DE3537399A1

DE3537399A1 - Periphere interface-einheit

Info

Publication number: DE3537399A1
Application number: DE19853537399
Authority: DE
Inventors: Kenneth W. Gay; Kevin R. Tucson Ariz. Sharp; Robert E. Smith
Original assignee: Burr Brown Corp
Current assignee: Texas Instruments Tucson Corp
Priority date: 1984-10-19
Filing date: 1985-10-21
Publication date: 1986-04-30
Also published as: FR2572203A1; JPS6198465A; GB8519613D0; GB2165970A

Description

Beschreibung Periphere Interface-Einheit

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf elektronische Einheiten zum Schaffen eines Interface oder einer Koppelstelle zwischen peripheren Einrichtungen und einem Hauptrechner. Die peripheren Interface- oder Koppeleinheiten können Zustandssignale von peripheren Einrichtungen erfassen und Steuersignale an diese anlegen.

Es sind periphere Einheiten bekannt, die nur wenig mehr vermögen, als Zustandssignale zur Übertragung an eine zentrale Steueranlage von einer Einrichtung zu erfassen und möglicherweise umzuformen. In gleicher Weise können ziemlich einfache Interface-Einheiten zum Empfangen von Signalen von einer zentralen Steuereinrichtung und zum Anlegen von in das richtige Format, also in richtige Form und Größe gebrachten Steuersignalen an eine periphere Einrichtung vorgesehen werden.

Das andere bekannte Extrem besteht darin, ein kompliziertes System mit zugeordneten Nachrichtenleitungen und/oder Nachrichteneinrichtungen zur Steuerung komplexer Prozesse vorzusehen, Die Einrichtungen erfassen Zustandssignale von überwachten peripheren Einrichtungen oder Prozessen und können Steuersignale zur Steuerung der Prozesse an die peripheren Einrichtungen liefern. Derartige System sind extrem kostspielig und können relativ unflexibel sein.

Hinzu kommt, daß die Investition zur Schaffung eines der-

art komplexen Systems dieses auf verhältnismäßig wenige Anwendungen beschränken kann.

Es bestand daher ein Bedürfnis für eine periphere Interface-Einheit , die mit einer Vielzahl von Prozessen und Steuersystemen in Kommunikation treten kann und die bei einer Änderung der Anforderungen an die Datensignalerfassung oder die Datensignalverteilung erweitert werden kann. Es ist nicht nur wünschenswert, daß jede Interface-Einheit leicht von einer verhältnismäßig einfachen Einheit zu einer Einheit erweitert werden kann, die eine umfangreiche unabhängige Entscheidungsfähigkeit besitzt, sondern es ist auch wünschenswert, in der Lage zu sein, eine Vielzahl von peripheren Interface-Einheiten mit einer an eine Datenverarbeitung angeschlossenen peripheren Interface-Einheit zwecks zusätzlicher Kontrolle oder Steuerung und unmittelbarer sofortiger Wechselwirkung oder Beeinflussung an mehr als einem peripheren Ort zu koppeln.

Ein Ziel der Erfindung besteht daher darin, eine verbesserte periphere Interface-Einheit zu schaffen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine periphere Terminal-Einheit zu schaffen, die eine Grundgestaltung für einfache Anwendungen aufweist.

Ein weiteres Ziel der Erfinfung besteht darin, eine periphere Terminal-Einheit zu schaffen, die auf komplexe Anwendungen erweitert werden kann.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein peripheres Terminal oder Interface mit einem breiten Bereich von Fähigkeitsstufen zu schaffen.

gg Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine Korn-

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munikation mit einer Hauptsteuereinheit sowie mit anderen peripheren Terminal-Einheiten herbeizuführen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, in einer peripheren Interface-Einheit Fähigkeiten einer Selbstprüfung zuzulassen.

Ein weiteres besonderes Ziel der Erfinfung besteht darin, festzustellen, wenn die Kommunikation mit der HauptdatenrQ Verarbeitungseinheit unterbrochen ist, und die letztere von der Unterbrechung zu informieren.

Ein weiteres besonderes Ziel der Erfindung besteht darin, festzustellen, wenn die Kommunikation mit angeschlossenen peripheren Terminal-Einheiten unterbrochen ist, und diese Information an die Hauptverarbeitungseinheit mitzuteilen.

Ein weiteres spezielleres Ziel der Erfindung besteht darin, eine Einrichtung zu schaffen, die bestätigt, daß an Aus_n gangsklemmen der peripheren Terminal- oder Datenstation angelegte Signale die gewollten Datensignale sind.

Ein weiteres spezielleres Ziel der Erfindung besteht darin, die Erfassung von Analog-Signalen und die Übertragung

von sich auf diese Signale beziehender Information an die 2b

Hauptverarbeitungseinrichtung anzupassen.

Die vorstehenden und weitere Ziele werden erfindungsgemäß durch eine periphere Steuereinheit erreicht, die ausgerüstet ist mit einer Einrichtung für die Kommunikation mit einem Haupt-Prozessor , einer Einrichtung für die Kommunikation mit anderen peripheren Terminal-Einheiten , einer Einrichtung für die Kommunikation mit einer lokalen Wartungseinheit, einer Einrichtung zum Erfassen von Digitalsignalen, einer Einrichtung zum Erfassen von Analogsigna-35

len, einer Einrichtung zum Übertragen von Digitalsignalen

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und einer Einrichtung zum Verarbeiten von Digitalsignalen innerhalb der peripheren Terminal-Einheit. Die digitale Signalverarbeitungseinrichtung weist einen Mikroprozessor, einen Direktzugriffs- oder Randomspeicher zur zeitweiligen Speicherung von digitaler Information und programmierbare Lesespeicher zur Speicherung von Festprogrammen auf. Die periphere Terminal-Einrichtung ist mit einem Digitalsystem-Bus oder -Hauptweg und einem Analog-Signal-Bus oder -Hauptweg sowie mit einer Einrichtung zum Umwandeln von Analog-

^q Signalen in Digitalsignale versehen. Eine Vielzahl von Schaltungsplatten-Modulen können zur Erweiterung der Fähigkeit der peripheren Interface-Einheit, Datensignale zu erfassen und Signale zu liefern,in das System eingeschaltet werden. Alle Ausgangs-Steuersignale können überwacht wer-

^g den, um sicherzustellen, daß die richtigen Signale an den Ausgangsklemmen der peripheren Interface-Einheit vorhanden sind. Die Ausgangssignale können auch durch Schalter-Einstellung bestimmt werden, wenn die periphere Interfaceeinheit versagt. Für die Kommunikationseinrichtung ist

2~ eine Überwachungseinrichtung vorgesehen, um festzustellen, wenn die Kommunikation unterbrochen ist. Die internen Energieversorgungsleitungen können überwacht werden , und es ist ein Anschluß vorgesehen, der es ermöglicht, die periphere Terminal-Einheit mit Batterien zu betreiben.

Die vorstehenden und weitere Merkmale der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung an Ausführungsbeispielen noch näher erläutert.

_on In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Systems das die periphere Interface-Einheit gemäß der Erfindung benutzt,

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Fig. 2 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen peripheren Interface-Einheit,

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines Signalerfassungs- und Verteilungssystems, das mit einer Vielzahl von gekoppelten peripheren Interface-Einheiten arbeitet,

Fig. 4 ein schematisches Schaltbild einer Einrichtung zum Verifizieren des logischen Zustandes eines

Ausgangssignals und zum Einstellen des logischen Zustandes des Ausgangssignals im Falle einer Fehlfunktion, und

Fig. 5 ein schematisches Schaltbild einer Einrichtung zum Feststellen eines Kommunikationsverlustes.

Die Fig. 1 zeigt das System, bei dem die periphere Interface-Einrichtung gemäß der Erfindung verwendet wird. An die periphere Interface-Einheit 10 ist über eine Kommunikationsleitung 4 und eine Signalleitung 3 eine Haupt-Datenverarbeitungseinheit 5 angeschlossen. Die periphere Interface-Einheit 10 ist mit mehreren peripheren Prozess-Einrichtungen 16 bis 18 gekoppelt.

Die Fig. 2 zeigt das Blockschaltbild der peripheren Interface-Einheit. Die Stromversorgungs-Eingangsklemme 251 ist an ein Leitungsfilter 201 angeschlossen. Das Leitungsfilter 201 ist über einen Schalter 202 mit einem Transfor-

gQ mator 203 verbunden. Der Transformator 203 und eine Batterie-Eingangsklemme 252 sind an einen Schalt-Regler 204 angeschlossen, der Energie an einer +5-Volt-Klemme , an einer +12-VoIt-Klemme und an einer -12-Volt-Klemme bereitstellt. Eine Kommunikationsklemme 253 ist über ein Modem

gg oder einen Modulator/Demodulator -Signalumsetzer 205 an

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-^:"^:- ^: 3537393 eine RS232-Treibereinheit 206 angeschlossen. Eine Kommunikationsklemme 254 ist mit einer I-Schleifen-Trelbereinheit 208 verbunden. Die RS232-Treibereinheit 206 und die I-Schleifen-Treibereinheit 208 sind über eine UART-Einheit 207 mit der System-Hauptleitung 230 verbunden. Eine Kommunikationsklemme 255 ist über eine RS232-Treibereinheit 214 und eine UART-Einheit 215 mit der System-Hauptleitung 230 in Verbindung.Klemmen 257 bis 260 für periphere Prozesseinheiten sind jeweils an Module No. 1 bis No. N

IQ angeschlossen, die mit der Systemhauptleitung 230 gekoppelt sind. Eine Klemme 256 für periphere Einrichtungen ist an die Digitalsignal-Eingangseinheit 216 angeschlossen, und eine Klemme 257 für periphere Einrichtungen ist mit der Digitalsignal-Ausgangseinheit 217 gekoppelt. Eine Klemme

^5 258 für periphere Einrichtungen ist mit der Analog-Signaleingangseinheit 218 verbunden, die eine Multiplexer Einheit 218c, eine Verstärkereinheit 218b mit programmierbarer Verstärkung und einen Analog/Digital-Wandler 218c aufweist. Die Digitalsignal-Eingangseinheit 216, die Digitalsignal-Aus-

2Q gangseinheit 217 und die Analogsignal-Eingangseinheit 218 sind an die System-Hauptleitung 230 angeschlossen. An diese Hauptleitung sind des weiteren eine RAM-Einheit 210, eine Zeitgeber- oder Takteinheit 209, eine Unterbrechungs-Karteneinheit 213, eine EPROM-Einheit 211, eine EEPROM-

2g Einheit 212 und eine Mikroprozessor-Einheit 220 angeschlossen.

Die Fig. 3 zeigt die Erweiterung des Systems auf die Einbeziehung einer Vielzahl von peripheren Interface-Einhei_q(_ ten. Die peripherelnterface-Einheit 10 ist mit peripheren Interface-Einheiten 11 bis 13 gekoppelt. An die periphere Interface-Einheit 11 sind mehrere periphere Prozess-Einrichtungen 17 bis 19 und an die periphere Interface-Einheit 13 sind mehrere periphere Prozess-Einrichtungen 12

_o_ bis 14 angeschlossen. Die Fig. 4 zeigt das Schaltbild

einer Schaltung zum Bestätigen , daß ein Eingangssignal

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korrekt ist. Die Schaltung weist eine bistabile Schaltungseinheit 41 auf, die an eine erste Eingangsklemme eines die Verknüpfung "Exclusives Oder" durchführenden Logikelementes 44 angeschlossen ist. Die Ausgangskiemmen dieses Exclusivoder-Elementes 44 ist mit einer ersten Klemmen eines logischen UND-Gatters 45 verbunden, dessen Ausgangsklemme mit einer ersten Eingangsklemme eines logischen Exclusivoder-Elements 46 in Verbindung steht. Die Ausgangsklemme des logischen Exclusiveoder-Elements 46 ist über eine lichtemitierende Diode 48 und ein Widerstandselement mit Masse und über einen Widerstand 49 mit einem Verstärker 51 verbunden, dessen Ausgangsklemme an eine Ausgangsklemme der Interface-Einheit und über einen Widerstand 50 mit einer bistabilen Schaltung 42 verbunden ist. Eine weitere bistabile Schaltung 43 ist an eine zweite Eingangsklemme des logischen UND-Gatters 45 angeschlossen. Ein Schalter 47 mit zwei Stellungen, nämlich einer Stellung "Positive Spannung" und einer Stellung "Masse" , ist mit einer zweiten Eingangsklemme des logischen Exclusivoder-Gatters und mit einer zweiten Eingangsklemme des logischen Exclusivoder-Gatters 46 verbunden.

Die Fig. 5 zeigt das Schaltbild einer Schaltung, die feststellt, wenn die Kommunikation mit dem Haupt-Prozessor oder Hauptrechner unterbrochen worden ist. Die Kommunikation mit der Haupt-Rechnereinheit findet über einen elektro-optischen-Koppler 55 statt.

Der elektrooptische Koppler weist eine lichtemittierende ng Diode und eine Photodetektor-Diode auf und schafft eine elektrische Trennung oder Isolation der Haupt-Datenverarbeitungseinheit von der peripheren Interface-Einheit. Das Eingangssignal vom elektrooptischen Koppler liegt an der Zähler/Zeitgeber-Einheit 56 und an einer ersten sig_a5 nalinvertierenden Klemme eines logischen UND-Gatters 59 an.

Die zweite signalinvertierende Klemme des logischen UND-Gatters 59 steht mit einer Ausgangsklemme der Zeit/Zählereinheit 56 in Verbindung . Die Ausgangsklemme dieser Einheit ist auch an eine Pufferschaltung 58 und an einen ersten invertierenden Eingang eines logischen UND-Gatters 57 angeschlossen. Ein zweiter invertierender Eingang des logischen UND-Gatters 57 ist mit dem Systemtaktgeber verbunden. Eine invertierende Signalausgangsklemme des logischen UND-Gatters 57 ist an eine Eingangsklemme der Zähler/Zeitgeber-Einheit 56 angeschlossen.

Arbeitsweise der bevorzugten Ausführungsform

Der Betrieb und die Merkmale der peripheren Interface-Einheit 10 werden nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 2 erläutert. Die periphere Interface-Einheit 10 empfängt und sendet über die Klemme 253 Signale von bzw. zu der Haupt-Datenverarbeitungseinheit. Abhängig von dem Abstand der Hauptdatenverarbeitungs-Einheit 5 kann ein Modem (Modulator/Demodulator) 205 benutzt werden, das an über große Distanzen führende Kommunikationskanäle angeschlossen wird. Ansonsten kann die. RS232-Treibereinheit 206 direkt Information mit der Haupt-Datenverarbeitungs-Einheit austauschen Die Ausgangssignale der RS232-Treibereinheit gelangen zur UART-Einheit 207 und zu der I-Schleifen-Treibereinheit 208. Die Bezeichnung UART steht für eine universale asynchrone Empfänger/Sender-Einheit (universal asynchronic receive/ transmit unit). Die I-Schleifen- Treibereinheit 208 ist an die Klemme 254, d.i. die Klemme für die Kommunikation mit anderen peripheren Interface-Einheiten, angeschlossen. Die UART-Einheit 207 wandelt seriell ankommende Signale in parallele Form um und legt die Parallelsignale an die System-Hauptleitung 230 an. Außerdem empfängt die UART-Schaltung 207 Signale von der Hauptleitung 230, wandelt das 35Format dieser Signale aus der parallelen Form in die

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serielle Form um und legt diese Signale an die Kommunikationsleitung 4 , die mit der Haupt-Datenverarbeitungseinheit 5 verbunden ist, an.

Die Kommunikation mit der peripheren Interface-Einheit kann auch mittels der Klemme 255 durchgeführt werden. Die Klemme 255 ist an die RS232 Treibereinheit angeschlossen, die über die UART-Einheit 215 mit der System-Hauptleitung 230 verbunden ist. Die UART-Einheit 215 dient der Funktion der Schaffung eines Interface zwischen der für Serienbetrieb eingerichteten Kommunikationsleitung und der für Parallelbetrieb ausgelegten System-Hauptleitung . Die Klemme 255 ist dafür vorgesehen, einer lokalen Verarbeitungseinheit Zugang zu der peripheren Interface-Einheit zu gewähren.

Diese Klemme wird im allgemeinen in Verbindung mit einem Wartungs-Prozessor oder einer anderweitigen Wartungseinrichtung für den Austausch von Signalen mit der peripheren Interface-Einheit für diagnostische Verfahren oder Wartungs-Verfahren benutzt.

Der Mikroprozessor 220 ist an die System-Hauptleitung 230 angeschlossen und führt die Steuerfunktionen und die manipulativen Funktionen durch. Es handelt sich bei ihm um einen Intel 8088/L6-Bit Prozessor. Wie nachstehend noch erläutert

25werden wird, kann die periphere Interface-Einheit erweiterte Fähigkeiten besitzen. Daher muß der Mikroprozessor ein zur Aufnahme der Erweiterung des Systems ausreichendes Leistungsvermögen aufweisen. Für einige Betriebsarten wird der Intel 8088 Prozessor ungenutzte Kapazitäten besitzen, aber er ist gemäß den Foderungen von Betriebsarten mit erweiterten Fähigkeiten unverzüglich erweiterbar. Der Mikroprozessor wird von einer Unterbrecherkarteneinheit 213 , einer Zeitgeber-Einheit 209, einer RAiVl (Direktzugriffsspeicher)-Einheit 210, einer EPROM (erasable programmable read-only-memory = löschbarer programmierbarer Lese-

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speicher)-Einheit 211 und einer EEPROM (electrically erasable programmable read only memory = elektrisch löschbarer programmierbarer Lesespeicher)- Einheit 212 getragen. Die RAM-Einheit 210 schafft einen Arbeitsspeicher, den der 5Mikroprozessor gemäß seinen Bedürfnissen verwendet. Die EPROM-Einheit 211 "hält" oder speichert im allgemeinen das Betriebssystem oder Steuerprogramm. Dieses Betriebssystem ist typischerweise auf die erwartete Aktivität der Interface-Einheit bezogen. Zur Veränderung des Betriebsssystems können die Lesespeichereinheiten typisch durch andere Einheiten ersetzt werden. Der Austausch der Lesespeichereinheiten geschieht dadurch , daß eine Einheit aus einer Fassung entfernt und eine andere Einheit in dieser angeordnet wird. Bei der bevorzugten Ausführungsform sind unbenutzte

15Fassungen für zusätzliche EPROM- und EEPROM-Einheiten vorgesehen. Die EEPROM-Einheit speichert im allgemeinen die Anwendungsprogramme und kann extern abgewandelt und an einen größeren Aktivitätsbedarf der peripheren Interface-Einheit angepasst werden. Es ist charakteristisch, daß die

20RAM-Einheit 210 und die EPROM-Einheit erweiterbar sind, um für den Mikroprozessor die Grundlage für eine erweiterte oder für eine nicht erweiterte Aktivität seitens der peripheren Interface-Einheit zu schaffen. Die Unterbrecherkarteneinheit 213 erfüllt die Funktion , auf Anforderungen

.25 für den Mikroprozessor anzusprechen und die Priorität der Anforderungen zu setzen. Die Zeitgeber-Einheit 209 schafft die periodischen Signale , die für den Betrieb und die Synchronisation der Aktivität der peripheren Interface-Einheit benötigt werden.

Die Energieversorgung der peripheren Interface-Einheit muß genügend flexibel sein, um eine Anpassung an die unbestimmte örtliche Situation zu ermöglichen. Die Eingangsklemme 251 kann eine Versorgungsspannung von entweder 110 oder 220 Volt entgegennehmen, wobei der Schalter 202 dafür

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sorgt, daß die richtige Eingangsspannung an den Transformator 203 gelangt. Der Transformator und die Klemme 251 sind an den Schaltregler 204 angeschlossen. Die Klemme 252 ist für den Anschluß einer Versorgungs-Gleichspannung von 24 Volt vorgesehen und ermöglicht einen Batteriebetrieb der peripheren Interface-Einheit an Orten, wo keine anderweitige Energie verfügbar ist. Die Ausgangsklemmen des Schaltreglers 204 liefern Gleichspannungen von +5 Volt, +12 Volt und -12 Volt, die an eine Energie-Hauptleitung und an die Analogsignal-Haupt- oder Vielfachleitung 231 angeschlossen sind.

Die Systemhaupt- oder Sammelleitung 230 ist an eine Digitaleingangssignal-Einheit 216, eine Digitalausgangssignal-Einheit 217 und eine Analogeingangssignal-Einheit 218 angeschlossen. Die Analogsignal-Eingangseinheit 218 kann eine Multiplexer-Einheit 218a , einen Verstärker 218b mit programmierbarer Verstärkung und eine Analog/Digital-Wandlereinheit 218c aufweisen. Die Analog/Digital-Wandlerein-* heit enthält auch eine Einrichtung zum Anlegen von Digitalsignalen an die System-Hauptleitung.jMit diesen Komponenten für die periphere Interface-Einheit 10 ist eine Grundeinheit beschrieben. Die periphere Interface-Einheit kann digitale Steuersignale über die Klemme 25 an periphere Einrichtungen anlegen, und sie. kann digitale Zustandssignale von den peripheren Einrichtungen über die Klemme 258 empfangen. Bei bestimmten Anwendungen können ausgewählte Einrichtungen von der Grundeinheit in Fortfall kommen. So ist beispielsweise der Verstärker mit programmierbarer Verstärkung nur für bestimmten Arten von Einrichtungen zur Erfassung von Analogsignalen nötig, die Ausgangssignale von niedrigem Niveau oder Pegel erzeugen. Trotzdem kann die periphere Interface-Einrichtung in der Grundausstattung die Grundfunktion des Empfangene von Zu-Standssignalen und des Übertragens der Zustandssignale

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an die Haupt-Verarbeitungseinheit erfüllen. Die Haupt-Verarbeitungseinheit kann dann bestimmen, welches die richtige Antwort ist und die geeignete Antwort über die Digitalsignalausgangs-Einheit an die periphere Einrichtung liefern. 5

Wegen der seriell eingerichteten Kommunikationseinrichtung kann die Haupt-Verarbeitungseinheit ersichtlich irgendeine von einer Vielzahl von verfügbaren Einheiten sein. Es ist ersichtlich, daß die periphere Interface-Einheit 10 in Verbindung mit Personal-Computer-Datenverarbeitungseinheiten betrieben werden könnte. Es ist weiterhin ersichtlich, daß bei der peripheren Interface-Einheit 10 in der Grundausrüstung die Entscheidungsprogrammierung für das Ansprechen auf Zustandssignale bei der Haupt-Verarbeitungseinheit liegt. Die Speicherkapazität der peripheren Interface-Einheit ist jedoch dergestalt, daß ein Teil des Entscheidungen treffenden Prozesses auf die periphere Interface-Einheit und den Mikroprozessor 220 übertragen werden kann und die periphere Interface-Einheit einen Modus der Berichterstattung annehmen kann.

Die erfindugnsgemäße periphere Interface-Einheit wurde insbesondere dahingehend gestaltet, daß sie ein erweiterbares Leistungsvermögen besitzt. Die vorliegende Einheit ist körperlich so gestaltet, daß eine Vielzahl von Schaltungsplattenmodulen, die Module No. 1 bis No. N mit zugehörigen Klemmen zum generellen Schaffen der den Klemmen 256·, 257 und 258 zugeordneten Punktionen gekoppelt werden können. Der körperliche Aufbau der peripheren Interface-Einheit ist in der gleichzeitig eingereichten Patentanmeldung P mit dem Titel "Gehäuse für eine erweiterbare periphere Interface-Einheit " der Anmelderin beschrieben. Irgendwelche der für die Schaltungsplatten module vorgesehenen Schlitze oder alle diese Schlitze können gefüllt werden. Die Schaltungsplattenmodule werden

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elektrisch mit der Systemhaupt-oder Vielfachleitung 230 gekoppelt. Das Vorhandensein eines Moduls und die Identifizierung der Modulart werden dem Mikroprozessorprogramm über die Systemhauptleitung mitgeteilt. Diese an das Mikroprozessorprogramm gelieferte Information bestimmt die

Erwiderung des Mikrorpozessorprogramms auf Daten,die von dem indentifizierten Schaltungsplattenmodul in die System-Hauptleitung eingebracht werden. Die verfügbaren Module können von vielfältiger Art sein. Die Module sind Schal-

,Q tungsplatten oder -tafeln, die ein elektronisches Interface zwischen den Schaltungen peripherer Einrichtungen und den Schaltkreisen der peripheren Interface-Einheit schaffen. Darüber hinaus können die Module an die Analogsignal-Hauptleitung angeschlossen werden. Diese Leitung ist mit

- p. der Analogsignal-Eingangseinheit 218 zur Verarbeitung der Analogsignale gekoppelt. Die für die periphere Interface-Einheit vorgesehenen Module können multiplex eingerichtet sein, Analog-Ausgänge (mit Hilfe von Digital/Analog-Wandlern) aufweisen, automatisch auf den Bereich der analogen _ Eingangssignale einwirken und auf Impulseingangssignale ansprechen. Die Module können gegen Überspannung geschützt sein und andere Schutzmerkmale aufweisen.

Das System der peripheren Interface-Einheit kann in einer .,. anderen Dimension erweitert werden, über die Klemme 254 kann eine Vielzahl peripherer Interface-Einheiten zusammen mit der an die Haupt-Verarbeitungseinheit angeschlossenen peripheren Interface-Einheit verbunden werden. Die anderen peripheren Interface-Einheiten 11 bis 13 sind zusammenge- _n koppelt und empfangen alle die Signale vom Hauptprozessor. Die peripheren Interface-Einheiten schicken Signale über die RS232-Treibereinheit 206 zu dem Hauptprozessor zurück. Die periphere Interface-Einheit kann also mittels einer Vielzahl weiterer angeschlossener peripherer Interface-Einheiten zusätzlich erweitert werden. 35

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Da die Möglichkeit besteht, daß die periphere Interface-Einheit an einem relativ unzugänglichen Ort aufgestellt wird, ist sie mit einer Vielzahl von Prüfmerkmalen versehen. So ist beispielsweise die Hauptleitung der Energieversorgung einschließlich der +5-VoIt, 412-Volt und -12 Volt Gleichspannungsleitungen zusammen mit einer marktüblichen Referenzspannung an den Multiplexer 218a angeschlossen. Die Analogspannungssignale und die Energie-Hauptleitung können dann mit Hilfe des Mikroprozessor- a

3 Programms mit der Referenzspannung verglichen werden, um |

sicherzustellen, daß sich die Spannungen innerhalb vorbestimmter Grenzen befinden. Wenn die Spannungen nicht innerhalb der vorbestimmten Grenzen liegen, erhält der Hauptprozessor eine entsprechende Nachricht.

Wie aus Fig. 4 ersichtlich, sind zwei weitere bedeutsame Merkmale für die Ausgangssignale der peripheren Interface-Einheit vorgesehen. Die erste Funktion besteht darin, daß die tatsächlichen Ausgangssignale mit dem erwarteten Ausgangssignalzustand verglichen werden. Die zweite Funktion besteht darin, daß die Ausgangssignale bei einem Ausfall als Folge des Ausfalls einen vorbestimmten Wert haben. In Fig. 4 ist ein einzelner Ausgangssignalpfad dargestellt. Eine entsprechende Einrichtung wäre für jeden Signalpfad vorgesehen. Das Eingangssignal wird von der bistabilen Schaltung 41 an das "Exclusives Oder"-Gatter 41 angelegt und zur Ausgangsklemme des Verstärkers 51 übertragen. Die Ausgangsklemme des Verstärkers 51 liefert das Ausgangssignal, das in der bistabilen Schaltung 42 für den normalen Betrieb qespeichert wird. Das Siqnal in der bistabilen Schaltunq 42 kann mit dem erwarteten logischen Pegel verglichen werden, um sicherzustellen, daß das richtige Signal an die Ausgangsklemme angelegt wurde. Bei einem Schaltungsausfall ist der Zustand des Ausgangssignals durch die Stel- lung des Schalters 47 bestimmt, wenn das den Schaltungs-

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ausfall anzeigende Signal in der bistabilen Schaltung 43 gespeichert und an das UND-Gatter 45 angelegt ist. Auf diese Weise wird durch die vorliegende Schaltung verhindert, daß potentiell katastrophale Steuersignale als Folge eines Schaltungsversagens auftreten können.

Die Fig. 5 zeigt eine Einrichtung , die den Hauptprozessor von einem Kommunikationsverlust informiert. Der elektrooptische Koppler empfängt Eingangssignale von dem Haupt-Computer. Diese Signale werden an die Zähler/Zeitgeber-Einheit 56 angelegt. Wenn die Signale vom elektro-optischen Koppler her vorhanden sind, wird der Zähler/Zeitgeber 56 kontinuierlich zurückgesetzt. Sind die Signale nicht mehr vorhanden, beginnt die Zähler/Zeitgeber-Schaltung auf der Basis von Signalen vom Systemtakt mit der Zeitmessung.Wenn die Signale von der elektro-optischen Koppeleinrichtung während einer vorbestimmten Zeitperiode wieder erscheinen, wird der Zähler/Zeitgeber zurückgesetzt. Wenn jedoch die Zähler/Zeitgber-Einheit mit der Zeitmessung an das Ende der vorbestimmten Zeitperiode gelangt, wird ein Signal in der Pufferschaltung 58 gespeichert und an die Leitung 3 (Fig. 1) angelegt. Wegen der ernsthaften Konsequenzen eines Kommunikationsverlustes mit dem Hauptp.rozessor ist eine separate Leitung für das Signalisieren eines Kommunikationsverlustet vorgesehen. Eine ähnliche Einrichtung ist in der direkt an den Hauptprozessor angeschlossenen peripheren Interface-Einheit verfügbar, um festzustellen , wenn die Kommunikation mit anderen peripheren Interface-Einheiten unterbrochen worden ist. Das Eintreten dieses Falles wird

OQ mittels logischer Signale gespeichert und der Hauptprozessor-Einheit mitgeteilt.

Es ist ersichtlich, daß in Anbetracht der drei verfügbaren Verarbeitungsfähigkeiten und der Flexibilität, die sich gg aus der Möglichkeit des Austausche und der Erweiterung der Anzahl von Speichern in den EPROM- und EEPROM-Einheiten

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ergibt, die periphere Interface-Einheit als unabhängige Steuereinheit benützt werden kann. Eine solche Betriebsart schließt zwar viele der Vorteile aus, die eine in einem zentralisierten Haupt-Datenverarbeitungssystem beheimatete Betriebssteuerung beinhaltet, aber sie kann mit einer passenden Programmierung in den Lesespeicher-Einheiten durchgeführt werden und stellt ein weiteres Beispiel für die Flexibilität der vorliegenden Erfindung dar. Es ist natürlich ersichtlich, daß mit kleineren Änderungen in der peripheren Interface-Einheit und mit einer passenden Programmierung in den Lesespeichern die periphere Interface_Einhelt als Haupteinheit für mindestens eine andere periphere Interface-Einheit funktionieren kann. Mit einem passenden Betriebssystem im Lesespeicher können die Klemme 253 oder die Klemme 255 dafür benutzt werden, um Zugang zu weiteren Speichereinheiten zu schaffen. Die vorstehende Beschreibung betrifft nur ein Ausführungsbeispiel und soll daher den Rahmen der Erfindung nicht beschränken. Aus der Beschreibung dieses Ausführungsbeispieles ist zu erkennen, daß der Fachmann vielerlei Abwandlungen vornehmen kann, ohne daß der Rahmen der Erfindung überschritten wird.

Claims

Patentansprüc h e

1· Eine Steuereinrichtung aufweisende periphere Interface-Einheit zum elektronischen Koppeln eines Haupt-Datenverarbeitungssystems mit einer Anordnung, gekennzeichnet durch eine an die Steuereinrichtung angeschlossene erste Signaleinrichtung zum Empfangen von Zustandssignalen von der Anordnung,

eine mit der Steuereinrichtung gekoppelte Kommunikationseinrichtung zum Empfangen von Signalen von dem Haupt-Datenverarbeitungssystem und zum Übertragen von Signalen an dieses, wobei die Steuereinrichtung von den Zustandssignalen bestimmte Signale an die Kommunikationseinrichtung anlegt, und durch eine an die Steuereinrichtung angeschlossene zweite Signaleinrichtung, die Steuersignale an die Anordnung liefert, wobei die Steuereinrichtung Signale an die zweite Signaleinrichtung anlegt, die von Signalen bestimmt sind, welche von der Kommunikationseinrichtung empfangen werden.

Periphere Interface-Einheit nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die Zustandssignale in digitaler und in analoger Form vorliegen und die periphere Interface-Einheit einen Analog/Digital-Wandler aufweist.

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3. Periphere Interface-Einheit nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel zum Verifizieren der Steuersignale.

4. Periphere Interface-Einheit nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Peststellen, wenn die Kommunikation zwischen dem Haupt-Datenverarbeitungssystem und der peripheren Interface-Einheit unterbrochen ist. i

'\

5. Periphere Interface-Einheit nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine zwischen das Haupt-Datenverarbeitungssystem und die periphere Interface-Einheit geschaltete Zustandsleitung , über die dem Hauptverarbeitungssystem signalisiert wird, daß die Kommunikation zwischen ihm und der Interface-Einheit unterbrochen ist.

6. Periphere Interface-Einheit nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine System-Hauptleitung, eine an die System-Hauptleitung angeschlossene Prozesseinrichtung zum Manipulieren von Daten auf der System-Hauptleitung gemäß einem Programm, eine an die System-Hauptleitung angeschlossene Kommunikationseinrichtung zum Austausch von Datensignalen mit dem Haupt-Verarbeitungssystem, eine mit der System-Hauptleitung gekoppelte Eignangssignal-Einrichtung zum Empfangen von Eingangssignalen, und durch eine an die System-Hauptleitung angeschlossene Ausgangssignaleinrichtung zum Anlegen von Steuersignalen an eine Ausgangsklemme.

7. Periphere Interface-Einheit nach Anspruch 6, d adurch gekennzeichnet, daß die Eingangssignal-

einrichtung eine Klemme zum Empfangen von Analogie--

Signalen und eine an die System-Hauptleitung angeschlossene Einrichtung zum Umwandeln der Analogsignale in entsprechende Digitalsignale und zum Anlegen

dieser Digitalsignale an die Hauptleitung aufweist. 5

8. Periphere Interface-Einheit nach Anspruch 7, d adurch gekennzeichnet, daß an die Analog/Digital-Wandlereinrichtung Energieversorgungssignale angelegt werden, um zu verifizieren, daß sich Signale in einem vorbestimmten Bereich befinden.

9. Periphere Interface-Einheit nach Anspruch 6, d adurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignaleinrichtung eine Nachprüf-Einrichtung enthält, die verifiziert, daß ein Ausganggsignal einen erwarteten logischen Zustand aufweist, wobei die Nachprüfeinrichtung mit einem Schalter ausgerüstet ist, der bei einem Ausfall ein Ausgangssignal bestimmt.

10. Periphere Interface-Einheit nach Anspruch 6, d a durch gekennzeichnet, daß die Betriebsweise der peripheren Interface-Einheit durch Ersetzen eines Lesespeichers durch einen passend vorbereiteten Lesespeicher geändert oder erweitert werden kann.

11. Periphere Interface-Einheit nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Indetifizieren einer Unterbrechung in der Kommunikation zwischen dem Haupt- Datenverarbeitungssystem und der peripheren Interface-Einheit.

12. Periphere Interface-Einheit gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Energieversorgungseinrichtung zum Empfangen von Wechelstromenergie und durch eine Gleichstromenergieversorgung zum Liefern von Energie

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an die periphere Interface-Einheit , ferner durch eine Kommunikationseinrichtung, die fähig ist, Signale direkt von dem Haupt-Datenverarbeitungssystem zu empfangen und Signale über einen Kommunikationskanal zu empfangen, eine Signaleinrichtung zum Senden und Empfangen von Signalen an bzw. von anderen peripheren Interface-Einheiten, eine Prozessoreinrichtung zum Steuern des Transfers von Signalen in der peripheren Interface-Einheit, eine an die Prozessoreinrichtung angeschlossene Speichereinrichtung zur zeitweiligen Signalspeicherung in einem gewählten Ausmaß und zum Schaffen einer Lesespeicherung von Datensignalen in einem vorwählbaren Ausmaß und durch eine Verbindungseinrichtung zum Anschließen mindestens einer Schal- tungsplatte an die periphere Interface-Einheit , wobei die Schaltungsplatte eine Einrichtung aufweist, die ein elektrisches Interface zwischen der peripheren Interface-Einheit und der Anordnung schafft und wobei die Verbindungseinrichtung ausgerüstet ist mit Mitteln ²^m Anschließen an die Anordnung , wenn keine Schaltungsplatte an die periphere Interface-Einheit angeschlossen ist.

13. Periphere Interface-Einheit nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum automatischen Prüfen von Spannungsniveaus der von der Energieversorgungseinrichtung gelieferten Spannungen.

14. Periphere Interface-Einheit nach Anspruch 12, gekenn-3Q zeichnet durch eine Wartungseinrichtung zum Anschliessen der peripheren Interface-Einheit an eine lokale Signalerzeugungseinrichtung.

15. Periphere Interface-Einheit nach Anspruch 12, gekenn-3g zeichnet durch eine Einrichtung zum Anschließen von

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Analogsignalen von der Verbindungseinrichtung an die periphere Interface-Einheit.

16. Periphere Interface-Einheit nach Anspruch 15, d adurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Anschließen von Analogsignalen einen Analog/Digital-Wandler, einen Verstärker mit programmierbarer Verstärkung und eine Multiplexereinheit aufweist.

IQ 17. Periphere Interface-Einheit nach Anspruch 12, d adurch gekennzeichnet, daß Betriebseigenschaften der peripheren Interface-Einheit durch ein in einer Lesespeichereinheit gespeichertes Programm gesteuert werden.

18. Periphere Interface-Einheit gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Anschließen des Datenverarbeitungssystems an irgendeine von einer Vielzahl von peripheren Anordnungen wobei diese Ein-

2Q richtung ausgestattet ist mit einer Einrichtung zum Verarbeiten von Eingangssignalen von mindestens einer der Vielzahl von peripheren Anordnungen , wobei die Verarbeitungseinrichtung die Eingangssignale mindestens zum Teil auf der an die eine periphere Anordnung angeschlossenen Verbindungseinrichtung verarbeitet, Signale mindestens teilweise nach einem Steuerprogramm verarbeitet und die Eingangssignale teilweise gemäß dem Betrieb des Datenverarbeitungssystems verarbeitet, und mit einer Einrichtung zum

ο« Anlegen von durch die Verarbeitungseinrichtung bestimmten Ausgangssignalen an die eine periphere Anordnung.

19. Periphere Interface-Einheit nach Anspruch 18, gegg kennzeichnet durch eine Einrichtung zum Anschließen

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der peripheren Interface-Einheit an mindestens eine zusätzliche periphere Interface-Einheit.

20. Periphere Interface-Einheit nach Anspruch 18, d adurch gekennzeichnet, daß das Steuerprogramm in einem Lesespeicher gespeichert ist/dessen Gestaltung und Konzept durch betriebliche Fähigkeiten der peripheren Interface-Einheit bestimmt sind.

YQ 21. Periphere Interface-Einheit nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Verifizieren oder Nachprüfen von Ausgangssignalen.

22. Periphere Interface-Einheit nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die auf die Feststellung einer Fehlfunktion einer peripheren Interface-Schaltung hin ausgewählte Ausgangssignale an die periphere Anordnung anlegt.

_9n 23. Periphere Interface-Einheit nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch eine Einrichtung die feststellt, wenn die Kommunikation zwischen der peripheren Interface-Einheit und dem Datenverarbeitungssystem unterbrochen ist.

24. Periphere Interface-Einheit nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch eine Einrichtung für die Kommunikation mit einer lokalen Datenverarbeitungseinheit zwecks Wartung und Feststellung von Fehlfunktionen.

25. Periphere Interface-Schaltung nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Ansprechen auf analoge Eingangssignale.

26. Verfahren zum Schaffen eines elektrischen Interface 35

zwischen einem Datenverarbeitungssystem und mindestens

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einer Anordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die periphere Interface-Einheit mit einer Schaltung versehen wird, die fähig ist, mit mindestens einer Anordnung zusammenzuwirken, erste Signale von der peripheren Interface-Einheit von dieser mindestens einen Anordnung empfangen werden, die periphere Interface-Einheit mit einem Steuerprogramm versehen wird, das es der peripheren Interface-Einheit ermöglicht, mit der mindestens einen Anordnung zusammenzuwirken, die erste Signale in einer durch die periphere Interface-Einheit bestimmten Weise verarbeitet werden und zweite Signale an die mindestens eine Anordnung angelegt werden.

27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß nachgeprüft wird, daß die an die mindestens eine Anordnugn angelegten zweiten Signale die erwarteten Signale sind.

28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß setz- oder einstellbare zweite Signale an die mindestens eine Anordnung angelegt werden, wenn in der peripheren Interface-Einheit eine Fehlfunktion entdeckt wird.

29. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine zusätzliche periphere Interface-Einheit an die periphere Interface-Einheit angeschlossen wird.

30. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Fähigkeiten der peripheren Interface-Einheit erweitert werden und die Erweiterung die Schritte beinhaltet, daß mindestens ein Schal-

gg tungsplattenmodul an die periphere Interface-Einheit

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angeschlossen wird und Lesespeichereinheiten zur Schaffung eines mit den Fähigkeiten der peripheren Interface-Einheit übereinstimmenden Steuerprogramms ausgetauscht werden.

31. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine zusätzliche periphere Interface-Einheit an die periphere Interface-Einheit angeschlossen wird.

32. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lesespeicher der peripheren Interface-Einheit zur Schaffung einer mit den Fähigkeiten übereinstimmenden Steuerprogramms bearbeitet wird.