DE19618802A1 - Schnittstellenansteuerung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern einer über eine Schnittstelle direkt mit einem mindestens einen Mikroprozessor aufweisenden Microcontroller verbundenen Peripherieeinheit sowie eine Vorrichtung zur Erfassung, Überwachung und/oder Übertragung von Meßdaten, welche Gebrauch von dem Verfahren macht.

Der direkte Zugriff auf eine Peripherieeinheit ist ein problematisches Verfahren, da immer eine Abhängigkeit der Maschine, mit der gerade gearbeitet wird, beispielsweise ein Microcontroller, von der Peripherieeinheit besteht. Jede Peripherieeinheit, das können Peripheriegeräte zur Eingabe, wie zum Beispiel Tastaturen oder Scanner, zur Ausgabe, wie zum Beispiel Drucker, Plotter oder Bildschirme, oder zum Speichern, wie zum Beispiel Disketten- oder Festplattenlaufwerke oder sogenannte Flash-RAM′s, Systembausteine oder ähnliches sein, erfordert eine entsprechende Konfiguration der Maschine. Insbesondere aus dem Bereich der PC′s ist es bekannt, aufgrund der Kompatibilität sogenannte Treiber-Programme zur Konfiguration verschiedener Peripherieeinheiten für den PC in dessen Speicher zu laden. Diese Treiber- Programme sind speziell auf eine bestimmte Peripherieeinheit abgestimmt. Da bei der Verwendung von Treiber-Programmen diese erst in den Speicher geladen werden müssen, ergeben sich neben den Speicherraumverlusten zusätzlich Geschwindigkeitsnachteile.

Man unterscheidet prinzipiell zwischen zwei verschiedenen Verfahren, um Peripherieeinheiten an ein System, zum Beispiel an einen Microcontroller, anzuschließen und vom System benutzbar zu machen. Bei der speichergeordneten Ein-/Ausgabe, dem sogenannten "memory-mapped I/O", wird der Peripherieeinheit ein bestimmter Speicherbereich zugeordnet. Dabei erfolgt die Adressierung des Speicherbereiches über ein Bussystem, bei einem Mikroprozessor zum Beispiel über den Adressbus. Beim PC arbeitet zum Beispiel der Bildschirmspeicher der Grafik-Karten mit "memory-mapped I/O". Beim sogenannten "I/O mapped I/O" wird zum Ansteuern von Peripherieeinheiten ebenfalls ein Bussystem verwendet. Hier wird jedoch vorab, zum Beispiel hardwaretechnisch, ein bestimmter Adressierungsraum im Speicherbereich des Systems für verschiedene Peripherieeinheiten fest reserviert, der über ein eigenes Bussystem angesprochen wird. Bei nicht verwendeten Peripherieeinheiten ist es nicht möglich, diesen entsprechend reservierten Bereich im Speicher anderweitig zu verwenden oder sonst irgendwie nutzbar zu machen.

Bei beiden Verfahren erfolgt - wie bereits erläutert - das Ansteuern einer Peripherieeinheit über ein Bussystem. Dabei wird die Peripherieeinheit über eine Schnittstelle und weiteren Schaltungen, zum Beispiel Multiplexern oder Demultiplexern, zum Beispiel mit einem einen Mikroprozessor aufweisenden Microcontroller verbunden.

Es ist auch bekannt, für jede Peripherieeinheit eine eigens für diese und nur für diese vorgesehene spezielle Schaltung, einen sogenannten Controller, zum Ansteuern zu verwenden. Ein derartiger Controller wird beispielsweise in einen Steckplatz eines PC′s eingesetzt und ermöglicht so die Kommunikation zwischen der Peripherieeinheit und beispielsweise einem Mikroprozessor. Mit der Verwendung derartiger Controller sind neben dem entsprechenden Bauteileaufwand eine ganze Reihe von Nachteilen verbunden. So ist es beispielsweise nicht ohne weiteres möglich, mehrere identische Peripherieeinheiten mit entsprechenden Controllern gleichzeitig in einem System, beispielsweise einem PC, zu verwenden, da die Controller der jeweiligen Peripherieeinheit jeweils gleich angesprochen werden, beispielsweise mit der selben Adresse bzw. über identische Adressen mit und in dem System kommunizieren, so daß eine sichere und eindeutige Funktion der Peripherieeinheit nicht immer gewährleistet ist. Ein Austauschen der Peripherieeinheit erfordert immer auch ein Austauschen des Controllers, so daß Modifikationen hinsichtlich der Verwendung verschiedener Peripherieeinheiten nicht ohne entsprechenden Bauteil- und Arbeitsaufwand sowie nicht in beliebigem Umfang realisierbar sind. Die Nachteile der beiden oben beschriebenen Verfahren zum Ansteuern einer Peripherieeinheit über ein Bussystem werden bei der Verwendung von Controllern durch den umfangreicheren Einsatz von verschiedenen Bauteilen und Schaltungen nur verlagert und nicht kompensiert.

Bei den bisher bekannten Verfahren und Vorrichtungen zum Ansteuern einer Peripherieeinheit wird - wie bereits erläutert - auf unterschiedliche Arten ein Adressierungsraum reserviert. Der reservierte Adressierungsraum wird dabei in konventioneller Art und Weise beispielsweise von Treiberprogrammen, Controllern oder dergleichen verwendet, um eine Kommunikation mit und zwischen der entsprechenden Peripherieeinheit zu ermöglichen. Eine direkte Zuordnung zwischen dem Adressierungsraum und einer Peripherieeinheit ist dabei nicht gegeben und erfolgt immer durch die Verwendung von Treiberprogrammen, Controllern oder dergleichen, die den reservierten Adressierungsraum jeweils pauschal einer entsprechenden Peripherieeinheit zuordnen. Problematisch ist darüber hinaus, daß identischen Peripherieeinheiten bzw. Peripherieeinheiten, denen - sei es aufgrund von Treiberprogrammen, Controllern oder dergleichen - gleiche oder miteinander kollidierende, zum Beispiel sich teilweise überlappende Adressierungsräume zugeordnet werden, so daß eine sichere und eindeutige Funktionsweise der entsprechenden Peripherieeinheiten nicht gewährleistet ist.

Grundsätzlich leiden die bekannten Verfahren und Vorrichtungen an Geschwindigkeitsnachteilen und Speicherverlusten bzw. übermäßigem Bauteilaufwand, die aufgrund einer möglichst umfangreichen Kompatibilität hinsichtlich der Verwendung verschiedener Peripherieeinheiten in Kauf genommen werden. Dabei ist die Verwendung mehrerer identischer Peripherieeinheiten nur unbefriedigend bzw. nicht gelöst.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Ansteuern einer über eine Schnittstelle direkt mit einem mindestens einen Mikroprozessor aufweisenden Microcontroller verbundenen Peripherieeinheit bereitzustellen, welches ein selbständiges Konfigurieren verschiedener Peripherieeinheiten ermöglicht, und dabei eine Reduzierung hinsichtlich Geschwindigkeitsabhängigkeit und Speicherbedarf gewährleistet.

Zur technischen Lösung dieser Aufgabe wird daher ein Verfahren zum Ansteuern einer über eine Schnittstelle direkt mit einem mindestens einen Mikroprozessor aufweisenden Microcontroller verbundenen Peripherieeinheit vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß jeder Kontakt der Schnittstelle zumindest während einer Initialisierung direkt einer Adresse in einem Adressierungsraum des Mikroprozessors zugeordnet wird, und daß jeder von der Peripherieeinheit verwendete Kontakt der Schnittstelle direkt über eine dem entsprechenden Kontakt der Peripherieeinheit zugeordneten Adresse angesteuert wird.

Dadurch, daß jedem Kontakt der Schnittstelle zumindest während einer Initialisierung bzw. während des Ablaufs einer Initialisierungsroutine direkt eine Adresse im Adressierungsraum des Mikroprozessors zugeordnet wird, kann die Konfiguration der entsprechenden Peripherieeinheit selbständig und dabei überaus einfach und schnell erfolgen. Gleichzeitig kann die über einen Microcontroller erfolgende Datenverarbeitung beschleunigt werden, insbesondere da der Adressbus des Mikroprozessors bzw. des Microcontrollers entlastet wird. Dadurch, daß jeder von der Peripherieeinheit verwendete Kontakt der Schnittstelle direkt über eine dem entsprechenden Kontakt der Peripherieeinheit zugeordneten Adresse angesteuert werden kann, ist eine überaus große Kompatibilität hinsichtlich der Konfiguration verschiedener Peripherieeinheiten gegeben, die außerdem eine Speicherzuordnung ermöglicht, die lediglich von der verwendeten Peripherieeinheit abhängig ist, das heißt beispielsweise, daß keine bestimmten Speicherbereiche im Adressierungsraum des Mikroprozessors für bestimmte Peripherieeinheiten reserviert werden müssen.

Vorteilhafterweise können die den Kontakten der Schnittstelle direkt zugeordneten Adressen im Adressierungsraum durch eine Steuereinrichtung freigegeben werden. Dies kann gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung durch eine hardware- oder softwaretechnische Lösung realisiert werden, zum Beispiel durch einen sogenannten Chip-Select- bzw. Chip-Enable- Anschluß, der softwaretechnisch angesteuert wird, oder beispielsweise durch einen Schalter, der zum Beispiel in bzw. an der Schnittstelle oder auf dem Microcontroller angeordnet sein kann. Dadurch wird quasi durch Abschalten der Peripherieeinheit die Möglichkeit geschaffen, den vorhandenen Adressierungsraum des Mikroprozessors vollständig zu nutzen.

Gemäß einem besonders vorteilhaften Vorschlag der Erfindung können die den nicht verwendeten Kontakten der Schnittstelle zugeordneten Adressen im Adressierungsraum freigegeben werden. Damit wird die Möglichkeit einer optimalen Speicherausnutzung geschaffen. Vorteilhafterweise können die den verwendeten Kontakten der Schnittstelle zugeordneten Adressen im Adressierungsraum verschoben werden, so daß zusammenhängende bzw. quasi zusammenhängende Adressenbereiche im Adressierungsraum verwendet werden können. Dabei besteht auch die Möglichkeit, daß derartige Verschiebungen im Bedarfsfall automatisch erfolgen, zum Beispiel zum Ansteuern zweier identischer Peripherieeinheiten, um so eventuell auftretende Speicheradressierungsprobleme und -konflikte zu vermeiden.

Gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung wird die gemäß dem Verfahren anzusteuernde Peripherieeinheit zum Zwecke der Ausgabe bzw. Eingabe sowie zum Zwecke des Speicherns bzw. Übertragens von Daten verwendet. Dabei kann es sich beispielsweise um ein Modem, ein Faxgerät, eine Netzwerkkarte, eine Speicherkarte, zum Beispiel ein sogenanntes Flash-RAM, eine PCMCIA-Karte, einen Drucker, Plotter, eine Tastatur, einen Scanner oder Bildschirm, sowie um verschiedene Spezialgeräte, die zum Beispiel für Meß-, Steuer- oder Regeleinrichtungen und dergleichen verwendet werden, beispielsweise Sensoren bzw. Aktoren, handeln.

Gemäß einem weiteren Vorschlag wird wenigstens eine serielle, parallele, digitale bzw. analoge Schnittstelle gemäß dem Verfahren der Erfindung angesteuert. Dabei kann die Schnittstelle beispielsweise ein sogenannter PCMCIA-Steckplatz sein bzw. verschiedenen Bus-Normen entsprechen, beispielsweise der europäischen IEC-Bus-Norm oder dem amerikanischen IEEE-Standard, und dergleichen, so daß ein besonders großes Spektrum an Verwendungsmöglichkeiten geschaffen wird.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung betrifft das Bereitstellen einer Vorrichtung zur Fernabfrage bzw. Überwachung im Bereich der Sensorik und/oder Aktorik unter Verwendung des Verfahrens zum Ansteuern einer Peripherieeinheit gemäß der vorliegenden Erfindung, so daß eine relativ große Anzahl vielseitiger Einsatz- und Verwendungsmöglichkeiten bereitgestellt wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Kontrolleinheit zur Erfassung, Überwachung und/oder Übertragung von Meßdaten vorgeschlagen, welche mindestens einen Microcontroller zur Datenverarbeitung, eine Einrichtung zur Datenfernübertragung, mindestens einen Dateneingang und mindestens einen Datenausgang, mindestens einen Speicher für Daten bzw. Programme, mindestens eine Schnittstelle, und eine Energieversorgung aufweist.

Eine derartige Kontrolleinheit zur Erfassung, Überwachung und/oder Übertragung von Meßdaten läßt sich in weiten Einsatzbereichen der Sensorik und Aktorik universell verwenden. Ein typischer Einsatzbereich ist zum Beispiel die Fernüberwachung und Datenerfassung von Heizkesselsystemen, von Lagerhallen, von Tanklagern, in der Prozeßtechnik sowie die Fernabfrage und Datenerfassung von Automaten, die Datenerfassung und Datenfernabfrage von Stromverbrauchern, und weitere Einsatzbereiche, bei denen die zu überwachende Einrichtung schlecht zu erreichen bzw. weit entfernt ist und/oder der Aufwand für eine komplette Leit- und/oder Meldezentrale zu groß ist.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Kontrolleinheit zum Ansteuern einer Peripherieeinheit das erfindungsgemäße Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet. Gemäß einem Vorschlag der Erfindung ist die Einrichtung zur Datenfernübertragung ein Modem zum Anschluß an ein Telefonnetz. Dabei kann es sich um das herkömmliche Telefonnetz, beispielsweise einen ISDN-Anschluß, als auch um verschiedene Mobilfunknetze, beispielsweise D1 oder D2 handeln. Vorteilhafterweise kann die Verbindung auch über ein Funkmodem oder ein Netzwerk erfolgen. Gemäß einem besonders vorteilhaften Vorschlag der Erfindung erfolgt die Ansteuerung des Modems nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung. Vorteilhafterweise verfügt das Modem über einen PCMCIA-Anschluß bzw. ist selber in Form einer PCMCIA-Karte ausgestaltet. Dadurch lassen sich die Abmessungen der Kontrolleinheit erheblich reduzieren.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Speicher der Kontrolleinheit erweiterbar und austauschbar. Dadurch wird die Möglichkeit geschaffen, die Kontrolleinheit an die unterschiedlichen, im Rahmen der verschiedenen Verwendungen auftretenden Meßdaten bzw. Programme anzupassen. Darüber hinaus muß bei defekten Speichern nicht die gesamte Kontrolleinheit ausgetauscht werden, was insbesondere hinsichtlich Reparatur- und Kostenfreundlichkeit von Vorteil ist. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Speicher der Kontrolleinheit aus verschiedenen RAM-Bausteinen aufgebaut ist. Dazu können beispielsweise je nach Anwendungsfall dynamische oder statische RAM-Bausteine, sogenannte DRAM′s oder SRAM′s, entsprechend dem erforderlichen Speicherbedarf bzw. der notwendigen Geschwindigkeit der RAM-Bausteine, beispielsweise hinsichtlich der Meßdatenmenge bzw. der erforderlichen Meßdatenerfassungsgeschwindigkeit, verwendet werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Kontrolleinheit mindestens einen analogen bzw. digitalen Eingang bzw. Ausgang aufweist. Dadurch wird die Möglichkeit geschaffen, verschiedene digitale und analoge Sensoren bzw. Aktoren direkt, das heißt ohne Verwendung weiterer Schaltungen wie beispielsweise AD- bzw. DA-Wandler an die Kontrolleinheit anzuschließen.

Gemäß einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Kontrolleinheit in einem Gehäuse eingebaut. Vorteilhafterweise handelt es sich dabei um ein genormtes Gehäuse, welches beispielsweise aus Kunststoff gefertigt ist. Dadurch läßt sich die Kontrolleinheit vorteilhafterweise in genormten Schaltschränken montieren, beispielsweise auf genormten Befestigungsleisten.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß mindestens eine Schnittstelle eine serielle Schnittstelle ist, beispielsweise eine RS 232 oder RS 485. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, daß die Kontrolleinheit mindestens eine parallele Schnittstelle aufweist. Dabei sind sowohl die seriellen als auch parallelen Schnittstellen vorteilhafterweise sowohl für analoge als auch digitale Verwendung vorgesehen.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der in den Figuren dargestellten Verfahrens- und Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung. Dabei zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm gemäß dem Verfahren zum Ansteuern einer Peripherieeinheit;

Fig. 2 eine Ausführungsform einer Kontrolleinheit und

Fig. 3 bis Fig. 8 jeweils ein Anwendungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kontrolleinheit gemäß Fig. 2 unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß Fig. 1.

Das in Fig. 1 dargestellte Blockdiagramm verdeutlicht die prinzipiellen Verfahrensschritte gemäß der vorliegenden Erfindung. Dabei können die drei Verfahrensschritte Initialisierungsroutine 1, Adressierung 2 und Adressenfreigabe 3 prinzipiell in bereits bestehende Verfahrensabläufe eingebunden werden. Während des Ablaufs der Initialisierungsroutine 1 werden die Kontakte einer Schnittstelle direkt einer Adresse in einem Adressierungsraum 4 zugeordnet. Dabei sind zumindest während der Initialisierungsroutine im Adressierungsraum 4 fest vorgegebene Bereiche vorgesehen, die die sogenannten Kontaktadressen 5 bilden. Anhand einer Kennung, die beispielsweise softwaretechnisch erfolgen kann, werden die verwendeten Kontaktadressen 6, in Fig. 1 mit einem "X" gekennzeichnet, festgestellt und innerhalb des Adressierungsraums in freie Bereiche 7 verschoben. Dabei handelt es sich bei dem in Fig. 1 dargestellten freien Adressierungsraum 7 beispielsweise um einen zusammenhängenden Adressenbereich 7 im Adressierungsraum 4. Anschließend erfolgt die sogenannte Adressenfreigabe 3. Dabei werden die während der Initialisierungsroutine 1 im Adressierungsraum 4 jedem Kontakt der Schnittstelle zugeordneten Kontaktadressen 5 freigegeben, so daß der Adressenbereich 5 im Adressierungsraum 4 beispielsweise für Meßdaten verwendet werden kann.

Fig. 2 zeigt in einer beispielhaften Ausführungsform die verschiedenen Anschlußmöglichkeiten einer Kontrolleinheit 8. Die in Fig. 2 im unteren Bereich dargestellte Anschlußleiste 20 der Kontrolleinheit 8 verfügt über mehrere analoge Eingänge 9 und Ausgänge 10. Diese können beispielsweise einen Spannungs- bzw. Strombereich von 0 V bis 10 V bzw. 0 mA bis 20 mA mit einer entsprechenden Auflösung von beispielsweise 12 Bit verarbeiten. Darüber hinaus sind in der unteren Anschlußleiste 20 verschiedene Schnittstellen 11 und 12 angeordnet. Dabei handelt es sich beispielsweise um serielle Schnittstellen, zum Beispiel zwei RS 485 11 und eine RS 232 12. Desweiteren verfügt die Kontrolleinheit 8 über einen Telefonanschluß 13, der ebenfalls an der unteren Anschlußleiste 20 angeordnet ist. Dieser Telefonanschluß 13 kann beispielsweise der TFE-Norm entsprechen, wie in Fig. 2 dargestellt. Darüber hinaus sind im Bereich der unteren Anschlußleiste 20 der Kontrolleinheit 8 Anschlußkontakte für eine Versorgungsspannung 14 vorgesehen. Dadurch wird beispielsweise die Möglichkeit geschaffen, über die Anschlußkontakte der Versorgungsspannung 14 unterschiedliche Energieversorgungsmöglichkeiten anzuschließen, beispielsweise eine herkömmliche Spannungsversorgung, eine Batterie bzw. eine zusätzliche Notstromversorgung, die beispielsweise bei Ausfall des elektrischen Netzes die Funktion der Kontrolleinheit 8 aufrecht erhält.

Im Bereich der in Fig. 2 oben dargestellten Anschlußleiste 21 der Kontrolleinheit 8 sind verschiedene Kühlkörper 17 im wesentlichen mittig angeordnet. Diese Kühlkörper 17 gewährleisten in weiten Temperaturbereichen stabile Arbeitspunkte für die unterschiedlichen, in Fig. 2 nicht dargestellten Halbleiter-Bausteine der Kontrolleinheit 8. Im linken Bereich der in Fig. 2 dargestellten oberen Anschlußleiste 21 der Kontrolleinheit 8 sind verschiedene digitale Eingänge 18 mit einer entsprechenden Statusanzeige 19 angeordnet. Die Statusanzeige kann beispielsweise durch herkömmliche Leuchtdioden realisiert sein, die nach außen hin sichtbar die verschiedenen benutzten Eingänge 18 der Kontrolleinheit 8 erkennen lassen. Die digitalen Eingänge können dabei bei einer Versorgungsspannung von 24 V Gleich- bzw. Wechselspannung betrieben werden. Dadurch, daß sowohl Gleich- als auch Wechselspannung verwendet werden kann, ergeben sich hinsichtlich der Verwendung der unterschiedlichen Sensoren bzw. Aktoren breit gefächerte Anwendungsmöglichkeiten, die eventuell notwendige Anpassungsschaltungen zwischen den Aktoren bzw. Sensoren und den digitalen Eingängen überflüssig machen. Neben einer ebenfalls an der oberen Anschlußleiste 21 angeordneten Schnittstelle 16, die beispielsweise für eine Relaisplatine verwendet werden kann, befindet sich ebenfalls eine Anschlußmöglichkeit für eine Statusanzeige 15 für die Versorgungsspannung 14. Dabei ermöglicht die Statusanzeige 15 das Feststellen der aktuellen Versorgungsspannung sowohl hinsichtlich aktueller Werte, beispielsweise Spannungswerte, als auch hinsichtlich des Typs der gerade angeschlossenen Versorgungsspannung, das heißt es kann festgestellt werden, ob die Kontrolleinheit 8 beispielsweise an der normalen Spannungsversorgung bzw. an einer Notstromversorgung angeschlossen ist. Darüber hinaus ist es möglich, daß die Statusanzeige bei Ausfall der Versorgungsspannung ein entsprechendes Signal auslöst, das beispielsweise wiederum eine Alarmmeldung auslöst, die sowohl akustischer als auch optischer Art sein kann.

Neben den in Fig. 2 nicht dargestellten Halbleiter-Bausteinen, beispielsweise Microcontroller und Speicher, verfügt die Kontrolleinheit 8 über ein integriertes Modem, das ebenfalls in Fig. 2 dargestellt ist. Darüber hinaus ist die Kontrolleinheit 8 in einem Gehäuse eingebaut. Dieses Gehäuse kann beispielsweise ein genormtes Kunststoffgehäuse sein, das beispielsweise der Norm IP 35 entspricht, welches beispielsweise aus GFK gefertigt ist und für eine Schaltschrankmontage auf entsprechenden DIN-Leisten geeignet ist. Durch diese genormte Ausgestaltung werden die Möglichkeiten der Einsatzbereiche vergrößert, was insbesondere hinsichtlich Erweiterungsmöglichkeiten und Modifikationen von unterschiedlichsten Anlagen besonders vorteilhaft ist.

Bei den in den Fig. 3 bis 8 dargestellten Anwendungsbeispielen gemäß der vorliegenden Erfindung erfolgt die Datenauswertung jeweils an einem PC-Arbeitsplatz 22. Der Datentransfer 24 zwischen dem PC-Arbeitsplatz 22 und den verschiedenen Datenerfassungsorten erfolgt dabei durch ein Modem 23, welches an dem PC-Arbeitsplatz 22 angeschlossen ist, so daß der Datentransfer 24 beispielsweise über das Telefonnetz erfolgt.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Anwendungsbeispiel wird die erfindungsgemäße Kontrolleinheit 8 zur Fernüberwachung und Datenerfassung von Heizkesselsystemen verwendet. Dabei erfolgt der Datentransfer 24 zwischen einem PC-Arbeitsplatz 22 nebst entsprechendem Modem 23 und den verschiedenen Datenerfassungsorten 25 beispielsweise über das Telefonnetz. Wie in Fig. 3 dargestellt, ist jeder Datenerfassungsort 25 mit einer Kontrolleinheit 8, einer Systemsteuerung 27 und einem Heizkesselsystem 26 ausgestattet. Dabei erfolgen die Steuerung und der Datenfluß zwischen der Kontrolleinheit 8, der Systemsteuerung 27 und den verschiedenen Baugruppen des Heizkesselsystems 26 über die in Fig. 3 dargestellten Leitungen 36. Die Kontrolleinheit 8 ermöglicht bei dem in Fig. 3 dargestellten Anwendungsbeispiel beispielsweise die Überwachung von Motorbaugruppen, die Messung der Außentemperatur, die Messung der Rauchgastemperatur, die Messung der Vor- und Rücklauftemperatur sowie eine Gasmengenmessung. Die so ermittelten Daten der verschiedenen Datenerfassungsorte 25 können jeweils durch Verwendung einer Kontrolleinheit 8 über das Telefonnetz zu einem PC-Arbeitsplatz 22 übertragen werden und dort zentral ausgewertet werden. Darüber hinaus ermöglicht jede Kontrolleinheit 8 am entsprechenden Datenerfassungsort 25 das Ausgeben entsprechender Alarmmeldungen, beispielsweise bei Brennerstörungen, bei Gasaustritt oder bei Ausfall der Versorgungsspannung. Dazu kann zum einen eine entsprechende Meldung über das Telefonnetz zu dem entsprechenden PC-Arbeitsplatz 22 transferiert werden, zum anderen kann aber auch der ebenfalls in Fig. 3 dargestellte Alarmmelder 28, der beispielsweise eine Hupe, ein Signalhorn oder eine entsprechende Warnlampe sein kann, ausgelöst werden, so daß direkt vor Ort entsprechende Störungen erkannt und gegebenenfalls behoben werden können. Die Kontrolleinheit 8 kann verschiedene Eingangssignale mit insbesondere frei einstellbaren Minimal- bzw. Maximalwerten vergleichen und beim Erreichen dieser Grenzwerte eine entsprechende Alarmmeldung, beispielsweise über das Telefonnetz, an eine entsprechende Wartungszentrale, beispielsweise einen PC-Arbeitsplatz 22, geben. Die über das Telefonnetz transferierten Daten können am PC-Arbeitsplatz 22 zentral ausgewertet werden. Diese zentrale Auswertung erlaubt dabei eine gezielte Fehlerdiagnose, das Einleiten von Servicemaßnahmen, Wartungsarbeiten oder die Neuinbetriebnahme, insbesondere bei Ausfall der Versorgungsspannung, aber auch das Einleiten von Wartungsarbeiten sowie Überprüfung der Betriebszustände oder der Systemeinstellung. Durch diese zentrale Datenauswertung werden darüber hinaus die entsprechenden Service- bzw. Wartungs- oder Reparaturarbeiten hinsichtlich des Personalbedarfs optimiert.

Fig. 4 zeigt ein weiteres Anwendungsbeispiel der Kontrolleinheit 8, die in diesem Anwendungsbeispiel zur Fernüberwachung und Datenerfassung von Lagerhallen verwendet wird. Dabei wird in jeder Lagerhalle über eine Kontrolleinheit 8, welche ebenfalls über das Telefonnetz mit einem PC-Arbeitsplatz verbunden ist, beispielsweise eine Überwachung des Rolltores 29, eine Steuerung der Beleuchtung 31 sowie Messung der Innen- und Außentemperatur, Regelung der Luftdurchlässe, Flüssigkeitsmessungen sowie eine Überwachung verschiedener Motorbaugruppen vorgenommen. Insbesondere bei verderblichen bzw. empfindlichen Waren ist eine Messung und Überwachung der Innen- und Außentemperaturen, eine Regelung der Luftdurchlässe sowie eine Flüssigkeitsmessung erforderlich. Vorteilhafterweise können derartige Messungen durch die Verwendung der vorliegenden Erfindung von einem zentralen PC-Arbeitsplatz 22 gleichzeitig an verschiedenen Orten synchron gemessen werden, das heißt es können aktuelle Ist-Werte von der Wartungszentrale 22 abgefragt und somit überwacht werden. Die Kontrolleinheit 8 erlaubt darüber hinaus das Steuern bzw. Auslösen verschiedener Alarmmeldungen, insbesondere bei Diebstahl oder Ausfall der Versorgungsspannung. Darüber hinaus ist es möglich, beispielsweise durch Verwendung einer außerhalb der Lagerhalle angeordneten Videokamera, die über die Kontrolleinheit 8 gesteuert wird, eine Zutrittsbefugnis direkt von einem entfernt gelegenen PC-Arbeitsplatz überprüfen zu lassen. Dabei sind ebenso weitere Einheiten zur Überprüfung der Zutrittsbefugnis vorgesehen, zum Beispiel sogenannte Kartenleser, die dann ebenfalls von der zentralen Datenauswertung, das heißt einem PC-Arbeitsplatz aus angezeigt bzw. überprüft werden können. Darüber hinaus wird mit der zentralen Datenauswertung eine Möglichkeit geschaffen, die Heizkosten einer entsprechenden Lagerhalle zu reduzieren, die Klimatisierung in entsprechenden Hallen auch über größere Entfernungen zu überwachen und darüber hinaus eine Optimierung des Objektschutzes zu gewährleisten. Gleichzeitig können auch hier, wie schon bei dem aus Fig. 3 bekannten Anwendungsbeispiel, gezielt verschiedene Servicemaßnahmen oder eine Neuinbetriebnahme, insbesondere bei Ausfall der Versorgungsspannung, eingeleitet werden.

Bei dem in Fig. 5 dargestellten Anwendungsbeispiel wird die erfindungsgemäße Kontrolleinheit 8 entsprechend den schon aus Fig. 3 und 4 bekannten Anwendungsbeispielen zur Fernüberwachung und Datenerfassung von Tanklagern 32 verwendet. Die Erfassung verschiedener Meßdaten erfolgt dabei über verschiedene Sensoren und kann über entsprechende Aktoren gesteuert werden. Die Verbindung mit den verschiedenen Sensoren bzw. Aktoren erfolgt dabei über die Leitungen 36. Bei Tanklagern 32 können die verschiedenen Messungen von beispielsweise Behälterinnendruck, Behälterinnentemperatur, Durchflußmengenmessung oder Füllstandsmessung durch Verwendung der erfindungsgemäßen Kontrolleinheit 8 beispielsweise von einem zentralen PC-Arbeitsplatz 22 über das Telefonnetz ausgewertet werden. So ist es insbesondere bei den in Fig. 5 dargestellten Tanklagern möglich, eine Befüllung oder Entleerung verschiedener Tanklager 32 über eine entfernt gelegene Leit- und Meldezentrale, im dargestellten Beispiel ein PC-Arbeitsplatz 22, einzuleiten.

Bei dem in Fig. 6 dargestellten Anwendungsbeispiel wird die erfindungsgemäße Kontrolleinheit 8 zur Fernüberwachung und Datenerfassung in der Prozeßtechnik eingesetzt. Dabei erfolgt die Datenerfassung vor Ort, wie schon bei den aus den Fig. 3 bis 5 bekannten Anwendungsbeispielen, durch eine erfindungsgemäße Kontrolleinheit 8. Eine zentrale Datenauswertung verschiedener Datenerfassungsorte 25 erfolgt dabei ebenfalls durch einen über das Telefonnetz mit der entsprechenden Kontrolleinheit 8 in Verbindung stehenden PC-Arbeitsplatz 22. Auch hier werden durch verschiedene Sensoren und Aktoren verschiedene Temperaturmessungen, Druckmessungen, Konzentrationsmessungen, Durchflußmengenmessungen und dergleichen durch eine entsprechende Kontrolleinheit 8 einer weiteren Datenauswertung zugeführt. Dabei können durch entsprechende Datenauswertungen über größere Entfernungen Fehlerdiagnose, Prozeßsteuerung bzw. -regelung, die Ermittlung von Verbrauchsdaten, das Einleiten von Servicemaßnahmen oder die Neuinbetriebnahme sowie das Aufzeichnen von unterschiedlichen Anlagedaten vorgenommen werden.

Fig. 7 zeigt ein Anwendungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zur Fernabfrage und Datenerfassung von Automaten 33, beispielsweise Zigaretten- oder Getränkeautomaten. Dabei ist innerhalb eines jeden Automaten 33 eine entsprechende Kontrolleinheit 8 integriert. Die Kontrolleinheit 8 wird dabei beispielsweise zur Funktionsüberwachung, zur Füllstandsüberprüfung sowie als Diebstahlsicherung verwendet. Gleichzeitig lassen sich Entnahmezeiten der in den Automaten 33 angebotenen Produkte aufzeichnen. Dazu ist die Kontrolleinheit 8 - wie bereits bekannt - über das Telefonnetz mit einem PC-Arbeitsplatz 22 verbunden. Die zentrale Datenauswertung bietet neben den bereits aus den anderen Anwendungsbeispielen bekannten Vorteilen die Vorteile einer optimierten Lagerhaltung, erlaubt darüber hinaus durch die Registrierung der Entnahme der verschiedenen Produkte die Ermittlung der sogenannten "Bestseller", eine Verringerung der Personalkosten, eine Optimierung der Fahrtroute zum Auffüllen der entsprechenden Automaten 33 sowie eine zentrale Erfassung der Einnahmen der entsprechenden Automaten 33.

Das in Fig. 8 dargestellte Anwendungsbeispiel zeigt die Verwendung der Kontrolleinheit 8 zur Datenerfassung und Datenfernabfrage von verschiedenen Stromverbrauchern. Dabei werden die verschiedenen Stromverbraucher über einen Adapter 34 mit einem entsprechenden Leistungsverbrauchs-Meßgerät 35 an eine Kontrolleinheit 8 angeschlossen, die in diesem Beispiel als zentrale Datenerfassung vor Ort verwendet wird. In diesem Beispiel werden von der Kontrolleinheit 8 die unterschiedlichen Verbrauchsdaten erfaßt und ausgewertet und können - wie bereits bekannt - über eine externe PC-Station über das Telefonnetz abgefragt werden.

Die in den Fig. 3 bis 8 dargestellten Anwendungsbeispiele erlauben aufgrund der erfindungsgemäßen Kontrolleinheit 8 weitere Erweiterungsmöglichkeiten und lassen aufgrund der vielseitigen Verwendungsmöglichkeiten der Kontrolleinheit 8 eine entsprechende Vielzahl von Modifikationen zu, so daß ein entsprechend großes Spektrum an Einsatz- und Verwendungsmöglichkeiten besteht, das insbesondere durch die vielfältigen Einsatz- und Verwendungsmöglichkeiten der Kontrolleinheit 8 bereitgestellt wird.

Bezugszeichenliste

1 Initialisierungsroutine
2 Adressierung
3 Adressenfreigabe
4 Adressierungsraum
5 Kontaktadressen
6 verwendete Kontaktadressen
7 Adressenbereich
8 Kontrolleinheit
9 analoge Eingänge
10 analoge Ausgänge
11 Schnittstelle
12 Schnittstelle
13 Telefonanschluß
14 Versorgungsspannung
15 Statusanzeige
16 Schnittstelle
17 Kühlkörper
18 digitale Eingänge
19 Statusanzeige
20 Anschlußleiste unten
21 Anschlußleiste oben
22 PC-Arbeitsplatz
23 Modem
24 Datentransfer
25 Datenerfassungsort
26 Heizkesselsystem
27 Systemsteuerung
28 Alarmmelder
29 Rolltor
30 Lagerbestand
31 Beleuchtung
32 Tanklager
33 Automat
34 Adapter
35 Meßgerät
36 Leitungen

Claims (34)

1. Verfahren zum Ansteuern einer über eine Schnittstelle direkt mit einem mindestens einen Mikroprozessor aufweisenden Microcontroller verbundenen Peripherieeinheit, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kontakt der Schnittstelle zumindest während einer Initialisierung direkt einer Adresse in einem Adressierungsraum des Mikroprozessors zugeordnet wird, und daß jeder von der Peripherieeinheit verwendete Kontakt der Schnittstelle direkt über eine dem entsprechenden Kontakt der Peripherieeinheit zugeordneten Adresse angesteuert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Kontakten der Schnittstelle direkt zugeordneten Adressen im Adressierungsraum durch eine Steuereinrichtung freigegeben werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung hardwaretechnisch realisiert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung softwaretechnisch realisiert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den nicht verwendeten Kontakten der Schnittstelle zugeordneten Adressen im Adressierungsraum freigegeben werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Peripherieeinheit zum Zwecke der Ausgabe von Daten verwendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Peripherieeinheit zum Zwecke des Speicherns von Daten verwendet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Peripherieeinheit zum Zwecke des Übertragens von Daten verwendet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Peripherieeinheit zum Zwecke der Eingabe von Daten verwendet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine serielle Schnittstelle angesteuert wird.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine parallele Schnittstelle angesteuert wird.

12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine digitale Schnittstelle angesteuert wird.

13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine analoge Schnittstelle angesteuert wird.

14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Schnittstelle wenigstens ein PCMCIA-Steckplatz angesteuert wird.

15. Kontrolleinheit, angesteuert nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14 zur Erfassung, Überwachung und/oder Übertragung von Meßdaten, welche mindestens einen Microcontroller zur Datenverarbeitung, eine Einrichtung zur Datenfernübertragung, mindestens einen Dateneingang und mindestens einen Datenausgang, mindestens einen Speicher für Daten bzw. Programme, mindestens eine Schnittstelle, und eine Energieversorgung aufweist.

16. Kontrolleinheit nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Datenfernübertragung nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14 angesteuert ist.

17. Kontrolleinheit nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Datenfernübertragung ein Modem ist.

18. Kontrolleinheit nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher erweiterbar ist.

19. Kontrolleinheit nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher austauschbar ist.

20. Kontrolleinheit nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrolleinheit in einem Gehäuse eingebaut ist.

21. Kontrolleinheit nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse genormt ist.

22. Kontrolleinheit nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Schnittstelle eine serielle Schnittstelle ist.

23. Kontrolleinheit nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittstelle eine RS 232 ist.

24. Kontrolleinheit nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittstelle eine RS 485 ist.

25. Kontrolleinheit nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Schnittstelle eine parallele Schnittstelle ist.

26. Kontrolleinheit nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Schnittstelle eine analoge Schnittstelle ist.

27. Kontrolleinheit nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Schnittstelle eine digitale Schnittstelle ist.

28. Kontrolleinheit nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Schnittstelle als Steckplatz eines Bussystems ausgelegt ist.

29. Kontrolleinheit nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Dateneingang analog ausgebildet ist.

30. Kontrolleinheit nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Dateneingang digital ausgebildet ist.

31. Kontrolleinheit nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Datenausgang analog ausgebildet ist.

32. Kontrolleinheit nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Datenausgang digital ausgebildet ist.

33. Kontrolleinheit nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieversorgung eine Notstromversorgung aufweist.

34. Kontrolleinheit nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrolleinheit eine Alarmmeldeeinrichtung aufweist.