Die Erfindung betrifft eine Datenverarbeitungsanlage, die ^" für eine oder mehrere Anwendungen in besonderer Weise aus¬ gestaltet ist. Die besondere Ausgestaltung umfaßt z.B. be- 0 stimmte Schnittstellen für anwendungsspezifische Periphe¬ riegeräte, anwendungsspezifische Speichererweiterungen und sonstige Baugruppenanpassungen. Die anwendungsspezifisch ausgestatteten Einheiten müssen im sogenannten ROM-BIOS der Datenverarbeitungsanlage berücksichtigt werden, um ih- 5 re Funktionen in die Datenverarbeitungsanlage zu integrie¬ ren. Diese Veränderungen an Datenverarbeitungsanlagen er¬ fordern zusätzlichen Arbeits- und Kostenaufwand, weil ko¬ stengünstigere Standardelemente, die in großen Stückzahlen gefertigt werden, kaum mehr verwendet werden können. 0

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, Daten¬ verarbeitungsanlagen auf einfache und kostengünstige Weise so zu verändern, daß sie für spezielle Anwendungsfälle ge¬ eignet sind. 5

Diese Aufgabe wird mit einer gemäß den Merkmalen des Pa¬ tentanspruchs 1 ausgebildeten Datenverarbeitungsanlage ge¬ löst. Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in weiteren Ansprüchen angegeben. 0

Der Vorteil der erfindungsgemäß ausgestalteten anwendungs¬ spezifischen Datenverarbeitungsanlage besteht darin, daß standardisierte Datenverarbeitungsanlagen weitergenutzt werden können. Standardisierte Datenverarbeitungsanlagen -5 mit jeweils einer Zentraleinheit, bestehend aus Prozessor und Speicherwerk, lassen sich nämlich in großen Stückzah¬ len kostengünstig herstellen. Sämtliche Funktionseinhei-

1 ten, die zur anwendungsspezifischen Nutzung der standardi¬ sierten Datenverarbeitungsanlage erforderlich sind, werden vorteilhaft auf einer gesonderten Anwendereinheit, die beispielsweise als steckbare Leiterplatte ausgeführt ist, •5 angeordnet. Die Anwendereinheit wird mit einem Schnitt- stellenmultiplexer verbunden. An den Schnittstellenmulti- plexer sind die der anwendungsspezifischen Nutzung der Da¬ tenverarbeitungsanlage dienenden Peripheriegeräte ange¬ schlossen. Die Anwendereinheit muß also lediglich an einen

•1° freien , z.B. innerhalb des Gehäuses der standardisierten Datenverarbeitungsanlage vorgesehenen -Steckplatz gesteckt werden. Die Datenverarbeitungsanlage ist damit bereits für den speziellen Anwendungsfall eingerichtet. Der Schnitt- stellenmultiplexer kann abhängig von den räumlichen Ver-

•- ⁵ hältissen in der Datenverarbeitungsanlage oder als exter¬ nes Gerät über eine leistungsfähige bidirektionale Schnittstelle mit der Anwendereinheit verbunden werden. Ein Anschluß der anwendungsspezifischen Peripheriegeräte ist damit auf einfache Weise und mit geringem Aufwand mög-

20 üch.

Der Schnittstellenmultiplexer kann den Bedürfnissen der Peripheriegeräte angepaßt werden. So kann es zweckdienlich und vorteilhaft sein, im Schnittstellenmultiplexer eine 2-5 Stromversorgungseinheit für mindestens ein Peripheriegerät vorzusehen.

Vorzugsweise verfügt der Schnittstellenmultiplexer über einen Mikroprozessor mit Daten- und Programmspeicher, so-

30 _w i _e über eine Mehrzahl von Controller-Bausteinen zur Steu¬ erung des Datentransfers mit den Peripheriegεräten. Damit ist auf einfache Weise eine Anpassung der Datenformate und der jeweiligen Schnittstelleneigenschaften der Peripherie¬ geräte möglich, ohne die Anwendereinheit den speziellen

3-5 Peripheriegeräten anpassen zu müssen. Damit kann auch die Anwendereinheit in verhältnismäßig großen Stückzahlen ge¬ fertigt werden.

Im Datenspeicher des Schnittstellenmultiplexers ist eine Mehrzahl von Datenpuffern vorgegebener Länge eingerichtet und jedem Puffer ist ein Schreibzeiger, ein Lesezeiger und ein Verkettungszeiger zugeordnet. Damit ist es möglich, jedem Peripheriegerät einen Pufferspeicher variabler Größe zur Verfügung zu stellen, ohne den Datenspeicher mit be¬ sonders hoher Kapazität auszustatten.

Die Verwaltung der Puffer wird auf besonders vorteilhafte Weise dadurch gelöst, daß der Datenspeicher des Schnitt¬ stellenmultiplexers. für jedes der angeschlossenen Periphe¬ riegeräte einen Datenblock aufweist, der den Status minde¬ stens eines Ubertragungskanals zum Peripheriegerät, einen Zeiger auf mindestens einen Puffer und die Adresse des Ubertragungskanals enthält.

Weil die Anwendereinheit einen Festprogrammspeicher ent¬ hält, in dem die zur Inbetriebnahme der Datenverarbei¬ tungsanlage notwendigen anwendungsspezifischen Daten ge- speichert sind, entfällt die Notwendigkeit, den Standard¬ lader der Datenverarbeitungsanlage, d.h. das ROM-BIOS ver¬ ändern zu müssen.

Im folgenden wird ein Beispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen

Figur 1 ein Blockschaltbild einer Datenverarbeitungsanlage mit Schnittstellenmultiplexer und Peripheriegeräten,

Figur 2 ein Blockschaltbild einer Anwendereinheit und

Figur 3 ein Blockschaltbild eines Schnittstellenmultiple¬ xers.

Figur 1 zeigt eine Datenverarbeitungsanlage DVA, bestehend aus einer Zentraleinheit CPU, mit einem Prozessor und einem Speicherwerk, sowie einer Anwendereinheit RB. An die

Datenverarbeitungsanlage DVA., genauer an die Anwenderein¬ heit RB, ist ein Schnittstellenmultiplexer MUX angeschlos¬ sen. Dieser stellt die Verbindung zu vier Peripheriegerä¬ ten GL, PR, T, D her. -Die auf der Anwendereinheit RB zu- sammengefaßten Funktionseinheiten machen aus der Standard- datenverarbeitungsanlage eine anwendungsspezifische Daten¬ verarbeitungsanlage, nämlich eine elektronische Kasse. Zu dieser elektronischen Kasse gehören folgende Peripheriege¬ räte: Eine Geldlade GL, ein Kassendrucker PR mit Bon-, Journal- und Belegdrucker, eine Tastatur T und eine Kun¬ denanzeige D. Die Datenverarbeitungsanlage DVA kann zu¬ sätzlich zur Zentraleinheit CPU und der Anwendereinheit RB auch Festplattenlaufwerke, Floppy-Disk-Laufwerke, ein Netzteil, einen Bildschirm usw. enthalten.

Zur in Figur 2 als Blockschaltbild dargestellten Anwender¬ einheit RB gehören ein Revisionsspeicher RMEM, ein Fest¬ programmspeicher FPSP, ein programmierbarer Festprogramm¬ speicher PMEM, ein Local Area Network (LAN)-Controller CLAN, eine LAN-Schnittstelle SLAN und ein Schnittstellen- Controller UART mit zugehöriger Schnittstelle SUART. Die ebenfalls auf der Anwendereinheit RB befindliche Programm¬ sicherungsschaltung PSS ist über einen Systembus BUS mit den oben angeführten Einheiten verbunden. Die Programmsi- cherungsschaltung PSS stellt beim Betrieb der Datenverar¬ beitungsanlage DVA fest, ob ein berechtigtes Programm ge¬ laden ist und gibt über Steuerleitungen S den Zugriff zum Revisionsspeicher RMEM, zum Festprogrammspeicher FPSP, zum programmierbaren Festprogrammspeicher PMEM, zum LAN-Con- troller CLAN und zum Schnittstellen-Controller UART frei. Die auf der Anwendereinheit RB zusammengefaßten Einheiten haben folgende Aufgaben:

Der Revisionsspeicher RMEM ist ein CMOS-Speicher mit inte¬ grierter Batterie, der seinen Inhalt auch bei abgeschalte- ter Kasse mehrere Jahre ^" hält und deshalb für das sichere

Speichern der Konfigurationdaten und vor allem von wesent¬ lichen Kassendaten, wie z.B. Tagessummen, dient. Der Fest-

Programmspeicher FPSP ist ein einmalig programmierbarer Lesespeicher, z.B. ein Electrical Programmable Read Only Memory (EPROM), der kassenspezifische Programmteile ent- ^' hält. Solche kassenspezifischen Programmteile sind u.a. ein Gerätetreiber, spezielle Dienstprogramme und ein soge¬ nannter Lader. Mit Hilfe des Laders ist es möglich, den Standardlader der Datenverarbeitungsanlage, die ROM-BIOS, bei Verwendung der Datenverarbeitungsanlage DVA als elek¬ tronische Kasse unverändert zu lassen.

Der programmierbare Festprogrammspeicher PMEM ist ein re¬ programmierbares EPROM, also beispielsweise ein Electrical Erasable PROM (EEPROM). In diesem Speicher PMEM werden kassenspezifische Programme untergebracht, die installa- tionsabhangige Unterschiede aufweisen, also z.B. Teile des Anwenderprogramms. Darüber hinaus dient der programmierba¬ re Festprogrammspeicher PMEM als Geheimspeicher. Im Ge¬ heimspeicher sind die für die Funktion der Programmsiche¬ rungsschaltung PSS erforderlichen Daten gespeichert. Der LAN-Controler CLAN und die LAN-Schnittstelle dienen der Verbindung mehrerer Kassen miteinander oder mit einer übergeordneten Datenverarbeitungsanlage (z.B. Filialrech¬ ner). Der Schnittstellen-Controller UART und die Schnitt¬ stelle SUART dienen der Verbindung der Datenverarbeitungs- anläge DVA mit den kassenspezifischen Peripheriegeräten. Zwischen dieser Schnittstelle SUART und den Peripheriege¬ räten wird der Schnittstellenmultiplexer MUX eingesetzt.

Im Blockschaltbild gemäß Figur 3 sind die im Schnittstel- len ultiplexer MUX untergebrachten Einheiten dargestellt. Diese Einheiten sind ein Ein-Chip-Mikroprozessor UP (z.B. 8052), ein Schnittstellen-Controller UART-RB mit zugehöri¬ ger Schnittstelle SURB zur Verbindung mit der Anwenderein¬ heit RB, ein erster Schnittstellen-Controller UART1 mit zugehöriger Schnittstelle SUl zur Verbindung mit dem Druk- ker PR, ein zweiter Schnittstellen-Controller UART2 mit zugehöriger Schnittstelle SU2 zur Verbindung mit der Kun-

denanzeige D, ein dritter Schnittstellencontroller UART3 mit zugehöriger Schnittstelle SU3 zur Verbindung mit der Tastatur T und eine Kassenladeschnittstelle SGL zur Ver- ^' bindung mit der Geldlade GL. Zusätzlich könnte der Schnittstellenmultiplexer MUX eine Stromversorgung für die Peripheriegeräte ohne eigenen Netzanschluß (z.B. Tastatur oder Kundenanzeige) aufweisen. Die Peripheriegeräte würden dann über das Datenkabel vom Schnittstellenmultiplexer MUX mit Strom versorgt.

Das Programm des Mikroprozessors UP steuert die Schnitt¬ stellen-Controller UART1, 2, 3 u. UART-RB und schaltet je¬ des erkannte Zeichen von den Empfangskanälen zu den adres¬ sierten Sendekanälen durch, wobei es bei Bedarf Puffer zur Zwischenspeicherung von Zeichen, die nicht sofort gesendet werden können, bereitstellt. Die Arbeitsgeschwindigkeit des Mikroprozessors UP ist so hoch gewählt, daß alle Sen¬ de- und Empfangskanäle in der Zeit zwischen zwei Sende¬ oder Empfangszeichen bearbeitet werden können. Für die Adressierung der Peripheriegeräte über den Schnittstellen¬ multiplexer MUX wird ein Verfahren verwendet, das so ein¬ fach ist, daß es leicht zu implementieren ist. Die Schnittstellen sind vorzugsweise für den Vollduplex-Be- trieb geeignet.

Zur Adressierung eines Peripheriegerätes wird dem Zeichen¬ strom, der an das Gerät gesendet oder vom Gerät empfangen wird, eine Adreßsequenz vorangestellt, die aus einem Steu¬ erzeichen und einem Adreßbyte besteht. Kommt dieses Steu- erzeichen im Datenstrom selbst vor, wird es verdoppelt. Damit ist eine vollständig transparente Datenübertragung möglich. Im Adreßbyte wird zwischen einer sogenannten De- ^■ vice-Adresse und einer Kanaladresse unterschieden. De¬ vice-Adressen sind dann erforderlich, wenn an einem Kanal für ein Peripheriegerät ein sogenanntes Mehrfachperiphe¬ riegerät, das z.B. gleichzeitig als Tastatur T und als Scanner dient, erforderlich. Die im Adreßbyte angebenen

Adresse gilt für beliebig lange Datenzeichen solange, bis eine neue Adreßsequenz erscheint. Dem Datenstrom eines Pe¬ ripheriegerätes werden außer der Adreßsequenz keine weite¬ ren Zeichen hinzugefügt.

Will die Datenverarbeitungsanlage DVA Daten an die Peri¬ pheriegeräte ausgeben, dann muß sie immer dann eine Adre߬ sequenz in den Datenstrom einfügen, wenn ein anderes Gerät adressiert werden soll. Der Schnittstellenmultiplexer MUX erkennt diese Adreßsequenzen und schaltet jeweils die fol¬ genden Datenzeichen zum angegebenen Kanal durch. Dabei entfernt der Multiplexer MUX die Adreßsequenz. Das damit angesprochene Peripheriegerät kann ein Standardperipherie¬ gerät sein, da es lediglich einen von Adreßsequenzen be- reinigten Datenstro verarbeiten muß. Wird ein Mehrfachpe¬ ripheriegerät adressiert, dann wird nur die Kanaladresse entfernt. Das Mehrfachperipheriegerät erkennt anhand der Device-Adresse, welches seiner Untergeräte angesprochen ist.

Ein Peripheriegerät kann jederzeit seine Eingabedaten zur Datenverarbeitungsanlage DVA übertragen. Empfängt der Schnittstellenmultiplexer MUX einen Datenstrom über einen seiner Kanäle, so sendet er eine Adreßsequenz, in der die Kanaladresse und im Falle eines Mehrfachperipheriegeräts die Deviceadresse angegeben sind, an die Datenverarbei¬ tungsanlage DVA und sendet anschließend die Eingabedaten.

Senden mehrere Peripheriegeräte gleichzeitig an die Daten- Verarbeitungsanlage DVA, dann bildet der Schnittstellen¬ multiplexer MUX Datenblöcke vereinbarter Länge und über¬ trägt diese sequentiell zur Datenverarbeitungsanlage. Die Blocklänge ist so gewählt, daß zu häufiges Einschieben von Adreßsequenzen vermieden ist.

Geht man davon aus, daß im Schnittstellenmultiplexer MUX ein Mikroprozessor UP vom Typ 8052, der einen internen

Speicher mit 256 Bytes besitzt, verwendet wird und davon 128 Bytes in acht Puffer zu je 16 Byte aufgeteilt werden, dann verbleiben die restlichen 128 Byte des Speichers für Rechenregister, Variable und Pointer. Wenn ein Empfangska- nal des Schnittstellenmultiplexers MUX einen Puffer benö¬ tigt, dann wird diesem Kanal ein zu diesem Zeitpunkt unbe¬ nutzter Puffer zugeordnet. Abhängig von der Nummer des Empfangskanals wird dem ausgewählten Puffer ein Sendekanal zugeordnet. Wird der erste Puffer voll, weil mehr Zeichen empfangen werden, als gleichzeitig gesendet werden, so wird ein weiterer Puffer belegt und an den ersten Puffer angehängt. Um dies zu bewerkstelligen, ist jedem Puffer ein Schreibzeiger, ein Lesezeiger und Verkettungszeiger zugeordnet. Jedem Peripheriegerät wird im Speicher des Mi- kroprozessors UP ein Datenblock zugeordnet, der den Status des Ein- und den Status des Ausgabekanals, einen Zeiger auf den Eingabe- und den Ausgabepuffer und die Adresse des Ubertragungskanals enthält.

Sämtliche Puffer des Schnittstellenmultiplexers MUX sind im Ruhezustand leer. In diesem Zustand zeigen der Schreib¬ und der Lesezeiger auf die gleiche Speicherstelle und der Verkettungszeiger jedes Puffers zeigt auf 'den nächsten Puffer. Der Verkettungszeiger des letzten Puffers enthält eine Endemarke. Auf den ersten freien Puffer zeigt ein speziell für diesen Zweck angelegter Zeiger. Alle kanal¬ spezifischen Zeiger sind im Ruhezustand Null gesetzt.

Wird über einen Kanal ein Zeichen empfangen, so wird der erste Puffer aus der Kette der freien Puffer genommen und dem Eingabekanal zugeordnet. Dies geschieht dadurch, daß in den kanalspezifischen Speicher des Schnittstellenmulti¬ plexers MUX als Zeiger auf den Eingabepuffer die Adresse des ersten freien Puffers eingetragen wird. Entsprechend der empfangenen Adreßsequenz wird der gewünschte Ausgabe¬ kanal dadurch zugeordnet, daß in den Datenspeicher des Schnittstellenmultiplexers MUX im Datenblock des gewünsch-

ten Ausgabekanals als Zeiger auf den Ausgabepuffer die Adresse des aus der Kette der freien Puffer genommenen Puffers eingetragen wird. In diesen letztgenannten ehemals freien Puffer werden nun in üblicher Weise Daten ein- und ausgelesen, wobei Schreib- und Lesezeiger so benutzt wer¬ den, daß ein Ringpuffer entsteht.

Ist das letzte Sendezeichen aus dem Puffer entnommen, dann wird dieser Puffer wieder in die Kette der freien Puffer eingereiht. Dies geschieht dadurch, daß alle zugehörigen

Zeiger gelöscht werden. Wird dagegen der Puffer voll, dann wird der Kette der freien Puffer ein weiterer Puffer ent¬ nommen und an den jetzt vollen Puffer angehängt, indem die zugehörigen Zeiger der beteiligten Kanäle auf den neuen Puffer umgestellt werden.