als eine differenzielle Leitungsführung,
z. B. LVDS, ausgeführt, so wird der Bedarf an Schaltelementen
in den Steuereinheiten 5.1 bis 5.n verdoppelt,
wobei es dafür bereits kommerzielle spezifische Halbleiterschalter
gibt, z. B. Crosspoint Switch DS90CP22 von National Semiconductor.
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- 1
- Verbindungsmodul
- 1.1
bis 1.n
- Steckmodul
- 2.1
bis 2.n
- Peripheriegerät
- 3
- Signalwandler
- 4.1
bis 4.n
- Steckverbindung
- 5.1
bis 5.n
- Steuereinheit
- 6.1
bis 6.n
- Bus-Controller
- 7.1
bis 7.n
- Signalisierungsmodul
- 8
- Hauptdatenbus
- 9
- Nebendatenbus
- 10.1
bis 10.n
- Elektrische
Versorgungsspannung
- 11.1
bis 11.n
- Steuersignal
- S
- Peripherieschnittstelle
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 2005/0025496
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