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Die
Erfindung betrifft eine verteilte Halbleiterschaltung zur Steuerung
von Verkehrsmittelkomponenten mit mehreren auf einem gemeinsamen
Träger angeordneten
Schaltungsmodulen, die als untereinander vernetzte Zellen aufgebaut
sind, die in Form eines Schaltungsmodulfeldes nebeneinander angeordnet
sind und die neben dem Bereich mit einer programmierbaren Ein- und/oder
Ausgabeeinheit einen Bereich mit Stromversorgungskontakten aufweisen, wobei
beide Bereiche bei mehreren Schaltungsmodulen an derselben Position
des Gehäuses
angeordnet sind.
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Aus
der
EP 0 699 017 B1 ist
ein elektrisches Gerät
für ein
Kraftfahrzeug bekannt, bei dem eine flexible Leiterplatte zum Einsatz
kommt. Auf der Leiterplatte sind elektrische Bauelemente und Steckerstifte vorgesehen,
die der elektrischen Kontaktierung der flexiblen Leiterplatte dienen.
Die flexible Leiterplatte wird um einen Tragekörper gebogen und kann auf diese
Weise in einem kompakten Gehäuse
untergebracht werden. Durch den Biegevorgang kann die Leiterplatte
im Verhältnis
zu deren Flächengröße in einem
relativ kleinen Gehäuse
untergebracht werden. Infolgedessen kann in kleinen Geräten eine hohe
Anzahl von Bauelementen mit deren komplexen elektrisch leitenden
Verbindungsnetzen angeordnet sein.
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Die
EP 0 521 735 B1 zeigt
eine verteilte Halbleiterschaltung, wobei verschiedene Schaltungsmodule
auf einer flexiblen Leiterplatte angeordnet sind. Die flexible Leiterplatte
ist dabei jeweils in mehreren Lagen aufeinander zurückgefaltet
und als Schaltungsmodule sind mehrere gleichartige Halbleiterbausteine,
beispielsweise konventionelle Speicherelemente vorgesehen. Im Gegensatz
zu den starren Leiterplatten, die an einer oder an beiden Seiten
mit derartigen Halbleiterbausteinen bestückt sind, kann diese flexible
Leiterplatte durch das mehrfache Zurückfalten eine erheblich größere Anzahl
von Halbleiterbausteinen aufnehmen. Die verteilte Halbleiterschaltung
weist als Träger
die flexible Leiterplatte auf und ist innerhalb eines geschlossenen
Fahrzeug-Steuergeräts
angeordnet. Die als Schaltungsmodule vorgesehenen Halbleiterbausteine
sind beispielsweise herkömmliche
starre Speicherchips.
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Die
US 6,137,691 offenbart eine
dreidimensionale flexible Leiterplatte die in der Form der Außenflächen eines
Würfels
gefaltet und verklebt oder gelötet
wird. Innerhalb der würfelförmigen Leiterplatte kann
eine weitere kleinere Leiterplatte in derselben Form angeordnet
sein, so dass sich die Leiterplatten-Würfel
gegenseitig gegenüber
elektromagnetischen Störungen
abschirmen. Da die Leiterplatten-Würfel unterschiedliche Dimensionierungen
aufweisen, sind diese für
größere verteilte
Systeme nicht geeignet, da jede Leiterplatte anders ausgeführt ist.
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Die
DE 296 07 525 U1 offenbart
ein modulares, aufgrund der Steckverbinder baugruppenweise erweiterbares
Peripheriegerät
mit selbstaufbauender elektrischer Verbindung. Bis auf die elektrische
Verbindung unterscheiden sich die einzelnen Modulbaugruppen und
sind nicht für
den Einsatz in einer verteilten Halbleiterschaltung zur Ausführung von
verteilten Regelungsaufgaben geeignet.
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Die
WO 96/12391 offenbart eine
Vorrichtung für
den Einsatz bei einem verteilten Rechnersystem. Dabei werden identische
Leiterplattenelemente miteinander über Steckverbinder verbunden.
Dadurch entsteht eine dreidimensionale Anordnung durch ineinander
gesteckte Leiterplattenelemente.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verteilte Halbleiterschaltung
zur Steuerung von Verkehrsmittelkomponenten mit mehreren auf einem gemeinsamen
Träger
angeordneten Schaltungsmodulen derart weiterzubilden, dass speziell
aufgebaute Schaltungsmodule hochintegriert vorgesehen werden können und
aufgrund des einheitlichen Aufbaus für eine modulare und erweiterbare
Steuerschaltung in Verkehrsmitteln geeignet ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale des unabhängigen
Anspruchs 1 gelöst. Danach
weisen die Schaltungsmodule jeweils eine mehrfach gebogen angeordnete,
flexible Leiterplatte mit einer logischen Verarbeitungseinheit auf,
so dass die Schaltungsmodule programmierbar sind, um einen Teilprozess
einer gemeinsamen Steueraufgabe ausführen zu können, und die Ein- und/oder Ausgabeeinheit
ist auf der flexiblen Leiterplatte angeordnet, so dass die Vernetzung
durch Programmierung neu adressierbar ist, und die Schaltungsmodule
sind mit jeweils identischem Gehäuse
versehen, so dass sie beliebig gegeneinander ausgetauscht und beim Hochfahren
des Gesamtsystems neu konfiguriert werden können.
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Erfindungsgemäß ist die
verteilte Halbleiterschaltung auf einem ersten Träger in Form
eines Schaltungsmodulfeldes aufgebaut und die flexible Leiterplatte
ist innerhalb eines jeden gleichartigen Schaltungsmoduls vorgesehen.
Im Gegensatz zum Stand der Technik werden mehrere gleichartige Schaltungsmodule
mit einer flexiblen Leiterplatte bestückt, so dass die Bestückungsdichte
innerhalb des Schaltungsmoduls vergrößert werden kann. In jedem Schaltungsmodul
kann dann auf der flexiblen Leiterplatte eine logische Verarbeitungseinheit
vorgesehen sein und zusätzlich
eine Ein- und Ausgabeeinheit. Die modular aufgebauten und miniaturisierten
Schaltungsmodule besitzen dann selbst eine Leiterplatte mit mehreren
unabhängig
voneinander angeordneten Halbleiterbausteinen. Dadurch können in
den Schaltungsmodulen komplexe Schaltungen aufgebaut werden, die über die
herkömmliche
Lösung
mit den vorgefertigten und vergossenen Halbleiterbausteinen hinausgeht.
Jedes Schaltungsmodul kann dazu einerseits mit Mikrorechnern, rekonfigurierbarer Hardware,
Speicherelementen und anderen Bauelementen ausgerüstet werden.
Die Bausteine werden dann innerhalb des Schaltungsmoduls separat
angeordnet.
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Dadurch
das ein Schaltungsmodulfeld auf dem Träger der verteilten Halbleiterschaltung
vorgesehen ist und die Ein-/Ausgabeeinheit
einen direkten Datenaustausch mit dem benachbarten Schaltungsmodul
zulässt,
kann die verteilte Halbleiterschaltung ohne Veränderung der Hardware, die Teilprozesse einer
Steueraufgabe unterschiedlich festlegen und einmal auf ein erstes
Schaltungsmodul zur Bearbeitung verteilen und bei einem anderen
Vorgang kann das Schaltungsmodul, ohne Veränderung der Hardware, einen
anderen Teilprozess der Steueraufgabe übernehmen.
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Im
Gegensatz zum Stand der Technik kann die Kommunikation über die
Ein-/Ausgabeeinheit von einem Schaltungsmodul auf das andere geschaltet werden.
Da jedes Schaltungsmodul mit allen anderen Schaltungsmodulen fest
verdrahtet oder über
die Ein- und Ausgabeeinheit kommunikativ verbunden ist, kann jedes
Schaltungsmodul im Prinzip die selben Aufgaben durchführen, die
diesem von einer Steuereinheit zugeordnet werden müssen.
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Ein
spezieller Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass
mehrere Schaltungsmodule an der dem Träger zugewandten Seite eine
optische Ein- und/oder Ausgabeeinheit aufweisen, über die die
Daten in eine optische Schicht innerhalb des Trägers einkoppelbar sind. Die
verschiedenen Schaltungsmodule werden beispielsweise durch einen
Lötvorgang
auf dem Träger
befestigt und auf der dem Träger
zugewandten Seite ist ein optisches Fenster vorgesehen, über das
die Ein-/Ausgabesignale in eine optische Schicht innerhalb des Trägers eingekoppelt
werden. Durch eine speziell vorgesehene Spiegelanordnung werden
Kommunikationssignale von den Schaltungsmodulen innerhalb der optischen Schicht
des Trägers
in eine übergeordnete
Steuereinheit und an alle weiteren Schaltungsmodule weitergeleitet.
Aufgrund der Konfiguration entscheidet jedes Schaltungsmodul, ob
die über
die optische Ein-/Ausgabeeinheit empfangenen Daten für die Steueraufgaben
verwendet werden. Die optische Schicht innerhalb des Trägers kann
auch als schmaler optischer Leiter vorgesehen sein, der lediglich
bestimmte Schaltungsmodule innerhalb des Schaltungsmoduls selbst
miteinander verdrahtet.
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Bei
einer Weiterbildung der Erfindung weisen die Schaltungsmodule jeweils
eine innerhalb eines Gehäuses
mehrfach gebogen angeordnete, flexible Leiterplatte auf, auf der
die logische Verarbeitungseinheit angeordnet ist, und die Schaltungsmodule sind
mit einer Ein-/Ausgabeeinheit versehen, die einen direkten Datenaustausch
mit den anderen Schaltungsmodulen zulässt. Die logische Verarbeitungseinheit
mehrerer Schaltungsmodule weist dabei eine rekonfigurierbare Hardware,
insbesondere ein sogenanntes FPGA auf, so dass die Schaltungsmodule ohne
deren Austausch an veränderte
Teilprozesse der Steueraufgabe anpassbar sind.
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Auf
der flexiblen Leiterplatte der Schaltungsmodule ist eine rekonfigurierbare
Hardware vorgesehen. Eine rekonfigurierbare Hardware besteht üblicherweise
aus einer Vielzahl von Speicherzellen, die programmierbar miteinander
verdrahtet werden können.
Auf diese Weise können,
ohne Veränderung
der Hardware, aus mehreren Speicherzellen Flip-Flops aufgebaut werden
und wie allgemein aus dem Stand der Technik bekannt ist, können beliebige
Computerschaltungen aus einzelnen Flip-Flops aufgebaut werden. Infolgedessen
kann jedes Schaltungsmodul als Mikrorechner, Speichereinheit oder
einfacher logischer Addierer programmiert werden. Insbesondere wenn
Schaltungen später
ohne Veränderung
der Hardware überarbeitet
werden sollen, ist ein derartiges modulares Prinzip mit rekonfigurierbarer
Hardware besonders vorteilhaft. Die Schaltung lässt sich besonders vorteilhaft
bei Verkehrsmitteln wie Flugzeugen, Schiffen und Kraftfahrzeugen
einsetzen.
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Die
Schaltungsmodule können
durch Herunterladen einer Hardware-Beschreibungssprache ohne Veränderung
der Gesamthardware neu konfiguriert werden. Die Hardware-Beschreibungssprache
wird von einem Bootbaustein auf dem Träger herunter geladen. Der Bootbaustein
kann beispielsweise ein sogenannter Flash-Speicher sein, in den ein
Plan für
die neue Hardwarebeschaltung bestimmter Schaltungsmodule gespeichert
werden kann. Wird beispielsweise bei einem Kraftfahrzeug ein neues
Telefon nachgerüstet,
muss in Zukunft nicht die gesamte Hardware ersetzt werden, sondern
es kann durch Runterladen einer neuen Hardware-Beschreibungssprache die Konfiguration
der für
die Telefonanbindung notwendigen Schaltungsmodule verändert werden.
Dadurch kann ein moderneres Telefon, dessen Einsatzzeit im Fahrzeug
beispielsweise zwei Jahre beträgt,
durch ein neues Telefon ersetzt werden. Dabei muss lediglich die
Telefonhalterung ersetzt werden. Soweit die Datenübertragung
vom Telefon zum Fahrzeug in optischer Form oder über eine Infrarotschnittstelle
erfolgt, kann dann vom Telefon ein sogenannter Hardwaretreiber auf
den Bootbaustein heruntergeladen werden. Gegebenenfalls kann ein
weiteres Schaltungsmodul im Schaltungsmodulfeld eingesetzt werden
und dieses übernimmt
dann mit mehreren weiteren Schaltungsmodulen die Steuerungsaufgabe
und die Kommunikation zwischen Telefon und Fahrzeug.
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Dazu
ist insbesondere die Ein-/Ausgabeeinheit feldartig auf dem Träger vorgesehen
und erweiterbar ausgestaltet, so dass das Schaltungsmodulfeld durch
Hinzufügen
eines weiteren Schaltungsmoduls auf größere Rechenleistungen anpassbar
ist. Beispielsweise kann auf dem Träger ein Feld von Ein-/Ausgabeeinheiten
in Modulform bereits vorgesehen sein und die eigentlichen Schaltungsmodule mit
der logischen Verarbeitungseinheit werden auf diese Ein-/Ausgabeeinheiten
aufgesetzt. Im Standardbetrieb, beispielsweise bei Auslieferung
eines neu produzierten Fahrzeugs, kann durchaus vorgesehen sein,
dass mehrere Ein-/Ausgabeeinheiten vorhanden
sind, die nicht mit einem Schaltungsmodul belegt sind. Dadurch lässt sich
die Schaltung bei einer Rekonfiguration durch Erweiterung eines
weiteren Schaltungsmoduls skalierbar gestalten.
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Der
Träger
oder auch die modular ausgeführten
Ein-/Ausgabeeinheiten
weisen bevorzugt Ausnehmungen auf, in die die Schaltungsmodule einsetzbar
sind. Die am Träger
angeordneten Ein-/Ausgabeeinheiten sind derart angeordnet, dass jedes
Schaltungsmodul mit dem benachbarten Schaltungsmodul bei Bedarf
vernetzbar ist. Grundsätzlich
besteht eine Vernetzung mit allen Schaltungsmodulen, jedoch kann
die Vernetzung programmierbar ausgeführt sein. Auf diese Weise nimmt
das benachbarte Schaltungsmodul zwar physikalisch das Signal auf,
jedoch wird die Information nur bei geeigneter Adressierung dem
Schaltungsmodul zugeführt.
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Die
Schaltungsmodule weisen bevorzugt ein einheitlich ausgebildetes
erstes Gehäuse
mit einer logischen Verarbeitungseinheit auf. Jedes Schaltungsmodul
ist dabei vorzugsweise identisch aufgebaut. Es kann vorgesehen sein,
dass in einem Bereich des Gehäuses
eine optische Ein- und Ausgabeeinheit und in einem weiteren Bereich
die Stromversorgungskontakte für
das Schaltungsmodul vorgesehen sind. Beide Bereiche sind dann bei
mehreren Schaltungsmodulen möglicherweise
an der selben Position des Gehäuses
angeordnet. Dadurch können die
Schaltungsmodule beliebig gegeneinander ausgetauscht werden und
lediglich durch die Hardware-Beschreibungssprache beim Hochfahren
des Gesamtsystems neu konfiguriert werden. Die Spezifikation jedes
Schaltungsmoduls erfolgt über
seine Hardware-Programmierung. Durch den modularen Aufbau und durch
die Rekonfiguration jedes Schaltungsmoduls können verschiedene Funktionen
eines herkömmlichen
Steuergeräts
auf dieser neuartig verteilten Halbleiterschaltung durchgeführt werden. Dazu
werden einzelne Prozesse oder Hardwareelemente eines Steuergeräts durch
eine Hardware-Beschreibungssprache
beschrieben und auf eines oder mehrere rekonfigurierbare Schaltungsmodule
geladen. Wenn die Hardwarebeschaltung der Schaltungsmodule konfiguriert
ist, können
dann übliche Software-Anwendungsprogramme
auf diesen Schaltungsmodulen ausgeführt werden.
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Die
Schaltungsmodule können
auch zweiteilig ausgeführt
sein, so dass ein zweites Gehäuse
mit der Ein- und Ausgabeeinheit vorgesehen ist, die dem Träger zugeordnet
ist. Dabei kann ein Ein- und
Ausgabemodulfeld auf dem Träger
vorgesehen sein und die Schaltungsmodule werden dazu lediglich auf
die Ein-/Ausgabemodule
aufgesetzt oder aufgelötet.
Die Ein-/Ausgabeeinheiten
können
dann eine optische oder elektrische Kommunikation zur Verfügung stellen.
Der Träger
weist gegebenenfalls Befestigungselemente wie Steckkontakte, Ausnehmungen
u. a. auf, so dass die Schaltungsmodule in Form eines Schaltungsmodulfelds
auf dem Träger
nahe beieinander angeordnet sein können.
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Die
flexible Leiterplatte ist derart mehrfach gebogen angeordnet, so
dass ein gefalteter Folienleiter entsteht, wobei mehrere planare
Bauelemente auf dem Folienleiter vorgesehen sein können. Infolgedessen
kann die flexible Leiterplatte mit auf- einander zurückgefalteten
Leiterebenen vorgesehen sein, wobei auch die Bauelemente folienartig
ausgebildet sind. Innerhalb eines Schaltungsmoduls befindet sich dann
eine gegebenenfalls ersetzbare mehrfach gebogene flexible Leiterplatte.
Der Folienaufbau kann durch seine modulare Bestückung und den gleichartigen
Aufbau preiswerter ausgeführt
sein, als herkömmliche
Multi-Chip-Technologien.
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Es
gibt nun verschiedene Möglichkeiten,
die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten
und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die untergeordneten
Ansprüche
und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung einer Ausführungsform
zu verweisen. In den Zeichnungen sind mehrere Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen, verteilten
Halbleiterschaltung dargestellt. Es zeigen jeweils in schematischer
Darstellung,
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1 eine
Gesamtansicht der verteilten Halbleiterschaltung mit sechs auf einem
gemeinsamen Träger
angeordneten Schaltungsmodulen gemäß der vorliegenden Erfindung,
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2 eine
Ansicht eines Trägers
zum Einsetzen der Schaltungsmodule und eine Ansicht des Trägers mit
zwei eingesetzten Schaltungsmodulen gemäß einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
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3 eine
Ansicht des systematischen Aufbaus eines Schaltungsmoduls gemäß der vorliegenden
Erfindung und
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4 eine
weitere Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Schaltungsmoduls
in geschnittener Darstellung.
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Die
verteilte Halbleiterschaltung zur Steuerung von Verkehrsmittelkomponenten,
wie Telematiksystemen, Motorkomponenten und Ersatzteilkomponenten,
weist einen Träger 1 und
im Beispiel sechs gleichartige Schaltungsmodule 2 auf.
Der Träger 1 ist als
Leiterplatte, beispielsweise auch als flexible Leiterplatte ausgebildet.
Die sechs dargestellten Schaltungsmodule 2 weisen ein erstes
mit dem Träger 1 verbundenes
Modulteil 3 und ein weiteres, darauf aufgesetztes Modulteil 4 auf.
Im ersten Modulteil 3 ist eine Ein-/Ausgabeeinheit jedes
Schaltungsmoduls 2 vorgesehen, die eine Vernetzung der
Schaltungsmodule 2 untereinander zulässt. Im Modulteil 4 jedes Schaltungsmoduls 2 ist
eine logische Verarbeitungseinheit vorgesehen, um einen Teilprozess
einer Steueraufgabe ausführen
zu können.
Unter logischer Verarbeitungseinheit wird hier eine Schaltung verstanden,
die Und/Oder-Gatter oder Flip-Flops oder Rechenwerke beinhaltet.
Die logische Verarbeitungseinheit wird dann durch konventionelle
Speichermittel ergänzt,
um darauf Daten abspeichern zu können.
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Die
Schaltungsmodule 2 weisen jeweils ein Gehäuse auf,
innerhalb der die Elektronik für
die logische Verarbeitungseinheit angeordnet ist. Die Schaltungsmodule 2 sind
in Form eines Schaltungsmodulfelds auf dem Träger 1 angeordnet und
die innerhalb des Modulteils 3 angeordnete Ein-/Ausgabeeinheit ermöglicht einen
direkten Datenaustausch der Schaltungsmodule 2 untereinander.
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Gemäß der in 1 dargestellten
ersten Ausführungsform
sind die Schaltungsmodule 2 beispielsweise durch ein Lötverfahren
auf den Träger 1 aufgebracht
und die Ein-/Ausgabeeinheit kann eine elektrisch leitende Kommunikationsverbindung
sein, die mit einem innerhalb der Leiterplatte des Trägers 1 angeordneten
Datenbus in Verbindung steht, so dass eine Kommunikation zwischen
den Schaltungsmodulen 2 erzielbar ist.
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Das
Modulteil 3 kann durch eine Lötverbindung mit dem Träger 6 verbunden
sein, so dass sich eine erschütterungsresistente
Befestigung für
die Schaltungsmodule 2 ergibt. Alternativ oder zusätzlich können die
Modulteile 3, 4 durch eine Klammer 8 in ihrer
Position festgelegt sein, die zusätzlich eine elektrisch leitende
Verbindung zwischen einem Leiter im Träger 6 und den Modulteilen 3, 4 bereitstellt.
Der Träger 6 kann
Ausnehmungen 7 aufweisen, in die die Schaltungsmodule 2 jeweils
eingesetzt werden. In jeder Ausnehmung kann in einem dafür vorgesehenen Bereich
eine Ein-/Ausgabeeinheit und ein Stromversorgungsanschluss vorgesehen
sein, so dass die Module 3, 4 beliebig austauschbar
sind.
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In
der 3 ist eine erweiterte Ausführungsform des Schaltungsmoduls 2 dargestellt,
wobei links jeweils der schematische Innenaufbau und rechts die Außenansicht
des Gehäuses 5 mit
den einzelnen Modulteilen 3, 4 und 9 dargestellt
ist. Das Modulteil 3 weist die Ein- und Ausgabeeinheit
auf, die beispielsweise eine optische Kommunikationsverbindung entweder
parallel zum Träger 1, 6 und
direkt zum benachbarten Schaltungsmodul 2 erzeugt, oder
eine optische Kommunikationsverbindung in Richtung senkrecht zum
Träger 1, 6 erzeugt,
so dass die optische Kommunikation innerhalb einer Schicht des Trägers zum
benachbarten Schaltungsmodul 2 erfolgen kann.
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Das
Ein- und Ausgabemodul 3 kann aber auch eine elektrische
oder Infrarotverbindung zu dem benachbarten Schaltungsmodulen erzeugen.
Das Modulteil 4 weist die logische Verarbeitungseinheit auf,
wobei hier entweder eine logische Schaltung, ein Mikrorechner oder
bevorzugt eine rekonfigurierbare Hardware zum Einsatz kommt. Als
rekonfigurierbare Hardware 10 wird bevorzugt ein Field
Programmable Gate Array (FPGA) verwendet, was im wesentlichen ein
Baustein mit sehr vielen Speicherzellen ist, die beliebig miteinander
vernetzt werden können.
Durch Herunterladen einer Hardware-Beschreibungssprache lassen sich
die Speicherzellen derart miteinander verschalten, dass eine logische
Schaltung oder ein Mikrorechner erzeugbar ist. Die rekonfigurierbare Hardware 10 kann
dann mit oder ohne Anwendungs-Software
ablauffähig
sein und bei Bedarf neu rekonfiguriert werden, so dass die Speicherzellen
anders beschaltet sind und aus einem Addierwerk beispielsweise ein
Multiplizierwerk entsteht.
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Bei
der hier dargestellten weiteren Ausführungsform für das Schaltungsmodul 2 wird
eine Aktor-Sensor-Erweiterung als Modulteil 9 vorgesehen und
mit den beiden anderen Modulteilen 3 und 4 verschaltet.
Dazu können
die Modulteil 3, 4 und 9 beispielsweise
bei einem Lötverfahren
elektrisch leitend verbunden werden oder auch nur dadurch aneinander
befestigt werden, so dass eine optische Verbindung oder eine moderne
drahtlose Verbindung für
die Kommunikation vorgesehen sein kann. Ein Verfahren für die drahtlose
Kommunikation kann ein Infrarot- oder ein sogenanntes Bluetooth-Kommunikationsverfahren
sein. Die elektrischen Komponenten innerhalb des Schaltungsmoduls 2 sind
erfindungsgemäß durch
eine flexible Leiterplatte innerhalb des jeweiligen Gehäuses 5 bestückt. Die
flexible Leiterplatte 11 besitzt den Vorteil, dass elektrische
Komponenten ebenfalls als Folien-Bauelement darauf aufgebracht werden
können
und durch das Zurückfalten
der Leiterplatte 11 in hoher Bauelementdichte innerhalb
des Gehäuses 5 angeordnet
sein können.
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Die
flexible Leiterplatte 11 ist innerhalb des Gehäuses 5 der
Modulteile 3, 4, 9 jeweils mehrfach gebogen,
d. h. mindestens einmal aufeinander zurückgefaltet und im Schaltungsmodul 2 entsprechend gelagert.
Auf diese Weise lassen sich zellenartige Schaltungsmodule 2 einfach
herstellen mit den flexiblen Leiterplatten 11 bestücken und
dann anschließend
auf dem Träger 1 in
Form eines Schaltungsmodulfeldes anordnen. Das Schaltungsmodulfeld
bildet infolgedessen eine hochintegrierte und verteilte Halbleiterschaltung,
die durch jeweilige Vernetzung und durch die gleichartige Ausführung der
Schaltungsmodule 2 verteilte Steuerungsprozesse ausführen kann.
Jedes Schaltungsmodul 2 kann dabei nach der Konfiguration
eine bestimmte Steueraufgabe übernehmen.
Jedes Schaltungsmodul 2 wird zunächst hardwaremäßig konfiguriert
und dann in der Folge beispielsweise mit den Eingangssignalen oder mit
einer Software bespielt, so dass der Steuerungs-/Rechenprozess im
Schaltungsmodul 2 ausführbar
ist und beispielsweise dann einem weiteren Schaltungsmodul 2 zur
Weiterverarbeitung über
das Modulteil 3 und die darin angeordnete Ein- und Ausgabeeinheit übertragen
werden kann.
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In 4 ist
ein Schaltungsmodul 2 gemäß einer weiteren Ausführungsform
dargestellt. Das Schaltungsmodul 2 weist eine flexible
Leiterplatte 11 und darauf angeordneten Bauelementen 12 und 13 auf.
Die flexible Leiterplatte 11 ist mit einer Ein-/Ausgabeeinheit 14 verbunden,
die in Form vieler einzelner elektrischer Kontakte als Kontaktfeld
vorgesehen ist. Über
das elektrische Kontaktfeld 14 wird die flexible Leiterplatte 11 mit
einer elektrisch leitenden Schicht am Träger 1 verbunden. Eine
optische Ein- und Ausgabeeinheit 15 bildet den Sender für eine optische
Kommunikationsverbindung, die die zu übertragenden Signale in die
optische Schicht 16 innerhalb des Trägers 1einkoppelt.
Mit dieser optischen Schicht 16 steht dann wieder die optische
Empfangseinheit des benachbarten Schaltungsmoduls 2 in Verbindung.
Eine weitere drahtlose Ein- und Ausgabeeinheit 17 kann
vorgesehen sein, um eine drahtlose Kommunikation zwischen den Schaltungsmodulen 2 zuzulassen.
Schließlich
ist eine elektrische Stromversorgung 18 im Schaltungsmodul 2 im
Bereich des Gehäuses 5 vorgesehen.