DE19952702A1 - Synchronisiertes Kommunikationssystem - Google Patents

Abstract

Ein Kommunikationsprotokoll, das die Übertragung mit maximalen Geschwindigkeiten bei verschiedenen Kabelarten unterstützt. Signal-Rausch-Charakteristiken werden durch den Einsatz von Spannungs-Wellenformen verbessert. Das Protokoll kann verwendet werden, um Informationen zwischen einer allgemeinen Steuereinheit und einer Vielzahl von mit Abstand angeordneten Vorrichtungen eingesetzt werden, die mit ihr verbunden sind. Alternativ kann das Protokoll für eine Übertragung von Informationen zwischen Vorrichtungen verwendet werden. Die allgemeine Steuereinheit überträgt Taktimpulse, während sie sich in einem Zustand niedriger Impedanz befinden. Die Vorrichtungen reagieren auf die Taktimpulse und übertragen Daten über die Kommunikationsverbindung in einen Zustand niedriger Impedanz, wenn die allgemeine Steuereinheit einen Zustand hoher Impedanz angenommen hat. Taktsignale und Datensignale werden separiert, um die Signal-Rausch-Charakteristiken durch eine Übertragung derselben mit entgegengesetzter Polarität zu verbessern. Ein Taktdetektionsschaltkreis reagiert auf die Polarität der Taktimpulse. Ein Datendetektionsschaltkreis reagiert auf die Polarität der Datenimpulse. Eine oder mehrere Eigenschaften der übertragenen Signale können verwendet werden, um eine oder mehrere synchronisierte Funktionen zu verwirklichen.

Description

Diese Anmeldung ist eine "continuation-in-part" Anmeldung der gleichzeitig anhängigen Anmeldung mit der Anmelde-Nr. 09/184,409, die am 02. November 1998 eingereicht worden ist und den Titel "Digital Communication System and Method (Digitales Kommunikationssystem und -verfahren)" trägt.

Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und auf ein Verfahren zum Übertragen von Signalen zwischen Prozessoren in Mehrrechnersystemen. Spezieller bezieht sich die Erfindung auf solche Systeme, in denen die Prozessoren über ein Kommunika­ tionsmedium, wie zum Beispiel ein lokales Netz ("local area network, LAN"), miteinander kommunizieren.

Hintergrund der Erfindung

Es sind Kommunikationsschaltungen zur Verwendung in Mehr­ rechnersystemen zur Überwachung und zur Kontrolle von Bereichen bekannt. Ein Beispiel ist in Tice et al. U. S. Patent 4,916,432 mit dem Titel "Smoke and Fire Detection System Communication (Kommunikation für Rauch- und Feuer-Detektions­ systeme)" offenbart. Ein anderes Beispiel ist in Tice, U.S. Patent 5,525,962, mit dem Titel "Communication System and Method (Kommunikationssystem und Verfahren)" offenbart. Beide genannten Patente sind auf den Anmelder dieser Anmeldung übertragen und sind durch Bezugnahme vollständig in diese Anmeldungen aufgenommen.

Während bekannte Systeme nützlich sind und effektiv gewesen sind, wäre es wünschenswert, wenn man in der Lage wäre, während des Kommunikationsvorganges Datensignalen von Takt­ signalen vollständiger zu trennen. Es wäre ferner wünschens­ wert, wenn man in der Lage wäre, eine im wesentlichen kolli­ sionsfreie Kommunikationsumgebung zur Verfügung zu stellen. Solch eine Umgebung wäre sowohl bei Überwachungs- und Alarmsystemen als auch bei allgemeinen, lokalen Netzen sinnvoll.

Zusammenfassung der Erfindung

Eine Kommunikationsvorrichtung verwendet Multipolarität für Darstellungen von Takt- und Daten-Impulse. Taktimpulse werden von einer Quelle als Spannungsimpulse in einer ersten Pola­ rität auf ein Kommunikationsmedium übertragen. Die Quelle überträgt Taktimpulse mit einer niedrigen Ausgangsimpedanz. Zwischen den Taktimpulsen schaltet die Quelle um auf eine hohe Ausgangsimpedanz.

Wenigstens einige der Datenimpulse werden als Spannungsimpulse in einer zweiten Polarität auf das Medium übertragen. Die meisten Datenimpulse sind von Paaren Taktimpulsen umschlossen.

Gemäß einem Aspekt können Datenimpulse, die zum Beispiel eine logische "Eins" darstellen, als Impulse mit im wesentlichen konstanter Breite übertragen werden, wobei eine logische "Null" durch die Abwesenheit eines Impulses dargestellt wird. Alternativ können die Daten als Spannungsimpulse mit variabler Breite dargestellt werden. Eine logische "Eins" kann mit einer ersten Breite und eine logische "Null" kann mit einer anderen Breite übermittelt werden.

Gemäß einem Aspekt, bei dem die Quelle einem allgemeinen Steuerelement entspricht, kann Energie einer Vielzahl von mit Abstand angeordneten Teileinheiten zugeführt werden, die mit dem Medium verbunden sind, wenigstens wenn die Taktimpulse durch das Steuerelement erzeugt werden. Bei dieser Ausfüh­ rungsform können die Daten mit der zweiten Polarität von dem Steuerelement oder von einer der anderen Einheiten, die mit dem Medium verbunden sind, erzeugt werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt kann das Steuerelement zusammen mit den Taktimpulsen Synchronisiersignale für Nachrichten bereitstellen, um den Nachrichtenaustausch bzw. die Kommuni­ kation auf der Leitung zu synchronisieren.

Weil die Taktsignale und die Datensignale relativ zu dem Medium mit unterschiedlichen Polaritäten übertragen werden, werden ferner die Signal-Stör-Eigenschaften verbessert. Wenn zum Beispiel die erste Polarität der zweiten Polarität ent­ gegengerichtet ist, können die entsprechenden Detektions­ schwellen weiter voneinander entfernt werden, das heißt entsprechend + 2,5 V und -2,5 V. Abschließend identifiziert die Polarität des speziellen Impulses auch die Art der Infor­ mation, Takt- oder Dateninformation, die von dem Impuls dargestellt wird.

Weitere Vorteile umfassen:
Die taktgebende Wellenform und die Gerätedaten-Wellenform werden niemals zur gleichen Zeit auftreten. Dies ermöglicht es, ein Sperr-Design in dem Detektionsschaltkreis einzusetzen, das verhindert, daß eine fehlerhafte Takt- oder Datendetektion während des Übertragens der Takt- und der Datenspannungs­ wellenformen zu einem "Ringing" auf der Leitung führt.
Eine mit einem Rückkanal versehene Vorrichtung wird nicht die Kommunikationsschaltung überbrücken. Das System kann bestimmen, welche Vorrichtungen ohne Störungen mit einem Rück­ kanal mit den Vorrichtungen verbunden sind, die korrekt ange­ schlossen sind. (Das System kann in der Lage sein, mit solchen Vorrichtungen zu kommunizieren, ohne die Verbindung unter bestimmten Bedingungen zu korrigieren).
Die Fähigkeit, von einer niedrigen Impedanz (was zu einer niedrigen Spannung in der Leitung führt) und Daten abzuweichen.

Um während des Informationsaustauschs ein "Ringing und andere Verzerrungen" auf den Verbindungen zu minimieren, kann zur Taktgebung eine einstellbare Wellenform von der Energie­ versorgung abgegeben werden. Die "Anstiegsgeschwindigkeit (slew rate)" oder Übergangsgeschwindigkeit der Spannung von einem Pegel auf einen anderen kann für eine Anpassung auf verschiedene Verbindungskonfigurationen eingestellt werden. Dies wird dazu führen, daß Verzerrungen der Wellenform während des Informations- bzw. Nachrichtenaustauschs minimiert werden. Diese Einstellung der Wellenform wird eine Funktion sein der:
Übertragungszeit der Signale auf der Verbindung aufgrund der Längen und der charakteristischen Impedanzen der Leitungen,
Fehler, die bei dem Informationsaustausch auftreten, der von jeder Vorrichtung in der Schleife überwacht wird, und
Wellenformanalyse an einem zentralen Punkt, ins­ besondere an der Energieversorgungsquelle für die Taktgabe.

Gemäß einem anderen Aspekt können Bytes von Daten mit ein­ zelnen Zwischentaktsignalen übertragen werden. Alternativ kann die Übertragung mit nur einem einzelnen Synchronisationssignal realisiert werden, dem eine Datenkette, wie zum Beispiel ein Byte oder mehrere Bytes, folgt.

Kollisionsfreie Kommunikation kann dadurch durchgeführt werden, daß die Vorrichtungen die Spannungen der Kommunika­ tionsleitungen überwachen, während sie übertragen. Jegliche Spannungs-Fehlanpassung führt dazu, daß eine Übertragungs­ vorrichtung von der Leitung abgekoppelt wird und auf den nächsten Zugangszeitraum wartet, um die Übertragung erneut zu beginnen.

Unterschiedliche Funktionen können in einem System synchro­ nisiert werden, wobei Eigenschaften von Kommunikationssignalen verwendet werden. Diese umfassen die Anwesenheit oder die Abwesenheit von vorbestimmten Spannungen oder Stromstärken, die auf einer Kommunikationsverbindung vorhanden sind.

Viele andere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung und ihrer Ausführungsformen, den Ansprüchen und den anhängenden Abbildungen leicht deutlich.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm eines Systems gemäß der vor­ liegenden Erfindung;

Fig. 1A ist ein Blockdiagramm einer Kommunikationsleitungs- Schnittstellenschaltung;

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm einer elektrischen Einheit, die mit dem in Fig. 1 gezeigten System einsetzbar ist;

Fig. 3 ist ein Satz Zeitdiagramme, die ein Kommunikations­ protokoll darstellen, das mit dem in Fig. 1 gezeig­ ten System einsetzbar ist;

Fig. 4 ist eine detailliertere Darstellung eines Kommunika­ tionssignals aus Fig. 3,

Fig. 5 ist eine Darstellung, die eine alternative Form eines Kommunikationssignals darstellt; und

Fig. 6 ist eine Darstellung, die noch eine weitere Form eines Kommunikationssignals darstellt.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Während diese Erfindung für Ausführungsformen in vielen unterschiedlichen Varianten einsetzbar ist, werden spezielle Ausführungen im Detail in den Abbildungen gezeigt und hierin mit dem Verständnis beschrieben, daß die vorliegende Offenbarung als ein Beispiel für die Prinzipien der Erfindung angesehen wird und daß nicht beabsichtigt ist, die Erfindung durch die dargestellten besonderen Ausführungsformen einzu­ schränken.

Fig. 1 stellt ein System 10 dar, welches zur Überwachung einer Vielzahl von Bedingungen in einem oder mehreren zu überwachenden Bereichen eingesetzt werden kann. Das System 10 umfaßt eine allgemeine Steuereinheit 12, die in der Form von einem oder mehreren miteinander verbundenen, programmierten Prozessoren und zugehörigen vorgespeicherten Anweisungen eingesetzt werden kann.

Die Einheit 12 umfaßt eine Schnittstelle 12a für einen Anschluß zum Beispiel an ein Kommunikationsmedium 14, das in Fig. 1 lediglich zum Zwecke des Beispiels als ein optisches oder ein elektrisches Kabel dargestellt ist.

Eine Vielzahl von Umgebungsbedingungsdetektoren 18 und eine Vielzahl von Steuer- oder Funktionseinheiten 20 ist mit dem Medium 14 verbunden. Es soll verstanden werden, daß die relative Anordnung der einzelnen Elemente dieser Vielzahl der Einheiten 18 und 20 relativ zu dem Medium 14 keine Ein­ schränkung der vorliegenden Erfindung bedeutet. Die Einheit 12 kann mit Elementen der Vielzahl der Einheiten 18 oder 20 kommunizieren, oder diese Elemente können bei einer Verwendung des nachfolgend beschriebenen Protokolls miteinander kommuni­ zieren.

Die Elemente der Vielzahl der Einheiten 18 können Intrusions­ sensoren, Positionsensoren, Gassensoren, Feuersensoren, wie zum Beispiel Rauchsensoren, thermische Sensoren oder ähnliches und Gassensoren ohne jegliche Einschränkung umfassen. Die Elemente der Vielzahl der Einheiten 20 können magnetgesteuerte Steuerungs- oder Funktionsausführungseinheiten, Bildschirm­ vorrichtungen, Drucker oder ähnliches umfassen.

Eine Vielzahl 26 von alarmanzeigenden Ausgabegeräten ist ebenfalls über ein Medium 24, das in diesem Beispiel als ein paar elektrischer Kabel dargestellt ist, mit der Steuereinheit 12 verbunden. Diese können hörbare oder sichtbare Ausgabe­ vorrichtungen ohne jegliche Beschränkung umfassen, zum Bei­ spiel Sprachausgabevorrichtungen und ähnliches. Die Vor­ richtungen 26 sind so ausgelegt, daß sie eine Nachricht rund­ senden, was Alarmbedingungen in einem oder mehreren vorbe­ stimmten Bereichen anzeigen kann.

Fig. 1A stellt zusätzlich Details der Schnittstelle 12a dar. Die Schnittstelle umfaßt eine Rahmen/Takt-Signalgeberschaltung 12b, die mit steuerbaren Schaltern 12c-1, -2, verbunden ist. Die Schalter 12c-1, -2, stellen um Elemente R1 und R2 mit relativ hoher Impedanz einen Kurzschlußpfad zur Verfügung, wenn sie geschlossen sind. Eine Daten-Signalgeberschaltung 12d, eine Datenempfangsschaltung 12e und eine Taktempfangs­ schaltung 12f sind alle über die Kommunikationsverbindung 14 miteinander verbunden.

Die Schnittstelle 12a empfängt Steuersignale von dem Steuer­ element 12g, was mit einem programmierten Prozessor, zuge­ hörigen, vorprogrammierten Anweisungen und Schnittstellen­ schaltkreisen eingesetzt werden kann. Es wird ebenso deutlich, daß Element 12g über die Verbindung 14 oder jegliche andere ausgewählte Eingabe zusätzliche Anweisungen, Programme oder Daten empfangen kann, die für eine spätere Ausführung oder entsprechend für eine spätere Analyse darin gespeichert werden können.

Bei einem Gesamtbetrieb stellt die Schnittstelle 12a über den Signalerzeuger 12b Synchronisations- und Taktsignale einer ersten Polarität zu einer Zeit zur Verfügung, zu der sich die Schalter 12c-1, -2 in einem Kurzschlußzustand oder in einem geschlossenen Zustand befinden, wodurch eine niedrige Impedanz für die Verbindung 14 bereitgestellt wird. Die Taktempfänger­ schaltung 12f detektiert Signalpegel, die Taktimpulsen zuge­ ordnet sind. Es wird deutlich, daß die Synchronisations- und die Taktsignale, die an die Verbindung 14 abgegeben werden, Spannungssignale einer vorbestimmten Amplitude sind, zum Beispiel entsprechend 24 V und 5 V.

Zu einem Zeitpunkt, zu dem die Signalgeberschaltung 12b effektiv ein 0-Volt-Signal ausgibt, wird die Schnittstelle 12 in einen Ausgabezustand mit einer hohen Impedanz umschalten, wobei die Schalter 12c-1, -2 effektiv geöffnet sind. Während dieses Zeitintervals können Daten von Einheiten in der Viel­ zahl der Einheiten 18 oder 20 mit dem Medium oder der Ver­ bindung 14 mit einer zweiten oder unterschiedlichen Polarität verbunden werden, die der ersten Polarität entgegengerichtet sein kann und von der Datenempfangsschaltung 12e empfangen werden kann. Alternativ kann die Schnittstelle 12a während dieser Zeitintervalle Daten über die Daten-Signalgeberschal­ tungen 12d zu den Elementen der Vielzahl der Einheiten 18 oder 20 übertragen.

Die Datenempfangsschaltung 12e umfaßt eine oder mehrere Zwischenspeicher (latches), die Daten von der Verbindung 14 bis zum Rücksetzen zurückbehalten. Falls ein einzelner Zwischenspeicher verwendet wird, kann der Datenzwischen­ speicher rückgesetzt werden, wenn die Signalerzeugungsschal­ tung 12b den nächsten Taktimpuls sendet. Ein Rücksetzen findet statt, wenn die Taktempfangsschaltung 12f den nächsten Takt­ impuls detektiert. Der abschließende Datenwert wird in dem Speicherelement in dem Empfänger 12e behalten und wird mit dem Start des nächsten Rahmens zurückgesetzt. Wenn eine Vielzahl von Datenzwischenspeichern vorgesehen ist, können sie bei der Verwendung eines Rahmen-End-Signals simultan zurückgesetzt werden.

Fig. 2 stellt beispielhaft eine elektrische Einheit 30 dar, die bei einem System 10 einsetzbar ist. Die elektrische Einheit 30 kann ohne Beschränkung einem Element der Vielzahl der Detektoren 18 entsprechen. In diesem Fall würde die Ein­ heit 30 einen geeigneten Sensor 32a umfassen, der gestrichelt dargestellt ist. Alternativ könnte die Einheit 30 einem Element der Vielzahl der Funktionsmodule 20 entsprechen. In diesem Fall würde die Einheit 30 eine Ausgangsfunktions- Ausführungschaltung 32b umfassen, die gestrichelt dargestellt ist.

Die Einheit 30 würde auch eine Steuerschaltung 34 umfassen. Die Schaltung 34 könnte so eingesetzt sein, daß sie einen oder mehrere programmierte Prozessoren in Kombination mit anderen festverdrahtenen, logischen Schaltkreisen verwendet. Bei dieser Ausführungsform realisieren vorgespeicherte, ausführ­ bare Anweisungen verschiedene Sensor-, Prozessor-, Kommunika­ tions- und Signalgeber-Steuerfunktionen. Falls gewünscht, können Anweisungen von einer anderen Einheit heruntergeladen werden und lokal gespeichert werden.

Die Einheit 30 umfaßt ferner eine in Fig. 2 dargestellte Energieversorgung 36, die von dem Kommunikationsmedium 14 elektrische Energie erhalten kann. Diese Energie kann den Komponenten der Einheit 30 im Gegenzug zur Verfügung gestellt werden. Alternativ kann die Einheit 30 eine Energieversorgung umfassen, die, ohne Einschränkung, von einer Batterie oder einer anderen Quelle versorgt wird.

Die Einheit 30 umfaßt ferner eine Schnittstellenschaltung, die allgemein mit 38 bezeichnet ist. Die Schnittstellenschaltung 38 unterstützt eine bidirektionale Kommunikation mit Kommuni­ kationssignalen auf dem Medium 14. Zum Zwecke der Kommunika­ tion mit der allgemeinen Steuereinheit 12, jedem anderen Element der Vielzahl der Einheiten 18 oder der Vielzahl der Einheiten 20 sind auch Detektionsschaltkreise 38a, 38b und 38c vorgesehen.

In Übereinstimmung mit dem Kommunikationsprotokoll, das auf dem Medium 14 bereitgestellt wird, detektiert die Taktdetek­ tionsschaltung 38a solche Signale, die eine erste Polarität relativ zu dem Kommunikationsmedium 14 aufweisen. Die Schwellendetektionsschaltung 38d detektiert solche elek­ trischen Signale, die eine zweite oder eine entgegengesetzte Polarität relativ zu dem Medium 14 aufweisen. Die Schaltung 38c detektiert Nachrichtensynchronisationssignale.

Solche Signale, die von der Schwellenschaltung 38a detektiert werden, Taktimpulse in Übereinstimmung mit dem Kommunikations­ protokollsystem 10, können über eine Leitung 40a dem Steuer­ element 34 zugeführt werden. Zusätzlich können solche Signale, die von der Schaltung 38b in Übereinstimmung mit dem Protokoll des Systems 10 detektiert werden, als Datenimpulse über die Leitung 40d weitergeleitet werden. Das Steuerelement 34 ist auch in der Lage, über eine Leitung 40c und die Schnitt­ stellenschaltung 38 entweder mit der allgemeinen Steuereinheit 12 oder Elementen der Vielzahl der Einheiten 18 oder 20 ohne Einschränkung zu kommunizieren.

Die Steuerschaltung 34 kann ferner eine Vergleichsschaltung 34a für die Dateneingabe/-Ausgabe umfassen. Die Schaltung 34a kann vollständig oder teilweise bei Verwendung einer festver­ drahteten oder programmierten Schaltung eingesetzt werden.

Es soll verstanden werden, daß eine Verwendung des Protokolls hier in bezug auf das System 10 diskutiert wird. Der Zweck oder die Funktion des Systems 10 stellt jedoch keine Ein­ schränkung für die vorliegende Erfindung dar. Das vorliegende Protokoll kann mit jedem vertriebenen Kommunikationssystem verwendet werden, ohne vom Gegenstand und Umfang der vor­ liegenden Erfindung abzuweichen.

Fig. 3 zeigt einen Satz Zeitdiagramme, die ferner das Kommunikationsprotokoll darstellen. Ein Spannungssignal 50 kann entweder von der Steuereinheit 12 oder, falls gewünscht, von einem der Elemente der Vielzahl der Einheiten 18 oder 20 an das Kommunikationsmedium 14 abgegeben werden.

Die Wellenform 50 liefert ein Nachrichten-Rahmen- bzw. Nachrichten-Synchronisationssignal, das durch die Übergänge 50a, die den Nachrichtenbeginn anzeigen, und 50b, die das Ende der Nachrichten anzeigen, begrenzt ist. Zwischen den Nach­ richtenintervallen zeigt die Wellenform 50 relativ zu dem Medium 14 einen relativ hohen DC (Gleichstrom)-Spannungspegel.

Während der zwischen den Nachrichten liegenden Intervallen kann die Wellenform 50c über eine Energieversorgung in der Einheit 12 mit einer geringen Ausgangsimpedanz mit dem Medium 14 verbunden werden. Falls gewünscht, kann den Elementen der Vielzahl der Einheiten 18 und 20 während dieser Zeitintervalle elektrische Energie von der Steuereinheit 12 zugeführt werden.

Die Schnittstellenschaltung 38c, z. B. in der als Beispiel dienenden Einheit 30, kann den Start einer Nachricht detek­ tieren, der durch das Rahmen- bzw. Synchronisationssignal 52 angezeigt wird. Während eines Nachrichtenrahmens weist die Spannung an dem Medium 14 zwischen dem Nachrichtenstart- Übergang 50a und dem Nachrichtenende-Übergang 50b einen relativ hohen Wert auf.

Während des Rahmenzeitintervalls, das durch die Wellenform 52, Leitung 40d, angezeigt wird, muß die Ausgangsenergieversorgung in der Steuereinheit 12 oder in jeglicher anderer Einheit, die Rahmensignale zur Verfügung stellt, in der Lage sein, zwischen einem hohen und einem niedrigen Impedanzzustand hin- und herzuschalten. Wie in der Wellenform 50 dargestellt, liefert die Einheit, die die Rahmenübergänge 50a, 50b umfassenden Synchronisationssignale bereitstellt, eine Vielzahl von beabstandeten Spannungstaktimpulsen, die im allgemeinen mit 54 bezeichnet sind. Taktimpulse werden auf dem Medium 14 durch eine Ausgangsschaltung 12a mit einer niedrigen Ausgangs­ impedanz übertragen, wie oben diskutiert.

Während des Zeitintervalls, während dem jeder Taktimpuls auf dem Medium 14 vorhanden ist, wird Energie auch solchen Ein­ heiten, wie z. B. der Einheit 30, die eine Energieversorgung, wie z. B. die Energieversorgung 36, aufweisen, zugeführt, die mit dem Medium 14 verbunden sind. Die Taktimpulse 54 sind alle mit einer ersten oder positiven Polarität mit dem Medium verbunden.

Zwischen den Taktimpulsen nimmt die Synchronisationsvor­ richtung einen Zusstand hoher Ausgangsimpedanz an. Andere Einheiten, wie die allgemeine Steuereinheit 12 oder Elemente der Vielzahl der Einheiten 18 oder 20, können Spannungs- Datenimpulse 56 auf dem Medium 14 übertragen, so daß sie sowohl von anderen Elementen der Vielzahl der Einheiten 18 und 20 als auch von der Steuereinheit 12 empfangen werden. Während der Datenintervalle nehmen solche Vorrichtungen, die mit dem Medium 14 verbunden sind und die keine Daten übertragen, einen Zustand hoher Impedanz an und können solche Datenimpulse em­ pfangen. Die Datenimpulse 56 werden mit einer Polarität auf dem Medium 14 übertragen, die unterschiedlich oder entgegen­ gesetzt zu der Polarität der Taktimpulse 54 ist.

Das Eingeben von Taktimpulsen auf das Medium mit einer Pola­ rität, die unterschiedlich zu der Polarität der Datenimpulse ist, führt zu einer Maximierung der Fähigkeit der Empfangs­ einheiten, Takt- und Datenimpulse zuverlässig zu trennen. Weil bei dem vorliegenden Protokoll die Taktsignale und die Daten­ signale durch unterschiedliche Polaritäten dargestellt werden, kann die Trennung von Takten und von Daten leicht durchgeführt werden.

Die detektierte Polarität wird bestimmen, welche Signale Takt­ impulse darstellen und welche Signale Datenimpulse darstellen. Zusätzlich werden die Taktsignale und die Datensignale in Übereinstimmung mit dem vorliegenden Protokoll immer zu unter­ schiedlichen Zeitintervallen auftreten. Dies führt zu einem verbesserten Signal-Rausch-Verhältnis des vorliegenden Systems, wodurch falsche Taktsignale oder Datensignale, die von einem "ringing" auf dem Medium 14 resultieren, zurück­ gewiesen werden können, falls die Polarität des Rauschsignals nicht mit der Polarität des erwarteten Takt- oder des Daten­ signals übereinstimmt.

Die nachgewiesenen Taktsignale, die auf der Leitung 40a vor­ handen sind, und die verschobenen Datensignale, die auf der Leitung 40b vorhanden sind, können dann an das Steuerelement 34 für eine Verarbeitung an der Einheit 30 gekoppelt werden. Alternativ kann die Steuereinheit 34 eine Kette Datenimpulse auf der Leitung 40c erzeugen, die über das Medium 14 zwischen Taktimpulsen 54 übertragen werden kann.

Fig. 4 ist ein Graph, der weitere Details des Signals 50 aus Fig. 3 darstellt. Wie in Fig. 4 dargestellt, zeigt das Signal 50 eine Rahmen-Start/Rahmen-End-Schwelle 60, die von der Detektionsschaltung 38c für die Rahmenschwelle nachweisbar ist. Das Signal 50 zeigt ebenfalls eine Taktschwelle 62, die verwendet werden kann, um die Anwesenheit einer Vielzahl von Taktsignalen 54 über die Schaltung 38a nachzuweisen.

Eine dritte Schwelle 64 unterscheidet zwischen einer ersten Polarität, die von den Rahmensignalen und den Taktsignalen verwendet wird, und einer zweiten, bevorzugt entgegengesetzten Polarität, die von einer Vielzahl von Datensignalen 56 ver­ wendet wird. Bei einer Ausführungsform, bei der binäre Werte über das Medium 14 übermittelt werden, kann die Anwesenheit von Spannungsimpulsen 56 entgegengesetzter Polarität z. B. durch die Anwesenheit einer logischen 1 angezeigt werden. Logische Nullen können durch die Abwesenheit der Signale 56 entgegengesetzter Polarität dargestellt werden, wie es bei 56-1 in Fig. 4 gezeigt ist.

Alternativ können logische "Null"-Signale als Pulse 56 einer vorbestimmten Breite übertragen werden. Eine logische "Null" kann, wie gestrichelt bei 56-2 gezeigt ist, mit einer unter­ schiedlichen Breite aber mit derselben Polarität wie die Pulse 56 übertragen werden.

Zusätzlich kann ein stabilisierendes Zeitintervall T nach dem Rahmen-Start-Übergang 50a und bevor eine Nachricht beginnt vorgesehen werden, so z. B. bevor ein Datenbit, z. B. 56-1 übertragen wird. Das stabilisierende Intervall T kann eine Dauer von weniger als 5 Msec aufweisen, bevorzugt in einem Bereich von 2 bis 3 Msec.

Kollisionsfreie Kommunikationen bzw. Nachrichtenübermittlungen können verbessert werden, indem die Elemente der Vielzahl der Einheiten 18 und 20 das Medium 14 überwachen, wenn jede ent­ sprechende Vorrichtung einen Übertragungsschritt ausführt. Detektierte Spannungsabweichungen zwischen den beabsichtigten Kommunikationssequenzen der entsprechenden Einheit und dem, was auf dem Medium detektiert wird, kann dazu führen, daß die entsprechende Vorrichtung die Übertragung unterbricht und auf das nächste Rahmenintervall wartet, um die Übertragung wieder aufzunehmen.

Die Schaltung 34a kann eine Sequenz der Datenausgangssignale auf der Leitung 40c mit entsprechenden Signalen vergleichen, die momentan auf dem Medium 14 vorhanden sind, wie sie von der Schwellenschaltung 38b detektiert werden. Wo eine gegebene Datenausgangs-Impulssequenz sich von der auf dem Medium 14 vorhanden Impulssequenz unterscheidet, gibt diese Differenz der entsprechende elektrischen Einheit 30 an, daß wenigstens eine andere Einheit versucht, zur gleichen Zeit über das Medium 14 zu kommunizieren.

Weil eine übertragende elektrische Einheit einen Spannungs­ impuls überträgt, z. B. die Pulse 56 mit einem niedrigen Impe­ danzausgang, wird die Anwesenheit von einem oder mehreren solcher Impulse auf dem Medium 14 jedes entsprechende Ausgabe­ signal von anderen elektrischen Einheiten außer Kraft setzen, das z. B. einer logischen Null, 56-1, entspricht und das über die entsprechende elektrische Einheit mit einem Ausgangs­ zustand hoher Impedanz ausgegeben wird. Deshalb kann die elektrische Einheit, die die Abweichung detektiert, die Kommunikation bzw. Nachrichtenübertragung zeitweise beenden bis sie ein nachfolgendes Rahmen-Start-Signal erhält und vielleicht einen zugehörigen Befehl, der eine weitere Über­ tragung auf dem Medium 14 autorisiert.

Das oben beschriebene Spannungssignalgeberprotokoll minimiert das Rauschen oder die Verluste aufgrund einer Ableitung bzw. eines Lecks in dem Übertragungsmedium 14. Dies würde eine Ableitung in leitenden Kabeln, Drähten oder andere Quellen einer Querimpedanz umfassen, die in den Leitungen oder quer zu den Leitungen vorhanden ist und sich nicht auf die Datenüber­ tragung bezieht. Als Beispiels sei angeführt, daß, falls die Ausgangsimpedanz auf hohem Niveau der Schnittstelle 12a etwa in der Größenordnung von 2000 Ohm liegt, sogar ein Shunt in der Größenordnung von 100 Ohm nicht die Nachrichtenübertra­ gungen bzw. die Kommunikationen der Daten auf dem Medium 14 überlagert, weil eine übertragende elektrische Einheit in einem sehr niedrigen Ausgangsimpedanzzustand überträgt.

Deshalb kann eine Verwendung der oben beschriebenen Proto­ kollelemente der Vielzahl der Einheiten 18 Informationen zu Elementen der Vielzahl der Einheiten 20 innerhalb der Nach­ richtenrahmen übertragen, die z. B. von einer allgemeinen Steuereinheit 12 erzeugt werden. Alternativ und ohne Ein­ schränkung können die Rahmensignale und die Taktimpulse durch jede andere elektrische Einheit, die mit dem Medium 14 gekop­ pelt ist, erzeugt werden.

Es soll verstanden werden, daß weder die Inhalte der über­ mittelten Nachrichten noch die detaillierten Schaltungen der Elemente der Vielzahl der Einheiten 18 oder 20 eine Ein­ schränkung der vorliegenden Erfindung bedeuten. Es soll ebenso verstanden werden, daß, falls gewünscht, die Kontrolleinheit die primäre Quelle der Rahmen- bzw. Synchronisations- und Taktsignale in dem System 10 sein kann, aber nicht sein braucht. In solche einem Fall können die Elemente der Vielzahl der Einheiten 18 und 20 miteinander kommunizieren, ohne direkt mit der allgemeinen Steuereinheit 12 zu kommunizieren, aber sie können immer noch innerhalb eines Synchronisationsschemas arbeiten, das von der allgemeinen Steuereinheit bereitgestellt wird.

Fig. 5 stellt ein alternatives Kommunikationsprotokoll dar, das durch die Wellenform 70 erläutert wird. Die Wellenform 70 umfaßt ein Rahmenintervall 70a, das von einem Vorrahmen- Spannungspegel 70b und einem Nachrahmen-Spannungspegel 70c eingeschlossen ist. Während des Vorrahmen- und des Nachrahmen- Intervalls stellen die Signale 70b und 70c der Vielzahl der Vorrichtungen, wie z. B. den Vorrichtungen 18 und 20, Energie zur Verfügung.

Der Nachrichtenrahmen 70a ist durch einen Rahmen-Start- Übergang 72a und einen Rahmen-End-Übergang 72b definiert. Dem Rahmen-Start-Übergang 72a nachfolgend ist eine Stabilisations­ zeit T' vorgesehen. Während dieses Zeitintervalls zwischen dem Rahmen-Start-Übergang 72a und jeder nachfolgenden Nachricht oder nachfolgenden Nachrichten haben alle verbleibenden Ströme auf der Kommunikationsverbindung 14 eine Möglichkeit, Verluste zu erleiden oder auf einen Pegel abzusinken, der die Über­ tragung der nachfolgenden Nachrichten nicht beeinflussen wird.

In dem Protokoll aus Fig. 5 wird eine Vielzahl von Bytes 74a, 74b und 74c zwischen einem Ende des Stabilisationsintervalls T' und einem Rahmen-End-Übergang 72b in Reihe übertragen. Aus Synchronisationsgründen werden die Zwischenbyte-Taktimpulse 76a und 76b mit einer der Polarität der Datenimpulse entgegen­ gesetzten Polarität, entsprechend einer logischen "Null", auf dem Medium übertragen. Datensignale, die einer logischen "Null" entsprechen, wie in Fig. 5 dargestellt, werden mit einer Amplitude in der Höhe des Pegels 3 übertragen.

Sowohl während des Stabilisationszeitintervalls T' als auch während der Taktimpulse 76a, 76b schaltet die Quelle auf eine relativ niedrige Ausgangsimpedanz. Die Quelle schaltet dann zu einem hohen Impedanzmodus zwischen den Taktsignalen, wodurch Kommunikationsvorrichtungen, wie z. B. die Elemente der Viel­ zahl der Einheiten 18 und 20, in die Lage versetzt werden, Datensignal-Spannungsimpulse mit einer Polarität an die Ver­ bindung 14 abzugeben, die der Polarität der Taktsignale ent­ gegengesetzt ist.

Die Fig. 6 stellt mittels einer Wellenform 80 ein alter­ natives Kommunikationsprotokoll dar. Die Wellenform 80 umfaßt ein Nachrichtenrahmenintervall 80a, welches von einen Vorrahmen-Pegel 80b und einen Nachrahmen-Pegel 80c begrenzt ist. Während der Intervalle, in denen die Pegel 80b und 80c erreicht werden, kann den Elementen der Vielzahl der Einheiten 18 und 20 Energie über das Medium 14 zugeführt werden.

Der Rahmen 80a wird von einem Rahmen-Start-Übergang 82a und einem Rahmen-End-Übergang 82b begrenzt. Dem Rahmen-Start- Übergang 82a nachfolgend ist eine Stabilisationszeit T " vorgesehen, die dem zuvor erläuterten Statiblisations- Zeitintervall T' entspricht.

Entgegen dem Protokoll aus Fig. 5 umfaßt das Protokoll aus Fig. 6 keine Taktsignale, wie es zuvor im Zusammenhang mit den Fig. 4 und 5 diskutiert worden ist. Stattdessen kann am Ende des Stabilisationsintervalls T" einen Datenstartsignal S detektiert werden, dem ein einleitendes Byte einer Infor­ mation, eine Sequenz binärer Eins- und binärer Null- Darstellungen folgt. Daraufhin folgt ein Zwischenbyte- Intervall B. Dem Intervall B folgt ein anderes Startsignal S und ein zweites Byte einer Information, die von binären Eins- und binären Null-Darstellung repräsentiert wird. Nach noch einem weiteren Zwischenbyte-Intervall B und einem anderen Startsignal S kann ein drittes Byte einer Information in dem selben Rahmen übermittelt werden. Das dritte Byte wird durch den Rahmen-End-Übergang 82b beendet.

Für die Fachleute ist nachvollziehbar, daß der Rahmen-Start- Übergang 82a und der Rahmen-End-Übergang 82b als eine Alter­ native zu den Taktsignale 76a, 76b der Wellenform 70 aus Fig. 5 verwendet werden können. In diesem Fall kann der Rahmen- Start-Übergang 82a auch einen lokalen Takt einer geeigneten Frequenz für die Taktung der Datensignale ermöglichen.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Steuereinheit oder eine andere synchronisierende Vorrichtung mit der Verbindung gekoppelt und übermittelt eine Wellenform, die von den Vorrichtungen, wie z. B. den Vorrichtungen 18n, 20n und 26n verwendet wird, die mit der Kommunikationsverbindung oder Kommunikationsverbindungen 14 oder 24 zur zeitlichen Regulierung der Funktionen der entsprechenden Vorrichtung(en) verbunden sind. Diese Funktionen können beispielsweise ohne Einschränkung umfassen:
Bestimmen, wann die Sensorwerte abgefragt werden;
Bestimmen, wann begonnen wird, eine Nachricht auf der Kommunikationsverbindung zu senden;
Bestimmen, wann ein Verarbeitungsschritt durchgeführt wird,
Bestimmen, wann ein Signal an andere Vorrichtungen ausgegeben wird,
Bestimmen, wann eine Ausgabe geändert werden muß, z. B. wann sie AN oder AUS geschaltet wird: und
Bestimmen, wann ein interner Takt oder ein Zählerwert weitergesetzt wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform überträgt die Einheit 12 einen Wellenform/Nachrichten-Rahmen mit Start- und End- Indikatoren, wie z. B. 72a und 72b in Fig. 5. Entweder die Steuereinheit 12 oder eine Vorrichtung setzt eine Nachricht in den Nachrichtenbereich des Rahmens ein.

Falls die Nachricht nicht fehlerhaft ist, werden die Vorrich­ tungen ihre Zeitzähler weitersetzen. Dieser Nachrichtenrahmen kann z. B. alle 0,25 Sekunden übertragen werden und wird von allen Vorrichtungen auf der entsprechenden Kommunikations­ verbindung empfangen. Realzeitwerte können ebenfalls auf die Vorrichtungen heruntergeladen werden, so daß sie ihre ent­ sprechenden Zeituhren relativ zu den letzten Realzeiten, die von den heruntergeladenen Zeiten gespeichert worden sind, aktualisieren können.

Die Vorhersagbarkeit dieser Wellenform/Nachricht kann ver­ wendet werden, um eine Vielzahl von Funktionen an einer oder mehreren Vorrichtungen einzuleiten oder zu synchronisieren, die mit einer oder mit mehreren Kommunikationsverbindungen gekoppelt sind. Nachfolgend sind nicht beschränkende Beispiele aufgeführt.

Abfragen der Sensorwerte: Eine ausgewählte Vorrichtung kann die übertragene Wellenform/Nachrichten von der Steuereinheit zählen und den Sensor abfragen, wann die Anzahl 20 erreicht (5 Sekunden für 0,25 Sekunden-Intervalle pro Wellenform/Nach­ richt). Sie setzt dann den Zähler zurück und beginnt erneut das Zählen gemäß den lokal programmierten Anweisungen.

Beginn des Sendens einer Nachricht: Zu Beginn der übertragenen Wellenform legen die Vorrichtungen intern eine Zeit fest, um zu bestimmen, wann mit dem Senden einer Nachricht begonnen wird. Alle Vorrichtungen werden das Übertragen zur selben Zeit beginnen. Eine Bit-Arbitration kann verwendet werden, um selektiv der Nachricht mit der höchsten Priorität zu ermög­ lichen, ohne Auftreten von Kollisionen genau übertragen zu werden.

Durchführen einiger Verfahrensschritte: Die Vorrichtungen können eine Fähigkeit zur lokalen Verarbeitung bestimmter Signale haben. Z. B. kann es wünschenswert sein, eine Serie gespeicherter Sensorwerte unter Zuhilfenahme eines auf dem Prozessor der Vorrichtung programmierten Algorithmus zu verarbeiten. Die Vorrichtung zur Durchführung dieser Funktion kann 40 übertragene Wellenform/Nachrichten von der Steuer­ einheit mit einer Geschwindigkeit von 0,25 Sekunden pro Wellenform/Nachricht zählen. Die gespeicherten Sensorwerte können dann verarbeitet werden.

Ausgabe eines Signals an andere Vorrichtungen: Die Vorrich­ tungen können direkt miteinander kommunizieren und es ist möglich, daß sie ein Signal empfangen müssen, um eine Funktion auszuführen, die zeitlich koordiniert werden muß. Z. B, kann eine Vorrichtung 18i, die als Detektor für Umgebungsbe­ dingungen eingesetzt ist, eine ausgewählte Bedingung detek­ tieren. Die Vorrichtung 18i kann dann im Gegenzug einen Steuerbefehl an ein Modul 20j übertragen, das als ein Ausgabe­ modul konfiguriert ist. Die Vorrichtung 18i kann die über­ tragene Wellenform mit einem speziellen Zählwert zählen und dann das Steuerbefehlsignal bei einem geeigneten Zählwert an die Vorrichtung 20j ausgeben.

Wenn eine Datenausgabe eingestellt werden soll: Vorrichtungen können von anderen Vorrichtungen eine Nachricht empfangen, wobei sie dann durch eine Einstellung einer Datenausgabe, z. B. durch ein AUSSCHALTEN oder EINSCHALTEN, auf diese reagieren. Die Vorrichtungen können ihre Einstellungen der entsprechenden Datenausgabe oder der Datenausgaben durch eine Verwendung von Wellenformen, die gemäß ihren entsprechenden programmierten Anweisungen an die Kommunikationsverbindung übertragen werden, zeitlich bestimmen. Die programmierten Anweisungen können z. B. eine Sequenz von EIN/AUS-Ereignissen bei der Darstellung eines speziellen Musters bzw. Patterns oder Codes (d. h. audiovisuell kodierte Indikatoren) umfassen. Effektiv werden alle Vorrich­ tungen zur gleichen Zeit reagieren und synchronisiert werden. Ihre internen Programme werden auch synchronisiert werden. Die Vorrichtungen können ebenfalls eine Wellenform/Nachricht von der Steuereinheit empfangen, an die sie dann durch ein Ein- oder Ausschalten der Datenausgabe antworten. Die Vorrichtungen werden in einer Zeitabfolge die entsprechenden Datenausgaben aufgrund der übertragenen Wellenform/Nachricht AN- oder AUSSCHALTEN. Deshalb werden sie immer synchronisiert sein.

Weitersetzen eines internen Taktgebers in der Vorrichtung: Ein Realzeitwert kann periodisch auf die Vorrichtungen herunter­ geladen werden. Die übertragene Wellenform zur zeitlichen Regulierungen der Vorrichtungen kann gezählt werden, um die Zeituhr (Timer) in der Vorrichtungen zu aktualisieren; die heruntergeladene Zeit (24 Stunden Taktgeber) kann z. B. 01 : 00 : 00 : 00 (Stunde: Minute: Sekunden: Hundertstel Sekunde) sein. Jede Vorrichtung aktualisiert ihren entsprechenden Timer, indem sie ihn bei jeder übermittelten Wellenform/Nachricht, die für die Zeitaufnahme verwendet wird, um 0,25 Sekunden weitersetzt. Dadurch kann ein sehr genauer Taktgeber aufrecht­ erhalten werden und die Steuereinheit lädt periodisch neue Zeitwerte herunter, um das System synchronisiert zu halten. Jedes Mal, wenn ein neuer Zeitwert heruntergeladen wird, wer­ den die Zähler zum Weitersetzen des Timers zurückgesetzt, wodurch alle Vorrichtungen mit der neuen Realzeit synchroni­ siert werden.

Es sind einige unterschiedliche Ausführungsformen möglich. Ein Merkmal oder mehrere Merkmale der fortlaufend und periodisch übertragenen Wellenform oder Nachricht von der Steuereinheit oder einer anderen Vorrichtung, die zur Zeitaufnahme verwendet wird/werden, kann umfassen:
Detetektion der Spannungsschwelle an den Vorrichtungen. Wenn die Wellenform die Schwelle überschreitet, wird ein Timer in jeder der entsprechenden Vorrichtungen weitergesetzt.
Mehrfachschwellendetektion an den Vorrichtungen. Eine Anzahl von Schwellen muß überschritten werden, bevor ein Timer oder die Zeit in den entsprechenden Vorrichtungen weiterge­ setzt wird.
Eine Zeitrandbedingung bzw. Zeitrandbedingungen an der Vorrichtungen bzw. den Vorrichtungen. Zur Zeitaufnahme bzw. zur zeitlichen Regulierung der entsprechenden Vorrichtungen werden nur Schwellen verwendet, die innerhalb eines bestimmten Zeitabschnitts überschritten werden.
Ein Stromimpuls oder eine Stromaufnahme zu periodischen Zeiten kann verwendet werden, um die zeitliche Regulierung der Vorrichtungen zu synchronisieren, falls sie in der Lage sind, diesen Stromimpuls auf der Kommunikationsleitung zu detek­ tieren.
Eine periodische Nachricht, die von der Steuereinheit oder einer anderen bestimmten Vorrichtung gesendet wird, kann für ein Weitersetzen des oder der Timer in den entsprechenden Vorrichtungen verwendet werden.
Jedes Bit oder jede Kombinationen von Bits kann für die Synchronisatiosfunktion verwendet werden.
Eine spezielle Nachricht kann für die Synchronisation verwendet werden.
Diese Nachricht kann dieselbe Nachricht sein wie die, die periodisch gesendet wird.
Diese Nachricht kann variieren und kann eine die Zeit angebende Nachricht sein.
Eine periodische, zeitlich abgestimmte Nachricht kann von den Vorrichtungen übertragen werden und kann für die Zeitüber­ wachungsfunktion in den Vorrichtungen verwendet werden, wo­ durch alle Vorrichtungen synchronisiert werden. Diese Nach­ richt kann eine spezielle Zeitüberwachungsnachricht oder jede andere ausgewählte Nachricht sein, falls die Nachrichten nur zu periodischen Zeitenintervallen übertragen werden können. Z. B. können die Vorrichtungen gestaffelte, festgelegte Zeit­ räumen aufweisen, während denen "Ich bin OK"-Nachrichten über­ tragen werden, und es werden in jedem Zeitraum einige Nach­ richten übermittelt.
Eine periodische, zeitlich abgestimmte, zusammenwirkende Nachricht, bei der ein Teil von der Steuereinheit oder einer anderen festgelegten Vorrichtung übertragen wird, und ein Teil durch eine Vorrichtung oder Vorrichtungen übertragen wird/­ werden, kann für die Zeitmessungsfunktion in den Vorrichtungen verwendet werden.

Aus dem Vorhergehenden wird deutlich, daß eine Vielzahl von Variationen und Modifikationen durchgeführt werden kann, ohne vom Gegenstand und Umfang der Erfindung abzuweichen. Es soll verstanden werden, daß durch den Bezug auf die spezielle Vorrichtung, die hierin dargestellt ist, keine Beschränkung beabsichtigt ist oder gefolgert werden sollte. Es ist selbst­ verständlich beabsichtigt, alle solche Modifikationen, die in den Schutzbereich der Ansprüche fallen, durch die anhängenden Ansprüche miteinzuschließen.

Claims (24)

1. Kommunikationsvorrichtung, die umfaßt:
eine Quelle;
ein Mehrfachleiter-Kommunikationsmedium, das mit der Quelle verbunden ist, wobei die Quelle eine Signalgeber­ schaltung für eine Eingabe einer Vielzahl von voneinander beabstandeten Synchronisationssignalen auf wenigstens einen der Leiter des Mediums umfaßt;
wenigstens eine elektrische Vorrichtung, die mit dem Me­ dium verbunden ist, wobei die Vorrichtung eine Empfänger­ schaltung zum Detektieren der Synchronisationssignale und zum Erzeugen hierauf reagierender elektrischer Signale in der Vorrichtung umfaßt, wobei die Vorrichtung ferner eine Übertragungsschaltung zum Erzeugen einer Vielzahl von voneinander beabstandeten Datenimpulsen auf wenigstens einem Leiter umfaßt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Quelle eine Quelle für Spannungs-Taktimpulse einer ersten Polarität umfaßt und wobei die Datenimpulse als Spannungsimpulse mit einer zweiten Polarität von der Vorrichtung erzeugt werden und wobei die erste Polarität der zweiten Polarität entgegen­ gesetzt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Quelle eine Schal­ tung zum Erzeugen von voneinander beabstandeten ersten und zweiten begrenzenden Wellenformen umfaßt, wobei Takt­ impulse dazwischen angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Synchronisations­ signale einen der ausgewählten Übergänge der Spannungs­ pulse, ausgewählte Stromwerte und eine Vielzahl von voneinander beabstandeten Nachrichten umfaßt, die an die Vorrichtung übertragen werden.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung eine Schaltung zum Übertragen von Datenimpulsen zu einer anderen Vorrichtung umfaßt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, die eine zweite elektrische Vorrichtung umfaßt, die mit dem Medium verbunden ist, wobei die zweite Vorrichtung eine Schaltung umfaßt, die auf die Synchronisationssignale und die Datenimpulse von der ersten Vorrichtung reagiert, um eine vorbestimmte, synchronisierte Funktion auszuführen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei eine Vorrichtung einen Bedingungsdetektor umfaßt und eine andere Vorrichtung ein Ausgabefunktionsmodul umfaßt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Bedingungsdetektor einen Feuerdetektor oder einen Gasdetektor umfaßt und wobei das Ausgabefunktionsmodul eine Ausgabevorrichtung, die einen visuellen Alarm liefert, oder eine Ausgabe­ vorrichtung, die einen hörbaren Alarm liefert, umfaßt.

9. System nach Anspruch 1, wobei die elektrische Vorrichtung einen Umgebungsbedingungsdetektor umfaßt, der eine Schal­ tung zum Detektieren einer Umgebungsbedingung und zum Übertragen von einen Alarm anzeigenden, diese darstel­ lenden Datenimpulsen auf dem Medium umfaßt, und eine Vielzahl von Ausgabevorrichtungen umfaßt, die mit dem Medium verbunden sind, zum Aussenden wenigstens eines hörbaren Alarmsignals und/oder eines sichtbaren Alarm­ signals als Antwort auf die einen Alarm anzeigenden Datenimpulse, wobei die Ausgabevorrichtungen als Antwort auf die Synchronisationssignale synchronisiert senden.

10. Verfahren zur Kommunikation in einem Kommunikationssystem nach Anspruch 1, das umfaßt:
Bereitstellen eines Start-Rahmen-Indikators durch Ändern einer Leitungsspannung einer ersten Polarität relativ zu einem vorbestimmten Wert;
Bereitstellen eines vorbestimmten Synchronisations­ signals;
Erzeugen von Taktimpulsspannungen mit einer ersten Pola­ rität und einer Amplitude, die unterschiedlich zu der des Start-Rahmen-Indikators sind;
Senden von Datenimpulsen einer unterschiedlichen Pola­ rität während des Zeitraums einer hohen Impedanz;
Bereitstellen eines End-Rahmen-Indikators für die Nach­ richt durch Zurückführen der Leitungsspannung auf den vorbestimmten Wert.

11. Verfahren nach Anspruch 10, das umfaßt: Detektieren des Synchronisationssignals an einer Vor­ richtung und Erzeugen einer Nachricht in der Form von Datenimpulsen für eine andere Vorrichtung als Antwort darauf.

12. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das erzeugte Synchroni­ sationssignal wenigstens einen Spannungsübergang umfaßt.

13. Kommunikationsvorrichtung, die umfaßt:
eine Spannungssignalgeberguelle;
ein wenigstens zweidrahtiges Medium zur Kommunikation, das mit der Quelle verbunden ist, wobei die Quelle eine Signalgeberschaltung zum Einspeisen einer Vielzahl von voneinander beabstandeten Spannungs-Taktimpulsen einer ersten Polarität über zwei der Kabel umfaßt;
eine elektrische Vorrichtung, die mit dem Medium ver­ bunden ist, wobei die Vorrichtung eine Schaltung zum Detektieren der Spannungs-Taktimpulse und zum Erzeugen von diese anzeigenden elektrischen Signalen in der Vor­ richtung umfaßt;
wobei die Vorrichtung eine Energiequelle umfaßt; und
wobei die Vorrichtung ferner eine Übertragungsschaltung zum Beaufschlagen des Mediums, von der Energiequelle in der Vorrichtung, mit einer Vielzahl von voneinander beab­ standeten Spannungs-Datenimpulsen, die eine zweite, unterschiedliche Polarität über den beiden Kabeln auf­ weisen.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Quelle eine Schal­ tung zum Erzeugen von Spannungs-Taktimpulsen mit einer relativ niedrigen Ausgangsimpedanz und zum Schalten auf eine relativ hohe Ausgangsimpedanz zwischen den Takt­ impulsen umfaßt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Erzeugerschaltung eine Schaltung zum Erzeugen erster und zweiter vonein­ ander beabstandeter, begrenzender Wellenformen umfaßt, wobei die Taktimpulse zwischen diesem positioniert sind.

16. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Vorrichtung wenigstens einen Schwellendetektionspegel aufbaut und eine Schaltung umfaßt, die damit verbunden ist, um die Taktimpulse zu detektieren.

17. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Vorrichtung wenigstens einen Schwellendetektionspegel aufbaut und eine Schaltung umfaßt, die damit verbunden ist, um die Daten zu detektieren.

18. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Quelle periodisch elektrische Energie an die Vorrichtung abgibt, wenn eine Spannung über den beiden Kabeln höher als ein vorbestimm­ ter Pegel ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 13, die einen Kommunikations­ system-Schnittstellenschaltkreis mit einem ersten und einem zweiten Terminal umfaßt, wobei die Schnittstelle umfaßt:
Schaltung zum Bereitstellen zeitweise voneinander beab­ standeter Rahmensignale an den Terminals mit einer Amplitude, die einem ersten Spannungspegel entspricht, der eine erste Polarität aufweist;
Schaltung zum Bereitstellen einer Vielzahl von vonein­ ander beabstandeten ersten Impulsen an den Terminals zwischen voneinander beabstandeten Rahmensignalen, einer Amplitude, die geringer ist als der erste Spannungspegel und mit der ersten Polarität; und
Schaltung zum Empfangen von voneinander beabstandeten zweiten Spannungsimpulsen an den Terminals, wobei wenig­ stens einige zwischen den Paaren erster Impulse angeord­ net sind und die eine Polarität aufweisen, die der ersten Polarität entgegengesetzt ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die elektrische Vor­ richtung umfaßt:
Schaltung zum Detektieren eines Übergangs eines Span­ nungssignals einer ausgewählten Polarität über eine ersten Schwelle, wobei ein Rahmen-Signal-Start-Übergang oder ein Rahmen-Signal-End-Übergang definiert wird;
Schaltung zum Detektieren wenigstens eines Spannungs­ übergangs über eine zweite Schwelle, die niedriger liegt als die erste Schwelle, wobei einer von mehreren Takt­ impulsen definiert wird;
Schaltung zum Detektieren wenigstens eines Spannungs­ übergangs über eine dritte Schwelle, wodurch einer von mehreren Datenimpulsen definiert wird, wobei die Daten­ impulse eine Amplitude zeigen, die eine Polarität auf­ weisen, die der Polarität der Rahmensignale entgegen­ gesetzt ist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die elektrische Vorrichtung wenigstens einen Sensor umfaßt, der aus einer Klasse ausgewählt ist, die einen Feuersensor, einen Gas­ sensor und einen Flußsensor umfaßt.

22. Verfahren zum Erzeugen einer Wellenform in einer Vor­ richtung nach Anspruch 1, die umfaßt:
Bereitstellen eines Start-Rahmen-Indikators durch Ändern einer Leitungsspannung einer ersten Polarität relativ zu einem vorbestimmten Wert;
Erzeugen von Taktimpulsspannungen mit eine ersten Pola­ rität und einer Amplitude, die sich von dem Start-Rahmen- Indikator unterscheidet;
Senden von Datenimpulsen einer anderen Polarität während der Zeitperiode einer hohen Impedanz;
Bereitstellen eines End-Rahmen-Indikators für die Nach­ richt, indem die Leitungsspannung auf den vorbestimmten Wert zurückgesetzt wird.

23. Verfahren nach Anspruch 22, das umfaßt: Schalten auf einen Zustand vor Impedanz und Entkoppeln von dem Kommunikationsmedium für einen Zeitraum zwischen zwei Taktimpulsen.

24. Verfahren nach Anspruch 23, wobei die Leitungsspannung zwischen jedem Taktimpuls vor dem Schalten auf die hohe Impedanz zum Entkoppeln von dem Kommunikationsmedium auf einen ausgewählten Wert gebracht wird.