DE3307971A1

DE3307971A1 - Interface-element fuer eine datenleitung

Info

Publication number: DE3307971A1
Application number: DE19833307971
Authority: DE
Inventors: Richard L. Encino Calif. Swarz
Original assignee: Individual
Current assignee: Protocol Computers Inc
Priority date: 1982-03-18
Filing date: 1983-03-07
Publication date: 1983-09-29
Also published as: BR8300973A; JPS58170256A; GB8301561D0; US4443884A; GB2118402A; IT1193679B; GB2118402B; IT8319687A0; FR2523744A1

Description

Interface-Element für eine Datenleitung

Die vorliegende Erfindung betrifft Interface-Elemente für Datenübertragungen.

In einem typischen datenverarbeitenden System arbeiten Dateneinrichtungen im allgemeinen mit anderen Einrichtungen in dem System unter Verwendung eines oder mehrerer Zwischenvcrbindungsschemen oder -protokolle für Standardda teneinriehtungeii zusammen. Beispielsweise sind viele Einrichtungen in typischen Minikomputer- und Mikrokomputersystemen, wie Terminals, Drucker und dergleichen untereinander und/oder mit der CPU-Einheit unter Verwendung einer RS-2J2~St;andardleitung veruunden. Bei einem RS-23 2-Ein-Ausgabe-Element handelt es sich um ein serielles

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Standardelement EIA mit einer seriellen Datenleitung und zusätzlichen Steuer- und/oder Zustandsleitungen.

Zusätzlich zu RS-232-Leitungen werden häufig auch andere Typen von Kommunikationsleitungen verwendet, die parallele Leitungen und Koaxialkabelleitungen einschließen, wobei die Koaxialkabelleitungen im Zusammenhang mit der vorlie*- genden Erfindung von besonderem Interesse sind. Wie der Name sagt, handelt es sich Dei einer Koaxialleitung tatsächlich um eine einzige Datenleitung (mit einer Rückleitung), wobei keine zusätzlichen Zustands- oder Steuerleitungen vorgesehen sind. Derartige Leitungen haben gewisse Vorteile, die darin bestehen, daß sie relativ billig und leicht installierbar sind. Ihre Verwendung ist jedoch auf die Fälle beschränkt, in denen das Kommunikationsprotokoll· bzw. die Datenübertragungsprozedur eine einzige Leitung in der Form eines Koaxialkabels zuläßt oder mit diesem kompatibel ist. Derartige Leitungen sind häufig in Anlagen anzutreffen, bei denen eine Anzahl von entfernten Terminals mit einem Zentralkomputer, wie beispielsweise einem IBM-Komputer verbunden sind. In bestimmten Fällen wäre es jedoch wünschenswert, an jedem Ende einer Leitung einen RS-232-Standardstecker und eine Interface-Einheit vorzusehen, und ein Koaxialkabel an der Stelle des vieladrigen Kabels dor RS-232-Norm zu verwenden, so daß das Koaxialkabel in beste-

henden Anlagen für die RS-232-Koiiununikation verwendet werden kann und/oder daß das Koaxialkabel in neuen Anlagen verlegt werden kann, wenn dies gewünscht wird, um die Kosten der Kabelinstallation zu vermindern.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Interface-Element bzw. eine Interface-Einheit für eine Datenleitung zur Ankopplung einer RS-232-Leitung an eine Koaxialkabelleitung und zur Ankopplung einer Koaxialkabelleitung an eine RS-232-Leitung. Die Interface-Einheit spricht an der RS-23 2-Seite auf ein Anforderungssignal zum Senden (RTS) und ein Datensignal (TXD) an, um das Datensignal an die Koaxialleitung zu koppeln. An der Koaxialleitung empfangene Datensignale liefern ein Datenausgangssignal (RCD) und ein Träger-Demodulationsausgangssignal an der RS-232-Seite der Interface-Einheit. Die Interface-Einheit kann eine asynchrone VoIlduplexkommunikation mit 96 00 Baud oder mehr bewirken. Außerdem kann sie wirksam zwei RS-232 kompatible Einrichtungen transparent zusammenkuppeln.

Im folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 die Darstellung einer

erfindungsgernälierv Interface-Einheit;

Fig. 2 ein Blockschaltbild, das die Verwendung der erf indungsgetnäßen Interface-Einheit zur Verbindung zweier RS-232 kompatiblen Dateneinrichtungen durch eine Koaxialleitung zeigt;
und

Fig. 3 ein ausführliches Schaltbild einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.

Die Fig. 1 zeigt eine typische Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Diese Ausführungsform ist durch ein Gehäuse 20 gekennzeichnet, das einen RS-232-Standardverbindungsstecker 22 an einem relativ kurzen Kabel 32 und einen Koaxialanschluß 24 aufweist. Der Schaltkreis in dem Gehäuse 20 wird üoer die Leitung 26 vorzugsweise über ein Netzteil 28 mit einem herabtransformierenden Transformator mit Spannung versorgt, wobei das Netzteil 28 in übliche Wechselstrom-Steckdosen für beispielsweise 110 Volt oder 220 Volt einsteckbar ist. Bei der bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Netzteil 28 um ein Netzteil, für 24 Volt Gleichs Lroiu, durch das Spannung an dci. in d^i.i Gehäuse 20 angeordneten Schaltkreis geliefert wiru.

Die Interface-Einheit der Fig. 1 ist ein bilaterales Interface. Sie kann an jedem Ende einer Koaxialleitung und typischerweise an beiden Enden verwendet werden, u:a zwei RS-23 2-Einrichtungen wirksam miteinander zu verbinden. Dies ist in der Fig. 2 dargestellt, die beispielshaft für die Herstellung einer typischen Verbindung unter Verwendung der vorliegenden Erfindung ist. Ein Komputerterminal 30 mit einem herkömmlichen RS-232-Ein-Ausgabe-Element ist über das kurze Kaoel 3 2 mit einer der erfindungsgemäßen Interface-Einheiten verbunden, die durch das Bezugszeichen 34 bezeichnet ist. Diese Interface-Einheit ist mit einer Koaxialleitung 36 verbunden, die typischerweise eine oeträchtliche Länge aufweist, die von der Entfernung zwischen den Einrichtungen der Anlage abhängt. Am anderen Ende der Leitung ist eine weitere Interface-Einheit 34 angeordnet, die wieder über eine RS-23 2-Leitung mit einem entfernten Komputer oder einer anderen Einrichtung 4 0 verbunden ist. Die Interface-Einheiten 34 der vorliegenden Erfindung können, wie dies nachfolgend aus der ausfuhrlichen Beschreibung des Schaltkreises der Interface-Einheiten hervorgeht, im VoIlduplex-Betrieb mit Geschwindigkeiten von typischerveise bis zu 96 00 Baud oder mehr und auf eine asynchrone Weite mit Datenraten arbeiten, die durch die digitalen Einrichtungen an der Leitung und nicht durch die Interface-Einheiten

selbst bestimmt werden. Die Anordnung aus den beiden Interface-Einheiten 34 und dem Koaxialkabel 36 ist daher für die beiden RS-* 23-2 ■ kompatible η Vorrichtungen vollständig transparent, wobei die Vorrichtungen arbeiten, als ob sie direkt an einer RS-232-Leitung miteinander verbunden wären.

Die Fig. 3 zeigt ein ausführliches Schaltbild der Interface-Einheit der Figuren 1 und 2. An der RS-232-Seite des Schaltkreises sind vier Verbindungsteile vorgesehen. Genauer gesagt liegen ein Anforderungssignal zum Senden (RTS) an dem Stift 42, ein Datenübertragungssignal (TXD) an dem Stift 44, ein Datenempfangssignal (RCD) an dem Stift 46 und ein Trägerdemodulations- oder Trägererkennungssignal (DCD) an dem Stift 48. An der Seite des Kreises, die dem Koaxialkabel zugewandt ist, ist natürlich nur ein Signalverbindungsteil 50 (und eine Rückleitung über die Koaxialabschirmung) vorgesehen.

Zur Übertragung eines Datensignales wird ein RTS-Signal an den Stift 42 geliefert, das nach dem Zwischenspeichern durch die Verstärker 52 und 54 an das Gate einer Feldeffekt-Vorrichtung 56 geliefert wird und diese einschaltet. Zur selben Zeit werden dio digitalen Daten TXD des Ra:; is banden an de: κ Stift 44 geliefert und nach dem Zwischenspeichern (und invertieren) durch die Verstärker 58 und 60 über die Feldef-

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fokt-Vorrichtung 56 an den Verstärker 62 angelegt, der das Signal wieder invertiert und die Koaxialleitung über den Widerstand 64 und den Stift 50 eines Verbindungsteiles für eine Koaxialleitung ansteuert. Kondensatoren 66 und 6 7 bewirken nur eine geringfügige Filterung, um speziell die höherfrequenten Komponenten aus dem übertragenen Basisband-Datensignal zu entfernen, um dadurch das Rauschen in dem Signal zu vermindern, ohne daß die Form des Basisband-Datensignales in einer bedeutenden Weise beeinträchtigt wird.

Zum Empfang wird das Signal an der Koaxialleitung über den Stift 5 0 empfangen und durch den Verstärker 68 zwischengespeichert, wobei vorerst die Wirkung einer gleichzeitigen Übertragung, d.h. eines Vollduplex-Betriebes vernachlässigt wird. Der Ausgang des Verstärkers 6b ist über den Verstärker 70 mit dem Ausgangsverstärker 72 für das Träger- Demodulationssignal verbunden, um ein Träger-Demodulationssignal an dem Stift 48 zu liefern. Das Träger-Demodulationssignal ist immer dann hochpegelig, wenn ein hochpegcliges Signal von der Koaxialleitung empfangen wird, oder wenn ein Datenfluß empfangen wird, der mehr als eine unbedeutende Anzahl von hochpegeligon Zuständen enthält. In dieser Hinsicht bewirkt der Kondensator 74 in Verbindung mit den Widerständen 76 und 78 eine Filterung des empfangenen Datensignales,

so daß das am Stift 48 ausgesendete Trägerdemodulationssignal nicht nur dann hochpegelig bleibt, wenn ein hochpegelig^s Signal empfangen wird, sondern auch dann hochpegelig bleibt, wenn ein Datenfluß empfangen wird, anstatt daß es durch den Datenstrom mit der Datenrate bzw. -frequenz ein- und ausgetriggert wird.

Der Ausgang des Verstärkers 68 ist auch über einen Widerstand 80, einen Kondensator 8 2 und einen Widerstand 84 zunächst mit dem Verstärker 86, dann mit dem Verstärker 88 und schließlich mit dem Verstärker 89 verbunden, um das RCD-Ausgangssignal zu liefern. Beide Verstärker 86 und weisen in einer üblichen Weise eine negative Rückkopplung auf, wooei die Kombination der Verstärker 86 und 88 eine zusätzliche Rückkopplungswirkung über beide Verstärker über die Widerstände 9 0 und 9 2 zeigt, die am Hochfrequenzende durch den Kondensator 94 unterdrückt wird. Die Rückkopplung über die Widerstände 9 0 und 9 2 wirkt wie eine geringfügig positive Rückkopplung zur We11enformung.

Bei der oßigen Untersuchung des Schaltkreises der Fig. 3 wurde die Kopplung zwischen dem Daten-Übertragungskreis (TXD) und dem Daten-Empfangskreiü (RCD) vernachlässigt.

Insbesondere wurde die Kopplung zwischen diesen beiden
Kreisen vernachlässigt, wenn sie im Vollduplex-Bet "ieb arbeiten. Wenn der Kreis nur empfängt, d.h., wenn ein Signal
von der Koaxialleitung über den Stift 50 empfangen wird,
ist die Feldeffekt-Einrichtung 56 ausgeschaltet. Als Ergebnis wird die Leitung 96 nur über den Rückkopplungswiderstand für den Verstärkers 62 angesteuert, wodurch ein Sivjnal rückgekoppelt wird, um den Differentialeingang dieses Verstärkers auf Null zu steuern. Da der nichtinvertierende Eingang des
Verstärkers wirksam mit Masse verbunden ist, werden die Leitung 96 ebenso wie der Verstärker 62 wirksam an Masse gelegt. Xn einer ähnlichen Weise werden die Ausgänge der Verstärker 98 und 100 ebenfalls wirksam an Masse gelegt. Demgemäß handelt es sich bei dem einzigen Signal, das in den Verstärker 86 im Daten-Empfangskreis (RCD) gelangt, um das über den
Stift 50 und den Verstärker 68 ankommende Signal, cas durch den Widerstand 80 und den Widerstand 102 herabgeteiIt wird.

Wenn andererseits in der anderen Halbduplex-Betriebsweise
gearbeitet wird, d.h., daß nur Übertragen und nicht Empfangen wird, wird das RTS-Signal hochpegelig, wodurch die Feldeffekt-Einrichtung 50 eingeschaltot wird, wobei der Datem>troiu als Ergebnis der an den Stift 44 des RS-232-Steckers ar.gelegten Daten üDer die Feldeffekt-Einrichtung 56 gekoppelt wird. Es

ist klar, daß in diesem Fall der Datenfluß an die Koaxialleitung 50 gekoppelt wird, wie dies voranstehend beschrieben wurde. Zur selben Zeit erscheint jedoch der invertierte Datenfile auch an den Leitungen 96, 104 und 106. Die Summierwiderstände 80 und 102 bilden daher einen Summierpunkt, um ein Signal, das proportional zu dem TXD-Signal an der Leitung 108 ist, und ein Signal, das proportional zu dem invertierten TXD-Signal an der Leitung 106 ist, zu summieren.

Durch eine geeignete Wahl der Skalierung können die Komponenten des TXD-Signales an der Leitung 108 und dos invertierten Signales TXD an der Leitung 106 an dem Summierpunkt ausgelöscht werden, so daß durch die übertragung eines TXD-Signales durch den Schaltkreis der Fig. 3 kein Spiegelbild dieses Signales als ein augenscheinliches Datenempfangssignal (RCD) erzeugt wird. In dieser Hinsicht ist das übertragene Datensignal TXD an dem Stift 50 gleich dem durch die Kombination der Widerstände 64 und 110 herabgeteilten Ausgangssignal des Verstärkers 62, wobei diese Kombination außerdem durch den Widerständen 64 und 110 in der Interface-Einheit an dem anderen Ende der Koaxialleitung äquivalente Widerstände und die Impedanz der Koax La !leitung belastet, wird. Γ in il !gemeinen wird erwartet, daß die Koaxialleitung eine keipazitivc Kompo-

nente im Gegensatz zu einer induktiven Komponente aufweist, so daß in jedem Fall zwischen dem invertierten TXC-Signal an der Leitung 96 und dem TXD-Signal an dem Stift 50 eine Phasenverschiebung auftritt. Eine entsprechende Phasenverschiebung kann jedoch durch eine kapazitive Last, wie die kapazitive Last an der Leitung 104 angeführt werden, wenn die Koaxialleitung die erwartete kapazitive Komponente besitzt. Demgemäß kann für irgendein gegebenes Koaxialkabel in dem übertragenen Datensignal TXD das augenscheinliche Datenempfangssignal RCD in dem Schaltkreis der Fig. 3 eliminiert werden. In dem an das Koaxialkabel über den Stift übertragenen TXD-Signal wird jedoch nicht das Träger-Demodulationssignal DCD an dem Stift 48 eliminiert und das Träger-Demodulationssignal liefert daher eine Anzeige für empfangene oder übertragene Daten.

Es wurde gezeigt, daß beim Empfang von Daten von der Koaxialleitung in der Halbduplex-Betriebsweise die Empfangsdaten als das RS-232 Verbindungsstecker-Ausganyssignal RCD erscheinen. Es wurde auch gezeigt, daß bei der Übertragung in der Halbduplex -Be triebsweise das an den RS-23 2-Verbindungs:itecker angelegte übertragene Datensignal TXD an die Koaxialleitung über den Stift 50 gekoppelt wird, ohne daß es gleichzeitig an die Daten-Empfangsleitung RCD des RS-232-Verbinclungssteckers

angelegt wird. Da das Datenempfangssignal RCD auf das von der Koaxialleitung über den Stift 50 empfangene Signal anspricht und nicht auf das an die Koaxialleitung angekoppelte Datenübertragungssignal TXD anspricht, kann der Schaltkreis der Fig. 3 einfach im Vollduplex-Betrieb arbeiten, d.h. gleichzeitig Daten an die Koaxialleitung übertragen und Daten von der Koaxialleitung empfangen. Außerdem wird es aus dem Schaltkreis der Fig. 3 leicht augenscheinlich, daß der Schaltkreis nichts beinhaltet, was die Datenraten bzw. Geschwindigkeiten einstellt. Die Datenrate wird für das übertragene Signal vielmehr durch die Dateneinrichtung, bestimmt, die nit dem RS-232-Verbindungsstecker der Interface-Einheit der Fig. 3 verbunden werden kann. Die Rate der Empfangsdaten wird durch die digitale Einrichtung eingestellt, die mit dem anderen Ende der Koaxialleitung über eine entsprechende Interface-Einheit verbunden ist.

Es wurde eine neue und einzigartige Interface-Einheit beschrieben, die die Ankopplung einer RS-232 kompatiblen Einrichi.ung in einem Datensystem über ein Koaxialkabel auf eine Weise ermöglicht, durch die das vorhandene Koaxialkabel für die Datonuinrichtung im wesentlichen transparent wird. Eine derart i qf* Ankopplung weist eine Anzahl von Vor-

teilen auf, die darin bestehen, daß es möglich wird, ein Koaxialkabel in relativ langen Kabelführungen an der Stelle eines teureren RS-232 kompatiblen Kabels zu verwenden und daß die Kosten vermieden werden, die für einen vollständigen Kabelaustausch erforderlich sind, wenn es gewünscht wird, eine RS-23 2 kompatible Einrichtung in einer zuvor mit Koaxialkabeln verkabelten Anlage zu verwenden. Die vorliegende Erfindung wurde im Zusammenhang mit der Verbindung einer RS-232 kompatiblen Einrichtung über ein Koaxialkabel beschrieben. Die vorliegende Erfindung kann aber auch im Zusammenhang mit einer Datenoinrichtung verwendet werden, die andere Protokolle vzw. Prozeduren aufweist, wenn diese Einrichtung mit einem Ende der Koaxialleitung über ein anderes Interface verbunden wird, das dieses andere Protokoll in Koaxialsignale umwandelt, die mit der vorliegenden Erfincung kompatibel sind, oder, wie dies wahrscheinlicher ist, daß ein zusätzliches Interface mit der Einrichtung eines anderen Protokolls verbunden wird, um dieses Protokoll in die RS-232-Norm umzuwandeln, so daß die vorliegende Erfindung an beiden Enden des Koaxialkabels verwendet werden kann.

Leerseite

Claims

16500 Bosque Drive, Encino, California, V.St.A.

Pa tun t a η s ρ r ü c h e

1/ Interface-Element für eine Schnittstelle zwischen einem RS-232-Kabel und einem Koaxialkabel, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Einrichtung mit einem Verbindungsanschluß (42) für eine Anforderung zum Senden (RTS), einem Verbindungsanschluß (44) zur Datenübetragung (TXT) und einem Verbindungsanschluß (46) zum Empfang von Daten (RCD) vorgesehen ist, um mit der RS-232-Leitung (32) jeweils eine Leitung für die Anforderung zum Senden, eine Leitung für die Übertragung von Daten und eine Leitung für den Empfang von Daten zu verbinden, daß eine zweite Einrichtung (50) vorgesehen ist, durch die Signale an das Koaxialkabel (36) anlegbar sind, und von

dom Koaxialkabel (36) abnehmbar sind, daß die erste Einrichtung eine auf ein Signal an dem VerbindungsanschluB (4 2) für die Anforderung zum Senden ansprechende Einrichtung aufweist, um den Verbindungsanschluß (4 4) für die Datenübertragung mit der zweiten Einrichtung (50) zu verbinden, daß die erste Einrichtung eine weitere die zweite Einrichtung (50) mit dem Verbindungsanschluß (46) für den Empfang von Daten verDindende Einrichtung aufweist, um Daten zu liefern, die von dem mit der zweiten Einrichtung (50) verbundene Koaxialkabel (36) empfangen wurden, und daß das Interfaco-Element (34) eiußerdem eine Einrichtung zur Signalauslöschung (102, 00) aufweist, die auf ein Signal an dem Verbindungsanschluß (44) zur Datenübertragung anspricht, wenn dieser durch ein Signal an dem Verbindungsanschluß (4 2) für die Anforderung zum Senden mit der zweiten Einrichtung (50) verbunden wird, um Komponenten des Signales an dem Verbindungsanschluß (44) zur Datenübertragung aus dein Signal an dem Verbindungsanschluii (4b) zum Empfang von Daten zu beseitigen.

2. Interface-Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichne_t, daß eine Träger-Demodulationseinrichtung vorgesehen ist, um ein RS-232-Träger-Demodulationssignal (DCD) zu liefern, das auf das Vorhandensein von Datensignalen an der zweiten

Einrichtung (50) anspricht.

3 . Interface-Element nach Anspruch 1 , dj^du_rch gekennzeichnet , daß die zweite Einrichtung (50) die Signale an das Koaxialkabel (36) über eine Impedanz anlegt und die Signale von dem Koaxialkabel (36) über eine Impedanz abnimmt, und daß die Einrichtung zur Signalauslöschung (102, 80) auf ein Signal an dem Verbindungsanschluß (44) zur Übertragung von Daten anspricht, wenn dieser an die Impedanz der zweiten Einrichtung (50) gekoppelt wird.

4. Interface-Element nach Anspruch 3, dadurch net, daß die Impedanz im wesentlichen ohmisch ist.

5. Interface-Element nach Anspruch 3₇ dadurch gekennzeichnet, daß eine Phasenschiebeeinrichtung vorgesehen ist, um PhasenverschieDungen zwischen der Spannung an der Impedanz und dem an das Koaxialkabel (36) gekoppelten Signal zu kompensieren .