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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Anpassen
von Parametern einer Schnittstelle. Sie ist insbesondere anwendbar im
Bereich der Informatik zur Verbindung von Computern, Mikrocomputern
oder Zubehörgeräten miteinander,
im Bereich der Haustechnik zur Verwendung in so genannten intelligenten
Gebäuden
sowie im Bereich des Automobils.
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Die
Erfindung wird im Rahmen eines Übertragungsprotokolls
mit einem so genannten ASCII-Format beschrieben werden, aber ihre
Anwendung ist leicht auf andere Protokolle und andere Formate übertragbar.
Allgemein ist eine im ASCII-Protokoll codierte Nachricht von einem
ersten so genannten Startbit, von Daten, welche ein Paritätsbit beinhalten,
und zum Schluss von einem so genannten Stoppbit gebildet. Die verschiedenen
Nachrichten werden hintereinander mit einer gleichen Reihenfolge
gesendet. Beim Empfang muss die Information in dieser Reihenfolge
entschlüsselt
werden. Dies bedeutet, dass man das Startbit und das Stoppbit erkennen,
die Daten herausziehen und anhand des Wertes des Paritätsbits überprüfen muss.
Die Beschaffenheit des Start- und Stoppbits, die Bitanzahl der Daten,
die Beschaffenheit der Parität
und der Durchsatz der verschiedenen Bits sind Parameter, welche
die Protokolle unterscheiden.
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Um
die Informationen austauschen und sich verstehen zu können, müssen somit
der Sender und der Empfänger
konfiguriert werden, damit sie dieses Erkennen und diese Verarbeitung
leisten können. Diese
Konfigurationen implizieren allgemein das menschliche Eingreifen.
In der Tat werden diese Konfigurationen gesteuert durch eine Gruppe
kleiner Schalter oder Umschalter, die manuell zu bedienen sind.
Diese Schalter und Umschalter befinden sich allgemein hinter den
Geräten
und manchmal muss sogar ihre Rückseite
abmontiert werden. Sehr oft muss auf die Benutzungsbeschreibung
und/oder Gebrauchsanweisung zurückgegriffen
werden, um die Konfiguration durchzuführen. Außerdem ist diese Konfiguration
nicht so einfach durchzuführen,
da die Schalter und Umschalter oft schwierig zugänglich sind.
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Dieser
Austauschmodus weist noch einen weiteren Nachteil auf. Wenn man
sich an einen anderen Gerätetyp
anschließt,
müssen
die gleichen Vorgänge
wieder neu begonnen werden. Dies ist beispielsweise der Fall für die Drucker,
die Telekopierer, die Telefone, die Messerhebungen durch Verbindung RS232,
die Emulatoren, etc.
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Derzeit
besitzen alle Geräte
eine dedizierte Schnittstellenschaltung, welche diese Art Aufgabe unabhängig von
dem Mikrokontroller und dem Mikroprozessor des Gerätes durchführt. Von
dem Moment an, wo der Anschlussort geändert wird, muss man sich versichern,
dass die neue Konfiguration mit der alten identisch ist.
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Wenn
es sich andererseits darum handelt, dem Gerät zu ermöglichen, mehrere Arten von
verschiedenen Protokollen zu verarbeiten, wird zuerst vorgesehen
die Anzahl spezialisierter Schnittstellenschaltungen (in Entsprechung
zu der Anzahl von zu verarbeitenden Protokollen) zu vervielfachen.
Zweitens müssen
die empfangenen Protokolle erkannt und ihr Empfang automatisch zu
einer angepassten Schnittstellenschaltung geleitet werden. Das Erkennen
wird durch spezielle Schaltungen durchgeführt, welche zugleich die Orientierung
durchführen.
Diese speziellen Schaltungen können
als Filter wirken, und nur diejenige, welche wirklich dem empfangenen Protokoll
entspricht, überträgt die nützlichen
Signale.
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1 zeigt
eine andere Art von Schnittstellenschaltungen des Standes der Technik.
Die gezeigte Schnittstellenschaltung weist manuelle Umschalter I1,
I2, I3 sowie eine Verbindung SA zur automatischen Auswahl auf, welche
eine symbolische Vergleichsschaltung der übertragenen Nachricht mit einer
Referenz REF an einem Steuereingang der Schnittstelle verbindet.
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Allgemein
sind die von der Verbindung SA übertragenen
Steuersignale dieser Schnittstellenschaltungen unterschiedlich.
Aufgrund dessen muss die Anzahl an Steuerbussen für ihren
Anschluss an den Mikroprozessor oder Mikrokontroller des Gerätes, welcher
die empfangenen Nachrichten verarbeitet und verwendet, vervielfacht
werden.
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Die
meiste Zeit verursacht der Datenbus keine großen Probleme. Manchmal allerdings
wird die Reihenfolge der Datenbits umgekehrt. Mal befindet sich
das Gewicht des stärksten
Bits links und kurz darauf befindet sich das Gewicht des stärksten Bits rechts.
In diesem Fall bemerkt die Schnittstellenschaltung entweder die
Umkehrfunktion. Oder, da dies häufig
nicht der Fall ist, ist es an dem Mikrokontroller oder -prozessor
des Gerätes
diese Art von Umkehrung zu bemerken. In diesem präzisen Fall
wird ein Teil der Ressourcen des Mikroprozessors oder -kontrollers
eingesetzt, um diese Nebenaufgabe durchzuführen und zwar zum Nachteil
seiner Effizienz. Manchmal stößt man auch
auf das Problem, dass es unmöglich
ist Protokolle mit sehr hohem Informationsdurchsatz zu verarbeiten.
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Um
zu versuchen, dieser Art von Problem abzuhelfen, wird somit die
Anzahl an Schnittstellenschaltungen und/oder die Anzahl dedizierter
Kommunikationskarten vervielfacht.
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Die
heutige Gesellschaft benötigt
immer mehr Austausch von Informationen, weshalb es immer mehr Kommunikationsnetze
gibt, die von Natur aus immer unterschiedlich sein werden. Im Bereich der
Haustechnik über
Trägerstrom
beispielsweise geht die Tendenz im Moment dahin, die Informationen
durch das Netz mit den Dateninformationen des Typs ASCII oder auch
des Typs Home System, welches ASCII äquivalent ist, zu schicken.
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Im
Automobilbereich werden die Techniken des Multiplexing verwendet,
um Kilometer von Kupferdraht einzusparen und die Herstellung, die
Wartung, etc. des Autos zu vereinfachen. Hierbei handelt es sich
um ein gutes Konzept und einen guten Ansatz. Leider tauchen aus
Gründen
der Politik, der Geschäftsstrategie
und des Kampfes um Einfluss mehrere Arten von Protokollen auf, wie
beispielsweise die Protokolle VAN, CAM, ABB und J1850.
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Das
VAN ist ein französisches
Protokoll, das CAM und das ABB sind deutsche Protokolle, das Protokoll
J1850 stammt aus den USA.
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Jeder
Ausstatter produziert spezielle Schnittstellenschaltungen für seine
eigenen Bedürfnisse.
So gibt es hier vier Schnittstellenschaltungen zum Erkennen von
Informationen. Ein Autofahrer, der ein Auto der Marke Y kauft, ist
für die
Wartung seines Fahrzeugs gezwungen, es zu einem konzessionierten
Händler
der Marke Y zu bringen. Anders kann keine Wartung durchgeführt werden.
Beispielsweise kann ein anderer Vertragshändler mit Hilfe seines Diagnosegerätes nicht
das fehlerhafte Teil erfassen, da sein Gerät nur eine einzige Art von
Protokoll versteht und nur mit dieser Art kommuniziert, welche nicht
diejenige ist, die von der Marke Y gewählt wurde.
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Damit
das Diagnosegerät
das eine oder das andere Protokoll versteht, muss das Gerät mit zwei Schnittstellenschaltungen
ausgestattet sein, die in der Lage sind, diese Informationen zu
verarbeiten und die Nachricht zu verstehen und diese empfangenen
Daten dem Mikroprozessor oder Mikrokontroller zu übermitteln.
Weitere Beispiele dieser Art könnten genannt
werden. Die Schrift WO-A-90-06027 (Datapoint Corp.) beschreibt eine
Netzschnittstelle, die automatisch gemäß der Betriebskapazität jedes
Knotens, insbesondere gemäß dem Datendurchsatz
anpassbar ist.
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Die
Idee der Erfindung basiert erstens auf der anderen Art von Schnittstellenschaltung,
die symbolisch in 1 gezeigt ist, und zweitens
auf der Fuzzi-Logik. Die Idee besteht darin, alle Protokolle (beispielsweise
VAN, CAM, ABB, J1850) mit ein und derselben Schaltung zu verarbeiten,
und zwar mit einer Schlussfolgerung in natürlicher, menschlicher Sprache,
welche in einem die Kompliziertheit der Vergleichsschaltung der 1 vereinfacht.
Somit werden nach einer Messphase der Eigenschaften der empfangenen
Nachricht in einer Schaltung MES diese Messsignale, anstatt sie
einer speziellen Orientierungsschaltung zuzuleiten, einer Schaltung
mit Fuzzi-Logik zugeleitet, deren Einsatzflexibilität gut zu dem
unterschiedlichen und sich verändernden
Charakter der bestehenden verschiedenen Protokolle passt.
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Die
interessanteste Konsequenz der Erfindung besteht darin, die Materialkosten
zu senken aufgrund dessen, dass die Anzahl der Verbinder sowie die
Anzahl der Schnittstellenschaltungen verringert werden. Beispielsweise
kann eine einzige Schnittstellenschaltung für die Anwendungen des Autos,
welche auf der Fuzzi-Logik basiert, die hier oben genannten vier
Arten von Protokollen verarbeiten und insbesondere die Übertragungsgeschwindigkeit
anpassen. in der Tat kann die Übertragungsgeschwindigkeit
der Informationen von 75 Bits pro Sekunde bis zu 1 Mbits pro Sekunde
variieren.
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Die
Erfindung hat somit ein Verfahren zum automatischen Anpassen der Übertragungsparameter
einer Schnittstelle zum Gegenstand, die an eine Verbindung angeschlossen
ist, an das Übertragungsprotokoll
der binären
Signale, das sie empfängt,
dadurch gekennzeichnet, dass
- – in einem
Speicher eine Gruppe von Geschwindigkeitszugehörigkeitsfunktionen gespeichert wird,
wobei jede dieser Funktionen Zuordnungen zwischen Zugehörigkeitsgradwerten
und Übertragungsgeschwindigkeitswerten
aufweist,
- – in
diesem Speicher in Verbindung mit einem Mikroprozessor mit Fuzzi-Logik eine Gruppe
von Regeln gespeichert wird, welche die Auswahl von Übertragungsparametern
der Schnittstelle in Abhängigkeit
von den verschiedenen Zugehörigkeitsfunktionen
ermöglichen,
- – bei
den empfangenen Signalen ihre verschiedenen Zugehörigkeitsgrade
zu den verschiedenen Geschwindigkeitszugehörigkeitsfunktionen gemessen
werden und
- – die
Schnittstelle in Abhängigkeit
von Parametern angepasst wird, die durch Anwendung von Regeln auf
die gemessenen Zugehörigkeitsgrade zu
den verschiedenen Geschwindigkeitszugehörigkeitsfunktionen in dem Mikroprozessor
ausgewählt
sind, wobei ein Wahrscheinlichkeitsgrad einer Ergebnisvariablen
abgeschätzt
wird.
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Ebenso
handelt es sich im Bereich der Haustechnik oder der Informatik darum,
außerdem
das Übertragungsformat
zugleich mit der Übertragungsgeschwindigkeit
zu erkennen, welche von 100 Bits pro Sekunde bis zu 4800 Bits pro
Sekunde oder sogar noch mehr in bestimmten Fällen variieren kann. In diesem
Fall wird das Verfahren perfektioniert, indem außerdem in diesem Speicher eine
Gruppe von Formatzugehörigkeitsfunktionen
gespeichert wird, wobei jede dieser Funktionen Zuordnungen zwischen
Zugehörigkeitsgraden
und Formatbitmengen einer Nachricht der Art gemäß den Übertragungsprotokollen aufweist.
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Die
Erfindung ist anwendbar auf alle Arten von Übertragungsmedien: Radiofrequenz,
Infrarot, Koaxialkabel, verdrillte Doppelleitung, Trägerstrom, ...
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Die
Erfindung wird besser verstanden werden bei der Lektüre der nachfolgenden
Beschreibung und Betrachtung der Figuren, die beigefügt sind.
Sie sind nur richtungsweisend und in keiner Weise begrenzend für die Erfindung.
Die Figuren zeigen:
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1,
die bereits kommentiert wurde: eine Schnittstelle des Standes der
Technik
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2:
eine symbolische Darstellung eines Systems, das benutzt werden kann,
um das Verfahren der Erfindung durchzuführen;
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3:
die Darstellung einer Nachricht der binären Art;
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4:
die detaillierte Darstellung eines Systems zur Durchführung des
Verfahrens der Erfindung;
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5a bis 5e:
Beispiele für
Zugehörigkeitsfunktionen,
welche ermöglichen
in Abhängigkeit von
den verschiedenen Parametern des gemessenen Protokolls die Auswahl
vorzunehmen.
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2 zeigt
eine Vorrichtung, die verwendet werden kann, um das Anpassungsverfahren
der Erfindung durchzuführen.
In dieser Vorrichtung ist eine Übertragungsverbindung 1 mit
einem Gerät 2 zur Verarbeitung
und Verwendung der mit Hilfe einer Schnittstelle 3 übertragenen
Signale verbunden. In einem Beispiel weist das Gerät 2 einen
Mikroprozessor mit Fuzzi-Logik μF
auf, der mit der Bezugszahl 4 bezeichnet ist, und der benutzt
werden kann, um Auswahlregeln umzusetzen sowie um Zugehörigkeitsfunktionen,
insbesondere Geschwindigkeitszugehörigkeitsfunktionen zu speichern.
Diese Zugehörigkeitsfunktionen
sind gemäß den 5a bis 5b Adressdatensätze von
Datenwerten, so wie die Adresse den Wert einer Variablen darstellt,
und wie der Wert der Daten einen Grad (normalerweise zwischen 0
und 1) darstellt, der für
jeden Wert der Variablen zugeordnet wird. Die Regeln sind eine Gruppe
von Konditionskombinationen der Art WENN-DANN. Zur Vereinfachung
wird zunächst
bezüglich
des Automobilbereiches nur die Anpassung an die Übertragungsgeschwindigkeit
näher untersucht.
Der Mikroprozessor mit Fuzzi-Logik ist beispielsweise ein Mikroprozessor
der Art WARP 1.1 oder WARP 2, der von der Firma SGS THOMSON MICROELECTRONICS
hergestellt wird.
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Zusätzlich zu
dem Mikroprozessor 4 und dem Speicher 5, der diese
Regeln, diese Zugehörigkeitsfunktionen
und ein vorab gespeichertes Programm für ihre Anwendung enthält, weist
das Gerät 2 in
klassischer Weise eine Messschaltung MES 6 auf, um an dem
empfangenen Signal physikalisch die Eigenschaften dieses Signals
zu messen, welche sein Übertragungsprotokoll
offenbaren. Eine solche Messschaltung ist außerdem bereits im Stand der Technik
vorhanden. Beispielsweise ist in der französischen Patentanmeldung 92
15039, eingereicht am 14. Dezember 1992, eine verkabelte Haustechnikschnittstellenschaltung
vorgesehen, welche insbesondere eine Messung der Eigenschaften der
empfangenen Signale, eine Umwandlung in Bits der gemessenen analogen
Signale und die Herstellung der Vergleichschaltung mit einem Mikroprozessor,
wodurch die Fernsteuerung der Schnittstelle ermöglicht wird, betrifft. Allerdings
ist die Programmierung dieses Mikroprozessors selbst speziell dafür ausgebildet
diese Vergleichsschaltung herzustellen und sie kann nicht so einfach
auf andere Situationen übertragen
werden.
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3 zeigt
ein Beispiel für
eine Nachrichtenart, die auf einer Verbindung übertragen wird. Eine Nachricht
umfasst zu Anfang eine Ausgangsinformation, das so genannte Startbit
St. In dem ASCII-Protokoll handelt es sich um ein erstes Bit auf
1, dessen dem so genannten I2C-Protokoll, wird das Startbit durch
das Vorhandensein einer Anstiegsfront auf einem Datenbus in dem
Moment erfasst, wo sich der Taktgeber, der von einem der Drähte eines
Steuerbusses übertragen
wird, in einem hohen Zustand befindet. Weitere Startbitverhalten
sind möglich,
und es ist sogar möglich
eine Gruppierung von Bits zu haben, welche den Beginn der Nachricht
anzeigt.
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In
dem Elementarformat ASCII werden die Daten dann mit variablen Bitzahlen
codiert: die am häufigsten
auftauchenden Bitlängen
sind 7, 8, 9, 10 und 11 Bits. Nach einer solchen Nachricht wird
ein so genanntes Paritätsbit
Pa gesendet. Entweder ist dieses Paritätsbit ein Zusatz zu dem Inhalt
der Nachricht, um sie gemäß dem gewählten Protokoll
gerade oder ungerade zu machen, oder dieses Paritätsbit ist ein
Bit, das gemäß dem gewählten Protokoll
immer Null oder immer eins ist. Schließlich wird am Ende der Nachricht
ein Endbit, das so genannte Stoppbit Sp übertragen. Das Stoppbit ist
eventuell an seiner Form erkennbar, es dauert beispielsweise länger als ein
normales Bit, oder an seinem Format: es kann selbst aus mehreren
Bits bestehen.
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4 zeigt
ein detailliertes Beispiel für
eine Messschaltung 6, die an die Verbindung 1 angeschlossen
ist. Diese Messschaltung dient dazu im Wesentlichen die Übertragungsgeschwindigkeit
und außerdem
das Format der Bits, den Wert des Paritätsbits und den Wert des Stoppbits
zu messen. Die Messschaltung 6 weist zu diesem Zweck eine
Kippschaltung D7 auf, welche am Eingang die von einem der Drähte des
Datenbusses (Fall der Parallelübertragung)
oder von dem Datenübertragungsdraht
(in dem Fall einer Reihenübertragung) übertragenen
Signale empfängt.
Die Kippschaltung D7 überträgt die Anstiegsfront
des Signals, das sie empfängt,
zu ihrem Ausgang Q. Der Ausgang Q der Kippschaltung D7 ist an den
Eingang eines UND-Gliedes 8 angeschlossen, welches ebenfalls
das übertragene
Signal überträgt. Während des
ersten empfangenen Bits, des Startbits, liefert das UND-Glied 8 am
Ausgang einen Zustand 1. Ein Taktgeberausgang 9 sowie
der Ausgang des UND-Gliedes 8 sind an den Eingang eines
zweiten UND-Gliedes 10 angeschlossen, das daher am Ausgang
eine Anzahl von Impulsen abhängig
von der Dauer der hohen Impulse des Eingangssignals liefert. Diese
Anzahl von Impulsen wird in einem Zählwerk 11 gezählt. Am
Ende des Zählens
wird der Inhalt des Zählwerks 11 an
den Mikroprozessor mit Fuzzi-Logik 4 übermittelt. Er dient als Adresse zum
Darstellen der Bitdauer, und um daraus einen Zugehörigkeitsgrad
der gemessenen Dauer zu einer Geschwindigkeitszugehörigkeitsfunktion
abzuleiten. Diese Geschwindigkeitszugehörigkeitsfunktion wird selbst
in der Gesamtheit der Regeln, die in dem Speicher 5 gespeichert
sind, umgesetzt, um durch einen Befehl C an die Schnittstelle zu
bestimmen, wie diese konfiguriert werden muss. Da der Mikroprozessor
mit Fuzzi-Logik ein sehr schneller Mikroprozessor (beispielsweise
mit einem inneren Takt von 50Mhz) ist, ist festzustellen, dass bei
den genannten Übertragungsgeschwindigkeiten
die Konfiguration der Schnittstelle in Abhängigkeit von dem Befehl C somit
unmittelbar erfolgt.
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Zum
Messen der anderen Parameter des empfangenen Protokolls wird in
dem dargestellten Beispiel eine weitere Kippschaltung D12 benutzt. Diese
wird durch eine Abstiegsfront des Eingangssignals ausgelöst, indem
der Steuereingang dieser Kippschaltung D12 mit Hilfe eines Umschalters 13 an die
Eingangsverbindung angeschlossen ist. Der Ausgang Q der Kippschaltung 12 ist
selbst an den Eingang eines UND-Gliedes 14 angeschlossen,
das ebenfalls an einem anderen Eingang das Signal des Taktgebers 9 empfängt. Der
Ausgang des UND-Gliedes 14 ist mit einem Eingang eines
weiteren Zählwerks 15 verbunden,
welches ein Zählen
der Bits der Nachricht durchführt.
Der Ausgang des Zählwerks 15 ist
mit einem Decoder 16 verbunden, der das Zählergebnis
des Zählwerks 15 durch
eine Decodierung auswertet, um die Beschaffenheit der Bits und das Format
der Nachricht zu erkennen. So zählt
das Zählwerk 15 eine
bestimmte Anzahl von Taktimpulsen 9, welche geteilt durch
die erste Anzahl von Taktimpulsen, die von dem Zählwerk 11 geliefert
werden, die Anzahl der Bits auf Null ergibt. Dann zählt das
Zählwerk 15 erneut
die Dauer der Bits auf eins der Nachricht. Es wird klar, dass man
sich so außerdem
langsam, indem davon der Mittelwert genommen wird, genauer der Messung
der Dauer der Bits nähern
und daraus genauer die Geschwindigkeit ableiten kann, insbesondere
wenn diese sich im Verlauf der Übertragung ändern soll.
In der Praxis wird nach dem Zählen
des Startbits das Ergebnis des Zählwerks 11 auch beispielsweise
in dem Decoder 16 decodiert, um die Abfolgen der Bits auf
eins zu messen. Nach jedem Zählen
werden die Zählwerke 11 und 15 auf
Null zurückgesetzt,
und zwar beispielsweise zugleich mit den Kippschaltungen D. Der
Decoder 16 überträgt dann
eine Information, die repräsentativ
für die
Anzahl der Bits 8, 9, 10 oder 11 der in der Nachricht enthaltenen
Daten ist, an den Mikroprozessor 4.
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Für das Zurückstellen
auf Null der Kippschaltungen D 7 und 12 werden zwei monostabile
Schaltungen 17 und 18 benutzt, die jeweils zwischen
dem Eingang des Zurückstellens
auf Null der Kippschaltung 7 und dem Ausgang des Gliedes 14 und
zwischen der Eingangsverbindung des empfangenen Signals und dem
Eingang des Zurückstellens
auf Null der Kippschaltung 12 angeschlossen sind.
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Die
Befehle C, die an einen Mikroprozessor 19 des Gerätes übertragen
werden, ermöglichen
diesem, insbesondere wenn er von der in der oben genannten französischen
Patentanmeldung beschriebenen Art ist, seine unterschiedlichen Schaltungen an
das so erkannte Protokoll anzupassen.
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Diese
Steuersignale weisen im Wesentlichen ein so genanntes STROBE-Signal
auf, welches ermöglicht
den Mikroprozessor 19, der die Schnittstelle steuert, zu
informieren, dass die empfangenen Daten gemäß der erkannten Codierungs-
und Übertragungsart
verfügbar
sind. Das andere Signal ist ein Unterbrechungssignal IRQ. Es informiert
diesen Mikroprozessor 19, dass die Decodierung des Wortes, mit
8, 9, 10 oder 11 Bits, durchgeführt
worden ist. Daraufhin sendet der Mikroprozessor 19 dem
Mikroprozessor mit Fuzzi-Logik 4 ein Empfangsbestätigungssignal
ACQ, um ihn zu informieren, dass die Information berücksichtigt
wurde. Anstatt einen separaten Taktgeber 9 vorzusehen,
wird bevorzugt ein Taktsignal durch einen an dem Mikroprozessor 19 befestigten
Quarz 20 zu erzeugen.
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Der
Mikroprozessor 19 empfängt
ebenfalls, insbesondere wenn er zugleich mit der Schnittstelle in
einer integrierten Schaltung ausgeführt ist, die auf der Verbindung 1 verfügbaren Signale.
In einer bevorzugten Variante sind der Mikroprozessor 4 und der
Mikroprozessor 19 auf derselben integrierten Schaltung
ausgeführt.
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5a zeigt,
was die Erfassung der Übertragungsgeschwindigkeit
angeht, die Beschreibung der in dem Speicher 5 gespeicherten
Zugehörigkeitsfunktionen.
In dieser Figur sind symbolisch zwei Achsen dargestellt: die Zeitachse
und die Achse der Zugehörigkeitsgrade.
Auf der Zeitachse sind die möglichen
unterschiedlichen Werte der Bitdauer entsprechend den hohen Impulsen
der übertragenen
Bits eingetragen. So zeigt die Kurve V1 bei 19200 Bits pro Sekunde,
dass ein Grad 1 jedem Wert der Dauer des Bits zwischen 50 Mikrosekunden
und 60 Mikrosekunden zugeordnet wird. Dies entspricht beispielsweise den
genormten Toleranzgrenzen für
die Bitdauer um 52 Mikrosekunden für eine Übertragung von 19200 Bits pro
Sekunde herum. Um die Techniken der Fuzzi-Logik am besten zu nutzen,
wird sogar vorgesehen, dass die Kurve V1 ansteigende und absteigende Rampen
zwischen jeweils 30 Mikrosekunden und 40 Mikrosekunden und 60 Mikrosekunden
und 70 Mikrosekunden aufweist, um einen linear zwischen Null und
eins wachsenden oder abnehmenden Zugehörigkeitsgrad zuzuordnen, wenn
der gemessene Wert außerhalb
40-60 liegt. So wird gesagt, dass wenn das mit dem Zählwerk 11 gemessene
Signal eine Information entsprechend 52 Mikrosekunden liefert, der
Zugehörigkeitsgrad
zu der Funktion V1 für
den gemessenen Wert eins beträgt.
Wenn das gemessene Signal 35 Mikrosekunden beträgt, wird gesagt, dass der Zugehörigkeitsgrad
für die
Funktion V1 0,5 beträgt.
In V2, V3, V4, V5 etc. sind nominale Werte für die Dauer der Bits für Übertragungsgeschwindigkeiten
von 9600, 4800, 2400, 1200 etc. Bits pro Sekunde eingetragen. Außerdem sind
ebenfalls so genannte Zugehörigkeitsfunktionen
X1, X2 etc. entsprechend den höchsten
Geschwindigkeiten von V1 oder Zwischengeschwindigkeiten zwischen
den Geschwindigkeiten Vi und Vi + 1 eingetragen. Um das vorherige
Beispiel wieder aufzunehmen, ist ein Wert der Bitdauer gleich 52
Mikrosekunden als ein Zugehörigkeitsgrad
zu der Funktion V1 mit dem Wert 1 und ein Zugehörigkeitsgrad zu allen anderen
Funktionen gleich Null zu interpretieren.
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5b zeigt
unter den gleichen Bedingungen die Zugehörigkeitsfunktionen als Anzahl
der Bits der Nachricht. Normalerweise ist die Bitanzahl der Nachricht
eine gerade Zahl. Allerdings zählt,
wie hier zuvor erwähnt,
das Zählwerk 15 die
Bits des Taktgebers 9 und nicht die wirklich in der Nachricht übertragenen
Bits. Dies ist tatsächlich
nicht wirklich möglich, da
die Nachricht Bits von Null aufweisen kann, die selbst nicht zählbar wären, da
das Signal nicht Zustand ändern
würde.
Es ist daher möglich,
dass die Anzahl der gezählten
Taktbits, die mit der Taktdauer des Taktgebers 9 multipliziert
und durch die von dem Zählwerk 11 gemessene
Bitdauer dividiert wird, nicht genau eine ganze Zahl ist. Beispielsweise
ist es möglich,
dass wegen der durch die verschiedenen Kippschaltungen oder die
verschiedenen Glider implizierten Verzögerungen eine gewisse Genauigkeit
beim Zählen
verloren geht. Dies stört
aber nicht beim Aufstellen der Zugehörigkeitsfunktionen, wie denjenigen,
die in der 5b gezeigt sind, wo auf der
Abszisse die Anzahl der gezählten
Bits und auf der Ordinate der Zugehörigkeitsgrad eingetragen sind.
Beispielsweise wird gesagt, dass ein Zugehörigkeitsgrad zu der Funktion
N1 (die 8 Bits betrifft) zugeordnet wird, wenn die gemessene Bitanzahl
zwischen 7,8 und 8,2 liegt. Wenn dahingegen diese Bitanzahl zwischen
7,5 und 7,8 oder zwischen 8,2 und 8,5 liegt, wird ein proportional
kleinerer Grad zugeordnet. Der Mikroprozessor 4 empfängt somit
für jede
der dargestellten Funktionen N1 bis N4 einen Zugehörigkeitsgrad.
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Obwohl
die Zugehörigkeitsfunktionen
N1 bis N4 hier getrennt dargestellt sind, wäre es dennoch möglich, um
schlechten Empfangsbedingungen Rechnung zu tragen, die Rampen dieser
Zugehörigkeitsfunktionen
derart mehr zu neigen, dass die Funktionen nicht mehr getrennt sind.
Anstatt somit einen Zugehörigkeitsgrad
zu allen Zugehörigkeitsfunktionen
gleich Null zu haben, könnte
ein Bitanzahlwert gleich 8,5 einen Zugehörigkeitsgrad von 0,25 für die Funktion
N1, 0,25 für
die Funktion N2 und 0 für
die anderen Funktionen aufweisen. Dies erlaubt bei Anwendung der
Regeln der Fuzzi-Logik eine Zweideutigkeit aufzuheben, die im Fall
der Spezialschaltungen des Standes der Technik zudem redhibitorisch ist.
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5c zeigt
entlang einer Abszissenachse Paritätswerte und entlang einer Ordinatenachse
Zugehörigkeitsgrade
zu entsprechenden Funktionen. Diese Zugehörigkeitsfunktionen sind im
Wesentlichen für
die Formate des Typs ASCII zu verwenden. So misst die Zugehörigkeitsfunktion
P1, dass das siebte Bit von 8 gleich eins oder Null ist. Die Funktion P2
misst, dass das achte Bit von 9 gleich 1 oder Null ist und so weiter
für die
Funktionen P3 und P4. Die Parität
wird permanent gemessen. Das Paritätsbit ist dasjenige, welches
dem Stoppbit vorausgeht. Wenn dieses letztere einmal erkannt ist,
kennt man das Format der Nachricht, den Wert des Paritätsbits und
den Wert der Datenbits. Dann kann festgestellt werden, ob die Parität der Nachricht
gerade oder ungerade ist. Für
die folgende Nachricht wird dasselbe durchgeführt. So wird folglich die Parität gemessen,
und zwar beispielsweise mit einem Wert Null, wenn sie gerade ist,
und mit einem Wert eins, wenn sie ungerade ist. Werden die gemessenen
Werte für
mehrere aufeinander folgende Nachrichten zusammen genommen und wird
daraus der Mittelwert gezogen, wird ein Wert bestimmt, der nicht
unbedingt Null oder eins ist, und zwar aufgrund des Übertragungsrauschens.
Die Zugehörigkeitsfunktion
in der Fuzzi-Logik ermöglicht
in diesem Fall, die Nachrichten, deren Parität schlecht ist, und die somit
als schlecht empfangen angesehen werden, ohne Zweideutigkeit auszusondern
und außerdem
sicher abzulehnen.
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5d zeigt
in gleicher Weise wie 5a die Erfassung durch die Funktionen
SP1, SP2, SP3 und somit die Dauer des Stoppbits und den Zugehörigkeitsgrad
zu den verschiedenen zugeordneten Funktionen. Die Dauer des Stoppbits
gibt Auskunft über
die Art des erhaltenen Protokolls.
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5e zeigt
die Ausgangsvariablen des Systems durch die Zugehörigkeitsfunktionen
D1 bis D5, wenn es sich darum handelt nur die Geschwindigkeit zu
verarbeiten. Die Ergebniszugehörigkeitsfunktionen
können
direkt interpretiert werden wie Befehle, die auf den Steuerbus C übertragbar
sind. Die Funktion D1 mit dem Wert 1 ist beispielsweise das Zeichen
dafür,
dass die Geschwindigkeit von 19200 Bits pro Sekunde festgestellt
wurde. Die Ergebniszugehörigkeitsfunktionen
weisen zwangsläufig
steile Flanken auf. In der Tat handelt es sich darum, Befehle zu
geben, wobei diese nur zur Hälfte
gegeben werden können.
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Die
ebenfalls in dem Speicher 5 gespeicherten Regeln der Fuzzi-Logik
sind von der Art, wie sie in der nachstehenden Tabelle aufgeführt ist:
- 1. IF V is V1 and N is N1 and P is not P1 and
SP is SP1 THEN D is D1
- 2. IF V is V1 and N is N1 and P is P1 and SP is SP1 THEN D is
D1
- 3. IF V is V2 and N is N2 and P is P2 and SP is not SP2 THEN
D is D2
- 4. IF V is V2 and N is N1 and P is P1 and SP is SP1 THEN D is
D2
- 5. IF V is V2 and N is N3 and P is P3 and SP is not SP3 THEN
D is D2
- 6. IF V is V2 and N is N1 and P is P1 and SP is SP1 THEN D is
D2
- 7. IF V is V2 and N is N2 and P is P2 and SP is SP2 THEN D is
D2
- 8. IF V is V2 and N is N3 and P is P3 and SP is SP3 THEN D is
D3
- 9. IF V is V2 and N is N1 and P is P2 and SP is not SP1 THEN
D is D0.
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Die
Bedeutung der ersten Zeile ist, dass wenn der Zugehörigkeitsgrad
zu der Funktion V1 (19200) 1 ist, wenn der Wert der Variablen N
gleich N1 ist (das empfangene Wort ist ein Wort mit 8 Bits), wenn
der Paritätswert
P nicht gleich 1 ist, und wenn der Wert des Stoppbits St gemäß der Übertragungsgeschwindigkeit
ist, dann ist die Ausgangsvariable D gleich dem Ausgang D1 (das
empfangene Wort weist die Geschwindigkeit 19200 auf, die Parität ist Null und
das Wort hat 8 Bits). In diesem Fall erzeugt ein in dem Mikroprozessor 4 enthaltener
Decoder das Signal C an diesem Ausgang D1.
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Bei
der zweiten Zeile entspricht das empfangene Wort ebenfalls dem ASCII-Standard,
die Geschwindigkeit liegt bei 19200, die Parität ist 1 und das Wort weist
8 Bits auf.
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In
der dritten Zeile hat man es mit einem Wort mit 9 Bits, einer Geschwindigkeit
von 9600 und einer Null-Parität
zu tun.
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In
der vierten Zeile handelt es sich um ein Wort mit 8 Bits, eine Geschwindigkeit
von 9600 und eine Null-Parität.
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In
der fünften
Zeile handelt es sich um ein Wort mit 10 Bits, eine Geschwindigkeit
von 9600 und eine Null-Parität.
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In
der sechsten, siebten und achten Zeile beträgt die Geschwindigkeit 9600,
die Parität
beträgt eins
und die Worte weisen jeweils 8, 9 und 10 Bits auf.
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In
der neunten Zeile ist der Ausgang Null, was bedeutet, dass die Nachricht
nicht erkannt ist und nicht einem der erwarteten Standards entspricht. Er
ist nicht in dem Speicher 5 gespeichert: es ist nicht möglich die
Schnittstelle des Mikroprozessors 19 zu konfigurieren.
Es ist zu sehen, dass somit die Schnittstelle leicht aktualisiert
werden kann, wenn neue Protokolle auftauchen: es reicht aus, das
Regelspiel zu erweitern.
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Eventuell
kann es erforderlich sein, weitere Zwischenzugehörigkeitsfunktionen aufzustellen.
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Wenn
mehrere Regeln impliziert sind, in dem Fall, wo sich die Zugehörigkeitsfunktionen überschneiden,
werden die Ergebnisse dieser Regeln kombiniert, um das erfasste
Protokoll zu bestimmen. Die Kombination ist eine Kombination der
Art Produkt oder der Art Minimum, welche im Bereich der Fuzzi-Logik
bekannt ist.