Ведущее устройство данных, ведомое устройство данных, способ управления доступом к шине передачи данных, способ получения доступа к шине данных

 

Описана мультипликсированная шина синхронных/асинхронных данных, в которой три линии шины данных используются для транспортировки двунаправленных синхронных данных между по меньшей мере двумя устройствами данных при относительно низкой скорости передачи. Допустимые полудуплексные асинхронные данные подаются при высокой скорости передачи на одну из трех линий шины, когда одна из линий шины находится в логически высоком состоянии. 4 с. и 6 з.п. ф-лы, 13 ил.

Настоящее изобретение относится, в общем, к системам передачи данных и, в частности, к системе передачи синхронных цифровых данных с самосинхронизацией, имеющей многоуровневую систему передачи асинхронных последовательных данных для увеличения скорости передачи данных.

Система передачи синхронных цифровых данных с самосинхронизацией описана в патенте США N 4369516 Бирнса. Эта система обеспечивает синхронную двунаправленную шину передачи данных с самосинхронизацией, которая невосприимчива к изменениям скорости и синхронизации и пригодна для структур шин данных большой длины. Использование передатчиком данных двух битовых двоичных состояний двух сигнальных линий данных обеспечивается однозначное определение начала и конца сигнала данных и двоичных состояний битов сигнала данных, в то же время осуществляя дифференциацию между сигналами адресов и данных. Третья линия сигнала данных используется периферийными устройствами для возврата сообщений в передатчик данных. При применении в некоторых перемещаемых и портативных устройствах, повсеместно используемых для сотовых радиотелефонных систем, шина синхронных данных с самосинхронизацией функционирует при относительно низких скоростях данных. Присущие шине возможности и ее скорость данных позволяет работать в областях высокого электрического шума (например, автомобиля) и она сама вырабатывает мало электромагнитных помех.

Системы передачи асинхронных последовательных данных хорошо известны в данной области техники и обеспечивают высокие скорости передачи данных. Например, микропроцессор MC68HCIIA8 использует последовательный интерфейс сообщений (SCI), посредством чего микропроцессор может связываться с периферийными устройствами, используя стандартный NRZ (без возвращения к нулю) (меток/пробелов) формат как в приемном входном порту данных (RXD), так и в передающем выходном порту данных (TXD). Последовательный интерфейс сообщений MC68HCIIA8, кроме того, описан в Книге данных однокристального микрокомпьютера HMOS, порядковый номер ADII207RI, 1987. стр. от 5 - 1 до 5 - 5.

Чтобы реализовать свойства обоих типов систем передачи данных в абонентском оборудовании сотовых радиотелефонных систем, необходимо объединить их на общей физической структуре шины, чтобы уменьшить число линий и соединителей. Размер физической шины, в частности, важен в портативном радиотелефонном оборудовании. Также желательно, чтобы синхронная шина с самосинхронизацией в текущем использовании продолжала использоваться немодифицированно, без подгонки оборудования уже в обслуживании. Это пожелание находится в противоречии с возрастающей необходимостью обмена данными на более высоких скоростях передачи.

Следовательно, было бы желательно объединить невосприимчивость к изменениям скорости, изменениям синхронизации и большую длину физической шины настоящей синхронной шины данных с низкой скоростью передачи данных, с увеличенной скоростью передачи данных асинхронной шины данных. Поскольку во многих применениях число линий шины и соответствующих соединителей имеет важное значение, было бы желательно сохранить число сигнальных линий в объединенной структуре шины.

Таким образом, целью настоящего изобретения является приносящее преимущества объединение шины синхронных данных с самосинхронизацией и шины последовательных асинхронных данных.

Ведущее устройство данных, которое использует шину передачи с тремя линиями для транспортировки первого сообщения на одной скорости передачи данных и для транспортировки второго сообщения на другой скорости передачи данных, подает заранее определенное двоичное состояние на две линии трехлинейной шины, когда первое сообщение не передается. Второе сообщение передается на третью линию трехлинейной шины, когда на другие две линии приложены заранее определенные двоичные состояния. Посылка данных, возвращаемая из другого устройства данных, детектируется ведущим устройством данных из третьей линии.

Фиг. 1 - блок - схема портативного радиотелефона, который может использовать настоящее изобретение; фиг. 2 - блок - схема обобщенной системы передачи данных, которая может быть полезной в использовании настоящего изобретения; фиг. 3 - диаграмма состояний для известного метода передачи данных по системе фиг. 2; фиг. 4 - временная диаграмма, показывающая соотношение между входными данными и данными, передаваемыми через систему фиг. 2; фиг. 5 - временная диаграмма, показывающая информационные и адресные данные, которые могут передаваться через систему фиг. 2 и могут использоваться для выбора конкретного приемника данных для информации; фиг. 6 - упрощенная блок-схема дистанционного блока радиотелефона, имеющего трехпроводную структуру шины со способностью мультиплексирования; фиг. 7 - блок - схема дистанционного блока портативного радиотелефона и периферии конвертера, в которых может использоваться настоящее изобретение; фиг. 8 - схема R - линейных интерфейсов фиг. 7; фиг. 9 - схема алгоритма процесса мультиплексирования асинхронных данных с синхронными данными, как это применяется в настоящем изобретении; фиг. 10 - схема алгоритма ответа ведомого блока на передачу синхронных данных, показанную на схеме фиг. 9; фиг. 11 - временная диаграмма мультиплексированных синхронных и асинхронных данных, появляющихся на линиях T, C и R шины, и, кроме того, иллюстрирующая передачу состояния "ведущего" от периферии конвертера к портативному радиотелефону; фиг. 12 - схема структуры пакета асинхронных данных, которая используется в настоящем изобретении; фиг. 13 - схема алгоритма процесса мультиплексирования асинхронных данных с синхронными данными и тестирования на ненадлежащей отклик шины, как это применяется в настоящем изобретении. \\2 Одно применение, в котором может с выгодой использоваться настоящее изобретение, - это портативный радиотелефон, в котором минимальное число линий шины данных и соответствующих соединителей помогает миниатюризации оборудования радиотелефона. Хотя изобретение описано с портативным радиотелефоном в качестве предпочтительного варианта осуществления, изобретение может с таким же успехом использоваться в других применениях, имеющих сходные требования или требования, влекущие за собой взаимосвязь с оборудованием, использующим настоящее изобретение.

Радиотелефон обеспечивает тот же самый тип телефонного сервиса для мобильного или передвигающегося пользователя, что и для обычного абонента наземных линий. В сотовой радиотелефонной системе обслуживание обеспечивается в широком географическом районе посредством разделения района на ряд ячеек. Каждая ячейка в типичном случае имеет базовую станцию, которая обеспечивает канал радиосигнализации и ряд речевых радиоканалов. Телефонные вызовы подаются на ячейку и выдаются радиотелефонами через канал сигнализации в каждой ячейке. После завершения сигнализации радиотелефону назначается речевой канал, на который он переключается с канала сигнализации для продолжения разговора. В случае, когда радиотелефон покинул ячейку и вошел в другую ячейку, радиотелефон автоматически переключается или передается свободному речевому каналу в новой ячейке.

Настоящее изобретение сконструировано для работы в блоках портативных радиотелефонов сотовой системы, хотя оно может использоваться в любой автоматической радиотелефонной системе Портативный блок может быть, к примеру, таким, какие поставляет на рынок Моторола Инк, как продающаяся модель F09FGD8453AA, или вообще типа, описанного в патенте США N 3906166 "Радиотелефонная система" Купера и др. и патенте США N 3962553 "Портативная телефонная система, имеющая свойство сбережения батарей" Линдера и др.

Чтобы адаптировать функции сигнализации и управления для автоматической радиотелефонной системы, в логическом блоке для управления портативным радиотелефоном используются микропроцессор, память, соответствующие периферийные устройства. Архитектура этого логического блока может быть такова, что сигнализация, принимаемая с базовой станции или передаваемая на базовую станцию, передается на основе высокоскоростного прерывания, тогда как управляющие сигналы для радиоблока, включающего в себя клавишную панель и дисплей, передаются на низкоскоростной базе с помощью отдельной шины последовательных данных. Такая микропроцессорная управляющая система дополнительно описана в патенте США N 4434461 "Микропроцессор со сдвоенными регистрами для прерывания обработки" Пухла. Альтернативно, все передачи данных между логическим блоком, портативным трансивером (приемопередатчиком) и объединенными клавишной панелью и дисплеем могут осуществляться по высокоскоростной шине последовательных данных, как показано на фиг. 1. На фиг. 1 обычный логический блок 101 соединен с приемником 103 и передатчиком 105 и интерфейсом 107 через шину 109 последовательных данных с самосинхронизацией. Приемник 103, передатчик 105 и логический блок 101 с соответствующей памятью могут быть физически сгруппированы вместе в качестве радиоблока 115. Интерфейс 107 и телефонная клавишная панель 111 и символьный дисплей 113 пользователя могут быть отдельным управляющим блоком 117 (как в мобильной конфигурации радиотелефона) или могут быть полностью интегрированы в один пакет (как в портативном радиотелефоне). Самосинхронизирующая природа шины 109 последовательных данных обеспечивает адаптеру 107 интерфейса возможность быть размещенным удаленно от логического блока 101.

Шина последовательных данных может быть кратко описана со ссылкой на фиг. 2. Более подробное описание этой шины данных можно найти в патенте США N 4369516 Бирнса. Основной передатчик 201 данных подключен к приемникам 203, 205 и 207 данных двумя сигнальными линиями, маркированными как Т (истинные данные) и С (дополняющие данные). Приемники 203 и 205 данных могут также передавать сигналы данных возврата на передатчик данных посредством совместной сигнальной линии, обозначенной как R (данные возврата). Отдельная линия (R') данных возврата также может использоваться для передачи сигналов данных возврата на передатчик данных, как показано для приемника 207 данных. Сигналы данных возврата, передаваемые приемниками 203, 205 и 207 данных по сигнальным линиям данных возврата, передаются синхронно с сигналами данных, принимаемыми от передатчика 201 данных по сигнальным линиям истинных данных и дополняющих данных.

Если концепция общей двунаправленной шины фиг. 2 применяется к схеме управления портативного радиотелефона, то передатчик данных становится логическим блоком, а приемники данных становятся передатчиком, приемником, интерфейсом пользователя и другими устройствами, делящими шину.

Формат, принятый для данных, передаваемых передатчиком 201 данных на приемники 203, 205 и 207 данных, использует четыре двухбитовых двоичных состояния, которые могут определяться посредством сигнальных линий истинных данных и дополняющих данных, взятых вместе. Например, обратимся к диаграмме состояний фиг. 3, первое двухбитовое двоичное состояние может быть обозначено как состояние 301 "сброс", где сигнальная линия истинных данных имеет двоичное нулевое значение, а сигнальная линия дополняющих данных также имеет двоичное нулевое значение. Когда данные не передаются, состояние 301 сброса подается на сигнальные линии истинных данных и дополняющих данных. Когда должен передаваться сигнал данных, выполняется переход от состояния 301 сброса в состояние или 303 "ноль", или в состоянии 305 "один", соответствующие нулю или единиц во входных данных, которые должны передаваться. В нулевом состоянии 303 линия истинных данных принимает нулевое двоичное значение, а линия дополняющих данных принимает двоичное значение единицы (в единичном состоянии 305 линия истинных данных принимает двоичное значение единицы), а линия дополняющих данных принимает двоичное нулевое значение. Отслеживая состояние 305 единицы или нулевое состояние 303, шина последовательных данных принимает "холостое" состояние 307, в котором как линия истинных данных, так и линия дополняющих данных принимают единичное двоичное состояние. Затем выполняется переход из холостого состояния 307 или в единичное состояние 307, или в нулевое состояние 303. Для всех последующих битов передаваемого сигнала данных переход в холостое состояние 307 выполняется перед переходом в нулевое состояние 303 или единичное состояние 305. Это можно видеть из фиг. 4.

Переходы между состояниями на фиг.4 выбраны так, что только одна сигнальная линия изменяет двоичное состояние в течение каждой передачи. Переходы между состоянием 301 сброса и холостым состоянием 307 и между единичным состоянием 305 и нулевым состоянием 303 не разрешены, поскольку они требуют, чтобы значения как сигнальной линии истинных данных, так и сигнальной линии дополняющих данных изменялись одновременно. Это ограничение переходов между двоичными состояниями минимизирует эффекты изменения временных задержек и синхронизации. Кроме того, посредством передачи сигналов данных, как иллюстрируется на диаграмме состояний фиг. 3, передача по сигнальным линиям истинных данных и дополняющих данных является самосинхронизирующей и независимой от передаваемой частоты. Длительность времени между каждыми переходами состояний не должна быть одной и той же и может динамично меняться, посредством чего обеспечивается, что частота передачи данных может быть полностью асинхронной с произвольно изменяющимися интервалами времени между последовательными переходами состояний.

Понимание синхронного формата данных можно улучшить при обращении к фиг. 4. Для передачи сигнала данных для каждого бита входных данных происходит переход состояний, показанный на потоке 400 входных данных. Для первого бита передаваемого сигнала данных переход выполняется от состояния 301 сброса к единичному состоянию 305, приводя к достижению в сигнальной линии истинных данных двоичной единицы, как показано на 401. Далее выполняется переход состояния в холостое состояние 307, приводя к достижению в сигнальной линии дополняющих данных значения двоичной единицы, как показано на 403. Затем для каждого последующего бита сигнала данных выполняется переход к единичному состоянию 305 или нулевому состоянию 303 и затем обратно к холостому состоянию 307 для каждого бита входного сигнала данных, подлежащего передаче, принятое холостое состояние 307 может использоваться в приемниках данных для генерирования битового тактового сигнала 407. Для последнего бита сигнала данных выполняется последний переход от единичного состояния 305 или нулевого состояния 303 к состоянию 301 сброса. Возврат к состоянию 301 сброса после того как последний бит сигнала данных был передан, указывает приемника 203, 205 и 207 данных, что передан полный сигнал данных.

Чтобы обеспечить двунаправленную передачу сигналов данных между передатчиком 201 данных и приемниками 203, 205 и 207 данных, предусмотрена другая сигнальная линия, обозначенная как сигнальная линия 409 данных возврата, для переноса сигналов данных от приемников 203, 205 и 207 данных. Приемники данных могут передавать сигнал данных возврата по линии сигналов данных возврата посредством использования битового тактового сигнала 407, вырабатываемого посредством детектирования битового значения сигнальных линий истинных данных и дополняющих данных. Как выше описано, отдельные сигнальные линии данных возврата могут быть предусмотрены для каждого приемника данных, например, приемника данных 207, или ряд приемников данных, таких, как приемники 203, 205, могут быть подключены к одной сигнальной линии данных возврата. Если ряд приемников данных подключен к одной и той же сигнальной линии данных, становится необходимым выборочно адресовать конкретный приемник, который должен передавать сигнал возврата данных. Может использоваться много различных схем адресации, и одна такая схема адресации, которая использует часть сигнала данных, передаваемого передатчиком данных, для создания адреса, показана на фиг.5. Число бит, предназначенных для адресных функций, определяет максимальное число приемников данных, которые могут быть адресованы единственным образом. В патенте США N 4390963 "Архитектура адаптера интерфейса" Пухла и др. было показано, что сигнальные линии истинных данных и дополняющих данных могут динамично меняться между собой и можно добиться дополнительного числа уникальных адресов.

Последовательная асинхронная шина, которая может использоваться в настоящем изобретении, такова, что может использоваться в качестве последовательного интерфейса связи (SCI) для семейства МС68НСII 8-битовых микропроцессоров (или их эквивалентов). Такая асинхронная шина характеризуется стандартным форматом NRZ (один стартовый бит, восемь или девять битов данных, и один стоп-бит) и удовлетворяет следующим критериям: 1) Холостая линии приводится в состояние логической единицы перед приемом/ передачей символа.

2) Стартовый бит (логический нуль) используется для указания старта кадра.

3) Первым передается и принимается наименьший значащий бит.

4) Стоп-бит (логическая единица) используется для указания конца кадра. Кадр состоит из стартового бита, восьми или девяти символьных битов данных и стоп-бита.

5) Прерывание определяется как передача или прием низкого уровня (логического нуля) в течение времени по меньшей мере одного полного кадра.

Важной особенностью настоящего изобретения является то, что более быстрая асинхронная SCI шина из одной линии расположена поверх синхронной шины. Это обеспечивает совместимость в обратном направлении с оборудованием, которое может использовать только синхронную шину, в то же время увеличивая скорость передачи данных. В портативном радиотелефоне с объединенными радиоблоком и управляющим блоком (обычно называемыми дистанционным блоком) линии Т (истинные данные) и C (дополняющие данные) являются однонаправленными линиями, которые идут между логическим блоком 101 радиоблока 115 и интерфейсом управляющего блока 117 и от радиоблока 115 до внешних или других внутренних периферийных устройств. Третья линия является двунаправленной линией (R) возврата, она используется управляющим блоком 117 и периферией для переговоров с логическим блоком 101 радиоблока 115, а также другими устройствами на шине. Данные проходят вниз по шине с T и C установкой синхронизации. Это синхронная шина. В предпочтительном варианте осуществления высокоскоростная синхронная двухнаправленная шина мультиплексируется на линии R синхронной самосинхронизирующей шины данных (называемой ниже трехпроводной шиной, или TWB). Высокоскоростная асинхронная шина ( SCl- последовательный интерфейс связи) работает при скорости в 10 раз больше скорости TWB (обычно 300 бит в секунду) и, через использование программного управления, может делить одну и ту же шину данных. SCI, используемая в настоящем изобретении, является однолинейной двунаправленной шиной. Все устройства, которые сообщаются по этой шине, с одинаковым успехом записывают данные на одну и ту же линию и принимают их с нее. Фиг.6 показывает конфигурацию двух мультиплексированных шин.

Как показано, TWB линий T, C и R соединены от радиоблока 115 до управляющего блока 117. В портативном радиотелефоне радиоблок 115 и управляющий блок 117 дистанционного блока физически размещены в одном и том же корпусе. Периферийное устройство 605, которое также подключено к линиям T, C и R, может принимать данные с TWB, а также посылать данные другим периферийным устройствам 607 (если имеются), а также радиоблоку 115 и управляющему блоку 117. Такими периферийными устройствами могут быть скремблеры, устройства данных или добавочные микротелефонные трубки, которые могут быть внутренними или внешними по отношению к дистанционному блоку портативного радиотелефона. Другой пример периферийного устройства описан в патенте США N4680787 "Автомобильный преобразователь и дистанционная микротелефонная трубка портативного радиотелефона" Марри, которым является смонтированный на автомобиле преобразователь, который может обеспечить внешнее питание, внешнюю антенну, усилитель радиочастоты (RF) для приемника и передатчика портативного дистанционного блока и другие качества, которые могут отсутствовать в портативном радиотелефоне.

Когда портативный радиотелефон помещаю в преобразователь, желательно, чтобы произошла автоматическая интеграция всех логических функций. Первоначально логический блок 101 портативного радиотелефона должен проверить, что он подключен к периферийному устройству 605 преобразователя. Если это выполнено, функции, которые первоначально были частью портативного радиотелефона, могут быть переданы периферийному устройству 605 преобразователя. Этот обмен функциями обычно сопровождается обменом данными на TWB. Однако в некоторых случаях передача может потребовать слишком много времени для завершения. Например, фактически каждая сотовая радиотелефонная система, каждый дистанционный отдельный блок, портативный или мобильный, имеет один или более уникальных соответствующих информационных наборов, один из которых включает в себя NAM-данные (например, номер телефона, идентификатор системы, данные сканирования канала системы и порядковый номер). Номер телефона в NAM-данных используется сотовыми радиотелефонными системами для идентификации дистанционного блока, использующего систему. Поскольку для пользователя системы полезно иметь портативный радиотелефон и смонтированное на автомобиле периферийное устройство преобразователя, обладающую большинством, если не всеми, функциями мобильного радиотелефона, и одаренную способность присвоения индивидуальности портативного радиотелефона, как определено в вышеупомянутых NAM-данных. Процесс передачи индивидуальности описан в патентной заявке США N 107227 "Радиоустройство, имеющее две совместно используемые схемы радио", поданной 9 октября 1987 года в пользу Метрока. Передача NAM-данных между периферией преобразователя и портативным радиотелефоном включает в себя передачу данных между микропроцессорным резидентом периферии в периферии преобразователя и логическим блоком 101 портативного радиотелефона.

Портативный радиотелефон должен загрузить слой NAM, память с порядковым номером и телефонным номером в периферию преобразователя с той целью, чтобы система работала без задержек, раздражающих пользователя. Когда используется TWB, задержка случается из-за низкой скорости передачи данных TWB. Кроме того, использование TWB ограничивает лишь многосторонность системы портативного преобразователя, поскольку периферия преобразователя, чтобы поддержать свойственную пользователю непрерывность между работой самого портативного радиотелефона и работой радиотелефона, когда портативный радиотелефон вставлен в разъем преобразователя, должна иметь программное обеспечение, которое имеет те же самые признаки пользователя, что и портативный радиотелефон. Когда функции портативного радиотелефона изменяются в ответ на требования рынка, функции периферии преобразователя также должны быть изменены. Более высокоскоростная асинхронная шина данных обеспечивает требуемую передачу данных.

Настоящее изобретение мультиплексирует однолинейную асинхронную последовательную шину с R-линией TWB. Как TWB, так и SCI устройство может делить (совместно использовать) одни и те же линии без конфликта. Оборудование остается совместимым снизу, в то же время еще и увеличивая эффективную скорость передачи шиной данных.

Взаимосвязь межсоединений высокоскоростной периферии с мультиплексированной шиной синхронных/асинхронных данных настоящего изобретения иллюстрируется подключением периферии 609 к R-линии TWB, чтобы связаться с SCI шиной и с T и C линиями для контроля состояний TWB. Мультиплексированная шина данных может адаптироваться к множеству периферийных устройств (607, 611), которые могут иметь способность доступа к параллельной TWB и высокоскоростной последовательной шине. Периферия преобразователя предпочтительного варианта осуществления является как раз такой периферией.

Обратимся теперь к фиг.7, где дистанционный блок в соединении с периферией преобразователя показан подробно. Как ранее описано, пользователь портативного радиотелефона может вставлять портативный радиотелефон в смонтированный на автомобиле преобразователь для внешнего питания, внешней антенны, усилителя радиочастоты и других свойств. Интерфейс 701 соединителя иллюстрируется на фиг.7, он соединяет аудиосвязи 710 и 714, TWB линии 718, 720 и 722 и цепь питания 724. Конечно, если необходимо, могут быть сделаны и другие соединения.

Соединениями 710 и 714 являются аудиосвязи, которые позволяют портативному радиотелефону функционировать как микротелефонной трубке, в то время как портативный радиотелефон и преобразователь взаимно соединены. Громкоговоритель 728 и микрофон 730, обычные в портативных радиотелефонах, подключены к аудиосвязям 710 и 714 через вентили 732 и 734 выключения звука, для обеспечения этой функции. Вентили выключения звука могут управляться микрокомпьютерами 736 и 107, как это обычно делается в одиночно размещаемых портативных или мобильных радиотелефонах. Смотри, например, обучающие руководства NN 68P81070E40 и 68Р81046Е60 Mototola, озаглавленные "Обучающее руководство по DYNA TAC сотовому мобильному телефону" и "Обучающее руководство по DYNA TAC сотовому портативному телефону" соответственно. Оба руководства распространяются фирмой Motorola, части C и E, 1313, Algouquiu Road, Schaumburg, IL, 60196, США. Микропроцессоры 736 и 744 могут быть обычными микропроцессорами, такими, как MC68HCIIA8, или аналогичные устройства.

Периферия преобразователя предпочтительного варианта осуществления может содержать полный радиоприемопередатчик 738, как описано в выше упоминавшейся патентной заявке США M 107227, в каковом случае передатчик 103 и приемник 105 портативного радиотелефона выключаются на время, когда портативный радиотелефон соединен с периферией преобразователя. Периферия преобразователя в действии принимает индивидуальность портативного радиотелефона в течение периода соединения и управляется пользователем, как если бы это был обычный мобильный радиотелефон.

После того как портативный радиотелефон вставлен в периферию преобразователя (и соединен с нею), обмен данными происходит по мультиплексированной шине синхронных/асинхронных данных настоящего изобретения, посредством чего NAM-информация, сохраняемая в программируемом постоянном запоминающем устройстве с электрическим стиранием (EEPROM) 756 портативного радиотелефона, загружается через микрокомпьютер 744 в запоминающее устройство с произвольной выборкой (RAM) 764. Такая передача данных позволяет периферии преобразователя принимать индивидуальность портативного радиотелефона для последующей связи с сотовой системой. Добавочные функции портативного радиотелефона, такие, как набор телефонных номеров хранилища, могут также быть загружены в память EEPROM 758 периферии преобразователя. Аналогично управление аудиопреобразователями 766 и 768 может быть передано микрокомпьютеру 744 и аудиоуправляющему устройству 770.

Объем обмениваемых данных, следовательно, является измеряемой величиной и требует относительно длительного времени, чтобы быть переданным при скорости в 300 бит/секунду по обычной TWB. Мультиплексирование в настоящем изобретении обеспечивает намного более высокую скорость передачи данных посредством перевода TWB в состояние использования (посредством этого предохраняя интерфейс 107 портативного радиотелефона, например, от считывания и подачи данных на TWB) и передачи идентифицирующих данных от портативного радиотелефона по шине последовательных данных из R линии. Интерфейс 772 является резидентом в портативном радиотелефоне, а интерфейс 774 является резидентом в периферии преобразователя.

Более подробная схема интерфейсов 772 и 774 показана на фиг.8. TXD порт 801 и RXD порт 803 подключены, соответственно, к надлежащим портам микрокомпьютера 736 (на фиг.8 не показан). Разделение между портами TXD 801 и RXD 803 может быть реализовано с помощью транзистора 805 под управлением одного управляющего порта 807, соединенного с микрокомпьютером 736 (но не используется в предпочтительном варианте осуществления). Подобным образом TXD порт 809 и RXD порт 811 и управляющий порт 823 интерфейса 744 соединены с микрокомпьютером 744 периферии преобразователя. R линия подключена от микрокомпьютера 736 к входу 813 интерфейса 772 через соединяющую сеть 815 и выходу через выход 817. R линия от интерфейса 107 управляющего блока подключена через порт 819 и транзистор 821 к соединяющей сети 815. Подобное устройство выполнено для интерфейса 774.

Способ, использованный микрокомпьютером 736 (например, сохранный в постоянном запоминающем устройстве 778) для управления мультиплексированной шиной синхронных/асинхронных данных настоящего изобретения, показан на схеме алгоритма фиг. 9. При наиболее рабочих условиях, TWB в работе и данные обмениваются, как описано выше, по T, C и R линиям. Когда должен происходить обмен существенного объема данных, например, при помещении дистанционного блока портативного радиотелефона в преобразователь, портативный радиотелефон детектирует изменения в источнике питания и обрабатывает последовательность первоначальной подачи питания. Периферия преобразователя (конвертера) в это время считается ведущим блоком и, в дополнение к сообщениям, обычно посылаемым по TWB, посылает высокоскоростные сообщения опроса по R линии в соответствии с настоящим изобретением. Такие сообщения посылают посредствам первой установки управляющего порта 823 интерфейса 774 в логически высокий уровень (бл. 901), чтобы соединить TXD и RXD линии микрокомпьютера 744 вместе. Управление TWB достигается посредством подачи логически высокого уровня на линию C (бл. 903). Логически низкий уровень может по желанию быть подан на линию R (бл. 905). Процесс затем ожидает (блок 907) в течение периода больше, чем один обычный бит TWB данных, перед началом передачи сообщения опроса или информационного сообщения (блок 909). Если на R линию подан низкий уровень в блок 905, возможная реализация низкого уровня, поданного на R линию, произойдет в блоке 911, предшествуя спросу или передаче данных. Процесс затем ожидает ответа на опрос (блоки 913 и 915) и подает на C линию логически низкий уровень (блок 917), после чего идет или ответ на опрос (или информационное сообщение), или время вне заранее определенного времени опроса. Подача логически низкого уровня на линию C возвращает шину в нормальный TWB режим.

Отклик портативного радиотелефона на высокоскоростные данные при возврате питания после того, как портативные радиотелефон вставлен в преобразователь, показан на фиг. 10. В этот момент времени портативный радиотелефон считается ведомым блоком. Портативный радиотелефон устанавливает управляющий порт 807 в логически высокий уровень (блок 1001) и ожидает высокоскоростные данные, которые подаются на микрокомпьютер 736 через RXD линию. Проверка выполняется (блок 1002) для определения, подано ли на линию C TWB логически высокое состояние ведущим для приготовления к передачи SCI данных по линии R. Если линия C не находится в логически высоком состоянии, ведущий не готов посылать SCI данные, процесс ведомого возвращается к другим задачам. Если линия C находится в высоком состоянии, выполняется проверка (блок 1004) состояния линии T. Достоверные SCl данные посылаются ведущим на линию "R", когда линия T находится в логически низкого состояния ведомым в этой точке процесса указывает предварительное условие для передачи SCl данных. После надлежащей задержке и приема SCl данных (блок 1003) делается попытка детектирования совпадения адреса SCl данных (блок 1005). После детектирования совпадения адреса (блок 1005), микрокомпьютер 736 составляет и передает отклик информационного сообщения (блок 1007) до линии TXD.

Временная диаграмма работы в активном режиме TWB в течение выше описанного процесса показана на фиг. 11. Нормальная работа в TWB режиме происходит в течение времени, обозначенном как A. (Как портативный радиотелефон, так и периферия преобразователя имеет независимые TWB до соединения портативного радиотелефона и периферии. Активным в течение A могут быть обе TWB). Предположим, что портативный радиотелефон и преобразователь соединены (подключены друг к другу) в момент времени t (не показан). Активность TWB и любой обмен высокоскоростными данными доминирует за счет периферии преобразователя, и периферия преобразователя является "ведущим" для высокоскоростной последовательной шины данных. Чтобы гарантировать, что только допустимые периферийные устройства подключены к высокоскоростной (SCl) шине данных, происходит проверка процесса. Эта проверка запускается один раз для каждого периферийного устройства всякий раз, когда ведущий переводится в состоянии "включено" (электрическая энергия подается на ведущего) или новое периферийное устройство добавляется к шине. Линия C устанавливается в высокое состояние (блок 1101) и линия T устанавливается в высокое состояние (блок 1102) микрокомпьютером 744 преобразователя, чтобы опросить устройства на высокоскоростной последовательной линии данных (которая является мультиплексированной R линией. В этом примере линия R не установлена в низкое состояние). После времени одного TWB стандартного бита данных (блок 1103) периферия конвертера (ведущий) передает сообщение опроса (блок 1105) на линию R, адресованную к одному из ведомых периферийных устройств, присутствующих на шине. Поскольку обе линии, C и T, установлены в высокое состояние, от адресованных ведомых ответа не ожидается. Затем линия T и линия C возвращаются в низкое состояние (блоки 1108 и 1109). Любое ведомое периферийное устройство, возвращающее ответ на SCl сообщение опроса, когда обе линии, T и C, находятся в высоком состоянии, является недопустимым ведомым, и связь с недопустимым ведомым прекращается. Передача соответствующего опроса на допустимое ведомое периферийное устройство может затем происходить, как показано, когда лишь линия C установлена в высокое логическое состояние (блок 1111). После времени одного TWB стандартного бита, сообщение опроса, адресованное ведомому периферийному устройству, передается по линии R (блок 1113) на адресованное ведомое устройство. Поскольку лишь линия C находится в высоком состоянии, адресованный ведомый отвечает ответом на опрос (блок 1115). Если ведомый является портативным радиотелефоном, ответ на опрос может включать в себя NAM - данные портативного радиотелефона и идентификацию. Микрокомпьютер 744 периферии преобразователя затем переводит линию C в низкое состояние (блок 1117). Добавочные сообщения могут передаваться в SCl формате по линии l, когда линия С переведена в логически высокое состояние и SCl данные адресованы допустимому ведомому.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения статус ведущего и управление переходят к портативному радиотелефону в этой точке, если периферия преобразователя не имеет вспомогательного управляющего блока или телефонной микротелефонной трубки, подключенной к нему. Если периферия преобразователя имеет такой управляющий блок или микротелефонную трубку, преобразователь сохраняет статус ведущего, а управляющий блок портативного радиотелефона выключается, как описано в вышеупомянутом патенте США N 4680787.

Если периферия преобразователя не включает в себя управляющий блок или микротелефонную трубку, высокоскоростное сообщение, передающее управление на портативный радиотелефон, может передаваться на портативный радиотелефон в сообщении опроса так, как в блоке 1113. Портативный радиотелефон, в ответ на высокоскоростное информационное сообщение 1113, подтверждает и передает управляющее сообщение (блок 1115). Микрокомпьютер 744 преобразователя последовательно освобождает линию C (блок 1117). Все дополнительное управление берет на себя микрокомпьютер 736 портативного радиотелефона, который активизирует и диактивизирует последовательную высокоскоростную шину данных через интерфейс 772. Портативный радиотелефон является ведущим и инициализирует последовательный опрос любых высокоскоростных периферийных устройств (включая периферию преобразователя) с периодическими интервалами. Любые такие периферийные устройства могут отвечать на опрос, когда их адрес является частью сообщения опроса. Освобождение линии C в блоке 1117 возвращает TWB в режим нормальной работы.

Схема формата блока высокоскоростных данных иллюстрируется на фиг. 12. Преамбула 1201 имеет четырехбитовое значение в наименьшем значащем кусочке 1203 первого передаваемого байта, чтобы обеспечить эталон синхронизации со всеми устройствами на высокоскоростной SCl шине данных. Добавочные поля идентифицируют требуемый ответ от адресованного блока (1205) и другие непроизводительные функции. Поле 1207 счета обеспечивает подсчет общего числа байтов данных, подлежащих передаче в пакете. Поле 1209 адреса идентифицирует адресные поля источника 1211 логического устройства и объекта назначения 1213, этим обеспечивая селективную связь с индивидуальными устройствами на шине. Поле 1215 управления используется для указания определенного действия или надлежащей интерпретации последующего(щих) поля(лей) данных. Поле (поля) данных содержит любые требуемые данные и может быть переменной длины, чтобы включить требуемые данные. Поле 1217 контрольной суммы содержит значение, которое делает простую сумму всех передаваемых байтов равной нулю, в качестве способа детектирования ошибок на шине.

Чтобы определить, присутствует ли недопустимое ведомое устройство на SCl шине, ведущим выполняется процесс, показанный на схеме алгоритма фиг. 13. Сообщение опроса, адресованное одному ведомому на SCl шине, составляется, и входной порт 823 интерфейса 774 устанавливается в логически высокое состояние (блок 1301). Управление TWB утверждается установкой линии C в высокий уровень (блок 1303) и установкой T линии в высокий уровень (блок 1305). Как выше описано, это условие, когда обе линии, T и C, являются в высоком состоянии дольше, чем время одного TWB бита, является условием недопустимости, и любое ведомого ответ на SCl данные, передаваемые в течение этого времени, является неправильным ответом. Процесс ведущего ожидает (блок 1307) в течение времени больше, чем время одного TWB бита и затем передает опрос (блок 1309), адресованный выбранному ведомому. Любые SCl данные, принятые (обнаруженные в блоке 1311) в течение времени опроса (устанавливается блоком 1313) приводят к установке связей с адресованными ведомыми, находящимися в отключенном состоянии (блок 1315). Это отключение может выполняться несколькими путями, например, полным выключением питания ведущего или установкой флажков в адресах недопустимого ведомого, так, что связь c и от недопустимого ведомого игнорируется. После истечения времени опроса без приема SCl данных, линия C и линия T устанавливаются в низкое состояние (блок 1317) и обычная TWB работа снова разрешается.

Таким образом, мультиплексированная шина синхронных/асинхронных данных показана и описана. Эта мультиплексированная шина данных использует синхронную самосинхронизирующую шину из трех линий для надежной передачи данных при относительно низкой скорости расхода данных. Чтобы передавать данные при значительно более высокой скорости данных, используется одна из трех линий шины для передачи относительно высокоскоростных асинхронных последовательных посылок (сообщений) данных. Чтобы предотвратить взаимодействие между данными с низкой и высокой скоростью, низкоскоростная шина синхронных данных переводится в занятое состояние использования в течение передачи асинхронных последовательных данных. Такая мультиплексированная синхронная/асинхронная шина данных, в частности, полезна для портативного радиотелефона, который может быть соединен со смонтированными на транспортном средстве источником питания преобразователя, усилителем радиочастоты, антенной и другими объектами для портативного радиотелефона. Для портативного радиотелефона выгодно передавать его идентификации и другие рабочие характеристики на блок преобразователя с высокой скоростью данных.

Формула изобретения

1. Ведущее устройство данных, которое имеет активное состояние и неактивное состояние и которое использует шину передачи данных, включающую в себя три линии связи, причем по меньшей мере первая и вторая из трех линий связи используются в передаче первой информационной посылки от ведущего устройства данных к первому ведомому устройству данных с первой скоростью переноса данных, шина передачи данных используется далее в передаче второй информационной посылки от ведущего устройства данных к второму ведомому устройству данных с второй скоростью переноса данных, ведущее устройство данных содержит первый выход, второй выход и третий вход-выход для соединения с шиной передачи данных, контроллер, выполненный с возможностью приложения первого заранее заданного двоичного состояния к первому выходу и второму выходу по меньшей мере один раз, когда ведущее устройство данных находится в активном состоянии и когда первая информационная посылка не передается, отличающееся тем, что контроллер выполнен с возможностью подачи второй информационной посылки на третий вход-выход в то время, когда заранее заданное двоичное состояние приложено к первому и второму выходам, и контроллер выполнен с возможностью обнаружения третьей информационной посылки от второго ведомого устройства данных с второй скоростью переноса данных на третьем входе-выходе в то время, когда заранее заданное состояние приложено к первому выходу и второму выходу, а ведущее устройство данных находится в активном состоянии.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что контроллер выполнен с возможностью запрещения передачи дополнительных информационных посылок вторым ведомым устройством данных в ответ на обнаружение контроллером третьей информационной посылки.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что контроллер дополнительно выполнен с возможностью замещения ведущего устройства данных в неактивном состоянии.

4. Ведомое устройство данных, способное соединяться с шиной передачи данных, включающей в себя три линии связи, причем по меньшей мере две из трех линий связи используются в передаче первой информационной посылки от ведущего устройства данных, соединенного с шиной передачи данных, с первой скоростью переноса данных и по меньшей мере одна из трех линий связи используется в передаче второй информационной посылки с второй скоростью переноса данных от ведущего устройства данных, ведущее устройство данных выполнено с возможностью передачи первого двоичного сигнала и второго двоичного сигнала на ведомое устройство данных на период времени больше, чем время прохождения одного разряда первой скорости переноса данных, ведомое устройство данных выполнено с возможностью передачи третьей информационной посылки на ведущее устройство данных, при этом каждая из информационных посылок имеет множество двоичных разрядов и каждый разряд имеет либо состояние двоичного нуля, либо состояние двоичной единицы на период времени, связанный со скоростью переноса данных, ведомое устройство данных содержит первый вход, второй вход и третий вход-выход для соединения с шиной передачи данных, контроллер, соединенный с первым входом, вторым входом и третьим входом-выходом, для обнаружения первого двоичного сигнала с первого входа на период времени больше, чем время прохождения одного разряда первой скорости переноса данных, отличающееся тем, что контроллер выполнен с возможностью обнаружения второго двоичного сигнала с второго входа на период времени больше, чем время прохождения одного разряда первой скорости переноса данных, контроллер также выполнен с возможностью принимать двоичные разряды второй информационной посылки с третьего входа-выхода и подавать третью информационную посылку на третий вход-выход в ответ на прием второй информационной посылки, обнаруживая первый и второй двоичные сигналы, когда обнаружено, что первый и второй двоичные сигналы имеют противоположные двоичные состояния.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что контроллер выполнен с возможностью обнаружения первого и второго двоичных сигналов для запрета подачи двоичных разрядов третьей информационной посылки на третий вход-выход, когда обнаружено, что первый двоичный сигнал и второй двоичный сигнал имеют по меньшей мере одно из двух одинаковых двоичных состояний.

6. Способ управления доступом к шине передачи данных, включающей в себя три линии связи, ведущим устройством данных, соединенным с шиной передачи данных, находящейся в активном состоянии или неактивном состоянии, причем по меньшей мере первая и вторая из трех линий связи используются в передаче первой информационной посылки от ведущего устройства данных к первому ведомому устройству, соединенному с шиной передачи данных, данных с первой скоростью переноса данных, шина передачи данных используется далее в передаче второй информационной посылки от ведущего устройства данных к второму ведомому устройству данных, соединенному с шиной передачи данных, с второй скоростью переноса данных, способ включает в себя операцию подачи ведущим устройством данных заранее заданного двоичного состояния на первую и вторую из трех линий связи по меньшей мере тогда, когда ведущее устройство данных находится в активном состоянии и когда первая информационная посылка не передается, отличающийся тем, что ведущим устройством данных подают вторую информационную посылку на третью из трех линий связи в то время, когда заранее заданное двоичное состояние подано на первую и вторую из трех линий связи, и ведущим устройством данных обнаруживают третью информационную посылку от второго ведомого устройства данных с второй скоростью переноса данных на третьей из трех линий связи в то время, когда заранее заданное двоичное состояние подано на первую и вторую из трех линий связи и ведущее устройство данных находится в активном состоянии.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что содержит операцию блокировки ведущим устройством данных передачи дополнительных информационных посылок вторым ведомым устройством данных в ответ на операцию обнаружения третьей информационной посылки.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что операция блокировки содержит дополнительно операцию замены контроллером ведущего устройства данных в неактивном состоянии.

9. Способ получения доступа к шине передачи данных, включающей в себя три линии связи, ведомым устройством, причем по меньшей мене две из трех линий связи передают первую информационную посылку от ведущего устройства данных с первой скоростью переноса и по меньшей мере одна из трех линий связи передает вторую информационную посылку от ведущего устройства данных с второй скоростью переноса данных и третью информационную посылку на ведущее устройство данных, при этом каждая из информационных посылок имеет множество двоичных разрядов и каждый разряд имеет либо состояние двоичного нуля, либо состояние двоичной единицы на период времени, относящийся к скорости переноса данных, способ содержит операции обнаружение ведомым устройством данных первого двоичного сигнала, поданного на первую из трех линий связи ведущим устройством связи на период времени больше, чем время прохождения одного разряда первой скорости переноса данных, отличающийся тем, что ведомым устройством данных обнаруживают второй двоичный сигнал, поданный на вторую из трех линий связи ведущим устройством данных на период времени больше, чем время прохождения одного разряда с первой скоростью переноса данных, ведомым устройством данных принимают двоичные разряды второй информационной посылки по меньшей мере из одной из трех линий связи, и ведомым устройством данных в ответ на прием второй информационной посылки подают третью информационную посылку на третью из трех линий связи, когда ведомым устройством данных обнаружено, что первый двоичный сигнал и упомянутый второй двоичный сигнал имеют противоположные двоичные состояния.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что содержит операцию блокировки ведомым устройством данных подачи двоичных разрядов третьей информационной посылки на третью из трех линий связи в ответ на операции обнаружения первого двоичного сигнала и обнаружения второго двоичного сигнала, когда обнаружено, что первый двоичный сигнал и второй двоичный сигнал имеют по меньшей мере одно из двух одинаковых двоичных состояний.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13