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Gebiet der
Technik
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Die
Erfindung betrifft allgemein die Fernsteuerung von Objekten, insbesondere
solchen Objekten, die zum Spielen oder zur Unterhaltung dienen,
wie etwa von steuerbaren Spielzeugen und Modellfahrzeugen.
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Speziell
betrifft die Erfindung eine Fernsteuerungsvorrichtung zur Verwendung
in einem Kommunikations-Abdeckungsbereich, wobei eine Vielzahl von
Fernsteuerungsvorrichtungen und Fernsteuerungsempfängern gleichzeitig
in Betrieb sein können.
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Die
Erfindung betrifft außerdem
einen Fernsteuerungsempfänger
zur Abgabe von Prozeßsignalen
an ein externes Objekt, das ausgebildet ist, um von einer Fernsteuerungsvorrichtung
gesteuert zu werden, zur Verwendung in einem Bereich, in dem eine
Vielzahl von Fernsteuerungsvorrichtungen und Fernsteuerungsempfängern gleichzeitig
in Betrieb sein können.
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Hintergrund
der Erfindung
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Vorrichtungen,
Systeme und Verfahren zur Fernsteuerung von Objekten wie etwa Spielzeugen sind
im Stand der Technik wohlbekannt. Gewöhnlich basieren solche Systeme
auf Funkverbindungen oder optischen, speziell Infrarotverbindungen.
Bei einer typischen Verwendung gemäß dem Stand der Technik sendet
eine Fernsteuerungsvorrichtung, die einen Sender aufweist, ein Signal,
das mit einer Steuerinformation wie etwa einer Lenk- oder Geschwindigkeitsinformation
codiert ist. Ein entsprechender mit dem zu steuernden Objekt verbundener
Empfänger
empfängt
das gesendete Signal, Elektronische Schaltkreise extrahieren die
Steuerungsinformation, die zu den entsprechenden Steuerelementen
in dem Objekt weitergeleitet wird.
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Ein
bei solchen Fernsteuerungssystemen auftretendes allgemeines Problem
stellt sich ein, wenn mehrere Fernsteuerungsvorrichtungen und mehrere
entsprechende Empfänger
gleichzeitig in einer gemeinsamen Umgebung in Betrieb sein sollen. Ein
zuverlässiger
Systembetrieb verlangt, daß das von
einer Fernsteuerungsvorrichtung gesendete Signal nur die entsprechende
Empfängervorrichtung
beeinflussen darf.
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Stand der
Technik
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Es
sind mehrere Lösungen
für das
Problem vorgeschlagen worden, gleichzeitig und individuell eine
Vielzahl von Fernsteuerungen und entsprechenden Empfängern/Objekten
zu betreiben.
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In
US Patent 4 988 992 wird ein System zum Aufbau einer Kodierungs-
und Kontrollfunktion für eine
Einrichtung sowie ein Garagentoröffner
beschrieben. Die Veröffentlichung
kann angesehen werden als Bekanntgebung eines Fernbedienungsgerätes zur
Verwendung in einem kommunikationsdekkenden Gebiet, wo eine Vielzahl
von Fernbedienungsgeräten
und Fernbedienungsempfänger möglicherweise
gleichzeitig verwendet werden, um einen Fernbedienungsempfänger in
diesem Gebiet fernzubedienen. Das Fernbedienungsgerät umfasst
Eingangselemente zur Versorgung mit elektrischen Kontrollsignalen,
die mindestens einen Erbindungsschalter zur Erstellung einer Verbindung
zwischen dem Fernbedienungsgerät
und einem Fernbedienungsempfänger,
einem Impulsgeber, einem Adressenregister und einem verarbeitenden
Gerät beinhaltet. Das
verarbeitende Gerät
ist ausgeformt zur Eingabe eines Verkopplungszustandes (oder eines
Programmierungszustandes) bei Empfang eines Aktivierungssignales
vom Verbindungsschalter.
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Die
US-PS 4 334 221 zeigt ein
Funksteuersystem für
ein Spielzeugfahrzeugsystem, das mehrere Steuereinheiten und mehrere
entsprechende Spielzeuge, die individuell zu steuern sind, aufweist. Dazu
ist jede Steuereinheit so angeordnet, daß sie wiederholt und asynchron
ein Befehlsbündel
sendet, und zwar mit einem Sendetastgrad, der so niedrig ist, daß eine hohe
Wahrscheinlichkeit der Nichtbeeinflussung zwischen den gesendeten
Bündeln
besteht. Jedes Befehlsbündel
enthält
einen digitalen Kennungscode, der einem bestimmten Empfänger zugewiesen ist.
Die Kennungscodes sind in dem Steuergerät und in dem Empfänger mit
Hilfe elektromechanischer Schalter vorgewählt.
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Infolge
des niedrigen Tastgrads der Kommunikation bietet diese Lösung eine
schlechte Nutzung der verfügbaren
Bandbreite. Das führt
wiederum zu langen Ansprechzeiten und somit zu einer reduzierten
Gesamtleistungsfähigkeit.
Außerdem
wird durch die Verwendung von Schaltern zum Wahlen der Kennungscodes
der Betrieb umständlich
für den
Anwender, da dieser über
die in Gebrauch befindlichen Kennungscodes im Bilde sein und einen
Code wählen muß, der momentan
nicht belegt ist. Die Nachteile dieser Lösung kommen stärker zum
Tragen, je größer die
Anzahl von Steuergeräten
und entsprechenden Empfängern
wird.
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Die
US-PS 5 885 159 zeigt ein
System für den
individuellen Fernbetrieb von Spielzeugfahrzeugen mit Hilfe einer
Anzahl von Fernsteuerungsvorrichtungen oder "Anpassungsgliedern". Die Übertragung von der Fernsteuerungsvorrichtung
zu den Empfängern
in den Fahrzeugen basiert auf Funkverbindungen und der Verwendung
von Signalpaketen. Die Zahl von Wiederholungsoperationen einer Taste an
einem bestimmten Anpassungsglied innerhalb eines Zeitintervalls
bestimmt die gewählte
Kennung des Empfängers
(d. h. des Fahrzeugs), mit dem das Anpassungsglied zu verwenden
ist. Jeder Empfänger
weist Schalter für
die Wahl einer dem Empfänger zugeordneten
Kennung auf. Die Kennung kann somit nicht auf unkomplizierte Weise,
die von spielenden Kindern leicht erkennbar und durchführbar ist,
gewählt
oder geändert
werden. Ferner wird die Kommunikationsbandbreite anscheinend nicht
gut genutzt, da mögliche Übertragungskonflikte
dadurch gelöst werden,
daß von
den Anpassungsgliedern gesendete Signalpakete dupliziert werden.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fernsteuerungsvorrichtung
und einen Fernsteuerungsempfänger
bereitzustellen, durch welche die oben angegebenen Nachteile entweder beseitigt
oder gemildert werden.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Fernsteuerungsvorrichtung
und einen Fernsteuerungsempfänger
bereitzustellen, durch welche die dynamische Zuordnung einer Fernsteuerungsvorrichtung
zu einem entsprechenden ferngesteuerten Empfänger erleichtert wird.
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Eine
zusätzliche
Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Fernsteuerungsvorrichtung
und eines Fernsteuerungsempfängers,
die ein festgelegtes Kommunikationsprotokollformat nutzen, was es
möglich
macht, Fernsteuerungsgeräte verschiedener
Hersteller zu kombinieren unter der Voraussetzung, daß die Geräte mit dem
Protokollformat in Übereinstimmung
sind.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer
Fernsteuerungsvorrichtung und eines Fernsteuerungsempfängers, die
einen einfachen Betrieb, hohe Bandbreitennutzung, geringen Energieverbrauch,
hohe Betriebszuverlässigkeit
und niedrige Fertigungskosten ermöglichen sowie hohe Toleranz
in bezug auf veränderliche
Bedingungen wie etwa externe Störungen,
Interferenz und zeitweise Übertragungshindernisse
aufweisen,
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Es
ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Fernsteuerungssystem
anzugeben, das mindestens eine Fernsteuerungsvorrichtung und mindestens
einen Fernsteuerungsempfänger
aufweist, die in einem gemeinsamen Kommunikations-Abdeckungsbereich
in Betrieb sein können,
wobei auf einfache Weise eine Fernsteuerungsverbindung von einer Fernsteuerungsvorrichtung
zu einem oder mehreren Fernsteuerungsempfängern aufgebaut werden kann.
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Die
vorstehenden Aufgaben werden durch die Merkmale gelöst, die
in dem anhängenden
Satz von Patentansprüchen
angegeben sind.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Weitere
Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der vorliegende Erfindung ergeben
sich beim Studium der nachstehenden Beschreibung einer bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung, die nur der Veranschaulichung dient und ein nichteinschränkendes
Beispiel ist, und aus den beigefügten
Zeichnungen; diese zeigen in:
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1 ein
Blockschema eines Systems, wobei mehrere Fernsteuerungsvorrichtungen
und entsprechende Fernsteuerungsempfänger in einer gemeinsamen Umgebung
in Betrieb sind;
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2 ein
Blockbild der Hardwarekonfiguration einer Fernsteuerungsvorrichtung;
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3 ein
Blockbild der Hardwarekonfiguration eines Fernsteuerungsempfängers;
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4 ein
Zeitdiagramm, welches das sich wiederholende Rahmenformat eines
gesendeten Signals zeigt;
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5 ein
Zeitdiagramm, welches das Format eines Datenpakets zeigt;
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6 ein
Zustandsdiagramm zur Veranschaulichung des Grundbetriebs der Fernsteuerungsvorrichtung 100;
and
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7 ein
Zustandsdiagramm zur Veranschaulichung des Grundbetriebs des Fernsteuerungsempfängers 200.
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Genaue Beschreibung
der Erfindung
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1 ist
ein schematisches Blockbild eines Systems, in dem mehrere (z. B.
drei) Fernsteuerungsvorrichtungen 100 und mehrere (z. B.
drei) entsprechende Fernsteuerungsempfänger 200 in einem gemeinsamen
Kommunikations-Abdeckungsbereich 300 in
Betrieb sind.
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Jeder
Fernsteuerungsempfänger 200 kann als
Einbauteil eines zu steuernden Objekts vorgesehen sein, Ein solches
Objekt kann beispielsweise ein Spielzeugfahrzeug wie etwa ein Spielzeugauto
sein. Jeder Fernsteuerungsempfänger
liefert mehrere Steuersignale zur Steuerung verschiedener Parameter
des Spielzeugfahrzeugs. Solche Steuersignale sind typischerweise
elektrische Digital- oder Analogsignale für die Steuerung von Motoren,
Lenkeinrichtungen, Leuchten, Toneinrichtungen usw. in dem zu steuernden
Fahrzeug.
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Jeder
Fernsteuerungsempfänger 200 ist
nur einer Fernsteuerungsvorrichtung 100 zugeordnet. Jede
Fernsteuerungsvorrichtung 100 ist bevorzugt nut einem der
Fernsteuerungsempfänger 200 zugeordnet.
Es kann aber alternativ auch eine Fernsteuerungsvorrichtung 100 mehr
als einem der Fernsteuerungsempfänger 200 zugeordnet
sein, und zwar auf eine Weise, daß nur einer davon jeweils gesteuert wird.
Der Betrieb einer bestimmten Fernsteuerungsvorrichtung 100 führt zu einer
entsprechenden Aktivität
in dem jeweiligen zugeordneten Fernsteuerungsempfänger 200,
während
die anderen Empfänger
davon nicht beeinflußt
werden.
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2 ist
ein schematisches Blockbild der Hardwarekonfiguration einer bevorzugten
Ausführungsform
einer Fernsteuerungsvorrichtung 100.
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Die
Fernsteuerungsvorrichtung 100 weist eine Verarbeitungseinrichtung 110,
bevorzugt einen Mikrocontroller, auf, der eine zentrale Verarbeitungseinheit 125 und
einen Speicher 126 aufweist, wobei der Speicher einen Festwertspeicher
bzw. ROM zur Speicherung von festgelegten oder vorher geladenen Programmteilen
und Daten, einen Direktzugriffsspeicher bzw. RAM für die Speicherung
von flüchtigen oder
temporären
Daten und einen halbflüchtigen Speicherbereich
wie etwa einen batteriegespeisten RAM aufweist, der zur Speicherung
von Daten dient, wenn die Vorrichtung abgeschaltet ist. Der Mikrocontroller
selbst kann zwar eine elektronische Standardkomponente sein, die
von einem Fachmann gewählt wird,
aber die Inhalte seines Festwertspeichers und damit die Operation
des Mikrocontrollers sind klar auf die Fernsteuerungsvorrichtung
gemäß der Erfindung ausgelegt.
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Der
Mikrocontroller 110 weist ferner eine serielle Eingabe-/Ausgabeschaltung
(UART) 111 auf. Ein Ausgang des UART 111 ist mit
dem Eingang einer Funksendereinheit 104 verbunden. Ein
Eingang zu dem UART 111 ist mit dem Ausgang einer Funkempfängereinheit 105 verbunden.
Die Sender- und Empfängereinheiten
sind so angeordnet, daß sie
auf derselben Frequenz arbeiten und eine einzige Antenne 107 gemeinsam
nutzen. Eine Antennenwähleinrichtung
(nicht gezeigt), die von einer zusätzlichen digitalen Ausgang
(nicht gezeigt) des Mikrocontrollers gesteuert wird, ist bevorzugt
so angeordnet, daß sie diesen
Gemeinschaftsbetrieb steuert. Auf diese Weise ist der Mikrocontroller 110 jederzeit
imstande, serielle Daten unter seiner eigenen Steuerung entweder
zu empfangen oder zu senden.
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Der
Mikrocontroller 110 ist so ausgebildet, daß er eine
laufende Zeitbasis erzeugt. Dazu nutzt der Mikrocontroller seinen
Systemtaktgeber 106, der mit einer Zeiteinrichtung, speziell
einer Zeitgeber-/Zählerschaltung 113,
in dem Mikrocontroller 110 verbunden ist.. Die laufende
Zeitbasis kann von einem Softwareprogrammteil gelesen und vorgegeben werden,
der in einem Speicher gespeichert ist und von dem Mikrocontroller 110 ausgeführt wird.
Die laufende Zeitbasis wird genutzt, um einen laufenden "Zeitschlitztakt" in den richtigen
Intervallen zu inkrementieren, so daß dieser Zeitschlitztakt mit
dem Rahmenformat 400 synchronisiert ist. Der Zeitschlitztakt ist
ein Zähler,
z. B. ein 4-Bit-Zähler,
der einen Wert enthält,
der zu jeder Zeit der aktuellen Zeitschlitzzahl des Rahmenformats 400 entspricht.
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Jedesmal,
wenn die Fernsteuerungsvorrichtung ein Datenpaket von einer anderen
Fernsteuerungsvorrichtung in dem Kommunikations-Abdeckungsbereich 300 empfängt, wird
der Startpunkt des Empfangs dieser Übertragung, der als Übertragungsstartpunkt
angesehen wird, von einem in dem Speicher gespeicherten Softwareprogrammteil
aufgezeichnet. Das Datenpaket wird traversiert zur Berechnung einer
Quersumme, die mit der tatsächlich gesendeten
Quersumme verglichen wird. Wenn die Quersumme korrekt ist, wird
die in dem Datenpaket enthaltene Zeitschlitzkennung genutzt, um
den Zeitschlitztakt auf seinen korrekten Wert zu setzen. Die Übertragungsstartzeit
wird dann genutzt, um die laufende Zeitbasis einzustellen, so daß der Zeitschlitztakt
zum richtigen Zeitpunkt am Beginn des nächsten Zeitschlitzes inkrementiert
wird.
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Die
Fernsteuerungsvorrichtung 100 weist eine Anzahl von Eingabeelementen 101, 102, 103 auf.
Bevorzugt sind die Eingabeelemente 101 digitale Betätigungselemente,
die mit digitalen Eingängen verbunden
sind, die in einem digitalen Eingabe-/Ausgabebereich 127 des
Mikrocontrollers 110 enthalten sind, und sie sind angeordnet,
um von einem Anwender betätigt
zu werden. Bei der gezeigten vereinfachten Ausführungsform ist das Betätigungselement 101 eine
digitale zusammengesetzte Eingabeeinrichtung, die z. B., eine Reihe
von Betätigungsschaltern
aufweist, die in einem Feld angeordnet sind, z. B.. einem 4 × 4- Schalterfeld. Die
Betätigungselemente 102, 103 sind
manuell betätigbare
analoge Eingabeeinrichtungen 102, 10.3, die jeweils
ein veränderliches Spannungssignal
an die Eingange eines A/D-Umwandlungsmoduls 112 liefern,
das in dem Mikrocontroller vorgesehen ist.
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Die
Fernsteuerungsvorrichtung 100 weist ferner wenigstens eine
zusammengesetzte Betätigungseinrichtung
auf, die jeweils erste und zweite digitale Betätigungselemente aufweist, die
angeordnet sind, um ein "Verbindungs"-Signal bzw. ein "Wähl"-Signal zu liefern Bei der gezeigten
Ausführungsform
weist die Fernsteuerungsvorrichtung 100 zwei solche Betätigungseinrichtungen 117, 118 auf. Dazu
weist die Betätigungseinrichtung 117 einen "Verbindungs"-Schalter 212 und
einen entsprechenden "Wähl"-Schalter 122 auf.
Die Betätigungseinrichtung 118 weist
gleichermaßen
einen "Verbindungs"-Schalter 123 und
einen entsprechenden "Wähl"-Schalter 124 auf.
Jeder Schalter 121, 122, 123, 124 ist
angeordnet, um von einem Anwender betätigt zu werden, und ist mit
seinem jeweiligen digitalen Eingang des digitalen E/A-Bereichs 127 des
Mikrocontrollers 110 verbunden.
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Die
Fernsteuerungsvorrichtung 100 kann mittels eines Energieein-/-ausschalters 109 ein-
oder ausgeschaltet werden.
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3 ist
ein schematisches Blockbild der Hardwarekonfiguration eines Fernsteuerungsempfängers.
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Der
Fernsteuerungsempfänger 200 weist eine
Verarbeitungseinrichtung 210 auf, die vorteilhaft ein Mikrocontroller
von im wesentlichen dem gleichen Typ und mit gleichen Hardwareeinrichtungen wie
der Mikrocontroller 110 ist, der in der Fernsteuerungsvorrichtung 100 verwendet
wird, die unter Bezugnahme auf 2 beschrieben
wurde. Der Mikrocontroller 210 weist eine zentrale Verarbeitungseinheit 225 und
einen Speicher 226 auf, und dieser Speicher weist auf:
einen Festwertspeicher bzw. ROM zur Speicherung von fest vorgegebenen
oder vorgeladenen Programmteilen und Daten, einen Direktzugriffsspeicher
bzw. RAM zur Speicherung von flüchtigen
oder temporären
Daten und einen halbflüchtigen
Speicherbereich wie etwa einen batteriegespeisten RAM für die Speicherung
von Daten, wenn die Vorrichtung ausgeschaltet ist. Die Inhalte des
Festwertspeichers und damit die Operation des Mikrocontrollers 210 sind
speziell für
den Fernsteuerungsempfänger
gemäß der Erfindung
ausgelegt.
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Der
Mikrocontroller 210 weist eine serielle Ein-/Ausgabeschaltung
(UART) 211 auf. Ein Eingang der UART 211 ist mit
dem Ausgang einer Funkempfängereinheit 205 verbunden,
die bevorzugt vom gleichen Typ wie die Empfängereinheit 105 in
der Fernsteuerungsvorrichtung 100 ist, die unter Bezugnahme
auf 2 beschrieben wurde. Eine Antenne 207, die
mit einem HF-Eingang der Empfängereinheit 205 verbunden
ist, ermöglicht
dem Mikrocontroller 210 den Empfang serieller Daten.
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Der
Fernsteuerungsempfänger
weist mindestens eine Ausgangssteuereinrichtung 201 auf,
die typischerweise digitale Treiberschaltungen zur Steuerung von
Motoren, Lenkeinrichtungen oder ähnlichen
elektromechanischen Einrichtungen aufweist Der Fernsteuerungsempfänger 200 kann
ferner eine Reihe von Steuerungseingabeelementen aufweisen. Bei
der gezeigten bevorzugten Ausführungsform
liefert ein Steuerungseingabeelement 203 eine Analogspannung
an einen A/D-Umwandler 212, der in dem Mikrocontroller 210 vorgesehen
ist. Die Analogspannung ist bevorzugt ein Meßsignal, das einen Rückkopplungszustand
von dem Fahrzeug, z. B die Lenkposition, liefert, um leichter eine
Servoschleife für
die Steuerung der Lenkposition einzurichten.
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Der
Fernsteuerungsempfänger 200 kann
mit einem Betriebsschalter 209 ein- oder ausgeschaltet werden.
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Der
Mikrocontroller 101, der in der Fernsteuerungsvorrichtung
gemäß der Erfindung
vorgesehen ist, ist dazu ausgebildet, ein zeitlich verschachteltes Übertragungsprotokoll
gemäß einem
nachstehend unter Bezugnahme auf die 4 und 5
beschriebenen Schema zu erzeugen und Daten gemäß diesem Protokoll zu übertragen.
Der in dem Fernsteuerungsempfänger 200 vorgesehene
Mikrocontroller 201 ist so ausgebildet, daß er die
durch die Empfängereinheit 205 empfangenen
Daten entsprechend demselben Übertragungsprotokoll
interpretiert.
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Das
von der Fernsteuerungsvorrichtung 100 erzeugte und gesendete
Signal hat ein kontinuierlich wiederholtes Rahmenformat, das in 4 gezeigt ist.
Das Signal weist Rahmen 400 auf, und jeder Rahmen 400 hat
eine festgelegte Dauer oder Länge 401.
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Jeder
Rahmen 400 besteht aus einer festgelegten Anzahl von aufeinanderfolgenden
Zeitschlitzen 402, von denen jeder möglicherweise ein Datenpaket 404 und
eine auf jedes Datenpaket 404 folgende Pause 403 aufweist.
Die Anzahl von Zeitschlitzen 402 (und somit die maximale
Anzahl von Datenpaketen), die in einem Rahmen 401 enthalten
sind, entspricht der maximalen Anzahl von Fernsteuerungsvorrichtungen 100,
die in ein und demselben Funkabdeckungsbereich verwendet werden
können.
Typischerweise sind 16 Zeitschlitze 402 innerhalb eines Rahmens 401 angeordnet.
Jeder Zeitschlitz 402, der in einem Rahmen enthalten ist,
kann durch eine Zeitschlitzkennung separat identifiziert werden,
wobei die Zeitschlitzkennung typischerweise eine Zahl in dem Bereich
von 0 bis 15 sein kann. Jedes gesendete Datenpaket enthält eine
solche Zeitschlitzkennung, die den Zeitschlitz identifiziert, in
dem das Datenpaket gesendet wird.
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Bei
der bevorzugten Ausführungsform
hat der Rahmen eine fest vorgegebene Dauer von 100 ms. Das Datenpaket
kann typischerweise eine Dauer von 4,00 ms haben, wogegen die Pause 403 typischerweise
eine Dauer von 2,25 ms hat. Infolgedessen ist die Gesamtdauer des
Zeitschlitzes 402 typischerweise 6,25 ms.
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Die
Inhalte eines Datenpakets 404 in einem Zeitschlitz 402 sind
im einzelnen in 5 gezeigt.
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Das
Datenpaket 404 weist eine Zeitschlitzkennung 410,
typischerweise 4 Bits, bevorzugt am Beginn des Datenpakets 404 auf.
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Das
darauf folgende in dem Datenpaket 404 enthaltene Datenelement
ist eine Pakettypkennung 411 mit typischerweise 3 Bits.
Die Pakettypkennung bezeichnet eine von einer vorbestimmten Menge
von Arten von Datenpaketen. Mögliche
Datenpakettypen, die für
diese typische Ausführungsform
beschrieben werden, sind "Verbindungspakete", "Adreßpakete", "Billboardpakete" und "Steuerpakete". Entsprechende Pakettypkennungswerte
sind 001, 010, 000 und 011. Pakettypkennungen 100, 101, 110, 111 können für zukünftige Erweiterungen
des Protokolls reserviert sein.
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Als
nächstes
enthält
das Datenpaket eine Folge von Daten 412, die verschiedene
Informationen in Abhängigkeit
von dem Datenpakettyp darstellen können. Typischerweise nehmen
die Daten 16 Bits ein. Diese Anzahl von Bits und somit die Gesamtdauer
des Datenpakets können
in Abhängigkeit von
dem Datenpakettyp unterschiedlich sein. Es gibt jedoch eine Maximaldauer
des Datenpakets, die nicht überschritten
werden kann. Diese Maximaldauer entspricht der festgelegten Zeitschlitzdauer,
die vorstehend erwähnt
wurde.
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Schließlich enthält das Datenpaket
eine Prüf-
bzw. Quersumme 413 von typischerweise 4 Bits.
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Es
versteht sich, daß die
in 5 und der zugehörigen Beschreibung dargestellte
Ausführungsform
nur die Prinzipien der Erfindung verdeutlichen soll. Wichtig ist,
daß die
nachfolgenden Arten von Information aus jedem Datenpaket oder einer
Gruppe von Datenpaketen identifiziert und decodiert werden können:
- – Zeitschlitzkennung
- – Quersumme
- – Steuerinformation
(z. B. Geschwindigkeit, Lenkposition usw.)
- – "Verbindungs"-Information einschließlich einer gewählten Adresse
- – "Adreß"-Information, die
den gewünschten Empfänger identifiziert
- – "Billboard"-Information, die
freie und besetzte Zeitschlitze bezeichnet
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Bei
einer speziellen Ausführungsform
der Erfindung kann jedes Datenpaket den Gesamtumfang – oder Teile
davon – von
einem oder mehreren dieser Informationstypen enthalten, und der
Fachmann kann ohne weiteres zahlreiche Möglichkeiten herausfinden, die
erforderliche Information zu Datenpaketen zu codieren.
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Aus
technischen oder anderen Gründen kann
es sogar günstig
sein, die Inhalte jedes Datenpakets auf eine vorbestimmte Weise
zu verwürfeln.
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Beispielsweise
könnte
jedes Datenpaket aus zwei separaten Teilen bestehen, wobei der eine
Teil "Steuerinformation" enthält und der
andere "Protokollinformation" enthält, etwa
Zeitschlitzkennung, Prüfsumme,
Verbindungsinformation, Adreßinformation
und Billboardinformation.
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Der "Steuer"-Teil des Pakets
könnte
seine eigene "Steuerdatenkennung" enthalten, die den
Typ der in dem Paket enthaltenen Steuerinformation bezeichnet wie
etwa Geschwindigkeit, Lenkposition usw.
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Ebenso
könnte
der "Protokoll"-Teil des Pakets
eine "Protokolldatenkennung" enthalten, welche die
in diesem Teil des Pakets enthaltene Information identifiziert.
Man könnte
beispielsweise die folgenden Arten von "Protokollteilen" definieren, die jeweils durch einen
bestimmten Protokolldatenkennungswert identifiziert sind:
- 1. einen Teil enthaltend: Zeitschlitzkennung,
Prüfsumme,
höhere
8 Bits von "Verbindungspaket"-Adresse
- 2. einen Teil enthaltend: Zeitschlitzkennung, Prüfsumme,
niedrigere 8 Bits von "Verbindungspaket"-Adresse
- 3. einen Teil enthaltend: Zeitschlitzkennung, Prüfsumme,
höhere
8 Bits von "Adreßpaket"-Adresse
- 4. einen Teil enthaltend: Zeitschlitzkennung, Prüfsumme,
niedrigere 8 Bits von "Adreßpaket"-Adresse
- 5. einen Teil enthaltend: Zeitschlitzkennung, Prüfsumme,
höhere
8 Bits von "Billboardregister"
- 6. einen Teil enthaltend: Zeitschlitzkennung, Prüfsumme,
niedrigere 8 Bits von "Billboardregister"
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Bei
einer solchen Ausführungsform
werden die Pakete, welche die "Hoch"- und "Niedrig-Teile von entsprechender
Protokollinformation enthalten, im selben Zeitschlitz (wie er aktuell
der Fernsteuerungsvorrichtung zugewiesen ist), jedoch in aufeinanderfolgenden
Rahmen gesendet.
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Eine
Reihe von Datenpaketen (die sämtlich dieselbe
Zeitschlitzkennung enthalten) müßte dann empfangen
werden, um zu ermöglichen,
daß die
verschiedenen Teile jedes Informationstyps zusammengefügt werden
können.
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Solche
Arten von Ausführungsformen
der Erfindung könnten
bestimmte Vorteile bieten wie etwa eine höhere Bandbreitennutzung. Es
ist jedoch einfacher, die Prinzipien der Erfindung durch Verwendung der
in 5 gezeigten Ausführungsform und der zugehörigen Beschreibung
zu erläutern.
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Die
Pause 403 stellt einen Zeitraum dar, in dem keine Datenübertragung
stattfindet. Die Dauer der Pause ist gegeben durch die Differenz
zwischen der fest vorgegebenen Dauer des Zeitschlitzes 402 und
der Dauer des Datenpakets 404.
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6 ist
ein vereinfachtes Zustandsdiagramm, das den Grundbetrieb der Fernsteuerungsvorrichtung 100 verdeutlicht.
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Der
Ruhe- oder Abschaltzustand der Fernsteuerungsvorrichtung ist bei
130 dargestellt. Dieser Zustand entspricht einem Zustand, in dem
die Vorrichtung vom Anwender deaktiviert oder ausgeschaltet wurde.
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Wenn
die Fernsteuerungsvorrichtung 100 eingeschaltet wird, findet
der Übergang 141 statt,
und die Fernsteuerungsvorrichtung tritt in den Anfangszustand 131 ein.
Diesen Zustand 131 umfaßt die Durchführung eines
Initialisierungsvorgangs der Fernsteuerungsvorrichtung 100.
Während
dieses Initialisierungsvorgangs wählt die Fernsteuerungsvorrichtung 100 automatisch
einen freien Zeitschlitz für
ihren Betrieb aus. Das wird erreicht, indem zuerst von anderen,
aktiven sendenden Fernsteuerungsvorrichtungen, die in dem Kommunikations-Abdeckbereich eventuell
vorhanden sind, während
einer vorbestimmten Periode, die als Abhörperiode bezeichnet wird, z..
B. 10mal während
der Dauer eines Rahmens 401, gesendete Signale empfangen
werden. Während
dieser Abhörperiode
wird ein sogenanntes "Billboardregister" mit Daten aktualisiert,
welche die Zeitschlitze darstellen, die bereits von den anderen
sendenden Fernsteuerungsvorrichtungen genutzt werden. Diese Daten
werden von den Zeitschlitzkennungen 410 erhalten, die immer
in jedem von jeder Fernsteuerungsvorrichtung gesendeten Datenpaket
anwesend sind. Außerdem
kann Information über
freie Zeitschlitze von sogenannten "Billboardpaketen" erhalten werden, die von sämtlichen
Fernsteuerungsvorrichtungen, die in dem Bereich aktiv sind, regelmäßig gesendet
werden. Die Billboardpakete werden nachstehend noch weiter erläutert.
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Anschließend an
das Ende der Abhörperiode prüft die Fernsteuerungsvorrichtung
das Billboardregister und bestimmt, ob irgendwelche freien Zeitschlitze
verfügbar
sind.
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Wenn
momentan keine freien Zeitschlitze vorhanden sind, fährt die
Fernsteuerungsvorrichtung fort, nach einem freien Zeitschlitz zu
suchen, bis einer gefunden wird oder bis die Vorrichtung ausgeschaltet
wird. Wenn mindestens ein freier Zeitschlitz verfügbar ist,
wird einer von den freien Zeitschlitzen ausgewählt. Die Fernsteuerungsvorrichtung
wählt vorteilhaft
aus dem Billboardregister die Zeitschlitznummer aus, die von dieser
Vorrichtung zuletzt genutzt wurde, wenn eine solche Nummer gespeichert ist
und wenn diese Nummer von dem Billboardregister als frei erkannt
wird. Andernfalls wählt
die Fernsteuerungsvorrichtung eine beliebige Zeitschlitznummer unter
den als frei erkannten Nummern aus.
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Wenn
eine Zeitschlitznummer ausgewählt ist,
führt die
Fernsteuerungsvorrichtung einen Übergang 143 in
den Laufzustand 132 aus, welcher der normale Betriebszustand
für die
Fernsteuerungsvorrichtung ist. Die gewählte Zeitschlitznummer ist
für die
FV so lange gültig,
wie sie in dem Laufzustand 132 bleibt, und alle von der
Fernsteuerungsvorrichtung gesendeten Datenpakete benutzen und bezeichnen
diese Zeitschlitznummer. Im Laufzustand 132 werden Steuerdaten
zu einem zugewiesenen Fernsteuerungsempfänger übertragen. Die Zuweisung eines
Fernsteuerungsempfängers
wird nachstehend beschrieben.
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Im
Laufzustand besteht die Hauptaufgabe der Fernsteuerungsvorrichtung 100 darin,
Steuerinformation an ihren aktuell zugewiesenen Fernsteuerungsempfänger 200 zu
senden. Bei einer typischen Ausführungsform
der Erfindung wird das erreicht durch Senden von Datenpaketen des "Steuerpaket"-Typs, die durch
einen vorbestimmten Pakettypkennungswert wie etwa 011 identifiziert
sind. Der Datenteil dieser Pakete enthält Steuerinformation wie etwa
Motorgeschwindigkeit und -richtung, Lenkposition, Tondaten, Lichtdaten
usw.
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Es
ist zu beachten, daß der
Gedanke eines bestimmten "Steuerpaket"-Typs nur der Veranschaulichung
dient. Steuerinformation könnte
ebenso gut mit anderen Informationsarten kombiniert werden, etwa
mit Adreß-
and/oder Billboardinformation, und könnte in anderen Pakettypen
enthalten sein.
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Im
Laufzustand sendet die Fernsteuerungsvorrichtung "Adreßpakete" in bestimmten Intervallen, etwa
alle 10 Rahmen. Bei einer typischen Ausführungsform der Erfindung ist
ein Adreßpaket
durch einen vorbestimmten Pakettypkennungswert wie etwa 010 identifiziert.
Der Datenteil dieses Pakets enthält eine
Adresse (typischerweise 16 Bits), die in einer vorher durchgeführten "Verbindungssequenz" erhalten wurde und
aktuell in dem "aktuellen
Adreß"-Register gehalten
wird, wie nachstehend erläutert
wird.
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Es
ist zu beachten, daß der
Gedanke eines bestimmten "Adreßpaket"-Typs nur der Veranschaulichung
dient. Adreßinformation
könnte
ebenso gut mit anderen Informationsarten kombiniert werden, etwa
mit Steuer- and/oder Billboardinformation, und könnte in anderen Pakettypen
enthalten sein. Die Adresse könnte
auch aufgeteilt und Teil für
Teil in anderen Pakettypen gesendet werden Im Laufzustand 132 führt die
Fernsteuerungsvorrichtung fort, das vorher erwähnte Billboardregister zu aktualisieren. Das
Billboardregister weist ein Binärflag
für jede
Zeitschlitznummer auf, d. h. typischerweise 16 Flags. Ein spezieller
Binärflagwert
wie etwa "1" in Position n in dem
Register zeigt an, daß der
Empfängerteil
der Fernsteuerungsvorrichtung eine Übertragungsaktivität von der
Fernsteuerungsvorrichtung, die derzeit die Zeitschlitznummer n benutzt,
in einer vorbestimmten, kürzlich
vergangenen Periode wie etwa während
der letzten 255 Rahmenperioden registriert hat. In regelmäßigen Intervallen
wie etwa alle 10 Rahmenperioden sendet die Fernsteuerungsvorrichtung 100 ein
Datenpaket vom "Billboardpaket"-Typ, das Billboardinformation
enthält.
Ein solches Paket wird durch eine vorbestimmte binäre Pakettypkennung
wie etwa 000 identifiziert. Bei der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung enthält
der 16-Bit-Datenteil eines Billboardpakets die aktuellen Inhalte
des Billboardregisters. Eine "1" in Bit Nr. n bedeutet,
daß in
dem Zeitschlitz Nr. n kürzlich
eine Aktivität
detektiert worden ist. Eine "0" in Bit Nr. n bedeutet,
daß in
dem Zeitschlitz Nr. n kürzlich
keine Aktivität
detektiert worden ist.
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Es
ist zu beachten, daß der
Gedanke eines speziellen "Billboardpaket"-Typs nur der Veranschaulichung
dient, Billboardinformation könnte ebenso
gut mit anderen Informationsarten wie Steuer- and/oder Adreßinformation
kombiniert werden und in anderen Pakettypen enthalten sein. Die
Billboardinformation könnte
auch aufgeteilt und Stück für Stück in anderen
Pakettypen gesendet werden.
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Der
Zweck dieser Billboardfunktion, durch die Information aber belegte
Zeitschlitze von anderen Fernsteuerungsvorrichtungen weitergeleitet
wird, besteht in der Minimierung der Wahrscheinlichkeit, daß eine Fernsteuerungsvorrichtung
während
der Durchführung
ihres Initialisierungszustands fälschlicherweise
einen bestimmten Zeitschlitz als frei interpretiert. Dies könnte leicht
geschehen, wenn die Billboardfunktion nicht implementiert wäre, wenn
die von einer Fernsteuerungsvorrichtung, die den speziellen Zeitschlitz
belegt, gesendeten Signale während
der Anfangszustandsperiode nicht richtig empfangen wurden, beispielsweise
infolge ihrer vorübergehenden
Position in einer Totzone oder infolge von anderen gelegentlichen
Störungen.
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Die
Aktivierung eines Verbindungsschalters wie etwa des Schalters 121 in
der ersten zusammengesetzten Betätigungseinrichtung 117 erfolgt
typischerweise durch Drücken
einer "Verbindungsdrucktaste" 121 an
der Fernsteuerungsvorrichtung 100. Durch diese Aktivierung
tritt die Fernsteuerungsvorrichtung in den Verbindungszustand 133 ein
(Übergang 144).
In diesem Zustand erzeugt ein in der Fernsteuerungsvorrichtung vorgesehener
Adressengenerator eine Zufallsadresse von typischerweise 16 Bits.
Die erzeugte Adresse wird in einem Adreßregister gespeichert, das
dem Verbindungsschalter 121 zugeordnet ist Die Adresse
wird außerdem
in einem "aktuellen
Adreß"-Register gespeichert,
das die aktuelle Adresse enthält,
die von der Fernsteuerungsvorrichtung zu einem Zeitpunkt genutzt
wird. Die Länge der
Adresse und somit die Anzahl von möglichen Adressen ist hinreichend
groß,
so daß eine
geringe Wahrscheinlichkeit besteht, daß zwei Fernsteuerungsvorrichtungen,
die in demselben Bereich verwendet werden, dieselbe Adresse wählen. Die
Fernsteuerungsvorrichtung 100 sendet dann wiederholt "Verbindungspakete". Ein Verbindungspaket
ist durch eine vorbestimmte binäre
Paketkennung wie etwa 001 identifiziert. Der anschließende 16-Bit-Datenteil
dieses Pakets erzeugt die oben erwähnte erzeugte Adresse.
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Es
ist zu beachten, daß der
Gedanke eines bestimmten "Verbindungspaket"-Typs nur der Veranschaulichung
dient Verbindungsinformation (einschließlich der gewählten Adresse)
könnte
ebenso gut mit anderen Arten von Information wie etwa Steuer- and/oder
Adreßinformation
kombiniert werden und in anderen Pakettypen enthalten sein. Die
Verbindungsinformation könnte
auch aufgeteilt und Stück
für Stück in anderen
Pakettypen gesendet werden.
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Die
Fernsteuerungsvorrichtung bleibt im Verbindungszustand 133,
bis die Verbindungsfunktion deaktiviert wird (Übergang 145). Typischerweise
erfolgt dieser Übergang,
wenn die Verbindungsdrucktaste 121 losgelassen wird. Die
Fernsteuerungsvorrichtung kehrt in den Laufzustand 132 zurück Die Aktivierung
eines Wählschalters
wie etwa des Wählschalters 122 in
dem ersten zusammengesetzten Betätigungselement 117 erfolgt
typischerweise durch Drücken
einer "Wähldrucktaste" 122 an
der Fernsteuerungsvorrichtung (Übergang 146).
Bei einer solchen Aktivierung werden die Inhalte des Adreßregisters,
die dem dem Wählschalter 122 entsprechenden Verbindungsschalter 121 zugeordnet
sind, an das aktuelle Adreßregister übertragen.
Die Inhalte dieses aktuellen Adreßregisters werden dann als "Adreßpakete" in regelmäßigen Intervallen
gesendet, wie bereits beschrieben wurde.
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Wenn
die Fernsteuerungsvorrichtung 100 ausgeschaltet wird (Übergang 148),
kehrt sie in den Ruhe- oder Abschaltzustand 130 zurück. 6 zeigt dies
zwar nicht, es ist aber möglich,
auch aus jedem der Zustände 131, 133 und 134 immer
dann in den Ruhezustand 130 zurückzukehren, wenn die Fernsteuerungsvorrichtung
ausgeschaltet wird.
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Es
können
mehr als ein Verbindungsschalter und ein entsprechender Wählschalter
angeordnet sein, z. B. zwei Verbindungsschalter 121, 123 und zwei
Wählschalter 122, 124,
wie 2 zeigt. Die Aktivierung eines Verbindungsschalters
bringt die Fernsteuerungsvorrichtung wiederum in den Verbindungszustand.
Das bedeutet, daß eine
weitere Zufallsadresse erzeugt und sowohl in dem Adreßregister,
das dem Verbindungsschalter zugeordnet ist, als auch in dem aktuellen
Adreßregister
gespeichert wird. Verbindungspakete, die diese Adresse enthalten,
werden dann gesendet. Der Zweck der Verbindungsfunktion ist die
Herstellung einer Verbindung zwischen der Fernsteuerungsvorrichtung
und einem Fernsteuerungsempfänger.
Die Antwort des Empfängers
auf gesendete Verbindungspakete wird nachstehend beschrieben.
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Die
Aktivierung eines Wählschalters
resultiert darin, daß die
in dem Adreßregister,
das dem entsprechenden Verbindungsschalter zugewiesen ist, gespeicherte
Adresse zu dem aktuellen Adreßregister übertragen
wird. Das führt
wiederum dazu, daß ein
dieser Adresse zugewiesener Fernsteuerungsempfänger ausgewählt wird.
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7 ist
ein vereinfachtes Zustandsdiagramm, das den Grundbetrieb des Fernsteuerungsempfängers 200 zeigt.
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Der
Ruhe- oder Abschaltzustand des Fernsteuerungsempfängers 200 ist
bei 230 dargestellt. Dieser Zustand entspricht einem Zustand,
in dem der Empfänger
ausgeschaltet ist.
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Eine
dem Empfänger 200 zugehörige Adresse
ist in einem halbflüchtigen
Speicherregister gespeichert, das in dem Speicher 225 enthalten
ist.. Die Inhalte des Adreßregisters
können
eine vorher zugewiesene Adresse, eine über ein empfangenes Verbindungspaket
zugewiesene neue Adresse oder ein Zufallswert sein, wenn keine bestimmte
Adresse zugewiesen ist.
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Wenn
der Fernsteuerungsempfänger
eingeschaltet wird, wird der Übergang 241 durchgeführt, und
der Empfänger
tritt in den passiven Zustand 231 ein. In diesem Zustand
hat der Empfänger
keinen zugewiesenen Zeitschlitz, dem er folgen müßte, und sollte daher auf empfangene
Steuerinformation nicht reagieren.
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Im
passiven Zustand 231 sucht der Empfänger nach Adreßpaketen
in jedem Zeitschlitz, die eine Adresse enthalten, die mit der in
dem Adreßregister dieser
Einrichtung gespeicherten Adresse übereinstimmt. Nachdem eine
solche Adressenübereinstimmung
festgestellt wird, wird die Zeitschlitznummer, die in dem Paket
mit der passenden Adresse enthalten ist, als der "aktuelle Zeitschlitz" dieses Empfängers in
dem aktuellen Zeitschlitzregister gespeichert, welches auch ein
in dem Speicher 225 enthaltenes Register ist. Dann tritt
der Empfänger
in den aktivere Zustand 232 ein (Übergang 242). In dem
aktiven Zustand spricht der Empfänger
auf Steuerinformation an, die in dem "aktuellen Zeitschlitz" empfangen wird, der
durch das aktuelle Zeitschlitzregister gegeben wurde.
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Im
aktiven Zustand fährt
der Empfänger
fort zu prüfen,
ob Adreßpakete,
die in dem "aktuellen Zeitschlitz" empfangen werden,
Timer noch die in dem Adreßregister
gespeicherte Adresse enthalten. Wenn in diesem Zeitschlitz eine
davon verschiedene Adresse detektiert wird, tritt der Empfänger erneut
in den passiven Zustand 231 ein (Übergang 243)
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Im
aktiven Zustand 232 überwacht
der Empfänger
außerdem,
ob die in seinem Adreßregister
gespeicherte Adresse in einem anderen Zeitschlitz erscheint. Wenn
das der Fall ist, wind die Zeitschlitznummer dieses Zeitschlitzes
in dem aktuellen Zeitschlitzregister gespeichert. Dies kann geschehen, wenn
die sendende Fernsteuerungsvorrichtung aus irgendeinem Grund den
für die Übertragung
genutzten Zeitschlitz ändert.
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Während er
im passiven Zustand 231 ist, tritt der Empfänger bei
Aktivierung eines Verbindungsschalters 217, was typischerweise
durch Drücken
der Verbindungsdrucktaste 217 an dem Fernsteuerungsempfänger 200 erfolgt,
in den Verbindungszustand 233 (Übergang 246) ein.
Entsprechend bringt die Aktivierung des Verbindungsschalters den
Empfänger, während er
im aktiven Zustand 232 ist, auch in den Verbindungszustand 233 (Übergang 248).
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Im
Verbindungszustand 233 ist der Mikrocontroller 210 in
dem Fernsteuerungsempfänger 200 dazu
ausgebildet, aus den von der Funkempfängereinheit empfangenen Daten
Datenpakete zu extrahieren und ferner zu detektieren, ob ein empfangenes
Datenpaket ein Verbindungspaket ist, wozu das Pakettypkennungsfeld
des Datenpakets genutzt wird. Wenn das Paket als Verbindungspaket
erkannt wird, wird die in dem Adreßfeld in dem Verbindungspaket
enthaltene Adresse als die aktuelle Adresse des Fernsteuerungsempfängers zugewiesen,
indem die Adresse in dem Adreßregister
im Speicher des Empfängers
gespeichert wird. Außerdem
wird die Zeitschlitznummer des Verbindungspakets als die aktuelle
Zeitschlitznummer des Empfängers
zugewiesen, indem diese Zeitschlitznummer in dem Zeitschlitzregister
im Speicher des Empfängers
gespeichert wird.
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Auf
diese Weise wird eine Fernsteuerungsvorrichtung 100, deren
Verbindungsschalter 121, 123 aktuell aktiviert
ist, dem Fernsteuerungsempfänger 200 zugewiesen,
dessen Verbindungsschalter 217 gleichzeitig aktiviert ist.
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Der
Fernsteuerungsempfänger
bleibt in dem Verbindungszustand 233, bis die Verbindungsfunktion
deaktiviert wird. Typischerweise erfolgt diese Deaktivierung durch
Loslassen der Drucktaste 217.
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Wenn
ein Verbindungspaket in der letzten Verbindungszustandsperiode empfangen
wurde oder wenn der Empfänger 200 vor
der Verbindungszustandsperiode einen zugewiesenen Zeitschlitz hatte, bringt
die Deaktivierung den Empfänger 200 in
den aktiven Zustand 232 (Übergang 245).
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Wenn
in der letzten Verbindungszustandsperiode kein Verbindungspaket
empfangen wurde und wenn der Empfänger 200 vor der Verbindungszustandsperiode
keinen zugewiesenen Zeitschlitz hatte, bringt die Deaktivierung
den Empfänger 200 in den
passiven Zustand 231 (Übergang 248).
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Im
aktiven Zustand 232 ist die Hauptaufgabe der Fernsteuerungsempfängervorrichtung
der Empfang von Datenpaketen vom "Steuerpaket"-Typ und die Umwandlung ihrer Inhalte
in Steuerdaten, die Steuereinrichtungen 201 zuzuführen sind.
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Die
empfangenen Datenpakete werden von dem Mikrocontroller verarbeitet,
und Datenpakete, deren Zeitschlitzkennung mit der zugewiesenen "aktuellen Zeitschlitz"-Nummer übereinstimmt,
werden extrahiert. Ein Steuerpaket wird durch eine vorbestimmte
Binärpakettypkennung
wie etwa 011 anschließend
an die einleitende Zeitschlitznummer identifiziert., Der Datenteil
dieses Pakets enthält
spezielle Steuerinformation, die von dem Mikrocontroller 210 zu
interpretieren ist, der entsprechende Steuersignale erzeugt, die
den Steuerelementen 201, 202 zugeführt werden,
wodurch Motoren, Geschwindigkeit, Lenkung, Ton, Licht usw. gesteuert
werden.
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Wenn
das empfangene Datenpaket ein Steuerpaket ist, wird die Zeitschlitznummer
als die gültige Identifikationsverbindung
zwischen der Fernsteuerungsvorrichtung 100 und dem Fernsteuerungsempfänger 200 genutzt.
Wenn ein empfangenes Datenpaket ein Adreßpaket ist, überwiegt
die Übereinstimmung
zwischen Adressen. Das führt
dazu, daß die Zeitschlitznummer
dieses Adreßpakets
als die aktuelle zugewiesene Zeitschlitznummer dem Empfänger zugewiesen
wird unter der Voraussetzung, daß die Adresse in einem Adreßpaket mit
der zugewiesenen Adresse des Empfängers übereinstimmt.
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Bei
der Reaktivierung des Verbindungsschalters 217 tritt der
Fernsteuerungsempfänger
erneut in den Verbindungszustand 233 ein (Übergang 244).
Das macht es möglich,
eine neue Adressenzuweisung durchzuführen.
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Wenn
der Fernsteuerungsempfänger 200 ausgeschaltet
wird (Übergang 248),
kehrt er in den Ruhe- oder Abschaltzustand 2.30 zurück. Es ist
möglich,
obwohl in 7 nicht gezeigt, aus jedem der
Zustände 231, 232 oder 233 ebenfalls
immer dann in den Ruhezustand 230 zurückzukehren, wenn die Fernsteuerungsvorrichtung
ausgeschaltet wird.
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Es
versteht sich, daß die
Erfindung nicht auf die speziellen hier beschriebenen Details beschränkt ist,
die nut beispielhaft sind. Es ist also für den Fachmann ersichtlich,
daß zahlreiche
Modifikationen und Abwandlungen im Rahmen der Erfindung möglich sind.
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Beispielsweise
kann, obwohl die Rahmenperiode eine fest vorgegebene Dauer haben
sollte, die tatsächliche
Dauer entsprechend der jeweiligen Anwendung geändert werden. Die Anzahl Zeitschlitze
in einem Rahmen sollte zwar eine fest vorgegebene Anzahl sein, aber
die tatsächliche
Anzahl kann ebenfalls in Abhängigkeit
von der eigentlichen Anwendung geändert werden.
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Die
tatsächliche
Codierung der Information in jedem Zeitschlitz kann natürlich auf
viele verschiedene Weisen erfolgen. Beispielsweise können Billboardinformation
und Adreßinformation
aufgeteilt und Stück
für Stück in aufeinanderfolgenden
Rahmen gemeinsam mit Steuerinformation gesendet werden, anstatt
jedem Informationstyp Einzelpakete zuzuordnen.
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Die
physische Kommunikation ist insbesondere unter Bezugnahme auf Funkverbindungen
beschrieben worden Für
den Fachmann ist jedoch ersichtlich, daß das angegebene Erfindungskonzept auch
bei der optischen, insbesondere Infrarotkommunikation oder Schall-,
insbesondere Ultraschallkommunikation Anwendung finden kann. In
diesem Fall sollten die Sender- und Empfangerschaltungen natürlich durch
die gewünschten äquivalenten
physischen Kommunikationselemente ersetzt werden. Die Erfindung
konnte sogar bei Anwendungen unter Verwendung von kabelgebundenen
Kommunikationen wie etwa Instrumentierungs- und Steuernetzen nützlich sein.
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Die
serielle Eingabe-/Ausgabeschaltung, die als UART 211 bezeichnet
wurde, kann durch eine andere Datencodierungs-/-decodierungseinrichtung
ersetzt werden, die für
den gewählten
Modulationstyp und das verwendete physische Kommunikationsmedium
geeignet ist.
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Die
Fernsteuerungsvorrichtung und der Fernsteuerungsempfänger können mit
dem Mikrocontroller und dessen peripheren Schaltkreisen als separate
Komponenten auf einer Schaltungsplatte ausgebildet sein. Ebenso
kann das Konzept der Erfindung mit anderen Arten von elektronischen
Schaltungen realisiert werden, beispielsweise programmierbaren Logikelementen
(PLD) oder anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen (ASIC).
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Die
Ausgangssteuereinrichtung 201 ist beispielhaft als eine
digitale Treiberschaltung angegeben. Sie konnte alternativ natürlich als
eine Analogschaltung realisiert sein, und in diesem Fall wäre sie mit
dem Ausgang eines D/A-Umwandlers verbunden, der in dem Mikrocontroller 210 in
dem Fernsteuerungsempfänger 200 vorgesehen
oder mit diesem verbunden ist. Die Anzahl solcher Einrichtungen kann
selbstverständlich
je nach den Erfordernissen der Anwendung variabel sein.
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Die
Arten von Eingabeelementen 101, 102, 103 sowie
die Anzahl von Eingabeelementen sind natürlich nur beispielhaft beschrieben.
Sie können somit
in Abhängigkeit
von der tatsachlichen Anwendung als jede beliebige Menge von geeigneten
digitalen oder analogen Eingabeelementen ausgebildet sein. Die Eingabeelemente
sollten nicht nur als manuell betätigte Eingabeelemente aufgefaßt werden. Sie
können
auch durch indirekt betätigte
Elemente gebildet sein, beispielsweise als digitale Schnittstellenschaltkreise,
die Betriebssignale von einer externen Einrichtung wie beispielsweise
einem Personalcomputer liefern.
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Die
gezeigte Ausführungsform
zeigt zwei zusammengesetzte Betätigungseinrichtungen 117, 118,
die jeweils ein Verbindungssignal und ein Wählsignal liefern. Es versteht
sich, daß die
Anzahl von solchen Betätigungseinrichtungen,
die in einer Fernsteuerungsvorrichtung enthalten sind, eins, zwei,
drei oder hoher sein könnte.
Beispielsweise ist jede Betätigungseinrichtung
so dargestellt, daß sie
zwei gesonderte Schalter wie etwa Drucktastenschalter aufweist,
und zwar einen Verbindungsschalter und einen entsprechenden Wählschalter.
Für den
Fachmann ist ersichtlich, daß jede
Betätigungseinrichtung
alternativ nut einen Drucktastenschalter aufweisen könnte und
daß der
Zustand eines gemeinsamen Wählschalters
bestimmt, ob jede Einrichtung ein Verbindungssignal oder ein Wählsignal
abgeben soll, wenn der Drucktastenschalter betätigt wird.
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Die
Verwendung der Erfindung wurde unter Bezugnahme auf Spielzeuge,
Modellfahrzeuge und dergleichen beschrieben. Beispiele für solche
Spielzeuge oder Fahrzeuge sind fernsteuerbare Autos, Rennwagen,
Offroad-Fahrzeuge, Lastwagen, Traktoren, Bagger, Züge, Schiffe,
Flugzeuge, Hubschrauber, Spielzeugtiere, Puppen und Spielzeugroboter Außer solchen
bewegbaren Objekten kann die Erfindung auch mit ortsfesten Spielgeräten wie
Kranen, Klappbrücken,
elektronisch eingerichteten Häusern, Aufzügen usw.
verwendet werden. Die resultierende einfache, benutzerfreundliche
und robuste Betätigung
machen zwar solche Spielzeuge und Modelle zum Hauptanwendungsgebiet
der Erfindung, die Erfindung könnte
aber auch für
andere Zwecke Anwendung finden, etwa die Steuerung von richtigen
Maschinen wie Kranen, Garagentoren usw. Weitere Anwendungsfelder
umfassen die ferngesteuerte Verbindung zwischen Computervorrichtungen
wie etwa die Steuerung eines PC oder einer Spielkonsole mittels einer
drahtlosen Eingabeeinrichtung (z. B Tastatur, Maus, Trackball oder
Joystick) Die Erfindung könnte auch
für die
Herstellung der Kommunikation in einem Instrumentierungs- oder Automatisierungssystem wie
etwa einem Heimautomatisierungssystem angewandt werden.