-
1. Gebiet der
Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet der
digitalen Kommunikation und insbesondere auf Kommunikationsschnittstellenschaltungen
und Energieversorgungsmanagementsysteme und -verfahren.
-
2. Verwandte
Technik
-
Es
sind verschiedene Kommunikationsschnittstellenstandards zur Herstellung
der Kommunikation zwischen Computersystemen und peripheren Geräten bekannt.
Ein Beispiel für
eine derartige Schnittstelle ist der Standard der seriellen Kommunikationsschnittstelle
RS-232, der in vielen Anwendungen, einschließlich IBM kompatibler Personalcomputer,
genutzt wird. Andere allgemeine Standards umfassen die Standards
RS-485 oder RS-422. Derartige digitale Kommunikationsstandards beinhalten Spezifikationen,
die dazu geeignet sind, dass Einrichtungen verschiedener Ausführungen
und verschiedenen Fabrikats miteinander kommunizieren können. Üblicherweise
bleibt die Schaltung, die genutzt wird, um ein Computersystem mit
einer RS-232-Kommunikationsschnittstellenfähigkeit
bereitzustellen, selbst dann aktiv und eingeschaltet, wenn sie nicht
mit einer anderen Einrichtung verbunden ist. In der Vergangenheit,
als Computersysteme üblicherweise über eine
elektrische Standardsteckdose versorgt wurden, stellte dieser kontinuierliche Energieverbrauch
aufgrund der scheinbar unerschöpflichen
verfügbaren
Energieversorgung kein Problem dar.
-
Jedoch
ist dieser unnötige
Energieverbrauch mit der neuen Popularität tragbarer Laptop- und Palmtop-Computer,
die gewöhnlich
Energie aus einer wiederaufladbaren Batterie beziehen, problematisch
geworden. Ohne eine Kontrolle des Zustandes ihrer Verbindung zu
anderen Systemen entnimmt die ungenutzte Schnittstellenschaltung
fortwährend
Energie aus der wiederauf ladbaren Batterie und reduziert dadurch
die Zeit, die das tragbare Computersystem separat genutzt werden
kann.
-
Um
diesen unnötigen
Energieverbrauch zu reduzieren und damit die Zeit zu verlängern, die
die wiederaufladbare Batterie geladen bleibt, ist es wünschenswert,
eine Kommunikationsschnittstellenschaltung bereit zu stellen, die
erfaßt,
wenn sie nicht mit einem anderen Kommunikationssystem verbunden
ist, und die mit einer Signalgebung reagiert, damit die Energiezufuhr
für bestimmte
Teile der Schnittstellenschaltung unterbrochen wird. Es ist auch
wünschenswert,
daß die
Schnittstellenschaltung ein Energieversorgungsmanagementsystem enthält, das
die Kommunikationsaktivität
durch die Kommunikationsschnittstellenschaltung überwacht. Das Energieversorgungsmanagementsystem
signalisiert bestimmten Teilen der Kommunikationsschnittstellenschaltung
ab-(oder aus-)zuschalten, wenn es keine Kommunikationsaktivität über die
Kommunikationsschnittstellenschaltung für eine vorgeschriebene Zeitdauer
gibt, sowie auch einzuschalten, falls Kommunikationsaktivität erfasst
wird und die Kommunikationsschnittstellenschaltung abgeschaltet
ist.
-
Ein
Beispiel einer bekannten Anordnung ist im IBM Technical Disclosure
Bulletin vol. 38 No. 4, April 1995, Seite 463 XP000516218, mit dem
Titel „Power
Supply Control via Monitoring of Communications Signals" („Energieversorgungssteuerung
durch Überwachung
von Kommunikationssignalen")
offenbart.
-
Zusammenfassende
Darstellung der Erfindung
-
Es
werden Verfahren und Einrichtungen zur Bereitstellung der Netzwerkkommunikationsfähigkeit für ein Computersystem
in Übereinstimmung
mit Standardkommunikationsleitungsprotokollen beschrieben und in
den beigefügten
Ansprüchen
beansprucht. Diese enthalten Schnittstellenschaltungen, die verschiedene
Eigenschaften der Kommunikationsleitungen abtasten, um Signale zum
Steuern der Energieversorgung von Leitungstreibern und/oder von
anderen beträchtliche
Energie verbrauchenden Schaltungen zu steuern oder bereitzustellen,
um Energie zu sparen, wenn die Kommunikationsleitungsbedingungen
anzeigen, dass die Energieversorgung dieser Schaltungen nicht nützlich ist.
Ausführungsbeispiele
zum Abtasten gültiger/ungültiger Leitungssignale
auf den Kommunikationsleitungen, zum Abtasten geeigneter/unzulässiger Leitungslasten
auf den Übertragungsleitungen
und zum Abtasten des Vorhandenseins/Fehlens von Sender- oder Empfängerdaten
werden offenbart.
-
Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
-
Die
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der
folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung
ersichtlich, in der:
-
1 die Darstellung eines
Laptop-Computers zeigt, der mit einem Desktop-Personalcomputer gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung kommuniziert.
-
2 zeigt ein Schaltbild,
das eine Schnittstellenschaltung darstellt, die gemäß dem beschriebenen
Ausführungsbeispiel
der Erfindung konfiguriert ist.
-
3 zeigt ein Schaltbild,
das ein alternatives Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Leitungsschnittstellenschaltung
darstellt.
-
4 zeigt ein Schaltbild,
das ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
einer Kommunikationsschnittstellenschaltung gemäß einem zweiten Aspekt der
vorliegenden Erfindung darstellt.
-
5 zeigt ein Schaltbild,
das ein alternatives Ausführungsbeispiel
der Kommunikationsschnittstellenschaltung von 4 darstellt.
-
6 zeigt ein Schaltbild,
das ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
eines Energieversorgungsmanagementsystems gemäß einem dritten Aspekt der
vorliegenden Erfindung darstellt.
-
7 zeigt ein Schaltbild,
das ein weiteres Ausführungsbeispiel
des Energieversorgungsmanagementsystems darstellt, das gemäß einem
vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung arbeitet.
-
Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
-
Es
wird zunächst
auf 1 Bezug genommen,
in der die Darstellung eines exemplarischen Computersystems, wie
beispielsweise eines Laptop-Computers 10, das bzw. der
mit einem Desktop-Computer 14 über eine RS-232-Leitung 12 gekoppelt
ist, zu sehen ist. 1 ist
nur als Beispiel gedacht, da ein Computersystem gleichermaßen mit
einem Netzwerk oder einer anderen Einrichtung, wie zum Beispiel
ein Modem oder eine Testeinrichtung, gekoppelt sein kann. Derartige
Laptop-Computer sind so konzipiert, dass sie tragbar sind, mit einer
internen (nicht gezeigten) wiederaufladbaren Batterie, die es dem
Laptop-Computer gestattet, als separate Einheit genutzt zu werden,
wenn eine externe Spannungsversorgung nicht verfügbar ist. Beim Betreiben aus
der Batterie, kann ein Laptop ohne Verbindung zu externen Einrichtungen
oder Netzwerken jeder Art betrieben werden; er kann jedoch auch
mit einem Modem, einem Drucker oder einer anderen Einrichtung, wie
beispielsweise an einer RS-232-Leitung, verbunden werden. Bei Verbindung
mit der Steckdose 18 versorgt die Netzleitung 16 den
Laptop-Computer mit Energie und gestattet dem Laptop, in normaler
Art und Weise zu arbeiten und möglicherweise die
Batterie wieder aufzuladen, falls erforderlich.
-
2 zeigt ein Schaltbild,
das eine Schnittstellenschaltung 20 darstellt, die in einem
Laptop 10 aus 1 genutzt
wird, wenn sie gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung konfiguriert ist. Die Schnittstellenschaltung 20 umfasst
eine Mehrzahl identischer Leitungsschnittstellenschaltungen 70, 80, 90, 100 und 110,
ein UND-Gatter 66 und eine monostabile Schaltung 68.
Jede Leitungsschnittstellenschaltung überwacht eine von einer Datenübertragungseinrichtung
(DCE), die mit dem Computer über ein
RS-232-Kabel verbunden sein kann, gesteuerte RS-232-Leitung, um
den Zustand der jeweiligen Leitung zu bestimmen. Im vorliegenden
Ausführungsbeispiel
werden die Leitungsschnittstellenschaltungen 70, 80, 90, 100 und 110 genutzt,
um den Laptop mit der Datenübertragungseinrichtung über die
Sendebereitschafts(CTS – Clear
to Send)-Leitung 22, die Empfangssignalpegel(DCD – Data Carrier
Detect)-Leitung 24, die Empfangsdaten(RD – Receive Data)-Leitung 26,
die Betriebsbereitschafts(DSR – Data
Set Ready)-Leitung 28 bzw. die Aufrufsignal(RI – Ring Indicator)-Leitung 30 zu
koppeln. Die CTS-Leitung 22,
DCD-Leitung 24, RD-Leitung 26, DSR-Leitung 28 und
RI-Leitung 30 sind Teil des Kommunikationsschnittstellenstandards
RS-232 und als einzelne Adern im Schnittstellenkabel 12 enthalten.
Als Antwort erzeugt jede Schaltung 70, 80, 90, 100, 110 Einzelleitung-Ungültig-Signale
auf den Signalleitungen 72, 82, 92, 102 bzw. 112,
welche anzeigen, ob die jeweilige Schnittstellenschaltung 70, 80, 90, 100, 110 mit
einem Netzwerk oder einer anderen Kommunikationseinrichtung, wie
zum Beispiel einem Desktop-Computer, wie in 1 gezeigt, oder einem Modem verbunden
ist.
-
Jede
Signalleitung 72, 82, 92, 102, 112 wird als
Eingabe dem UND-Gatter 66 zur Verfügung. Das UND-Gatter 66 stellt
eine Ausgabe an die monostabile Schaltung 68 zur Verfügung, die
wiederum dann ein Master-Ungültig-Signal
auf Leitung 69 erzeugt, wenn alle Leitungsschnittstellenschaltungen
ein Leitung-Ungültig-Signal
für das
UND-Gatter bereitstellen, wobei dies anzeigt, dass auf keiner der überwachten
RS-232-Leitungen ein Gültigkeitssignal
vorliegt. Das Master-Ungültig-Signal
zeigt an, dass die gesamte Schnittstellenschaltung 20 nicht
mit einem Netzwerk oder einer anderen Einrichtung verbunden ist
oder alternativ, daß sie
mit einem Netzwerk oder einer anderen Einrichtung verbunden ist,
das/die nicht mit Energie versorgt wird, und kann in beiden Fällen von
dem Laptop-Computer zum Regulieren oder Abschalten der Spannungsversorgung
zu anderen Schaltungen im Laptop-Computer, die mit den RS-232-Leitungen verbunden
sind, wie zum Beispiel zu Leitungstreibern, Empfängern o. dgl. genutzt werden.
-
Erneut
wird auf 2 Bezug genommen;
die Leitungsschnittstellenschaltung 70, die repräsentativ für die Leitungsschnittstellenschaltungen 80, 90, 100, 110 ist,
umfasst einen Inverter 50, zwei Spannungskomparatoren 60, 62,
einen Widerstand 53 und ein UND-Gatter 64. Der
Widerstand 53 ist zwischen der CTS-Eingangsleitung 22 und
Masse angeordnet, bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel eine Leitungslast
von 5kΩ,
und sofern die CTS-Leitung nicht mit einer anderen energieversorgten
Einrichtung verbunden ist, wodurch die Leitung zu anderen Spannungen
getrieben wird, wird die Leitung auf Masse-Spannung gezogen. Spannungskomparator 60 hat
seinen invertierenden Eingang mit der CTS-Leitung 22 gekoppelt
und seinen nicht-invertierenden Eingang mit einer positiven Ein-Volt(+1V)-Spannungsquelle
gekoppelt. Der nicht-invertierende Eingang von Spannungskomparator 62 ist
mit der CTS-Leitung 22 gekoppelt und der invertierende
Eingang ist mit einer negativen Ein-Volt(–1V)-Spannungsquelle gekoppelt.
Die Ausgänge
der Spannungskomparatoren 60 und 62 sind mit den
Eingängen
des UND-Gatters 64 gekoppelt, das ein Einzelleitungs-Ungültig-Signal auf Leitung 72 erzeugt.
Wenn der Laptop-Computer 10 und der Desktop-Computer 14 miteinander über das
RS-232-Kabel 12 (1) kommunizieren,
wird die Spannung auf der CTS-Leitung 22 allgemein zwischen
positiven drei(+3.0)Volt oder höher
und negativen drei(–3.0)Volt
oder niedriger variieren. Jede der anderen Leitungsschnittstellenschaltungen 80, 90, 100 und 110 arbeitet ähnlich als
Antwort auf Spannungspegel, die an ihren entsprechenden Eingangssignalleitungen
anliegen, und die Kombination aller Leitungsschnittstellenschaltungen
bildet den Teil des Datenendeinrichtungseinganges einer Standard-RS-232-Kommunikationsschnittstelle.
-
Während der
Inverter 50 der Leitungsschnittstellenschaltung 70 die
interne Datenleitung 52 treibt, überwachen die Spannungskomparatoren 60 und 62 der
Leitungsschnittstellenschaltung 70 ebenfalls den Spannungspegel
auf der CTS-Leitung 22. wenn der Spannungspegel auf der
CTS-Leitung 22 größer als –1.0 Volt
ist, wird der Spannungspegel am nicht-invertierenden Eingang von
Spannungskomparator 62 höher als der Spannungspegel
an seinem invertierenden Eingang. Das veranlasst den Spannungskomparator 62 ein
logisches Hoch an das UND-Gatter 64 anzulegen. Wenn der
Spannungspegel auf der CTS-Leitung 22 kleiner als +1.0
Volt ist, wird der Spannungspegel am invertierenden Eingang von Spannungskomparator 60 kleiner
als der Spannungspegel an seinem nicht-invertierenden Eingang. Das veranlasst
den Spannungskomparator 60 ein logisches Hoch an das UND-Gatter 64 anzulegen. Wenn
der Spannungspegel auf der CTS-Leitung 22 zwischen –1.0 und
+1.0 Volt liegt, was ein Spannungsbereich ist, der geringer ist,
als der Bereich, der mit einem gültigen
RS-232-Logikpegel verbunden ist, werden der Spannungskomparator 62 und
Spannungskomparator 60 beide gleichzeitig logische Hochs
anlegen, wobei dies wiederum das UND-Gatter 64 veranlassen
wird, ein Einzelleitungs-Ungültig-Signal anzulegen,
das an das UND-Gatter 66 angelegt wird. Wenn keines der
Signale CTS, DCD, RD, DSR und RI im gültigen Bereich liegt, werden
alle Eingänge
des UND-Gatters 66 Hoch sein und dadurch wird der Ausgang
auf Hoch gehen.
-
Eine
mögliche
Ausnahme ist, dass Signale, die ihren Zustand ändern, den Bereich von –1.0 Volt bis
+1.0 Volt durchlaufen müssen,
und somit Übergangswerte
in dem vorgesehenen ungültigen
Signalbereich haben können.
Darauf achtet die monostabile Schaltung 68, die den vorliegenden
Gültigkeitszustand
(Niedrig) des Ausgangssignals auf Leitung 69 aufrechterhält, bis
das neue vom UND-Gatter 66 angelegte Ungültig-Signal (Hoch) für mindestens
10 Mikrosekunden („μs") logisch Hoch bleibt;
ausreichend, um sicherzustellen, daß es keine falsche Ansteuerung
des Ungültig-Signals
durch vorübergehende Bedingungen
auf der RS-232-Leitung gibt. Solche vorübergehenden Bedingungen können dadurch
erzeugt werden, dass gleichzeitige Übergänge über alle RS-232-Signalleitungen
alle Signale veranlassen, vorübergehend
auf ungültigen
Spannungspegeln zu sein. Da diese Signale jedoch nur für wesentlich
weniger als 10 μs
auf einem ungültigen
Logikpegel verbleiben, verhindert die monostabile Schaltung 68 wirkungsvoll,
dass falsche Haupt-Ungültig-Signale
als Antwort auf diese vorübergehenden
Bedingungen angelegt werden.
-
Bei
einem anderen Ausführungsbeispiel kann
der Spannungskomparator 60 so konfiguriert sein, dass er
die Funktion des Inverters 50 ausführt. Alternativ kann der Spannungskomparator 62 so konfiguriert
sein, dass er die Funktion des Inverters 50 ausführt. Bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel werden
die Ausgangssignale der Komparatoren 60, 62 direkt
dem UND-Gatter 66 als eines der 10 Eingangssignale bereitgestellt.
-
Bei
noch einem anderen Ausführungsbeispiel
kann die an die CTS-Datenleitung 22 angelegte Spannung
durch Abtasten des Stromes durch den Widerstand 53 bestimmt
werden. Unter Verwendung des gleichen –1.0 Volt bis +1.0 Volt Signal-Ungültigkeitsbereichs
wie zuvor würde
dieser Bereich äquivalent
zu einem Strom durch den Widerstand 53 von –200 μAmpere bis
+200 μAmpere
sein. Das Einzelleitungs-Ungültig-Signal,
das einen Strom innerhalb dieses Bereichs kennzeichnet, würde über die
Leitung 72 an das UND-Gatter 66 angelegt werden.
-
3 stellt noch ein anderes
Ausführungsbeispiel
der Leitungsschnittstellenschaltung 70 dar. Hierbei arbeiten
der Inverter 50 und der Widerstand 53 wie zuvor
beschrieben. Der nicht-invertierende Eingang des Spannungskomparators 75 ist
mit der CTS-Leitung 22 gekoppelt und sein invertierender Eingang
ist mit einer positiven 1-Volt(+1.0 Volt)-Spannungsquelle gekoppelt.
Der invertierende Eingang des Spannungskomparators 76 ist
mit der CTS-Leitung 22 gekoppelt, während der nichtinvertierende
Eingang mit einer negativen 1-Volt(–1.0 Volt)-Spannungsquelle gekoppelt ist. Nun sind
die Ausgaben der Spannungskomparatoren 75 und 76 beide
Niedrig, wenn die Spannung der CTS-Leitung in dem Bereich von –1.0 Volt
bis +1.0 Volt liegt, und da sie mit dem NOR-Gatter 77 verbunden
sind, wird das gleiche Einzelleitungs-Ungültig-Signal auf Leitung 72 wie
zuvor erzeugt. Andere Leitungsschnittstellenschaltungen 80, 90, 100, 110 können ähnlich ausgeführt sein.
-
Somit
wird die oben beschriebene Schnittstellenschaltung 20 ein
logisches Hoch an die Leitung 69 anlegen, das durch das
Computersystem 10 genutzt werden kann, um die Energiezufuhr
für bestimmte
Teile der Schnittstellenschaltung zu unterbrechen, die genutzt werden,
um Informationen gemäß dem RS-232-Schnittstellenstandard
zu empfangen und zu senden, wie zum Beispiel, aber nicht beschränkt auf,
Leitungstreiber und Empfänger.
Durch Unterbrechen der Energiezufuhr zu bestimmten Teilen der Schaltung
wird die von dem Computersystem 10 aus 1 insgesamt verbrauchte Energie reduziert
und somit die Dauer verlängert,
die die wiederaufladbare Batterie zwischen Batterieladevorgängen zur
Energieversorgung des Laptop-Computers genutzt werden kann. Während die überwachenden Schaltungen
der vorliegenden Erfindung in diesem Zusammenhang dafür vorgesehen
sind, die gesamte Zeit mit Energie versorgt zu werden, können sie durch
sehr verbrauchsarme Schaltungen leicht realisiert werden; ihre Steuerung
von Schaltungen mit viel höherem
Energieverbrauch führt
jedoch zu sehr erheblichen Energieeinsparungen.
-
Somit
wurden Verfahren und Einrichtungen zum Betreiben eines Computersystems
beschrieben, das einen reduzierten Energieverbrauch gestattet. Während die
Erfindung im Zusammenhang mit einer RS-232-kompatiblen Schaltung
beschrieben ist, kann die Erfindung auch mit anderen Kommunikationsstandards
und Schnittstellen genutzt werden, die Spannungspegelübergänge über Signalleitungen zum Übertragen
von Daten nutzen, wie zum Beispiel die RS-485- und RS-422-Kommunikationsstandards. Während die
Erfindung für
eine Nutzung innerhalb eines portablen Computersystems gezeigt ist,
kann sie ebenso in jedem Kommunikationssystem enthalten sein, das
von einem reduzierten Energieverbrauch profitieren würde. Die
Schnittstellenschaltung kann auch intern Abschnitte ihrer Schaltungen
ohne Eingriff oder Steuerung durch das Computersystem 10 ein-
und ausschalten. Weiterhin kann das Computersystem 10 das
Ungültig-Signal
nutzen, um dem Anwender oder anderer Software anzuzeigen, ob das Computersystem 10 mit
einem aktiven Netzwerk, Kommunikationssystem oder einer anderen
Kommunikationseinrichtung verbunden ist oder nicht.
-
Die
oben besprochene und in den 2 und 3 dargestellte Erfindung
stellt eine Kommunikationsschnittstellenschaltung bereit, die am
Empfängereingang
erfasst, wann sie nicht mit einem anderen aktiven Kommunikationssystem
gekoppelt ist. wenn die Kommunikationsschnittstellenschaltung nicht
entsprechend gekoppelt ist, stellt sie ein Signal bereit, so dass
die Energiezufuhr zu bestimmten Teilen ihrer Schaltung unterbrochen
werden kann. Ein alternatives Verfahren zum Erfassen einer Verbindung
oder des Fehlens einer Verbindung der Kommunika tionsleitungen zu
einer anderen Einrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung ist jedoch, eine Last an einem oder mehreren der Senderausgänge des
Computersystems 10 (die Datenendeinrichtungsausgänge) zu
erfassen, um ein Zustandssignal bereitzustellen, das anzeigt, wenn
ein Sender in einem Computersystem mit einer anderen Einrichtung
gekoppelt ist, so dass die Energiezufuhr zu bestimmten Teilen der
Schnittstellenschaltung, wie zu Treiberschaltungen, unterbrochen
werden kann, wenn der Sender nicht mit einer anderen Einrichtung
gekoppelt ist. Es ist ebenso wünschenswert,
ein Energieversorgungsmanagementsystem bereitzustellen, das nicht
mit Energie versorgte Schaltungen in einem Computersystem einschaltet,
wenn Signalsendeaktivität
erfasst wurde.
-
Ein
derartiges Ausführungsbeispiel
ist in 4 gezeigt. Bei
diesem speziellen Ausführungsbeispiel
besteht eine RS-232-Schnittstellenschaltung 120 innerhalb
eines Computers aus einer oder mehreren Signalleitungsschnittstellenschaltungen,
wie zum Beispiel den Schnittstellenschaltungen 122 und 123,
einer Oszillatorschaltung 124 und einer Ausgangsschaltung 125.
In der Annahme von zwei RS-232-Sendern, werden die Sendersignale
durch den Computer über
die Signalleitungen 126 und 128 bereitgestellt.
Jede Signalleitungsschnittstellenschaltung 122 und 123 erzeugt
zwei Ausgangssignale, die auf den Leitungen 130, 132 bzw. 134, 136 bereitgestellt
werden. Die auf den Leitungen 130 und 134 bereitgestellten
Signale stellen die Ausgangssignale der Sendeeinrichtungen dar und
werden an einen (nicht gezeigten) RS-232-Anschluss geliefert. Die Leitungen 132 und 136 sind
als Eingänge
der Ausgangsschaltung 125 vorgesehen.
-
Die
Schnittstellenschaltung 120 ist ausgelegt, unabhängig davon
zu arbeiten, ob andere einrichtungseigene Energieversorgungen ein-
oder ausgeschaltet sind, wie in den folgenden Abschnitten im Einzelnen
besprochen wird. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel können andere
einrichtungseigene Energieversorgungen durch das Signal gesteuert
werden, das auf Leitung 152 bereitgestellt ist und von
Schaltung 120 erzeugt wird.
-
Die
Signalleitungsschnittstellenschaltung 122, die die Signalleitungsschnittstellenschaltung 123 repräsentiert,
umfasst einen Ausgangstreiber 160, zwei Stromabtastverstärker 162 und 164, ODER-Gatter 166 und 170,
einen Inverter 168 und eine Rückkopplungsschaltung 165.
Die Signalleitungsschnittstellenschaltung 122 empfängt Daten zum
Senden über
die Signalleitung 126 vom Laptop-Computersystem 10 aus 1. Das Signal auf Leitung 126 wird
als ein Eingangssignal an das ODER-Gatter 166 geliefert,
welches wiederum sein Ausgangssignal an einen Inverter 168 liefert.
In der Annahme, dass der zweite Eingang von ODER-Gatter 168,
Knoten D, zu diesem Zeitpunkt Niedrig ist, wird das Ausgangssignal
des ODER-Gatters seinem ersten Eingangssignal folgen. Der Inverter 168 invertiert
das Ausgangssignal des ODER-Gatters 166 und stellt das
invertierte Signal dem Ausgangstreiber 160 bereit. Bei
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann
der Ausgangstreiber 160 unter Verwendung der Schaltung
ausgeführt
sein, die in dem US-Patent
Nr. 5414314, mit dem Titel „HIGH
SWING INTERFACE STAGE" (Hochschwingende
Schnittstellenstufe) beschrieben ist.
-
In
erneuter Annahme, dass der zweite Eingang (Knoten D) an ODER-Gatter 166 Niedrig
ist, wenn eine Last am Ausgang der Sendeschaltung vorhanden ist,
d.h. wenn die Sendeschaltung mit einer Empfängerschaltung im Desktop-Computersystem 14 von 1 oder mit einer anderen
Einrichtung gekoppelt ist, wird ein Strom I1 von Anschluss V+ durch einen Widerstand R1 über die
Leitung 130 zur Last fließen, wenn das Ausgangssignal
(das TD-Signal des
RS-232-Standards) der Sendeschaltung eine positive Spannung ist.
Der durch R1 flieflende Strom I1 bewirkt, dass eine Spannung V1 über R1 entsteht. Dies
führt zu
einer positiven Potentialdifferenz über dem nicht-invertierenden
und dem invertierenden Eingang des Stromabtastverstärkers 162,
die ein logisches Hoch- oder ein logisches „1"-Ausgangssignal als Antwort erzeugt.
-
Wenn
umgekehrt eine Last an dem Ausgang der Sendeschaltung vorhanden
ist und das Ausgangssignal der Sendeschaltung eine negative Spannung
ist, wird ein Strom I2 von der Last (d.h. der mit der Sendeschaltung
gekoppelten Einrichtung) auf An schluss V– gezogen.
Der durch R2 flieflende Strom I2 bewirkt, dass eine Spannung V2 über R2 entsteht. Dies
führt zu
einer positiven Potentialdifferenz über dem nicht-invertierenden
und den invertierenden Ausgang des Stromabtastverstärkers 164,
die ein logisches Hoch- oder ein logisches „1"-Ausgangssignal des Stromabtastverstärkers 164 als
Antwort erzeugt.
-
Wie
in 4 gezeigt, wird das
Ausgangssignal jedes Stromabtastverstärkers 162 und 164 an
das ODER-Gatter 170 angelegt. Wenn das Ausgangssignal von
entweder Stromabtastverstärker 162 oder 164 Hoch
ist, wird auch das Ausgangssignal von ODER-Gatter 170 Hoch
sein, was anzeigt, dass eine Last an der Sendeschaltung vorhanden
ist.
-
Die
Ausgangssignale, die auf den Leitungen 132 und 136 der
Signalleitungsschnittstellenschaltungen 122 bzw. 123 bereitgestellt
werden, werden dem ODER-Gatter 138 bereitgestellt, das
als Antwort ein Ausgangssignal auf Leitung 140 erzeugt.
Dieses Ausgangssignal des ODER-Gatters 138 wird dem ODER-Gatter 142 bereitgestellt
und wird ebenso einer Verzögerungsschaltung 146 bereitgestellt,
die ein Signal über
die Leitung 148 an das ODER-Gatter 142 richtet.
Die Verzögerungsschaltung 146 sorgt
für eine Verzögerung (z.B.
eine 10 μs-Verzögerung)
bei der Bereitstellung des Ausgangssignals des ODER-Gatters 138 an
das ODER-Gatter 142. Infolgedessen stellt das ODER-Gatter 142 einen
Impuls über
Leitung 149 bereit, der um 10 μs gegenüber dem Beginn des Impulses
auf Leitung 140 verzögert
ist. Diese 10 μs-Verzögerung verhindert
falsche Signalanzeigen während
der Senderausgangssignalübergänge. Die 10 μs-Verzögerung ist
enthalten, um sicherzustellen, dass vom ODER-Gatter 138 empfangene
Signale für mindestens
10 μs aufrechterhalten
werden. Das auf der Leitung 149 bereitgestellte Signal
wird durch den Ausgang des Oszillators 154 in Latch-Schaltung 150 getaktet.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
gibt der Oszillator 154 die Latch-Schaltung 150 ungefähr alle
100 Millisekunden („ms") frei. Dementsprechend
stellt die Latch-Schaltung 150 ebenfalls ein
aktualisiertes Ausgangssignal ungefähr alle 100 ms bereit.
-
Das
auf Leitung 152 bereitgestellte Signal A kann genutzt werden,
um das Vorhandensein einer Last anzuzeigen. Alternativ kann es zum
Steuern anderer Teile der Sendeschaltung genutzt werden, um ungenutzte
Teile der Sendeschaltung auszuschalten.
-
Der
Oszillator 154 und das Signal A werden genutzt, um die
Schnittstellenschaltung 122 periodisch zu takten, insbesondere
die Ausgangstreiber 160, über die Rückkopplungsschaltung 165 und
die Leitung 180. Dies wird getan, um an den Senderschaltungen
auf Lasten hin zu untersuchen, wenn ein oder alle Teile der Sendeschaltung
sonst nicht eingeschaltet sind. Wie in 4 gezeigt, umfasst die Rückkopplungsschaltung 165 ODER-Gatter 176,
Inverter 190 und UND-Gatter 188.
-
Angenommen,
zum Beispiel, der Ausgangstreiber 160 ist inaktiv und das
Ausgangssignal von ODER-Gatter 170 ist entsprechend ein
logisches Niedrig. Dieser Zustand zeigt sich in den Ausgangssignalen
der Gatter 138, 142 und von Latch-Schaltung 150,
die alle auf einem logischen Niedrig sind, also wird Knoten E die
Energiezufuhr zum Ausgangstreiber 160 und zu den Stromabtastverstärkern 162 und 164 reduzieren
oder abschalten. Der Oszillator 154 erzeugt jedoch alle
100 ms einen Impuls. Dieser Impuls, der eine Periode von 99 ms hat,
wird von Inverter 172 invertiert. Dadurch wird ein Impuls
B mit einer Periode von 1 ms alle 100 ms erzeugt, um die Signalleitungsschnittstellenschaltung 122 zu
aktivieren oder einzuschalten. Der Impuls B wird auf Leitung 174 als
ein Eingangssignal an das ODER-Gatter 176 bereitgestellt,
während
das Ausgangssignal von Latch-Schaltung 150 als zweites
Eingangssignal zu ODER-Gatter 176 auf
Leitung 178 bereitgestellt wird. Das durch den Impuls B
hochgetriebene Ausgangssignal E des ODER-Gatters 176 wird
auf den Leitungen 180, 182 und 184 dem
Ausgangstreiber 160 und den Stromabtastverstärkern 162 und 164 bereitgestellt,
um den Ausgangstreiber 160 und die Stromabtastverstärker 162 und 164 freizugeben
(mit Energie zu versorgen). Da die Signale A und B an das ODER-Gatter 176 bereitgestellt
werden, wird das Signal B gleichfalls auf der Leitung 186 als
Eingangssignal dem UND-Gatter 188 bereitgestellt. Das auf
Leitung 178 bereitgestellte Signal A, das noch Niedrig ist,
wird durch Inverter 190 invertiert und dann als ein zweites
Eingangssignal C an das UND-Gatter 188 geliefert. Als Antwort
stellt das UND-Gatter 188 ein Hoch-Signal
D als ein Eingangssignal des ODER-Gatters 166 bereit, wodurch
dessen Ausgangssignal hochgetrieben wird. Dieses Ausgangssignal
wird durch den Inverter 168 invertiert, bevor es dem Ausgangstreiber 160 bereitgestellt
wird, um ein niedriges Ausgangssignal auf Leitung 130 bereitzustellen.
-
Auf
diese Art und weise können
die Schaltungen mit Energie versorgt werden und ein Eingangssignal
kann dem Ausgangstreiber 160 alle 100 ms bereitgestellt
werden, um zu bestimmen, ob eine Last mit den Sendeschaltungen gekoppelt
ist, wenn die Sendeschaltungen sonst in einem ausgeschaltenen oder
energiesparenden Zustand sind. wenn eine Last am Senderausgang vorhanden
ist, wird Strom von der Last durch R2 fließen, was zu einem logischen
Hoch-Signal am Ausgang des Stromabtastverstärkers 164 führt. Dieses
Signal wird zu einem logischen Hoch am Ausgang der ODER-Gatter 170, 138, 142 und
der Latch-Schaltung 150 führen. Mit dem Latch-Schaltungsausgangssignal
an Knoten A Hoch, wird das ODER-Gatter 176 den Knoten E
auf Hoch halten, wodurch Ausgangstreiber und Stromabtastverstärker eingeschaltet
bleiben, selbst nachdem der 1 Millisekunden-Impuls auf Knoten B
geendet hat. Diese Bedingung bleibt bestehen, bis keiner der Stromabtastverstärker eine
Last für
mindestens 10 Mikrosekunden abtastet; danach wird der Ausgang der
Latch-Schaltung 150 Niedrig.
Dies gestattet Knoten E auf das Oszillatorsignal am Knoten B zu
antworten, und zwar durch Wiederaufnehmen des periodischen Überprüfens der
Kommunikationsleitungen auf eine Last hin, die anzeigt, dass eine
Last durch jemanden, der das RS-232-Kabel anschließt, aufgetreten
ist. Das Nettoergebnis ist, dass die relative Einschaltdauer von
1 % der Leitungsüberprüfung (1
Millisekunde alle 100 Millisekunden) in der Größenordnung von 99% der Energie
spart, die sonst nutzlos verbraucht würde. Während die Schaltung aus 4 das Überprüfen der Kommunikationsleitung
durch Treiben des Eingangssignal für den Ausgangstreiber 160 auf
einen bestimmten Zustand beabsichtigt und die Treiberstromanforderungen
er fasst, kann das Eingangssignal für den Ausgangstreiber für diese Überprüfung zu
jedem der beiden Zustände
getrieben werden, da die Schaltung dieses Ausführungsbeispiels in ihrer Stromerfassungsfähigkeit
symmetrisch ist.
-
5 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel,
der in 4 gezeigten Kommunikationsschnittstellenschaltung.
Die Kommunikationsschnittstellenschaltung 200 ist der Kommunikationsschnittstellenschaltung 122 ähnlich,
mit der Ausnahme, dass sie zwei Spannungskomparatoren 202 und 204 anstatt der
Stromabtastverstärker 162 und 164 verwendet. Der
nichtinvertierende Anschluss des Spannungskomparators 202 ist
mit Anschluss V+ verbunden und der invertierende
Anschluss des Spannungskomparators 202 ist mit dem Ausgang
des Ausgangstreibers 160 verbunden. Wenn auf dem Senderausgang eine
Last vorhanden ist und das Senderausgangssignal eine hohe Spannung
ist, wird Strom I3 von Anschluss V+ über Leitung 130 zur
Last fließen,
wobei eine Spannung V3 über
den Widerstand R3 aufgebaut wird. Die positive Potentialdifferenz
zwischen den nicht-invertierenden und invertierenden Anschlüssen des
Spannungskomparators 202 führt zu einem logischen Hoch-Ausgangssignal
des Spannungskomparators 202, die das Vorhandensein einer Last
am Senderausgang anzeigt.
-
Wenn
am Senderausgang eine Last vorhanden ist und das Senderausgangssignal
eine niedrige Spannung ist, fließt Strom I4 von der Last zum
Anschluss V–,
wobei eine Spannung V4 über
Widerstand R4 aufgebaut wird. Dies führt zu einer positiven Potentialdifferenz
zwischen dem nicht-invertierenden und dem invertierenden Anschlüssen des
Spannungskomparators 204. Infolgedessen stellt der Spannungskomparator 204 ein
logisches Hoch-Ausgangssignal bereit, das das Vorhandensein einer Last
am Senderausgang anzeigt. Die Ausgangssignale der Komparatoren 202 und 204 vervielfältigen somit
die Ausgangssignale der Stromabtastverstärker von 4 und können nach der Verknüpfung im ODER-Gatter 170 zur
Steuerung der Ausgangsschaltung 125 von 4 genutzt werden.
-
Die
Erfindung, die oben besprochen wurde und in den 2, 3, 4 und 5 dargestellt ist, kann auch unabhängig genutzt werden
oder in Verbindung mit einem Energieversorgungsmanagementsystem,
um Schaltungen aus einem ausgeschaltenen Zustand einzuschalten. 6 ist ein Schaltbild, das
ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
eines Energieversorgungsmanagementsystems 250 gemäß einem
dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung darstellt.
-
Das
Energieversorgungsmanagementsystem 250 umfasst eine Mehrzahl
von Flankendetektoren 252a, b,... N. Die Flankendetektoren 252a, b,...
N empfangen die Eingänge
TX1, TX2,... TXN von den mit der Schnittstelle gekoppelten Sendereingangssignalen
(Sendedaten oder TD in der RS-232-Ausdrucksweise). Wie für den Fachmann
ersichtlich, kann dort eine geringere oder eine größere Anzahl von
Eingangssignalen TX1, TX2,... TXN vorliegen, als in 6 dargestellt. Der Ausgang jedes Flankendetektors 252a, b,...
N wird einem ODER-Gatter 254 bereitgestellt. Der Ausgang
X des ODER-Gatters 254 wird einer retriggerbaren monostabilen
Schaltung 256 bereitgestellt, die automatisch zurückgesetzt wird
(Q Niedrig, Q Hoch), bevorzugt
10 Sekunden nach ihrer letzten Einstellung. Wenn für 10 Sekunden kein
Signalübergang
am Ausgangssignal von dem ODER-Gatter 254 erfasst wird,
wird die retriggerbare monostabile Schaltung 256 somit
eingestellt und das Ausgangssignal Q der
retriggerbaren monostabilen Schaltung 256 wird eine logische „1". wenn Signalübergänge erfasst
werden, wird die retriggerbare monostabile Schaltung 256 in
der Einstellbedingung gehalten und das Q -Ausgangssignal der
retriggerbaren monostabilen Schaltung 256 ist folglich
eine logische „0".
-
Bei
normaler Kommunikation wird die retriggerbare monostabile Schaltung
häufiger
als alle 10 Sekunden eingestellt, so dass das Q -Ausgangssignal solange niedrig bleibt,
bis der Sender sendet. Das Ausgangssignal Q der retriggerbaren monostabilen Schaltung 256 wird
als ein Eingangssignal G dem UND-Gatter 258 bereitgestellt.
Ein Signal der Auto-Abschaltschaltung 260 wird dem UND-Gatter 258 als
zweites Eingangssignal H bereitgestellt. Bei einem exemplarischen
Ausführungsbeispiel
kann die Auto-Abschaltschaltung 260 durch Nutzung des Ausgangssignals
der Schnittstellenschaltung von 2 ausgeführt sein,
deren Ausgangssignal Hoch ist, wenn alle anliegenden Signale ungültig sind.
Das Ausgangssignal I des UND-Gatters 258 kann genutzt werden,
um Sendertreiberschaltungen einzuschalten oder abzuschalten; das
Ausgangssignal ist nur dann Hoch, wenn alle Sendereingänge inaktiv
sind und wenn die Schaltung aus 2 anzeigt,
dass eine aktive Datenkommunikationseinrichtung nicht mit einem
RS-232-Anschluss gekoppelt ist. Sie kann auch genutzt werden, um
einen Interrupt oder ein anderes Signal zu erzeugen, das anzeigt,
dass eine Kommunikationsverbindung, wie z.B. eine RS-232-, RS-485- oder
RS-422-Verbindung,
mit einem anderen System entweder hergestellt oder unterbrochen
ist. Das Energieversorgungsmanagementsystem 250 kann auch
genutzt werden, um anzuzeigen, dass ein System, wie z.B. ein Sender
oder Empfänger
oder eine Kommunikationsverbindung, an- oder ausgeschaltet ist.
-
Es
wird auf 7 Bezug genommen;
ein weiteres Ausführungsbeispiel
des Energieversorgungsmanagementsystems wird gezeigt, in dem bestimmte
Schaltungen (z.B. Leitungstreiber) der Kommunikationsschnittstellenschaltung
ausgeschaltet werden, wenn keine Kommunikationsaktivität für eine festgesetzte
Zeitdauer auf den Standardkommunikationsleitungen (z.B. RS-232-, RS-485- oder RS-422-Signalleitungen)
auftritt. Kommunikationsaktivität
wird durch das Vorhandensein von Signalübergängen auf einer der Standardkommunikationsleitungen
(z.B. einer Empfangs(RX)-RS-232-Signalleitung oder einer Sende(TX)-RS-232-Signalleitung)
ermittelt. Die Signalübergänge werden üblicherweise
auf der ansteigenden oder abfallenden Flanke des Signals erfasst.
-
Wie
gezeigt, empfängt
oder sendet die Kommunikationsschnittstellenschaltung 300 Daten über die
Standardkommunikationsleitungen 3051-305p (wobei „p" eine positive ganze Zahl ist). Diese
Datenleitungen sind vorzugsweise konfiguriert, um Daten gemäß den RS-232-Spannungspegeln, wie
auch der TTL- oder CMOS-Spannungspegel zu übertragen. Vorzugsweise wird
jede der Standardkommunikationsleitungen 3051-305p durch das Energieversorgungsmanagementsystem 315 überwacht, um
bestimmte Teile der Kommunikationsschnittstellenschaltung (nachstehend „ausgewähl te Schaltung" genannt) abzuschalten,
wenn keine Kommunikationsaktivität
für eine
festgesetzte Zeitdauer erfasst wird. Die festgesetzte Zeitdauer
kann vom Bruchteil einer Sekunde zu Minuten oder länger, wenn
gewünscht,
reichen.
-
Insbesondere
beinhaltet das Energieversorgungsmanagementsystem 315 eine
Mehrzahl von Flankendetektoren 320, eine Zeitgeberschaltung 325 und
eine Abschaltschaltung 330. Jeder der Flankendetektoren 320 ist
mit einer der Standardkommunikationsleitungen 3051-305p einzeln gekoppelt, um eine Kommunikationsaktivität durch
Erfassen von Signalübergängen auf
einer dieser Leitungen zu erfassen und einen Impuls als Antwort
darauf bereitzustellen. Die Ausgangssignale der Flankendetektoren
sind in wirksamer Weise ODER-verknüpft, um ein Rücksetzsignal
als Reaktion auf die Ausgangssignale eines oder mehrerer der Flankendetektoren
bereitzustellen.
-
Bei
Erfassung einer Kommunikationsaktivität wird die Zeitgeberschaltung 325 von
den Flankendetektoren 320 durch Aktivierung einer „Rücksetz"-Steuersignalleitung 326 zurückgesetzt.
Die Aktivierung der „Rücksetz"-Steuersignalleitung 326 von den
Flankendetektoren kann eine von zwei Funktionen bewirken, in Abhängigkeit
davon, ob eine Zeitablauf- bzw. Timeout-Bedingung eingetreten ist.
Eine „Zeitablauf"-Bedingung tritt
ein, wenn die Zeitgeberschaltung 325 nicht innerhalb einer
festgelegten Zeitdauer zurückgesetzt
wird. Die festgelegte Zeitdauer kann fest sein oder durch den Anwender
mittels bekannter Techniken, wie z.B. Pin-Brücken, Auswahl eines Widerstands
oder einer Kapazität
o. dgl. programmierbar sein.
-
Wenn
die Zeitgeberschaltung 325 ein aktives Rücksetzsignal über die
Signalleitung 326 empfängt, bevor
die festgelegte Zeitdauer abgelaufen ist, wird die Zeitgeberschaltung 325 zurückgesetzt.
Als Antwort hindert die Zeitgeberschaltung 325 die Abschaltschaltung 330 am
Abschalten der ausgewählten Schaltung.
Wenn die Zeitgeberschaltung 325 alternativ ein aktives
Rücksetzsignal
während
einer Zeitablaufbedingung empfängt,
das eine Wiederaufnahme der Kommunikationsaktivität auf mindestens
einer der Mehrzahl von Standardkommunikations leitungen 3051-305p anzeigt,
wird die Zeitgeberschaltung 325 zurückgesetzt und signalisiert
der Abschaltschaltung 330 über die Signalleitung 327 signalisiert, dass
die ausgewählte
Schaltung einzuschalten ist.
-
Obwohl
es nicht gezeigt ist, kann die Zeitgeberschaltung 325 als
ein Vorwärts-
oder ein Rückwärtszähler konfiguriert
sein, der seine Zählung
jeden Takt umschaltet, bis ein Endzählwert erreicht ist. Das Produkt
aus Endzählwert
und Zeitdauer eines Taktes ist gleich der festgelegten Zeitdauer.
-
Die
Abschaltschaltung 330 kann von einer anderen Schaltung
innerhalb der Kommunikationsschnittstellenschaltung 300 (z.B.
dem Energieversorgungsmanagementsystem von 4) ein Steuersignal empfangen, um aufzufordern,
daß die
ausgewählte
Schaltung heruntergefahren oder eingeschaltet wird. Ähnlich,
wie oben gezeigt, kann die Abschaltschaltung 330 konfiguriert
sein, um bei Empfang eines Steuersignals von der Zeitgeberschaltung 325,
das anzeigt, dass die Zeitablaufbedingung eingetreten ist oder eine
Kommunikationsaktivität
während
einer Zeitablaufbedingung erfasst wurde, automatisch die ausgewählte Schaltung
innerhalb der Kommunikationsschnittstellenschaltung auszuschalten
oder einzuschalten.
-
Die
oben dargelegten Ausführungsbeispiele sind
lediglich dazu gedacht, eine Ausführungsform der Erfindung zu
veranschaulichen und sollen nicht als Einschränkung ihres Schutzbereichs
betrachtet werden. Andere Ausführungen
und Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden den Fachleuten leicht ersichtlich sein, während sie
durch die beigefügten
Ansprüche
definiert sind.