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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, zur Versendung von digitalen Audiosignalen, welche über ein asynchrones digitales Bussystem übertragen werden.
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Bei der Übertragung von digitalen Signalen, insbesondere digitalen Audiosignalen, über ein digitales asynchrones Bussystem ist zu berücksichtigen, dass die digitalisierten Signale, insbesondere die Audiosignale, nicht kontinuierlich und zu konstanten Zeitintervallen von der Signalquelle an die Signalsenke übertragen werden und auf dem Datenbus entsprechend bereit liegen, sondern dass die digitalen Signale, insbesondere Audiosignale, teilweise mit erheblicher Zeitverzögerung an der Signalsenke ankommen. Bei der Datenübertragung in einem asynchronen digitalen Datenbussystem sind daher besondere Vorkehrungen zu treffen, um diese Daten dennoch kontinuierlich an einen Nutzer ausgeben zu können.
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So ist aus
EP 0 577 329 A2 bekannt, Daten über ein synchrones Datennetzwerk zu übertragen. Hierbei wird die Wiedergabegeschwindigkeit an die Datenrate der Datenübertragung kontinuierlich angepasst.
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Aus
DE 696 34 891 T2 ist es bekannt, eine Synchronisierung von simultan übertragenen Daten, vorzugsweise Audiodaten, vorzunehmen.
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Aus
DE 694 26 350 T2 ist eine Laufzeitanpassung von Daten, die über ein Datennetz übertragen werden, bekannt. Aus
DE 197 23 760 A1 ist eine Einrichtung zum Empfang von mittels einer asynchronen Datenübertragungstechnik übertragenen Daten, insbesondere Audio- und Videodaten, bekannt, der ein Taktsignal zugeführt ist. Es ist eine Speichervorrichtung vorgesehen, die empfangene Daten über einen zum Ausgleich von Übertragungsverzögerungen notwendigen Zeitraum zwischenspeichert. Diese Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Taktsignal der Speichervorrichtung zum Auslesen der Daten zugeführt ist. Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zur Übertragung und zum Empfang von Datensignalen mittels einer asynchronen Datenübertragungstechnik, wobei die empfangenen Datensignale zwischengespeichert und im Studiotakt ausgelesen werden.
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Aus
DE 100 22 233 A1 ist ein Kommunikationssystem für ein Fahrzeug offenbart. Das Kommunikationssystem besteht aus mehreren über einen seriellen Bus miteinander verbundenen Kommunikationsteilnehmern, die jeweils eine Steuereinheit zum Senden und/oder Empfangen von Informationsdaten und eine Kommunikationsschnittstelle aufweisen, wobei die Informationsdaten in einem Kommunikationsprotokoll übertragen werden und wobei das Kommunikationsprotokoll Kennungsdaten aufweist, anhand derer die Zuordnung der Informationsdaten zu den jeweiligen Kommunikationsteilnehmern erfolgt, wobei mindestens zwei Kommunikationsteilnehmer mit einer elektrischen Eingabeeinheit oder Ausgabeeinheit gekoppelt sind, zur Eingabe bzw. Ausgabe von Audiodaten, die als Informationsdaten von einer Steuereinheit eines Kommunikationsteilnehmers über den Bus zu einer Steuereinheit eines anderen Kommunikationsteilnehmers übertragbar sind.
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Aus
US 2010/0215057 A1 ist eine computerbasierte Methode und eine Vorrichtung bekannt, um heterogene Inhalte einer kanonischen Ablaufkoordination zu unterwerfen. Hierzu wird der Bit-Strom durch eine Aufteilung des Bit-Stroms in Datenpakete vorverarbeitet und es wird jedem Datenpaket ein Zeitstempel aufgeprägt. Dieser so vorbearbeitete Datenstream wird dann auf Anfrage eines Empfängers versendet. Im Weiteren wird ein zweiter Zeitstempel, basierend auf dem letzten Teil des zugeordneten Zeitstempels des entsprechenden Datenpaketes, vermerkt. Die Datenpakete werden zur Versendung in der Weise vorbearbeitet, dass diese in Reihung der zweiten Zeitstempel zur Versendung vorgesehen werden.
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Aus
US 5,995,512 A ist ein Hochgeschwindigkeitsmultimedianetzwerk bekannt. Das Netzwerk besteht aus einer Fiberglasdatenbusvorrichtung, die als Stern konfiguriert ist. Verschiedene Typarten von Vorrichtungen und Knoten stehen via speziellen Interfaces mit dem Bus in Verbindung. Das Interface ermöglicht es einer Einheit, über das Hochgeschwindigkeitsnetzwerk zu kommunizieren, ohne dass die Einheit hierzu eine eigene Rechnerleistung zum Empfang oder zur Versendung von Datenpaketen benötigt.
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Nachteilig bei dem vorgenannten Stand der Technik ist es jedoch, dass ein groß dimensionierter Speicherbereich in der oder bei der Signalsenke vorhanden sein muss, um die Daten ausreichend zwischenspeichern zu können, um somit die Übertragungsverzögerungen ausgleichen zu können. Eine Reduzierung dieses Speicherbereiches ist nicht vorgesehen und kann bisher nicht ohne erheblichen Mehraufwand umgesetzt werden. Außerdem ist bei asynchronen Datenübertragungssystemen eine Rückmeldung der Signalsenke an die Signalquelle nicht vorgesehen, sodass die Signalquelle selbsttätig die Datenübertragung an die Signalsenke anpassen muss, damit die Signalsenke mit den zur Wiedergabe vorgesehenen Daten, insbesondere Audiodaten, versorgt wird. Schließlich ist zu berücksichtigen, dass die Versendung der digitalen Daten, insbesondere Audiodaten, von der Signalquelle an die Signalsenke nicht zeitkontinuierlich zu exakten Zeiten erfolgt, vielmehr die Signalquelle zumeist mit einem zeitlichen Versatz, einem so genannten „Jitter”, versehen ist, welcher durch die Signalquelle selbst auszugleichen ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die vorgenannten Probleme zu vermeiden und Daten, insbesondere Audiodaten, insbesondere in Form von Musikdaten, welche über ein asynchrones digitales Bussystem von einer Signalquelle an mindestens eine Signalsenke übertragen werden, über den asynchronen Datenbus an die mindestens eine Signalquelle so zu versenden, dass der Datenzwischenspeicher der Signalsenke nicht überläuft oder leer läuft. Hierbei sind die Verzögerungen, die durch die Versendung im asynchronen Datenbus bei der Datenübertragung entstehen, auszugleichen.
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Diese Aufgabe wird anhand der Merkmale des Patentanspruches 1 und 6 gelöst. Es wird die Datenrate, mit welcher die Signalquelle die Daten über den asynchronen Datenbus versendet, über einen längeren Zeitraum betrachtet, nahezu konstant gehalten und die zeitliche Versendung der digitalen Audiodaten im Mittel betrachtet nahezu kontinuierlich versendet. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich anhand der abhängigen Patentansprüche, der weiteren Beschreibung, sowie anhand der konkreten Ausführungsbeispiele anhand der Figurenbeschreibung.
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Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Versendung von digitalisierten Audiosignalen, welche in einem Kraftfahrzeug mittels eines asynchronen Bussystems paketorientiert von einer Signalquelle zu mindestens einer Signalsenke, insbesondere einer Lautsprechereinheit, übertragen werden. Der Signalquelle ist eine Steuereinheit zugeordnet, welche die Versendung der Datenpakete steuert. Die Signalquelle und die Signalsenke werden über eine gemeinsame Zeitbasis zeitlich synchronisiert. Von der Signalquelle werden kontinuierlich mit gleichem zeitlichem Abstand Versendeaufforderungen für ein Datenpaket an die Steuereinheit gerichtet. Von der Steuereinheit wird der Anfragezeitpunkt mittels der gemeinsame Zeitbasis ermittelt und ein Datenpakt wird von der Steuereinheit erst dann über das asynchrone Bussystem an die Signalsenke versendet, wenn die Versendeaufforderung vorliegt und der Zeitpunkt der Versendeaufforderung nach dem Zeitpunkt liegt, der von der Steuereinheit bei Versendung des vorherigen Datenpakets als nächster Versendezeitpunkt für ein Datenpaket ermittelt worden ist.
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Gemäß Patentanspruch 2 ist bevorzugt, dass der nächste Versendezeitpunkt für ein Datenpaket von der Steuereinheit anhand der Addition eines Zeitdelays mit der geschätzten Verarbeitungszeit des Datenpakets in der Signalsenke und dem geschätzten Versendezeitbedarf ermittelt wird.
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Gemäß Patentanspruch 3 ist bevorzugt, dass von der Steuereinheit bei der Ermittlung des nächsten Versendezeitpunktes für ein Datenpaket systembedingte zeitliche Verarbeitungsverzögerungen mitermittelt werden.
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Gemäß Patentanspruch 4 ist bevorzugt, dass zur Ermittlung des nächsten Versendezeitpunktes für ein Datenpaket der ermittelte Versendezeitpunkt tiefpassgefiltert wird.
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Gemäß Patentanspruch 5 ist bevorzugt, dass zur Ermittlung des nächsten Versendezeitpunktes für ein Datenpaket der Quotient der Datenrate des versendeten Datenpakets und der Periodendauer der Abtastrate der über den asynchronen Datenbus zu übertragenden digitalisierten Daten herangezogen wird.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient zur Versendung von digitalisierten Audiosignalen, welche in einem Kraftfahrzeug mittels eines asynchronen Bussystems paketorientiert von mindestens einer Signalquelle zu mindestens einer Signalsenke, insbesondere einer Lautsprechereinheit, übertragbar sind. Die mindestens eine Signalquelle weist eine Steuereinheit auf, welche die Versendung der Datenpakete steuert. Die mindestens eine Signalquelle und die mindestens eine Signalsenke weisen eine gemeinsame Zeitbasis auf, mittels derer eine zeitliche Synchronisation zwischen der mindestens einen Signalquelle und der mindestens einen Signalsenke erfolgt. Von der mindestens einen Signalquelle erfolgt kontinuierlich zu festen Intervallzeitpunkten eine Aufforderung zur Versendung eines Datenpakets an die Steuereinheit. Die Steuereinheit ermittelt bei der Versendung eines Datenpaktes den Versendezeitpunkt anhand der gemeinsamen Zeitbasis und schätzt zugleich den nächsten Versendezeitpunkt für ein Datenpaket ab. Ein weiteres Datenpaket versendet die Steuereinheit nur dann, wenn der abgeschätzte nächste Versendezeitpunkt für ein Datenpaket zum Zeitpunkt der Aufforderung zur Versendung eines Datenpaket bereits verstrichen ist.
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Bevorzugt nach Patentanspruch 7 ist, dass die Steuereinheit den nächsten Versendezeitpunkt für ein Datenpaket abschätzt, indem sie den zur Versendung eines Datenpaktes notwendigen Zeitraum, den Zeitraum, den die Signalsenke zur Verarbeitung eines Datenpakets benötigt und den Zeitraum, den die Signalsenke zur Wiedergabe eines Datenpaktes benötigt, aufaddiert.
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Bevorzugt nach Patentanspruch 8 ist, dass die Steuereinheit auf den abgeschätzten nächsten Versendezeitpunkt ein zusätzliches zeitliches Delay addiert, das die Systembedingungen berücksichtigt und zur Nachjustierung dient.
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Bevorzugt nach Patentanspruch 9 ist, dass die Steuereinheit den nächsten Versendezeitpunkt für ein Datenpaket anhand der Optimalpakettime (Optimalpakettime), einer Filterung der Sendezeit (Sendtime), vorzugsweise über einen Tiefpassfilter, und der Addition dieser Ergebnisse als nächsten Sendezeitpunkt (NextSendtime) ermittelt.
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Bevorzugt nach Patentanspruch 10 ist, dass die Optimalpakettime (Optimalpakettime) dem Quotienten der Datenrate eines Datenpakets und der Periodendauer der Abtastrate der über den asynchronen Datenbus zu übertragenden digitalisierten Daten entspricht und der Filter dazu dient, um die Zeit festzulegen, der der mittleren Senderate entspricht, wobei diese bei Audiosignalen ca. 20 ms beträgt, und die gemeinsame Zeitbasis hochgenau ist.
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Es wird die Erfindung anhand konkreter Ausführungsbeispiele anhand von fünf Figuren beschrieben. Die Beschreibung der Erfindung anhand dieser konkreten Ausführungsbeispiele stellt keine Einschränkung oder Limitierung der Erfindung auf eines dieser konkreten Ausführungsformen oder Ausführungsbeispiele dar.
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Es zeigt
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1 einen schematischen Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in Blockschaltweise;
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2 einen schematischen Aufbau einer erfindungsgemäßen Signalsenke in Blockschaltweise;
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3 einen schematischen Aufbau einer erfindungsgemäßen Signalquelle in Blockschaltweise;
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4 einen weiteren schematischen Aufbau einer erfindungsgemäßen Signalquelle in Blockschaltweise;
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5 zeigt schematisch einen Aufbau einer Audiosignalquelle als Blockschaltbild.
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In 1 ist ein schematischer Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in Blockschaltweise dargestellt. Es ist ein asynchroner Datenbus 11, der vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug angeordnet ist, dargestellt. An den asynchronen Datenbus 11 sind eine Signalquelle 12 und mehrere Signalsenken 13l ... 13n angeschlossen, welche die von der Signalquelle 12 versendeten Daten empfangen und wiedergeben, soweit diese Daten für die jeweilige Signalsenke 13l ... 13n bestimmt sind. Bei der Signalquelle 12 handelt es sich z. B. um eine Radiosignalempfangseinheit, eine DVD-Einheit oder ein Entertainmentsystem, welche in einem Kraftfahrzeug angeordnet sind. Die Signalquelle 12 stellt visuelle Daten, Audiodaten und/oder audiovisuelle Daten bereit, die über den asynchronen Datenbus 11 versendet werden. Bei der Signalquelle 12 kann es sich aber um jede Art von im Kraftfahrzeug angeordnete Signalquelle handeln, beispielsweise um eine Freisprecheinrichtung, ein Navigationssystem, eine Parkdistance-Einheit oder eine Radarabstandsmesseinheit. Eine Parkdistance-Einheit oder eine Radarabstandsmesseinheit erfasst über Sensoren den Abstand des Kraftfahrzeuges zu Objekten im Nahbereich und/oder Fernbereich und gibt eine akustische Warnung ab, sobald ein voreinstellbarer Abstand zu einem Objekt unterschritten wird. Die Signalquelle 12 sendet die entsprechenden digitalen bzw. digitalisierten Daten über den asynchronen Datenbus 11 an eine oder mehrere angeschlossen Signalsenken 13l ... 13n.
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Bei einer Wiedergabe von kontinuierlichen Daten, wie etwa Audiodaten in Form von Sprache oder Musik, oder audiovisuellen Daten in Form von Videodaten, ist es wesentlich, dass die Signalsenken 13l ... 13n, die Audiowiedergabeeinheiten, welche diese Daten wiedergeben sollen, zeitsynchron die Daten ausgeben. Zur zeitlichen Synchronisation ist daher jede der Einheiten 12, 13l ... 13n über einen gemeinsamen Zeitgeber synchronisiert. Diese im System vorhandene Systemzeit ist hochgenau und wird in 1 über eine extra vorgesehene Datenleitung 14 an jede an den asynchronen Datenbus 11 angeschlossene Einheit 12, 13l ... 13n direkt geleitet. Somit hat jede an den asynchronen Datenbus 11 angeschlossene Einheit 12, 13l ... 13n dieselbe Zeitbasis zur Verfügung. Über diese gemeinsame Zeitbasis erfolgt eine Synchronisation der angeschlossenen Einheiten 12, 13l ... 13n .
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Zeitbasisinformation nicht über eine separate Datenleitung verteilt, sondern im asynchronen Datenbus 11 wird diese Zeitbasisinformation an alle angeschlossenen Einheiten übertragen. Diese Übertragung erfolgt, indem in jedes Datenpaket, das über den asynchronen Datenbus 11 versendet wird, die aktuelle Zeitbasis und somit die aktuelle Zeit, eingestanzt wird. Eine jede an den asynchronen Datenbus 11 angeschlossene Signalquelle 12 und Signalsenke 13l ... 13n entnimmt dann jedem Datenpaket diese Zeitbasis und ist damit zeitsynchronisiert zu den anderen am Datenbus 11 angeschlossenen Einheiten 12, 13l ... 13n .
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In 2 ist ein schematischer Aufbau einer erfindungsgemäßen Signalsenke in Blockschaltweise dargestellt. Es ist der asynchrone Datenbus 28 dargestellt. Der asynchrone Datenbus 28 ist beispielsweise in einem Kraftfahrzeug angeordnet. Über den asynchronen Datenbus 28 werden digitalisierte Daten, z. B. Audiodaten, Videodaten oder sonstige Daten, paketorientiert übertragen. An den asynchronen Datenbus 28 ist die Signalsenke 21 angeschlossen. Die nicht in 2 dargestellte Signalquellen, welche Daten auf den asynchronen Datenbus 28 geben, zur Weiterleitung an die Signalsenke 21, weisen elektrische und/oder elektronische Komponenten auf, um mit dem asynchronen Datenbus 28 zu kommunizieren und Daten über diesen zu senden. Die Signalsenke 21 weist ebenfalls solche Einheiten auf, um Daten entsprechend über den asynchronen Datenbus 28 zu empfangen. Im konkreten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Signalsenke 21 um eine Audiosignalsenke. An die Signalsenke 21 ist mindestens ein Lautsprecher 23 angeschlossen, der die an die Signalsenke 21 adressierten Audiodaten ausgibt.
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Jede an den asynchronen Datenbus 28 angeschlossene Signalquelle und Signalsenke 21, sind mit einer definierten Adresse ausgestattet. Ein jedes Datenpaket, welches über den asynchronen Datenbus 28 versendet wird, weist in einem Header, der zumeist den Anfang des Datenpaktes bildet, die Adresse der Signalquelle auf, von der das Datenpaket stammt. Außerdem ist im Header eingetragen, für welche Signalsenke das Datenpaket bestimmt ist. Auf diese Weise werden die Datenpakete nur von den Signalsenken vom asynchronen Datenbus 28 genommen, für die das Datenpaket bestimmt ist.
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Es kann im Header auch eine Priorität für die Signalquelle und die von der Signalquelle stammenden Daten, eingetragen werden. In der Signalsenke werden dann diejenigen Daten mit der höheren Priorität zuerst verarbeitet und ausgegeben.
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Die Signalsenke 21 weist eine Steuereinheit 22 auf. Die Steuereinheit 22 weist wiederum eine Schnittstelle 221 auf. Die Schnittstelle 221 ist vorgesehen, um die Steuereinheit 22 an den asynchronen Datenbus 28 anzubinden. Bei der Schnittstelle 221 handelt sich in vorzugsweiser Ausgestaltung der Erfindung um ein Gateway oder um eine speziell ausgeführte Schnittstelle zur Adaption eines asynchronen Datenbusses. Im Weiteren weist die Steuereinheit 22 einen Datenpuffer 222 auf.
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Die Steuereinheit 22 nimmt aus dem asynchronen Datenbus 28 nur diejenigen Datenpakete, die an die Signalsenke 21 adressiert sind. Diese Daten werden zunächst im Datenpuffer 222 zwischengespeichert. Der Datenbuffer 222 ist vorzugsweise ein RAM-Speicher in Form eines elektronischen Speicherbausteins.
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Der Datenpuffer 222 in der Steuereinheit 22 dient dazu, Daten, welche über die Schnittstelle 221 von der Steuereinheit 22 empfangen werden, zwischenzuspeichern.
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Im Weiteren ist eine weitere Schnittstelle 223 vorhanden. Bei dieser Schnittstelle 223 handelt es sich vorzugsweise um eine Datenschnittstelle, welche vorzugsweise Audiodaten ausgibt. Diese Schnittstelle 223 wird von der Steuereinheit 22 angesteuert. Die Steuereinheit 22 ermittelt aus dem Datenpuffer 222 die dort vorhandenen Audiodaten und gibt diese an die Schnittstelle 223 weiter, welche diese Audiodaten über die Datenleitung 24 an eine weitere Einheit 25 überträgt.
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Die Steuereinheit 22 gibt aber diese Daten in Abhängigkeit von deren Prioritäten über die Schnittstelle 223 ab. Daten mit höherer Priorität werden zuerst übergeben.
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Bei der Steuereinheit 22 handelt es sich vorzugsweise um einen Mikrocontroller, eine Mikrocontrollereinheit, einen Mikrocomputer oder eine Mikrocomputereinheit.
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Die Steuereinheit 22 ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung modular aufgebaut, so dass diese entsprechend ausbaubar ist, so dass über die Steuereinheit 22, soweit weitere Schnittstellen, insbesondere Audiodatenschnittstellen analog zur Schnittstelle 223 vorhanden sind, weitere Lautsprechereinheiten anschließbar sind. Somit kann dann eine Steuereinheit 22 mehrere Signalausgabeeinheiten mit entsprechenden Daten versorgen. Dies ist insbesondere bei einem getrennten Multimediacenter in einem Kraftfahrzeug von Relevanz, da dann z. B. für das Rear-Entertainment-System nur eine entsprechende Steuereinheit 22 notwendig ist.
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Die Schnittstelle 223 der Steuereinheit 22 leitet, wie bereits dargestellt, die Audiodaten über die Datenleitung 24 an eine externe Einheit 25. Bei der externen Einheit 25 handelt es sich in vorzugsweiser Ausführung um eine Audiosignalaufbereitungseinheit. Bei der Audiosignalaufbereitungseinheit handelt es sich in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung um einen digitalen Signalprozessor, einen Digital/Analog-Konverter, einen Codec oder Coder oder eine Kombination derselben. Die Audiosignalaufbereitungseinheit 25 ist über die Leitung 26 mit der Lautsprechereinheit 23 verbunden. Über die Leitung 26 werden analoge Daten an die Lautsprechereinheit 23 gegeben. Im Weiteren ist in der Audiosignalaufbereitungseinheit ein in 2 nicht dargestellter Verstärker angeordnet, der die analogen Audiodaten verstärkt, ehe diese an die Lautsprechereinheit 23 geleitet werden. Über die Datenleitung 24 werden der Audiosignalaufbereitungseinheit 25 die digitalen Audiodaten zugeleitet. Diese werden von einem in der Audiosignalaufbereitungseinheit 25 angeordneten Datenratenkonverter 225 empfangen. Der Datenratenkonverter 225 setzt die über die Datenleitung 24 übertragenen digitalen Audiosignale in die Taktrate der Audiosignalverarbeitungseinheit 25 um. Die Audiosignalaufbereitungseinheit 25 sowie eine in der 2 nicht dargestellte Digitalanalogwandlereinheit verarbeiten die digitalen Audiosignale mit einer Abtastrate, die im System vordefiniert und/oder einstellbar ist. Die nun analog vorliegenden Audiosignale werden dann über die Lautsprechereinheit 23 ausgegeben. Die Audiosignalverarbeitungseinheit 25 und die Steuereinheit 22, wie auch die in 2 nicht dargestellte Signalquelle, werden mit einem einheitlichen hochgenauen Zeitsignal, auch Clock genannt, verbunden. Über diesen Clock werden die einzelnen Komponenten zueinander synchronisiert.
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In 5 ist eine erfindungsgemäße Audiosignalquelle 5 schematisch als Blockschaltbild dargestellt. Diese weist einen Signaleingang für den Clock CLK auf, der allen an den asynchronen Datenbus 57 angeschlossenen Einheiten als Synchronisationssignal und Synchronisationszeitbasis dient. Außerdem weist die Audiosignalquelle 5 eine Schnittstelle 51 auf, mittels derer die Audiosignalquelle 5 die Audiodaten in Paketform auf den asynchronen Datenbus 57 gibt. Diese Daten werden von einer in der Audiosignalquelle 5 angeordneten Steuereinheit 52 aufbereitet, gepackt und zu definierten Zeiten über die Schnittstelle 51 auf den asynchronen Datenbus 57 gelegt. Die Steuereinheit 52 erstellt auch den Header, der jedem Datenpaket zugeordnet ist. Die Steuereinheit 52 nimmt von der Datenabgabeeinheit 53, welche die Audiosignaldaten bereitstellt, diese auf und bereitet die Daten zur Versendung vor und versendet diese über die Schnittstelle 51 in beschriebener Form.
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In 3 und 4 ist schematisch als Blockschaltbild jeweils eine Signalquelle mit den weiteren zur Versendung der Datenpakte über den asynchronen Datenbus notwendigen Komponenten dargestellt, anhand deren der Verfahrensablauf zur Versendung von Datenpaketen erläutert wird.
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Gemäß 3 besteht die Signalsendeeinheit 3 aus einer Signalquelle und mehreren zugeordneten Komponenten. Die Signalquelle 31 fragt kontinuierlich bei der Steuereinheit 39, in nahezu festen Zeitabständen, an, damit diese ein Datenpaket mit zur Wiedergabe bestimmten Daten an eine oder mehrere der Signalsenken, welche an den asynchronen Datenbus angeschlossen sind, aber in 3 nicht dargestellt sind, versendet. Die Steuereinheit 39 versendet aber nicht bei jeder Anfrage durch die Signalquelle 31 ein Datenpaket, sondern es müssen diverse Bedingungen vorliegen. Liegen diese Bedingungen nicht vor, so wird die Anfrage ignoriert, liegen die Bedingungen vor, wird das Datenpaket versendet. Die von der Signalsendeeinheit 31 zu versendenden Daten sind die eingangs beschriebenen Daten wie z. B. Audiosignale, welche über eine der Signalsenken wiederzugeben ist. Im Folgenden wird das Verfahren der Versendung anhand von Audiodaten erläutert. Die Signalquelle 31 ist in diesem Fall z. B. eine Rundfunkempfangseinheit, welche Audiosignale des empfangenen Rundfunksignals über die Lautsprecher wiedergeben will. Die Wiedergabe der Audiodaten muss kontinuierlich und ohne Unterbrechung erfolgen. Daher hat die Steuereinheit 39 sicherzustellen, dass die Audiodaten kontinuierlich und ohne Unterbrechung an der Audiosignalquelle mit dem dort angebundenen Lautsprecher ankommen und ausgegeben werden können. Allerdings wird beim asynchronen Datenbus 28 nicht vorgesehen, dass eine Signalsenke einen Statuszustand an die Signalquelle 31 oder die Steuereinheit 39 rücksenden kann, sodass die Signalquelle 31 und/oder die Steuereinheit 39 den Zustand der an der Signalsenke anliegenden und dort verarbeiteten und wiedergegeben Daten erhalten. Um eine Synchronisation dennoch zu erreichen, wird eine Synchronisation über die gemeinsame hochgenaue Zeitbasis, die sowohl an der Signalquelle 31, der Steuereinheit 39 und jeder Signalsenke vorhanden ist, vorgenommen. Um eine solche Zeitsynchronisation zu ermöglichen, sind die Signalquelle 3 und jede Signalsenke mit einem gemeinsamen Systemtakt verbunden, der die angeschlossenen Einheiten synchronisiert bzw. über den sich die Einheiten synchronisieren. Es handelt sich vorzugsweise um ein hochgenaues Clocksignal 34. Das Clocksignal 34 ist ein Zeitsignal.
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Die Steuereinheit 39 ermittelt nunmehr ein Zeitdelay, wann das nächste Datenpaket zu versenden ist. Die Bedingungen für die Versendung sind gegeben, wenn die aktuelle Zeit, abgeleitet vom Clocksignal 34, größer ist, als diejenige Zeit, die die Steuereinheit 39 abgeschätzt hat, welche benötigt wird, um ein Datenpaket zu versenden und in der Signalsenke zu verarbeiten. Diese Abschätzung gewährleistet, dass die Signalsenke bzw. die Signalsenken, für die die Daten bestimmt sind, kontinuierlich mit Daten zur Wiedergabe versorgt werden und dass deren Zwischenspeicher, in welchen die Daten vor der Verarbeitung zwischengespeichert werden, nicht überläuft oder leer läuft.
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Zusätzlich addiert die Steuereinheit 39 einen additionellen zeitlichen Delaywert hinzu, der voreinstellbar ist, und mit Delay DT bezeichnet wird. Dieses Delay DT ist systembedingt und dient dazu, ein eingerichtetes System noch nachzujustieren und so weitere Systemeinflüsse zu kompensieren. Die Abschätzung der benötigten Zeit zur Versendung und Verarbeitung eines Datenpaktes erfolgt dadurch, dass der Zeitpunkt der Versendung des Datenpakets durch die Sendeeinheit 35 von der Steuereinheit 39 erfasst wird. Dieser Sendezeitpunkt wird als Sendtime 312 bezeichnet. Diese Sendtime 312 wird über einen Filter 36 geleitet. Das Ergebnis dieser Filterung wird mit der so genannten OptimalPakettime 32 im Addierer 38 addiert, wobei das Ergebnis der Filterung vorher negiert wird. Das Ergebnis des Addierers 38 wird im Addierer 37 mit der Sendtime 312 addiert. Das Ergebnis dieser Addition wird als NextSendtime 311 bezeichnet. Die Nextsendtime 331 setzt sich damit aus der Verarbeitungszeit des Datenpakets, der benötigen Zeit zur Versendung des Datenpakets und einem einstellbaren Zeitwert zusammen. Die Nextsendtime 331 wird der Steuereinheit 39 zugeführt. Wenn nunmehr die aktuelle Zeit, welche vom Clocksignal 34 stammt, größer ist als die ermittelte Nextsentime, addiert mit dem Delay DT, und diese Bedingung zum Zeitpunkt einer Anfrage zur Versendung eines Datenpaktes durch die Signalquelle 31 vorliegt, so wird das nächste Datenpaket auf den asynchronen Datenbus gelegt und versendet.
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Auf den Zeitpunkt der Versendung kann nunmehr in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ein weiterer Zeitwert aufaddiert werden, der der Wiedergabeeinheit und deren Zeitverzögerung bis zur Verarbeitung eines Datenpakets entspricht. Dieser weitere Zeitwert wird als so genanntes Playbackdelay 33 bezeichnet. Somit kann an die speziellen Anforderungen der Signalsenke eine weitere Anpassung vorgenommen werden.
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Die Optimalpakettime 32 entspricht dem Quotienten der Datenrate eines Datenpakets und der Periodendauer der Abtastrate der über den asynchronen Datenbus zu übertragenden digitalisierten Daten.
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Da die Anfragen zur Versendung des nächsten Datenpakets regelmäßig durch die Signalquelle 31 erfolgen, aber die Versendung nur bei Vorliegen der vorgenannten Versendebedingung von der Steuereinheit 39 veranlasst wird, erfolgt über einen längeren Zeitraum hinweg eine Mittelung des Jitters der Datenversendung durch die Steuereinheit 39 über den asynchronen Datenbus.
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Da die Signalquelle 31 keine Rückmeldung über den Zustand der Signalsenke erhält, muss durch eine intelligente Wahl der Versendung der Datenpakete mit den wiederzugebenden Daten sichergestellt werden, dass der Datenpuffer in der Signalsenke nicht leer läuft oder überläuft. Die Größe des Datenpuffers in der Signalsenke ist bekannt. Somit müssen die Sendezeitpunkte im Mittel konstant sein. Da der asynchrone Datenbus aber einer kleinen Schwankung der zeitlichen Verteilung der Daten unterliegt, wird dies durch das erfindungsgemäße Verfahren und die beschriebene Vorrichtung aufgefangen. Es werden die Datenpakte versendet, wenn zwischen dem vorherigen Datenpaket und dem nächsten Datenpaket ein definierter Zeitraum vergangen ist und zugleich eine Absendeanfrage für das nächste Datenpakte vorliegt. Dieser Zeitraum wird von der Steuereinheit 39 abgeschätzt, basierend auf dem Zeitpunkt Sendtime 312 der Versendung des vorherigen Datenpakets, einer Zeitverzögerung, welche mittels eines Filters 36 erzeugt wird, und der Zeitdauer der Optimalpakettime 32.
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Das Filter 36 ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ein Tiefpassfilter.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Versendung eines Datenpaktes um einen vordefinierten Zeitwert, der einstellbar ist, verzögert. Dieser Zeitwert wird als Playbackdelay 33 bezeichnet. Dieser Zeitwert repräsentiert den Zeitbedarf den die Signalsenke benötigt um die Daten eines eingehenden Datenpaktes zur Wiedergabe aufzubereiten.
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Der Filter 36 dient dazu, die Zeit festzulegen, die der mittleren Senderate entspricht. Diese mittlere Senderate beträgt bei Audiodaten beispielsweise 20 ms.
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Die Optimalpackettime 32 entspricht derjenigen Zeit, welche das System zur Versendung eines Datenpakets benötigt.
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Es liegen die Versendebedingung zur Versendung des nächsten Datenpaktes immer erst dann vor, wenn die aktuelle Systemzeit größer ist, als der Zeitpunkt der als Nextsendtime 311 ermittelt worden ist, verlängert um das zeitliche Delay DT, welches variabel einstellbar ist.
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Erfolgt nunmehr eine Anfrage zur Versendung des nächsten Datenpakts und liegen die Voraussetzung zur Versendung nicht vor, ignoriert die Steuereinheit 39 die Anfrage. Erst bei der neuerlichen Anfrage wird dann die Versendung vorgenommen, sofern die Versendebedingung erfüllt sind.
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Durch diesen intelligenten Algorithmus wird eine Senderate erzeugt, die relativ genau den Mittelwert der Senderate darstellt, welcher notwendig ist, damit der Empfangspuffer in der Signalquelle nicht überläuft oder nicht leer läuft. Dies wird anhand der Additionen der ermittelten Zeitdelays ermöglicht. Es ist keine Rückkopplung von der Signalsenke und dem Zustand des dortigen Datenpuffers notwendig. Es wird lediglich anhand des aktuellen Versandzeitpunktes eines Datenpaketes der Zeitpunkt bestimmt, zu dem das nächste Datenpaket frühestens abgesandt werden kann. Dadurch, dass die Anfragen zur Versendung relativ zeitgleich kommen, erfolgt durch die intelligente Berechnung der Nextsendtime 311 eine Sendeverschiebung in der Weise, dass ein Datenpaket relativ kurz nach einem Datenpaket oder mit einem größeren zeitlichen Versatz versandt werden. Die maximale Zeitdauer zwischen dem Versenden zweier Datenpakete ist aber stets kürzer als der Zeitraum zwischen zwei Versendeanfragen. Über eine zeitliche Mittelung über einen längeren Zeitraum stellt sich aber dadurch eine relativ genau und gemittelt über die Zeit eine kontinuierliche Senderate ein.
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In 4 ist eine weitere Ausgestaltung der Signalsendeeinheit 4 dargestellt. Diese weist eine Signalquelle 41 und eine Steuereinheit 49 auf. Die Signalquelle 41 fragt kontinuierlich die Steuereinheit 49, zu festgelegten und zeitlich zueinander nahezu konstanten Zeitabständen, an, damit die Steuereinheit 49 ein Datenpaket mit Audiodaten, die zur Wiedergabe bei der mindestens einer Signalsenke bestimmt sind, versendet. Die Steuereinheit 49 ihrerseits holt von der Signalquelle 41 kontinuierlich die Audiodaten ab, welche zu versenden sind und packt diese in ein Datenpaket zur Versendung über den asynchronen Datenbus. Die Steuereinheit 49 versendet das Datenpaket nur dann, wenn diverse zeitabhängige Bedingungen erfüllt sind. Wesentlich ist, dass die Signalquelle 41 und die in 4 nicht dargestellte mindestens eine Signalsenke über ein Zeitsignal 44, das hochgenau allen am asynchronen Datenbus angeschlossenen Einheiten zur Verfügung steht, verbunden sind. Über und anhand dieses Zeitsignals 44 werden die an den asynchronen Datenbus angeschlossenen Einheiten synchronisiert. Die zeitabhängigen Bedingungen sind allesamt als Basis rückbezogen auf das hochgenaue Zeitsignal 44. Liegen die entsprechenden zeitabhängigen Bedingungen vor, so wird die Anfrage von der Steuereinheit 49 angenommen und das Datenpaket wird versendet. Es wird anschließend ein neues Datenpaket erstellt und zur Versendung vorbereitet. Die Steuereinheit 49 ermittelt bei der Versendung eines Datenpakets die zeitlichen Bedingungen, welche vorliegen müssen, damit das nächste Datenpaket bei einer nächsten Anfrage versendet werden kann. Hierzu speichert die Steuereinheit 49 den Zeitpunkt der Versendung des Datenpaktes und bezeichnet diesen als Sendtime 452. Diese Sendtime 452 wird von der Steuereinheit 49 anhand des Zeitsignals 44 ermittelt. Die Sendtime 42 wird über ein Verzögerungsglied 47 geleitet und mittels eines Addierers 451 aufaddiert. Das Ergebnis dieses Addiervorgangs wird einem Filter 46 zugeführt, der eine einstellbare Filtergröße hat. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung handelt es sich bei dem Filter 46 um einen Tiefpass mit vordefinierter Filterlänge und Filterzeit. Zu diesem Signal wird noch ein Zeitparameterwert 450 addiert, wobei dieser Zeitparameterwert 450 mittels eines Multiplizierers 491 mit einem fest definierten ganzzahligen Wert multipliziert wird. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung hat es sich als bevorzugt erwiesen, eine Multiplikation mit der ganzzahligen Zahl Zwei vorzunehmen. Das Endergebnis der Additionen wird als Nextsendtime 453 bezeichnet und zwischengespeichert. Die Bedingungen für die Versendung des nächsten Datenpaketes liegen vor, wenn zum Zeitpunkt Anfrage zur Versendung eines Datenpakets die ermittelte und gespeicherte Nextsendtime 453 kleiner ist als die aktuell zum Zeitpunkt der Anfrage vorliegende Zeit, ermittelt von der Steuereinheit 49 anhand des Zeitsignals 44. Neben dem Addierer 48 ist alternativ ein weiterer Addierer 471 vorgesehen, mittels dessen eine weitere zeitliche Verzögerung einstellbar ist.
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Auf den Zeitpunkt der Versendung kann nunmehr in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ein Zeitwert aufaddiert werden, der der Wiederverzögerung und deren Zeitverzögerung in der Signalsenke als so genanntes Playbackdelay 43 entspricht. Somit kann an die speziellen Anforderungen der Signalsenke eine Anpassung vorgenommen werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung bindet die Steuereinheit 49 in das Datenpaket ein Kennbit ein, das der Signalquelle anzeigt, dass weitere Daten an die Signalsenke zur Übertragung bereitstehen. Somit erkennt die Signalsenke, dass weitere Datenpakte an sie zur Versendung breitstehen.
