Контроллер связи с помощью инфракрасного направленного излучения с множеством протоколов

 

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано в системах связи с использованием инфракрасного излучения. Достигаемый технический результат - управление множеством протоколов модуляции, используемых системами инфракрасного сигнала. Контроллер синхронной/асинхронной связи с помощью направленного инфракрасного излучения поддерживает взаимодействие между протоколами со скоростями до 2,34 Мбит/с, в то же время поддерживая стандарт комитета по стандартизации доступа инфракрасных данных, также как и формат НВНИ (не возвращающийся в ноль с инверсией), двухфазный и с амплитудной манипуляцией. Кроме того, описан способ автоматического детектирования типа принимаемого инфракрасного сигнала. 2 с. и 22 з.п. ф-лы, 4 ил.

Настоящая заявка и изобретение имеет отношение к материалу ожидающей решения патентной заявки США US-A-323324, поданной одновременно тем же заявителем и предназначенной для решения той же задачи, что и настоящая заявка.

Настоящее изобретение относится к связи с использованием цифровой модуляции, более конкретно - к связи с использованием инфракрасного (IR) излучения и контроллеру для управления множеством протоколов модуляции, используемых системами IR сигнала.

Наиболее распространенным применением систем, использующих инфракрасный (IR) сигнал, в настоящее время является удаленный контроллер для бытового электронного оборудования, но IR сигналы приспособлены для многих других применений, например, компьютерной связи. Комитет по стандартизации доступа инфракрасных данных (IRDA) был образован для расширения взаимодействия продуктов различных производителей. Рекомендуемый IRDA стандарт использует Универсальный Асинхронный приемопередатчик (UART) для достижения дешевой связи с использованием инфракрасного излучения с протоколом связи SDLC типа. Так как этот стандарт реализован вместе с UART, то существуют различные проблемы, связанные с ним, благодаря схемам асинхронного обмена. Устройства UART обычно встраиваются в существующие схемы, используя прерывания, для инициирования передачи данных в систему и из системы. Задержка системы по отношению к этим запросам на прерывание образует узкое место, которое ограничивает пропускную способность данных. Также, хотя стандартный UART может работать со скоростью до 115.2 кбит/сек, эффективная пропускная способность в действительности намного меньше из-за накладных расходов, связанных с асинхронными передачами. Следовательно, максимальная скорость передачи данных неодинакова для применений, которые передают большое количество данных. Далее, так как стандартная реализация поддерживает только тип модуляции фирмы Hewlett-Packard, это ограничивает его применение только для устройств, которые следуют этому стандарту.

Применение единственного UART вызывает другую проблему для IR систем, так как прикладные программы обычно имеют доступ к UART напрямую, не оставляя места для перехвата данных. Для многих существующих программ IR обмена необходимо некоторое вмешательство для согласования с таким фактом, что использовать UART для инфракрасного излучения предпочтительнее, чем в обычном жестко "зашитом" оборудовании.

Еще одной проблемой является та, что существующие контроллеры связи с множеством протоколов могут запустить одновременно только один тип схемы модуляции. Следовательно, ожидая входящего сигнала, контроллер устанавливается на прием только одного типа сигнала. Это приводит к потере начальных фреймов при приеме сигнала различного типа до тех пор пока детектируется входная схема модуляции, и контроллер переключается на соответствующий демодулятор. Хотя это не является серьезным до тех пор, пока протокол обмена установлен для работы с такими проблемами, в случае применений, которые не принимают во внимание факт, что UART используется для IR обмена, отсутствие первого байта может быть критичной проблемой.

EP-A-0507522 раскрывает устройство связи, которое сокращает общее время связи.

Устройство связи обменивается сигналом протокола связи с помощью низкоскоростного модема, а данными - с помощью высокоскоростного модема, и имеет средство для выборочного обмена сигналом протокола с помощью высокоскоростного модема.

Настоящее изобретение направлено на решение проблем, описанных выше, и предоставляет схему автоматического детектирования модуляции и управления, которая может быть встроена в IR контроллер, имеющий архитектуру, сконструированную для достижения решения таких проблем.

Поэтому задачей настоящего изобретения является создание контроллера связи, который поддерживает взаимодействие между различными протоколами связи.

Другой задачей настоящего изобретения является создание IR контроллера и способа для автоматического определения типа принимаемого сигнала и формирования соответствующего IR сигнала.

Еще одной задачей настоящего изобретения является создание IR системы связи, которая может обмениваться с высокими скоростями, а также поддерживает IRDA стандарт.

Настоящее изобретение воплощает новую архитектуру контроллера связи и предпочтительно - контроллера связи для использования с инфракрасными (IR) сигналами, которые позволяют разрешить проблемы предшествующего уровня техники, имея дело с высокими скоростями и поддерживая IRDA стандарт. Система контроллера по существу объединяет контроллер синхронной/асинхронной связи, один или два устройства UART и специализированные логические схемы поддержки, вместе с несколькими цифровыми модемами, которые могут состоять из матрицы IR модемов (IR MODEM), соединенных параллельно. Это объединение создает платформу, которая совместима назад со многими существующими IR системами связи и протоколами, в то же время являясь усовершенствованной по отношению к IR специфическому обеспечению и более высоким скоростям передачи данных.

В дальнейшем изобретение поясняется наилучшими вариантами его воплощения со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых: фиг. 1 изображает блок-схему архитектуры контроллера для встраивания в IR приемопередатчик в соответствии с настоящим изобретением, фиг. 2 изображает схему, иллюстрирующую соотношение сигналов различных протоколов модуляции, используемых в соответствии с настоящим изобретением, фиг. 3 изображает блок-схему некоторых компонентов контроллера синхронной/асинхронной связи, или SACC, (SACC-Synchronous/Asynchronous Communication Controller), который может использоваться в архитектуре согласно настоящему изобретению, фиг. 4 является схемой, изображающей соотношение различных элементов в синхронных сигналах.

Блок-схема архитектуры контроллера в соответствии с настоящим изобретением, которое может быть встроено в IR приемопередатчик, изображена на фиг. 1. Система контроллера по существу объединяет контроллер 10 связи, первичный UART, UART_ A, вторичный UART, UART_B, специализированную логическую схему поддержки и ряд цифровых модемов, которые могут содержать матрицу IR модемов, соединенных параллельно. Система контроллера и ее работа будет описана в терминах их различных функций.

Стандартный UART, UART_ A, встроен в архитектуру контроллерной системы для обеспечения полной совместимости со спецификацией IRDA стандарта. Для этого случая, когда главная вычислительная машина (Host), содержащая систему контроллера, запускает прикладную программу, которая написана так, что она следует правильному протоколу с использованием инфракрасного обмена, UART_A может быть соединен напрямую между шиной процессора (HOST BUS) и любым асинхронным модемом, например, IRDA модемом и модемом амплитудной манипуляции (Amplitude Shift Keying - ASK) в матрице IR модемов. Если, однако, прикладная программа записана без какого-либо обеспечения должного протокола связи, то второй UART, UART_B, может быть добавлен и подсоединен к первому UART, UART_A. В таком случае, когда разрешена эта особенность, то переданные сигналы, выходящие через UART_A, могут быть захвачены вторым UART_B и переданы назад через HOST BUS в HOST центрального процессора главной вычислительной машины прежде, чем сигнал посылается в действительности. Эти перехваченные сигналы затем могут прогнаны через соответствующий протокол связи, который проверит целостность данных перед поступлением выходящего сигнала на контроллер 10, IR модемы и выход 18 инфракрасного сигнала. Входящие или принятые данные будут проходить через IR модемы и контроллер 10 и могут быть отфильтрованы HOST процессором и переданы через второй UART_B прежде, чем они достигнут первого UART_A. Таким образом, UART_A может быть или подсоединен к матрице IR модемов напрямую или к UART_B. Поэтому система может полностью поддерживать существующие применения, использующие IR излучение, и обеспечивать некоторую степень IR прозрачности для связи, записанной для проводных UART.

Пропускная способность системы.

Для увеличения эффективной скорости передачи данных, в контроллер 10 встраивается блок синхронного обмена. Этот блок будет называться контроллером синхронной/асинхронной связи, или SACC, в котором подобно UART_A обеспечивается прямой доступ к памяти (DMA), что будет более подробно объяснено. Этот SACC, который может быть модифицированной версией функционального системного блока Z85C30, получаемого от VLSI Technology, Inc., Burlington, MA, как будет более подробно объяснено ниже, сконструирован для работы или в синхронном режиме или в асинхронном режиме, и является, поэтому, только компонентом, который подсоединен и к синхронному и асинхронному IR модемам в матрице IR модемов.

SACC, во-первых, функционирует для посылки или приема данных в синхронном или асинхронном режиме для высокой скорости передачи данных. Использование синхронной передачи данных увеличивает пропускную способность системы с помощью устранения накладных расходов, связанных со стартовыми и стоповыми битами, которые требуются в асинхронной связи. Логическая схема обеспечения встраивается в SACC для переключения источника (12) синхронизации системы в SACC для разрешения синхронных скоростей передачи данных 2.34 Мбит/сек, 1.152 Мбит/сек, 576 кбит/сек, 288 кбит/сек, и 144 кбит/сек. Дополнительно, SACC может увеличить производительность системы с помощью приема на себя многих задач, которые обычно будут требовать системного процессора. Например, SACC может включать в себя возможность выполнения распознавания адреса, вычисления CRC (контроль с помощью избыточного циклического кода), поддержание состояния фрейма в аппаратном обеспечении.

Как отмечено выше, одной из наибольших проблем в высокоскоростной передаче данных является узкое место, связанное с пропускной способностью шины. Хотя существует несколько путей решения этой проблемы, включая локальный буфер фрейма, в настоящей архитектуре используется прямой доступ к памяти с 16 8-битными устройствами памяти FIFO магазинного типа для приема и передачи и UART_ A и SACC HOST интерфейсов. UART_B также оборудован памятью FIFO, но не использует DMA. Так как количество каналов DMA на шине процессора обычно ограничено, то два канала могут совместно использоваться (разделяться) и UART_ A и SACC. Каждый DMA канал может быть запрограммирован для использования или этих двух каналов, а также может быть недоступен. Генерируются два сигнала прерывания для захвата прерывания от Host. Одно из этих двух прерываний генерируется исключительно в UART_A, а другое прерывание разделяется устройствами SACC, UART_ B и логической схемой 14 управления энергопотреблением (Power Management) (см. фиг. 1).

Схемы многократной модуляции.

Данная система предназначена для поддержки схем многократной модуляции и в результате включает в себя матрицу цифровых модемов, которые предпочтительно являются IR модемами и состоит из матрицы из пяти устройств или компонентов. Матрица предпочтительно объединяет IRDA совместимый модем (IRDA MODEM), модем, совместимый с Sharp 500 кГц амплитудной манипуляцией (ASK) (ASK модемом), модем NRZI с частичной длительностью импульса вспышки (NRZI MODEM), двухфазный или частотномодулированный модем с частичной длительностью импульса вспышки (FM модем) и модем устройства потребителя (Consumer Device MODEM - CD модем). Предпочтительные лучшие варианты воплощения ASK модем, NRZI модем и FM модем для применения в такой системе раскрыты в ожидающих решения патентных заявках США сер. N (YO994-178), (YO994-176) и (YO994-179), поданными тем же заявителем и даже с той же датой. Так как NRZI модем, FM модем и CD модем не используются UART_A, то UART_A подсоединен только к IRDA модему и ASK модему, в то время как SACC может быть подсоединен ко всем пяти модемам. UART_B не подсоединен ни к одному модему.

Схема модуляции IRDA модема является той же, что и в IRDA стандарте. Для обеспечения понимания основных принципов в настоящем описании сигналы умозрительно разделяются на битовые ячейки и со стороны передатчика импульс длительностью в 3/16 битовых ячейки или фиксированной длительности приблизительно 1.63 мксек вырабатывается всякий раз, когда передающие данные равны нулю (см. сравнение форм сигнала на фиг. 2). На принимающей стороне принимаемые импульсы продлеваются на всю полную длительность битовой ячейки, и генерируется сигнал LOW (низкого уровня) для данного периода битовой ячейки для получения выходного сигнала NZR (Non-Return-to-Zero - не возвращающийся в ноль). Входящий переданный сигнал также имеет NZR формат.

Схема модуляции ASK модема выполняет ASK модуляцию Sharp поднесущей частотой 500 кГц. На передающей стороне импульсы прямоугольной формы поднесущей 500 кГц передаются всякий раз, когда передаваемые данные равны нулю (см. фиг. 2). На принимающей стороне для демодуляции ASK модулированного сигнала в NRZ формат встраивается цифровой полосовой фильтр. В качестве части логической схемы полосового фильтра применяется схема детектирования несущей 500 кГц для отличия ASK модулированного сигнала от других сигналов.

Схема модуляции NRZI модема вкратце работает следующим образом. Для переданного сигнала входящие цифровые данные сначала кодируются в NRZI (Non-Return-to-Zero-inverted - не возвращающийся в ноль с инверсией) формат, который подвержен переходу всякий раз, когда передаваемые данные равны нулю. Дополнительно вставляются нулевые биты во входящие данные перед кодированием всякий раз, когда детектируются 5 последовательных единичных битов. Затем часть, предпочтительно около 1/4, от длительности IR вспышки импульса битовой ячейки передается всякий раз как определяется переход в кодированном сигнале (см. фиг. 2). На приемном конце всякий раз как детектируется переход во входящем IR сигнале, выходной сигнал переключается для формирования сигнала в формате NRZI. Сигнал в формате NRZI подается на SACC, и SACC декодирует его в NRZ формат данных.

Схема модуляции двухфазного или FM модема вкратце заключается в следующем. Для переданного сигнала входящие данные сначала кодируются в качестве в формате двухфазной метки (FMI) или формате двухфазного пространства (FMO), причем форматы данных соответствуют различным переходам в данных. Затем кодированная битовая ячейка в каждом формате разделяется на 1/2 битовой ячейки для рассмотрения. В обоих форматах всякий раз, когда существует сигнал высокого уровня (HIGH) в каждой половине битовой ячейки, то часть, предпочтительно около 1/4, от длительности IR вспышки импульса битовой ячейки передается (см. FM1/вспышка и FM0/вспышка на фиг. 2). На приемном конце всякий раз, когда детектируется импульс, то импульс расширяется до полной половины длительности битовой ячейки. В некоторых случаях, например, когда имеет место насыщение приемника, принятый импульс может быть удлинен схемой приемника. Поэтому, для того, чтобы избежать нерезкости (обеспечить различение) между одиночным импульсом и двумя объединенными последовательными импульсами, время второй выборки определяется, исходя из переднего фронта первого приходящего импульса. Этот принятый сигнал в формате FM декодируется SACC в формат NRZ.

CD модем достигается с помощью обхода всех предшествующих модемов и использованием генератора частоты SACC для генерирования частоты несущей для переданного импульса. Модемное программное обеспечение использует системный таймер для определения длительности импульса. На приемном конце существует несколько способов построения CD демодулятора. Например, немодулированный сигнал может быть подан на вывод детектирования несущей данных (-DCD) SACC так, чтобы можно было применить программное обеспечение для измерения частоты несущей, а затем - измерить длительность импульса. Различные другие способы поддержания инфракрасных сигналов устройства абонента могут использоваться в рамках компетенции специалистов.

Обеспечение детектирования многократной модуляции.

Так как IR контроллер согласно изобретению может поддерживать схемы многократной модуляции, то встраивается оборудование для того, чтобы отыскать, какой модем или матрица IR модемов использовать для конкретного сеанса связи. Стратегия детектирования IR модуляции строится на факте, что IR контроллер может быть сконфигурирован для запуска синхронного модема в то же время, когда запускаются асинхронные модемы. То есть, IRDA модем, ASK модем и CD модем, также как и любой из NRZI или FM модем, могут быть разрешены одновременно, в то время как контроллер готов для приема поступающего сигнала. Хотя существующие программы IR связи обычно имеют некоторые разновидности протокола связи для восстановления потерянных данных, более ранние применения, которые используют модулированный сигнал IRDA типа, не запускают ни одного из таких протоколов. Поэтому детектирование IRDA модуляции должно осуществляться без потери каких-либо данных. Так как сигнал IRDA типа может быть не восстановлен из-за потери первого символа данных, то UART_A должен быть подсоединен к IRDA модему и должен быть готов принять IRDA данные. Наоборот, ASK тип сигнала должен обладать некоторой разновидностью протокола связи после введения такой схемы, так что потеря первого символа допустима. Так как схема ASK модуляции будет восстановлена из потери символа, то необходимо, чтобы только логическая схема автоматического детектирования несущей была разрешена при ожидании входящего сигнала. IR контроллер может затем переключиться на ASK модем только после детектирования первого бита ASK несущей. Так как высокоскоростная синхронная связь всегда запускает протокол связи, то может быть предсказано, что касается того, какая модуляция должна использоваться - или NRZI или FM, то любой модем может быть выбран во время ожидания. Наконец, CD модем всегда подсоединен к -DCD линии SACC.

Когда неизвестный сигнал достигает приемной линии RXD такого контроллера, входной сигнал будет проходить через IRDA модем, выбранный синхронный модем (NZRI или FM) и CD модем параллельно с логической схемой детектирования ASK несущей. Если входящий сигнал имеет IRDA тип, то: 1) UART_A должен принять корректные данные без какой-либо ошибки фрейма, 2) логическая схема детектирования ASK несущей не должна детектировать какую-либо ASK несущую, 3) SACC должен или не принимать верный символ открытия фрейма или принимать аварийно завершенный фрейм. -DCD линия SACC должна детектировать какой-нибудь переход уровня, и, начиная с этого времени, программа будет измерять длительность импульса и частоту несущей, если длительность импульса достаточно широка, чтобы быть сигналом устройства абонента. Из всех этих обстоятельств программа должна заключить, что входящий сигнал имеет IRDA тип.

Если входящий сигнал является ASK модулированным сигналом с частотой 500 кГц, то: 1) IRDA модем не будет правильно демодулировать сигнал, вызывая возможную ошибку фрейма на UART_A, 2) логическая схема детектирования ASK несущей должна детектировать несущую, и
3) SACC возможно примет аварийно завершенный сигнал. Вход -DCD SACC должен детектировать переход, и, начиная с этого времени, программа будет измерять длительность импульса и частоту несущей, если импульс достаточно широк, чтобы быть сигналом устройства абонента. Исходя из этого, программа может заключить, что принятый сигнал является ASK сигналом, и подготовить контроллер для приема ASK сигнала вместо IRDA сигнала.

Если входящий сигнал является высокоскоростным синхронным сигналом (см. фиг. 4), то SACC должна детектировать верные флаги и фрейм неаварийных данных вместе с правильным CRC. Если это имеет место, то можно точно предположить, что принятый сигнал является высокоскоростным синхронным сигналом (или NRZI или FM).

Если входящий сигнал является ни одним из вышеуказанных, тогда, измеряя длительность перехода входящего сигнала на линии -DCD SACC, можно определить, является ли он сигналом шины абонента, так как сигнал абонента является относительно медленным, но имеет фиксированную частоту несущей, не похожую на сигнал IRDA.

Подавление эха.

Схема включает в себя несколько особенностей специально для компенсации некоторых проблем, связанных с использованием инфракрасного излучения в качестве среды передачи. Например, когда IR световой сигнал передается IR приемопередатчиком, то инфракрасный сигнал или электрически связанный сигнал может быть считан приемником, встроенным в устройство приемопередатчика. Этот тип эха иногда полезен для обнаружения конфликтов или верификации передачи, но в большинстве случаев такое эхо является скорее проблематичным, чем выгодным для протоколов связи. Поэтому, архитектура контроллера также обеспечивает возможность подавления эха своего собственного переданного сигнала. Выходы всех IR модемов объединяются и посылаются на логическую схему 16 подавления эха (см. фиг. 1). Схема 16 может выдавать импульс на линию TXD передачи данных и на вход линии RXD приема данных, эти линии поступают на контактные площадки 18 ввода/вывода (I/O), которые связаны с IR приемопередатчиком, который формирует и принимает импульсы инфракрасного излучения. Если подавление эха разрешено, то линия RXD приема данных является нестробированной приблизительно 25 нс после переднего фронта переданного импульса и остается нестробированной в течение 750 нс после среза переданного импульса на линию TXD передачи данных. Если подавление эха не разрешено, приемопередатчик может принимать любой входящий сигнал от другого приемника или передатчика. Выходной сигнал логической схемы подавления эха на TXD подается на контактную площадку 18 ввода/вывода, а также подается обратно на линию RXD приема, если кольцевая проверка разрешена, так, чтобы можно было принять свой собственный переданный сигнал. Эта возможность кольцевой проверки выгодна для диагностики системы.

Обсуждение энергопотребления.

Одним из значительных преимуществ связи с помощью инфракрасного излучения перед другими типами радиообмена является то, что можно работать при очень малой мощности, и поэтому он является подходящим для маломощного применения, например, связи в портативных компьютерах. Однако когда скорость данных в таком обмене инфракрасным излучением увеличивается, рассеивание энергии при таком обмене с использованием инфракрасного излучения становится достаточно значительным. В результате, в настоящую архитектуру встраивается очень точная логическая схема 14 управления энергопотреблением для выборочной активизации и деактивизации различных компонентов. В частности, UART_A, UART_ B и SACC могут быть отключены по отдельности под управлением программного обеспечения. Конечно, UART_ A должен быть включен для использования UART_ B, т. к. UART_B без UART_A не является выгодной конфигурацией. Только выбранный в данный момент модем из матрицы IR модемов является необходимым, а оставшиеся модемы могут быть запрещены. В дополнение к такому индивидуальному управлению может также существовать общий сигнал недоступности, который будет переводить весь контроллер IR обмена в состояние низкого потребления, сохраняя в то же время регистровое содержимое. Контроллер может вырабатывать программируемый флаг, который указывает на активность IR связи, и который может быть использован вместе с общим сигналом недоступности для предотвращения нежелательного запрета во время связи. Когда контроллер находится в состоянии с низким потреблением, то любой входящий инфракрасный сигнал может генерировать прерывание, если это разрешено, так, что HOST может возвратить контроллер в активное состояние. Контроллер может быть подсоединен к двум инфракрасным приемопередатчикам с отдельными сигналами отключения питания в случае, если система требует два инфракрасных окна для охвата более одного направления.

Архитектура также имеет схему 20 для получения сигнала, который может быть использован для управления усилением IR приемопередатчика. Такой сигнал управления усилением может быть использован с сигналами отключения питания приемопередатчика, сигналами передачи (TXD) данных и приема (RXD) данных для управления мощностью передачи, а также коэффициентом усиления усилителя приемника. Сигнал управления усилением является мультиплексированным с сигналом TXD данных передачи (см. фиг. 1) так, чтобы конструкция IR передатчика могла быть упрощена в случае, если управление усилением не используется. Так как контроллер охватывает множество скоростей данных и схем передачи, то очень трудно оптимизировать IR приемопередатчик для одной конкретной скорости и типа модуляции. В случае, когда двухканальный приемник строится для высокой и низкой скоростей, контроллер также обеспечивается высокоскоростным входом, а также низкоскоростным входом. Низкоскоростной вход подсоединен к асинхронному IRDA модему, а высокоскоростной вход подсоединен к NRZI, ASK и FM модемам. Вход CD модема подсоединен и к высокоскоростному и к низкоскоростному входам.

Аппаратное обеспечение.

Для сокращения времени и стоимости сборки и конструирования контроллера согласно настоящему изобретению могут использоваться стандартные промышленные компоненты. Например, в вышеописанной архитектуре могут быть встроены UART_ A и UART_B, используя ФСБ 16550 (FSB - функциональный системный блок, ФСБ), доступный от фирмы VLSI Technology, Inc., Burlington, MA. Для SACC может быть применена модифицированная версия Z85C30 ФСБ, также доступная от фирмы VLSI Technology, Inc., изначально сконструированная фирмой Zilog Inc. Эти три ФСБ могут быть встроены в стандартную 0.8 мкм КМОП ячейку, сконструированную вместе с логической схемой (14) управления энергопотреблением, логической схемой (16) подавления эха, логической схемой (20) управления усилением и логической схемой интерфейса с основной машиной (Host), а также с IR модемами.

ФСБ Z85C30 может быть модифицирован так, чтобы соответствовать вышеописанной архитектуре. Так как SACC обычно используется при более высокой скорости, то пропускная способность шины является наиболее критичной. Поэтому, глубина памяти FIFO магазинного типа и для приема и для передачи увеличивается до 16, как изображено на фиг. 3, а также добавляется поддержка прямого доступа к памяти (DMA). Далее, для сокращения вмешательства host во время передачи данных добавляются некоторые автоматические возможности, например, автоматическая вставка двух открывающих флагов (см. фиг. 4). Фрейм в формате SDLC (синхронное управление передачей данных) приспособлен для IRDA, и поэтому, в качестве расширения до IRDA, высокоскоростная синхронная связь также использует SDLC фрейм. Такой фрейм имеет минимальную длительность, образуемую двумя открывающими флагами (OF), необязательным 8-битным адресным полем (ADDR), за которым следует поле данных (DATA), 16 бит поле циклического избыточного кода CCITT CRC, и наконец, минимум один флаг закрытия (CF), как изображено на фиг. 4. Соответственно, аппаратное обеспечение ФСБ Z85C30 может быть сконфигурировано для автоматической вставки минимум двух открывающих флагов и может быть модифицировано для автоматического утверждения 16 битового циклического избыточного кода CCITT CRC в конце фрейма, если синхронная связь разрешена также, как и для добавления минимум одного закрывающего флага в конец CRC. Используется также вставка нулевого бита для различения флагов от данных, а также для гарантии, что некоторые компоненты, работающие на переменном токе (AC) используются в схеме, так что цифровая ФАПЧ может быть захвачена на автоматическое сопровождение входящего сигнала в случае использования NRZI модема.

Реализация ФСБ Z85C30 модифицируется так, чтобы применить счетчик генератора скорости передачи в бодах (BRG) в качестве счетчика переданных байтов. Выбор источника PCLK для BRG изменяется для приема сигнала записи (WRITE) или в регистр 7 (WR7) записи или в память FIFO передачи в качестве входа синхронизации, предпочтительнее чем PLCK вход, когда установлен первый бит регистра 14 записи (WR14). Когда этот режим выбран, то счетчик BRG уменьшается в соответствии с каждым сигналом записи (WRITE), поданным на WR7 или FIFO передачи. Выходной сигнал обнуления BRG используется для активизации асинхронной очистки бита аварийного завершения посылки (бит 3) в регистре 10 записи (WR10) в этом режиме. Поэтому в такой реализации BRG может быть загружен несколькими байтами, предназначенными для передачи, а бит аварийного завершения посылки может быть установлен программным обеспечением. Когда в FIFO передачи записано нужное количество байт, то будет выдан выходной сигнал обнуления BRG, и бит аварийного завершения посылки будет сброшен, так что фрейм должен заканчиваться флагом. Если система замыкает фрейм перед посылкой нужного количества байт, бит аварийного завершения посылки будет оставаться установленным, и фрейм будет "закрыт" последовательностью аварийного завершения.

Для упрощения внешней смешанной логики реализация использует встроенную схему цифровой фазовой автоподстройки частоты (DPLL) SACC и преобразователи последовательного кода в параллельный в SACC и UART как можно больше. Поэтому, матрица IR модемов сконструирована не для захвата на автоматическое сопровождение частоты несущей, а просто для модуляции или демодуляции сигналов с некоторым минимальным количеством цифровых фильтров. Подходящие реализации IR модемов раскрыты в вышеупомянутых ожидающих решения патентных заявках. Как изображено на фиг. 2, кодировщик и модулятор преобразуют NRZ-форму волны в соответствующий модулированный сигнал. Декодер и демодулятор преобразуют модулированные сигналы обратно в формат NRZ. Или UART_A или SACC используются далее для добавления или удаления старт/стопных битов или флагов.

Для того, чтобы подчиняться IRDA стандарту, а также для обеспечения 100% совместимости с асинхронным последовательным СОМ портом, UART 16550 выбирается для UART_A. Адрес UART_A является полностью программируемым так, чтобы он мог быть отображен на любой адрес стандартного СОМ порта. Адреса для SACC и UART_B, также как и для логических схем управления (20) и управления энергопотреблением (14) (см. фиг. 1), зарезервированы в 16 непрерывных положениях байтов. Отдельный 8-байтовый адресный диапазон резервируется для конфигурации микросхемы.

Как отмечено выше, контроллер IR обмена согласно изобретению может быть реализован с UART_B или без него в зависимости от применения, для которого предназначена система. Если программы, которые будут запускаться контроллером, написаны для IR связи со стандартным UART, то UART_B может не применяться. Если, однако, контроллер должен поддерживать прикладную программу, которая написана без осведомленности о том факте, что СОМ порт используется в качестве порта инфракрасной связи, тогда UART_B должен быть добавлен. Когда UART_B добавлен и петлевая передача сигналов
UART_ A и UART_ B разрешена, то последовательные входные данные UART_A подаются на последовательный вывод UART_B, а последовательные выходные данные UART_ A подаются на последовательный вход UART_B. Модемные сигналы передаются посредством нуль-модемного кабеля. Например, вывод -RTS схемы UART_ A подсоединен к выводу -CTS UART_B и наоборот. Вывод -DTR UART_A подсоединен к выводу -DST UART_B и наоборот. Вывод -DCD UART_A подсоединен к выводу -OUT1 UART_ B, а вывод -RI UART_A подсоединен к выводу -OUT2 UART_B. Когда петлевая передача сигналов недоступна, то линии данных последовательного ввода или последовательного вывода UART_A могут быть подсоединены или к IRDA модему или к ASK модему. Сигналы управления модемом, например, -RTS или -DTR остаются соединенными между UART_A и UART_B независимо от того, доступна ли петлевая передача сигналов или нет. Вывод частоты синхронизации UART_A подсоединен ко входу синхронизации UART_B так, что UART_A и UART_B могут быть запущены всегда с одинаковой скоростью. Важно, однако, быть уверенным, что триггер делителя скорости в UART_B всегда был установлен в 1. Регистр управления линией (LCR) UART_ B, за исключением бита 7, который является битом доступности триггера делителя скорости, сконструирован так, чтобы иметь одинаковое значение, что и UART_A всякий раз как LCR в UART_A обновляется так, чтобы связь между UART_A и UART_B могла быть выполнена с одинаковой конфигурацией. Хотя предлагаемые UART_B, воплощающие промышленный стандартный 16550 UART, обычно применяются без поддержки прямого доступа к памяти (DMA), 16550 имеет встроенную логическую схему поддержки DMA. Так как пропускная способность системной шины является одним из узких мест, то логическая схема поддержки DMA для UART_A применяется в настоящем воплощении. Из-за требований высокой пропускной способности шины во время петлевой передачи сигналов UART_A и UART_B, ожидается, что петлевая передача сигналов будет запускаться с невысокой скоростью (в бодах) и поэтому, DMA на UART_B в данном частном воплощении не поддерживается.

Линия (TXD) передачи данных подсоединена к выходам IRDA модема, ASK модема, NRZI модема, FM модема и CD модема, а линия (RXD) приема данных подсоединена ко входам IRDA модема, ASK модема, NRZI модема и FM модема. Выход CD модема подсоединен к линии -DCD SACC. Линия передачи данных в SACC является активизированной только в то время, когда -RTS SACC активен так, что передатчик может находится в нерабочем состоянии во время состояния ожидания или приема. Логическая схема управления может разрешить один или более модемов на время, зависящее от запущенного протокола. IRDA модем и FM модем используют синхронизацию с избыточной дискретизацией и для приема и для передачи. NRZI модем также использует синхронизацию с избыточной дискретизацией, хотя это не является абсолютно необходимым. ASK модем использует сигнал синхронизации системе для генерирования несущей фиксированной частоты и приемник также использует системные часы для синтеза цифрового полосового фильтра. CD модем использует встроенный генератор частоты.

Можно видеть, что IR контроллер согласно изобретению может быть использован в любой компьютерной системе, также как и в любом бытовом контроллере вместе с некоторыми "интеллектуальными" устройствами обработки, например, встроенным контроллером инфракрасного обмена. Такой IR контроллер может быть также использован в карте адаптера для настольного компьютера, также как и в периферийных устройствах, например, принтерах, для обеспечения локальной направленной радиосвязи.

Формула изобретения

1. Система контроллера для использования в приемопередатчике связи, имеющем множество модемных средств и шину для внутренней передачи сигналов, отличающаяся тем, что модемные системы выполнены с возможностью выборочной модуляции и демодуляции синхронных и асинхронных сигналов соответствующими форматами кодирования, причем по меньшей мере одно из указанных модемных средств выполнено с возможностью кодирования асинхронных сигналов и по меньшей мере одно из указанных модемных средств - с возможностью кодирования синхронных сигналов, при этом универсальный асинхронный приемник / передатчик (УАПП) включен между указанной шиной и по меньшей мере одним из указанных модемных средств кодирования асинхронного сигнала, а контроллер синхронной / асинхронной связи (КСАС) включен между указанной шиной и указанным множеством модемных средств и выполнен с возможностью передачи асинхронных сигналов между указанной шиной и указанным модемным средством кодирования асинхронного сигнала и передачи синхронных сигналов между указанной шиной и указанным модемным средством кодирования синхронного сигнала, посредством чего указанная система контроллера модулирует и демодулирует сигналы посредством синхронного и асинхронного кодирующих форматов.

2. Система по п.1, в которой указанное множество модемных средств содержит модем комитета по стандартизации доступа инфракрасных данных и модем НВНИ (не возвращающийся в ноль с инверсией).

3. Система по п.1, в которой указанное множество модемных средств содержит модем комитета по стандартизации доступа инфракрасных данных и двухфазный модем.

4. Система по п.1, в котором указанное множество модемных средств содержит модем амплитудной манипуляции (АМ-модем).

5. Система по п.1, также содержащая средство прямого доступа к памяти, связанное с универсальным асинхронным УАПП и КСАС.

6. Система по п.1, также содержащая средство для выборочного управления питанием, подаваемым к УАПП, КСАС и указанному множеству модемных средств.

7. Система по п.1, также содержащая средство приема, подключенное к указанному множеству модемных средств, для приема и подачи к ним модулированных сигналов, и средство передачи, подключенное к указанному множеству модемных средств для передачи от них модулированных сигналов.

8. Система по п. 7, также содержащая средство регулировки усиления, подключенное к средству приема и средству передачи, для регулировки усиления модулированных сигналов.

9. Система по п. 7, также содержащая средство подавления эха, подключенное к средству приема и средству для отключения стробирования средства приема в течение заданного периода после выведения переданного сигнала на средство передачи.

10. Система по п.7, также содержащая средство выведения инфракрасного сигнала, подключенное к средству передачи и выполненное с возможностью преобразования переданных сигналов от средства передачи в инфракрасные световые сигналы.

11. Система по п.1, также содержащая средство для проверки сигнала на целостность и второй УАПП, подключенный между УАПП и шиной, для перехвата и передачи входного сигнала на средство проверки на целостность.

12. Система по п. 1, также содержащая средство синхронизации, подключенное к КСАС для получения скоростей синхронной передачи данных 2,34 Мбит / с, 1,152 Мбит / с, 576 Кбит / с, 288 Кбит / с и 144 Кбит / с.

13. Система по п. 1, в которой КСАС содержит средство для выполнения распознавания адреса, средство для вычисления циклического избыточного кода и средство для сохранения состояния группы данных.

14. Система по п.1, в которой указанное множество модемных средств содержит модем комитета по стандартизации доступа инфракрасных данных, НВНИ-модем, двухфазный модем, модем, совместимый с амплитудной манипуляцией (АМ-модем) и модем устройства потребителя (УП-модем), также содержащая средство для модема комитета по стандартизации доступа инфракрасных данных, АМ-модема и УП-модема и любого одного из НВНИ-модемов или двухфазного модема одновременно, когда указанные модемы готовы для приема входящего сигнала.

15. Система по п.14, также содержащая КСАС, выполненное с возможностью детектирования перехода во входящем сигнале, и средство, связанное с КСАС, для измерения длительности импульса и частоты несущей входящего сигнала.

16. Способ действия приемопередатчика связи, имеющего шину для внутренней передачи подлежащих модуляции сигналов, отличающийся тем, что сигналы форматов и синхронного и асинхронного кодирования модулируют, осуществляют параллельное подключение множества модемов для выборочного модулирования и демодулирования синхронных и асинхронных сигналов посредством соответствующих форматов кодирования, причем по меньшей мере один из указанных модемов кодирует асинхронные сигналы и по меньшей мере один из указанных модемов кодирует синхронные сигналы, осуществляют подключение УАПП между указанной шиной и по меньшей мере одним из указанных модемом асинхронного кодирования сигнала и передают между ними асинхронные сигналы, и осуществляют подключение КСАС между шиной и множеством модемов и передают асинхронные сигналы между шиной и модемами кодирования асинхронного сигнала, а также передают синхронные сигналы между шиной и модемами кодирования синхронного сигнала и осуществляют указанной системой контроллера модулирование и демодулирование сигналов посредством форматов и синхронного и асинхронного кодирования.

17. Способ по п.16, в котором множество модемов содержит модем комитета по стандартизации доступа инфракрасных данных и НВНИ-модем.

18. Способ по п.16, в котором множество модемов содержит модем комитета по стандартизации доступа инфракрасных данных и двухфазный модем.

19. Способ по п.16, в котором множество модемов содержит модем, совместимый с амплитудной манипуляцией (АМ-модем).

20. Способ по п.16, отличающийся тем, что подключают второй УАПП между указанным УАПП и указанной шиной, осуществляют перехват и передачу входного сигнала от указанного УАПП к указанной шине и осуществляют проверку на целостность.

21. Способ по п.16, отличающийся тем, что подключают генератор синхроимпульсов к указанному КСАС и получают скорость синхронной передачи данных 2,34 Мбит / с, 1,52 Мбит / с, 576 Кбит / с, 288 Кбит / с и 144 Кбит / с.

22. Способ по п.16, отличающийся тем, что применяют указанный КСАС для выполнения распознавания адреса, вычисления циклического избыточного кода и сохранения статуса группы данных.

23. Способ по п.16, в котором указанное множество модемов содержит модем комитета по стандартизации доступа инфракрасных данных, НВНИ-модем, двухфазный модем, совместимый с амплитудной манипуляцией АМ-модем, модем устройства потребителя - УП-модем, и который также содержит этап разрешения модема комитета по стандартизации доступа инфракрасных данных, АМ-модема, УП-модема и любого одного из указанных НВНИ-или двухфазного модемов одновременно, когда указанные модемы готовы для приема входящего сигнала.

24. Способ по п.23, отличающийся тем, что осуществляют также этапы детектирования перехода во входящем сигнале средством в указанном КСАС и измерения длительности импульса и частоты несущей указанного входящего сигнала средством, связанным с указанным КСАС.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4