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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen modulare Patientenversorgungssysteme. Insbesondere
betrifft die vorliegende Erfindung modulare Verbindungsanordnungen,
wobei Module auf eine praktische, flexible, austauschbare und sichere Weise
trennbar miteinander verbunden werden. Außerdem betrifft die vorliegende
Erfindung ein Schema für
die automatische und dynamische Zuweisung aufeinanderfolgender logischer
Adressen an Peripherieeinheiten, die an eine zentrale Verwaltungseinheit
angeschlossen sind.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Auf
dem Gebiet der Medizin sind Systeme bekannt, die mehrere Infusionspumpeneinheiten, Messeinheiten,
wie etwa Blutdrucküberwachungsgeräte und Pulsoxymeter,
und andere Patientenversorgungseinheiten enthalten. Zum Beispiel
offenbart Kerns et al. (US-Patentschrift Nr. 4,756,706; "Kerns") ein zentral verwaltetes
Pumpensystem, bei dem die Pumpen- und Überwachungsmodule selektiv
an eine zentrale Verwaltungseinheit angeschlossen sind. Die zentrale
Verwaltungseinheit steuert die interne Einrichtung und Programmierung
der angeschlossenen Module und empfängt Informationen von diesen
und zeigt diese an. Mit Ausnahme des ersten Moduls, das permanent
angeschlossen ist, können
die einzelnen Module von der zentralen Verwaltungseinheit getrennt
werden. Nachdem ein Modul angeschlossen und programmiert worden
ist, ist es nach einer drauffolgenden Trennung weiterhin dazu in
der Lage, unabhängig
von der Verwaltungseinheit zu arbeiten.
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Kerns
sieht vor, dass jedes Modul über
sein eigenes, gesondertes Kabel verfügt, das zu der zentralen Verwaltungseinheit
führt,
wobei dieses Kabel Verbindungen für eingehende Kommunikation
und für
ausgehende Kommunikation umfasst (Kerns, Spalte 5, Zeilen 11 bis
19). Den gesonderten Kontakt mit der zentralen Verwaltungseinheit
erlangen die Kabel der einzelnen Einheiten über die in jedes Modul eingebauten
Durchführungsstrukturen
(Kerns 4f). Somit ist der zentralen
Verwaltungseinheit die relative Position eines gegebenen Moduls
im Stapel über
die physische Schnittstelle, mit der das Modul verbunden ist, automatisch
bekannt (Kerns Spalte 5, Zeilen 32–36).
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Kerns
weist mehrere Nachteile auf. Da jedes Modul seinen eigenen Satz
elektrischer Pfade zur zentralen Einheit erfordert, ist die Gesamtzahl
an Modulen, die gestapelt werden können, nur um eins größer als
die Anzahl der in jedem Modul vorhandenen durchgeführten Kabel.
Zum Beispiel können
im Falle der in Kerns, 4f, gezeigten Durchführungsstruktur
insgesamt nur vier Module von einem System aufgenommen werden, das
diese Module benutzt. Zudem bedingt die Mehrfachverkabelungsstruktur
zusätzliches
Gewicht, zusätzliche
Kosten und zusätzliche
Komplexität.
Zum Beispiel muss jedes Signal eines jeden Kabels unter den Stiften
122 der Kontaktstruktur aus Kerns 3 über seinen
eigenen Kontaktstift verfügen.
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Rubalcaba
(US-Patentschrift Nr. 4,898,578) offenbart des Weiteren ein Medikamenteninfusionssystem,
das mehrere Infusionspumpenmodule aufweist, die selektiv an eine
zentrale Verwaltungseinheit angeschlossen sind, um so eine zentrale
Steuerung bereitzustellen. Insbesondere nimmt die zentrale Verwaltungseinheit
Infusionsparameter vom Benutzer entgegen und führt daraufhin mit diesen Parametern
Berechnungen aus, um die gewünschte
Infusionsrate zu ermitteln. Wenn diese Rate bestimmt ist, kann die
zentrale Verwaltungseinheit die Infusion entsprechend steuern. Rubalcaba
stellt jedoch keine Lösung
für das
Problem der elektrischen und mechanischen Konnektivität der Einheiten
bereit, wie es obenstehend unter Bezugnahme auf Kerns beschrieben
wurde.
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Es
hat sich herausgestellt, dass ein Schema mit einem gemeinsamen Kommunikationsbus
zu einer geringeren Komplexität
des modularen Patientenversorgungssystems führt. Andererseits wird jedoch
in einem System, das nicht über
gesonderte Kommunikationsverbindungen von der zentralen Einheit
zu den einzelnen Peripherieeinheiten verfügt, ein Schema zur logischen
Adressierung der Peripherieeinheiten gemäß ihrer physischen Anordnung
im System benötigt.
Es ist erstrebenswert, dass keine von außen erfolgenden Benutzereingaben
benötigt werden,
um diese Identifikation und logische Adressierung zu erreichen.
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Barbour
et al. (US-Patentschrift Nr. 3,949,380) offenbart ein Verfahren
zur Steuerung der Wiederzuweisung von Peripheriegeräten, wobei
ein Hostprozessor unter Verwendung logischer Adressen, die von den
verschiedenen Programmen in einer Mehrprozessorumgebung genutzt
werden, auf mehrere Peripheriegeräte mit physischen Adressen
zugreift. Diese Offenbarung betrifft jedoch schlicht das Abbilden
von logischen Adressen auf physische Adressen, um auf Peripheriegeräte zuzugreifen.
Die Offenbarung geht davon aus, dass jedes der Peripheriegeräte über eine
physische Adresse verfügt und
umgeht so die Notwendigkeit zum Erfassen der physischen Anordnung
der Peripheriegeräte
zur Zuweisung aufeinanderfolgender logischer Adressen.
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Eggers
et al. (WO 96/28209) offenbart ein modulares Patientenversorgungssystem,
das eine Schnittstelle aufweist, die trennbar an mehrere Patientenfunktionseinheiten
angeschlossen ist. Die Funktionseinheiten und die Schnittstelleneinheit
können
vertauscht werden und sind programmierbar, so dass sich eine gesteigerte
Flexibilität
ergibt.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein modulares
Patientenversorgungssystem bereitzustellen, wobei Module auf eine
praktische, flexible, austauschbare und sichere Weise trennbar miteinander
verbunden sind.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Schema
für die
dynamische Zuweisung aufeinanderfolgender logischer Adressen an
Peripherieeinheiten, die in einem modularen Patientenversorgungssystem
mit einer Anordnung mit gemeinsamem Kommunikationsbus an die zentrale Verwaltungseinheit
angeschlossen sind, bereitzustellen.
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Noch
eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die
automatische Adresszuweisung an Peripherieeinheiten bereitzustellen,
ohne dass von außen
erfolgende Benutzereingaben bezüglich
der relativen physischen Anordnung der Peripheriegeräte notwendig
werden.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Diese
und weitere Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden in einem
modularen Patientenversorgungssystem bereitgestellt, das eine Schnittstelleneinheit
zum Versehen des modularen Patientenversorgungssystems mit einer
Benutzerschnittstelle sowie mehrere Funktionseinheiten aufweist,
wobei die Funktionseinheiten trennbar mit der Schnittstelleneinheit
verbunden werden können,
um Patiententherapien bereitzustellen oder den Patientenzustand
zu überwachen,
wobei die Funktionseinheiten zum trennbaren Anschluss an die Schnittstelleneinheit
oder an andere Funktionseinheiten vorgesehen sind, um so eine lineare
Gruppierung von Einheiten zu bilden. Die lineare Gruppierung von
Einheiten bildet einen gemeinsamen Kommunikationsbus, der die High-Level-Kommunikation
zwischen den einzelnen Funktionseinheiten und der Schnittstelleneinheit
gemäß den jeder
Funktionseinheit zugewiesenen eindeutigen, aufeinanderfolgenden
logischen Identifikationen zulässt.
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Die
lineare Gruppierung von Einheiten umfasst ein Anfangsende und ein
Abschlussende, und jede Einheit verfügt über eine Anfangsseite und eine Abschlussseite,
wobei die Anfangsseite einer jeden Einheit trennbar an die Abschlussseite
jeder anderen Einheit angeschlossen werden kann. In einer Ausführungsform
handelt es sich bei dem Anfangsende um das linke Ende und bei dem
Abschlussende um das rechte Ende der linearen Gruppierung.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung werden ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitgestellt,
wobei das modulare Patientenversorgungssystem dazu in der Lage ist,
die Schnittstelleneinheit dazu zu veranlassen, aufeinanderfolgende
logische Identifikationen automatisch und dynamisch an die angeschlossenen
Funktionseinheiten gemäß deren
jeweiligen Positionen in der linearen Gruppierung von Einheiten zuzuweisen.
Die Zuweisung erfolgt insofern automatisch, als sie keine Anweisungen
durch einen Benutzer bezüglich
der relativen Positionen der Einheiten in der linearen Gruppierung
erfordert. Die Schnittstelleneinheit und die Funktionseinheiten
sind so konfiguriert und dimensioniert, dass sie in der Lage sind, eine
Reihe von Schritten automatisch auszuführen, um die aufeinanderfolgenden
logischen Identifikationen automatisch und dynamisch zuzuweisen.
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Generell
weist jede Funktionseinheit einen Einheitenerfassungsbusabschnitt
zum Bilden eines Einheitenerfassungsbusses auf. Insbesondere bildet der
Einheitenerfassungsbusabschnitt einen linken Einheitenerfassungsbus
für links
der Schnittstelleneinheit angeschlossene Funktionseinheiten aus,
der an einer linken Einheitenerfassungsleitung der Schnittstelleneinheit
endet. Jedoch ist der Einheitenerfassungsbusabschnitt insofern bidirektional
als, wenn die Funktionseinheit rechts der Schnittstelleneinheit
angeschlossen wird, ein rechter Einheitenerfassungsbusabschnitt
gebildet wird, der an einer rechten Einheitenerfassungsleitung der
Schnittstelleneinheit endet. Jede Funktionseinheit ist dazu in der
Lage, ihren jeweiligen Einheitenerfassungsbus auf Low-Pegel zu ziehen,
wobei der Einheitenerfassungsbus an einen Pullup-Widerstand in der
Schnittstelleneinheit gekoppelt ist und der Pullup-Widerstand seinerseits
mit einer Quelle konstanter Spannung verbunden ist. Jede Funktionseinheit
verfügt zudem über eine
Identifikationsfreigabe-ein-Leitung an ihrer linken und eine Identifikationsfreigabe-aus-Leitung
an ihrer rechten Seite. Der Wert der auf diesen Leitungen vorhandenen
Signale kann FREIGABE oder SPERRE sein. In einer Ausführungsform
entspricht FREIGABE einem High-Pegelwert, wohingegen SPERRE einem
Low-Pegelwert entspricht. Die Schnittstelleneinheit umfasst zudem eine
Identifikationsfreigabe-aus-Leitung an ihrer rechten Seite.
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Ein
Hauptmerkmal jedes einzelnen Funktionsmoduls ist, dass es derart
ausgelegt und konfiguriert ist, dass die Identifikationsfreigabe-ein-Leitung den
Wert der Identifikationsfreigabe-aus-Leitung einer linken benachbarten
Einheit annimmt, es sei denn, die Funktionseinheit befindet sich
am linken Ende der Gruppierung. Wenn sich die Einheit am linken
Ende der Gruppierung befindet, nimmt die Identifikationsfreigabe-ein-Leitung automatisch
den Wert FREIGABE an; hierfür sorgt
ein Pullup-Widerstand, der zwischen die Identifikationsfreigabe-ein-Leitung und
eine Quelle konstanter Spannung auf FREIGABE-Pegel geschaltet ist.
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Bei
Empfang eines ersten Befehls von der Schnittstelleneinheit über den
gemeinsamen Kommunikationsbus setzen alle Funktionseinheiten Identifikationsfreigabe-aus
auf SPERRE und ziehen ihre jeweiligen Einheitenerfassungsbusse auf
Low-Pegel. An diesem Punkt ist die am weitesten links befindliche
Einheit die einzige Funktionseinheit, die (1) einen Wert FREIGABE
an ihrer Identifikationsfreigabe-ein-Leitung erfasst, und der (2)
seit Erhalt des ersten Befehls noch keine logische Identifikation
zugewiesen ist. Die am weitesten links befindliche Einheit sendet über den
gemeinsamen Kommunikationsbus eine BEREIT_FÜR_ID-Nachricht an die Schnittstelleneinheit.
Als Antwort sendet die Schnittstelleneinheit eine aufeinanderfolgende
logische Adresse über den
gemeinsamen Kommunikationsbus, und diese Adresse wird von der am
weitesten links befindlichen Einheit empfangen. Nach Empfang der
logischen Identifikation gibt die am weitesten links befindliche Funktionseinheit
ihren jeweiligen Einheitenerfassungsbus frei und setzt ihre Identifikationsfreigabe-aus-Leitung
auf FREIGABE. An diesem Punkt ist die nächste benachbarte Funktionseinheit
die einzige Funktionseinheit, die (1) einen Wert FREIGABE an ihrer
Identifikationsfreigabe-ein-Leitung erfasst, und der (2) seit Erhalt
des ersten Befehls noch keine logische Identifikation zugewiesen
ist. Die nächste
benachbarte Funktionseinheit sendet über den gemeinsamen Kommunikationsbus
eine BEREIT_FÜR_ID-Nachricht
an die Schnittstelleneinheit, die Schnittstelleneinheit sendet eine
aufeinanderfolgende logische Adresse, und die nächste benachbarte Einheit gibt
ihren jeweiligen Einheitenerfassungsbus frei und setzt ihre Identifikationsfreigabe-aus-Leitung
auf FREIGABE.
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Wenn
allen Funktionseinheiten auf der linken Seite der Schnittstelleneinheit
logische Identifikationen zugewiesen worden sind, wird die Schnittstelleneinheit
hierüber
durch die Freigabe des linken Einheitenerfassungsbusses in Kenntnis
gesetzt. An diesem Punkt wird die Identifikationsfreigabe-aus-Leitung
an der rechten Seite der Schnittstelleneinheit auf FREIGABE gesetzt.
Als Antwort sendet die benachbarte Funktionseinheit auf der rechten
Seite der Schnittstelleneinheit, sofern vorhanden, über den
gemeinsamen Kommunikationsbus eine BEREIT_FÜR_ID-Nachricht an die Schnittstelleneinheit.
Es wird damit fortgefahren; auf diese Art logische Identifikationen
zuzuweisen, bis die am weitesten rechts befindliche Einheit ihre
logische Identifikation empfangen hat und den rechten Einheitenerfassungsbus
freigibt. Die Schnittstelleneinheit erlangt davon Kenntnis, dass
die Zuweisung der logischen Identifikationen abgeschlossen ist,
wenn der rechte Einheitenerfassungsbus derart freigegeben wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Vorderansicht eines elektronischen Systems mit mehreren Modulen,
wobei die einzelnen Module gemäß der vorliegenden
Erfindung elektrisch und strukturell untereinander verbunden sind;
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2 zeigt
eine Schrägansicht
zweier Module, die strukturelle und elektrische Merkmale zur Verbindung
der Module gemäß der vorliegenden
Erfindung aufweisen;
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3 zeigt
ein funktionales Schaltbild der Merkmale der Schnittstelleneinheit
zur Einheitenidentifikation und zur Bereitstellung logischer Adressen
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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4 zeigt
ein funktionales Schaltbild der Merkmale einer Funktionseinheit
zur Einheitenidentifikation und zur Bereitstellung logischer Adressen
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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5 zeigt
ein logisches Funktionsblockschaltbild der Merkmale eines modularen
Patientenversorgungssystems zur Kommunikation zwischen Einheiten
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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6A und 6B zeigen
ein funktionales Schaltschema der Merkmale eines modularen Patientenversorgungssystems
zur Einheitenerfassung und Einheitenidentifikation gemäß der vorliegenden Erfindung;
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7, 8, 9A und 9B und 10 erläutern Schritte,
die von der Schnittstelleneinheit zur Einheitenidentifikation und
zur Zuweisung logischer Identifikationen gemäß der vorliegenden Erfindung
ausgeführt
werden;
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11 und 12 erläutern Schritte,
die von einer Funktionseinheit eines modularen Patientenversorgungssystems
gemäß der vorliegenden
Erfindung ausgeführt
werden.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die
folgenden Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden im Zusammenhang mit einem modularen
Patientenversorgungssystem beschrieben, wenngleich der Fachmann
erkennt, dass die offenbarten Verfahren und Strukturen ohne weiteres
zur Anwendung in einem weiteren Rahmen angepasst werden können. Wo
dieselbe Bezugszahl bezüglich
verschiedener Figuren wiederholt wird, bezieht sie sich auf die
entsprechende Struktur in jeder der Figuren.
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1 offenbart
ein modulares Patientenversorgungssystem 100 gemäß der vorliegenden
Erfindung. Das modulare Patientenversorgungssystem 100 umfasst
mehrere Module oder Einheiten, darunter eine Schnittstelleneinheit 102 und
Funktionseinheiten 104, die untereinander trennbar verbunden sind,
um so eine lineare Gruppierung zu bilden. 1 zeigt
die an die Schnittstelleneinheit 102 gekoppelten beispielhaften
Funktionseinheiten 104A, 104B, 104C und 104D.
Zwar sind in 1 vier Funktionseinheiten gezeigt,
jedoch kann ein modulares Patientenversorgungssystem gemäß der vorliegenden
Erfindung eine an lediglich eine Funktionseinheit 104 gekoppelte
Schnittstelleneinheit 102 umfassen, oder es kann eine an
bis zu "N" Funktionseinheiten 104 gekoppelte
Schnittstelleneinheit 102 umfassen.
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Die
Schnittstelleneinheit 102 führt generell die folgenden
Funktionen aus: (1) Bereitstellen einer physischen Befestigung des
Systems an Strukturen wie etwa Infusionsstangen oder Bettgeländer, (2)
Bereitstellen von elektrischer Leistung an das System, (3) Bereitstellen
einer Schnittstelle zwischen dem System und externen Geräten, (4)
Bereitstellen einer Benutzerschnittstelle zu dem System, und (5)
Bereitstellen der Steuerung des Gesamtsystems, was das Bereitstellen
von Informationen an und das Empfangen von Informationen von Funktionseinheiten 104 einschließt. In 1 sind
bestimmte Gesichtspunkte der Benutzerschnittstellen der Schnittstelleneinheit 102 gezeigt,
die einen Informationsschirm 106, numerische Tasten 108 und
programmierbare Tasten 110 aufweisen kann.
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Die
Funktionseinheiten 104 dienen generell dazu, in Reaktion
auf Informationen, von denen mindestens einige von der Schnittstelleneinheit 102 empfangen
werden können,
die Überwachung
von oder Therapien für
Patienten bereitzustellen. In vielen Fällen dienen die Funktionseinheiten 104 auch zum
Kommunizieren von Informationen an die Schnittstelleneinheit 102.
Beispielsweise kann es sich bei der Funktionseinheit 104A um
eine Infusionspumpeneinheit handeln, die dazu dient, in Reaktion
auf bestimmte, von der Schnittstelleneinheit 102 empfangene
Befehle Flüssigkeiten
an einen Patienten zu liefern, während
es sich bei der Funktionseinheit 104B um eine Blutdrucküberwachungseinheit handeln
kann, die dazu dient, der Schnittstelleneinheit 102 Informationen über den
Blutdruck eines Patienten bereitzustellen. Der Umfang der Erfindung wird
hierdurch jedoch nicht eingeschränkt.
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Für die vorliegende
Erfindung ist die genaue Funktion der einzelnen Funktionseinheiten 104 nicht von
Bedeutung. Die vorliegende Erfindung zielt vielmehr (1) auf die mechanische
und elektromechanische Kopplung der Funktionseinheiten 104 untereinander
sowie an die Schnittstelleneinheit 102 und (2) auf das
Schema zur Erfassung und Kommunikation zwischen den Einheiten des
modularen Patientenversorgungssystems 100 ab. Um die vorliegende
Erfindung zu verstehen, ist es daher lediglich wichtig, zu erkennen,
dass die Funktionseinheiten 104 (1) Mittel zur trennbaren
Kopplung untereinander sowie an die Schnittstelleneinheit 102 und
(2) Mittel zur Kommunikation mit der Schnittstelleneinheit 102 benötigen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sind die Schnittstelleneinheit 102 und
die Funktionseinheiten 104 seitwärts austauschbar. Unter "seitwärts austauschbar" ist zu verstehen,
dass die Module beim Bilden einer linearen Gruppierung von Modulen
in einer beliebigen Reihenfolge angeordnet werden können. So
können
in 1 die Module des modularen Patientenversorgungssystems 100 stattdessen
von links nach rechts in der Abfolge 104C, 102, 104B, 104D, 104A angeordnet
sein, ohne dass dadurch die Funktionalität des Systems beeinträchtigt wird.
Um seitwärts
austauschbar zu sein, sollten die Einheiten 102 und 104 aus 1 im
Wesentlichen identische Verbindungsmerkmale auf ihren jeweiligen
linken Seiten aufweisen, und sie sollten entsprechende, im Wesentlichen identische
Verbindungsmerkmale auf ihren rechten Seiten aufweisen. Wären die
Einheiten stattdessen zur Kopplung in einer vertikalen linearen
Gruppierung vorgesehen, was vom Umfang der vorliegenden Erfindung
abgedeckt ist, würden
die Einheiten im Wesentlichen identische Verbindungsmerkmale auf ihren
jeweiligen Oberseiten aufweisen, und sie würden entsprechende, im Wesentlichen
identische Verbindungsmerkmale auf ihren Unterseiten aufweisen. Im
Sinne einer klareren Erläuterung
wird jedoch nur eine physische Anordnung von links nach rechts beschrieben.
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Um
die oben beschriebene Seitwärtsaustauschbarkeit
zu erreichen, sollten die Einheiten 102 und 104 außerdem einander
ergänzende
Leistungs-, Einheitenerfassungs- und Kommunikationsschaltungen aufweisen.
Unter "einander
ergänzend" ist zu verstehen,
dass die Einheiten 102 und 104 generell auf einer
ersten und auf einer zweiten Seite Leistungs-, Einheitenerfassungs-
und Kommunikationsschaltungskontakte aufweisen, und dass die Kontakte
auf der ersten Seite einer Einheit mit entsprechenden Kontakten
auf der zweiten Seite einer beliebigen anderen Einheit verbunden
werden können,
wobei die gesamte lineare Gruppierung von Einheiten, die das modulare
Patientenversorgungssystem 100 umfasst, voll betriebsfähig ist.
In 1 ist beispielsweise die erste Seite einer Einheit
die linke Seite, und die zweite Seite einer Einheit ist die rechte
Seite. In Bezug zu diesem Beispiel, und wie später näher erläutert, muss die Funktionseinheit 104C dazu
in der Lage sein, links elektrische Leistung von der Schnittstelleneinheit 102 zu
empfangen und sie an die von ihr aus rechts befindliche Einheit 104D zu übertragen;
wenn sie jedoch physisch mit der Funktionseinheit 104B vertauscht
wird, muss die Einheit 104C dazu in der Lage sein, rechts
elektrische Leistung von der Schnittstelleneinheit 102 zu
empfangen und sie an die von ihr aus links befindliche Einheit 104A zu übertragen,
und so weiter.
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Wie
in 1 gezeigt, kann jede Funktionseinheit 104 eine
Einheitenidentifikationsanzeige 112 aufweisen, die eine
logische Adresse der Funktionseinheit innerhalb der linearen Gruppierung
bezeichnet. Die logische Adresse einer Funktionseinheit 104 bezeichnet
ihre Position in der linearen Gruppierung relativ zu anderen Funktionseinheiten 104.
Die logische Adresse einer Funktionseinheit 104 wie etwa der
Einheit 104B wird von der Schnittstelleneinheit 102 benutzt,
um in einer nachstehend beschriebenen Umgebung mit gemeinsamem Kommunikationsbus die
Funktionseinheit 104B eindeutig zu identifizieren und mit
ihr zu kommunizieren. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung entspricht
die logische Adresse einer Funktionseinheit ihrer aufeinanderfolgenden
Position in der linearen Gruppierung von Funktionseinheiten. So
kann das in 1 gezeigte System zu Erläuterungszwecken
von links nach rechts angeordnete Funktionseinheiten 104A bis 104D mit
den logischen Adressen A, B, C und D enthalten. In dieser Ausführungsform
bildet die linke Seite der am weitesten links befindlichen Einheit
ein Anfangsende der linearen Gruppierung, während die rechte Seite der
am weitesten rechts befindlichen Einheit ein Abschlussende der linearen
Gruppierung bildet.
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Auch
ist in einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung die logische Adresse einer Funktionseinheit 104 positionsabhängig, nicht
einheitenabhängig.
Würden
also zum Beispiel in 1 die Positionen der Funktionseinheiten 104B und 104C in der
linearen Gruppierung physisch vertauscht, so würde sich die logische Adresse
der Einheit 104B in C ändern,
und die logische Adresse der Einheit 104C würde sich
in B ändern, so
dass die Reihenfolge der logischen Adressen von links nach rechts
weiterhin A, B, C und D wäre.
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2 erläutert mechanische
und elektromechanische Gesichtspunkte der Schnittstelleneinheit 102 und
der Funktionseinheiten 104 gemäß der vorliegenden Erfindung.
Bezüglich
der mechanischen und elektromechanischen Gesichtspunkte der Erfindung
sind die Verbindungsmerkmale der Schnittstelleneinheit 102 gleichartig
beschaffen wie die Verbindungsmerkmale der Funktionseinheiten 104,
und deswegen wird nur eine beispielhafte Einheit 104A beschrieben.
Außerdem
wird, wo dies der Deutlichkeit halber notwendig ist, eine beispielhafte
Einheit 104B beschrieben, die mit der Einheit 104A im
Wesentlichen identisch ist und an diese angeschlossen wird.
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2 zeigt
eine Schrägdarstellung
der beispielhaften Einheiten 104A und 104B in
einer Anordnung, die dem Verbinden durch Ineinandereinpassen vorausgeht.
Wie in 2 gezeigt, umfasst die Einheit 104A ein
Chassis 200 mit einer linken Seite 202, einer
Vorderseite 204 und einer rechten Seite 206. Es versteht
sich, dass 2 zwar auf den Einheiten 104A und 104B nummerierte
Komponenten entsprechend ihrer Sichtbarkeit in der Schrägzeichnung zeigt,
die Einheiten 104A und 104B jedoch im Wesentlichen
identische nummerierte Komponenten umfassen. Die Einheit 104A umfasst
weiterhin einen männlichen
Steckverbinderabschnitt 208 auf der rechten Seite 206,
einen weiblichen Steckverbinderabschnitt 210 auf der linken
Seite 202, ein männliches,
auf der rechten Seite 206 ausgebildetes Vorsprungsmerkmal 212,
ein weibliches, in der linken Seite 202 ausgebildetes Vertiefungsmerkmal 214, ein
nahe der rechten Seite 206 ausgebildetes Einrastmerkmal 216 und
eine nahe der linken Seite 202 ausgebildete Zunge 218.
Die Einheit 104A umfasst weiterhin die an den männlichen
Steckverbinderabschnitt 208 angebundene Abdeckung 220,
die dazu dient, den männlichen
Steckverbinderabschnitt 208 während Phasen der Nichtbenutzung
abzudecken, und die in der rechten Seite 206 nahe dem männlichen
Steckverbinderabschnitt 208 ausgebildete Tasche 222,
die andernfalls dazu dient, die Abdeckung 220 aufzunehmen.
Die Einheit 104A umfasst weiterhin die an den weiblichen
Steckverbinderabschnitt 210 angebundene Abdeckung 224,
die dazu dient, den weiblichen Steckverbinderabschnitt 210 während Phasen
der Nichtbenutzung abzudecken, und die in der linken Seite 202 nahe
dem weiblichen Steckverbinderabschnitt 210 ausgebildete
Tasche 226, die andernfalls dazu dient, die Abdeckung 224 aufzunehmen.
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Der
männliche
Steckverbinderabschnitt 208 der Einheit 104A ist
zur klappbaren Verbindung mit dem weiblichen Steckverbinderabschnitt 210 der
Einheit 104B angeordnet und ausgebildet, um so die mechanische
und elektrische Kopplung der Einheiten 104A und 104B herzustellen.
In einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung bilden der männliche Steckverbinderabschnitt 208 und
der weibliche Steckverbinderabschnitt 210 zudem ein 15-poliges Steckverbinderpaar
zur elektrischen Kopplung. Dieses elektrische Steckverbinderpaar
ist für
die elektrische Kopplung der elektronischen Komponenten 104A und 104B vorgesehen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung sind die Funktionseinheiten 104 und die Schnittstelleneinheit 102 aus 1 mit
Hardware- und Softwarekomponenten versehen, die es ermöglichen:
(1) angeschlossene Funktionseinheiten automatisch zu erfassen, (2)
an angeschlossene Einheiten automatisch und gemäß deren aufeinanderfolgender
Position in der linearen Gruppierung von Einheiten eindeutige logische
Adressen zuzuweisen, und (3) das Trennen von Funktionseinheiten
von dem System automatisch zu erfassen. Unter "automatisch" ist zu verstehen, dass keine zugehörigen Benutzereingaben
erforderlich sind.
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So
ist zum Beispiel in dem in 1 gezeigten
System 100, das gemäß der vorliegenden
Erfindung ausgeführt
ist, das System 100 dazu in der Lage, beim anfänglichen
Hochfahren automatisch die logischen Adressen A, B, C bzw. D an
die Einheiten 104A, 104B, 104C bzw. 104D zuzuweisen.
Wenn später
eine zusätzliche
Einheit 104E (nicht gezeigt) rechts von der Einheit 104D in
der linearen Gruppierung hinzugefügt wird, während sich das System 100 in
Betrieb befindet, ist das System 100 ferner dazu in der
Lage, der hinzugefügten
Einheit 104E automatisch die logische Adresse E zuzuweisen.
Würde die zusätzliche
Einheit 104E stattdessen links von der Einheit 104A hinzugefügt, so ist
das System 100 dazu in der Lage, der hinzugefügten Einheit 104E eine
logische Adresse A zuzuweisen und den Einheiten 104A bis 104D die
logischen Adressen B, C, D bzw. E neu zuzuweisen. Falls eine der
sich in Betrieb befindenden Funktionseinheiten 104 aus 1 auf unvorhergesehene
Weise entfernt wird, ist das System 100 schließlich in
der Lage, einen Alarmton zu erzeugen oder in einen Alarmzustand überzugehen. Unter "auf unvorhergesehene
Weise" ist zu verstehen,
dass die Schnittstelleneinheit 102 die Entfernung der entfernten
Einheit nicht in Reaktion auf ein Signal vom Benutzer oder in Reaktion
auf sonstige Eingaben, Algorithmen oder Bedingungen autorisiert hat.
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Unter
Bezugnahme auf 3 ist die Schnittstelleneinheit 102 gezeigt
und umfasst: einen Mikroprozessor 600, einen Sender 902,
einen ersten Kommunikationsbusabschnitt 904, einen Empfänger 906, einen
zweiten Kommunikationsbusabschnitt 908, eine Einheitenerfassungs-Pullup-Quelle 910,
eine linke Einheitenerfassungsleitung 912, eine rechte Einheitenerfassungsleitung 914,
eine Identifikationsfreigabe-ein-Leitung 916, eine Identifikationsfreigabe-aus-Leitung 918 und
Pullup-Widerstände 920 und 922.
Diese Elemente werden untenstehend zusammen mit den Elementen der
in 4 gezeigten beispielhaften Funktionseinheit 104A beschrieben; Letztere
umfasst: einen Mikroprozessor 700, einen Empfänger 1002,
einen ersten Kommunikationsbusabschnitt 1004A, einen Sender 1006,
einen zweiten Kommunikationsbusabschnitt 1008A, einen Einheitenerfassungsbusabschnitt 1010A,
einen Pulldown-Transistor 1011,
eine interne Pullup-Quelle 1012, ein UND-Gatter 1014,
eine Identifikationsfreigabe-ein-Leitung 1016, eine Identifikationsfreigabe-aus-Leitung 1018 und
einen Pullup-Widerstand 1020.
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5 zeigt
ein symbolisches Schaltbild des Schemas von System 100 zur
Kommunikation zwischen Einheiten gemäß der vorliegenden Erfindung. Die
ersten Kommunikationsbusabschnitte 904, 1004A, 1004B, 1004C, 1004D der
Einheiten 102 und 104 bilden einen Sende-Kommunikationsbus 1004, wenn
alle Einheiten wie in 1 gezeigt zusammengekoppelt
sind. Der Sende-Kommunikationsbus 1004 beginnt
beim Sender 904 der Schnittstelleneinheit 102,
koppelt an die Empfänger 1002 in
den Funktionseinheiten 104 an und dient als Pfad, auf dem
Informationen von der Schnittstelleneinheit 102 zu den Funktionseinheiten 104 laufen.
Die zweiten Kommunikationsbusabschnitte 908, 1008A, 1008B, 1008C und 1008D der
Einheiten 102 und 104 formen auf gleiche Weise
einen Empfangs-Kommunikationsbus 1008. Der Empfangs-Kommunikationsbus 1008 endet
beim Empfänger 906 der
Schnittstelleneinheit 102, koppelt an die Sender 1006 in
den Funktionseinheiten 104 an und dient als Pfad, auf dem
Informationen von den einzelnen Funktionseinheiten 104 zur Schnittstelleneinheit 102 laufen.
Die Sender und Empfänger
sind, wie in 5, jeweils mit dem in ihrer Einheit
enthaltenen Mikroprozessor gekoppelt. Im Allgemeinen bildet die
beschriebene Konfiguration zur Kommunikation zwischen Einheiten
eine Mehrpunktkommunikationsverbindung ohne Kollisionserkennung,
wie sie auf dem Fachgebiet bekannt ist. In einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung entsprechen die Sender und Empfänger dem RS485-Protokoll. In
einer bevorzugten Ausführungsform
handelt es sich außerdem
bei den Kommunikationsbussen 1004 und 1006 jeweils
um ein differentielles Paar, was das Zurückweisen von auf dem Signalpaar
auftretendem Gleichtaktrauschen ermöglicht. In einer bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung sind ferner die Sender und Empfänger in der Schnittstelleneinheit 102 und
den Funktionseinheiten 104 zur Einzelfehler-Abmilderung
dazu in der Lage, von Vollduplexbetrieb, wobei die Kommunikation
auf einem einzelnen Bus unidirektional erfolgt, in Halbduplexbetrieb,
wobei die Kommunikation auf einem einzelnen Bus bidirektional erfolgt,
umzuschalten.
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Während die
Kommunikationsbusse 1004 und 1008 die allgemeinen
Mittel für
die High-Level-Kommunikation zwischen Einheiten bereitstellen, werden
weitere Schaltungen und Software benötigt, um die Zuweisung logischer
Adressen an die Funktionseinheiten bereitzustellen, weil die Kommunikationsbusse
nicht in der Lage sind, die relativen Positionen der Funktionseinheiten 104 und
der Schnittstelleneinheit 102 in der Gruppierung von Einheiten
zu erfassen.
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Mittel
zum Erreichen dieses Ergebnisses werden unter Bezugnahme auf 3, 4, 6A und 6B beschrieben.
In 4 ist ein Einheitenerfassungsbusabschnitt 1010A gezeigt,
der dazu vorgesehen ist, an die Einheitenerfassungsbusabschnitte
anderer Funktionseinheiten 104 und an die linke Einheitenerfassungsleitung 912 oder
die rechte Einheitenerfassungsleitung 914 der Schnittstelleneinheit 102 (3)
gekoppelt zu werden. Wie in 6A und 6B gezeigt,
entstehen durch diese Kopplung der linke und der rechte Einheitenerfassungsbus 1200L bzw. 1200R. 3 wiederum
zeigt die Pullup-Quelle 910, die über Pullup-Widerstände 920 und 922 an
Einheitenerfassungsleitungen 912 bzw. 914 gekoppelt
ist und dazu dient, die Busse 1200L bzw. 1200R auf
High-Pegel zu ziehen (6A und 6B). Schließlich zeigt 4 den
Pulldown-Transistor 1011 in der beispielhaften Funktionseinheit 104A,
der an den Einheitenerfassungsbusabschnitt 1010A und somit
an den Einheitenerfassungsbus 1200L gekoppelt ist. Wie
gezeigt ist der Transistor 1011 dazu in der Lage, in Abhängigkeit
davon, auf welcher Seite der Schnittstelleneinheit 102 sich
die Funktionseinheit 104 befindet, den Einheitenerfassungsbus 1200L oder 1200R (6A und 6B)
in Reaktion auf ein positives Signal von einer PULLDOWN-Leitung
des Mikroprozessors 700, an den er gekoppelt ist, auf Low-Pegel
zu ziehen. Im Betrieb ist die Funktionseinheit 104 somit
in der Lage, in Reaktion auf Softwareinstruktionen, die von ihrem Mikroprozessor 700 ausgeführt werden,
den Einheitenerfassungsbus 1200L oder 1200R auf
Low-Pegel zu ziehen.
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Wie
in 3 gezeigt, umfasst die Schnittstelleneinheit eine
Identifikationsfreigabe-ein-Leitung 916 und eine Identifikationsfreigabe-aus-Leitung 918.
Die Identifikationsfreigabe-aus-Leitung 918 ist an einen
EINH_ID_FREIGABE_R-Stift eines Mikroprozessors 600 gekoppelt
und ist dazu in der Lage, entsprechend Instruktionen, die im Mikroprozessor 600 ausgeführt werden,
die Pegel High oder Low anzunehmen. Wie in 4 gezeigt,
umfasst die beispielhafte Funktionseinheit 104A die Identifikationsfreigabe-ein-Leitung 1016,
die an einen ANSCHL_ERK-Stift des Mikroprozessors 700 und
an einen ersten Eingang des UND-Gatters 1014 gekoppelt
ist. Das UND-Gatter 1014 verfügt außerdem über einen zweiten Eingang,
der an einen EINH_ID_FREIGABE-Stift des Mikroprozessors 700 gekoppelt
ist, welcher dazu in der Lage ist, in Reaktion auf im Mikroprozessor 700 ausgeführte Instruktionen
EINH_ID_FREIGABE auf High- oder Low-Pegel zu setzen. Das UND-Gatter 1014 weist
einen an die Identifikationsfreigabe-aus-Leitung 1018 gekoppelten
Ausgang auf, dessen Pegel nur dann High ist, wenn die Pegel von
sowohl der Identifikationsfreigabe-ein-Leitung 1016 als
auch von EINH_ID_FREIGABE High sind. Die Identifikationsfreigabe-ein-Leitung 1016 ist
zudem über
den Pullup-Widerstand 1020 an die interne Pullup-Quelle 1012 gekoppelt.
Ein Hauptmerkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass
die sich bei ANSCHL_ERK und damit am ersten Eingang des UND-Gatters 1014 ergebende
Spannung in einem High-Pegelzustand ist und auf High-Pegel gezogen verbleibt,
bis sie von einem auf die Identifikationsfreigabe-ein-Leitung 1016 gelegten
externen Erdungs- oder Low-Pegel-Signal auf Low-Pegel gebracht wird.
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6A und 6B zeigen
die Verschaltung der obengenannten Signale und Leitungen der Einheiten 104 und 102,
bei Anschluss in einer linearen Gruppierung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Wie obenstehend beschrieben, werden der linke und der rechte Einheitenerfassungsbus 1200L bzw. 1200 von den
jeweiligen Einheitenerfassungsbusabschnitten 1010 der Funktionseinheiten 104 und
den Einheitenerfassungsleitungen 912 und 914 der
Schnittstelleneinheit 102 gebildet. Ferner ist bei jedem
benachbarten Einheitenpaar die Identifikationsfreigabe-ein-Leitung 1016 oder 916 der
Einheit auf der rechten Seite an die Identifikationsfreigabe-aus-Leitung 1018 oder 918 der
Einheit auf der linken Seite gekoppelt. Ein wichtiger Punkt ist,
dass die Identifikationsfreigabe-ein-Leitung 1016 oder 916 der
sich am weitesten links befindlichen Einheit (der so genannten Ausgangseinheit)
keine Verbindung hat. Die Identifikationsfreigabe-aus-Leitung 1018 oder 918 der
sich am weitesten rechts befindlichen Einheit (der so genannten
Abschlusseinheit) hat ebenfalls keine Verbindung.
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Allgemein
besteht ein Hauptmerkmal der vorliegenden Erfindung darin, dass
bei einer Konfigurationsänderung
einer Funktionseinheit 104 nur dann eine logische Adresse zugewiesen
wird, wenn der Mikroprozessor der fraglichen Einheit einen High-Pegel
auf ANSCHL_ERK erfasst. ANSCHL_ERK liegt nur in den folgenden Fällen auf
High-Pegel: (1)
bei der am weitesten links befindlichen Einheit und (2) bei jeder
Einheit, deren Identifikationsfreigabe-ein-Leitung 1016 nicht
von der Identifikationsfreigabe-aus-Leitung 1018 oder 916 der
jeweils links befindlichen Einheit auf Low-Pegel gezogen wird. Auf diese
Weise, und im Allgemeinen, wird jeder Funktionseinheit 104 eine
aufeinanderfolgende logische Adresse zugewiesen, indem EINH_ID_FREIGABE auf
Low-Pegel gesetzt wird, darauf gewartet wird, dass ANSCHL_ERK auf
High-Pegel übergeht,
mittels Kommunikation über
die Busse 1004 und 1008 eine BEREIT_FÜR_ID-Nachricht
an die Schnittstelleneinheit 102 gesendet und eine logische
Adresse von der Schnittstelleneinheit 102 empfangen wird und
daraufhin EINH_ID_FREIGABE auf High-Pegel gesetzt wird.
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Es
folgt eine Beschreibung der vom Mikroprozessor 600 der
Schnittstelleneinheit 102 und von den Mikroprozessoren 700 der
Funktionseinheiten 104 ausgeführten Schritte. In der folgenden
Offenbarung lässt
sich erkennen, dass der Mikroprozessor 600 der Schnittstelleneinheit 102 dazu
in der Lage ist, mittels den zuvor beschriebenen Schaltungen zur Kommunikation
zwischen Einheiten Befehle an die Mikroprozessoren 700 der
Funktionseinheiten 104 zu senden und Antworten von den
Mikroprozessoren 700 zu empfangen. Es lässt sich auch erkennen, dass
der Mikroprozessor 600 der Schnittstelleneinheit 102 dazu
in der Lage ist, die folgenden Signale zu erkennen: EINH_ERF_L entsprechend
der Spannung auf der linken Einheitenerfassungsleitung 912, EINH_ERF_R
entsprechend der Spannung auf der rechten Einheitenerfassungsleitung 914,
MODERFL entsprechend der Spannung auf der linken Modulerfassungsleitung 614 und
MODERFR entsprechend der Spannung auf der rechten Modulerfassungsleitung 616.
Es lässt
sich zudem erkennen, dass der Mikroprozessor 600 dazu in
der Lage ist; ein EINH_ID_FREIGABE_R-Signal zu erzeugen und die Spannung
auf der Identifikationsfreigabe-aus-Leitung 918 entsprechend
diesem Signal anzusteuern.
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Des
weiteren lässt
sich in der folgenden Offenbarung erkennen, dass der Mikroprozessor 700 des
beispielhaften Funktionsmoduls 104A dazu in der Lage ist,
mittels den zuvor beschriebenen Schaltungen zur Kommunikation zwischen
Einheiten Befehle zu empfangen und Antworten an den Mikroprozessor 600 der
Schnittstelleneinheit 102 zu senden. Es lässt sich
ferner erkennen, dass der Mikroprozessor 700 dazu in der
Lage ist, die folgenden Signale zu erkennen: ANSCHL_ERK entsprechend
der Spannung auf der Identifikationsfreigabe-ein-Leitung 1016 und
am ersten Eingang des UND-Gatters 1014, MODERFL entsprechend
der Spannung auf der linken Modulerfassungsleitung 714 und
MODERFR entsprechend der Spannung auf der rechten Modulerfassungsleitung 716.
Es lässt
sich ferner erkennen, dass der Mikroprozessor 700 zu Folgendem
in der Lage ist: zum Steuern des Gates von Transistor 1011 auf.
Low-Pegel mittels eines PULLDOWN-Signals, folglich zum Ziehen auf
Low-Pegel eines der Einheitenerfassungsbusse 1200L oder 1200R in
Abhängigkeit
davon, auf welcher Seite der Schnittstelleneinheit 102 die
Funktionseinheit 104A angeordnet ist, und zum Erzeugen
des zweiten Eingangs an das UND-Gatter 104 mittels eines EINH_ID_FREIGABE-Signals.
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7 erläutert die
vom Mikroprozessor 600 der Schnittstelleneinheit 102 gemäß der vorliegenden
Erfindung ausgeführten
Schritte. Beginnend mit Schritt 1300 wird zunächst Schritt 1302 ausgeführt. Schritt 1302 umfasst
Schritte, die außerhalb
des Umfangs der vorliegenden Offenbarung liegen, jedoch vom Durchschnittsfachmann
programmiert werden können,
wobei der Mikroprozessor 600 erfasst, ob sich das System 100 in
einem Zustand anfänglichen Hochfahrens
befindet. Schritt 1302 umfasst weiterhin Schritte, wobei
der Mikroprozessor 600 erfasst, ob gleichzeitig zwei Funktionsmodule 104 hinzugefügt worden
sind, eines an jeder Seite der linearen Gruppierung von Einheiten.
Dies- kann zum Beispiel durch gleichzeitiges Erfassen von Low-Pegel-Werten von EINH_ERF_L
und EINH_ERF_R, die von den hinzugefügten Einheiten wie später beschrieben
gesteuert werden, erfolgen. Wenn sich das System beim anfänglichen
Hochfahren befindet, oder wenn gleichzeitig zwei Funktionseinheiten
hinzugefügt
wurden, wird, wie in 8 beschrieben, Schritt 1400 ausgeführt, worauf
sich eine Wiederholung von Schritt 1302 gemäß 7 anschließt. Andernfalls
wird Schritt 1304 ausgeführt.
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Schritt 1304 umfasst
den Schritt des Erfassens; ob eine neue Funktionseinheit an der
linken Seite der linearen Gruppierung des Systems 100 hinzugefügt wurde.
Dies wird ausgeführt,
indem ein Low-Pegel-Wert für
das EINH_ERF_L-Signal
erfasst wird, welches, wie später
beschrieben, von der hinzugefügten
Einheit auf Low-Pegel gesteuert wird. Wenn eine Einheit auf der
linken Seite hinzugefügt
wurde, wird, wie in 9A und 9B gezeigt,
Schritt 1500 ausgeführt,
worauf sich eine Wiederholung von Schritt 1302 gemäß 7 anschließt. Andernfalls wird
Schritt 1306 ausgeführt.
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Schritt 1306 umfasst
den Schritt des Erfassens, ob eine neue Funktionseinheit an der
rechten Seite der linearen Gruppierung des Systems 100 hinzugefügt wurde.
Dies wird ausgeführt,
indem ein Low-Pegel-Wert für
das EINH_ERF_R-Signal
erfasst wird, welches, wie später
beschrieben, von der hinzugefügten
Einheit auf Low-Pegel gesteuert wird. Wenn eine Einheit auf der
rechten Seite hinzugefügt
wurde, wird, wie in 10 gezeigt, Schritt 1600 ausgeführt, worauf
sich eine Wiederholung von Schritt 1302 gemäß 7 anschließt. Andernfalls
wird Schritt 1308 ausgeführt.
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Schritt 1308 umfasst
den Schritt des Erfassens, ob eine Funktionseinheit von der linken
oder rechten Seite getrennt wurde. Die Trennung einer Einheit kann
mittels eines oder mehrerer aus drei Verfahren erfasst werden. Erstens
kann eine Kommunikations-Zeitüberschreitung
mit einem getrennten Modul über
die Schaltungen zur Kommunikation zwischen Einheiten erfasst werden.
Zweitens kann eine Zustandsänderung
von MODERFL oder MODERFR erfasst werden. Drittens kann ein High-Level-Kommunikationssignal
erfasst werden, das von der Einheit, die der abgetrennten Einheit
benachbart ist, in Reaktion darauf gesendet wurde, dass sie selbst
eine Zustandsänderung
von MODERFL oder MODERFR erfasst hatte. Wenn eine Abtrennung einer
Funktionseinheit stattgefunden hat, wird Schritt 1310 ausgeführt. Andernfalls
wird gemäß 7 erneut
Schritt 1302 ausgeführt.
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Schritt 1310 umfasst
generell den Schritt des Erfassens, ob sich das System derzeit in
einem Betriebszustand befindet. Falls ja, wird das System von Schritt 1312 in
einen Alarmzustand überführt, wobei akustische
und/oder optische Alarme aktiviert werden können. Andernfalls, wenn sich
das System nicht in einem Betriebszustand befindet, wird Schritt 1314 ausgeführt, wobei
mittels sichtbarer oder hörbarer Benutzeranzeigen
von einem Benutzer eine Bestätigung
abgefragt, wird. Wenn keine Bestätigung
erhalten, wird, werden die Alarmschritte aus Schritt 1312 befolgt.
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Wenn
eine Bestätigung
erhalten wird, wird Schritt 1314 ausgeführt, wobei bestimmt wird, ob
die Einheit von der linken Seite getrennt wurde. Diese Information
kann bereits in Schritt 1308 bestimmt worden sein. Wenn
eine Einheit von der linken Seite getrennt wurde, wird, wie in 9A und 9B gezeigt,
Schritt 1500 ausgeführt,
worauf sich eine Wiederholung von Schritt 1302 gemäß 7 anschließt. Andernfalls
wurde eine Einheit von der rechten Seite abgetrennt, und es wird
Schritt 1318 ausgeführt,
welcher den Schritt des Verwerfens der Identifikationen der abgetrennten
Einheit oder Einheiten umfasst, gefolgt von Schritt 1302 gemäß 7.
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8 erläutert die
Schritte, die von Schritt 1400 ausgeführt werden, welcher zunächst den Schritt
des Ausführens
eines Selbsttests bei Einschalten (POST) in Schritt 1402 umfasst.
Hierauf folgt Schritt 1404, wobei der Mikroprozessor 600 erfasst,
ob die Signale EINH_ERF_L und EINH_ERF_R beide auf High-Pegel liegen.
Wie untenstehend beschrieben ist dies dann der Fall, wenn alle Funktionseinheiten 104 jeweils
selbst einen analogen POST abgeschlossen haben. Schritt 1404 wird wiederholt,
bis sowohl EINH_ERF_L als auch EINH_ERF_R auf High-Pegel liegen,
woraufhin Schritt 1406 ausgeführt wird. In Schritt 1406 wird
vom Mikroprozessor 600 ein globaler Befehl ausgegeben, der
alle Funktionseinheitenmikroprozessoren dazu anweist, durch Setzen
ihrer PULLDOWN-Signale auf Low-Pegel die Einheitenerfassungsbusse 1200L oder 1200R auf
Low-Pegel zu ziehen. Im Anschluss an Schritt 1406 werden
die Schritte 1408 und 1410 ausgeführt, wobei
EINH_ID_FREIGABE_R auf Low-Pegel gesetzt und eine interne Variable
wie etwa IDWERT auf "A" gesetzt wird.
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Im
Anschluss an Schritt 1410 wird Schritt 1412 ausgeführt, wobei
bestimmt wird, ob EINH_ERF_L auf High-Pegel liegt. Falls ja, wird Schritt 1420 ausgeführt. Falls
nein, werden Schritte 1414, 1416 und 1418 ausgeführt, wobei
ein globaler EINH_ID_ZUWEISEN-Befehl über den Kommunikationsbus 1004 gesendet,
der antwortenden Einheit die logische Adresse IDWERT zugewiesen
und der Wert von IDWERT um einen Schritt erhöht wird. Es ist anzumerken,
dass in Schritt 1416 die antwortende Einheit diejenige
Funktionseinheit ist, die eine BEREIT_FÜR_ID-Nachricht über den
Kommunikationsbus 1008 sendet. Nach Schritt 1418 wird
erneut Schritt 1412 ausgeführt. Somit werden beginnend
mit der am weitesten links befindlichen Einheit den linken Einheiten
aufeinanderfolgende, logische Adressen zugewiesen, bis alle linken
Einheiten nach Erhalt ihrer logischen Identifikation den linken
Einheitenerfassungsbus 1200L freigegeben haben und somit
zulassen, dass EINH_ERF_L von der Pullup-Quelle 910 auf
High-Pegel gezogen wird.
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Nachdem
EINH_ERF_L auf High-Pegel gezogen worden ist, wird zu Schritt 1420 übergegangen,
welcher den Schritt des Setzens von EINH_ID_FREIGABE_R auf High-Pegel
umfasst, um es Einheiten auf der rechten Seite zu ermöglichen, mit
dem Empfangen logischer Adressen zu beginnen. Im Anschluss an Schritt 1422 wird
Schritt 1424 ausgeführt,
welcher den Schritt des Bestimmens umfasst, ob EINH_ERF_R auf High-Pegel
liegt. Falls ja, sind allen Funktionseinheiten auf der rechten Seite, sofern
vorhanden, logische Adressen zugewiesen worden, und alle diese Einheiten
haben den rechten Einheitenerfassungsbus 1200R freigegeben,
und demgemäß wird Schritt 1430 ausgeführt, der
den Schritt des Rückspringens
zu Schritt 1302 gemäß 7 umfasst.
Falls nein, werden Schritte 1424, 1426 und 1428 ausgeführt, die
im Wesentlichen identisch mit den obenstehend beschriebenen Schritten 1414, 1416 und 1418 sind.
Im Anschluss an diese Schritte wird Schritt 1422 wiederholt,
um festzustellen, ob weiterhin Funktionseinheiten den Einheitenerfassungsbus 1200R auf
Low-Pegel ziehen. Falls ja, werden die Schritte 1424, 1426 und 1428 wiederholt. Falls
nein, wird Schritt 1430 ausgeführt, welcher den Schritt des
Rückspringens
zu Schritt 1302 gemäß 7 umfasst.
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9A und 9B erläutern Schritte,
die in Schritt 1500 ausgeführt werden, darunter der Schritt 1502 des
Bestimmens, ob EINH_ERF_L auf High-Pegel liegt. Wie zuvor beschrieben
ist EINH_ERF_L auf High-Pegel, nachdem die auf der linken Seite
angeschlossene Einheit ihren POST ausgeführt und den Einheitenerfassungsbus 1200L freigegeben
hat. Nachdem EINH_ERF_L auf High-Pegel übergeht, werden die Schritte 1504, 1506 und 1508 ausgeführt, wobei
ein globales Kommando gesendet wird, das alle Funktionseinheiten
anweist, die Einheitenerfassungsbusse 1200L oder 1200R auf
Low-Pegel zu ziehen, wobei EINH_ID_FREIGABE_R auf Low-Pegel gesetzt
wird, und wobei eine interne Variable wie etwa IDWERT auf "A" gesetzt wird.
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Im
Anschluss an diese Schritte wird Schritt 1510 ausgeführt, wobei
bestimmt wird, ob EINH_ERF_L auf High-Pegel liegt. Falls nein, werden die
Zuweisungsschritte 1512, 1514 und 1516 ausgeführt, die
im Wesentlichen identisch mit den obenstehend beschriebenen Schritten 1414, 1416 und 1418 sind.
Im Anschluss an Schritt 1516 wird Schritt 1518 ausgeführt, der
den Schritt des Bestimmens, ob die Einheit, an welche die Zuweisung
erfolgte, eine bereits zuvor vorhandene Einheit oder eine neu angeschlossene
Einheit war. Dieser Schritt wird einfach dadurch ausgeführt, dass
mit der Einheit, an welche die Zuweisung erfolgte, kommuniziert und
ein Anzeigeflag empfangen wird. Wenn es sich bei der Einheit um
eine "alte", d.h. bereits zuvor
vorhandene. Einheit handelt, wird Schritt 1520 ausgeführt, wobei
innerhalb des Systems 100 vorhandene Betriebsdaten, die
in Beziehung zu der alten logischen Adresse stehen, an die neue
logische Adresse zugewiesen werden. Andernfalls wird Schritt 1510 wiederholt.
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Wenn
EINH_ERF_L nach der Zuweisung logischer Einheiten auf der linken
Seite endgültig
freigegeben wird, werden die Schritte 1520 und 1522 ausgeführt, die
im wesentlichen in Zweck und Wirkung den obenstehend beschriebenen
Schritten 1420 und 1422 ähnlich sind. Gemäß 9A und 9B werden,
solange der Wert von EINH_ERF_R auf Low-Pegel liegt, Schritte 1524, 1526, 1528, 1530 und 1532 in
einer Weise ausgeführt,
die im Wesentlichen die obenstehende Abfolge der Schritte 1510, 1512, 1514, 1516, 1518 und 1520 widerspiegeln. Wenn
EINH_ERF_R endgültig
auf High-Pegel übergeht,
wird Schritt 1534 ausgeführt, welcher den Schritt des
Rückspringens
zu Schritt 1302 gemäß 7 umfasst.
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10 erläutert Schritte,
die in Schritt 1600 ausgeführt werden, darunter der Schritt 1602 des
Bestimmens, ob EINH_ERF_R auf High-Pegel liegt. Falls ja, haben
alle auf der rechten Seite angeschlossenen Einheiten ihren POST
wie obenstehend beschrieben abgeschlossen. Nachdem ein High-Pegel von
EINH_ERF_R erkannt worden ist, werden die Schritte 1604 und 1606 ausgeführt, wobei
ein Befehl gesendet wird, der alle Einheiten, an die noch keine Zuweisung
erfolgt ist, dazu anweist, den Einheitenerfassungsbus 1200R auf
Low-Pegel zu ziehen, und einer Variable IDWERT wird der Wert der
nächsten
logischen Einheit nach den bereits zugewiesenen logischen Einheiten
zugewiesen. Da in den Schritt 1600 nur eingesprungen wird,
wenn auf der rechten Seite eine neue Einheit angeschlossen wird,
müssen
Zuweisungen nur an die neuen Einheiten erfolgen, beginnend mit der
nächsten
logischen Einheitenadresse; an bereits zuvor vorhandene Einheiten
müssen keine
erneuten Zuweisungen erfolgen.
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Im
Anschluss an Schritt 1606 werden die Schritte 1608, 1610, 1612 und 1614 ausgeführt, die im
Wesentlichen in Zweck und Wirkung mit den obenstehend beschriebenen
Schritten 1422, 1424, 1426 und 1428 identisch
sind, und die gemäß 10 ausgeführt werden.
Nachdem EINH_ERF_R von allen rechten Funktionseinheiten freigegeben
worden ist, ist die logische Adresszuweisungsroutine abgeschlossen,
und es wird Schritt 1616 ausgeführt, welcher den Schritt des
Rückspringens
zu Schritt 1302 aus 7 umfasst.
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11 erläutert Schritte,
die gemäß der vorliegenden
Erfindung von der beispielhaften Funktionseinheit 104A ausgeführt werden.
Beginnend mit Schritt 1700 wird zunächst zu Schritt 1702 übergegangen,
wobei bestimmt wird, ob die Funktionseinheit neu ans Stromnetz angeschlossen
worden ist, d.h., ob das System 100 im Hochfahren begriffen oder
die Funktionseinheit 104A neu angeschlossen worden ist.
Falls nein, wird Schritt 1712 ausgeführt. Falls ja, werden die Schritte 1704, 1706, 1708 und 1710 ausgeführt, wobei
die Funktionseinheit den Einheitenerfassungsbus 1200L oder 1200R auf
Low-Pegel zieht, EINH_ID_FREIGABE auf Low-Pegel setzt, einen POST
ausführt
und daraufhin den Einheitenerfassungsbus 1200L oder 1200R freigibt.
Auf diese Weise erfasst die Schnittstelleneinheit 102 gemäß dem obenstehend
unter Bezugnahme auf 7 bis 10 beschriebenen
Verfahren entweder den Zustand des anfänglichen Hochfahrens des Systems oder
das Hinzufügen
neuer Funktionseinheiten. Daraufhin wird Schritt 1712 ausgeführt.
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Schritt 1712 umfasst
den allgemeinen Schritt des Empfangens eines Befehls von der Schnittstelleneinheit 102 gemäß der allgemeinen
Betriebsweise der vorliegenden Erfindung. Schritte 1714 und 1716, die
sich an Schritt 1712 anschließen, umfassen die Schritte
des Durchkämmens
der eingehenden Befehle nach bestimmten Befehlen, die anzeigen,
dass eine neue logische Einheitenadresse zuzuweisen ist. In Schritt 1714 wird
bestimmt, ob ein globaler Befehl empfangen wurde, der die Einheit
anweist, den Einheitenerfassungsbus 1200L oder 1200R auf
Low-Pegel zu ziehen. Falls ja, wird eine in Schritt 1720 beginnende
Zuweisungsroutine ausgeführt.
Falls nein, wird Schritt 1716 ausgeführt, worin bestimmt wird, ob ein
Befehl empfangen wurde, der die Einheiten, an die noch keine Zuweisung
erfolgt ist, anweist, den Einheitenerfassungsbus 1200L oder 1200R auf Low-Pegel
zu ziehen. Falls ja, wird Schritt 1718 ausgeführt. Falls
nein, wird in Schritt 1717 der eingehende Befehl in Abhängigkeit
verschiedener Faktoren, welche mit Gesichtspunkten des Systems 100 in
Beziehung stehen, die außerhalb
des Umfangs der vorliegenden Offenbarung liegen, entweder ausgeführt oder
nicht ausgeführt.
Im Anschluss an Schritt 1717 wird der Schritt 1712 des
Empfangens eines weiteren Befehls ausgeführt.
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In
Schritt 1718 bestimmt der Mikroprozessor 700 der
beispielhaften Funktionseinheit 104A, ob eine logische
Adresse bereits zugewiesen worden ist oder nicht. Zum Beispiel kann
die beispielhafte Funktionseinheit 104A bereits über eine
zugewiesene Adresse verfügen,
bei der sie in der linearen Gruppierung von Modulen auf der rechten
Seite der Schnittstelleneinheit 102 existiert, und wobei
eine zusätzliche
Funktionseinheit auf der rechten Seite der linearen Gruppierung
hinzugefügt
worden ist. In diesem Fall weist die Schnittstelleneinheit 102 logische Adressen
an die hinzugefügte
Funktionseinheit zu, aber nicht an die beispielhafte Funktionseinheit 104A.
Deswegen fährt
die beispielhafte Funktionseinheit 104A einfach mit Schritt 1717 fort,
wie in 11 gezeigt.
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Falls
der beispielhaften Funktionseinheit 104A keine logische
Adresse zugewiesen worden ist, werden beginnend mit Schritt 1720 Schritte
zur Zuweisung ausgeführt.
In Schritt 1720 wird der Einheitenerfassungsbus 1200L oder 1200R vom
Mikroprozessor 700 mittels eines PULLDOWN-Signals wie oben
beschrieben auf Low-Pegel gezogen. Im Anschluss an diesen Schritt
wird Schritt 1800 ausgeführt, gefolgt von einer Wiederholung
des Schritts 1702 gemäß 11.
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12 erläutert Schritte,
die gemäß der vorliegenden
Erfindung den Schritt 1800 bilden. In Schritt 1802 empfängt die
Funktionseinheit 104A einen Befehl von der Schnittstelleneinheit 102.
Daraufhin werden Schritte 1804, 1806 und 1808 ausgeführt. Wie
in 12 gezeigt, umfassen die Schritte 1804, 1806 und 1808 gemeinsam
die Schritte des Bestimmens, ob (1) der empfangene Befehl ein EINH_ID_ZUWEISEN-Befehl
ist, wobei (2) ANSCHL_ERK auf High-Pegel liegt, und (3) zu dieser Zeit
der Funktionseinheit nach dem in Schritt 1720 erfolgten
Ziehen auf Low-Pegel des Einheitenerfassungsbusses 1200L oder 1200R noch
keine logische Adresse zugewiesen worden ist. Wie zuvor unter Bezugnahme
auf 6A und 6B beschrieben,
liegt das ANSCHL_ERK-Signal nur dann auf High-Pegel, wenn es sich
bei der Funktionseinheit entweder um die am weitesten links befindliche
Einheit handelt, oder wenn der Einheit unmittelbar links der fraglichen Funktionseinheit
bereits eine logische Identifikation zugewiesen worden ist. Das
Vorhandensein aller obigen Bedingungen (1) bis (3) bezeichnet daher,
dass die Funktionseinheit 104A die am weitesten links befindliche
Einheit ist, die noch keine logische Adresse empfangen hat, und
die darüber
hinaus gerade einen EINH_ID_ZUWEISEN-Befehl von der Schnittstelleneinheit 102 empfangen
hat. In Reaktion auf diese Bedingung wird Schritt 1809 ausgeführt.
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Schritt 1809 umfasst
den Schritt des Sendens einer BEREIT_FÜR_ID-Nachricht über den Kommunikationsbus 1008 an
die Schnittstelleneinheit 102. An Schritt 1809 schließt sich
Schritt 1810 an, der den Schritt des Empfangens der korrekten
logischen Adresse IDWERT von der Schnittstelleneinheit 102 umfasst.
Im Anschluss an diesen Schritt wird Schritt 1812 ausgeführt, der
den Schritt des Sendens einer ID_ABGESCHL.-Nachricht an die Schnittstelleneinheit 102 umfasst,
um anzuzeigen, dass die Schnittstelleneinheit 102 mit der
nächsten
Einheit fortfahren kann. Im Anschluss hieran werden die Schritte 1814 und 1816 ausgeführt, wobei
der Einheitenerfassungsbus 1200L oder 1200R von
der fraglichen Funktionseinheit freigegeben wird, und wobei EINH_ID_FREIGABE
auf High-Pegel gesetzt wird. An Schritt 1816 schließt sich
Schritt 1818 an, der den Schritt des Rückspringens zu Schritt 1702 gemäß 11 umfasst.
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Falls
es sich bei der fraglichen Einheit nicht um die Abschluss-Funktionseinheit
(d.h. um die am weitesten rechts befindliche Einheit) handelt, bewirkt das
Setzen von EINH_ID_FREIGABE auf High-Pegel, dass das UND-Gatter 104 die
Identifikationsfreigabe-aus-Leitung 1018 auf High-Pegel
setzt, was seinerseits bewirkt, dass eine auf der rechten Seite benachbarte
Funktionseinheit einen High-Pegelzustand von ANSCHL_ERK erfasst.
Dies wird es folglich der nächsten
Funktionseinheit in der Reihe ermöglichen, die nächste logische
Adresse von der Schnittstelleneinheit 102 zu empfangen.
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Es
wird angemerkt, dass die Funktionseinheit 104A durch die
Freigabe der Einheitenerfassungsleitung 1200L oder 1200 ein
Ziehen auf High-Pegel der EINH_ERF_L- und EINH_ERF_R-Signale der
Schnittstelleneinheit 102 nur dann bewirkt, wenn alle Funktionseinheiten
auf einer gegebenen Seite die Einheitenerfassungsleitung 1200L oder 1200 freigegeben
haben. Wie zuvor beschrieben, ist dies das erwünschte Ergebnis, welches es
der Schnittstelleneinheit 102 erlaubt, gemäß der vorliegenden
Erfindung logische Adressen zuzuweisen.
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Verschiedene
Ausführungsformen
der Erfindung wurden beschrieben. Die Beschreibungen sind als veranschaulichende,
nicht als einschränkende Beschreibungen
gedacht. Folglich ist es dem Fachmann offensichtlich, dass an der
Erfindung wie beschrieben Modifikationen vorgenommen werden können, ohne
vom Umfang der nachstehend aufgestellten Ansprüche abzuweichen.