CN1057893C - 下装信息的方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种用于由一个人计算机的CRT视频显示监视器传送数据到例如一多功能电子手表等的便携式信息装置的系统。此CRT视频显示器具有一提供屏幕光栅扫描的视频信号发生器和为将二进制编码数据格式化成具有起始位和结束位的串行数据毕特的信息块的程序。这些数据信息块被与屏幕的光栅扫描同步地送到视频信号发生器以便能使每一垂直帧得到整数的一个或多个数据信息块，同时被加以调制以改变屏幕亮度来得到对应于二进制编码发送器脉冲信号存在与否的光脉冲。便携式信息装置被置于CRT屏幕视线范围之内并使其光传感器在其面对着屏幕时检测光脉冲。由光传感器得到的信号经放大，滤波以消除周围光源的闪烁和外界寄生光信号并将此接收到的脉冲变换成以一予先选定的脉冲重复速率在高、低逻辑电平之间变化的二进编码数据信息块。此便携式信息装置存贮所接收到的数据为随后应用。

Description

下装信息的方法和设备

本发明涉及由一包含一可控光源的数据发送装置，例如一具有一阴极射线管(CRT)屏幕显示器的计算机向一便携式信息装置(例如像一多功能电子手表之类的腕式仪器)传送信息或数据。

计算机和手持式大小的便携式信息装置的应用均在继续扩大。已经开发有采用通信接口协议例如RS232C、RS449和V.35在计算机处理器(例如同步和异步平行通信装置)之间传送信息的各种不同的方法。可采用储如ASCII、EBCDIC等的标准编码按为交接处理过程、开始、停止和检测所发送数据订立的协议传送二进制编码信号。许多传送方法要求在装置之间作直接电气连接。这样的直接连接可能是很麻烦的，而在某些情况下是不现实的，因为牵涉到额外的硬件需求。

有数种采用光技术传送信息的方法。一广为公知的方法采用光笔在一CRT上检测和选择信息。这一方法要求用户手工移动光笔到显示屏上的每一个对象来读取一整幅图象。这种数据俘获方法固有地速度很低且用户易于出错(例如说漏读目标)。来自其他信号的可能的干扰要求定位极其接近所希望的信号。光笔法的另一缺点是必须在该便携式装置之外，或者在此便携式装置中专门设置有外设硬件，用以将信息传送回到控制CRT的装置。

光技术的另一种实施方案是利用光发射器和光传感器的组合来传送信息。通常，传送过程的两方都采用专用硬件，以便保证接收器和发送器被设置得以相同的传送速率、即波特率运行。欲加以装载信息的装置被置于发射机的前面，开始信息传送。不幸的是，这一信息传送方法也需要专门的硬件，而且常常不能与现有的硬件装备相兼容。提出有各种不同建议在CRT显示屏上特定的小窗口地区与电视广播信号同时地加以二进制编码数据。例如美国专利4999617(Vemura等，1991年3月12日)和美国专利3993861(Baer，1976年11月23日)中所讨论的这种建议，需要光传感器接触或者靠近地聚焦于CRT屏幕上的数据图象上，而且有时为真空座所握持。

由于便携式信息装置的应用扩大，日益增加地需要这些装置在它们的功能上灵活。许多现有的便携式装置已设计成多功能的，例如手表/计算器的组合。腕式仪器已由它们的计时作用发展到包括：记录数据、精密计时、报警、计算、计程、寻呼和通信功能。许多现有便携式信息装置的缺点是不能方便地下装提供新功能的程序。许多现有便携式信息装置的另一缺点是它们的数据库如不以手工输入新的数据就不能方便地加以更新。可加以更新的现有装置一般其输入能力均非常有限，因为它们或者根本不具有键盘或者是非常基本的键盘，否则它们就需要由专门的硬件来加以更新。这严重地限制了用户的灵活性，因为用户必须能非常容易地访问多半不是便携式的更新硬件。手表特别难以输入信息或更新信息。已提出了各种不同的利用按钮或微型键盘输入数据的方案，其中没有一个是完全令人满意的。一种理想配置将是，便携式装置能由任一可控光源来加以更新，例如利用台式大小的计算机监视器和电视机中的CRT视频显示屏幕。

因此理想的是寻求一种便携式信息装置，对其进行信息下装可不必作实际的连接或需要使该便携式装置非常接近信息源。再一点所希望的是得到一便携式信息装置，能适应以能由源装置可靠地接收的最高波特率接收异步串行数据。此外还希望得到的便携式信息装置，能由现有的CRT视频显示器进行下装而无需作任何硬件改变。

在其优先形式中，本发明提出一由一数据发送器传送数据到一便携式信息装置的系统，该数据发送器包括一欲传送的二进编码数据源，一带有提供以行频和垂直帧速率的屏幕光栅扫描的视频信号发生器的CRT视频显示器，将该二进编码数据格式化成具有起动位和结束位的串行数据位信息块的装置，各信息块适于作为以一显著小于CRT的行扫描频率和显著大于垂直帧速率的选定的脉冲重复速率的二进编码发送器脉冲串加以发送，为与屏幕光栅扫描同步地以便每一垂直帧具有整数的一个或多个数据块那样将该数据信息块传送到视频信号发生器的装置，和调制视频信号发生器以改变屏幕亮度和得到对应于二进编码发送器脉冲的出现或不出现的光脉冲的装置。该便携式信息装置包括一便于在一离开的但在CRT屏幕的视线之内以便能基本上从整个屏幕接收光线的地点加以操纵的外壳，一装在该外壳上适于在当其对着屏幕时能检测光脉冲的光传感器，一位于该外壳内部的用于提供对应于该光脉冲的被放大的二进制编码接收脉冲的放大器，位于该外壳内部的让预先选定的脉冲速率的频段通过而衰减较高和较低频率的带通滤波器，将该接收脉冲变换成以预先选定的脉冲重复速率在高和低逻辑电平之间变化的二进制编码数据块的装置，和位于该外壳内部的包括一连接来暂时存贮数据并具有存放来自寄存器的数据的随机存取存贮器的异步串行数据接口的数据采集装置。

本说明中所列附图为：

图1为本发明优选实施例的简化局部立面图，表明一其中的数据发送器是一用来与个人计算机相结合的CRT监视器和其中的信息装置为一多功能电子腕式仪器的数据传送系统。

图2为用作腕式仪器示例的便携式信息装置的简化局部平面图；

图3为按照本发明的原理的作发送器操作的CRT屏幕的简化立面图；

图4为一说明与CRT扫描相关连的典型荧光余辉和定时的简化图形；

图5为说明一CRT帧期间的显示光脉冲的图形；

图6为描述在与图5相应的同一CRT帧周期内便携式信息装置对所发射的异步串行数据的接收的图形；

图7为按本发明的原理构成的典型便携式信息装置的电路方框图；

图8为该便携式信息装置中适用的光传感器和接口电路的电路图；

图9为叙述按照本发明的原理的便携式信息装置的典型数据接收程序的流程图；

图10a-10d(后称图10)为叙述一按照本发明的原理被用作一可控光源的CRT监视器的典型数据发送程序的流程图；

图11a和11b(后称图11)为描述用户接口协议的运行的流程图；

图12为一利用一个人计算机的CRT监视器作为数据发射器而利用一手持电话清单和安排调度装置作便携信息装置作用的变型数据传送系统的简化局部立面图；

图13为该手持装置的顶视平面图；

图14为该手持装置的底视平面图；和

图15为表明数据传送型式的另一种配置的CRT屏幕显示器的立面图。

参看图1，以10总体表示的可控光源和数据发送器包含有一普通的CRT监视器12、普通的计算机14，键盘16和鼠标18。该便携式信息装置由一由表带22系在用户23的手腕上的多功能手表(见图2中的20)构成。此便携式信息装置，亦即手表20的输出可以是除用作为任何被下装进便携装置20的计算机功能的输出显示外还被用于显示时间、日期或其他普通时计功能的点阵液晶显示器(LCD)24。装置20还包含有一光传感器26和一或多个操作开关28、30，它们都被安置在外壳32上。对外壳32可如图1所示那样操作使得光传感器26在距监视器恰当的距离处对着CRT监视器12，将其与监视器12分开、但在其视线范围之内。

此CRT监视器包含有一通常的屏幕34，按照本发明此屏幕上显示作为被异步传送的逐个扫描线段36的二进制编码数据。

此被传送的数据可以来自含在计算机14内部的一数据源，例如存贮在计算机存贮器中的数据。另外此数据源可以是由一外部数据源例如一连接到一远程数据源的调制解调器异步接收到的，并通过计算机直接传送到监视12或被加以存贮稍后再作传送的。如果此CRT为电视机的视频显示器，此数据源可以是一天线输入或者是被连接到控制CRT上的电视画面的恰当电路的电缆电视输入。

图3为一表示仅一种类型的可能适应本发明的数据传送格式的CRT显示屏的放大图。在这一情况中，连续的CRT扫描段36被安排得连贯地出现以便能作为一光脉冲串传送两个二进制编码数据信息块38、40。信息块38、40在一垂直CRT光栅扫描的间隙期间内进行传送，而每一帧均具有整数的信息块，这是为二信息块，这在当进行垂直扫描但却无数据发送时可以舍去间隙42、44、46不管。信息块38、40出现在显示屏34上是空间上和时间上变化的光显示图象。

任何普通的CRT视频驱动器都可采用，单色或彩色的只要具有能被加以调制以改变信号亮度(或在彩色监视器中改变辉度)的普通视频信号发生器。例如可采用一分辨率为640×480的VGA监视器，其水平扫描频率为31.5KHz和垂直扫描速度(垂直刷新速度)为60Hz。光栅水平的扫描行35每四个水平扫描行出现一次，为清晰起见省略掉中间的扫描行。

参看图3，屏幕34上出现的二信息块38，40为普通格式之一的二进制编码数据，采用适宜作异步串行数据传送的任一所希望普通代码和协议。这里数据传送协议所选择的约定由一个起动位、八个数据位和一个结束位组成。高亮度激活的扫描线段36代表二进制逻辑0，而未显示光亮的扫描段则代表二进制逻辑电平1，以虚线36a表示。在所选择的约定中，起始位为逻辑电平0，结束位为逻辑电平1。两种逻辑约定均可选用，如果希望的话，也可以以光亮的线段代表逻辑电平1。

一适当的视频驱动程序驻留在计算机14中，它可被编程来调制视频信号发生器使得在屏幕34上的被选定坐标上由头到尾地增加每一被选择的扫描线段36、36a的屏幕亮度。如同本技术内所公知的，电子束光栅扫描激化连续的荧光体的点，在这些点被激化之后它们的亮度将继续维持。本发明中可以实现的数据传送速度除光探测器电路的反应速度和阈值电平外，还在某种程度上取决于荧光体的余辉。

由图4所示可看到荧光体亮度(以百分比表示)与时间关系的图形表示。一发光的扫描线段36是由一系列的具激励仅维持百万分之几秒的点亦即象素组成的。当荧光体被激化时，它就在此激励期间内在一个所谓的荧光过程(以48表示)的过程中产生亮度，然后这一亮度就在一由被称之为磷光现象(以50表示)的荧光体的余辉所决定的时间期间内衰减。连续的象素(未按比例表示)被快速地激化，并取决于光传感器中的光电晶体管的阈值，以及它的频率响应特性，仅被光传感器“发现”为一单个的光脉冲P。

参看图5，以一个大大扩展的时间尺度来描述一完整的CRT帧的时间。在选择垂直扫描速度为60Hz时，为16667μs。一系列光脉冲P以一预先选定的脉冲重复速度表示逻辑0(亦即未出现逻辑1的表示)。此脉冲重复速度是由对CRT屏幕上部位的编程(屏幕座标的位映象处理)来选择的，在这些部位将开始和结束对起动位、数据位和结束位的扫描线段。图5的比例对仅仅存在于一水平扫描行的一部分期间的脉冲P的宽度是作了很大的夸张了的。例如，在水平扫描频率为31.5KHz时，扫描一水平行所需的时间约为32μs。因此脉冲P的时间周期(相应于一发光的扫描段)可能接近10或小于10μs，或者如果希望的话它可以占据一扫描行的整个长度。然后，直到下一脉冲4显示之前有一包括所需的光栅回扫时间在内的数扫描行的时间间隔。因此，脉冲重复速度大大低于水平的扫描频率。

计算机14中的通常的通信程序可将欲加传送的二进制编码数据格式化成串行数据位信息块，并将此信息块与屏幕光栅扫描同步地发送到CRT的视频信号发生器，以使由此数据源得到的连续整数个数据块，如数据块38、40出现在每一相继的CRT帧上，亦就是说，每次CRT屏幕被刷新传送二数据块。数据以串行方式作为RZ(归零)脉冲发送。

另一种情形是，欲予传送的数据的视频显示可能涉及的是电视显示屏幕而不是计算机监视器。在这种情况下，数据来源或者是天线输入或者是连接到电视视频信号发生器的电缆电视输入。除为修改标准的电视广播图象外，还需要为使数据传输与显示屏的光栅扫描相同步的额外的控制装置。

图7表示便携式装置20的内部结构。装置20的控制由直接连接到寄存器102的中央处理单元(CPU)101完成。CPU101利用寄存器102在信息处理期间暂时存放数据。CPU101通过信息总线108连接到其余的内部硬件。CPU101在各种操作(例如电话号码的存贮)期间通过总线108访问随机存取存贮器(RAM)103作数据存贮和检索。只读存贮器(ROM)104被用于存放CPU101的初始化通电程序，以及其他信息(如型号，序号)，一用于控制另外的功能(例如手表状态中的计时)相适应操作程序，并通过总线108连接到CPU101。

显示RAM 105还连接到总线108，并被CPU 101及显示控制/驱动电路107用来控制手表显示器24。显示电路107被连接在总线108与显示器24之间。光传感器26被耦合到CPU 101通过接口电路52到连接到总线108的外部I/O插脚109。开关28和30被连接到与母线108连接的开关控制电路106。CUP 101根据来自开关和光传感器的输入以及当前的系统状态控制装置20的操作。

前述部件101-109最好被组合成一包含在便携式信息装置20(这里为一电子多功能手表)的外壳32内部的单一的集成电路。例如，Motorola公司现有产品中型号MC68HC05HG就是这样一种以微处理机为基础的集成电路，它包含一定时器、实时时钟系统、异步串行接口、同步串行接口、LCD驱动器、键盘、开关和场致发光管输出，与适用于存贮数据的ROM和RAM存贮器如这种应用中所述的相结合。

这一Motorola集成电路的异步串行接口适合于接收两种不同的可选波特率的和具有一个起始位、八个数据位和一个结束位的标准NRZ(传号/空号)格式的异步串行数据。采用一设计频率为38.4KHz的石英晶体驱动振荡器，通过可编程手段，接收机波特率可作软件选择到1200波特或2400波特。采用一32.768 KHz的石英晶体驱动振荡器，此接收机接收以2048波特传送的数据。(这是一种因为采用手表工业中的标准的32.768KHz石英晶体的非标准波特率)。2048波特时的脉冲重复速度为每秒2048脉冲。由于一帧中传送二个数据块而二块之间有空间时间所以有效的传送波特率较低。

光传感器26所检测到的光脉冲包含有数据信息但它们不适宜由外部I/O插座109接收。接口电路52除按照本发明的去除无关的光源外，还执行将数据变换为合适的NRZ串行格式。接口电路52可以是一被设置在外壳32内部的独立的集成电路。

参照图8，表示出一个这种合适的接口电路52，虽然按照其实现方式可以作成不同的形式。接口电路52(虽然图示包含光传感器26，但它是在外壳32之外的)包括有一前置放大器部分54，一带通滤波器部分56，反向放大器部分57和一将脉冲变换为高/低逻辑电平，这里被看作为一可重新触发的单稳多谐振荡器58。在该前置放大器54中，一直流电压源60(可以是手表电源电池)被连接到接成复合晶体管的通过负荷电阻66接地的光晶体管62，64。一DC隔直电容68在当一足够亮度的光脉冲激励光传感器26时将一触发脉冲传送到晶体器70的基极。

晶体管70被连接有电阻72和74以得到增益近似为100的放大脉冲。一滤波结构，例如一带通滤波器56，由电容80、82和电阻76、78组成如图示连接，以达到近似于1KHz的低截止频率和近似于10KHz的高截止频率。

带通滤波器56的一个目的是为了去除周围虚假光线和其他低频成份的影响，例如在屏幕刷新期间可能发生的自CRT发出的光。因此，滤波器56削弱和抑制包含70Hz的屏幕刷新频率在内的近似1Khz以下的频率，以及因白炽光和荧光的闪烁所造成的120Hz的周围的虚假光干扰。

带能滤波器56还抑制接近于10KHz以上的频率，包括可能在15与80KHz范围内的隔行扫描的电视接收机(17.5KHz)和CRT计算机监视器两者的水平扫描频率。

接口电路52还包含有一反相放大器部分57，其中含有一由带有电阻86、88的晶体管84和一施密特触发器组成的放大器，和由晶体管92及电阻90组成的反相器，其输出被连接到一单稳可重触发多谐振滤器58。

单稳多谐振荡器58以脉冲重复速率接收短数据脉冲，并将它们变换成适于为输入/输出插脚109接收的恒定的可重复脉冲宽度的各自的高和低逻辑电平。如果单稳58是不能重新触发的话，它就在一预定的时间周期之后回复到逻辑高。

为利用便携装置20和数据发送器10进行信息传送，用户必须由利用一存放在计算机14的存贮器中的软件应用程序将显示器34置于装载方式来开始。此程序包括一信号发生单元，此单元除下面所说的其他功能外，还生成一由样本数据信息块38和40组成的数据传送格式、即导引。然后显示该数据传送格式。这些样本图象被便携式信息装置程序用来将便携装置20的波特率与数据发送器10的脉冲重复速率相比较。为进一步方便用户，数据传送型式在显示器34上的位置和大小可利用键盘16的输入加以改变。用户可由按压控制开关28或30将便携装置20设定为装载模式，或者，也可将光传感器26连接到便携装置20的中断输入插脚(未表示出)，这将使便携装置20自动转换到装载模式。然后用户将便携装置20放到显示器34的前方。即就是将手表壳控制在离开显示器34一适当的距离，例如6英寸至3英尺，以使光传感器26对着屏幕。

如果数据发送器10是一计算机，用户可以按压计算机键盘16上的键来启动数据传送。如果数据发送器10是一电视机，欲予传送的信息可每隔一段时间连续发送。在这两种情况下，信号产生装置将执行用于控制传送过程的通信协议。此通信协议也驻留在发送信号源上(作为信号产生装置的部分)，不管是一直接连接到监视器12的计算机还是耦合到电视台的发送机的计算机均如此。这样，数据发送器10仅需作的改变就是软件的装入。熟悉本技术领域的人员可以不脱离本发明的范畴和宗旨设计各种各样的通信协议。现在详细介绍一样本协议的特点。

此通信协议由指示监视器12发送一使便携装置20成为一已知状态的信号开始。然后发送接收装置的一个地址(例如型号)。在其被便携装置20正确地接收到时，即发出蜂鸣声，通知用户信息传送开始。信息传送是以将连续地发送的构成数据块38、40的数据传送格式的毕特位成为光亮(指定为低数字信号)或者背景色(指定为高数字信号)来完成的。在信息传送期间，数据块38、40及相继的数据信息块用肉眼看即成为一系列每经过一CRT34的垂直帧所产生的“图形”。实际上它们是一系列的连续光脉冲。在每一垂直帧期间，光传感器俘获两个8位的二进制编码数据信息块。采用数据位的位置间相对大的间隔和将整个屏幕用作背景，在希望时可使便携装置20以较低的波特率接收数据。另外，可预先选定一垂直帧内的整数数据信息块的配置以使得便携装置20能与大部分现有的CRT相兼容而不管这些CRT的帧速度。因此，使得能利用现有CRT传送信息而无需作任何硬件改变。

图6描述便携装置20在各CRT帧期间接收二进制     间编码数据流的情况，此数据流呈现为一串连续的对应于图5中存在与不存在脉冲的高和低逻辑电平。便携装置20进行的数据处理将在下面对照图9的流程图作详细说明。具体点说，这一过程在内部ROM程序指示中央处理单元(CPU)101读入处插脚109上的信号电平时开始。光传感器即被读数(图9中步骤110)。

一旦光传感器被读入(步骤110)，即进行初始检查以保证波特率仍然相符(步骤111)。然后系统检测是否已接收到一起始消息(步骤112)。此起始消息可以是任何预定的一个值或一系列值。例如说，起始消息可以是一对后跟随手表的型号的零。收到此起动消息之前装置20返回确定光传感器的逻辑电平是否已经改变(步骤110)。在收到该起始消息后，下一消息是包含输入信息应装载地点的开头地址的基地址字节(步骤113)。随后为数据字节和地址增量(步骤114)。接着进行测试以确定有未接收到结束消息(步骤115)。此消息与起始消息相同，也可能是一对后由跟随装置20的型号的零。

如果仍然有欲发送的数据，装置20即返回到接收数据(步骤114)，直到所有数据，以及结束消息，均被收到为止(步骤116)。然后进行测试以证实所接收到的型号是正确的(步骤116)，如果不是，即调用差错子程序117。如果是接收到正确的型号，即产生一检验和而得到证实(步骤118)，而如果此检验和无效，也调用差错子程序117。如无明显错误，装置20发蜂呜声一次，显示“传送完成”消息，并退出下装模式(步骤119)。如前述，本技术领域的熟练人员可不背离本发明的范畴和宗旨地作出备种不同协议。例如，此协议可作成采用6位字、8位字、16位字、或任何其他实际大小的字。

由数据发送器10发送信息，包括数据信息块的生成，如图10的流程图中所示。信息传送以选择的信息传送模式开始(步骤150)。CPU101发送出一读取哪一视频板为运行中的请求(步骤151)，以便采用恰当的视频信号，一经读取到视频板类型，即显示数据传送格式(步骤152)。显示数据传送型式必然伴随着第一次读取CRTC状态寄存器(步骤160)。接着，检查确定垂直同步是否激活(步骤161)。如果垂直同步未激活，控制返回到状态寄存器步骤160，直到垂直同步成为激活的。一旦垂直同步激活，即在CRT上显示一数据传送格式垂直帧(步骤162)。然后，检查确定是否已完成了一整个传送格式(步骤163)。如果该格式未完成，控制经由“增量”步骤164转换到状态寄存器步骤160。一旦该传送格式完成，控制经由返回块175回到显示数据传送型式步骤152。

在初始显示数据传送格式之后，测试确定用户有未按压计算机键盘16上的键或敲击鼠标器18启动数据传送(步骤153)。一旦检测到键的按压，发送器即发蜂呜声一次并发送所有数据(步骤154)。这种数据传送以读取CRTC状态寄存器开始(步骤170)。进行检查确定垂直同步是否是激活的(步骤171)。如果垂直同步未激活，控制返回到步骤170，直到其成为激活的。一旦激活，系统就确定帧数据块计数是否完成(步骤175)。帧数据块计数为每一帧期间所传送的数据信息块数这里为二信息块。如果帧数据块计数未完成，帧数据块计数器即加一(步骤178)和送出一新的数据信息块到CRT(步骤172)。如果帧数据块计数完成，即开始一新的帧(步骤176)。

新的帧以读取CRTC状态寄存器(步骤180)开始，然后检测垂直同步是否激活(步骤181)。如果同步未激活，再次检测同步。一旦垂直同步激活，即将帧数据块计数器复位到零(步骤182)，在当屏幕指针被增量到第一数据信息块的屏幕座标时开始一新的帧(步骤186)。测试确定整个数据块是否完成(步骤183)。如果部分信息块未被显示，增加指针(步骤184)控制进入状态寄存器步骤180。在整个数据块被显示之后，控制通过返回块185返回发送一新的帧协议176。任何时候数据块消失时即访问新的帧协议176，不管这种消失是因为用户还是其他的原因。

一旦信号得到的证实，计算机14即发送一包含有起始位和结束位的数据信息块到CRT(步骤172)。随后检查整个数据流有未全部传送(步骤173)。如果有数据留待传送，指向数据矩阵的指针增加(步骤174)，控制返回状态寄存器(步骤170)。一旦整个数据流均被传送控制通过返回块177转回发蜂呜声一次(步骤154)。

随着数据传送的完成，发送器发送单元型号后跟一检验和(步骤155)，被便携式信息装置20用来证实数据传送的正确性。发送单元发蜂呜声两次结束其任务并显示说明传送完成的消息(步骤156)。

如果传送成功地完成了，便携装置20发蜂呜声并在显示器24上显示“TRANSMISSION COMPLETE”或其他相应的消息。否则，便携装置20持续地作蜂呜声和显示“ERROR”。被传送的信息可以(1)增加一多功能电子表的功能；(2)更新一多功能电子表内的数据库；或(3)自动地使一多功能电子表的时间或日期复位。

此信息传送过程的另一能力是下装数据。例如，便携装置20也可被用作一电话号码检索器。手工输入电话号和相应的名称进便携装置需要另外的输入键(全部字母)或者复杂的键操作。直接输入一很长的电话号清单是很烦锁的，体力上很紧张，易于在输入数据上出错的过程。相反，便携装置20使得用户能在一计算机(多半是现有的)上保持一数据库和简单地下装数据。

图11为说明一典型的便携式信息装置的包括用户输入在内的操作的流程图。用户以初始化发送装置上的发送程序着手(步骤190)。然后用户选择欲予下装的信息(例如，数据、程序、组构信息)(步骤191)。随后以按压键盘16上的键或利用鼠标18调用数据传送格式(可由用户输入调整)(步骤192)。现在，装置20必须被置于下装模式(步骤193)。在被置入下装模式(或任何其他功能)之前，装置20连续地显示时间(步骤200)。重复进行检查201以确定用户是否已选定一功能。一旦选择了一功能，装置20设定一表明该被选功能的标志(步骤202)。除开下装模式205外，一典型的便携装置上可选择各种不同的其他功能，例如，设定时间203，设定日期204，设定报警207，设定电话薄208，运行程序209，和类似的附加功能210。一旦选择了下装模式，装置20即显示“传送准备就绪”并开始等待数据传送(步骤206)。返回块211表示选择下装模式完成和返回到正常操作序列。

在选择下装模式后，用户将手表传感器26面对CRT显示屏34(步骤194)。如前由所述，计算机14可作用户提供调整数据传送格式在显示器34上的大小和位置到最适宜的位置的能力。应用上述的过程，装置20确定波特率的匹配和完成此过程，结束以一可听见的蜂呜声向用户通报信号有效(步骤195)。

一旦上述完成，用户按压键盘16上的键启动数据传送(步骤196)。在压下一个键后开始数据传送(步骤197)。在接收到结束消息和进行了传送检查(例如型号和检验和证实)，即给出相应的可闻和可视信号(步骤198)。最后，如果传送成功，装置20回到它在选择下装模式之前所处的方式中。否则装置20重新进入装置方式和重新开始数据传送(步骤199)。

上述这样的本发明特别适宜于传送数据到一无键盘的多功能电子手表，因为采用按键或类似的缓慢费时的方法对手表输入数据十分困难。但是本发明也适用于采用具有基本键盘输入能力的各种型式的手持装置，例如信用卡或手持数据库型式装置。本发明也适宜于在采用高分辨率低余辉荧光CRT监视器和利用全屏幕数据传送格式时，作高达9600波特的较高数据传送波特率传输。

参照图12至图15，表明与图1中所示相同型式的数据发送器。不过，此便携式信息装置为一手持电话清单及安排调度装置220。也可以是任何型式的个人数字设施(Personal DigitalAssistant，PDA)。如图13和图14中的放大图形所示，装置220包括一前面上的点阵LCD显示器222和一键盘224，后面上则装设有一光传感器224。信息装置220具有相对地扁平的矩形形状以便于在外套口袋或钱包中携带。将光传感器226安置在背后，使得能将便携式信息装置220置于光传感器226面向CRT屏幕34的状态，同时用户可操作键224而观察面对着操作人员的显示器222。

CRT34，如图15中所示，被设计得每帧显示6个数据信息块。图15还表明连续数据毕特位必须相互邻接地出现，或者紧靠相互的上或下方，或者在显示屏上一特定位置形成一小“图象”，即格式图。恰当地按排数据信息块的数据传送格式，可利用每一帧期间的整个屏幕来达到高波特率的数据传送。唯一的限制在于一行中不能多于一扫描线段(代表一数据位)。

按照前述约定，实线表示光脉冲，而虚线则表明不存在光脉冲，以同样的脉冲重复速率传送。如图15中所示，数据信息块1的起始位为231，随后第一、亦即最低有效数据位在数个水平扫描和光栅屏幕的局部水平扫描之后出现于位置232上，第二数据位在同样的时间间隙后出现在232，第三数据位在同样时间间隙后出现在233等等直至8个数据位之后跟随的结束位235。第二数据信息块的起始位表明为236，在8数据位后随着是结束位237。屏幕上扫描段开始的地点的座标必须选择得使时间间隙(包括光栅的回扫)全都相等。传送数据直至结束位6出现在238上，在此一新的CRT帧开始。假定为一屏幕分辨率640×480的VGA监视器，采用每一屏幕68毕特位每一毕特7扫描行就能得到4800的波特率。但是以所选定的每一数据块10毕特的约定，每一屏只能传送60毕特位，因为数据信息块必须为一整数，这里为6数据信息块。这样，数据传送将以一4235.3(4800×60/68)的“有效”波特率进行。所示系统可异步地传送数据到一能以4800波特率接收的手持装置，但是以一4235.3的有效毕特率。

这样，这里就揭示了一种由一可控光源-包括例如计算机监视器或电视屏幕-传送数据到一腕式仪器即手持装置的完善的设计。操作人员不一定必须仔细地将该装置对准屏幕，而是可以握住手表，即信息装置距离屏幕某一感到舒适的距离并以一采用许多标准协议之一的简单方式装载数据。各种不同的通常的编码可被用来以接近于电话通信中所用的调制解调器的速率传送数据。这仅需要数秒钟即可装满现今的电子手表，即手持装置中可能有的存贮器。

利用带通滤波器来消除来自周围虚线光源和监视器垂直扫描频率的低频干扰，以及衰减水平扫描频率中所不希望的信号的更高频率，使得数据能以有用的速率传送将信息下装进便携信息装置。本技术领域的技术人员将会作出其他改变，因此所期求的是保证所有那些在本发明范畴和精神实质之内的变型均属于所列权利要求之内。

Claims (10)

1.由一发送器(10)向一接收器(20，220)传送数据的方法，所述发送器包括一显示屏幕(34)，被作重复扫描以在该屏幕上至少产生一作空间上和时间上变化的、二维的、光图象(38、40)，和所述接收器包括一远小于所述屏幕的光传感器(26、226)，用于检测照射到光传感器上的光，其特征是所述方法包括步骤：

将接收器定位于使光传感器由基本上整个所述屏幕接收光信号的位置；

操作发送器对由所述屏幕产生的光信号进行调制以使得在每一所述屏幕的完整扫描期间由所述屏幕离析出多个连续光脉冲，所述光脉冲表征所述数据并以一预定的、基本上大于进行所述屏幕的完整的扫描的速率的脉冲速率被加以传送；和

利用步骤，利用接收器通过所述光传感器检测所述光脉冲，由此接收所述要加应用的所述数据。

2.权利要求1中所述的由一发送器向一接收器传送数据的方法，其特征是所述屏幕包含有多个被连续地以一预定的行扫描速率加以扫描的平行行，以及所述脉冲速率基本上小于所述行扫描速率。

3.权利要求2中所述的由一发送器向一接收器传送数据的方法，其特征是每一所述光脉冲在所述行的各自一个进行扫描期间产生，以及在产生一光脉冲期间被扫描的行之后至少所述行中有一行被扫描时总不产生一个所述光脉冲。

4.权利要求1中所述的由一发送器向一接收器传送数据的方法，其特征是所述利用步骤包括有步骤：

滤除所述光传感器所检测得的不处于所述脉冲速率的预定范围之内的光偏差。

5.传送数据的设备，包括一发送器(10)，具有一被重复扫描使得能在屏幕上显示至少一在空间上和时间上变化的、二维的光图象(38、40)的显示器屏幕(12)；和一接收器(20，220)，具有一产生表明照射在光传感器上的光量的输出信号的光传感器(26，226)，所述接收器还包括有用于处理所述光传感器的输出信号以检测所述接收器通过所述光传感器接收到的光脉冲所代表的数据的电路，所述光传感器大大小于所述屏幕，其特征是：

所述接收器可被置于使所述光传感器由基本上整个所述屏幕接收光信号的相对于所述屏幕的位置；

所述发射器还包含有用于促使所述屏幕在所述屏幕的每一完整扫描期间发射多个连续光脉冲的屏幕控制器，所述光脉冲表示所述数据并以基本上大于所述屏幕进行完整扫描的速率的脉冲速率传送。

6.权利要求5中所述的传送数据的设备，其特征是所述屏幕包含多个以预定的行扫描速率被连续地扫描的平行行(35)，而在所述脉冲速率基本上小于所述行扫描速率。

7.权利要求6中所述的传送数据的设备，其特征是所述屏幕控制器使得所述屏幕在扫描各自一所述行期间发射每一个所述光脉冲，以及所述屏幕控制器使得在一行被扫描而产生一光脉冲之后，至少一所述行被扫描而不产生一个所述光脉冲。

8.权利要求5中所述的传送数据的设备，其特征是所述接收器还包含：

一滤波器结构(56)，用于滤除掉所述光传感器检测得的超出所述脉冲速率预定范围内的光信号偏差。

9.一接收器(20，220)，用于接收发送器通过所述发送器的显示屏幕(34)以预定脉冲速率发射的多个连续光脉冲发送的数据，所述显示屏幕能生成至少一空间上和时间上变化的、二维的光图象(38，40)，其特征是所述接收器具有：

一光传感器(26，226)，用于产生一表明照射在此光传感器上的光信号量的输出信号，所述光传感器远小于所述屏幕并能被置于相对于所述屏幕使所述光传感器由基本上整个所述屏幕接收光信号的位置；和

处理所述光传感器的输出信号的电路，以检测所述光脉冲所表征的由所述接收器通过所述光传感器接收的所述数据，其中所述电路包括一滤波器结构(56)用于滤除所述光传感器检测得的超出所述脉冲速率的预定范围的光信号偏差。

10.用于由数据发送器传送数据到便携式信息装置的系统，

(1)所述数据发送器包括一欲传送的二进制编码数据源(191)，和一带有提供以一水平扫描频率和一垂直帧速率光栅扫描屏幕(34)的视频信号发生器的CRT视频显示器(12)，所述数据发送器的特征是：

(a)将所述二进制编码数据格式化成为带有起始位和结束位的串行数据位信息块的装置，每一所述信息块被适配以作为二进制编码发送器脉冲流以基本上小于所述水平扫描频率和基本大于所述垂直帧速率的预定的脉冲重复速率传送；

(b)以与所述屏幕的光栅扫描同步地将所述信息块传送到所述视频信号发生器的装置(172)，使得能为每一垂直帧提供整数的一个或多个信息块(38，40)；和

(c)调制所述视频信号发生器的装置，用以改变所述屏幕的亮度，提供对应于所述二进制编码发送器脉冲的存在与否的光脉冲，

(2)所述便携式信息装置包括一便携式外壳，适宜于被放置在离开所述屏幕，但在其视线之内的位置上；一安装在所述外壳上的光传感器(26)，适用于在将所述便携式外壳安置为将所述光传感器向着所述屏幕时检测所述光脉冲；和在所述外壳内连接到所述光传感器的放大器装置(54)，用于提供对应于所述光脉冲的经过放大的二进制编码接收器脉冲，所述便携式信息装置的特征是：

(a)所述光传感器远小于所述屏幕，可被置于相对于所述屏幕使得所述光传感器由基本上整个所述屏幕接收光信号的位置；

(b)带通滤波器装置(56)，在所述外壳内部连接到所述放大器装置，适用于使在所述预先选择的脉冲重复速率的频段内的信号通过和衰减包含120Hz及所述垂直帧速率频率的较低频率及包含所述水平扫描频率的较高频率；

(c)可重触发单稳多谐振荡器(58)，被连接用来由所述带通滤波器接收所述接收器脉冲，提供由以所述预先选择的脉冲重复速率在高、低逻辑电平间变化的数据位、起始位和结束位构成的二进制编码数据信息块；和

(d)数据收集装置，在所述外壳内的包括一异步串行数据接口(109)连接到所述可重触发单稳多谐振荡器，所述数据收集装置还包含至少一寄存器(102)，用于暂时存放所述数据，和随机存取存贮器装置，用于存贮所述寄存器的数据。

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