DE19917063A1 - Wireless data communications system for coupling a mobile control and display device to a control bus for bi-directional data transfer - Google Patents

Wireless data communications system for coupling a mobile control and display device to a control bus for bi-directional data transfer

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Abstract

The system has an intelligent data coupler used as an interface that temporarily stores all system data values and manages the data traffic. The data coupler has data structures that enable association of messages from the control bus with automation system data points. The data structure can be dynamically applied over the data bus or over the wireless connection.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung von Geräten und deren Softwarestruktur gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to an arrangement of devices and their software structure according to the Preamble of claim 1.

Tragbare, drahtlose Fernbedienungen werden bisher in erster Linie in der Unterhaltungs­ elektronik eingesetzt. Als drahtloses Medium wird in der Regel infrarotes Licht (IR) mit einem einfachen, nicht standardisierten Protokoll verwendet. Ein Rückkanal wird meist nicht benötigt, da nur lokale Geräte gesteuert werden, die sich im gleichen Raum befinden. Das heißt der Bediener kann die Reaktion auf seine Eingabe unmittelbar beobachten.Portable wireless remote controls have so far been used primarily in entertainment electronics used. Infrared light (IR) is generally used as the wireless medium a simple, non-standardized protocol. A return channel is usually not required because only local devices that are in the same room are controlled. The This means that the operator can observe the reaction to his input immediately.

In zunehmendem Maße kommen sowohl in der Industrie als auch in privaten Wohnungen vernetzte Automatisierungssysteme zum Einsatz. Die Bedienung solcher Systeme erfolgt meist über Schaltsensoren oder auch grafische Eingabegeräte, die fest mit dem verwendeten Bussystem verbunden sind. Teilweise werden auch IR-Fernbedienungen wie oben beschrieben verwendet.Increasingly, both in industry and in private homes networked automation systems. Such systems are operated mostly via switch sensors or also graphic input devices that are permanently used with the Bus system are connected. In some cases, IR remote controls are described as described above used.

Die Erfindung beschreibt einen Aufbau, um grafische Bedien- und Anzeigegeräte drahtlos an einen Steuerbus anzukoppeln. Einen Überblick über die Anordnung zeigt Fig. 1. Ein wesent­ liches Problem besteht darin, daß die Verbindung zwischen dem tragbaren Gerät und dem fest installierten System unterbrochen werden kann. Die Unterbrechungen können zum einen durch technische Störungen des Übertragungskanals (z. B. Abschattung einer IR-Verbindung) entstehen oder auch durch einfaches Ausschalten des Bediengerätes, um Energie zu sparen.The invention describes a structure for wirelessly coupling graphic operating and display devices to a control bus. An overview of the arrangement is shown in FIG. 1. A major problem is that the connection between the portable device and the fixed system can be interrupted. The interruptions can occur on the one hand due to technical faults in the transmission channel (e.g. shading of an IR connection) or by simply switching off the control unit to save energy.

Wird die Verbindung zum System neu aufgenommen, müssen alle im mobilen Gerät gespei­ cherten Datenwerte als ungültig interpretiert werden, da zwischenzeitliche Änderungen nicht detektierbar sind. Um trotzdem eine vollständige Visualisierung des Systems zu erreichen, müßten alle erforderlichen Daten über das Bussystem abgefragt werden. Dies erfordert zum einen eine gewisse Zeit, bis die Daten verfügbar sind, und bringt zum anderem eine große Busbelastung mit sich. Gerade bei langsamen Steuerbussen, wie sie bei räumlich großen Installationen (z. B. Gebäudebusse) verwendet werden, ist dies nicht akzeptabel.If the connection to the system is re-established, all must be saved in the mobile device stored data values are interpreted as invalid because no changes in the meantime are detectable. In order to achieve a complete visualization of the system anyway, all the necessary data would have to be queried via the bus system. This requires the a certain amount of time until the data is available, and on the other hand brings a big one  Bus load with it. Especially with slow tax buses, such as those with large ones Installations (e.g. building buses) are used, this is not acceptable.

Zur Lösung dieses Problems wird in dieser Erfindung eine intelligente Schnittstelle zwischen dem Steuerbus und der drahtlosen Verbindung eingeführt, die im weiterem Datenkoppler genannt wird. Es wird davon ausgegangen, daß die Anzahl und die Beschreibung (Datentyp, Adressen) der verwendeten Datenpunkte bekannt sind. Somit ist es möglich, ein Abbild aller Datenpunkte, das heißt ein Abbild der gesamten Anlage, im Datenkoppler anzulegen. Da dieses Gerät fest mit dem Steuerbus verbunden ist, kann er als Zwischenspeicher dienen, der alle Telegramme vom Bus mithört, deren Daten extrahiert und abspeichert. Nimmt zu irgend­ einem Zeitpunkt ein tragbares Bedien- und Anzeigegerät die Verbindung mit dem Adapter auf, können die aktuellen Daten des Systems sofort und schnell übertragen werden. Da hierbei nur die Daten aus dem Speicher des Datenkopplers in den Datenspeicher des mobilen Gerätes kopiert werden, kann dies ohne Busbelastung und unabhängig von der Bandbreite des Busses erfolgen. Die Struktur der Geräte zeigt Fig. 2.To solve this problem, an intelligent interface between the control bus and the wireless connection is introduced in this invention, which is referred to below as the data coupler. It is assumed that the number and description (data type, addresses) of the data points used are known. It is thus possible to create an image of all data points, that is, an image of the entire system, in the data coupler. Since this device is permanently connected to the control bus, it can serve as a buffer that listens to all telegrams from the bus, their data extracted and saved. If at any time a portable operating and display device connects to the adapter, the current system data can be transferred immediately and quickly. Since only the data from the memory of the data coupler is copied into the data memory of the mobile device, this can be done without bus load and regardless of the bandwidth of the bus. The structure of the devices is shown in FIG. 2.

Der Datenkoppler dient hierbei als intelligente Instanz zur Organisation des Datenverkehrs. Während ein mobiles Gerät bei Wiederaufnahme der Verbindung nicht "weiß", welche Daten sich in der Zwischenzeit geändert haben, kann der Datenkoppler leicht dokumentieren, welche geänderten Daten noch nicht an das mobile Gerät übertragen wurden. Der Datenkoppler kann somit die benötigten Daten zusammenzustellen, um in minimaler Zeit die Anzeige auf dem mobilen Gerät zu aktualisieren. Diese Verwaltung der Datenkonsistenz kann für mehrere mobile Geräte, die sich durch eine eindeutige Nummer unterscheiden, parallel erfolgen.The data coupler serves as an intelligent entity for organizing the data traffic. While a mobile device does not "know" what data when the connection is re-established have changed in the meantime, the data coupler can easily document which changed data has not yet been transferred to the mobile device. The data coupler can thus compile the necessary data to display on the update mobile device. This data consistency management can be for several mobile devices that differ by a unique number take place in parallel.

Auch auf der Busseite optimiert der Datenkoppler die Organisation des Datenverkehrs. Er hört ständig am Bus mit und sammelt alle verfügbaren Daten am Bus. Meßwerte, die nicht empfangen werden, können vom Datenkoppler regelmäßig abgefragt werden, um das System­ abbild im Speicher aktuell zu halten. Antworten Sensoren und Geräte, deren Daten am Bus abgefragt werden, nicht, können Fehlermeldungen erzeugt werden. Ebenso können Fehler­ meldungen bei überhöhtem Busverkehr und bei ungültigen Telegrammen oder Adressen gene­ riert werden. Diese Fehlermeldungen können sowohl auf der Busseite, als auch zum mobilen Bediengerät übertragen werden.The data coupler also optimizes the organization of data traffic on the bus side. He's listening constantly on the bus and collects all available data on the bus. Readings that are not can be received by the data coupler regularly to the system keep the image in memory up to date. Answer sensors and devices, their data on the bus can be queried, but not, error messages can be generated. Likewise, mistakes can messages in the event of excessive bus traffic and invalid telegrams or addresses be cured. These error messages can occur on the bus side as well as on the mobile HMI device can be transferred.

Bei Benutzereingaben auf dem mobilen Bediengerät werden die Daten über die drahtlose Verbindung an den Datenkoppler übergeben. Der Datenkoppler sendet daraufhin die neuen Werte an das Bussystem und wartet auf die Bestätigung. Erst bei deren Eintreffen wird der neue Wert in den Datenspeicher eingetragen und an das mobile Gerät zurückgesendet, das erst zu diesem Zeitpunkt die Anzeige aktualisiert. Wird vom Bus keine Bestätigung erhalten, kön­ nen weitere Versuche gestartet werden, den neuen Wert zu übertragen oder es kann eine Fehlermeldung zurückgegeben werden.With user input on the mobile operating device, the data is transmitted via the wireless Transfer connection to the data coupler. The data coupler then sends the new ones Values to the bus system and waits for confirmation. Only when they arrive will the new value entered in the data memory and sent back to the mobile device, the first at this point the ad is updated. If no confirmation is received from the bus, further attempts to transfer the new value are started or a Error message will be returned.

Der Datenkoppler ist verantwortlich für die Zusammenstellung der benötigten Bustelegramme und verfügt über einen Softwaremechanismus, um die Busschnittstelle nicht zu überlasten. Damit entkoppelt er das mobile Bedien- und Anzeigegerät von den Eigenheiten des verwen­ deten Bussystems. Mit entsprechend angepaßten Datenkopplern können identische mobile Geräte mit unterschiedlichen Bussystemen betrieben werden. The data coupler is responsible for compiling the required bus telegrams and has a software mechanism so that the bus interface is not overloaded. He decouples the mobile control and display device from the peculiarities of the use bus system. With appropriately adapted data couplers, identical mobile Devices with different bus systems can be operated.  

Ein entscheidender Punkt ist das Anlegen der Datenstrukturen im Datenkoppler. Er muß alle zu übertragenden Datenpunkte kennen. Das heißt, es müssen Strukturen im Speicher angelegt werden, die die Datenpunkte durch Datentyp, Adressen etc. vollständig beschreiben. Der Datenkoppler verfügt dazu über Befehle zur Eingabe dieser Strukturen. Er kann die Befehle sowohl über den Bus als auch über die drahtlose Verbindung empfangen. Die Strukturen werden in einem nichtflüchtigen Speicher abgelegt, damit sie auch bei Spannungsausfall erhalten bleiben.A crucial point is the creation of the data structures in the data coupler. He has to all know the data points to be transferred. This means that structures must be created in the memory that completely describe the data points by data type, addresses etc. Of the For this purpose, Data Coupler has commands for entering these structures. He can do the commands received both over the bus and over the wireless connection. The structures are stored in a non-volatile memory so that they can also be used in the event of a power failure remain.

Das erfindungsgemäße Datenübertragungssystem kann beispielsweise zur Ankopplung eines grafischen Bedien- und Anzeigesystems im Heimbereich verwendet werden. Als Bussystem können zum Beispiel der Europäische Installationsbus EIB, das Local Operating Network LON oder das Controller Area Network CAN zum Einsatz kommen.The data transmission system according to the invention can be used, for example, to couple a graphic operating and display system can be used in the home. As a bus system can, for example, the European Installation Bus EIB, the Local Operating Network LON or the Controller Area Network CAN can be used.

Als drahtloses Übertragungsmedium ist intrarotes Licht einsetzbar, wobei sich vor allem IrDA (Infrared Data Association) also Protokoll anbietet. Die Verwendung einer Funkübertragung ist ebenso möglich. Es eignen sich zum Beispiel der Standard nach DECT oder Bluetooth.Intra-red light can be used as the wireless transmission medium, with IrDA in particular (Infrared Data Association) offers protocol. The use of a radio transmission is also possible. For example, the standard according to DECT or Bluetooth are suitable.

Es ist auch der Einsatz im industriellen Bereich mit der Ankopplung an entsprechende Busse denkbar.It is also used in the industrial sector with the connection to the corresponding buses conceivable.

Claims (9)

1. Drahtloses Datenübertragungssystem, um Daten bidirektional zwischen einem tragbaren Bedien- und Anzeigegerät und einem fest installierten Bussystems zu übertragen, dadurch gekennzeichnet, daß als Schnittstelle ein intelligenter Datenkoppler verwendet wird, der alle Datenwerte des Systems zwischenspeichert und den Datenverkehr organisiert.1. Wireless data transmission system to transmit data bidirectionally between a portable operating and display device and a permanently installed bus system, characterized in that an intelligent data coupler is used as an interface, which temporarily stores all data values of the system and organizes the data traffic. 2. Datenübertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Datenkoppler über Datenstrukturen verfügt, die die Zuordnung der Telegramme vom Steuerbus zu den Datenpunkten des Automatisierungssystems erlaubt.2. Data transmission system according to claim 1, characterized, that the data coupler has data structures that allow the assignment of the telegrams allowed from the control bus to the data points of the automation system. 3. Datenübertragungssystem nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenstrukturen dynamisch über den Bus oder über die drahtlose Verbindung angelegt werden können.3. Data transmission system according to claim 1 and 2, characterized, that the data structures are dynamic over the bus or over the wireless link can be created. 4. Datenübertragungssystem nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktualität der Daten im Datenkoppler durch diesen selbst überwacht wird.4. Data transmission system according to claim 1 to 3, characterized, that the actuality of the data in the data coupler is monitored by the data coupler itself. 5. Datenübertragungssystem nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktualität der Daten eines oder mehrerer mobiler Geräte vom Datenkoppler über­ wacht wird.5. Data transmission system according to claim 1 to 4, characterized, that the timeliness of the data of one or more mobile devices from the data coupler is woken up. 6. Datenübertragungssystem nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Datenkoppler eine Fehlerüberwachung am Bus und deren Protokollierung und Ausgabe übernimmt.6. Data transmission system according to claim 1 to 5, characterized, that the data coupler error monitoring on the bus and its logging and Output takes over. 7. Datenübertragungssystem nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur drahtlosen Übertragung infrarotes Licht verwendet wird.7. Data transmission system according to claim 1 to 6, characterized, that infrared light is used for wireless transmission. 8. Datenübertragungssystem nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Protokoll IrDA eingesetzt wird.8. Data transmission system according to claim 1 to 7, characterized, that IrDA is used as the protocol. 9. Datenübertragungssystem nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur drahtlosen Übertragung ein Funkmedium verwendet wird.9. Data transmission system according to claim 1 to 6, characterized, that a radio medium is used for wireless transmission.
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