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Gebiet
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung richtet sich auf eine computerisierte Kraftfahrzeugserviceeinrichtung bzw.
-ausrüstung.
Genauer gesagt richtet sich die vorliegende Erfindung auf ein System
und Verfahren zum Übertragen
von Radwinkel oder anderer fahrzeugdiagnostischer Information zwischen
Fahrzeugsensoren und einem Host- bzw. Wirtscomputer.
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Hintergrund
der Erfindung
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Gegenstände von
computerisierten Kraftfahrzeugserviceausrüstungen enthalten im allgemeinen
Sensoren an dem Fahrzeug, um Anzeigen für einen diagnostischen Zustand
eines Fahrzeugs zur Verfügung
zu stellen. Beispielsweise verwenden Fahrzeugradausrichtungssysteme
Fahrzeugradausrichtungssensoren. Manchmal sind die Sensoren nicht
notwendigerweise an dem Fahrzeug angeordnet, jedoch in einer Vorrichtung
außerhalb
des Fahrzeugs enthalten, wie beispielsweise Unwuchtdetektoren in
Auswuchtvorrichtungen. Neueste Entwicklungen bzw. Konstruktionen
haben Personal Computer in Kraftfahrzeugserviceausrüstungen
eingebaut. Die derzeitigen Verfahren zum Koppeln dieser Sensoren
mit dem Personal Computer, welcher die diagnostischen Auswertungen
vornimmt und/oder anzeigt, erfolgen durch die Standardports bzw.
-anschlüsse
des Computers. Bei einem modernen PC beinhalten diese den seriellen
Port, den parallelen Port und interne ISA oder PCI-Erweiterungssteckplätze (über ein
Zusatzboard bzw. eine Zusatzplatine). Die seriellen Übertragungs-
und parallelen Druckerports sind am bequemsten, da diese Standard bei
allen PC's sind.
Unglücklicherweise
erwartet ein Betriebssystem, wie beispielsweise WINDOWS 3.1 oder
WINDOWS 95 typischerweise, daß ein
Drucker, eine Maus oder ein Modem mit den seriellen Übertragungs-
und parallelen Druckerports verbunden ist. Ein Verbinden von Sensoren
mit diesen Ports führt
oft zu Konflikten bei Portadressen und verfügbaren Interrupts bzw. Programmunterbrechungen.
Ein Verbinden der Sensoren mit dem seriellen Übertragungsport ist bequem,
kann jedoch langsam sein. Ein Verbinden von Sensoren mit dem parallelen
Druckerport erlaubt eine schnellere Datenübertragung als der serielle Übertragungsport,
jedoch muß ein
zusätzlicher
Druckerport hinzugefügt
werden, wenn ein Drucker erwünscht
ist. Dies wiederum kann zu Konflikten bei Portadressen und verfügbaren Interrupts führen. In
beiden Fällen
würde,
um einen seriellen Übertragungsport
bzw. Datenübertragungsport
oder einen parallelen Druckerport zu verwenden, höchstwahrscheinlich
eine bezüglich
Computer sachkundige Person erforderlich sein, um den Computer zum Unterstützen der
Verbindung bzw. des Anschlusses eines Sensorsystems zu konfigurieren.
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Ein
Zusatz-Sensor-Interfaceport bzw. eine Zusatz-Sensor-Schnittstellenplatine
gestattet einen sehr schnellen Zugriff auf Sensorinformation. Unglücklicherweise
erfordert ein Hinzufügen
dieses Boards zu einem PC unverändert
eine sachkundige Person zum Konfigurieren von Adressen und Interrupts,
so daß es
keine Konflikte gibt. Zusätzlich
ist die physikalische Ausführung
von Erweiterungssteckplätzen
mit der Zeit einer Veränderung
unterworfen, da neuere Modelle und Protokolle entwickelt werden, was
zu einem Veralten von derzeitigen bzw. gegenwärtigen Interface-Boardspe zifikationen
führt.
Typische weisen Betriebssysteme keine eingebaute Unterstützung für ein maßgeschneidertes
Zusatzboard auf. Daher muß komplexe
Software geschrieben werden, welche es dem Betriebssystem und dem Kraftfahrzeugservice- bzw. -wartungsprogramm
gestattet, mit dem Zusatzboard zu kommunizieren. Diese komplexe
Software muß bei
Einführung
von neuen, aktualisierten Betriebssystemen neu geschrieben werden.
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Noch
ein anderes Problem besteht bei derzeitigen Systemen, wenn ein einzelner
PC multiple bzw. mehrfache Sensorsysteme unterstützen soll, wie beispielsweise
eine Radausrichtevorrichtung, kombiniert mit einem Motoranalysator.
Ein PC weist eine Begrenzung der Anzahl von Zusatz-Interfaceboards
auf, die hinzugefügt
werden können.
Es gibt eine endliche Anzahl von I/O-Adressen und Interrupts, die
verfügbar
sind, und sobald alle davon verwendet werden, können keine zusätzlichen
Boards mehr hinzugefügt
werden. Das gleiche Problem besteht, wenn serielle Übertragungsports
oder parallele Druckerports verwendet werden. Sobald die unterstützten Ports
verwendet sind, ist es schwierig, noch mehr hinzuzufügen. Darüber hinaus
kann eine Reparatur oder ein Ersetzen von Interfaceboards ein spezialisiertes
Computertraining für
die Kraftfahrzeugservicetechniker erforderlich machen.
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Beschreibung
des Standes der Technik
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Eine
Kraftfahrzeugserviceausrüstung
des Standes der Technik verwendete bis vor kurzem Spezialzweck-Mikroprozessoren
oder kundenspezifisch entwickelte Computersysteme, um die elektronischen
Datensignale, welche durch Sensoren erzeugt wurden, zum Erleichtern
von Service bzw. Wartung und Reparatur von Kraftfahrzeugen. Diese
proprietären
bzw. eigens entworfenen Systeme wurden für eine Datenerfassung von bestimmten
Kraftfahrzeugservice-Systemsensoren optimiert. Beispielsweise wurden
Kraftfahrzeugservicesysteme, welche für eine Fahrzeugradausrichtung
entworfen bzw. konstruiert wurden, spezifisch dazu entworfen, um
Daten von Ausrichtungssensoren zu erfassen und Information und Daten
in bezug auf die Radausrichtung anzuzeigen.
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1 zeigt eine typische Anordnung.
Ein Spezialzweck-Computer 10 umfaßt bzw. beinhaltet einen Mikroprozessor 14 und
Datenerfassungsmittel 12, beispielsweise verschiedene hartverdrahtete Ports,
welche mit dem Spezialzweck-Computer 10 verbunden sind.
Kraftfahrzeugservicesystem-Datensensoren 16 sind mit den
Datenerfassungsmitteln 12 über eine geeignete Verkabelung
gekoppelt. Eine Anzeige 18 ist mit dem Computer 10 verbunden
und als ein Bediener-Interface verwendet.
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Später wurden
Vielzweckcomputer verwendet, wie beispielsweise mit IBM PC Kompatible
und andere Marken. Allzweckcomputer bzw. Computer für allgemeine
Zwecke des Standes der Technik waren nicht spezifisch bzw. besonders
für eine
schnelle Datenerfassung von Sensoren entworfen und stellten nur
standardmäßige, serielle
Punkt-zu-Punkt-Übertragungen über RS-232
Protokolle zur Verfügung oder
Standard-Parallelport-Übertragungen
im "Centronics"-Stil. Ein Verwenden
des seriellen Übertragungsports
oder des parallelen Druckerports war langsam und unterstützte im
allgemeinen nur eine Einrichtung.
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2 zeigt eine typische Anordnung.
Ein Vielzweckcomputer 20 ist ein mit IBM oder Apple kompatibler.
Ein Computer 20 beinhaltet einen Mikroprozessor 22 und
einen Standard UART-Übertragungsport 24.
Zugeordnet dem System ist ein externes Sensor-Interfaceboard 26,
welches seinen eigenen UART 28 für eine Übertragung zu UART 24 beinhaltet.
Sensoren 32, 34, 36 und 38 sind
mit dem Interfaceboard 26 über Eingangsportmittel 30 mit
einer standardmäßigen, hart
verdrahteten Verbindung verbunden.
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US-Patent
Nr. 5.734.569, übertragen
an den Rechtsnachfolger, offenbart hierin eine schnelle Datenerfassung
auf einem Vielzweck- bzw. Allzweckcomputer. Es offenbart ein System,
das einige der Nachteile der Verwendung der seriellen und parallelen
Ports umgeht, indem direkt zu den ISA oder PCI-Ports innerhalb des
Computers verbunden wird. 3 zeigt
allgemein, wie dies funktionierte bzw. arbeitete. Ein Vielzweckcomputer 40 beinhaltet
einen Mikroprozessor 42 und einen von einer Vielzahl von Erweiterungssteckplätzen 46,
welche mit dem Mikroprozessor 42 über synchrone, parallele Datenpfade 44 verbunden
sind. Ein Sensor-Interfaceboard 48 steckt in dem Erweiterungssteckplatz 46.
Ein Board 48 beinhaltet ein Dualport-RAM 50, welches
Sensordaten von Kraftfahrzeugservicesystemsensoren 56 durch
UART 54 und Mikrocontroller 52 empfängt, welche
sich beide ebenfalls auf dem Board 48 befinden. Ein Dualport-RAM
besetzt logischen Adreßraum im
Computer 40 und ermöglicht
dadurch eine Datenerfassungsgeschwindigkeit in der Größenordnung der
Geschwindigkeit, mit welcher der Mikroprozessor 42 auf
seinen eigenen Speicher zugreift. Weiterhin leidet das Board 48 an
den oben besprochenen Mängeln,
insbesondere einer Begrenzung der Erweiterbarkeit.
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Eine
andere Anordnung des Standes der Technik verwendet ein SCSI-Interface-
bzw. eine SCSI-Schnittstelle. Die Anordnung wird allgemein in 4 gezeigt. Eine Datenerfassungseinheit 64 erfaßt Sensordaten
von Motoranalysatorsensoren 66.
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Die
Einheit 64 ist mit dem SCSI-Interface des Zusatzboards 62 verbunden.
Dieses Standard SCSI-Interface ist eine schnelle Paralleltype eines
Interface zum Übertragen
von Daten zwischen dem Computer 60 und mehrfachen externen
Peripheriegeräten.
Diese andere Anordnung des Standes der Technik leidet an denselben
Schwächen,
welche oben in bezug auf Hardware-Interfacebords festgehalten wurden.
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US-A-5
785 300 offenbart ein Diagnosesystem für Motorkraftfahrzeuge und das
Verfahren hievon. Eine drahtlose Datenübertragungseinheit ist jeweils
in eine Diagnosevorrichtung tragbaren Typs und einen externen Computer
eingebaut. Die Diagnosevorrichtung tragbaren Typs liest Daten von
einer elektronischen Regel- bzw. Steuereinheit eines Fahrzeugs und
sendet die Daten drahtlos zu dem externen Computer. Der externe
Computer führt
verschiedenartige Berechnungen basierend auf den Daten durch und
zeigt das Ergebnis der Berechnungen auf einer Anzeige des externen
Computers und analysiert Fehlfunktionen des Fahrzeugs in einem laufenden
Zustand. Weiters werden, wenn Servicehandbücher benötigt werden, diese entsprechend
einem Befehl von der Diagnosevorrichtung tragbaren Typs von dem
externen Computer gesendet und auf einer Anzeige der Diagnosevorrichtung
tragbaren Typs angezeigt.
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Gegenstände bzw.
Ziele der Erfindung
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Es
ist ein Gegenstand bzw. Ziel der vorliegenden Erfindung, die Nachteile
des Standes der Technik zu überwinden.
Genauer ist es ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes computerisiertes
Kraftfahrzeugservice-Ausstattungssystem zur Verfügung zu stellen.
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Es
ist weiters ein Gegenstand der Erfindung, einen Vielzweck- bzw.
Allzweckcomputer in eine Kraftfahrzeugserviceausrüstung auf
eine Weise zu integrieren, die es einer Vielzahl von Kraftfahrzeugservicefunktionen
erlaubt, auf einem einzelnen Vielzweckcomputer vorhanden zu sein.
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Es
ist ein anderer Gegenstand der Erfindung, eine serielle Hochgeschwindigkeits-Multipoint-Verbindung
auf einem Kraftfahrzeugserviceausstattungssensor-Interfacebord zur
Verfügung
zu stellen, das leicht mit einem Vielzweckcomputer durch ein Betriebssystem
verbunden wird, welches durch ein serielles Interfaceprotokoll nach
Industriestandard unterstützt
wird.
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Es
ist noch ein anderer Gegenstand der Erfindung, eine Kraftfahrzeugserviceausrüstung zur Verfügung zu
stellen, welche einen Vielzweckcomputer bzw. Computer für allgemeine
Zwecke aufweist, der vielfache Sensorsysteme aufnehmen kann, welche
alle verbunden oder getrennt werden können, ohne den Vielzweckcomputer
zu zerlegen.
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Es
ist ein anderer Gegenstand der Erfindung, eine Kraftfahrzeugserviceausrüstung zur
Verfügung zu
stellen, wo ein Implementieren bzw. Realisieren des Interface zwischen
den Sensoren und dem Vielzweckcomputer keine umfassende Kenntnis
der Computerarchitektur auf niederem Niveau des Vielzweckcomputers
erfordert.
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Es
ist noch ein anderer Gegenstand der Erfindung, eine Softwarekomplexität und Entwicklungszeit
für eine
derartige Kraftfahrzeugserviceausrüstung durch die Verwendung
eines seriellen Übertragungsprotokolls
zu reduzieren, das physikalisch und funktionell erweiterbar ist.
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Es
ist ein weiterer Gegenstand der Erfindung, eine Kraftfahrzeugserviceausrüstung zur
Verfügung
zu stellen, welche Sensoren aufweist, die direkt in ein Systemcomputer
ohne die Verwendung von eingreifender Hardware angeschlossen sind.
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Es
ist noch ein anderer Gegenstand der Erfindung, ein serielles Interfaceprotokoll
für eine
computerisierte Kraftfahrzeugserviceausrüstung zur Verfügung zu
stellen, in welcher synchrone Datenübertragungen im Mischmodus
und eine Asynchronbenachrichtigung ermöglicht wird.
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Es
ist noch ein weiterer Gegenstand der Erfindung, eine Kraftfahrzeugserviceausrüstung zur Verfügung zu
stellen, in welcher die Sensoren dynamisch verknüpfbar bzw. anschließbar und
rekonfigurierbar sind.
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Es
ist noch ein anderer Gegenstand der Erfindung, eine Kraftfahrzeugserviceausrüstung zur Verfügung zu
stellen, welche eine serielle Standard-Hochgeschwindigkeits-Multipoint-Verbindung mit
dem Datenstrom des Bordcomputersystems des Kraftfahrzeugs aufweist.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
Erfindungen sind durch die anhängigen Ansprüche definiert.
Für die
Leichtigkeit einer Bezugnahme sind bestimmte Eigenschaften davon
hier zusammengefaßt.
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Die
vorliegende Erfindung umfaßt
ein Kraftfahrzeugdiagnosesystem, aufweisend einen Computer für allgemeine
Zwecke bzw. Vielzweckcomputer, wobei der Computer fähig ist,
eine Fahrzeugdiagnoseanwendung auszuführen und als ein serieller
Multipoint-Link- bzw. -verbindungsprotokollwirt. bzw. -host zu dienen,
wie beispielsweise USB; eine serielle Multipoint-Verbindung, die
betätigbar
mit dem Computer verbunden bzw. gekoppelt ist und wenigstens einen
Port aufweist; wenigstens einen Fahrzeugdiagnosesensor und/oder
eine Datenverbindung zu dem Bordcomputersystem des Kraftfahrzeugs,
welche(r) betätigbar
mit der seriellen Multipoint-Verbindung durch den jeweiligen Port
gekoppelt ist und jeweils zum Aufnehmen bzw. Erfassen eines Fahrzeugdiagnosezustands
befähigt
ist. Eine Veränderung
im Fahrzeugdiagnosezustand, welche mit den Kraftfahrzeugcomputerdaten
oder irgendeinem Sensor assoziiert ist, stellt eine Unterbrechung bzw.
ein Interrupt zu dem Computer durch die serielle Multipoint-Verbindung zur Verfügung.
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In
einem anderen Aspekt umfaßt
die vorliegende Erfindung ein Kraftfahrzeugdiagnosesystem, aufweisend
einen Computer für
eine allgemeine Verwendung, wobei der Computer imstande ist, eine Fahrzeugdiagnoseanwendung
auszuführen
und als ein Host für
ein serielles Multipoint-Verbindungsprotokoll, wie beispielsweise
USB, zu dienen; eine serielle Multipoint-Verbindung, die betätigbar mit dem Computer gekoppelt
ist und wenigstens einen Port aufweist; wenigstens einen Fahrzeugdiagnosesensor
und/oder eine Datenverbindung zu dem Bordcomputersystem des Fahrzeugs,
welche(r) betätigbar
mit der seriellen Multipoint-Verbindung durch den jeweiligen Port
gekoppelt und imstande ist, einen Fahrzeugdiagnosezustand zu erfassen.
Der Computer fragt die Fahrzeug-Computerdatenverbindung oder wenigstens
einen Sensor innerhalb einer vorbestimmten Zeitperiode ab und die
Fahrzeug-Computerdatenverbindung oder die jeweiligen Sensoren retournieren
eine Nachricht durch den Hub an den Computer, die für den Fahrzeugdiagnosezustand, der
mit den entsprechenden Sensoren assoziiert ist, oder die entsprechenden
Sensoren hinweisend ist.
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In
einem anderen Aspekt umfaßt
die Erfindung ein Fahrzeugdiagnosesystem, aufweisend einen Vielzweckcomputer,
wobei der Computer imstande ist, eine Fahrzeugdiagnoseanwendung
auszuführen
und als ein Host für
ein serielles Multipoint-Verbindungsprotokoll,
wie beispielsweise USB, zu dienen; eine serielle Multipoint-Verbindung,
welche betätigbar
mit dem Computer gekoppelt ist und wenigstens einen Port aufweist,
wenigstens einen Fahrzeugdiagnosesensor und/oder eine Datenverbindung
zu dem Bordcomputersystem des Fahrzeugs, welche(r) betätigbar mit
der seriellen Multipoint-Verbindung
durch den jeweiligen Port gekoppelt und imstande ist, einen Fahrzeugdiagnosezustand
zu erfassen. Der Computer ist imstande, sofortig das Hinzufügen oder
Entfernen der Fahrzeug-Bordcomputer-Übertragungsverbindung oder
eines Sensors zu und von einem Port zu detektieren bzw. zu erfassen und
ein derartiges Hinzufügen
oder Entfernen der Fahrzeugdiagnoseanwendung anzuzeigen.
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In
noch einem weiteren Aspekt umfaßt
die Erfindung ein Fahrzeugdiagnosesystem, aufweisend einen Vielzweckcomputer,
wobei der Computer imstande ist, eine Fahrzeugdiagnoseanwendung
auszuführen
und als ein Host für
ein serielles Multipoint-Verbindungsprotokoll, wie beispielsweise
USB, zu dienen; ein Hardware-Interfaceboard, umfassend ein RAM und
eine Vielzahl von extern zugreifbaren seriellen Übertragungsports, wobei das
RAM durch einen seriellen Multipoint-Verbindungscontroller, welcher zwischen
dem Computer und dem RAM betätigbar
gekoppelt ist, und einen seriellen Kommunikations- bzw. Übertragungscontroller
geteilt wird, welcher betätigbar
mit der Vielzahl von Ports gekoppelt ist; wenigstens einen Fahrzeugdiagnosesensor und/oder
eine Datenverbindung zu dem Bordcomputersystem des Fahrzeugs, welche(r)
betätigbar
mit der Verbindung durch die jeweilige Vielzahl von Ports gekoppelt
und jeder imstande ist, einen Fahrzeugdiagnosezustand, welcher jedem
jeweiligen Sensor zugeordnet ist, oder einen Datenstrom von dem
Bordcomputersystem des Fahrzeugs aufzunehmen. Der serielle Übertragungscontroller
erfaßt
periodisch den Fahrzeugdiagnosezustand an dem wenigstens einen Sensor
oder von dem Fahrzeugbordcomputer und speichert den Fahrzeugdiagnosezustand
in dem RAM für
einen Zugriff durch den seriellen Multipoint-Verbindungscontroller.
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In
noch einem weiteren Aspekt umfaßt
die Erfindung ein Fahrzeugdiagnosesystem, aufweisend einen Vielzweckcomputer,
wobei der Computer imstande ist, eine Fahrzeugdiagnoseanwendung
auszuführen
und als ein Host für
ein serielles Multipoint-Verbindungsprotokoll, wie beispielsweise
USB zu dienen; ein Hardware-Interfacebord, umfassend eine Interfacelogik
und wenigstens einen extern zugreifbaren seriellen Übertragungsport,
wobei die Interfacelogik durch einen seriellen Multipoint-Verbindungscontroller
geteilt wird, wobei der serielle Multipoint-Verbindungscontroller
ebenso betätigbar
zwischen dem Vielzweckcomputer und dem seriellen Übertragungscontroller
gekoppelt ist, welcher betätigbar
mit dem wenigstens einen Port gekoppelt ist; eine Vielzahl von Fahrzeugdiagnosesensoren
oder eine Verbindung zu dem Bordcomputer des Fahrzeugs, welche(r)
betätigbar
mit dem Interfacebord durch den jeweiligen wenigstens einen Port
gekoppelt und jeder imstande ist, einen Fahrzeugdiagnosezustand
aufzunehmen oder darauf zu antworten, welcher jedem jeweiligen Sensor
oder jeder Verbindung zu dem Fahrzeug bordcomputer zugeordnet ist.
Der serielle Übertragungscontroller
nimmt periodisch den Fahrzeugdiagnosezustand an jedem von dem wenigstens
einen Sensoren oder der Fahrzeugcomputerverbindung auf und gibt
den Fahrzeugdiagnosezustand an den seriellen Multipoint-Verbindungscontroller
zur Übertragung
an den Computer weiter.
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In
noch einem anderen Aspekt umfaßt
die Erfindung ein Fahrzeugdiagnosesystem, aufweisend einen Vielzweckcomputer,
wobei der Computer imstande ist, eine Fahrzeugdiagnoseanwendung
auszuführen
und als ein Host für
ein serielles Multipoint-Verbindungsprotokoll, wie beispielsweise
USB zu dienen; eine serielle Multipoint-Verbindung, welche betätigbar mit
dem Computer gekoppelt ist und wenigstens einen Port aufweist; wenigstens
einen Fahrzeugdiagnosesensor und/oder eine Datenverbindung zu dem
Fahrzeugbordcomputersystem, welche(r) betätigbar mit der seriellen Multipoint-Verbindung durch
den jeweiligen wenigstens einen Port gekoppelt und jeder imstande
ist, einen Fahrzeugdiagnosezustand durch elektrische Kopplungsmittel
aufzunehmen, welche imstande sind, sich wenigstens sechzig Fuß von dem
Vielzweckcomputer zu erstrecken.
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In
noch einem weiteren Aspekt umfaßt
die Erfindung ein Fahrzeugdiagnosesystem, aufweisend einen Vielzweckcomputer,
wobei der Computer imstande ist, eine Fahrzeugdiagnoseanwendung durchzuführen und
als ein Host für
ein serielles Multipoint-Verbindungsprotokoll, wie beispielsweise
USB zu dienen; wenigstens einen Fahrzeugdiagnosesensor und/oder
eine Datenverbindung zu dem Fahrzeugbordcomputersystem, umfassend
eine serielle Multipoint-Verbindung, welche betätigbar mit dem Vielzweckcomputer
gekoppelt und imstande ist, einen Fahrzeugdiagnosezustand aufzunehmen
bzw. zu er fassen. Jeder der Sensoren oder Fahrzeugcomputerdatenverbindungen
umfaßt
Detektionsmittel, um einen Datenstrom, welcher für den Fahrzeugdiagnosezustand
hinweisend ist, zu seiner jeweiligen seriellen Multipoint-Verbindung
für eine
spätere Übertragung
an den Computer zur Verfügung
zu stellen, wodurch der Computer den Datenstrom an die Fahrzeugdiagnoseanwendung
nach Erhalten von der jeweiligen Verbindung zur Verfügung stellen
kann.
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Beschreibung
der Figuren
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1–4 sind
diagrammatische bzw. schematische Darstellungen von verschiedenen
Systemen des Standes der Technik.
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5–8 sind
schematische Darstellungen von verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung.1
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Detaillierte
Beschreibung
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Die
vorliegende Erfindung macht Gebrauch von einem kürzlich entwickelten computerisierten
seriellen Datenübertragungsprotokoll
des Standes der Technik, dem "Universal
Serial Bus" oder "USB". Das Protokoll ist
vollständig
in der Universal Serial Bus Spezifikation, Revision 1.0, 15. Jänner 1996,
beschrieben.
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Nun
wird bezug genommen auf die 5, welche
eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung offenbart. Die Ausführungsform von 5 ist auf ein Fahrzeugradausrichtungssystem
gerichtet, wobei jedoch eingesehen bzw. erkannt werden wird, daß dieselben
Prinzipien leicht auf andere Typen von computerisierter Fahrzeugserviceausrüstung anwendbar
sind, wie beispielsweise Motoranalysatoren, Bremsentester, Rad auswuchteinrichtungen
usw. Weiters kann der Ausdruck "Fahrzeugserviceausrüstung" so verstanden werden,
daß er
sich sowohl auf Ausrüstungen
bezieht, welche für
ein Service bzw. eine Wartung anderer Typen von Fahrzeugen genauso
benützt
werden, wie beispielsweise Lastwagen, Kleinlastwagen, Motorräder, Boote,
Flugzeuge usw. Desgleichen betrachtet der Ausdruck "Sensor" jeden Gegenstand,
der imstande ist, Fahrzeugdiagnoseinformation oder damit verbundene
Signale zu erfassen oder zu empfangen.
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Sensoren 115 sind
Fahrzeugausrichtungssensoren wie beispielsweise jene, die in dem
US-Patent Nr. 4.931.964 und 5.208.646 offenbart werden. Im Gebrauch
sind die Sensoren 115 entfernbar auf den Felgen eines zu
testenden Fahrzeugrades montiert und erfassen bzw. detektieren die
Ausrichtungswinkel des speziellen Rades, auf welchem sie montiert
sind. Sie sind imstande zum Erfassen solcher Ausrichtungswinkel,
wie Spur, Radsturz, Nachlauf, SAI, Ackerman-Winkel und anderer,
wie dies vollständiger
im US-Patent Nr. 4.931.964 beschrieben ist. Die Sensoren 115 kommunizieren
jeweils mit dem Sensor-Interfaceboard 110 über ein
Kommunikations- bzw. Übertragungsmedium,
vorzugsweise ein serielles Standardkabel, obwohl Infrarot- und Hochfrequenztechniken
bekannt und mit der Verkabelungs- bzw. Kabelmethode austauschbar
sind.
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Nun
wird bezug genommen auf 6,
welche weitere Details des in 5 gezeigten
Systems beinhaltet. Eine serielle Information über Radwinkel fließt zuerst
in das Board 110 an dem UART 116 über ein
serielles Standardübertragungsprotokoll,
wie beispielsweise RS-232. Jeder Sensor der Gruppe von Sensoren 115 ist
mit seinem eigenen UART 116 assoziiert bzw. verbunden.
Ein Mikrocontroller 114 innerhalb des Boards 110 ist
mit einer Interfacelogik (wie beispielsweise ein RAM, ein Dualport-RAM, Bus-Sendeempfänger und
Auffangregister, nicht gezeigt) in jeden UART 116 gekoppelt
und führt
zwei Hauptfunktionen durch. Zuerst wird jeder jeweilige Sensor 115 durch
seinen UART 116 in einem kontinuierlichen Abfragezyklus
gefragt. Dies gestattet es, Rohsignale von Sensoren 115 zu
erhalten, welche für die
jeweiligen Radwinkelmessungen hinweisend sind. Während jedem Zyklus werden die
Rohwinkelsignale von den Sensoren 115 jeweils in einem
Speicher gespeichert, der mit dem Mikrocontroller 114 assoziiert
ist, (wie beispielsweise ein Dualport RAM, nicht gezeigt). Bis zu
diesem Punkt ist der Betrieb des Boards 110 in dieser Ausführungsform ähnlich zu dem
im US-Patent Nr. 5.734.569 beschriebenen. Jedoch beinhaltet das
Sensor-Interfaceboard 110 auch seinen
eigenen USB-Controller 112, welcher betätigbar mit dem Mikrocontroller 114 durch
Interfacelogik gekoppelt ist (einschließend bzw. beihaltend ein Dual-Port
RAM, nicht gezeigt). Der USB-Controller 112 ist erhältlich von
Cypress Semiconductor Corporation, San Jose, Kalifornien, als Teil
Nr. CY7C65113. Der USB-Controller 112 gestattet es dem
Board 110, eine USB-"Vorrichtung" zu bilden bzw. darzustellen, wie
ersichtlich in der USB-Spezifikation, Seiten 34–37. Der USB-Controller 112 ist
konfiguriert zum Kommunizieren mit dem Mikrocontroller 114 im Board 110,
um die Rohwinkelsignale für
eine weitere Übertragung,
wie unten beschrieben, abzufragen bzw. zu erhalten.
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Wieder
auf 5 bezugnehmend,
wird die Verbindung 105 gezeigt zwischen dem Board 110 und
dem Vielzweckcomputer 100. Die Verbindung 105 ist
in dieser Ausführungsform
repräsentativ
für eine
Hochgeschwindigkeits-Multipoint-Datenverbindung, vorzugsweise ausgewählt aus
der Liste, umfassend Ethernet, CAN, Firewire, Access Bus, Token Ring,
Arcnet, Local Talk, FDDI, ATM und CDDI, und am bevorzugtesten umfassend
USB. Diese serielle Hochgeschwindigkeits-Multiport-Verbindung ersetzt und
verbessert die Funktion des Dualport-RAMs des Interfaceports, wie
es mit dem parallelen, synchronen Datenpfaden des Vielzweckcomputers
verbunden ist, wie dies in dem US-Patent Nr. 5.734.569 geoffenbart
wird. Das USB-Protokoll wird von dem Vielzweckcomputer 100 beherrscht,
von welchem angenommen wird, daß er
mit USB-Tauglichkeit
bzw. -Fähigkeit
entweder in dessen Betriebssystem oder später als Verbesserung hinzugefügt, ausgestattet ist.
Der Computer 100 beinhaltet einen USB-Hostcontroller 102.
Der USB-Hostcontroller 102 wird typischerweise durch den
Hersteller des Vielzweckcomputers 100 zur Verfügung gestellt.
Der Vielzweckcomputer 100 verwendet das USB-Protokoll zum Empfangen
der Rohwinkelinformation von dem Board 110 auf eine von
wenigstens zwei Arten. Zuerst kann eine Interruptmethode verwendet
werden, wie in der USB-Spezifikation,
Seiten 56–58
beschrieben wird. Bei der Interruptmethode löst der USB-Controller 112 eine
Kommunikation mit dem Vielzweckcomputer 100 durch den USB-Hostcontroller 102 aus,
wann immer eine vorbestimmte Bedingung auftritt, wie beispielsweise
die Änderung
eines der Fahrzeugradwinkel, welche von den Sensoren 115 aufgenommen
bzw. detektiert werden. In diesem Fall akzeptiert der Hostcontroller 102 die
Kommunikation von dem Controller 112 als ein Interrupt
und weist den Computer 100 zum geeigneten Zeitpunkt an,
zu stoppen und die hereinkommende Information zu beachten. Dann
wird ein Datenpaket, beinhaltend die Rohwinkelinformation, vom Controller 112 zu dem
Hostcontroller 102 über
die USB-Verbindung 105 gesendet bzw. übertragen. Der Computer 100 ist nun
imstande, die Rohsensorinformation in dem Datenpaket auf bekannte
Weise zu verwenden, um sie in Radwinkelinformation zur Verwendung
von einer Fahrzeugradausrichtungsanwendung zu konvertieren, welche
auf dem Computer 100 angesiedelt ist, beispielsweise die
VISUALINER-Radausrichtesoftware, die von der John Bean Company erhältlich ist. Alternativ
kann die Interruptmethode folgendermaßen verwendet werden. Der Vielzweckcomputer 100 löst Datenerfassungszyklen
aus, indem ein geeigneter Befehl von dem Hostcontroller 102 zu
dem USB-Controller 112 weitergegeben wird. Sobald der Befehl
empfangen ist, antwortet der Microcontroller 114 durch
ein zyklisches Abfragen der Sensoren 115 nach Rohwinkelinformation
in der Größenordnung von
8–10 mal
pro Sekunde. Dann stellt nach Beendigung eines jeden Datenerfassungszyklus
der Microcontroller 114 Rohwinkelinformation an den USB-Controller 112 zur
Verfügung,
welcher ein Interrupt an den Hostcontroller 102 sendet,
welcher in der Folge die Information für die Fahrzeugserviceanwendung
verfügbar
macht, die auf dem Vielzweckcomputer 100 residiert bzw.
vorhanden ist.
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In
einer zweiten Ausführungsform
verwendet der Computer 100 das USB-Protokoll zum Empfangen
von Rohwinkelinformation von dem Board 110 zu dem Computer 100 durch
eine USB-Abfrage oder ein Benachrichtigen, wobei dies eine Prozedur
ist, wie sie in der USB-Spezifikation, Seiten 54–56, beschrieben wird. Diese
Ausführungsform
ist von der obigen Beschreibung auf folgende Weise verschieden.
Anstelle daß der
USB-Controller 112 ein Interrupt an den Hostcontroller 102 nach
jedem Datenerfassungszyklus sendet, fragt der Hostcontroller 102 den USB-Controller 112 nach
derselben Information auf einer periodischen Basis ab, wie dies
von der Fahrzeugserviceausrüstungsanwendung
vorbestimmt wurde, die auf dem Computer 100 angesiedelt
ist.
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Eine
Eigenschaft einer jeden oben beschriebenen Ausführungsform ist eine dynamische
Rekonfigurabilität
bzw. Rekonfigurierbarkeit. Dies wird in der USB-Spezifikation auf
Seite 28 beschrieben. Das Sensorinterfaceboard 110 agiert
als eine USB-"Einrichtung" wegen der Anwesenheit
des USB-Controllers 112.
Der Vielzweckcomputer 100 agiert als USB-"Hub" wegen
der Anwesenheit des USB-Hostcontrollers 102. Es wird geschätzt werden,
daß ein Host
als der Wurzel- bzw. Grund-Hub bzw. -Netzwerkknoten dient und es
daher immer wenigstens einen Hub auf einem USB-System gibt. Hubs
zeigen das Anbringen oder Entfernen einer USB-Vorrichtung in sich
durch einen Portstatus an. Der Host fragt den Hub ab, um den Grund
für die
Meldung zu bestimmen. Der Hub antwortet durch ein Identifizieren
des Ports, welcher zum Anbringen der USB-Vorrichtung benützt wurde.
Der Host gibt den Port frei und adressiert die USB-Einrichtung mit
einer Kontrolleitung, welche die USB-Vorgabe- bzw. Standardadresse
benützt.
Alle USB-Einrichtungen sind adressiert, indem die USB-Standardadresse
benützt
wird, wenn sie anfänglich
verbunden wurden oder nachdem sie zurückgesetzt wurden. Der Host
bestimmt, ob die neu zugefügte
bzw. festgelegte USB-Einrichtung
ein Hub oder eine Einrichtung ist und weist eine einzigartige USB-Adresse
der USB-Vorrichtung zu. Der Host errichtet eine Kontrolleitung bzw.
Steuerleitung für
die USB-Einrichtung unter Verwendung der zugewiesenen USB-Adresse und Endpunktnummer
bzw. Abschlußpunktnummer
Null. Wenn die beigefügte USB-Einrichtung
ein Hub ist und an seinen Ports USB-Einrichtungen beigefügt bzw.
festgelegt sind, dann wird die obige Prozedur für jede der festgelegten USB-Einrichtungen befolgt.
Wenn die festgelegte USB-Einrichtung eine Funktion ist, dann werden Festlegungsbenachrichtigungen
von der USB-Software zu der beteiligten Host-Software abgesendet.
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7 zeigt eine andere Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung, in welcher das USB-Protokoll auf die Sensoren
erweitert ist, die ein Teil der Fahrzeugserviceausrüstung bilden.
In dieser Ausführungsform
ist der Sensor 210 ein Radausrichtekopf, der Sensor 220 ist
ein Motoranalysatorbehälter
und der Sensor 230 ist irgendeine andere Art eines sonstigen
Fahrzeugservicesystem-Datenerfassungssensors. Hier sind vielfache
Typen von Sensoren gezeigt, um die Vielfältigkeit von Serviceeigenschaften bzw.
Wartungsmerkmalen darzustellen, welche vorgesehen sein können, um
mit Fahrzeugserviceanwendungen auf einem Vielzweckcomputer 200 unter Verwendung
des seriellen USB-Hochgeschwindigkeits-Multipoint-Interfaceprotokolls zusammenzuarbeiten.
Ein anderes Unterscheidungsmerkmal dieser Ausführung liegt in seiner Verwendung
von USB-Controllern, welche physikalisch auf den Sensoren angeordnet
sind, im Gegensatz zu der oben beschriebenen Ausführungsform,
welche eine RS-232 serielle Datenübertragung an den Sensoren verwendete.
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Der
Vielzweckcomputer 200 enthält vielfache Fahrzeugserviceanwendungen,
beinhaltend eine Fahrzeugradausrichteanwendung und eine Motoranalysatoranwendung.
Der Computer 200 ist auch konfiguriert, um als ein USB-Host
zu wirken. Als solcher beinhaltet er einen Mastercontroller 202 und wirkt
als ein zentraler Netzwerkknoten bzw. -hub. Jeder Sensor 210, 220 und 230 kann
mit bezug auf seine Teile weiter beschrieben werden. Der Radausrichtekopf 210 beinhaltet
einen Mikrocontroller 214, welcher sowohl mit einem Winkelsensor 216 als
auch einem USB-Controller 212 gekoppelt ist. In ähnlicher Weise
beinhaltet ein Motoranalysatorbehälter 220 einen Mikrocontroller 224,
welcher sowohl mit einem Zündfunkensensor 226 als
auch einem USB-Controller 222 gekop pelt ist. Während die
Einzelheiten bzw. Details des generischen bzw. allgemeinen Sensors 230 nicht
gezeigt sind, werden sie ähnlich
zu dem Vorangegangenen für
die Sensoren 210 und 220 sein. Ein generischer
Sensor 230 wird nun in den folgenden Ausführungen
adressiert werden. Die jeweiligen USB-Controller 212 und 222 sind
bzw. werden mit dem Hauptcontroller 202 über ein
USB-Protokoll gekoppelt, wie dies vorher in Verbindung mit der Ausführungsform
von 5 und 6 beschrieben wurde. Es wird
anerkannt bzw. geschätzt
werden, daß ein getrennter
Multiport USB-Hub (nicht gezeigt) in das System eingebaut bzw. aufgenommen
sein kann, um die vielfachen Sensoren aufzunehmen, und diese in den
USB-Controller 202 einzukoppeln. Auf diese Weise können die
Sensoren 210, 220 und 230 mit den Fahrzeugserviceanwendungen
kommunizieren, welche sich auf dem Vielzweckcomputer 200 befinden,
ohne ein separates bzw. getrenntes Sensorinterfaceboard zu erfordern.
Anders ausgedrückt,
sind die Funktionen des Sensorinterfaceboards in die jeweiligen
Sensoren eingebaut, wodurch die Verwendung von einschreitender bzw.
zwischengeschalteter Hardware verzichtet werden kann.
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8 zeigt eine andere Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform beinhaltet Vielzweckcomputer 300 eine
Fahrzeugserviceausrüstungsanwendung.
Verbunden mit dieser Ausführungsform
ist ein Multifunktionshub 310. Der Hub 310 beinhaltet
einen USB-Hubcontroller 320 und einen UART 322.
Sensoren 324, 326, 328 und 330 sind
an den UART 322 gekoppelt, welcher wiederum an den Controller 320 gekoppelt
ist. Wie so weit beschrieben wurde, funktioniert diese Ausführungsform
identisch zu der Ausführungsform, welche
mit 5 und 6 assoziiert ist. Zusätzlich zu dem
Obigen beinhaltet jedoch der Hub 310 eine Vielzahl von
USB-Ports 340,
welche in den Controller 320 gekoppelt sind. Auf diese
Weise kann die Ausführungsform
von 8 als eine Kombination
eines Sensorinterfaceboards und USB-Hubs für die Verbindung bzw. den Anschluß von zusätzlicher,
auf USB basierender Fahrzeugserviceausrüstung, wie beispielsweise Motoranalysatoren
oder Radauswuchteinrichtungen verwendet werden. Natürlich kann
jedes andere auf USB basierende Peripheriegerät zu den Ports in dieser Ausführungsform
ebenso hinzugefügt
bzw. festgelegt werden, wie beispielsweise auf USB basierende Kameras,
Drucker, Modems usw., solange sich die geeignete Anwendung auf dem
Computer 300 befindet.
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In
jeder der obigen Ausführungsformen
können
die Daten, welche schließlich
in die Computer 100, 200 und 300 gelangen,
auch direkt von einem Fahrzeug-Bordcomputer kommen. Beispielsweise können die
Borddaten auf konventionelle Weise über eine serielle Übertragung
zu einem Sensor-Interfaceboard hinaufgeladen werden und dann in
einem Dualport-RAM
gespeichert werden. Dann können USB-Protokolle
verwendet werden, wie dies hierin vorher beschrieben wurde, um diese
Daten als nächstes
zu einem Hostcomputer für
eine Anzeige und Analyse entweder durch den Computer oder den Servicetechniker
zu übertragen.
Alternativ können die
Bordcomputerdaten des Fahrzeugs direkt durch ein Einbauen eines
USB-Controllers und eines assoziierten bzw. verbundenen Protokolls
direkt in den Bordcomputer übertragen
werden. Somit kann eine physikalische oder RF/IR-Datenverbindung
bzw. Hochfrequenz-Infrarot-Datenverbindung mit einem Servicebuchtcomputer
errichtet werden, worauf der Bordcomputer selbst als eine USB-Einrichtung
oder Hub funktioniert. Wenn als Hub, dann können Radausrichte/Motoranalysatorsensoren
direkt in den Fahrzeugbordcomputer angeschlossen werden, welcher
darauf USB-Protokolle verwendet, um die jeweiligen Sensordaten an
den Host-Computer zu übertragen.
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In
jeder der obigen Ausführungsformen
können
die Vielzweckcomputer 100, 200 und 300 in
einer Werkstätte
mehrere Yards entfernt von den Sensoren angeordnet sein, welche
die Daten aufnehmen. Deshalb kann die Länge einer beliebigen Verkabelung die
maximale Kabellänge,
welche in der USB-Spezifikation vorgeschrieben wird, 3 Fuß, überschreiten. Daher
werden zwischen beliebigen zwei Punkten in der USB-Übertragung
(wie beispielsweise zwischen auf USB basierenden Sensoren und einem
USB-Hub oder zwischen einem auf USB basierenden Interfaceboard und
einem USB-Hostcontroller) Leitungstreibereinrichtungen bzw. Leitungsverstärkungseinrichtungen
hinzugefügt,
um die notwendigen USB-Signalspannungen auf der Verkabelung sogar über eine Länge von
60 Fuß durch
ein Kompensieren der inhärenten
bzw. innewohnenden Verlustbehaftung der Übertragungsleitung aufrechtzuerhalten.
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Es
wird erkannt werden, daß die
oben beschriebenen Ausführungsformen
lediglich beispielhaft sind und nicht als begrenzend irriger Weise
angesehen werden sollten, und daß die in dieser Patentanmeldung
gewährten
Rechte durch die folgenden Ansprüche
bestimmt werden. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung gewinnbringend
in einen 3-D-Ausrichter eingebaut werden, wie beispielsweise jenen,
der in dem US-Patent Nr. 5.724.743 geoffenbart ist, um die Kamerabehälter mit
dem Host-Computer zu koppeln. Für
ein anderes Beispiel kann die vorliegende Erfindung mit einer entfernten
Anzeigeeinrichtung verwendet werden, welche von einem Bediener rund
um das Fahrzeug getragen wird. In diesem Beispiel kann die entfernte
Anzeigeeinrichtung eine Datenübertragung über eine
serielle Multipoint-Verbindung von dem Hostcomputer empfangen, so
daß der
Bediener fahrzeugdiagno stische Information entfernt von jeder mit
dem Hostcomputer verbundenen Anzeige betrachten kann.