專利名稱：在兩個電子總線站點之間串行傳送數據的方法及通信系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種通過總線連接在兩個電子總線站點之間串行傳送數據的方法，以及涉及一種包括在其間能夠發生串行數據傳送的傳輸站點和接收站點的通信系統。
背景技術：
根據現有技術，配備有有線遙控裝置的消費電子產品是公知的。尤其是對于如CD播放器、磁帶播放器、MP3播放器等便攜式消費電子產品，經常使用這些有線遙控裝置。對于如上所列出的這些音頻設備，耳機屬于這些設備的優先外圍設備。一種有利的解決方案是，將耳機與有線遙控裝置進行組合，從而將耳機和有線遙控裝置與便攜式設備相連只需要單一的電纜。
近來，通過有線遙控裝置中小型顯示器的實現，有線遙控裝置已經具有了通知用戶操作模式、所記錄題目和任何種類的用戶信息的附加功能。所述顯示器可以是任何類型的，但目前，通常將LCD顯示器用于此目的。在這種情況下，可以在有線遙控裝置本身中產生顯示數據，或者在另一實施例中，可以將數據從便攜式設備傳送到有線遙控裝置。第一可選方案在有線遙控裝置中需要相對昂貴的顯示數據存儲設備，以及用于產生估計用戶控制的數據信號的某些更為強大的微控制器。所需的遙控裝置當然應當是輕型而小型的，使得第一實施例在這些約束下更難以實現。這也是大多數情況下傾向于第二可選方案的原因。但是，在這種情況下，需要將所有LCD顯示數據從便攜式設備傳送到有線遙控裝置，而這需要便攜式設備和有線遙控裝置之間有效的通信系統和通信方法。而且，通信所需的線路數應當盡可能的少，以便確保輕型電纜連接和防止電磁干擾的最好保護。
在這些約束下，串行總線通信被認為是滿足這些要求的最好選擇。
發明內容
本發明的目的是公開一種用于兩個總線站點之間的通信的有效串行總線協議，滿足以下要求出于省電的原因，遙控器在便攜式設備運行的大部分時間中應當處于省電操作模式。因此，該通信協議應當確保在開始向遙控器的數據傳送期間，將遙控器從睡眠模式喚醒到正常操作模式，而沒有數據丟失，從而無需由于有線遙控器的睡眠而導致重復數據傳送。此目的通過權利要求1中的方法步驟來實現i)通過在第一時間段內，將第一線路上拉到有效電位，啟動沿第一方向的數據傳送；ii)在第一時間周期過去之后，在第二時間段內使所述第一線路無效；以及iii)在所述第二時間段過去之后，通過所述第一和第二線路開始數據傳輸。
在啟動數據傳送前，串行數據連接的數據/控制線處于與無效狀態相對應的空閑狀態。通過如權利要求1的步驟i)所定義的將第一數據線上拉到有效電位，來通知啟動數據傳送。當檢測到第一數據線上的有效電位時，將遙控器從睡眠模式喚醒到正常操作模式。這樣做的先決條件是，遙控器在睡眠模式下也以特定的周期重復輪詢第一數據線。其中針對有效電位、輪詢第一數據線的時間周期的長度需要比輪詢周期略長。在檢測到第一數據線上的有效電位之后，遙控器將其睡眠模式狀態改變為正常操作模式。其需要一些時間來穩定正常操作模式的快速時鐘信號。通過其中在特定的時間段內將第一數據線保持無效的步驟ii)，在通信協議中確保了這段時間。當然，此時間段足夠長，從而使遙控器即使在第一時間段的末尾檢測到無效電位，仍能穩定其時鐘。只有在第二時間段過去之后，才開始數據傳送，而這樣做確保了在傳送第一數據信號時，遙控器正工作在其正常操作模式下。
有利地，在各個從屬權利要求中公開了本發明的附加實施例。
優選地，在所述第二時間段之后，以每兩個塊之間具有某些較短的空閑時間的塊的形式傳輸數據，在所述較短的空閑時間中，數據/控制線保持在所述無效狀態下。其優勢在于，遙控器可以在空閑時間中，對每個塊中的數據字進行緩存，而且其在這段時間中，可以執行校驗和計算。
同樣有利的是，在數據幀中傳送的第一塊是其中出于同步的目的而傳送特定位模式的同步塊。此措施允許在對數據字進行采用之前，重新校準遙控器中的采樣時間點。
同步塊之后的空閑時間可以比兩個數據塊之間的空閑時間長。這樣做給遠程μP時間來準備接收隨后的數據塊。
對于在一個數據幀傳送的數據塊的數量應當是可變的情況下，有利地，在數據塊前傳輸信息塊。在信息塊中，應當包含隨后數據塊的數量。
有利地，所傳送的最后一個塊包含對數據幀的校驗和。允許在遙控器中通過將所計算的校驗和與所傳送的校驗和相比較而進行的簡單誤碼檢驗。
對于這一點，同樣有利的是，如果兩個校驗和彼此對應，接收站點將數據/控制線上拉到所述有效電位，以便通知數據幀的安全接收。這是非常簡單的通知消息，不會產生任何開銷，并能夠使遙控器中的接口電路盡可能的簡單，即不需要具有完全的數據傳輸能力。
在獨立權利要求12中聲明了按照本發明的優選通信系統。通過從屬權利要求13到15(同樣，參見上述解釋)，此通信系統的優選實施例將顯而易見。
參照附圖，對本發明的實施例進行描述，其中圖1a具有有線遙控裝置和耳機的便攜式CD播放器的頂視圖；圖1b圖1a所示播放器的側視圖；圖2a插孔和雙桿插頭的機械結構；
圖2b雙桿插頭上的接觸結構；圖3主單元和遙控單元的示意性方框圖；圖4數據幀格式和數據幀中同步塊和信息/數據塊的結構；以及圖5對所述數據/控制線上的信號的采樣。
具體實施例方式
圖1a示出了包括兩個單元的組合CD/MP3播放器的頂視圖。以參考數字1整體表示主單元。在播放器的頂側，設置了一組操作元件2，在本實施例中，實現為按鈕。將用于音量控制的操作元件2設置在播放器外殼的側面(圖1b)。操作元件2使該設備的用戶能夠輸入如“播放”、“快進”、“倒退”命令。在實現為LCD顯示器的顯示器3上指示播放器1的實際操作狀態。
當用戶通過耳機聽音樂時，通常將這種便攜式設備放在衣服的衣兜里或腰帶上。在這些情況下，通過操作元件2來操作設備1相當不便，因為在將播放器放在如口袋中時，用戶不能看到元件2和在顯示器3上指示的操作狀態，如歌曲號碼和歌曲題目等。
為了提高用戶的操作舒適度，可以由形成了播放器的第二單元的遙控裝置4來控制播放器。遙控裝置4可以通過終止在雙桿插頭7中的電纜6與主單元1相連。插頭7具有集成在單一絕緣外殼10中的音頻桿8和數據桿9。音頻桿8具有比數據桿9更大的直徑，也更長。在播放器1的外殼的一側上設置有音頻插孔12和數據插孔13(圖1b)。按照機械和電的方式來設置音頻插孔12和數據插孔13，以分別容納音頻桿8和數據桿9，以便建立遙控單元4與主單元1之間的機械和電連接。
遙控單元4本身具有圖1a中未示出的耳機插孔。從而，用于聲音再現的一對耳機11可以與遙控單元4相連，即，主單元1產生的聲音信號通過遙控單元4。
遙控單元4設置有使用戶能夠控制已連接音頻設備的操作元件14和顯示器15。將遙控單元4通過夾子按照與盤相同的方式固定在衣物上。從而，易于從衣物上分離和附著在衣物上。因此，每次用戶想要監視和控制音頻設備時，他可以將遙控單元拿在手中，實現了顯示器15的良好可見性和控制元件14的易使用性。
圖2a更為詳細地示出了音頻插孔12、數據插孔13和桿插頭7。可以清楚地看到桿8和9的不同的直徑和長度。有利地，這種結構防止了將桿8和9無意中插入到錯誤的插孔12和13中。
在圖2b中，示出了桿8和9的電結構。音頻桿8時具有四個接觸區的四柱桿(four-pole-rode)。接觸區16和17分別與立體聲音頻信號的左和右聲道相關。接觸器18和19分別與模擬信號的“地”和數字信號的“地”相關聯。
數據桿9是具有三個接觸區的三柱桿(three-pole-rode)。接觸區21保留用于接收啟動信號，接觸區22用于數字數據/控制信號，而接觸區23用于遙控單元的電源電壓。
音頻插孔12具有針對音頻桿的四個接觸區16到19的相應電觸點，而數據插孔13具有針對數據桿9的接觸區21到23的相應觸點。
圖3示意性地示出了具有與命令和顯示數據交換有關的主單元和遙控單元的方框圖。在虛線31的左側，示出了主單元的方框圖，而在虛線31的右側，示出了遙控單元4的方框圖。遙控單元設置有微處理器32，與主單元中的主微處理器33進行通信，并驅動LCD顯示器15，以將操作模式、操作參數、音樂題目等通知給用戶。為了輸入控制命令，用戶啟動形成了代表分壓器的“按鍵梯”的開關34之一，當按下一個按鍵時，向主微處理器33提供相應的電壓電平，主微處理器33通過內部A/D轉換器，將電壓轉換為相應的數字值。數字值代表了主單元1的操作的命令字。在本申請人的遞交號EP 0 140 1185.2的另一歐洲專利申請中，示出了與插頭類型和相應的插座以及與上電順序相關的細節。
接下來，將解釋用于從主單元中的微處理器向遙控單元中的微處理器傳送數據的通信協議。圖4的上部示出了數據幀的格式。所示出的是數據/控制線22與數字地19之間的壓降。在數據傳輸開始之前，數據線23處于其空閑或無效狀態，按照圖4，意味著其處于邏輯高狀態。為了啟動數據傳送，主微處理器將數據線22下拉到數字地電位，對應于邏輯低數值。在圖4的左上側示出了在被稱為T有效的時間段內，將數據線22下拉到地電平。例如，此時間段等于4ms。如果遠程微控制器在其睡眠模式下每3ms對數據線22采樣一次，以4ms設置時間段T有效確保了遠程微處理器能夠安全地檢測到有效電位(“低”電平)。在此時間段T有效過去之后，主μP釋放數據線22，使其在第二時間段T穩定內返回作為邏輯高狀態的無效狀態。例如，將此時間段T穩定也預定為4ms。在此時間段內，遙控器中的微處理器必需獲得穩定的快速時鐘。
在時間段T穩定之后，將在多個數據塊中傳送數據。在每兩個數據塊之間定位了較短的空閑時間段T間隙，在該空閑時間段中，遙控器得到了一些時間，以便將接收到的數據塊轉移到緩沖存儲器中，以及例如，進行所計算校驗和的更新。在數據幀中傳輸的數據塊的數量是可變的。定義了四種類型的塊。第一數據塊涉及其中向遠程微處理器傳輸特定位模式的同步塊。在圖4中也示出了這種同步塊的結構，參見圖4的下部。同步塊包括具有特定模式10101010的八位數據字。在此位模式之前，傳輸啟動位，而停止位位于其后。遙控器的微處理器使用同步塊數據字的下降沿來調整其內部計時器，以便獲得傳輸線上的精確采樣頻率。在同步塊之后，在傳輸下一數據塊之前，保持等待時間Tw。這樣做給了遠程微處理器準備接收即將到來的數據字的時間。例如，可以將此時間段設置為4ms。接下來，從主微處理器向遠程微處理器傳送信息塊。此信息塊包括八位數據字N。在下表中，解釋了此數據字N的含義。
當N等于零或等于255時，在數據幀中不傳送任何數據塊。利用數值N＝0，遠程微處理器接收關閉其遙控器中的LCD顯示器的所有象素的命令。利用數值N＝255，遠程微處理器接收打開LCD屏幕的所有象素的互補命令。數值N＝254保留用于未來的用途，而且現在還沒有與其相關聯的特定命令。對于所有其他情況，數值N表示在此數據幀中信息塊之后將被傳送的數據塊的數量。在圖4的下部也示出了信息/數據塊的結構。每個數據塊也包括以啟動位和停止位包圍的八位數據字。這些有效位0～6代表LCD顯示器的象素號，而利用最高有效位(MSB)7，表示將此象素設置為開狀態“1”還是設置為關狀態“0”。當然，可以惟一地尋址LCD屏幕的每個象素，而且在該數據字的控制下，可以對其進行置位或復位。在數據幀的結尾，最后傳輸校驗和塊。其包含對整個數據幀的校驗和。在發送此數據塊之后，主微處理器將使數據/控制線22無效(即，邏輯高狀態)，并開始輪詢數據線來進行確認。如圖4所示，主微處理器在時間段Tack內進行輪詢。如果在時間段Tack中，未檢測到邏輯低電平，則認為數據傳輸失敗，并最多進行四次重新傳輸。如果所有五次傳輸都失敗，則認為遙控器不可用，而且將不再傳輸其他的LCD數據，直到隨后檢測到插頭插入為止。
校驗和塊之后的時間段TCS是遠程微處理器用于進行最后的校驗和計算并將與數據線22相連的端口切換到請求輸出模式的所花費的時間。只有兩個校驗和，即所計算得到的校驗和與所接收到的校驗和彼此對應，遠程微處理器才將數據線拉到有效電平(低電平)以表明肯定確認。主MCU將檢測數據線上的這個電平，然后可以準備下一數據幀傳送。圖4中的時間段TOK是遠程微處理器必需保持數據線處于低電平以表明肯定確認的時間。兩個時間段TCS+TOK必須不超過時間段Tack。在確認時間段之后，兩個微處理器都將釋放數據線，從而使其具有與圖4中的邏輯高狀態相對應的空閑電平。在時間T空閑中，數據線保持在此電平。最好將時間T空閑定義為與更新遙控器中的LCD顯示器的最大允許時間一樣長。
將遠程微處理器的操作總結如下步驟1LCD數據線與遠程微處理器的中斷/IO端口INT1相連。
步驟2在時間段T有效中，遠程微處理器檢測數據線22上的“低電平”。
步驟3遠程微處理器接通其快速時鐘振蕩器。
步驟4當快速時鐘振蕩器穩定時，遠程微處理器切換到快速時鐘或正常操作模式。
步驟5遠程微處理器以最快采樣速率對數據/控制線信號進行采樣，直到檢測到同步塊的第一下降沿為止。
步驟6當在INT1中斷輸入上檢測到同步塊的第一下降沿時，中斷服務子程序啟動其內部計時器。
步驟7當檢測到同步塊的第二下降沿時，用于中斷輸入INT1的中斷服務子程序測量與兩個位周期相對應的時間差，并重新啟動計時器。
步驟8重復步驟6和7，直到同步塊數據字的所有五個下降沿全部過去為止。
步驟9計算位時間T位的平均值。
步驟10遠程微處理器準備接收隨后的信息塊、數據塊和校驗和塊。
步驟11啟動用于中斷輸入INT1的中斷。
步驟12在所有情況下，隨后的信息/數據/校驗和塊的第一下降沿(即，啟動位的下降沿)觸發INT1中斷。
步驟13在此步驟中，禁用INT1中斷，并啟動具有等于一個位周期T位的超時的內部定時器，以跳過啟動位。
步驟14針對隨后的位的采樣，設置內部計時器，從而每個位周期進行三次采樣。在圖5中示出了這種情況。
步驟15確定與三次采樣相一致的位數值。
步驟16重復步驟14和15，直到獲得了數據塊的所有A8位。
步驟17遠程μP計算中間校驗和。
步驟18此時，重復步驟11～17，直到接收到最后一個塊(即，校驗和塊)。
步驟19如果所計算的校驗和與所接收到的校驗和塊相匹配，則將遠程微處理器的INT1端口配置為輸出端口，并將該輸出端口在時間段TOK內設置為邏輯低數值，以便通過數據線做出肯定確認。因此，按照兩個方向驅動數據線，而這就是可以將數據線稱為雙向數據線的原因。
權利要求
1.一種通過總線連接在兩個電子總線站點(33、32)之間串行傳送數據的方法，其中，第一線路專用于數據/控制信號，而第二線路專用于電源電壓Vcc或接地，所述方法包括以下步驟i)通過在第一時間段(T有效)內，將第一線路(22)拉到有效電位低或高，啟動沿第一方向的數據傳送；ii)在第一時間段過去之后，在第二時間段(T穩定)內，使所述第一線路(22)無效；以及iii)在所述第二時間段(T穩定)過去之后，通過所述第一和第二線路開始數據傳輸。
2.按照權利要求1所述的方法，其特征在于代替i)，將第一線路拉到與數據/控制線(22)的邏輯“低”狀態相對應的電位，以及代替ii)，無效狀態對應于與邏輯“高”狀態相對應的電位。
3.按照權利要求1或2所述的方法，其特征在于第一時間段(T有效)比其中監聽所述數據/控制線的總線站點(32)輪詢數據/控制線以檢測數據傳送的啟動的時間段要長。
4.按照權利要求1到3之一所述的方法，其特征在于所述第二時間段(T穩定)比所述第一時間段(T有效)要短。
5.按照權利要求1到4之一所述的方法，其特征在于在所述第二時間段之后，以每兩個塊之間具有空閑時間(T間隙)的塊的形式來傳輸數據，在所述空閑時間(T間隙)中，數據/控制線(22)保持在所述無效狀態下。
6.按照權利要求5所述的方法，其特征在于在數據幀中傳送的第一塊是其中出于同步的目的而傳送特定位模式的同步塊。
7.按照權利要求6所述的方法，其特征在于在所述同步塊之后的空閑時間(TW)比每兩個數據塊之間的空閑時間(T間隙)要長。
8.按照權利要求5到7之一所述的方法，其特征在于在數據幀中傳送的第二塊是其中向接收端傳送要在數據幀中傳送的數據塊的數量的信息塊。
9.按照權利要求5到8之一所述的方法，其特征在于利用數據幀中的最后一個塊，傳送校驗和，并在傳送了所述校驗和之后，傳輸站點將所述數據/控制線釋放為無效狀態。
10.按照權利要求9所述的方法，其特征在于接收站點將所計算得到的校驗和與所述接收到的校驗和進行比較，并在預定的時間段(Tack)內，將所述數據/控制線(22)拉到所述有效電位，以確認數據幀的接收。
11.按照權利要求10所述的方法，其特征在于每次接收到塊之后，在接收站點(32)中逐步計算校驗和。
12.一種通信系統，包括傳輸站點(33)和接收站點(32)，兩個站點通過串行總線連接相連，其中，第一線路(22)專用于數據/控制信號，而第二線路(19)專用于電源電壓(Vcc)或接地，其特征在于所述傳輸站點(33)包括啟動裝置，用于在第一時間段(T有效)中，將第一線路(22)拉到有效電位，然后在第二時間段(T穩定)內使所述第一線路(22)無效，以便啟動數據幀，所述傳輸站點(33)還包括傳送裝置，用于以多個塊的形式傳送數據，其中，所述傳送裝置在所述第二時間段(T穩定)過去之后，直接傳輸第一數據塊。
13.按照權利要求12所述的通信系統，其特征在于所述傳輸站點(33)還包括用于在傳送完最后一個塊之后使所述第一線路無效的裝置，所述接收站點(32)包括確認裝置，用于在接收到最后一個塊之后，在第三時間段(Tack)內，將所述第一線路(22)拉到有效電位，以便確認數據幀接收。
14.按照權利要求12或13所述的通信系統，其特征在于利用最后一個塊來傳送校驗和，接收站點(32)包括計算和比較裝置，用于在每次接收到塊時，逐步計算校驗和，以及用于將所計算得到的校驗和與所接收到的校驗和進行比較，如果所計算的校驗和與所接收的校驗和相匹配，所述接收站點(32)給出確認。
15.按照權利要求12到14之一所述的通信系統，其特征在于將傳輸站點(33)集成在消費電子產品中，尤其是CD播放器中，而將所述接收站點(32)集成在所述消費電子產品(1)的有線遙控裝置(4)中。
全文摘要
本發明涉及一種用于在兩個電子總線站點(33、32)之間交換數據的簡單串行數據傳送方法。總線連接由兩條線路組成，其中第一線路專用于數據/控制信號，而第二線路(19)專用于電源電壓。通過在第一時間段(T
文檔編號H04L1/00GK1547707SQ02816628
公開日2004年11月17日 申請日期2002年8月10日 優先權日2001年8月24日
發明者弗蘭肯·梁, 馬修·歐陽, 邁克爾·陳, 勞倫斯·謝, 謝, 陳, 弗蘭肯 梁, 歐陽 申請人:湯姆森許可貿易公司