DE3990712C2

DE3990712C2 - Schnittstelleneinheit

Info

Publication number: DE3990712C2
Application number: DE3990712A
Authority: DE
Inventors: Seppo Pyhaelammi; Matti Reini
Original assignee: Nokia Networks Oy
Current assignee: Nokia Oyj
Priority date: 1988-06-30
Filing date: 1989-06-27
Publication date: 2000-08-24
Anticipated expiration: 2009-06-28
Also published as: JPH03500238A; SE466127B; WO1990000332A1; FI82164C; FI883131A0; GB2230923A; SE8903925D0; FI883131A; FI82164B; US5088112A; JP3094087B2; GB2230923B; GB8926102D0; SE8903925L

Description

Die Erfindung betrifft eine Schnittstelleneinheit für einen Anschluß an eine Parallelverbindung einer Daten-Kommunikationseinrichtung oder einer Anschlußeinrichtung, wobei die Verbindung mehrere parallele eingehende und ausgehende Zeitgebungs-, Regelungs- und Datensignale enthält, bestehend aus einem Multiplexer/Demultiplexer zum Multiplexen der ausgehenden Parallelverbindungssignale in serielle Signale, welche an eine serielle Übertragungsverbindung angelegt werden, und zum Demultiplexen der von der seriellen Übertragungsverbindung empfangenen seriellen Signale in ankommende parallele Signale.

Ein Daten-Kommunikationssystem umfaßt, wie in Fig. 1 gezeigt ist, eine Daten-Kommunikationseinrichtung DCE und eine Datenanschlußeinrichtung DTE. Für verschiedene Anwendungen der Daten-Kommunikationseinrichtung sind vielfältige Datenschnittstellen entwickelt worden. Die meisten dieser Schnittstellen sind international genormt. Solche elektrischen und funktionellen Schnittstellen schließen die Normen V 28, V 11, V 35, X 21 oder G 703 der CCITT ein. Diese Standardschnittstellen unterscheiden sich voneinander im Bezug auf ihren Gebrauch, weil verschiedene Geschwindigkeitsanforderungen eine große Vielfalt von elektrischen Realisierungen erforderlich gemacht haben, die ihrerseits eine verschiedene Anzahl von parallelverbundenen Signalen und mechanische Anschlüsse verschiedener Art erfordern.

Ein bei Daten-Kommunikationssystemen, die aus verschiedenen Schnittstellen bestehen, häufig auftretendes Problem ist der kleine maximale Übertragungsbereich (z. B. 10 m), was dazu führt, daß die Datenanschlußeinrichtung in der Nähe der Daten-Kommunikationsstation angeordnet sein muß, obwohl andererseits ein beträchtlich größerer Übertragungsbereich erforderlich wäre.

Darüber hinaus sind in einer typischen Standardschnittstelle sämtliche Signale in paralleler Form angeordnet und schlimmstenfalls besteht ein Verbindungskabel, beispielsweise das Verbindungskabel 21 in Fig. 2, aus mehreren Zehn parallelen Leitern. Ein Kabel dieser Art ist teuer und schwierig zu installieren.

Aus EP 0 234 453 ist ein Pegelwandler bekannt, der je nach Zustand eines Steuersignals die Zugangsleitungen als Eingangs- oder Ausgangsleitungen auswählbar macht. Dies geschieht über mit TTL-Pegeln betriebene Pegelwandler. Diese schalten je nach Zustand des TTL-Pegels einen Datenempfänger aktiv und einen Datensender passiv oder umgekehrt.

Die US-Patentschrift 4 734 696 schlägt vor, die Verbindungssignale, anstatt wie üblich in paralleler Form auszusenden, in serieller Form außerhalb der Einrichtung über einen zeitteilenden Multiplexvorgang mittels einer separaten Einheit umzuwandeln und in serieller Form von der Daten-Kommunikationseinheit über ein Verbindungskabel in eine Schnittstelleneinheit zu übertragen, welche in der unmittelbaren Nachbarschaft eines anderen Gerätes untergebracht ist. In der Schnittstelleneinheit wird das serielle Signal wiederum in ein paralleles Verbindungssignal umgesetzt, welches dem anderen Gerät zugeführt wird.

Gleichwohl bleibt dabei das Problem erhalten, daß entweder die Datenanschlußeinrichtung DTE oder eine andere Daten-Kommunikationseinheit DCE, beispielsweise ein Modem, an die Daten-Kommunikationseinheit DCE angeschlossen sein kann.

In Fig. 1 sind beispielsweise eine Anschlußeinheit 5 und ein Modem 6 direkt mit der Daten-Kommunikationseinheit 4 verbunden. Dies verursacht Probleme bezüglich der Anpassung der Schnittstelle an die Einrichtungen, weil die Verbindung der Verbindungssignale in beiden Fällen unterschiedlich ist. Dies erfordert verschiedene Schnittstelleneinrichtungen oder beim Installierungsvorgang auszuführende Spezialanpassungen.

Zur Lösung dieser Probleme schlägt die Erfindung vor, daß der Multiplexer/Demultiplexer mit den parallelen Verbindungssignalen über Eingangs/Ausgangsschaltungen verbunden ist, welche Eingangs/Ausgangsleitungen für jedes Verbindungssignal enthalten, und daß mindestens einige der Eingangs/Ausgangsleitungen automatisch auswählbar als ein Eingang oder ein Ausgang sind und jeweils verbindbar sind entweder an einen Eingang des Multiplexers oder einen Ausgang des Demultipexers, um unterschiedliche Kreuzverbindungen zu erhalten, je nachdem ob die Schnittstelle mit der Anschlußeinrichtung oder der Daten-Kommunikationseinrichtung verbunden ist.

Die Erfindung umfaßt somit einen Multiplexer/Demultiplexer, der an parallele Verbindungssignale über eine Eingangs/Ausgangsschaltung angeschlossen ist, welche automatisch die Verbindungssignale an den Multiplexer/Demultiplexer in verschiedener Art und Weise anlegt, je nachdem, ob die Verbindung mit der Datenanschlußeinrichtung oder dem Daten-Kommunikationssystem erfolgen soll. Dies ermöglicht die Verwendung ein- und derselben Schnittstelleneinheit für beide Einrichtungstypen (DCE und DTE).

Die Erfindung wird im folgenden in ihren Einzelheiten anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezug zu den beiliegenden Zeichnungen näher erläutert, wobei

Fig. 1 ein Beispiel eines Daten-Kommunikationssystems zeigt, welches aus verschiedenen Daten-Kommunikationseinrichtungen und Datenanschlußeinrichtungen besteht,

Fig. 2 eine aus dem Stand der Technik bekannte Verbindungskabel-Gestaltung,

Fig. 3 eine Daten-Kommunikationseinrichtung gemäß der Erfindung mit einer Schnittstelleneinheit entsprechend der Erfindung,

Fig. 4 eine Datenverbindung, welche durch erfindungsgemäße Schnittstelleneinrichtungen gebildet wird,

Fig. 5 ein Blockdiagramm eines Multiplexers und einer seriellen Übertragungseinheit,

Fig. 6 ein detaillierteres Blockdiagramm des Eingangs/Ausgangsschaltkreises von Fig. 5 und

Fig. 7 die Rahmenstruktur des seriellen Signals gemäß der Erfindung

zeigen.

Fig. 3 zeigt ein Datenkommunikationssystem 4, welches eine Schnittstelleneinheit entsprechend der Erfindung enthält.

Die Schnittstelleneinheit ist außerhalb der Einrichtung am Ende eines Verbindungskabels angeordnet. Die Daten-Kommunikationseinrichtung 4 besteht aus einem integralen Multiplexer und einer seriellen Übertragungseinheit 34, welche die internen Logiksignaldaten und Regelsignale der Einrichtung 4 über zeitteilendes Multiplexen in serielle Signale umwandelt, welche an die Schnittstelleneinheit angelegt werden. Entsprechend wandelt der Multiplexer 34 die von der Schnittstelleneinheit empfangenen seriellen Signale in parallele Signale um, welche an die internen Signalbusse der Einrichtung 4 angelegt werden. Ein serielles Übertragungsbord (transmission port) in der Einheit 34 ist über einen Trennungstransformator oder ein anderes Trennungsmittel an einen Anschluß 32 in der Daten-Kommunikationseinrichtung 4 angeschlossen. Mittels des Trennungstransformators erfolgt eine galvanische Trennung zwischen der Einheit 34 und dem Anschluß 32. Der Anschluß 32 kann aus jeder geeigneten Art bestehen, je nachdem welcher Typ eines Anschlußkabels 31 benutzt wird und welche serielle Übertragungstechnik angewendet wird. Das zweileitrige Verbindungskabel ist mittels eines Gegenanschlusses, der nicht dargestellt ist, mit dem Anschluß 32 verbunden. Eine Schnittstelleneinheit 35 gemäß der Erfindung ist in einem Anschluß 33 angeordnet und mit einem Ende des Verbindungskabels 31 verbunden. Auf diese Weise ist es stets möglich, den gleichen Typ von Schnittstelle an dem Ende der Daten-Kommunikationseinrichtung zu verwenden, wobei der Übergang von einem Schnittstellentyp, der von einer anderen Einrichtung benutzt wird, durch Auswahl der geeigneten Schnittstelleneinheit erleichtert wird.

Der Anschluß 33 entspricht mechanisch und elektrisch der Standardschnittstelle, die von einer anderen an das Daten-Kommunikationssystem 4 anzuschließenden Einrichtung angelegt wird, beispielsweise eine Anschlußeinrichtung 5 oder eine andere Daten-Kommunikationseinrichtung 6. Entsprechend ist der Anschluß 33 an den Anschluß in den Einrichtungen 5 oder 6 angepaßt. Die Schnittstelleneinheit 35 beinhaltet einen Multiplexer und eine serielle Übertragungseinheit, welche der Einheit 34 in der Datenkommunikationseinrichtung entspricht und die empfangenen seriellen Signale in logische Regel-, Uhr- und Datensignale umwandelt. Die Schnittstelleneinheit 35 kann darüber hinaus einen Verbindungsschaltkreis enthalten, welcher die logischen Signale in eine Form umwandelt, die elektrisch und funktionell der Standardschnittstelle, die durch die Anschlußeinrichtung 5 angelegt wird, entspricht, wobei bei dieser Form die Signale über den Anschluß 33 an den Anschluß der Anschlußeinrichtung 5 angelegt werden.

Fig. 5 zeigt ein detaillierteres Blockdiagramm des Multiplexers und der seriellen Übertragungseinheit 34 oder 35. Die Einheit 34 oder 35 enthält einen Multiplexschaltkreis 52 und einen Demultiplexschaltkreis 54. Der Multiplexschaltkreis 52 besteht aus einem Dateneingang, zwei parallelen Uhreingängen (clock inputs) und sechs parallelen Kontrolleingängen. Der Demultiplexschaltkreis 54 besteht aus einer entsprechenden Zahl von parallelen Daten-, Uhr- und Kontrollausgängen. Das Datensignal an dem Multiplexschaltkreis 52 wird in einem Codierbaustein 521 codiert, bevor es an den Multiplexer 524 angelegt wird. Die beiden Clocksignale und sechs Kontrollsignale, die an den Multiplexschaltkreis 52 angelegt werden, werden zeitlich angepaßt in Bezug auf die Datensignale an den jeweiligen Bausteinen 522 und 523, wobei deren Informationsgehalt und die Anforderungen an die Übertragungsrate berücksichtigt werden. Die Ausgangssignale der der Bausteine 521, 522 und 523 werden an den Multiplexer 524 angelegt, welcher mit üblicher Zeitmultiplextechnik parallele Signale in serielle umwandelt. Der Multiplexer 524 kann z. B. den in Fig. 7 dargestellten Rahmen erzeugen, welcher aus einem Synchronisationsbit S, Zeitintervallen B0-B7 für die Übertragung der Daten- und Clockwerte und aus einem Zeitintervall C für Signale von niedrigerem Niveau, d. h. langsamere Signale, besteht. Das Zeitintervall C für die niedrigeren Niveaus enthält darüber hinaus ein Niedrigniveausynchronisationsbit SC und Zeitintervalle C0-C8 für die Übertragung von langsamen Regelsignalen.

Das serielle Ausgangssignal des Multiplexers 524 wird an einen Sender 53 angelegt, welcher vorzugsweise das serielle Signal im Baustein 531 einer Netzcodierung (line coding) aussetzt. Der Sender 53 kann beispielsweise ein Bandfrequenzmodem oder ein optischer Sender sein. Das Ausgangssignal des Senders 53 wird an ein Netz 56 angelegt.

Das serielle Signal des Netzes 56 wird von einem Empfänger 55 empfangen, dieser beinhaltet Empfangen 551, Decodieren 552 und Takten 553 des empfangenen Signales. Das Ausgangssignals des Empfängers 55 wird an den Demultiplexschaltkreis 54 angelegt, in dem der Demultiplexer 544 die Rahmen des seriellen Signals aufbricht und parallele Daten-, Uhr- und Regelsignale bildet. In den Bausteinen 541, 542 und 543 werden diese Signale Operationen ausgesetzt, die entgegengesetzt sind zu diesen, welche durch die Bausteine 521, 522 und 523 der Multiplexeinrichtung 52 durchgeführt werden.

Die Schnittstelleneinrichtung 35 enthält darüber hinaus einen Eingangs/Ausgangsschaltkreis 51 zum Verbinden der Eingänge der Multiplexschaltung 52 und der Ausgänge der Demultiplexschaltung 54 an parallele Verbindungssignale, d. h. beispielsweise an die Ausggangsbuchsen des Anschlusses 33. Die Eingangs/Ausgangsschaltung 51 enthält Zweiweg Eingangs/Ausgangsnetze, deren Anzahl den Eingängen der Multiplexschaltung 52 und den Ausgängen der Demultiplexschaltung 54 entspricht. Einige oder jedes der Eingangs/Ausgangsnetze sind getrennt verbindbar mit jeden der Eingänge oder Ausgänge oder mindestens mit zwei alternativen Eingängen oder Ausgängen. Dies ermöglicht, automatisch die verschiedenen Überkreuzverbindungen, die von verschiedenen Schnittstellen benötigt werden, automatisch herzustellen.

Die innere Beschaffenheit des Schaltkreises 51 ist in Fig. 6 in Einzelheiten dargestellt. In diesem speziellen Schaltkreis enthält jedes Eingangs/Ausgangsnetz L1, L2, . . . L16 zwei entgegengesetzt parallel geschaltete Zwischenspeicherverstärker A1 und A2, welche durch eine Kontroll-Logik 514 in einer solchen Weise regelbar sind, daß einer der Verstärker A1 und A2 in Betrieb ist, während der andere nicht in Betrieb ist. Auf diese Weise kann ausgewählt bestimmt werden, welche der sechzehn Netze L1-L16 Eingänge und welche Ausgänge sind. Die Zwischenspeicherverstärker A1 und A2 sind darüber hinaus an ein Zwischenverbindungsfeld 513 angeschlossen, welches unter dem Einfluß der Kontroll-Logik 514 jedes der Netze L1-L16 derart verbindet, daß es als ein bestimmter Eingang der Multiplexschaltung 52 oder als ein bestimmter Ausgang der Demultiplexschaltung 54 dient. Diese selektive Betriebsweise wird mit einem Detektorschaltkreis 511 gesteuert.

Der Detektorschaltkreis 511 besteht aus zwei mit zwei Netzen im speziellen Fall mit den Netzen L1 und L2 verbundenen Eingängen, bei denen die Signalrichtungen als zueinander entgegengesetzt bekannt sind und beim Übergang von der Datenanschlußeinrichtung zu der Daten-Kommunikationseinrichtung reserviert werden. Die Tatsache, daß die Ausgangsimpedanz des Senders (z. B. A1) niedrig ist (von 100 bis 300 Ohm) und daß die Ausgangsimpedanz des Empfängers (z. B. A2) relativ hoch ist (3-7 Kiloohm) wird in der Messung verwendet. Die Messung wird dadurch begonnen, daß die Netze L1 und L2 als Eingänge festgelegt werden, wobei die hohe Impedanz des Empfängers A2 sichtbar ist an den Netzen auf der Seite des Eingangs/Ausgangsschaltkreises. Dabei ist das von der Detektorschaltung 511 an den Netzen gemessene Impedanzniveau hoch, wenn ein Empfänger mit dem Netz auf der Seite der Einrichtung ebenfalls verbunden ist und entsprechend niedrig, wenn ein Sender mit dem Netz auf der Seite der Einrichtung verbunden ist. Diese Impedanzmessung kann drei verschiedene Ergebnisse bringen: L1 niedrig und L2 hoch; L1 hoch und L2 niedrig, und L1 hoch und L2 hoch. Die ersten beiden Ergebnisse zeigen an, daß die fragliche Einrichtung eine Anschlußeinrichtung oder eine Daten-Kommunikationseinrichtung ist. Das letzte Ergebnis deutet an, daß die Schnittstelleneinheit mit keiner der Einrichtungen verbunden ist. Durch Untersuchung des Impedanzniveaus von einem oder mehreren Netzen L1-L16 kann automatisch festgestellt werden, ob die Einrichtung, an die die Schnittstelleneinrichtung angeschlossen werden soll, eine Anschlußeinrichtung DTE oder Daten-Kommunikationseinrichtung DCE ist. Auf der Basis dieses Ergebnisses wird die Kontroll-Logik 514 automatisch geregelt, so daß sie die erforderlichen Kreuzverbindungen der Signale ausführt, wofür früher die Einrichtung eines neuen Verbindungskabels oder andere mühsame Schritte erforderlich waren.

Der Eingangs/Ausgangsschaltkreis der Erfindung zeichnet sich darüber hinaus durch eine hohe Flexibilität aus, wenn die Multiplexeinheit 34 an verschiedene Daten-Kommunikationseinrichtungen, Anschlüsse, Schnittstellen, usw. angepaßt ist.

Die Eingangs/Ausgangsschaltung liefert vorzugsweise ebenso eine elektrische Anpassung, d. h., daß die Spannungsniveaus der Eingangs/Ausgangsnetze mit den Spannungsniveaus der Standardschnittstelle, die von der Einrichtung angelegt wird, übereinstimmen.

Fig. 4 zeigt eine Datenverbindung, welche durch erfindungsgemäße Schnittstelleinrichtungen realisiert wird. Die Datenverbindung besteht aus zwei Anschlußeinrichtungen 42 und 43, welche durch ein serielles Verbindungskabel 41 miteinander verbunden sind, beispielsweise ein Zwillingskabel oder ein optisches Kabel. Die Schnittstelleneinrichtungen 44 und 45, welche in den Anschlußeinrichtungen 43 und 42 enthalten sind, entsprechen der Schnittstelleneinheit 35, welche in Fig. 3 gezeigt ist. Die Anschlußeinrichtungen 42 und 43 erfüllen verschiedene Schnittstellennormen, so daß sie sich voneinander mechanisch unterscheiden. Entsprechend können die Interfaceeinrichtungen 40 und 45 Standardschnittstellen verschiedener Typen bilden. Auf diese Weise ermöglicht die erfindungsgemäße Datenverbindung die Verbindung von zwei Einrichtungen, welche verschiedene Schnittstellen haben, und die serielle Übertragung von Verbindungssignalen zwischen den Einrichtungen. Wenn die Schnittstellen der Einrichtungen ähnlich sind, ersetzt die erfindungsgemäße Datenverbindung beispielsweise das Vielleiterverbindungskabel, welches in Fig. 2 gezeigt ist.

Claims

1. Schnittstelleneinheit zum Anschluß an eine Parallelverbindung einer Daten-Kommunikationseinrichtung (DCE) oder einer Anschlußeinrichtung (DTE), wobei die Verbindung mehrere parallele eingehende und ausgehende Zeitgebungs-, Regelungs- und Datensignale enthält, bestehend aus einem Multiplexer/Demultiplexer (52, 54) zum Multiplexen der ausgehenden Parallelverbindungssignale in serielle Signale, welche an eine serielle Übertragungsverbindung angelegt werden, und zum Demultiplexen der von der seriellen Übertragungsverbindung empfangenen seriellen Signale in ankommende parallele Signale, dadurch gekennzeichnet, daß der Multiplexer/Demultiplexer (52, 54) mit den parallelen Verbindungssignalen über Eingangs/Ausgangsschaltungen (51) verbunden ist, welche Eingangs/Ausgangsleitungen (L1-L16) für jedes Verbindungssignal enthalten, und daß mindestens einige der Eingangs/Ausgangsleitungen automatisch auswählbar als ein Eingang oder ein Ausgang sind und jeweils verbindbar sind entweder an einen Eingang des Multiplexers (52) oder einen Ausgang des Demultiplexers (54), um unterschiedliche Kreuzverbindungen zu erhalten, je nachdem, ob die Schnittstelle mit der Anschlußeinrichtung (DTE) oder der Daten-Kommunikationseinrichtung (DCE) verbunden ist.

2. Schnittstelleneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsverbindung ein Zwillingkabel oder ein optisches Kabel ist.

3. Schnittstelleneinheit nach einem der Ansprüche 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittstelleneinheit (35) in einem Anschluß (33, 42, 43) untergebracht ist zur Anpassung an einen in der Anschlußeinrichtung (DTE) oder der Daten-Kommunikationseinrichtung (DCE) vorgesehenen Gegenanschluß.

4. Schnittstelleneinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittstelleneinheit Mittel (511) enthält zur Feststellung der Impedanz-Niveaus in einer oder mehreren Eingangs/Ausgangsleitungen und zum Regeln der Eingangs/ Ausgangseinheit auf der Basis der festgestellten Impedanz-Niveaus derart, daß die Eingangs/Ausgangseinheit die erforderlichen Verbindungen der Verbindungssignale ausführt.