DE10391056T5 - Zusatzgerät-Steuerschnittstelle - Google Patents
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Abstract
Schnittstelle zwischen einem Master- und einem Slavegerät, mit einer bitseriellen, bidirektionalen Signalleitung zum Übertragen von Befehlen und zugehörigen Daten vom Master- zum Slavegerät, wobei die bitserielle, bidirektionale Signalleitung ferner andere Signale überträgt, zu denen ein Rücksetzsignal, ein Interruptsignal und ein Lernsequenzsignal zum Spezifizieren der Dauer einer Bitzeit für vom Slave- zum Mastergerät übertragene Daten gehören.
Description
- Priorität: 8. März 2002, USA, Nr. 60/362,908(P)
16. September 2002, USA, Nr. 10/245,053(P)
13. Februar 2003, Internationale Anmeldung, Nr. PCT/IB03/00548(P) - TECHNISCHES GEBIET
- Die Erfindung betrifft allgemein elektronische Vorrichtungen, wie Mobilterminals, einschließlich Zellentelefone und persönlichen Kommunikationsgeräte, und Zusatzeinheiten für Mobilterminals, genauer gesagt, Hardware und Software betreffend eine Mobilterminal/Zusatzgerät-Schnittstelle.
- HINTERGRUND
- Moderne Mobilterminals, wie Zellentelefone und persönliche Kommunikationseinrichtungen, sind typischerweise mit einer Schnittstelle zum Anschließen externer Zusatzgeräte konzipiert. Diese Zusatzgeräte erweitern die Funktionsfähigkeit des Mobilterminals, und/oder sie sorgen für andere nützliche Funktionen. Zu Beispielen von Zusatzgeräten gehören Batterieladeeinrichtungen, Headsets und "Handfreiheits"-Adapter (die es ermöglichen, ein Mobilterminal zu verwenden, ohne dass es in der Hand zu halten ist).
- Wie erkennbar, hat einhergehend mit der Kompliziertheit von Mobilterminals und ihren Zusatzgeräten auch die Kompliziertheit der benötigten Mobilterminal/Zusatzgerät-Schnittstelle zugenommen. Zum Beispiel muss die Schnittstelle typischerweise die Übertragung von Daten zwischen dem Mobilterminal und dem Zusatzgerät bewerkstelligen.
- Es ist wünschenswert, dass die Mobilterminal/Zusatzgerät-Schnittstelle körperlich und elektrisch robust ist, sie Datenübertragungsvorgänge mit niedriger Fehlerrate handhaben kann und sie dennoch billig und von minimaler Kompliziertheit ist. Eine andere wichtige Überlegung ist der Energieverbrauch der Mobilterminal/Zusatzgerät-Schnittstelle. Wie bei allen batteriebetriebenen Geräten ist die Minimierung des Energieverbrauchs ein wichtiges Ziel.
- Wenn herkömmliche Zusatzgeräte-Schnittstellen verwendet werden, ist es problematisch, dass das Mobilterminal bestimmte spezifizierte Zusatzgeräte erkennt. Probleme wurden auch bei der Verwendung von Zusatzgeräte-Erkennungsschemas beobachtet, die auf Basis eines Analog-Digital-Wandlers (ADC) arbeiten. Ferner existiert beim Erkennungsschema auf ACD-Basis nur eine eingeschränkte Anzahl von Zusatzgeräten, die erkannt werden kann (zumindest durch die Genauigkeit der Analogspannung begrenzt, die zum Repräsentieren eines vorgegebenen Hilfszusatzgeräts erzeugt wird, sowie durch die Wandlungsgenauigkeit des ADC im Mobilterminal).
- Vor der Erfindung wurden alle vorstehend genannten verschie denen und etwas in Konflikt stehenden Erfordernisse und Ziele bei einer Schaltung nicht realisiert, die eine Mobilterminal/Zusatzgerät-Schnittstelle bildet, und die vorstehend genannten Probleme haben keine zufriedenstellende Lösung erfahren.
- Während die obige Beschreibung in Zusammenhang mit Mobilterminals steht, ist zu beachten, dass dieselben oder ähnliche Probleme auch bei anderen Einrichtungstypen bestehen können.
- ZUSAMMENFASSUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
- Durch die derzeit bevorzugten Ausführungsformen dieser Lehren werden die vorstehenden und andere Probleme überwunden, und es werden andere Vorteile erzielt.
- Eine Zusatzgerät-Steuerschnittstelle (ACI = Accessory Control Interface) beinhaltet ein Schnittstellenprotokoll und einen für die Zusatzgeräteanwendung spezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC = Application Specific Integration Circuit), die gemeinsam für die Fähigkeit sorgen, den Betrieb von mit einem Mobilterminal verwendeten Zusatzgeräten zu identifizieren, zu genehmigen und zu steuern. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist der ACI-ASIC im Zusatzgerät installiert, und er kommuniziert über einen Eingangs/Ausgangs-Port und einen zugehörigen Verbinder mit der Schaltung im Mobilterminal.
- Unter Verwendung des ACI-ASIC ist das Mobilterminal in die Lage versetzt, zu erkennen, wann ein Zusatzgerät eingesteckt oder weggenommen wird. Vorzugsweise wird durch den ACI-ASIC eine Mobilterminal-Interruptsignalleitung aktiviert, um einen Interrupt für den Datenprozessor des Mobilterminals auszuführen. Wenn z. B. das Mobilterminal in einer Handfreiheits(HF)-Station platziert wird, wird es automatisch in den HF-Modus geschaltet. Wenn das Mobilterminal aus der HF-Station herausgenommen wird, wird es automatisch aus dem HF-Modus zurück in den normalen Betriebsmodus geschaltet. Der ACI-ASIC ermöglicht es der Schnittstelle, verschiedene Zusatzgerätetypen mittels Parametern zu identifizieren, die als digitale Daten innerhalb eines Speichers des ACI-ASIC abgespeichert sind und unter Verwendung eines seriellen Datenbusses an das Mobilterminal übertragen werden.
- Ein wichtiges Merkmal der Erfindung ist die realisierte Energieeinsparung, da nach dem Erzielen einer Erkennung eines eingesetzten Geräts (das Mobilterminal und das Zusatzgerät werden körperlich und elektrisch miteinander verbunden) anschließende Kommunikationsvorgänge mit einer Rate ausgeführt werden können, die durch den Schlaftakt des Mobilterminals mit niedriger Geschwindigkeit (z. B. 32 kHz) eingestellt ist. Der Schlaftakt ist ein solcher, der dazu verwendet wird, das Mobilterminal periodisch einem Interrupt zu unterziehen, um einen Leerlauf-Betriebsmodus niedriger Leistung zu verlassen. Diese Technik sorgt für beträchtliche Einsparung des Energieverbrauchs eines Mobilterminals (und des Zusatzgeräts).
- Ein anderes wichtiges Merkmal besteht darin, dass der ACI-ASIC über einen einfachen und billigen Ortsoszillator, der als RC-Oszillator, im Gegensatz zu einem Quarzoszillator, realisiert ist, verfügt oder mit einem solchen verbunden ist. Dies ist durch die Toleranz der Schnittstelle hinsichtlich des möglicherweise großen Frequenzbereichs (z. B. 20 kHz bis 60 kHz, nominell ungefähr 27 kHz) und die Ungenauigkeit des RC-Hilfsoszillators (± 50%) möglich. Der RC-Oszillator kann in den ACI-ASIC integriert sein, um dadurch beträchtliche Einsparungen an Kosten und Schaltungsfläche zu realisieren, und um auch die Zuverlässigkeit und Testbarkeit des Zusatzgeräts und der Zusatzgeräte-Schnittstelle zu ver bessern.
- Ein weiterer Vorteil, der unter Verwendung der Erfindung ermöglicht ist, ist die Fähigkeit, neue Zusatzgeräte zu konzipieren und anzubieten, selbst für diejenigen Mobilterminals, die bereits in Benutzung sind. Dies ist möglich, da das Zusatzgerät das Mobilterminal aufgrund des Vorliegens eines nichtflüchtigen Speichers innerhalb des ACI-ASIC über seine relevanten Merkmale informieren kann, wobei der Speicher Merkmalsdaten speichert, die über die Schnittstelle vom Mobilterminal lesbar sind.
- Wie es unten dargelegt wird, ist durch die Erfindung eine Schnittstelle zwischen einem Master- und einem Slavegerät geschaffen. Die Schnittstelle verfügt über eine bitserielle, bidirektionale Signalleitung zum Übertragen von Befehlen und zugehörigen Daten vom Master- zum Slavegerät und zum Übertragen eines Rücksetzsignals, eines Interruptsignals und eines Lernsequenzsignals zum Spezifizieren der Dauer einer Bitzeit für vom Slave- zum Mastergerät übertragene Daten. Die bitserielle, bidirektionale Signalleitung zeigt ferner dem Mastergerät einen Zusatzgerät-Anschluss/Trenn-Zustand an.
- Bei der bevorzugten Ausführungsform ist das Mastergerät ein Mobilterminal oder enthält ein solches. Das Mobilterminal führt eine Abtastung der vom Slave- zum Mastergerät übertragenen Daten synchron mit seinem Schlaftakt aus. Die Schnittstelle verfügt, im Zusatzgerät, über einen Zusatzgerät-Steuerschnittstelle-Chip und einen auf dem Chip vorhandenen RC-Oszillator, der ein Taktsignal für den Zusatzgerät-Steuerschnittstelle-Chip erzeugt. Die Bitzeit ist ein Mehrfaches des Taktsignals, und das Mobilterminal verwendet die Abtastung der vom Slavegerät übertragenen Daten entsprechend der spezifizierten Bitzeitdauer.
- Das Zusatzgerät-Steuerschnittstelle-Chip verfügt ferner über einen auf dem Chip vorhandenen nichtflüchtigen Speicher zum Speichern zumindest zusatzgerätebezogener Merkmalsdaten, die vom Mobilterminal auf einen Speicherlesebefehl hin lesbar sind, wie er von ihm über die bitserielle, bidirektionale Signalleitung an den Zusatzgerät-Steuerschnittstelle-Chip gesendet wird.
- Der Zusatzgerät-Steuerschnittstelle-Chip verfügt ferner über eine auf dem Chip vorhandene Berechtigungs-Abfrage/Antwort-Funktion, die auf einen BerechtigungsAbfragebefehl hin und zugehörige Abfragedaten, wie sie vom Mobilterminal an den Zusatzgerät-Steuerschnittstelle-Chip über die bitserielle, bidirektionale Signalleitung gesendet werden, aufgerufen wird. Die Berechtigungsergebnisdaten werden anschließend vom Zusatzgerät-Steuerschnittstelle-Chip über die bitserielle, bidirektionale Signalleitung auf einen Berechtigungsergebnisbefehl hin, wie er vom Mobilterminal an den Zusatzgerät-Steuerschnittstelle-Chip gesendet wird, an das Mobilterminal gesendet.
- Während hier ein Mastergerät in Zusammenhang mit einem Mobilterminal, wie einem mobilen Sprachterminal wie einem Zellentelefon beschrieben ist, gilt die Erfindung auch für persönliche, digitale Assistenten (PDAs) sowie andere in der Hand gehaltene oder auf andere Weise tragbare Geräte, die mit externen Einrichtungen, Geräten und/oder Zusatzgeräten über eine Schnittstelle in Verbindung treten sollen. Infolgedessen sollen nachfolgend der Begriff "Mobilterminal" und auch der Begriff "Mastergerät" so interpretiert werden, dass sie eine große Anzahl von Einrichtungstypen, sowohl tragbaren als auch nicht tragbaren, beinhalten, zu denen Zellentelefone, persönliche Kommunikationseinrichtungen, persönliche Organizer, persönliche digitale Assistenten (PDAs), E-Mail- Terminals, PCs, Laptopcomputer, Notebookcomputer, Workstations, elektronische Heimgeräte, einschließlich Spielekonsolen und Fernsehmonitoren, sowie andere Geräte gehören, die über eine Schnittstelle mit externen Einrichtungen, Geräten und/oder Zusatzgeräten verbunden werden können, ohne dass eine Beschränkung hierauf bestünde.
- KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
- Die vorstehenden und andere Gesichtspunkte dieser Lehren werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen, wenn diese in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungsfiguren gelesen wird, besser erkennbar.
-
1 ist ein Blockdiagramm einer Ausführungsform des Zusatzgerät-Steuerschnittstelle(ACI)-ASIC, der gemäß der Erfindung aufgebaut ist; -
2 ist ein Blockdiagramm, das den ACI-ASIC der1 im in einem beispielhaften Zusatzgerät (einem Headset mit Lautsprecher und einem Mikrophon) installierten Zustand sowie die Verbindung zwischen dem ACI-ASIC und einem Mobilterminal, das einen Grundband-ASIC enthält, zeigt; -
3 zeigt Signalverlaufsdiagramme zum Veranschaulichen des Formats eines einzelnen logischen Bits 1 und eines logischen Bits 0 (3A ), des Übertragungsformats eines Bytes (8 Bits) in bitseriellem Format (3B ), des Formats zweier Datenbursts (aktiver Modus), die durch eine Mobilterminal-Schlafmodusperiode getrennt sind (3C ), eines Rücksetzimpulses (3D ), einer Lernsequenz (3E ) und eines Interrupts (3F ); -
4 veranschaulicht einen beispielhaften Signalverlauf, wie er auf der in der2 dargestellten bitseriellen Datenleitung ab dem Zeitpunkt, zu dem ein Zusatzgerät in das Mobilterminal eingeführt oder an ihm angebracht wird, bis zum Zeitpunkt erscheinen würde, zu dem es vom Mobilterminal weggenommen oder abgetrennt wird; -
5 veranschaulicht eine grundlegende Befehlsdatensequenz sowie das Format des anfänglichen Befehlsbytes der Sequenz; und -
6 ist ein Signalverlaufsdiagramm, das ebenfalls einen Interruptkomparator veranschaulicht, wie er mit einem Pullup-Widerstand verwendet wird, der schaltbar mit der bitseriellen Datenleitung verbunden ist. - DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
- Die
1 zeigt ein Blockdiagramm einer (nicht beschränkenden) Ausführungsform des Zusatzgerät-Steuerschnittstelle(ACI)-ASIC10 , der gemäß der Erfindung aufgebaut ist. Der ACI-ASIC10 verfügt über einen Steuerlogikblock12 , einen I/O-Port-Steuerregister- und Datenregisterblock (I/O-Block)14 , einen Berechtigungsprüfblock16 , einen nichtflüchtigen Speicher18 (z. B. 32 Bytes) mit Lese/Schreib(R/W)-Funktion mit Passwortspeicherabschnitt18A und normalem R/W-Abschnitt18B . Der Speicher könnte ein EEPROM oder ein anderer Typ eines geeigneten Speicherbauteils oder von Speicherbauteilen sein. Ein Taktgeber, der vorzugsweise als billiger, auf dem Chip vorhandener Widerstands-Kondensator(RC)-Oszillator19 (Frequenzbereich ungefähr 20 kHz bis ungefähr 60 kHz) ausgebildet ist, ist ebenfalls vorhanden. Das Ausgangssignal des RC-Oszillators19 speist den Steuerlogikblock12 und bildet so das Mastertimingsignal für den Betrieb des ACI-ASIC10 , und es dient auch zum Steuern des Timings bitserieller Daten, die über den Kommunikationsport10A laufen (vorzugswei se eine Signalleitung, die mit asynchronem, bitseriellem Format arbeitet, wie es unten detaillierter beschrieben ist). Es ist auch eine Anzahl programmierbarer I/O-Leitungen10B (z. B. vier oder acht, abhängig von der Ausführungsform) zum Steuern der Schaltungsanordnung innerhalb des Zusatzgeräts vorhanden, in dem der ACI-ASIC10 installiert ist (wenn als Ausgangsleitungen programmiert), oder zum Lesen des Hintergrundstatus und anderer Signale (wenn als Eingangsleitungen programmiert). - Der Berechtigungsprüfblock
16 führt einen Berechtigungsprüfalgorithmus aus, vorzugsweise einen Abfrage-Antwort-Algorithmustyp, und er kann dazu verwendet werden, zu klären, dass ein vorgegebenes Zusatzgerät ein berechtigtes Zusatzgerät ist und kein solches, das von einer unberechtigten dritten Partei bereitgestellt wird. - Es kann z. B. auf das US-Patent Nr. 5,991,407 mit demselben Rechtsnachfolger hinsichtlich einer Beschreibung eines Typs eines Berechtigungsprüf-Abfrage/Antwort-Systems, wie es in einem Funktelefonnetz verwendet wird, Bezug genommen werden. Hinsichtlich des Berechtigungsprüfblocks
16 können auch andere oder ähnliche Typen von Berechtigungsprüf-Abfrage/Antwort-Systemen realisiert werden. - Es wird nun auch auf die
2 Bezug genommen, in der der ACI-ASIC10 innerhalb eines Zusatzgeräts20 installiert dargestellt ist, bei diesem nicht beschränkenden Beispiel einem Headset-Zusatzgerät mit einem linken und einem rechten Audiowandler (Miniaturlautsprecher)22 und24 sowie einem Mikrophon26 . Die Verbindung zum Hilfsgerät erfolgt über einen Hilfsgeräteverbinder40 , wobei die Hälfte des Verbinders40 im Mobilterminal30 installiert ist und die andere Hälfte, die passende Hälfte, im Hilfsgerät20 installiert oder mit diesem verbunden ist. Zum Aufnehmen der erforderlichen ana logen und digitalen Signalleitungen zwischen dem Mobilterminal30 und dem Zusatzgerät20 kann ein mehradriges Kabel42 verwendet werden. Alle diese Signalleitungen stehen über eine Schnittstelle mit einer geeigneten Schaltungsanordnung im Mobilterminal30 in Verbindung, die der Zweckdienlichkeit halber als Grundband-ASIC32 dargestellt ist. Die Einzelheiten der Schaltung, die die Audiowandler22 ,24 ansteuert und die das Audiosignal vom Mikrophon26 empfängt, ist für ein Verständnis der Erfindung nicht relevant. - Von größerem Interesse für die Lehren der Erfindung ist die Schnittstelle zur bitseriellen, bidirektionalen Datensignalleitung
10A . In dieser Schnittstelle ist ein Widerstand R enthalten, der zwischen die Signalleitung10A und die Schaltungsmasse geschaltet ist, und im Mobilterminal10 ist ein geeigneter Pullup-Widerstand (RPU) installiert. Zum Beispiel kann R ein Widerstand von 56 kOhm sein, und RPU kann im Bereich von ungefähr 100 k bis ungefähr 120 kOhm liegen. R und RPU bilden gemeinsam ein Widerstands-Spannungsteilernetzwerk. Wenn der angeschlossene Zustand vorliegt, wie dargestellt, beeinflusst das Vorliegen des Widerstands R den Pegel der Signalleitung10A , wodurch die Erkennung des Vorliegens des Zusatzgeräts20 durch das Mobilterminal30 ermöglicht ist. Es ist auch das Abtrennen des Zusatzgeräts erkennbar. Es wird auch auf die4 Bezug genommen, die den Einsteckzustand des Zusatzgeräts zeigt, das den ACI-ASIC10 und die zugehörige Schaltungsanordnung (Punkt A) zeigt, die RPU in Reihe mit R platziert, wodurch die Datensignalleitung10A vom Pegel V1 auf einen niedrigen Pegel V2 heruntergezogen wird, wobei die Erkennungsschwelle VTHRESH• (z. B. VTHRESH• = 0,74 Vcc) geschnitten wird. - Es wird nun auch auf die
6 Bezug genommen, gemäß der die Datensignalleitung10A an Punkten B, C, F und G durch einen starken Pullup-Widerstand (Rstrong, z. B. 4,7 k) durch das Mastergerät hochgezogen wird. Dieser Modus kann als "Datenleitung reserviert" bezeichnet werden. In diesem Modus können das Mobilterminal30 und der ACI-ASIC10 dadurch kommunizieren, dass sie die Datensignalleitung10A auf Niedrig ziehen. An Punkten D und H wird die Datensignalleitung freigegeben, und sie nimmt den Pegel V2 ein (der sich aus der Wirkung des Widerstandsteilers RPU und R ergibt). Am Punkt I wird das Zusatzgerät20 abgetrennt, und RPU arbeitet so, dass er den Pegel der Datensignalleitung10A auf V1 (z. B. Vcc) hochzieht. - Die
6 zeigt auch einen Interruptkomparator32A und einen Schalter, der zum selektiven Koppeln oder Entkoppeln von Rstrong auf die Datensignalleitung10A verwendet wird. Der Komparator32A arbeitet so, dass er die auf der Datensignalleitung auftretende Spannung mit der Spannung VTHRESH vergleicht. - Wie es in der
3A dargestellt ist, kann eine einzelne Bitzeit T im Bereich von ungefähr 500 Mikrosekunden bis ungefähr 1500 Mikrosekunden liegen, was von der Frequenz des RC-Oszillators abhängt. Genauer gesagt, arbeitet bei einer derzeit bevorzugten, jedoch nicht beschränkenden Ausführungsform der Erfindung die Steuerlogik12 mit 30 Taktzyklen vom RC-Oszillator19 , um die Bitzeit zu erzeugen. Wenn die untere Frequenz zu 20 kHz angenommen wird, beträgt ein Taktzyklus 50 Mikrosekunden, und eine Bitzeit T beträgt 30*50 Mikrosekunden oder 1500 Mikrosekunden. Wenn die höhere Frequenz zu 60 kHz angenommen wird, beträgt ein Taktzyklus 16,6 Mikrosekunden und eine Bitzeit T beträgt 30*16,6 Mikrosekunden oder 498 Mikrosekunden. - Jede Bitzeit wird vom Steuerlogikblock
12 so gesteuert, dass sie mit einem positiven Übergang beginnt und zu einem Zeitpunkt nach einem negativen Übergang endet. Wenn der negative Übergang erfolgt, definiert dies, ob das Bit den Wert logisch Eins (ein später Übergang nach negativ) oder logisch Null (ein früher Übergang nach negativ) ist. Wie es in der3B dargestellt ist, die einen Byterahmen darstellt, ist es durch Abtasten des Signalverlaufs bei T/2 möglich, zu erkennen, ob ein Bit vom Wert logisch Eins oder logisch Null übertragen wird, da der Übergang nach negativ so angeordnet ist, dass er entweder vor oder nach T/2 auftritt. - Andere Signalübergangsperioden signalisieren vorzugsweise andere Ereignisse. Zum Beispiel signalisiert, wie es in der
3B dargestellt ist, das Halten der Signalleitung10A auf dem niedrigen Pegel für die Periode Treset (Punkte B und E in der4 ) einen Zustand mit warmem Rücksetzen (nicht mit einem Einschalten der Spannung). - Die Datensignalleitung
10A ist auch so gesteuert, dass sie eine Lernsequenz signalisiert, wie es in der3E dargestellt ist. Die Lernsequenz spezifiziert die Dauer von T für eine andauernde Datenübertragung. Die Datenübertragung beginnt immer mit dem Senden von logisch Eins, wodurch die Bitzeit T spezifiziert wird. Diese Sequenz wird nach einem Rücksetzvorgang und zu Beginn einer Antwort vom ACI-ASIC10 gesendet (Punkt B in der4 ). Eine niedrige Startimpulsperiode (S) startet jede Byteübertragung zur Synchronisation, und sie ist größer als eine gewisse Minimalperiode (z. B. 50 Mikrosekunden). Der Start des Byteimpulses wird immer durch den Sender des Bytes erzeugt. - Die Datensignalleitung
10A wird auch so gesteuert, dass sie einen Interrupt vom ACI-ASIC10 erzeugt, wie es in der3F dargestellt ist. Wenn angenommen wird, dass der freie Zustand der Datensignalleitung logisch Null entspricht, erzeugt der ACI-ASIC10 dann einen Hochziehimpuls der Dauer Tint, wenn die folgenden Bedingungen erfüllt sind: ein In terrupt-Optionsbit ist in eines der Steuerregister14 eingetragen; die Datensignalleitung10A war für die Periode Tinten frei (z. B. für 200 interne Taktzyklen, wie sie vom RC-Oszillator19 erzeugt werden); und der Zustand des ASIC-Stifts wurde in eines der Datenregister14 geladen. - Die
5 veranschaulicht eine grundlegende Befehlsdatensequenz sowie das Format des anfänglichen Befehlsbytes der Sequenz. Die Anzahl der auf das Befehlsbyte folgenden Datenbytes ist eine Funktion des Befehls. Beim Befehlsbyteformat spezifizieren die ersten Sequenzbits eine Adresse, an der im Speicher18 zu lesen/zu schreiben ist, und wenn der Zustand des Befehlsauswahlbits ein erster Zustand ist (das Lese/ Schreib-Bit spezifiziert Lesen oder Schreiben), während die ersten sechs Bits einen Befehl spezifizieren, wenn sich der Zustand des Befehlsauswahlbits im anderen Zustand befindet. Zu beispielhaften Befehlen gehören, ohne dass jedoch eine Beschränkung hierauf erforderlich wäre: BerechtigungsAbfrage, Berechtigungsantwort, Lesen/Schreiben eines Interruptoption-I/O-Registers14A , Lesen/Schreiben eines Datenrichtung-I/O-Registers14B , Lesen/Schreiben eines Port-I/O-Registers14C und Lesen eines Latch-I/O-Portregisters14D . Dem Berechtigungsabfragebefehl (Schreiben) folgen sechs Datenbytes (derzeit ist ein 48-Bit-Abfragewort für Eingabe in den Berechtigungsprüfblock16 bevorzugt), während dem Berechtigungsantwortbefehl drei Datenbytes folgen (derzeit ist ein 24-Bit-Antwortwort für Ausgabe aus dem Berechtigungsprüfblock16 bevorzugt). Den R/W-I/O-Registerbefehlen folgt jeweils ein einzelnes Byte, da diese Register, bei der aktuellen Ausführungsform, eine Breite von einem Byte aufweisen. Für einen I/O-Register-Schreibvorgang hat das Datenbyte das Mobilterminal30 als Quelle. Für einen Lesezugriff eines I/O-Registers14 sendet das Mobilterminal30 auf der Datensignalleitung10A das geeignete Befehlsbyte zum Spezifizieren des I/O-Registers, aus dem zu lesen ist, und der ACI- ASIC10 reagiert durch das Byte, das aus der spezifizierten I/O-Registerstelle gelesen wird, auf der Datensignalleitung10A . Dem zurückgelieferten Datenbyte geht die Lernsequenz (siehe die3E ) voran, die die Bitzeit T spezifiziert. Es ist zu beachten, dass auch zum Lesen aus dem EEPROM18 dem vom ACI-ASIC10 zurückgelieferten ersten Byte die Lernsequenz vorangeht und dass die spezifizierte Bitzeit T für die Bits des ersten zurückgelieferten Datenbytes und alle anderen für diesen Lesevorgang zurückgelieferten Datenbytes gilt. Dieselbe Lernsequenzoperation wird für das erste zurückgelieferte Byte des Berechtigungsantwortbefehls verwendet, und das Bittiming gilt auch für die folgenden zwei Bytes der Berechtigungsantwort-Rückinformation von drei Bytes. Auf diese Weise wird der Steuerlogikblock12 dazu in die Lage versetzt, die Datenbit-Leselogik des Mobilterminals10 über die Dauer der Bitzeit T für die anhängige Datenübertragung zu informieren, und die Datenbit-Leselogik wird in die Lage versetzt, das T/2-Timing für die Abtastung der Datensignalleitung10A entsprechend einzustellen, um dadurch ein genaues Lesen der übertragenen Bits zu gewährleisten. - Wenn für einen vorgebenen I/O-Stift
10B ein Eingabemodus programmiert ist, kann der Schnittzustand aus dem I/O-Datenregister14C gelesen werden. Vorzugsweise ist für die I/O-Stifte ein interner Pullup-Widerstand vorhanden. Wenn das Interrupt-Freigabesignal vom Interruptoptionsregister14A gesetzt wird und für den I/O-Eingabestift eine Zustandsänderung auftritt, erzeugt der ACI-ASIC10 den Interruptimpuls für die Datensignalleitung10A (siehe die3F ). Wenn im Interruptoptionsregister14A ein Verzögerungs-Aktivierbit eingetragen ist und am I/O-Stift eine Zustandsänderung auftritt, führt stattdessen der ACI-ASIC10 einen Latchvorgang für die I/O-Stifteingabezustände in das Latch-I/O-Portregister14D nach einer Verzögerung (vorzugsweise ungefähr 20 Millisekunden) aus, und er erzeugt dann den Interruptimpuls für die Datensignalleitung10A . Dieser Betriebsmodus ist z. B. zum Entprellen von Schalterkontakt-Schließvorgängen am Zusatzgerät20 von Nutzen. - Es ist zu beachten, dass sich in der
3C zwischen zwei Modi mit aktiver Datenübertragung ein Schlafmodus des Mobilterminals befindet. Jede aktive Periode kann ein Befehlsbyte (Lesen oder Schreiben) und mindestens ein Datenbyte enthalten. Das Bittiming im ACI-ASIC10 beträgt vorzugsweise 30 Taktzyklen des RC-Oszillators19 , was unter Verwendung des Timings des Schlaftakts (z. B. 32 kHz) des Mobilterminals30 gelesen werden kann. Zu Beginn eines Kommunikationsvorgangs sendet das Mobilterminal30 auf der Datensignalleitung10A einen Rücksetzimpuls (3D ) an den ACI-ASIC10 , und dieser antwortet mit der 1-Bit-Lernsequenz (3E ), wodurch das Mobilterminal30 sein Bitempfangstiming anpassen kann (auf Grundlage des Schlaftakts von 32 kHz). Angesichts dieser adaptiven Anordnung für bitserielles Timing zwischen dem Mobilterminal30 und dem ACI-ASIC10 ist erkennbar, dass zwischen dem Mobilterminal30 und der Anzahl möglicher Zusatzgeräte20 , mit denen es arbeiten kann, keine engen Timingtoleranzen erforderlich sind. - Hinsichtlich Funktelefonbetriebs mit einem Schlaftakt kann auf die folgenden beispielhaften US-Patente 5,870,683; 5,758,278; 5,752,201 und 5,471,655, die durch Bezugnahme hier eingeschlossen werden, insoweit kein Konflikt mit den Lehren der Erfindung besteht, die denselben Rechtsnachfolger haben, Bezug genommen werden.
- Der Speicher
18 speichert vorzugsweise Daten, die die Merkmale des Zusatzgeräts20 beschreiben. Als ein Beispiel kann, wenn das Headset-Zusatzgerät angenommen wird, eine einzeilige Anzeige mit 15 Zeichen und vier vom Benutzer bedienbaren Schaltern oder Tasten, wie Antwort/Anruf, lauter und leiser, vorliegen. Zu anderen gespeicherten Parametern können Audioparameter wie Ein/Aus der Echoaufhebung, Verstärkungen und Entzerrungen gehören. Diese ganze Information kann zwischen dem Zusatzgerät20 und dem Mobilterminal30 kommuniziert werden, was es ermöglicht, das Mobilterminal30 für eine große Anzahl von Zusatzgeräten zu konfigurieren und mit solchen zu betreiben, einschließlich Zusatzgeräten, die zum Verkauf gegeben werden, nachdem das Mobilterminal30 in Betrieb genommen wurde. - Die Verwendung der einzelnen bitseriellen Datenleitung
10A führt auch zu einem Vorteil, der sich aus der Nutzung der Erfindung ergibt, da diese eine Signalleitung zum bidirektionalen Übertragen von Daten zwischen dem Mobilterminal30 und dem den ACI-ASIC10 enthaltenden Zusatzgerät20 und auch zur Erkennung des Anschließens und Abtrennens eines Zusatzgeräts sowie zur Anpassung des Bittimings, für Rücksetz- und Interruptsignalgabe verwendet werden kann. - Während im vorliegenden Zusammenhang beschrieben wurde, dass das Zusatzgerät
20 und der ACI-ASIC10 mit dem Mobilterminal30 verbunden sind, ist zu beachten, dass das ACI-ASIC10 über eine Schnittstelle mit anderen Gerätetypen verbunden werden könnte, wie einem tragbaren Computer, einem Funkrufgerät oder einem PDA oder elektronischen Heimgeräten (einschließlich einer Spielkonsole), oder bei jedem Gerätetyp, der mit einem ansteckbaren Zusatzgerät verwendet werden kann. Bei jeder dieser Ausführungsform kann das steuernde Gerät einfach als Mastergerät bezeichnet werden, und der ACI-ASIC10 und das zugehörige Zusatzgerät können als Slavegerät bezeichnet werden. - Die Lehren der Erfindung sollen in ihrem Umfang auch nicht durch irgendwelche der speziellen Frequenzen, Zeitperioden, Bitanzahlen, Byteanzahlen, Befehlstypen, Anzahl von Signal- Zeitungen oder Registern usw., wie sie oben als Beispiele erörtert wurden, beschränkt sein. Auch besteht für die ACI-Einrichtung keine Einschränkung auf eine Realisierung als ASIC, da jeder geeignete Typ einer Ausführungsform eines integrierten Schaltkreises mit einzelnem Chip oder mehreren Chips verwendet werden kann. Außerdem können die verschiedenen Blöcke mit einer Anzahl geeigneter Arten realisiert werden. Zum Beispiel könnte die Steuerlogik
12 als kombinierte Logikschaltkreise, oder als Zustandsmaschine oder als geeignet programmierter Mikroprozessorkern realisiert sein. Der Oszillator19 könnte unter Verwendung diskreter Widerstands- und Kondensatorkomponenten realisiert sein, oder er könnte unter Verwendung eines Quarzes oder eines Resonators mit jedem geeigneten Frequenzsignalgenerator realisiert sein. - Demgemäß sollen, während die vorstehende Beschreibung in Zusammenhang mit derzeit bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung erfolgte, diese derzeit bevorzugten Ausführungsformen nicht so gelesen werden, dass sie den Schutzumfang oder die Praktisierung der Erfindung nur auf diese Ausführungsformen einschränken.
- ZUSAMMENFASSUNG
- Es wird eine Schnittstelle (
10 ,40 ) zwischen einem Mastergerät (30 ) und einem Slavegerät (20 ) offenbart. Die Schnittstelle beinhaltet eine bitserielle, bidirektionale Signalleitung (10A ) zum Übertragen von Befehlen und zugehörigen Daten vom Master- an das Slavegerät und zum Übertragen eines Rücksetzsignals eines Interruptsignals und eines Lernsequenzsignals zum Spezifizieren einer Bitzeitdauer für vom Slawe- an das Mastergerät übertragene Daten. Die bitserielle, bidirektionale Signalleitung zeigt dem Mastergerät ferner den Anschluss/Trenn-Zustand eines Zusatzgeräts an.
Claims (34)
- Schnittstelle zwischen einem Master- und einem Slavegerät, mit einer bitseriellen, bidirektionalen Signalleitung zum Übertragen von Befehlen und zugehörigen Daten vom Master- zum Slavegerät, wobei die bitserielle, bidirektionale Signalleitung ferner andere Signale überträgt, zu denen ein Rücksetzsignal, ein Interruptsignal und ein Lernsequenzsignal zum Spezifizieren der Dauer einer Bitzeit für vom Slave- zum Mastergerät übertragene Daten gehören.
- Schnittstelle nach Anspruch 1, bei der das Mastergerät aus einem persönlichen, digitalen Assistenten besteht.
- Schnittstelle nach Anspruch 1, bei der das Mastergerät aus einem Mobilterminal besteht.
- Schnittstelle nach Anspruch 3, bei der das Mobilterminal die vom Slave- zum Mastergerät übertragenen Daten mit einer Rate abtastet, die durch den Schlaftakt des Mobilterminals gebildet ist.
- Schnittstelle nach Anspruch 1, die im Slavegerät Folgendes aufweist: einen Zusatzgerät-Steuerschnittstelle-Chip und einen Oszillator, der ein Taktsignal an diesen liefert, wobei die Bitzeit ein Mehrfaches des Taktsignals ist und wobei das Mastergerät die Abtastung der vom Slavegerät übertragenen Daten entsprechend der spezifizierten Dauer der Bitzeit anpasst.
- Schnittstelle nach Anspruch 1, die im Slavegerät Folgendes aufweist: einen Zusatzgerät-Steuerschnittstelle-Chip und einen nichtflüchtigen Speicher zum Speichern von Merkmalsdaten in Zusammenhang mit dem Slavegerät, die vom Mastergerät über die bitserielle, bidirektionale Leitung auf einen Speicherlesebefehl hin lesbar sind, wie er vom Mastergerät über die bitserielle, bidirektionale Leitung an den Zusatzgerät-Steuerschnittstelle-Chip gesendet wird.
- Schnittstelle nach Anspruch 1, die im Slavegerät Folgendes aufweist: einen Zusatzgerät-Steuerschnittstelle-Chip und eine Berechtigungs-Abfrage/Antwort-Funktion, die auf einen Berechtigungsabfragebefehl und zugehörige Abfragedaten abgerufen wird, wie sie vom Mastergerät über die bitserielle, bidirektionale Leitung an den Zusatzgerät-Steuerschnittstelle-Chip gesendet werden, wobei Berechtigungsergebnisdaten durch den Zusatzgerät-Steuerschnittstelle-Chip über die bitserielle, bidirektionale Signalleitung auf einen Berechtigungsergebnisbefehl hin an das Mastergerät gesendet werden, wie er von diesem über die bitserielle, bidirektionale Signalleitung an den Zusatzgerät-Steuerschnittstelle-Chip gesendet wird.
- Schnittstelle nach Anspruch 1, bei der die bitserielle, bidirektionale Signalleitung ferner einen Slavegerät-Anschluss/Trenn-Zustand an das Mastergerät überträgt.
- Schnittstellenschaltung zum Verbinden eines Slavegeräts mit einem Mastergerät, die eine bitserielle, bidirektionale Signalleitung unterstützt, die Befehle und zugehörige Daten vom Master- zum Slavegerät überträgt, wobei diese bitserielle, bidirektionale Signalleitung ferner andere Signale überträgt, zu denen ein Rücksetzsignal, ein Interruptsignal und ein Lernsequenzsignal zum Spezifizieren der Dauer der Bitzeit von Daten gehören, die vom Slave- an das Mastergerät übertragen werden.
- Schnittstellenschaltung nach Anspruch 9, die innerhalb des Slavegeräts angeordnet ist und einen Oszillator zum Erzeugen eines Taktsignals aufweist, wobei die Bitzeitdauer ein Mehrfaches der Taktsignalperiode ist, und wobei die Mastervorrichtung die bitserielle, bidirektionale Signalleitung entsprechend der spezifizierten Bitzeitdauer abtastet.
- Schnittstellenschaltung nach Anspruch 9, die innerhalb des Slavegeräts angeordnet ist und einen nichtflüchtigen Speicher zum Speichern von das Slavegerät betreffenden Merkmalsdaten aufweist, der vom Mastergerät über die bitserielle, bidirektionale Signalleitung auf einen Lesebefehl hin lesbar ist, wie er vom Mastergerät über die bitserielle, bidirektionale Signalleitung an die Schnittstellenschaltung gesendet wird.
- Schnittstellenschaltung nach Anspruch 9, die innerhalb des Slavegeräts angeordnet ist und eine Berechtigungs-Abfrage/Antwort-Funktion beinhaltet, die auf einen Berechtigungsabfragebefehl und zugehörige Abfragedaten hin abgerufen wird, wie sie vom Mastergerät über die bitserielle, bidirektionale Signalleitung empfangen werden, und wobei Berechtigungsergebnisdaten über die bitserielle, bidirektionale Signalleitung auf den Empfang eines Berechtigungsergebnisbefehls vom Mastergerät über die bitserielle, bidirektionale Signalleitung an das Mastergerät gesendet werden.
- Schnittstellenschaltung nach Anspruch 9, bei der die bitserielle, bidirektionale Signalleitung ferner einen Slavegerät-Anschluss/Trenn-Zustand an das Mastergerät überträgt.
- Schnittstellenschaltung nach Anspruch 9, bei der das Mastergerät ein Mobilterminal ist.
- Schnittstellenschaltung nach Anspruch 14, bei der das Mobilterminal die bitserielle, bidirektionale Signalleitung mit einer Rate abtastet, die durch den Schlaftakt des Mobilterminals gegeben ist.
- Schnittstellenschaltung nach Anspruch 9, bei der das Mastergerät ein persönlicher, digitaler Assistent ist.
- Schnittstellenschaltung zum Verbinden eines Slavegeräts mit einem Mastergerät, die im Slavegerät angeordnet ist und eine bitserielle, bidirektionale Signalleitung unterstützt, die Befehle und zugehörige Daten vom Master- in das Slavegerät überträgt, und die ferner andere Signale überträgt, zu denen ein Rücksetzsignal gehört.
- Schnittstellenschaltung nach Anspruch 17, bei der zu den anderen Signalen ferner ein Interruptsignal und ein Lernsequenzsignal zum Spezifizieren einer Bitzeitdauer für vom Slave- an das Mastergerät übertragene Daten gehören.
- Schnittstellenschaltung zum Verbinden eines Slavegeräts mit einem Mastergerät, die im Slavegerät angeordnet ist und eine bitserielle, bidirektionale Signalleitung unterstützt, die Befehle und zugehörige Daten vom Master- in das Slavegerät überträgt, und die ferner andere Signale überträgt, zu denen ein Interruptsetzsignal gehört.
- Schnittstellenschaltung nach Anspruch 19, bei der zu den anderen Signalen ferner ein Rücksetzsignal und ein Lernsequenzsignal zum Spezifizieren einer Bitzeitdauer für vom Slawe- an das Mastergerät übertragene Daten gehören.
- Schnittstellenschaltung zum Verbinden eines Slavegeräts mit einem Mastergerät, die im Slavegerät angeordnet ist und eine bitserielle, bidirektionale Signalleitung unterstützt, die Befehle und zugehörige Daten vom Master- in das Slavegerät überträgt, und die ferner andere Signale überträgt, zu denen ein Lernsequenzsignal zum Spezifizieren der Bitzeitdauer für vom Slave- an das Mastergerät übertragene Daten gehört.
- Schnittstellenschaltung nach Anspruch 21, die einen Oszillator zum Erzeugen eines Taktsignals aufweist, wobei die Bitzeitdauer ein Mehrfaches der Taktsignalperiode ist, und wobei das Mastergerät die bitserielle, bidirektionale Signalleitung entsprechend der spezifizierten Bitzeitdauer abtastet.
- Schnittstellenschaltung nach Anspruch 22, bei der eine logische Null und eine logische Eins durch das Vorliegen oder Fehlen eines Übergangs unterschieden werden, wie er auf der bitseriellen, bidirektionalen Signalleitung an einem vorbestimmten Punkt in der spezifizierten Bitzeitdauer auftritt.
- Schnittstellenschaltung nach Anspruch 23, bei der die spezifizierte Bitzeitdauer durch T gegeben ist und der vorbestimmte Punkt bei ungefähr T/2 liegt.
- Schnittstellenschaltung nach Anspruch 21, die mindestens ein Register enthält, das über die bitserielle, bidirektionale Signalleitung vom Mastergerät lesbar ist.
- Schnittstellenschaltung nach Anspruch 21, die mindestens ein Register aufweist, in das das Mastergerät über die bitserielle, bidirektionale Signalleitung schreiben kann.
- Schnittstellenschaltung nach Anspruch 21, die mindestens eine Speicherstelle enthält, die vom Mastergerät über die bitserielle, bidirektionale Signalleitung lesbar ist.
- Schnittstellenschaltung nach Anspruch 21, die mindestens eine Speicherstelle enthält, in die das Mastergerät über die bitserielle, bidirektionale Leitung schreiben kann.
- Schnittstellenschaltung nach Anspruch 21, die einen Berechtigungsprüfblock aufweist, der durch Befehle vom Mastergerät über die bitserielle, bidirektionale Signalleitung adressierbar ist und der auf mindestens einen Befehl mit Antwortdaten reagiert, die über die bitserielle, bidirektionale Signalleitung an das Mastergerät gesendet werden.
- Schnittstellenschaltung nach Anspruch 21, bei der zu den anderen Signalen ferner ein Rücksetzsignal und ein Interruptsignal gehören.
- Verfahren für Kommunikation zwischen einem Master- und einem Slavegerät, umfassend: – Verbinden des Slavegeräts mit dem Mastergerät über eine Schnittstelle, die eine bitserielle, bidirektionale Signalleitung enthält; – Senden eines Rücksetzsignals vom Master- an das Slavegerät über die bitserielle, bidirektionale Signalleitung; – Senden eines Lernsequenzsignals an das Mastergerät über die bitserielle, bidirektionale Signalleitung, um die Bitzeitdauer für zwischen dem Master- und dem Slavegerät übertragene Daten zu spezifizieren; und – Kommunizieren von Daten und/oder Befehlen zwischen dem Master- und dem Slavegerät über die bitserielle, bidirektionale Signalleitung.
- Verfahren nach Anspruch 31, bei dem es zur Kommunikation gehört, dass das Mastergerät die bitserielle, bidirektionale Signalleitung entsprechend der spezifizierten Bitzeitdauer abtastet.
- Verfahren nach Anspruch 32, bei dem eine logische Null und eine logische Eins durch das Vorliegen oder Fehlen eines Übergangs unterschieden werden, wie er auf der bitseriellen, bidirektionalen Signalleitung an einem vorbestimmten Punkt innerhalb der spezifizierten Bitzeitdauer auftritt.
- Verfahren nach Anspruch 33, bei dem die spezifizierte Bitzeitdauer durch T gegeben ist und der vorbestimmte Zeitpunkt bei ungefähr T/2 liegt.
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