DE60304178T2

DE60304178T2 - Kommunikationssystem zum senden von daten verschiedenen typs und länge über kanäle eines lokal synchronisierten busses

Info

Publication number: DE60304178T2
Application number: DE60304178T
Authority: DE
Inventors: J. David Austin KNAPP; C. Horace Austin HO
Original assignee: Standard Microsystems LLC
Current assignee: Standard Microsystems LLC
Priority date: 2002-05-29
Filing date: 2003-05-28
Publication date: 2007-03-01
Anticipated expiration: 2023-05-29
Also published as: ATE431985T1; ATE321398T1; WO2003103242A3; EP1512253B1; DE60327719D1; WO2003103242A2; AU2003234645A8; EP1512253A2; AU2003234645A1; EP1646187B1; DE60304178D1; EP1646187A1

Description

ALLGEMEINES ZUR ERFINDUNG
1. Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kommunikationssystem und insbesondere auf Kanäle, die innerhalb einer Busleitung adressierbar sind, in welche sich eine Gruppe von Multimedia-Geräten teilt, die lokal mit der Busleitung verbunden und an ein bezüglich der lokalen Busleitung externes Netzwerk kommunizierbar sind. Jedem Kanal sind ein Quellengerät und ein Zielgerät zugeordnet, wobei die Kanallänge nach Eintreffen einer anschließenden Adresse eingestellt wird. Die Art der durch jeden Kanal übertragenen Daten wird dabei durch ein Befehlssignal spezifiziert, das gleichzeitig mit den Daten und synchron zu den Daten übermittelt, aber dennoch auf einem von den über einen oder mehrere Datenleiter getrennten Leitern gesendet wird. Entsprechend einem alternativen Kommunikationssystem kann die Busleitung unter Verwendung von Kanälen kommunizieren, die innerhalb einer Gruppe von Multimedia-Geräten im Teilnehmerbetrieb genutzt werden, welche lokal mit der Busleitung verbunden und an ein mittels einer Netzwerkschnittstellen-Einheit mit der lokalen Busleitung gekoppeltes Netzwerk kommunizierbar sind.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Es ist allgemein bekannt, dass Kommunikationssysteme mindestens zwei Knoten enthalten, welche mittels einer Übertragungsleitung mit einander verbunden werden (vgl. WO 02/13461). Ein Knoten kann dabei als Datenquelle oder als Datenziel fungieren. Wenn der Knoten Daten empfangen und übertragen soll, stellt der Knoten eine Kombination aus Quelle und Ziel dar und ist gelegentlich unter dem Begriff "Sende-/Empfangsgerät" bekannt. Die Datenquelle kann Daten in verschiedenen Formen übertragen. Zum Beispiel kann die Quelle in Analogtechnik oder Digitaltechnik übertragen. Im typischen Fall wird jedoch ein analoges Signal vor seiner Übermittlung über die Übertragungsleitung zum Datenziel in ein digitales Format umgewandelt.
Es ist allgemein wünschenswert, dass die Übertragungsleitung nicht nur digitale oder analoge Daten aufnimmt, sondern auch Daten, die in unterschiedlichen Formen ankommen und die nachstehend als "Datentypen" bezeichnet werden. Zum Beispiel können hoch entwickelte Übertragungsprotokolle Streaming-Daten, paketierte Daten und Steuerdaten aufnehmen. Streaming-Daten werden im Allgemeinen als Daten erkannt, die eine zeitliche Beziehung zwischen den von einem Knoten gewonnenen Abtastwerten herstellen. Die Beziehung zwischen diesen Abtastwerten muss über die Übertragungsleitung aufrechterhalten werden, um wahrnehmbare Fehler wie zum Beispiel Lücken oder geänderte Frequenzen zu verhindern. Ein Verlust in der zeitlichen Beziehung kann einen Empfänger dazu veranlassen, Zittern, Echo oder im schlimmsten Fall periodische Leerstellen in einem Sprachdatenstrom oder Bilddatenstrom zu entwickeln. Im Unterschied zu Streaming-Daten handelt es sich bei paketierten Daten um Daten, welche die Abtastgeschwindigkeit oder die zeitliche Beziehung dieser Daten nicht aufrechterhalten müssen und stattdessen als unzusammenhängende Bursts über eine Übertragungsleitung gesendet werden können. Die Datenpakete können über die Übertragungsleitung mit praktisch jeder Geschwindigkeit gesendet werden, mit welcher diese Übertragungsleitung Daten überträgt, und sind in keiner Weise von der Abtastfrequenz abhängig, da paketierte Daten im Allgemeinen als nicht abgetastete Daten erkannt werden.
Neben Streaming-Daten und paketierten Daten kann es sich bei einem weiteren Datentyp um Steuerdaten handeln. Je nachdem, wie die Steuerdaten verwendet werden (entweder in einem Streaming- oder einem Paketierungs-Umfeld) können Steuerdaten zeitabhängig oder zeitunabhängig von den Daten oder dem Knoten sein, in dem sie steuern. Darüber hinaus können Streaming-Daten als synchrone Daten oder als isochrone Daten betrachtet werden. Synchrone Formen von Streaming-Daten werden über die Übertragungsleitung synchronisiert zu der Geschwindigkeit übermittelt, mit welcher die Streaming-Daten abgetastet werden. Es kann jedoch sein, dass die Übertragungsleitung Daten mit einer anderen Geschwindigkeit als jener überträgt, mit welcher der Knoten Daten im Strom fließen lässt oder „Werte abtastet". Um eine zeitliche Beziehung zwischen den Abtastwerten der Streaming-Daten aufrecht zu erhalten, werden isochrone Übertragungsprotokolle benötigt, um diese Unterschiede aufzufangen, damit die isochronen Daten am Ziel ohne wahrnehmbare Lücken, Fehler, Zittern oder Echo wiedergegeben werden können.
Eine optimale Übertragungsleitung kann unterschiedliche Typen von Daten übertragen. Mit der Übertragungsleitung, bei der es sich um Kupferdraht oder Glasfaser handeln kann oder die kabellos sein können, sind mehrere Knoten gekoppelt. Jeder Knoten kann mindestens ein Multimedia-Gerät unterbringen. Zum Beispiel kann ein Telefon-Multimedia-Gerät zum Senden und Empfangen von Sprachinformationen eingesetzt werden und je nach den Unterschieden in der Abtastgeschwindigkeit (d.h. "fs") am Telefon und der Seiten-Übertragungsgeschwindigkeit (d.h. "FSY") in der Übertragungsleitung können die Sprachinformationen als isochrone Daten oder als synchrone Daten gesendet werden. Je nach der Beziehung zwischen der Seiten-Synchronisiergeschwindigkeit (FSY) und der Abtastgeschwindigkeit (fs) können Streaming-Daten der Übertragungsleitung entweder als synchrone Daten oder als isochrone Daten zugeleitet werden. In jedem Fall können Steuerinformationen an das Multimedia-Gerät gesendet werden, um die Übertragung aufzubauen, oder um den Empfang der isochronen oder synchronen Streaming-Daten zu steuern. Neben der Übertragung von Streaming-Daten und Steuerdaten sollte die Übertragungsleitung auch in der Lage sein, Informationspakete zwischen Computern zu übermitteln. Paketierte Daten umfassen ausführbare Programme und/oder Dateien, die als Bursts digitaler Daten über die Übertragungsleitung gesendet werden.
Multimedia-Geräte, die als Quelle arbeiten, können deshalb nicht nur unterschiedliche Typen von Daten in unterschiedlichen Formen erzeugen, sondern auch Daten, die mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten an der Übertragungsleitung ankommen. Zum Beispiel handelt es sich bei einer von einem Telefonhörer kommenden Stimme um einen kontinuierlichen Datenstrom mit einer im Wesentlichen konstanten durchschnittlichen Datenrate und mit einer zeitlichen Beziehung zwischen den erzeugten Abtastwerten. Die isochronen oder synchronen Formen der Streaming-Daten können deshalb Töne (bei dem Beispiel eines Telefons oder eines CD-Spielers) oder Bilder (bei dem Beispiel eines DVD-Spielers) repräsentieren. Während Telefone, CD-Spieler und DVD-Spieler isochrone oder synchrone Streaming-Daten über ein Netzwerk senden, sendet ein Computer Bursts von Paketen, beispielsweise in der Form TCP/IP, über das Netzwerk.
Ein Kommunikationssystem wird benötigt, das die Übertragung sowohl von Streaming-Daten als auch anderen Daten zwischen Knoten des Kommunikationssystems aufnehmen kann. Mit noch größerer Wichtigkeit ist es wünschenswert, dass alle Arten von Streaming-Daten, darunter synchrone Streaming-Daten und isochrone Streaming-Daten, aufgenommen werden können. Deshalb sollte das gewünschte Übertragungsprotokoll speziell auf die Kommunikation zwischen Multimedia-Geräten abgestimmt sein, welche Daten in jeder beliebigen Form senden und empfangen, die zur Übermittlung von Informationen benötigt werden. Es ist des Weiteren wünschenswert, dass das Kommunikationssystem intelligente Knoten aufweist. Dies bedeutet, dass jeder Knoten so eingerichtet wird, dass er eines oder mehrere Multimedia-Geräten unterbringt, in denen die Kommunikation über das Netzwerk innerhalb der Intelligenz einer Steuerung aufgebaut wird, welche unter Umständen in jedem Knoten enthalten ist. Auf diese Weise macht es das gewünschte Kommunikationssystem für die intelligente Steuerung möglich, einen erheblichen Teil aller Übertragungsprotokoll-Operationen über das Netzwerk und auch zwischen Multimedia-Geräten innerhalb eines über die Steuerung bzw. eine Netzwerk-Schnittstelle mit dem Netzwerk verbundenen Knotens abzuwickeln. Auf diese Weise kann eine Verbesserung vorliegen, mit der es möglich ist, dass herkömmliche Multimedia-Geräte problemlos zugeschaltet werden und das Netzwerk problemlos an die zugeschalteten Geräte skaliert wird, ohne dass Änderungen oder Modifizierungen beim Netzwerk oder den Geräten nötig sind.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorstehend umrissenen Probleme werden zu einem großen Teil mit einem erfindungsgemäßen verbesserten Kommunikationssystem gelöst. Das Kommunikationssystem umfasst nicht nur das Netzwerk, das sich zwischen den Knoten spannt, sondern kann auch eine lokale Busleitung innerhalb eines Knotens umfassen. Die lokale Busleitung kann ein oder mehrere Multimedia-Geräte an eine Steuerung innerhalb eines Knotens anschließen. Die Steuerung arbeitet dabei vorzugsweise als Netzwerk-Schnittstelle und verbindet das Netzwerk mit der lokalen Busleitung, um so eine Kommunikation zwischen jedem dieser an die lokale Busleitung angeschlossenen Geräte nicht nur untereinander sondern auch mit anderen Multimedia-Geräten zu ermöglichen, die in anderen Knoten enthalten sind.
Ein Merkmal der lokalen Busleitung ist die Netzwerk-Schnittstelle, welche eine Steuerung umfasst. Die Steuerung dient für viele Funktionen, unter anderem für die Funktion, eine Adresse und ein Datenübertragungsprotokoll einzurichten. Dabei werden Kanäle adressiert und Daten innerhalb entsprechender Kanäle gesendet. Befehle werden zur Bezeichnung des Typs der Daten verwendet, die innerhalb jedes Kanals gesendet werden, sowie zur Datentaktung. Wenn zahlreiche Datentypen benötigt werden und es sich bei dem Datentyp um Streaming-Daten handelt, dann werden während jeder Seite vorzugsweise Streaming-Daten gesendet. Die Adresse gibt die Quelle und das Ziel für einen entsprechenden Kanal an und die Dauer zwischen anschließenden Adressenpaaren bezeichnet die Anzahl der Bytes, die für diesen Kanal zur Verfügung stehen. Die Adressen werden von der Steuerung gesendet und das Übertragungsquellengerät (welches die Steuerung umfassen kann) sendet sowohl Befehle als auch Daten. Wenn mehr als ein Gerät mit der Steuerung über den lokalen Bus verbunden ist, stellt der lokale Bus eine Bus-Topologie dar, dann müssen die Signalausgangs-Kontaktstifte und die Datenausgangs-Kontaktstifte am Ende ihrer Übertragung drei Zustände aufweisen.
Um unterschiedliche Datentypen aufzunehmen, richtet die Netzwerk-Schnittstelle oder, genauer gesagt, eine Steuerung innerhalb der Netzwerk-Schnittstelle, das Adressierprotokoll ein und richtet das Quellgerät eine Übertragung der unterschiedlichen Arten von Daten ein, die von der Quelle ausgesendet werden. Damit baut die Steuerung Kanäle auf, über welche unterschiedliche Arten von Daten gesendet werden können. Die Steuerung bietet nicht nur verschiedene Typen von Daten innerhalb einer einzigen Seite dem Netzwerk an und verteilt diese Daten an entsprechende Geräte, die an eine lokale Busleitung angeschlossen sind. Wenn man weiß, wann Daten zu senden und zu empfangen sind, und wenn man die Daten koordiniert, läuft das Übertragungsprotokoll in erster Linie innerhalb der Steuerung der Netzwerk-Schnittstelle ab. Damit ist sichergestellt, dass die Streaming-Daten innerhalb einer Seite gesendet und deshalb als kontinuierliche und im Wesentlichen regelmäßige Daten am Zielort mit einer Geschwindigkeit zusammengesetzt werden, die im Wesentlichen gleich der Geschwindigkeit ist, mit der sie an der Quelle abgetastet wurden, und gleichzeitig werden bis zu vier Datentypen an die entsprechenden Geräte sichergestellt, welche solche Daten empfangen.
Die Steuerung sendet vorzugsweise mehrere Adressen innerhalb einer einzigen Seite, wenn sie zur Verbreitung von Daten über die vom Netzwerk ausgehende lokale Busleitung oder umgekehrt aufgefordert wird. Daten, die einer ersten Adresse zugewiesen werden, werden gesendet, wenn ein Befehlssignal gesendet wird, und die Dauer dieser Datenübertragung wird von der Dauer zwischen den Adressen in einem nachfolgenden Adressenpaar diktiert. Das Steuersignal ist vorzugsweise ein Byte, welches den Typ der Daten bezeichnet, der von der vorhergehenden Adresse festgelegt wird. Somit bedeutet die erste Adresse, die einem Befehl zuzuordnen ist (d.h. die erste Adresse gibt eine Adresse an, die dem anschließenden Adressenpaar vorangeht), dass durch Adressieren einer Quelle und eines Ziels aus einer Vielzahl von Multimedia-Geräten (einschließlich der Steuerung), welche an die lokale Busleitung angeschlossen sind, ein Kanal gebildet wird. Sobald die erste Adresse von der Steuerung geliefert und an jedes der Multimedia-Geräte ausgesendet wird, bereitet sich das Quell-Multimedia-Gerät auf die Übertragung von Daten vor, wenn es seine Adresse eines Übertragungskanals erscheinen sieht. Das Quell-Gerät sendet ebenfalls einen Befehl, welcher den Typ der gerade übertragenen Daten anzeigt. Vorzugsweise ist der Betrag der Kanalverzögerung bekannt und gleich der kleinsten Kanallänge oder einem Mehrfachen der kleinsten Kanallänge, sofern der vorhergehende Kanal länger als andere Kanäle ist.
Entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel ist ein Kommunikationsanschluss vorgesehen. Darüber hinaus ist auch ein Kommunikationssystem vorgesehen. Der Kommunikationsanschluss ist innerhalb der Netzwerk-Schnittstelle und/oder auf oder in einem oder mehreren Multimedia-Geräten zu finden und umfasst einen Daten-Kontaktstift und einen Signal-Kontaktstift. Entsprechend dem von dem Anschluss aufgebauten Datenübertragungsprotokoll wird eine Vielzahl von Adressen ermittelt, von denen jede einzelne einen einzigen bestimmten Kanal bezeichnet. Der Kanal ist insofern einzig, als für diesen Kanal ein Quell-Gerät und ein Ziel-Gerät bezeichnet werden, um Daten über diesen Kanal von einem Gerät zu einem anderen, an die lokale Busleitung angeschlossenen Gerät zu übertragen. Die Anzahl von Bytes zwischen den Adressen in einem Paar Adressen gibt die Bytelänge für die Datenübertragung beziehungsweise die Kanallänge für einen zuvor adressierten Kanal an. Somit wird der Kanal adressiert und liegt danach auf einem einzelnen Signalleiter ein weiteres Paar Adressen vor. Die erste Adresse wird vorzugsweise einem Kanal zugewiesen, der von dem zweiten Paar Adressen getrennt ist und zusätzlich zu diesem vorgesehen ist, von denen jede ein anderes Paar Kanäle adressiert. Wenn die kleinstmögliche Kanallänge 2 Byte beträgt, dann liegt die erste Adresse, die dem Paar Adressen vorangeht, um 2 Byte vor dem ersten Paar Adressen. In vielen Fällen ist die kleinstmögliche Kanallänge größer als 2 Byte und kann auch 4 Byte oder mehr betragen. Die Netzwerk-Schnittstelle umfasst einen Takt-Kontaktstift, einen Signal-Kontaktstift und einen Daten-Kontaktstift. Der Signal-Kontaktstift ist so ausgelegt, dass er eine erste Adresse mit nachfolgender zweiter Adresse sendet, an die sich eine dritte Adresse anschließt. Der Daten-Kontaktstift ist so ausgelegt, dass er über eine Zeitdauer zwischen den Zeitpunkten, zu denen der Signal-Kontaktstift die zweite Adresse und die dritte Adresse sendet, Daten von einer Quelle zu einem Ziel sendet, das von der ersten Adresse bezeichnet wird. Vorzugsweise tritt die Zeitdauer nach dem Ende der zweiten Adresse und vor dem Anfang der dritten Adresse ein. Der Takt-Kontaktstift kann den Takt in der Weise senden, dass die erste Adresse, die zweite Adresse, die dritte Adresse und Daten mit dem Takt synchronisiert werden. Somit kann die Zeitdauer mit einem Taktzyklus unmittelbar nach dem Ende der zweiten Adresse und bei einem Taktzyklus unmittelbar vor dem Anfang der dritten Adresse beginnen. Das Verfahren zum Senden von Daten über Kanäle umfasst die Übermittlung von Informationen, beginnend mit der Übertragung einer ersten Adresse, an die sich die Übertragung einer zweiten Adresse anschließt. Danach werden Daten von einer Quelle zu einem Ziel übertragen, das durch die erste Adresse bezeichnet wird. Anschließend wird eine dritte Adresse übertragen, woraufhin die Übertragung der Daten beendet wird.
Gemäß einem alternativen Kommunikationssystem kann die Steuerung Zeitschlitze einrichten, die nur dazu bestimmt sind, mehrere Informationskanäle über die lokale Busleitung zu senden. Mehrere Zeitschlitze entsprechen vorzugsweise jeder Daten-Seite. Somit wird jede Daten-Seite, die über das Netzwerk gesendet wird, vorzugsweise in Zeitschlitze unterteilt, die von der Steuerung dekodiert und an das entsprechende Multimedia-Gerät übermittelt werden. Auf diese Weise kann ein Kanal mit Zeitmultiplex isochronen Daten zugewiesen werden, während ein anderer Kanal für synchrone Daten reserviert ist und ein noch weiterer Kanal für paketierte Daten und ein anderer Kanal für Steuerdaten vorbehalten sind. Dabei können beispielsweise bis zu vier Zeitschlitze mit getrennter Zeitlage für jede Seite in der Weise geschaffen werden, dass alle vier Datentypen innerhalb einer Seite nicht nur über das Netzwerk sondern auch über die lokale Busleitung gesendet werden können.
Je nachdem, wie jedes Multimedia-Gerät an der lokalen Busleitung konfiguriert ist, können entsprechend dem alternativen Kommunikationssystem verschiedene Zeitschlitze auf entsprechende Multimedia-Geräte innerhalb jedes Knotens verteilt werden. Zum Beispiel kann während der Initialisierung das erste Gerät so eingerichtet werden, dass es den ersten Zeitschlitz überträgt/empfängt, während das zweite Gerät zum Übertragen/Empfangen des zweiten Zeitschlitzes eingerichtet werden kann, und so weiter. Das erste Gerät kann deshalb ein Gerät sein, das mit isochronen Daten arbeitet, während es sich bei dem zweiten Gerät um eine Vorrichtung handelt, das mit synchronen Daten arbeitet, und so weiter für alle verschiedenen Datentypen, die innerhalb einer Seite gesendet werden können.
Die intelligente Steuerung innerhalb der Netzwerk-Schnittstelle sendet gemäß dem alternativen Kommunikationssystem ein Synchronisiersignal zu Anfang jeder Seite aus. Das Synchronisiersignal kann entweder ein Einzelimpuls oder eine Gruppe mehrerer Impulse sein, die ein Byte bilden. Das Synchronisiersignal unterteilt jede Seite und synchronisiert dabei die verschiedenen Zeitschlitze, die jeder Seite zuzuordnen sind. Das Synchronisiersignal identifiziert auch Bytegrenzen auf der Signalleitung und den Datenleitungen. Das Synchronisiersignal wird als einzelner Befehl kodiert, der auf der Signalleitung von der Steuerung an jedes der Multimedia-Geräte gesendet wird, die an die lokale Busleitung angeschlossen sind. Wenn die Topologie der lokalen Busleitung ein Ring ist, kann das Synchronisiersignal von jedem Gerät erneut übertragen werden, um die Synchronisierung von Kanälen aufrecht zu erhalten (d.h. die Synchronisierung der Seiten und der Bytes), die um den Ring gesendet werden.
Wenn in jeder Seite synchrone oder isochrone Daten gesendet werden, setzt jede nachfolgende Seite bekanntlich dort ein, wo die vorhergehende Seite aufgehört hat. Somit setzt ein Zeitschlitz, der für isochrone Daten innerhalb der Seite N + 1 reserviert ist, wieder dort ein, wo der gleiche Zeitschlitz, welcher isochronen Daten innerhalb der Seite N vorbehalten ist, endete. Paketierte Daten tragen diese inhärente Form eines Lesezeichens nicht in sich, da die Pakete keine zeitliche Beziehung zu einander aufweisen. Somit muss auf der Signalleitung im Anschluss an jedes Synchronisierbyte ein Befehlssignal gesendet werden, um zu bezeichnen, wo innerhalb eines gerade gesendeten Datenpakets der aktuelle Zeitschlitz innerhalb dieses Pakets liegt. Das Befehlssignal bezeichnet entweder den Anfang eines Pakets anderer Daten als Streaming-Daten oder eine Fortführung des in einer vorherigen Seite gesendeten aktuellen Pakets.
Das Synchronisiersignal und das auf einer einzelnen Signalleitung gesendete Befehlssignal stellen vorzugsweise Bytes dar, die sich getrennt von einander in der Weise problemlos dekodieren lassen, dass sogar dann, wenn das Synchronisierbyte unmittelbar vor einem Befehlsbyte gesendet wird, die Kodierung des Synchronisierbytes rasch separat und von dem Befehlsbyte getrennt dekodiert wird. Vorteilhafterweise kann es sich bei dem Synchronisierbyte um einen hexadezimalen FF-Kode handeln und kann das Befehlsbyte ein binärer Kode in der Form OXXX XXXX (oder ein 0x-Hexadezimalkode) sein. Deshalb stellt das Befehlsbyte jedes Byte auf der Signalleitung mit einem führenden Byte 0 dar. Das führende Byte 0 stellt sicher, dass nur während einer Synchronisierung auf das spezielle Muster aus acht Einsern eine Null folgt. Somit kann jedes Synchronisierbyte rasch so dekodiert werden, dass es den Anfang einer Seite bezeichnet, sobald auf achte logische Einser-Werte ein logischer Spannungswert 0 folgt.
Entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel für die Verwendung speziell reservierter Zeitschlitze kann innerhalb der Netzwerk-Schnittstelle und/oder auf oder in einem oder mehreren Multimedia-Geräten ein Anschluss gefunden werden, der einen Daten-Kontaktstift aufweist, der zum Senden und/oder Empfangen einer Seite ausgelegt ist, die einen ersten Satz Bytes enthält, welche zeitmultiplexiert sind und in einem anderen Byte-Feld liegen als ein zweiter Satz Bytes, und bei welchem der erste Satz Bytes Paketdaten enthält. Der Anschluss bzw. die Netzwerk-Schnittstelle weist außerdem einen Signal-Kontaktstift auf, der dazu ausgelegt ist, ein Synchronisiersignal, auf das ein Befehlssignal folgt, zu senden und/oder zu empfangen, wobei das Synchronisiersignal eine Grenze für Bytes und Seiten anzeigt und das Befehlssignal etwa zum gleichen Zeitpunkt wie die erste Gruppe von Bytes zur Angabe des Beginns der Paketdaten vorliegt. Der Anfang der Paketdaten gibt an, dass die Gruppe mehrfacher Bytes innerhalb eines Pakets über mehrere Seiten gesendet werden kann, und deshalb bezeichnet das Befehlssignal, wo sich das Paket innerhalb der gerade übertragenen Reihe von Paketen befindet. Das Kommunikationssystem weist eine Netzwerk-Schnitt stelle und ein Multimedia-Gerät auf. Die Netzwerk-Schnittstelle besitzt einen Daten-Kontaktstift und einen Signal-Kontaktstift. Der Daten-Kontaktstift ist so ausgelegt, dass er eine Seite mit Daten sendet, die entsprechend den Zeitschlitzen unterteilt sind, und der Signal-Kontaktstift ist so ausgelegt, dass er ein Synchronisiersignal mit nachfolgendem Befehlssignal sendet. Das Synchronisiersignal und die Befehlssignale können jeweils eine Länge von einem Byte besitzen und sind kodiert. Das Multimedia-Gerät weist außerdem einen Daten-Kontaktstift und einen Signal-Kontaktstift auf. Der Daten-Kontaktstift an dem Multimedia-Gerät ist zum Empfangen der Seite mit Daten ausgelegt und der Signal-Kontaktstift ist an einen Decoder angekoppelt, um den Synchronisiercode und den Befehlscode zu empfangen. Der Decoder des Multimedia-Geräts dekodiert den Synchronisiercode, um so den Anfang der Seite zu bezeichnen, und dekodiert außerdem den Befehlscode, um den Beginn des Datentyps innerhalb einer der Datenpartitionen zu markieren, der sich von einem Datentyp innerhalb einer anderen Datenpartition unterscheidet. Vorzugsweise dekodiert der Decoder den Befehlscode, um anzugeben, wo sich innerhalb eines Pakets das entsprechende Paket befindet (d.h. ob das Paket am Anfang oder zum Ende hin in einer speziellen Seite befindet). Es ist ein Verfahren zur Datenkommunikation vorgesehen, wobei das Verfahren das Empfangen einer Seite mit Daten umfasst, die von einem Netzwerk miteinander verbundener Multimedia-Geräte gesendet werden, sowie die anschließende Aufteilung bzw. Partitionierung der Seite mit Daten in Zeitschlitze. Die partitionierten Zeitschlitze mit Daten werden dann in eine jeweilige Vielzahl von Kanälen geleitet, die entsprechend dem Zeitmultiplex ausgewählt wurden. Der Beginn des ersten Kanals wird innerhalb der Vielzahl von Kanälen mit einem Anfangs-Bytepaket signalisiert, um so den Beginn eines Datenpakets anzuzeigen, das in dem Kanal platziert wird und, was wichtig ist, um die Position eines Datenpakets zu bezeichnen, das innerhalb eines speziellen Zeitschlitzes eines speziellen Bytes platziert wurde. Wenn der Befehl den Beginn eines Pakets anzeigt, hat die nachfolgende Seite einen Zeitschlitz, der für die Übertragung des nächsten Teils des Pakets reserviert ist, und so weiter, bis das gesamte Paket übertragen wurde.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung unter Heranziehung der beiliegenden Zeichnungen, in denen:
1 ein Blockschaltbild eines Kommunikationssystems mit untereinander verbundenen Knoten (Netzwerk) ist, in dem einer oder mehrere der Knoten eine Steuerung aufnehmen können und ein oder mehrere Multimedia-Geräte, die mittels einer lokalen Busleitung untereinander verbunden sind, welche mit einem Taktsignal synchronisiert ist, das beispielsweise von dem Netzwerk gesendet wird;
2 ein Blockschaltbild der Steuerung und der Multimedia-Geräte zeigt, die in einer Ringtopologie verbunden sind, wobei die Steuerung und jedes Gerät eine Mindestzahl von fünf Kontaktstiften besitzt und wobei die Steuerung und jedes Gerät zur bidirektionalen Kommunikation auf einem einzigen Kanal in der Lage ist;
3 ein Blockschaltbild der Steuerung und der Multimedia-Geräte zeigt, die in einer Bustopologie angeschlossen sind, wobei die Steuerung und jedes der Geräte eine Mindestzahl von fünf Kontaktstiften besitzt und wobei die Steuerung zur bidirektionalen Kommunikation auf einem einzigen Kanal zu jedem Gerät in der Lage ist und jedes Gerät zur unidirektionalen Kommunikation auf einem einzigen Kanal zu einem anderen Gerät ausgelegt ist;
4 ein Blockschaltbild der Steuerung und von Multimedia-Geräten ist, die in einer Bustopologie angeschlossen sind, wobei die Steuerung und jedes Gerät eine Mindestzahl von drei Kontaktstiften besitzt und wobei die Steuerung und jedes Gerät zur unidirektionalen Kommunikation auf einem einzigen Kanal ausgelegt sind;
5 ein Taktungsschema eines Taktsignals zeigt, das von einem Haupttaktgeber (wie zum Beispiel der Steuerung eines anderen Knotens innerhalb des Netzwerks) zum Synchronisieren der Übertragungssteue rung, der Adressen- und der Datenbits innerhalb entsprechender Bytes ausgesendet wird, welche über die lokale Busleitung übermittelt werden;
6 ein Taktungsschema einer Gruppe von Kanälen im Zeitmultiplex über eine Seite zeigt, wobei einer der Kanäle Daten aufweist, die mit einem Befehlsbyte bezeichnet sind;
7 ein Taktungsschema einer Gruppe von Kanälen ist, die zu, durch und von entsprechenden Geräten weitergeleitet werden, welche über eine Ringtopologie der lokalen Busleitung mit einander verbunden sind;
8 ein Blockschaltbild der Kanäle zeigt, welche zwischen einem Gerät und der Steuerung gebildet werden, sowie der zeitlichen Abfolge, mit der beim Aufbau der Kanäle zur Kommunikation zwischen den Geräten und der Steuerung gearbeitet wird, wodurch ein Kanal einen jeweiligen Typ von Daten leiten kann, der sich von einem oder mehreren der anderen Kanäle gemäß dem Beispiel aus 6 unterscheidet;
9 ein Taktungsschema mit der Darstellung mehrerer Typen von Daten ist, welche gegebenenfalls über vier Kanäle innerhalb einer Seite gesendet werden, wobei die Seite jedes Synchronisiersignal wiederholt, das über den Signalleiter zugeleitet wird;
10 ein Taktungsschema für die Platzierung eines Kodes auf der Datenleitung ist, die mit einem Synchronisierimpuls synchronisiert ist, um so den Anfang einer Kanaladresse oder einer Seiteneinleitung zu bezeichnen und nicht die Platzierung des Kodes auf der Signalleitung als ganzes Byte, um die Anforderungen hinsichtlich der Bandbreite auf der Signalleitung zu senken;
11 ein Taktungsschema von Kanälen zeigt, die auf der lokalen Busleitung aufgebaut sind, wobei jeder Kanal mittels eines Adressiersignals aufgebaut wird, das auf einem Signalleiter gesendet wird; dabei kann mittels eines Befehlssignals, das ebenfalls auf dem Signalleiter gesendet wird, ein spezifischer Datentyp eingerichtet werden;
12 ein Blockschaltbild der Kanäle zeigt, die zwischen der Steuerung und einem Multimedia-Gerät sowie zwischen Multimedia-Geräten gebildet werden, sowie die Taktung der Daten, die anschließend entsprechend dem in 11 dargestellten Beispiel für ein Adressen- und Steuerungsprotokoll über diese Kanäle gesendet werden;
13 eine Tabelle von Kanaladressen und entsprechender Quellen und Zielpunkte für jede Kanaladresse bei dem in 11 und 12 dargestellten Beispiel ist;
14 eine Tabelle mit einer Vielzahl von Kanaladressen ist, die beiseite gesetzt und von der Steuerung zu dem Zweck verwendbar sind, spezifische Kanäle über die lokale Busleitung und eine Vielzahl von Befehlen aufzubauen, die von der Steuerung oder einem Gerät gesendet werden können, die dazu einsetzbar sind, die Adressierung einzuleiten, das Zielgerät über einen Übertragungsfehler zu informieren, dem Zielgerät bekannt zu geben, dass sich in einem Kanal keine Daten befinden, und/oder das Zielgerät darüber zu informieren, dass die gerade über einen Kanal übertragenen Daten einem bestimmten Typus angehören.
Auch wenn an der Erfindung verschiedene Modifizierungen und alternative Formen realisiert werden können, werden in den Zeichnungen spezielle Ausführungsbeispiele derselben dargestellt und nachstehend ausführlich beschrieben. Dabei versteht sich jedoch von selbst, dass die Zeichnungen und die zugehörige ausführliche Beschreibung nicht zur Einschränkung der Erfindung auf die besondere dargestellte Form gedacht ist, sondern dass eher daran gedacht ist, dass alle Modifizierungen, Äquivalente und Alternativen erfasst werden sollen, die in den Rahmen des Erfindungsgedankens und des Umfangs der vorliegenden Erfindung fallen, wie er durch die beiliegenden Ansprüche definiert ist.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Es wird nun auf 1 in der Zeichnung verwiesen, welche ein Kommunikationssystem 10 mit einer Gruppe von Knoten 12 zeigt, die in einem Netzwerk untereinander verbunden sind. Dabei wird jeder Knoten 12 durch eine Kommunikationsleitung 14 unter Bildung eines Rings geschaltet. Signale, die über die Kommunikationsleitung 14 weitergeleitet werden, sind vorzugsweise so synchronisiert, dass ein Netzwerk mit synchronisierter Ringtopologie aus untereinander verbundenen Knoten gebildet wird. Somit sind alle Knoten funktionsmäßig mit einem Bezugstakt in einem Hauptteil des Netzwerks synchronisiert. Eine geeignete Kommunikationsleitung weist dabei eine Glasfaser auf.
Jeder Knoten 12 arbeitet entweder als übergeordnetes System (Master) oder als untergeordnetes System (Slave), die zu einem Kommunikationssystem 10 zusammengeschaltet sind. Ein Knoten des Kommunikationssystems ist als Master ausgelegt, welcher das Kommunikationssystem 10 in Gang setzt, und liefert einen Bezugstakt für das Netzwerk. Der Master kann auch ein Register enthalten, in das die dem Master zugeordnete Software schreibt. Die Software setzt das Register in der Weise, dass der diesem Register zugeordnete Knoten als Master bezeichnet wird, separat von anderen Registern anderer Knoten, die als Slaves bezeichnet werden.
Zwischen das Netzwerk aus untereinander verbundenen Knoten und die lokale Busleitung 17 eines speziellen Knotens ist eine Netzwerk-Schnittstelle 20 geschaltet. Die Schnittstelle 20 umfasst einen Kommunikationsanschluss zur Übermittlung von Meldungen zwischen den Übertragungsleitungen 14 und der lokalen Busleitung 17. Der Kommunikationsanschluss ist auch in jedem der Multimedia-Geräte 16 zu finden und weist je nach seiner Konfiguration einen Takt-Kontaktstift, einen oder zwei Signal-Kontaktstifte und mindestens einen Daten-Kontaktstift (oder zumindest ein Paar solcher Kontaktstifte) auf. Wie sich aus dem nachstehenden Text ergibt, kann die Funktion der Netzwerk-Schnittstelle innerhalb eines oder mehrerer Multimedia-Geräte untergebracht werden, oder die Netzwerk-Schnittstelle kann getrennt von den Multimedia-Geräten ausgeführt sein. Ein Multimedia-Gerät 16 kann sich auf einem einzigen monolithischen Substrat befinden oder die Netzwerk-Schnittstelle kann auch selbst ein einzelnes monolithisches Substrat sein. Somit ist der Kommunikationsanschluss beispielsweise auf einem monolithischen Substrat einer Netzwerk-Schnittstelle oder auf einem monolithischen Substrat eines Multimedia-Geräts zu finden, das gegebenenfalls die Netzwerk-Schnittstelle enthält oder auch nicht.
Vorzugsweise umfasst die Netzwerk-Schnittstelle 20 einen digitalen Signal-Prozessor bzw. eine Steuerung, die sich programmieren lässt, und kann ein Speichermedium umfassen, das betrieblich mit der Ausführungseinheit des Prozessors verknüpft ist. Bei dem Multimedia-Gerät 16, das sich in einfacher oder mehrfacher Ausführung in einem Knoten finden lässt, handelt es sich um jedes Gerät, das Multimedia-Signale senden und/oder empfangen kann. Solche Signale umfassen Sprachsignale, Tonsignale, Bildsignale, Datendateien oder ausführbare Datenprogramme. Zu den Beispielen für derartige Geräte gehören u.a. Telefone, Sensoren, CD-Spieler, DVD-Spieler, Videokameras, Lautsprecher, Monitore, Computer, so genannte Persönliche Digitale Assistenten (PDAs), frequenzmodulierte Stereoanlagen, Navigationssystemen, usw.
Entsprechend einem Beispiel können die Multimedia-Geräte in einem Kraftfahrzeug angeordnet sein und wird das Kommunikationssystem in dem Kraftfahrzeug zur Verbindung der Multimedia-Geräte in einem Knoten 12 mit einander oder mit anderen Multimedia-Geräten in einem anderen Kraftfahrzeug, einem Satellit oder einer stationären Basisstation eingesetzt. Je nachdem, ob die Daten an dem Multimedia-Gerät verschlüsselt oder kodiert werden, ermöglicht das Kommunikationssystem 10 die Übertragung derartiger Informationen zum Zielpunkt entweder in Form von (synchronen oder isochronen) Streaming-Daten, Steuerdaten oder asynchronen (paketierten) Daten. Außerdem kann das Kommunikationssystem 10 die Übertragung aller vier Typen von Daten über einen oder mehrere Kanäle ermöglichen, die innerhalb der Kommunikationsleitung 14 oder über eine lokale Busleitung 17 aufgebaut werden. Das Kommunikationssystem bringt somit die verschiedenen Datentypen unter, um so die verschiedenen Arten von Multimedia-Geräten, die hier verwendet werden können, noch vielseitiger zu machen.
Dabei ist zu erkennen, dass eines oder mehrere der Multimedia-Geräte Daten mit einer Abtastgeschwindigkeit (fs) abtasten kann, die höher als die Seiten-Synchronisiergeschwindigkeit (FSY) der Übertragungsleitung 14. Zum Beispiel kann ein Multimedia-Gerät 16 ein CD-Spieler sein, der mit etwa 44,1 KHz abtastet. Der CD-Spieler kann Daten in einem Strom von beispielsweise 16 Bit pro Audiokanal (32 Bit pro Stereokanal) pro Abtast-Taktperiode abgeben, was zu einer Baud-Rate über die Übertragungsleitung (in bps) von 32 Bit/Stereoabtastung × 44,1 k Abtastungen/Sekunde = 1,4112 Mbps führt. Die nicht auf Null rückstellbaren Daten (NRZ) können auf unterschiedliche Weise kodiert werden. Daten können auch beispielsweise unter Heranziehung der allgemein bekannten Kodiertechnik nach Miller kodiert werden. Zur alternativen Kodierung gehören u.a. die doppelphasige Kodierung oder eine Kodierung in der Form, dass der kodierte Bitstrom keinen akkumulierten Gleichstromwert hervorruft. Die zuletzt genannte Kodierungsform wird häufig als DC-adaptive Kodierung bezeichnet und wird in einer parallel anhängigen und gemeinsam mit dieser Anmeldung übertragenen Anmeldung mit der Anmeldenummer 09/710.220 und mit dem Titel "Kodierer in einem Kommunikationssystem, bei dem eine kodierte DC-Akkumulierung vermieden wird und Kodierungsverletzungen zur Synchronisierung eines Dekodierers und zur Erfassung von Übertragungsfehlern einsetzbar sind" beschrieben.
Wenn die Seiten-Synchronisierungsgeschwindigkeit (FSR) über die Übertragungsleitung 14 kleiner als 48 KHz ist (z.B. könnte man FSR so wählen, dass sie zu einer CD-Abtastgeschwindigkeit von 44,1 KHz passt), dann können die von einem mit 48 KHz abgetasteten DVD-Spieler strömenden Daten nicht synchron über die Übertragungsleitung 14 zu einem anderen Knoten (d.h. einem Lautsprecher) übertragen werden. Stattdessen müssen die im Strom fließenden Daten als isochrone Streaming-Daten übertragen werden, im Unterschied zu synchronen Streaming-Daten.
Neben den Streaming-Daten, die zur Übertragungsgeschwindigkeit auf der Übertragungsleitung 14 asynchron sind, können auch andere Typen von Daten asynchron sein, zum Beispiel paketierte Daten oder Steuerdaten. In jedem Fall werden jedoch die verschiedenen Datentypen über die Übertragungsleitung 14 synchron zugeleitet. Bei dem Kommunikationssystem 10 handelt es sich deshalb um ein synchrones Übertragungssystem, das mit unterschiedlichen Datentypen arbeitet, die mit unterschiedlichen Frequenzen abgetastet werden, oder mit Datentypen, die in unregelmäßiger, nicht zeitlicher Beziehung zu einander stehen.
Es wird nun auf 2 verwiesen, die eine Ringtopologie für den Knoten 12d zeigt. Im Gegensatz zu der Ringtopologie gemäß 2 stellt 3 einen Knoten 12d mit einer Bustopologie dar. 2 und 3 stellen eine physikalische Schichtspezifikation für die lokale Busleitung dar, welche die Netzwerk-Schnittstelle 20 mit Multimedia-Geräten 16 verbindet. Bei der Ringtopologie werden die Geräte mittels unidirektionaler Übertragungsleitungen mit einander verbunden, wobei eine einzelne geschlossene Schleife gebildet wird. Beispielsweise wird mit der Token-Ring-Technik und FDDI-Netzwerken eine Ringtopologie realisiert. Bei der Bustopologie handelt es sich um eine lineare Architektur, bei welcher die Übertragung von Geräten über die Länge des Mediums stattfindet und von allen anderen Geräten empfangen wird. Eine populäre Bustopologie umfasst das Ethernet oder Netzwerke nach dem Standard IEEE 802.3.
2 und 3 stellen die vergleichsweise wenigen Kontaktstifte dar, die an jedem Gerät bzw. an jeder Steuerung benötigt werden, um die Datenübertragung vorzunehmen – sei es in einer Ringtopologie oder einer Bustopologie. Wenn nur ein einziger Datenleiter eingesetzt wird, dann werden an jedem Gerät bzw. jeder Steuerung nur fünf Kontaktstifte benötigt: D_IN (Dateneingang), D_OUT (Datenausgang), SIG_IN (Signaleingang), SIG_OUT (Signalausgang) und CLK (Takt). Jedes der Geräte kann dabei als Taktgeber für das Taktsignal (CLK) dienen; vorzugsweise wird es jedoch von der Netzwerk-Schnittstelle bzw. der Steuerung 20 vorgegeben. Somit kann auch der Takt der Steuerung 20 gegenüber einem eventuellen anderen Haupttaktgeber in einem der anderen Knoten des Kommunikationssystems nachgeführt sein. Die Steuerung 20 kann deshalb mit einer Schaltung zur Taktwiederherstellung arbeiten, um Daten zu erhalten, die von einem anderen Knoten über das Netzwerk gesendet werden, und um den wiederhergestellten Takt verschiedenen Geräten innerhalb des lokalen Knotens anzubieten, wie dies hier zu erkennen ist. Alternativ kann die Steuerung 20 mit einem Kristall-Oszillator arbeiten, der nicht nur einen Haupttakt für andere Geräte innerhalb des Knotens liefert, liefert, sondern möglicherweise auch für andere Knoten innerhalb des Kommunikationssystems.
2 stellt eine bidirektionale Kommunikation dar, die auf einem einzelnen Kanal zwischen der Steuerung 20 und einem der Geräte 16 sowie einem beliebigen Paar Geräte 16 vorliegen kann. Entsprechend der Darstellung kann der Kanal A ("CH A") von der Steuerung 20 zu einem ersten Gerät 16a gesendet werden, und über das Gerät 16a zum Zielgerät (z.B. Gerät 16b) umgeleitet werden. Die Ausgangssignale aus dem Gerät 16b werden einfach während ihres Durchgangs durch das Gerät 16b vom Kontaktstift D_IN zum Kontaktstift D_OUT verzögert. Der Kanal A kann sich um die Schleife so lange fortsetzen, bis er am Ziel empfangen wird – entweder in der Steuerung oder in einem anderen Gerät. Somit gestattet eine Ringtopologie eine bidirektionale Kanalübertragung zwischen der Steuerung und jedem Gerät sowie zwischen jedem Gerät in einem Gerätepaar.
Die Bustopologie gemäß 3 kann für eine bidirektionale Kommunikation auf einem einzelnen Kanal zwischen der Steuerung 20 und jedem Gerät 16 sorgen; die Bustopologie sorgt jedoch nur für eine unidirektionale Kommunikation auf einem einzelnen Kanal zwischen den Geräten in jedem Gerätepaar 16. Während der Kanal A bei einer bidirektionalen Kommunikation vom Kontaktstift D_OUT der Steuerung 20 zum Zielgerät und über den Kontaktstift D_IN wieder zurück zur Steuerung gesendet werden kann, wird ein Paar Kanäle benötigt, wenn zwischen den Geräten in einem Gerätepaar Kommunikation abläuft. Während das Gerät 16b den vom Kontaktstift D_OUT kommenden Kanal A an die Steuerung 20 senden kann, muss der Ausgang D_OUT von der Steuerung 20 einen anderen Kanal – den Kanal B ("CH B") an den D_IN-Eingang des Geräts 16a senden; somit kann zwischen den Geräten in einem Gerätepaar (16a und 16b) nur eine unidirektionale Kommunikation vorliegen.
4 stellt eine alternative Konfiguration für die lokale Busleitung des Knotens 12d dar. Im Unterschied zu den unidirektionalen Daten- und Signalleitern aus 3 weist die in 4 dargestellte Bustopologie bidirektionale Daten- und Signalleiter auf. Dabei benötigt jedes Gerät bzw. jede Steuerung nur mindestens drei Kontaktstifte: D (Daten), SIG (Signale) und CLK (Takt). Wenn für eine bessere Bandbreite mehr als ein Datenleiter benötigt wird, sind mehr als drei Kontaktstifte nötig, um die zusätzlichen Datenleiter unterzubringen.
Eine Zielsetzung beim Einsatz einer Netzwerk-Schnittstelle besteht darin, die Intelligenz der Übertragung auf der lokalen Busleitung in die Schnittstelle zu verlagern, im Unterschied zur Einbeziehung dieser Intelligenz in die Multimedia-Geräte oder in das Netzwerk. Dies macht eine Verkapselung des Netzwerk-Protokolls innerhalb der Netzwerk-Schnittstelleneinheit möglich, wobei mit einer geringeren Anzahl von Kontaktstiften und der Möglichkeit zur erneuten Verwendung von schon vorhandenen Multimedia-Geräten gearbeitet wird. Dabei ergibt sich insgesamt eine Verkürzung der Zeitdauer von der Entwicklung bis zur Marktreife, mit dem zusätzlichen Vorteil der Kompatibilität in der Geräteauslegung nach vorn und nach hinten. Die Netzwerk-Schnittstelle ermöglicht es der lokalen Busleitung, eine Standardschnittstelle zwischen der Netzwerk-Schnittstelle und mehreren Geräten zu definieren, und unterstützt die Kommunikation zwischen den Geräten untereinander innerhalb des Knotens, ohne die Einwirkung durch die Netzwerk-Schnittstelle vorauszusetzen. Unabhängig davon, ob es sich bei dem Datentyp um Streaming-Daten (isochron oder synchron), paketierte Daten oder Steuerdaten handelt, nimmt die Netzwerk-Schnittstelle alle verschiedenen Datentypen auf, die auf ein synchrones Netz gegeben werden, und arbeitet dennoch mit einer Seiten-Synchronisiergeschwindigkeit, die sich von der Abtastgeschwindigkeit der Streaming-Daten unterscheidet. Die Netzwerk-Schnittstelle verfolgt außerdem, wo in einem Datenpaket die aktuelle Datenseite vorhanden ist. Es kann sichergestellt werden, dass mehrere Datenseiten nicht nur die vollständigen Informationen der Streaming-Daten übertragen können, sondern auch die vollständigen Informationen der paketierten Daten.
Unabhängig davon, ob die Signalleitungen (SIG) und die Datenleitungen (D) unidirektional (2 und 3) oder bidirektional (4) sind, zeigt 5, dass Signale, die auf die Signalleitung und die Datenleitung gegeben werden, mit dem Taktsignal synchronisiert sind und im typischen Fall mit dem Netzwerk Synchronisiert werden. Wenn die Taktgeschwindigkeit der lokalen Busleitung sich von dem Takt auf dem Netzwerk unterscheidet, müssen unter Umständen Streaming-Daten in isochrone Daten umgewandelt werden, und umgekehrt. Die Signalkodes und die Datenkodes gehen dabei synchron zu den Übergängen des Taktsignals über. Wie vorstehend ausgeführt, kommt das Taktsignal von einem Netzwerk oder von einem Kristall-Oszillator innerhalb eines Knotens des Netzwerks und deshalb kann es sich bei der Netzwerk-Schnittstelle vorzugsweise um eine voll synchrone Schnittstelle handeln – d.h. um eine mit dem Netzwerk und der lokalen Busleitung synchronisierte Schnittstelle.
Die Taktrate ist vorzugsweise gleich der Baud-Rate des Netzwerks. Wenn zum Beispiel das Netzwerk eine Seitensynchronisierungsgeschwindigkeit von 48 KHz aufweist, kann die Taktrate 1024 × 48 KHz bzw. 49,152 MHz betragen. Dies gilt natürlich bei Annahme von 65 Bytes pro Seite bei Zwei-Bit-Kodierung.
Während bei den hier beschriebenen Beispiel die Taktfrequenz für die Synchronisierung innerhalb des Netzwerks und der lokalen Busleitung etwa 1024 fs betragen kann, nicht aber unbedingt betragen muss, ist die Frequenz des seriellen Takts, der zur Übertragung serieller Informationen für Multimedia-Geräte eingesetzt wird, wesentlich geringer (z.B. 128 fs). Dies lässt zum Beispiel Streaming-Daten von einem Gerät zu, das unter aufeinander folgenden Seiten, die über die lokale Busleitung sowie über das Netzwerk gesendet werden, partitioniert werden soll. Zum Beispiel können 8 Bytes aus einer 64-Byte-Seite für einen Kanal A reserviert werden, und zwar separat und getrennt von eventuellen weiteren 8 Bytes dieser Seite, die dem Kanal B zugewiesen sind, und so fort. Der Kanal kann dazu verwendet werden, beispielsweise isochrone Daten zu senden, während der Kanal B zum Beispiel zum Senden paketierter Daten eingesetzt werden kann. Somit können innerhalb jeder Seite Zeitschlitze bzw. Zeitfenster verwendet und zum Senden unterschiedlicher Datentypen zugewiesen werden.
Gemäß der Darstellung in 5 wird ein Synchronisierungs-Byte ("SYC") dazu verwendet, Bytes und Datenseiten abzugrenzen. Das Synchronisierungsbyte steht am Anfang jeder Seite. Der erste Zeitschlitz innerhalb einer Seite, die auf ein Synchronisierungsbyte folgt, kann zum Senden eines bestimmten Datentyps separat und getrennt von einem anschließenden Zeitschlitz zugewiesen werden, der für einen anderen Datentyp reserviert ist, und so fort für jeden Zeitschlitz jeder entsprechenden Seite.
Auf jedes Synchronisierungsbyte kann ein Befehlsbyte ("CMD") folgen. Im Unterschied zu Streaming-Daten, die dort aufgreifen, wo die letzten Streaming-Daten auf der vorherigen Seite eingestellt wurden, weisen paketierte Daten keine zeitliche Beziehung auf und deshalb ist nicht bekannt, wo innerhalb eines Pakets die vorhergehende Seite aufgehört hat. Das Befehlsbyte signalisiert als solches, dass das vorherige Paket wieder aufgenommen werden muss oder dass dann, wenn ein neues Paket zur Übertragung bereit steht, der Start eines neuen Pakets ansteht. Deshalb wird das Befehlsbyte dazu verwendet, den Anfang eines Pakets innerhalb eines speziellen Zeitschlitzes gesendeter Daten oder eine Fortsetzung eines vorherigen Datenpakets in diesem Zeitschlitz anzuzeigen. Weitere Einzelheiten zum Befehlsbyte werden nachstehend besprochen.
6 stellt ein Beispiel dar, bei dem vier Zeitschlitze TS1, TS2, TS3 und TS4 jedem Rahmen zuzuweisen sind. Die Einleitung der Zeitschlitz-Partitionen innerhalb einer Seite wird durch einen speziellen Kode des Synchronisiersignals signalisiert. Das Synchronisierungssignal kann ein vollständiges Byte sein und wenn dies der Fall ist, dann handelt es sich um einen kodierten hexadezimalen Wert FF, der in einen binären Wert 11111111 umgesetzt wird. Ein Befehlsbyte kann zwischen aufeinander folgende Synchronisierungsbytes zu Anfang eines speziellen Zeitschlitzes gesetzt sein. Bei dem dargestellten Beispiel wird der Befehl A ("CMD A") an den Anfang des Zeitschlitzes 1 gesetzt, der dem ersten Byte der Daten A entspricht. Bei Bedarf kann der Befehl A an den Anfang des ersten Zeitschlitzes oder an den Anfang des zweiten Zeitschlitzes, des dritten Zeitschlitzes, usw. gesetzt sein. Ist er an den Anfang des ersten Zeitschlitzes gesetzt, dann wird festgestellt, dass ein binärer Kode OXXX XXXX eine einfache Dekodierung eines Synchronisierungsbytes mit acht Einsern zulässt, auf die eine 0 folgt, wobei es sich bei 0 um das links stehende bzw. führende Bit des Befehlsbytes handelt. Verwendet man acht Einser für ein Synchronisierungsbyte und eine 0 an den links stehenden bzw. führenden Stellen eines Befehlsbytes, so erbringt dies eine rasche Dekodierung des Synchronisierungsbytes, um anzuzeigen, dass unmittelbar nach dem Empfang der letzten 1 an der rechts stehenden Position von der Steuerung Daten A von dem Quellgerät gesendet werden müssen. Die Verwendung eines speziellen Bitmusters für das Synchronisierungsbyte ermöglicht eine rasche Erfassung und Abgrenzung an den Seitengrenzen durch das Quellgerät.
Gemäß dem Taktungsschema 30 weisen die TS1-4 (d.h. Kanal A bis Kanal D) zugewiesenen Daten eine Mindestlänge von 4 Bytes für jeden Zeitschlitz bzw. Kanal auf. Natürlich kann jedoch die Mindestkanallänge nur 1 Byte lang sein und kann eine Seite weniger als 16 Bytes lang sein (wie dargestellt) oder eine Länge von mehr als 16 Bytes besitzen. Nur zur einfacheren und kürzeren Darstellung zeigt das Taktungsschema 30 eine Seite mit 16 Byte mit Zeitschlitzen (bzw. Kanälen), die jeweils 4 Bytes lang sind.
Das Taktungsschema 32 zeigt, dass das Befehlssignal (bzw. Byte) nicht innerhalb der ersten Bytestelle des ersten Zeitschlitzes vorkommen muss. Stattdessen kann das Befehlssignal auf der Signalleitung in Übereinstimmung mit der ersten Bytestelle des zweiten Zeitschlitzes oder auch an der ersten Bytestelle des dritten, vierten, etc. Zeitschlitzes gesendet werden. Mindestens ein Befehlssignal wird pro Seite gesendet, wenn zur Aussendung paketierter Daten ein Zeitschlitz reserviert werden muss. Das Taktungsschema 32 ist nur ein Beispiel zur Darstellung, dass der Befehl für den Anfang eines Pakets oder die Fortführung eines Pakets am Anfang des zweiten Zeitschlitzes stehen kann, anstelle des ersten Zeitschlitzes wie bei dem Taktungsschema 30.
Das Datenübertragungsprotokoll aus 6 ist bei unidirektionalen oder bidirektionalen Daten-/Signalleitungen einsetzbar. Somit gilt das Übertragungsprotokoll für ein Gerät mit mindestens drei Kontaktstiften oder ein Gerät mit mindestens fünf Kontaktstiften (vgl. 2 bis 4). Bei einer Bustopologie muss jedoch nach Übertragung eines speziellen Kanals durch ein Quellgerät das Quellgerät an seinem Ausgang drei Zustände aufweisen. Die Ausgänge besitzen drei Zustände, um so die Übertragung eines anderen Geräts nicht vorzunehmen.
Eine Meldung kann aus dem Netzwerk oder nicht aus dem Netzwerk (d.h. von einem Gerät auf der lokalen Busleitung, die nicht die Steuerung ist) abgeleitet werden. Unabhängig davon überträgt die Steuerung das Synchronisierungssignal auf der Signalleitung, um so die Zeitschlitze und Kanäle für jede Seite einzurichten. Wenn ein Gerät die Meldung überträgt, dann überträgt das Gerät das Befehlsbyte, das andere Daten als Streaming-Daten bezeichnet, innerhalb eines Zeitschlitzes, welcher das Befehlsbyte besitzt. Das Quellgerät sendet auch die Datenbytes in diesem Zeitschlitz. Wenn eine unidirektionale Busleitung verwendet wird, dann sendet das Quellgerät Befehle und Daten auf den Kontaktstiften SIG_OUT und DATA_OUT des Geräts an die entsprechenden Kontaktstifte SIG_IN und DATA_IN der Steuerung mit einer festgelegten Verzögerung nach der Weiterleitungs-Verzögerung auf der lokalen Busleitung. Wenn die Daten- und Signalleitungen bidirektional sind, dann sendet das Quellgerät nur die Befehle und Daten auf den Kontaktstiften SIG und D an die Kontaktstifte SIG und D der Steuerung.
7 stellt das Datenübertragungsprotokoll in einer Ringtopologie dar. Insbesondere veranschaulicht 7 ein Taktungsschema einer Ringtopologie, bei der unidirektionale Busleitungen verwendet werden, die entsprechend der in 2 dargestellten Topologie angeordnet sind. Die Daten werden über einen einzigen Kanal zwischen einer Steuerung 20 und einem der Geräte 16 sowie auch zwischen den Geräten in einem Gerätepaar 16 um den Ring gesendet. Somit kann die Steuerung 20 ein Synchronisierungsbyte an der Bytestelle BYTE0 senden, und nach einer Weiterleitungs-Verzögerung sendet das Quellgerät (d.h. die Steuerung bei diesem Beispiel) einen ersten Zeitschlitz mit Daten, bei dem es sich um einen Kanal A handeln könnte, an den sich ein Kanal B anschließt, usw.; die Weiterleitungs-Verzögerung könnte dabei eine Länge von 4 Bytes aufweisen, wie dies bei dem mit 34 bezeichneten Beispiel eines Taktungsschemas dargestellt ist. Die Weiterleitung könnte jedoch mehr oder weniger 4 Bytes betragen. Zusammen mit SIG_OUT, das von der Steuerungsquelle gesendet wird, wird in Entsprechung zu den verschiedenen Zeitschlitzen innerhalb der Seite, die an der Bytestelle BYTE0 initialisiert wird, DATA_OUT gesendet.
Nach einer gewissen zeitlichen Verzögerung innerhalb des Geräts 0, die mit M bezeichnet ist, wird das Synchronisierungsbyte vom Gerät 0 erneut übertragen. Der Vorgang der Weiterleitung eines Kanals um den Ring setzt sich fort, wobei verschiedene Verzögerungen innerhalb bestimmter Geräte berücksichtigt werden. Es wird festgestellt, dass das Taktungsschema für die Kontaktstifte SIG_OUT und DATA_OUT des Geräts 0, bezeichnet mit 36, Daten aufnehmen kann, die völlig anders als die von der Steuerung ausgesendeten Daten sind, wie dies in dem Taktungsschema 36 dargestellt ist. Somit kann die Steuerung von ihrem Kontaktstift DATA_OUT aus mehreren Kanäle senden und kann auch jedes Gerät mehrere Kanäle mit anderen Daten als von den Kontaktstiften DATA_OUT senden. Die Kanäle sind einfach Leitungen, über welche spezielle Datentypen gesendet werden.
Das Taktungsschema 38 zeigt, dass die Daten des Kanals A für das Gerät 1 bestimmt sein können, und doch sendet das Gerät 1 innerhalb des ersten Zeitschlitzes neue Daten, die anders als die Daten des Kanals A sind – d.h. die neuen Daten sind dabei DATA D. Somit zeigt das Diagramm 38 eine andere Verzögerung N. Das Gerät 1 erzeugt tatsächlich einen Kanal D und E mit anderen Daten in den Zeitschlitzen 0 und 1. Deshalb stellt das Taktungsschema 34 die Kommunikation von der Steuerung aus dar; das Taktungsschema 36 zeigt die Kommunikation vom Gerät 1 aus, und das Taktungsschema 38 zeigt die Kommunikation vom Gerät 2 aus. Während der Befehl A gegebenenfalls einen Anfang eines Paketbefehls anzeigt, kann der Befehl D eine Fortführung des Paketbefehls anzeigen. Somit könnten die Daten A paketierte Daten sein uns insbesondere der Anfang der paketierten Daten, während die Daten D auch paketierte Daten sein können.
Bei dem in 7 dargestellten Beispiel handelt es sich bei den Daten A um andere Daten als Streaming-Daten, die von der Steuerung an das erste Gerät in nerhalb des Rings übertragen werden. Nach genauem Studium der Taktungsschemata 34, 36 und 38 wird deutlich, dass bei einer unidirektionalen lokalen Busarchitektur die Ausgänge aus den Kontaktstiften SIG_OUT und DATA_OUT eines bestimmten Geräts bzw. einer bestimmten Steuerung entsprechend den Zeitschlitzen in Kanäle zugewiesen werden, wobei ein spezieller Datentyp für jeden Zeitschlitz innerhalb jeder Seite gilt. Daten innerhalb eines Kanals eines speziellen Zeitschlitzes, die von einem Gerät nicht benötigt werden, können an das anschließende Gerät auf dem Ring weiter übermittelt werden.
Während der Initialisierung müssen die Steuerung und die Geräte entweder in der Firmware wissen, welche Zeitschlitze an die Steuerkanäle, isochronen Kanäle, synchronen Kanäle zugewiesen werden müssen und welche paketierten Kanäle von den verschiedenen Geräten oder von der Steuerung ausgesendet werden müssen, oder muss die Steuerung diese Informationen in jedes Gerät unter Verwendung der Synchronisierungs- und Sendekanäle schreiben. Als Reaktion auf Sendemeldungen weiß die Steuerung dann, wie viele Geräte anschlossen sind, und kennt die Adresse jedes Kanals. Die Steuerung kann dann Meldungen senden, bei welchen jede Kanaladresse in die Meldung an jedes bestimmte Gerät eingebettet ist, um anzugeben, welche Zeitschlitze verwendet werden sollen. Sobald diese Informationen in jedes Gerät geladen sind, kann die Steuerung dann aus jedem Gerät auslesen. Wenn mit einer Ringtopologie gearbeitet wird, kann das letzte Gerät im Ring von der Steuerung aus zurück zur Steuerung auf den Synchronisier- und Sendekanälen kommunizieren.
8 stellt das Kommunikationssystem 10 dar und insbesondere die Netzwerk-Schnittstelle 20, die zwischen ein Netzwerk mit einem Knoten 12 und eine lokale Busleitung mit einem Multimedia-Gerät 16 geschaltet ist. Die Zeitschlitze 1 bis 4 illustrieren Kanäle A bis D, die von der Netzwerk-Schnittstelle an das Gerät 16 gesendet werden. Dementsprechend kann die Steuerung 20 ein Quellgerät sein und kann das Gerät 16 ein Zielgerät sein. Umgekehrt kann das Gerät 16 ein Quellegerät darstellen und kann die Netzwerk-Steuerung 20 ein Zielgerät sein, wenn die Kanäle I bis L gemäß der Darstellung weitergeleitet werden.
Das Netzwerk und die lokale Busleitung werden mit einem Takt synchronisiert, der entweder von der Steuerung 20 oder dem Gerät 16 erzeugt wird. Das Synchronisierbyte wird von der Steuerung 20 generiert und die Befehlsbytes können von dem Quellgerät aus, zum Beispiel einer Steuerung 20 oder einem Gerät 16, gesendet werden. Es ist wichtig, dass das Zielgerät (gleich ob es sich bei dem Zielgerät um ein Gerät 16 oder eine Steuerung 20 handelt) das Synchronisierbyte und das Befehlsbyte empfängt und dekodiert, um zu wissen, wo die Bytes und die Seiten beginnen. Da jeder Zeitschlitz vordefiniert wurde, funktioniert das Synchronisierungsbyte im Wesentlichen als Synchronisierer, der byteweise arbeitet. Das Befehlsbyte wird auch mit den Synchronisierungsbyte synchronisiert.
9 stellt die verschiedenen Datentypen dar, die innerhalb der Seite gesendet und verschiedenen Zeitschlitzen zugewiesen werden können, nämlich TS1 bis TS4. Auch wenn das Beispiel hier vier Zeitschlitze darstellt, ist die Feststellung wichtig, dass jede Seite in mehr als vier Zeitschlitze oder weniger als vier Zeitschlitze aufgeteilt werden kann, je nach Anzahl der gerade gesendeten Datentypen innerhalb der Seite, der Seitengröße, der Kanallänge, und so weiter. Beispielsweise können synchronen Daten zwei Zeitschlitze zugewiesen werden und kann paketierten Daten weniger als ein Zeitschlitz zugewiesen werden, sofern die TCP/IP-Daten nicht für die lokale Busleitung bestimmt sind und mehr Streaming-Daten vorhanden sind.
10 stellt eine Option dar, mit welcher das Synchronisierbyte bzw. das Befehlsbyte als einzelner Bitimpuls dargestellt werden kann. Wenn die Anzahl der Daten-Kontaktstifte gleich 8 ist, dann können 8 Bits zur gleichen Zeit, in der ein einzelner Signalimpuls gesendet wird, ausgesendet werden. Die 8 Datenleitungen können in jeder Weise kodiert werden, um Seitengrenzen zu bezeichnen. Der einzelne Synchronisierimpuls wird dabei zur Bezeichnung der Byte-Grenzen verwendet. Die acht Datenleitungen müssen deshalb nicht als FF hexadezimal kodiert werden, wobei das nächste Bit eine 0 ist. Dies macht es möglich, dass die Daten-Kontaktstifte das Synchronisierbyte und/oder das Befehlsbyte bezeichnen, das mit einem einzelnen Signalimpuls synchronisiert ist, wobei alle innerhalb eines einzigen Taktzyklus in der lokalen Busleitung erreichbar sind.
Wenn die Daten-Kontaktstifte gleich 4 sind und nicht 8, dann wird ein Impuls mit einer Breite von zwei Takten benötigt, um die kodierten Synchronisier- und Befehlsbytes weiterzuleiten, und wenn die Anzahl der Daten-Kontaktstifte 2 beträgt, wird ein Impuls mit einer Breite von 4 Takten benötigt. Dieses Verfahren ermöglicht die Verwendung kleinerer Kanäle als beim normalen Ansatz. Bei acht Datenleitungen und 2 Bytes auf der Signalleitung für die Adresse und den Befehl entspricht der kleinste adressierbare Kanal 16 Bytes beim normalen Ansatz. Bei diesem alternativen Ansatz entspricht bei einer beliebigen Anzahl von Datenleitungen der kleinste Kanal 2 Bytes.
Die Spezifikation der physikalischen Schicht für die lokale Busleitung ist hier so dargestellt, dass sie als bidirektionale und unidirektionale Leiter realisiert ist. Im optimalen Fall wird mit einer bidirektionalen Busleitung gearbeitet, um die Anzahl der Kontaktstifte für jedes Gerät und die Steuerung auf ein Mindestmaß zu verringern. Während herkömmliche serielle Busleitungen zur Unterstützung mehrerer Datenstromtypen oder Datentypen verwendet werden können, setzen der von Phillips Corporation definierte Bus I²S und der von Intel Corporation definierte Audio-Codec-Bus einen zusätzlichen Anschluss an der Steuerung zur Aufnahme weiterer Geräte voraus. Dadurch verbessert sich die Anzahl der Kontaktstifte an der Steuerung erheblich und wird die Komplexität der Bus- und Ringtopologie insgesamt besser. Verwendet man Zeitschlitze und eine lokale Busleitung mit kleinstmöglicher Anzahl Kontaktstifte pro Gerät und Steuerung ist deshalb von Vorteil, weil viele digitale Signalprozessoren tatsächlich in der Lage sind, eine Kommunikation im Ring auf einem Chip zu realisieren.
Auch wenn die lokale Busleitung die Übertragung von Befehlen, von Synchronisierung und Daten über die lokale Busleitung synchronisiert, ist doch deutlich, dass der lokale Takt variabel sein kann. Darüber hinaus kann der lokale Takt mit dem Netzwerktakt synchronisiert werden, was auch vorzugsweise geschieht. Der Datendurchsatz der lokalen Busleitung lässt sich jedoch je nach der Anzahl der verwendeten Datenleitungen skalieren. Wenn nur eine einzelne Datenleitung verwendet wird, dann kann der Datendurchsatz beispielsweise 1024 fs (d.h. 49,152 MHz bei einer Netzwerkfrequenz von 48 KHz) betragen, wenn ein Taktge ber mit 1024 fs eingesetzt wird. Wenn jedoch 8 Kontaktstifte eingesetzt werden, dann kann der Datendurchsatz beispielsweise statt 49,152 Mbps auf dem lokalen Bus 49,152 Mbps × 8 bzw. 393,216 Mbps betragen.
Die Verzögerung in der Weiterleitung entspricht mindestens einer Kanallänge und kann ein Mehrfaches einer Kanallänge betragen, wobei die kleinste Kanallänge 2 Byte beträgt. Die reservierte Kanaladresse von hexadezimal FF wird von der Steuerung als Sendekanal dazu verwendet, um die Zeitschlitze periodisch zu synchronisieren. Es ist wünschenswert, dass der Sendekanal einmal pro Seite vorkommt.
11–13 stellen ein alternatives Ausführungsbeispiel zu den in 6 bis 10 beschriebenen dar. Bei Einsatz des zweiten Ausführungsbeispiels müssen eingeteilte Zeitschlitze nicht herangezogen werden und anstelle von Zeitschlitzen kann ein Adressierprotokoll zur Bildung der entsprechenden Kanäle eingerichtet werden. Somit stellen 11 bis 13 den Vorteil dar, dass das Ausführungsbeispiel nicht an die Aussendung eines speziellen Datentyps in einem ersten Zeitschlitz und eines anderen Datentyps in einem zweiten Zeitschlitz über mehrere gerade übermittelte Seiten gebunden ist. Die zusätzliche Flexibilität insofern, als die Möglichkeit besteht, einen speziellen Datentyp auf der Grundlage eines Adressierprotokolls zu bezeichnen und nicht in einem feststehenden Zeitschlitzprotokoll, macht es möglich, dass Daten möglicherweise effizienter übertragen werden können, sofern natürlich ein Kanal eingerichtet wird, um Streaming-Daten für jede Seite während Zeiten zu senden, in denen die Streaming-Daten in Echtzeit abgetastet werden. Andere als Streaming-Daten wie beispielsweise paketierte Daten oder Steuerdaten müssen dabei nicht in jeder Seite gesendet werden. Damit ist es möglich, Übertragungen bei Multimedia-Geräten vorzunehmen, die vorwiegend mit Streaming-Daten arbeiten, um innerhalb einer Seite mehr Kanäle für das Senden solcher Daten zuzuweisen, ohne dass Belastung durch Zuweisung von Zeitschlitzen für paketierte Daten, wenn keine Pakete zur Übermittlung zur Verfügung stehen.
Die Verwendung eines Adressierprotokolls, die nachstehend beschrieben wird, sorgt für die beste Leistung in der Datenübertragung und die günstigste Zuweisung von Bandbreiten. Das in 11 bis 13 dargestellte Protokoll zur Kanaladressierung und für die Datenübertragung lässt sich mit bidirektionalen Leitern oder unidirektionalen Leitern auf der lokalen Busleitung, in einer Bustopologie oder einer Ringtopologie in ähnlicher Weise wie bei der Zuweisung von Zeitschlitzen realisieren. Mit Ausnahme der Flexibilität bei der kanalweisen Übertragung eines Datentyps sind alle anderen Merkmale der Zuweisung von Zeitschlitzen auch bei dem Ausführungsbeispiel mit Kanaladressierung ebenfalls vorhanden.
Es wird nun auf 11 verwiesen, welche ein Taktungsschema 50 zeigt, das das die dynamische Kanalzuweisung und die Reservierung von Ressourcen veranschaulicht. Dabei wird im Beispiel gemäß 11 über den Signalleiter von der Steuerung aus ein Synchronisiersignal als Sendeadresse A weitergeleitet. Die Adresse A ist so dargestellt, dass sie von der Steuerung aus als Sendekanal weitergeleitet wird. Geht man davon aus, dass das Taktungsschema 50 keine Initialisierung abbildet, dann sind Daten aus dem zuvor adressierten auf den Datenleitern vorhanden. Diese Daten sind als Pipeline- bzw. Fließband-Kanal bekannt und werden mit einer Anzahl "X" Bytes angegeben. Die Pipeline-Dauer besitzt eine Länge von einem Kanal und kann von Seite zu Seite variieren. In dem Beispiel gemäß dem Taktungsschema 50 beträgt die Pipeline-Bytebreite 4 Bytes.
Sobald die Steuerung die nächste Adresse feststellt (d.h. die Adresse B), weiß das Quellgerät, dass es seinen Übertragungsbetrieb beendet, und sendet das zuvor adressierte Quellgerät ein Befehlssignal (d.h. den Befehl A). Das Befehlssignal gibt den gerade gesendeten Datentyp innerhalb eines Kanals an, der durch die vorhergehende Adresse A (d.h. den Sendekanal A) festgelegt wird. Kanal A besteht über eine Zeitdauer fort, die durch die nächste Adresse bestimmt wird, welche die Steuerung (d.h. Adresse C) festlegt. In ähnlicher Weise wie Adresse B wird die Adresse C von der Steuerung an jedes der Geräte gesendet und weiß das Quellgerät, welches den Kanal A überträgt, dass es seinen Übertragungsbetrieb beendet und für den nächsten Kanal in Bereitschaft geht, den die vorhergehende Adresse B (d.h. Kanal B) festlegt.
Das Verfahren, nach welchem Adressen und Befehle auf einer Signalleitung und Daten auf einer oder mehreren Datenleitungen gesendet werden, wird durch die intelligente Steuerung koordiniert. Dies bedeutet, dass die Steuerung über die Adresse das Quellgerät und das Zielgerät (das auch die Steuerung selbst umfassen kann) festlegt. Die Steuerung legt auch die Dauer eines Kanals in Form einer Anzahl von Bytes zwischen den Adressen in einem nachfolgenden Adressenpaar fest. Eine Steuerung kann beispielsweise eine kleinstmögliche Kanallänge zwischen den Geräten in einem Gerätepaar dadurch senden, dass die nächste Adresse frühzeitig ermittelt wird oder dass die nächste Adresse verzögert wird, um so möglicherweise eine Kanallänge zu senden, die ein Mehrfaches der kleinstmöglichen Kanallänge darstellt. Die zusätzliche Flexibilität mit Aussendung von mehr Daten eines speziellen Typs wird vorrangig, sofern allerdings auf dem Netzwerk eine lange Dauer der Streaming-Daten vorliegt, welche über eine Steuerung auf einer lokalen Busleitung zu ihrem Zielpunkt weiterzuleiten sind. Das gleiche kann festgestellt werden, wenn eine lange Dauer bei paketierten Daten in einem recht langen Burst vorliegt. Sofern allerdings die Zuweisung in einer Seite vorhanden ist, Streaming-Daten zu übertragen (sofern solche vorhanden sind), könnten die paketierten Daten sich über Mehrfache der kleinstmöglichen Kanallänge erstrecken.
Die Steuerung besitzt eine ausreichende Intelligenz, damit sie weiß, wann verschiedene Datentypen vorhanden sind und übertragen werden müssen. Insbesondere weiß die Steuerung, dass Streaming-Daten in Echtzeit zu übertragen sind, und reserviert dabei einen oder mehrere Kanäle in jeder Seite für das Senden isochroner Streaming-Daten und/oder synchroner Streaming-Daten.
11 stellt eine Seitenbreite von 16 Byte dar. Der erste Kanal erstreckt sich von der vorhergehenden Seite als Pipeline-Daten, auf welche der Kanal A mit einer Breite von 4 Bytes folgt, an den sich Kanal B mit einer Breite von 8 Bytes anschließt. Die Seite kann man sich auch so vorstellen, dass sie bei Byte 4 beginnt und bei Byte 20 endet, wodurch der erste Kanal, der in dieser Seite festgelegt wird, Kanal A ist, an den sich Kanal B und schließlich Kanal C anschließen. Die kleinstmögliche Kanallänge beträgt mindestens 2 (d.h. N stellt die Kanallänge dar und N gleich 4 ist in 1 dargestellt). Wenn jedoch Adresse C und Befehl B um 2 Bytelängen nach oben bewegt werden, hätte Kanal A nur eine Länge von 2 Bytes, ehe Adresse C auftritt und Befehl B eingeleitet wird. Das Bezugszeichen 52 stellt die Bildung einer kleinstmöglichen Kanallänge von N = 2 dar und nicht mit N = 4.
11 zeigt auch, dass die verschiedenen Kanäle zur Übertragung einer bestimmten Datenlänge von einer einzigen Quelle zu einem einzigen Ziel aufgebaut werden. Zum Beispiel können die Daten in Kanal A von einer Steuerungsquelle zu einem Gerät 0 übertragen werden, wohingegen Daten im Kanal B vom Gerät 1 zum Gerät 2 gesendet werden und Daten im Kanal C so dargestellt werden, dass sie vom Gerät 0 zur Steuerung gesendet werden. Weitere Einzelheiten dazu, wie Kanäle festgelegt werden, und zu der Auswirkung dieser Kanäle als Übertragungswege sind in 12 dargestellt.
12 zeigt Kommunikationswege 54 und 56, die innerhalb einer lokalen Busleitung festgelegt sind. Die Wege werden über die Kommunikationsanschlüsse 60 festgelegt, die man an der Netzwerk-Schnittstelle und/oder einem oder mehreren Multimedia-Geräten findet. Der Kommunikationsanschluss an der Steuerung überträgt Synchronisierungs- und Adressiersignale und der Kommunikationsanschluss an den Geräten (ohne Steuerung) überträgt in erster Linie Befehlssignale. Die lokale Busleitung kann von jeder beliebigen Topologie sein, einschließlich einer Bustopologie oder einer Ringtopologie. Kanal A wird dadurch festgelegt, dass eine Adresse ("ADR A") von der Steuerung 20 aus zu jedem der an die lokale Busleitung angeschlossenen Geräte gesendet wird. Nach einer Pipeline-Verzögerung übermittelt die Steuerung 20 dann die Adresse B ("ADR B") an jedes der Geräte. Die Übertragung der Adresse B ist ein Hinweis darauf, dass die vorhergehende Datenübertragung beendet werden muss und das Quellgerät für die Adresse A seinen Sendebetrieb aufnehmen muss, indem es den Befehl A an das Zielgerät übermittelt. In diesem Fall handelt es sich bei dem Quellgerät um die Steuerung 20, welche den Befehl A und die nachfolgenden Daten auf dem Kanal A zu dem adressierten Zielgerät 0 sendet. Der Kanal A wird so lange aufrechterhalten, bis die Steuerung 20 die nächste Adresse sendet, bei welcher es sich bei diesem Beispiel um die Adresse C handelt, das an jedes der Geräte gesendet wird. Nach Empfang der Adresse C sendet das Quellgerät, das die Adresse B empfangen hat, sein Befehlssignal, um den Kanal B von dem Quellgerät 1 zum Zielgerät 2 einzuleiten. Der Kanal B wird bei der Aussendung der nächsten Adresse unterbrochen, wobei diese die Adresse A ist, die von der Steuerung 20 gesendet wird und an die sich der Befehl C des Quellegeräts dieser Adresse anschließt. Bei diesem Beispiel handelt es sich bei dem Quellgerät um Gerät 0, welches Daten auf dem Kanal C zur Steuerung 20 sendet.
Das vorstehende Beispiel, welches das Datenübertragungsprotokoll darstellen soll, ist einfach ein Beispiel für eventuell zahlreiche Abwandlungen in Abhängigkeit von zahlreichen Faktoren. Es könnten beispielsweise mehr als drei Geräte vorgesehen sein und sicher auch mehr als oder weniger als drei Kanäle mit einer kleinstmöglichen Kanallänge von 2 Bytes, 4 Bytes, wobei jeder Kanal eine Dauer besitzt, die zum Beispiel eine kleinstmögliche Kanallänge übersteigt.
13 stellt unter Verweis auf das Beispiel gemäß 11 bis 12 Adressen für die Kanaladressen A, B und C dar. Somit kann die Adresse A die Steuerung als Quelle und das Gerät 0 als Ziel bezeichnen, wohingegen Adresse B das Gerät 1 als Quelle und das Gerät 2 als Ziel bezeichnen kann, und so fort. Jede Adresse definiert ein einziges Paar aus Quelle und Ziel, wobei die Dauer der Datenübertragung der zeitliche Unterschied zwischen den Adressen ist. Außerdem wird der gerade übertragene Datentyp durch den Befehl bezeichnet.
14 stellt ein Beispiel für Tabellen zur Beschreibung von Adressen und Befehlen dar. Die Kanaladressen sind dabei 8-Bit-Adressen mit dem Wert hexadezimal FF, der als Synchronisiermuster und Sendeadresse reserviert ist. Um sicherzustellen, dass das Synchronisiermuster nicht auftritt, werden die Adressen hexadezimal 80 bis hexadezimal FE ebenfalls reserviert. Deshalb stehen 127 spezielle Kanaladressen zur Verwendung durch eine Anwendung auf der lokalen Busleitung zur Verfügung. Ein Befehl ist ebenfalls ein Byte, wobei die Werte hexadezimal 80 bis hexadezimal FF reserviert sind, um sicherzustellen, dass kein Synchronisiermuster auftritt. Außerdem ist das führende bzw. links stehende Bit im Befehl immer 0 und kann als Schema zur Fehlererfassung verwendet werden. Die Befehlsstruktur macht es möglich, dass die Geräte auf der lokalen Busleitung den Datentyp bezeichnen, der gerade auf die lokale Busleitung platziert wird. Alle verschiedenen Datentypen werden von dezimal 1 bis 9 unterstützt, um anzumerken, dass Steuerdaten, Paketdaten, isochrone Daten und synchrone Daten als Anfangs- oder Fortsetzungsbefehl markiert werden können, je nachdem, ob der aktuelle Kanal das erste Byte dieser Datentypen sendet oder ein Byte zur Fortsetzung dieser Datentypen.
Somit handelt es sich bei Adressen um Sendeberechtigungen, welche die Steuerung auf der Signalleitung anbietet, um so dem Übertragungsgerät mitzuteilen, dass die lokale Busleitung frei und für den adressierten Kanal bereit ist. Bei einem Kanal handelt es sich um eine Reaktion im Token-Ring durch das Quellgerät, mit welcher dem Zielgerät der Datentyp und andere Steuerinformationen bekannt gegeben werden, zum Beispiel Fehler-, Rücksetz-, Echo- und keine Daten. Sowohl die Steuerung als auch das Zielgerät müssen den vom Quellgerät gesendeten Befehl prüfen. Die Steuerung prüft den Befehl zur Überwachung auf einen Fehlercode oder einen Code NO DATA (keine Daten). Nach Empfang des Fehlercodes oder des Codes NO DATA beendet die Steuerung die Übertragung und es wird keine weitere Bandbreite verschwendet. Nach Empfang des Fehlercodes (ERROR) oder des Codes NO DATA ignoriert das Zielgerät die empfangenen Daten. Zu dem Zeitpunkt, zu dem das Quellgerät auf das Adressenbyte auf der Signalleitung reagiert, steuert das Quellgerät auch die Daten auf der Datenleitung synchron zum Takt auf der lokalen Busleitung an. Das Zielgerät taktet die Daten synchron auf die Datenleitung im lokalen Bus. Die Meldung wird dadurch komplett, dass die Steuerung die nächste Kanaladresse auf der Signalleitung sendet. Das Quellgerät stellt die Übertragung ein und schaltet unmittelbar nach Erfassung der Änderung der Kanaladresse (bei einer Bustopologie) die Datenleitung in drei Zustände, während das Zielgerät die Eintaktung der Daten gleichzeitig abbricht.
Das Synchronisiermuster des Wertes hexadezimal FF kann nicht nur zur Synchronisierung von Seitengrenzen verwendet werden, sondern auch von Bytegrenzen, und wird als Sendekanal für die Steuerung verwendet, so dass Informa tionen wie die Kanaladressen-Tabelle oder Zeitschlitze durch periodische Verwendung des Sendekanals aktualisiert werden können.
Für den Fachmann ergeben sich aus der vollständigen Beschreibung zahlreiche Veränderungen und Modifizierungen. Es ist vorgesehen, dass die nachfolgenden Ansprüche in der Weise zu interpretieren sind, dass sie alle diese Veränderungen und Modifizierungen umfassen.

Claims

Anschluss mit einer Vielzahl von Adressen (ADR), die von dem Anschluss gesendet oder empfangen werden und von denen jede einen speziellen Kanal (A, B, C) bezeichnet, welcher eine Quelle und ein Ziel für eine Datenübertragung umfasst, wobei die Anzahl der Bytes zwischen den Adressen in einem Adressenpaar eine Bytelänge für die Datenübertragung für einen Kanal angibt, der mit einer dem Adressenpaar vorangehenden Adresse adressiert ist.
Anschluss nach Anspruch 1, bei welchem die dem Adressenpaar vorangehende Adresse die Quelle und das Ziel der Datenübertragung bezeichnet.
Anschluss nach Anspruch 1, bei welchem die dem Adressenpaar vorangehende Adresse um mindestens zwei Bytes vor der ersten Adresse in dem Adressenpaar liegt.
Anschluss nach Anspruch 1, bei welchem die Anzahl der Bytes zwischen den Adressen in dem Adressenpaar mindestens zwei Bytes beträgt.
Anschluss nach Anspruch 1, bei welchem jede Adresse aus der Vielzahl von Adressen ein Byte mit einem niedrigen Spannungswert an einer führenden bzw. links stehenden Bitstelle des Bytes aufweist.
Anschluss nach Anspruch 1, bei welchem der Anschluss auf einem monolithischen Substrat vorgesehen ist.
Anschluss nach Anspruch 1, bei welchem der Anschluss auf einer Netzwerk-Schnittstelle realisiert ist, welche zwischen einer Busleitung und einem Netzwerk konfiguriert ist.
Anschluss nach Anspruch 1, bei welchem der Anschluss auf einem Multimedia-Gerät realisiert ist.
Kommunikationssystem, welches folgendes umfasst: eine Netzwerk-Schnittstelle, die folgendes aufweist: – einen Signal-Kontaktstift (SIG), der zum Senden einer ersten Adresse ausgelegt ist, an die sich eine zweite Adresse anschließt, auf welche eine dritte Adresse folgt, ein Multimedia-Gerät, welches folgendes aufweist: – einen Daten-Kontaktstift (D, DATA), der zum Senden von Daten von einer Quelle zu einem Ziel ausgelegt ist, welches durch die erste Adresse für eine Zeitdauer zwischen dem Zeitpunkt, zu dem der Signal-Kontaktstift die zweite Adresse sendet, und dem Zeitpunkt, zu dem die dritte Adresse gesendet wird, bezeichnet wird.
Kommunikationssystem nach Anspruch 9, bei welchem die Netzwerk-Schnittstelle des Weiteren einen Takt-Kontaktstift aufweist, der zum Senden eines Taktes ausgelegt ist, und bei welchem die erste, die zweite und die dritte Adresse sowie die Daten von der Quelle zum Ziel mit dem Takt synchronisiert sind.
Kommunikationssystem nach Anspruch 9, bei welchem das Multimedia-Gerät des Weiteren einen Signal-Kontaktstift aufweist, der in Kommunikationsverbindung mit dem Signal-Kontaktstift der Netzwerk-Schnittstelle steht, der zum Senden eines Befehls zwischen der zweiten Adresse und der dritten Adresse zur Bezeichnung des Datentyps dient, der entsprechend der ersten Adresse gesendet wird.