мультиплексная синхронная/асинхронная шина данных

Формула изобретения

1. Главное устройство данных, использующее шину передачи данных, содержащую три линии связи для передачи первой посылки данных от главного устройства данных на второе устройство данных с первой скоростью передачи данных и второй посылки данных от главного устройства данных на второе устройство данных с второй скоростью передачи данных, причем каждая из двух посылок данных имеет множество двоичных разрядов, а каждый разряд имеет либо состояние двоичного нуля, либо состояние двоичной единицы в течение периода времени, связанного со скоростью передачи данных, содержащее первой выход, второй выход и третий выход для подключения к шине передачи данных, контроллер подключенный к первому, второму и третьему выходам для установления первого двоичного состояния на первом и втором выходах до и после упомянутой первой посылки данных, контроллер для установления разрядов первой посылки данных на упомянутом первом и втором выходах, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит контроллер для установления второго двоичного состояния на упомянутом первом выходе, когда первая посылка данных не передается, и контроллер для установления двоичных разрядов второй посылки данных на упомянутом третьем входе-выходе в то время, как упомянутое второе двоичное состояние установлено на упомянутом первом выходе.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что контроллер выполнен с возможностью установления второго двоичного состояния на первом выходе, когда первая посылка не передана в период времени, превышающий время одного разряда передачи на первой скорости передачи данных до установления двоичных разрядов второй посылки данных.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно содержит контроллер, предназначенный для установления для каждого разряда первой посылки данных второго двоичного состояния на первом выходе и первого двоичного состояния на втором выходе, для разряда первой посылки посылки данных с состоянием двоичного нуля, а для установления первого двоичного состояния на упомянутом первом выходе и упомянутого второго двоичного состояния на упомянутом втором выходе для разряда первой посылки данных с состоянием двоичной единицы.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что контроллер выполнен с возможностью установления второго двоичного состояния на первом и втором выходах между следующими друг за другом разрядами первой посылки данных.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно содержит контроллер, приспособленный для приема с второго устройства данных на упомянутый третий вход-выход третьей посылки данных на второй скорости передачи данных в то время, как упомянутое второе двоичное состояние установлено на упомянутый первый выход.

6. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что оно содержит контроллер, приспособленный для установления первого двоичного состояния на первом выходе вслед за приемом упомянутой третьей посылки данных.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что оно содержит контроллер, реагирующий на прием упомянутой третьей посылки данных для повторного установления упомянутого второго двоичного состояния на упомянутом первом выходе, и контроллер, реагирующий на упомянутое повторное установление для установления двоичных разрядов четвертой посылки данных на упомянутом третьем входе-выходе в то время, как упомянутое второе двоичное состояние повторно установлено на упомянутом первом выходе.

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что оно содержит контроллер, получающий четвертую посылку данных для приема от второго устройства данных на упомянутом третьем входе-выходе, пятую посылку данных на второй скорости передачи данных в то время, как упомянутое второе двоичное состояние установлено на упомянутом первом выходе.

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что оно содержит контроллер для повторного установления упомянутого первого двоичного состояния на упомянутом первом выходе вслед за приемом упомянутой посылки данных.

10. Подчиненное устройство данных, использующее шину передачи данных, содержащую три линии связи для приема первой посылки данных от главного устройства данных на первой скорости передачи данных, для приема второй посылки данных от главного устройства данных на второй скорости передачи данных и для сообщения третьей посылки данных главному устройству данных, причем каждая из трех посылок данных имеет множество двоичных разрядов, а каждый разряд имеет либо состояние двоичного нуля, либо состояние двоичной единицы в течение периода времени, связанного со скоростью передачи данных, содержащее первый, второй и третий входы для соединения с тремя линиями передачи данных, контроллер, подключенный к первому, второму и третьему входам для приема первого двоичного состояния с первого и второго входов до и после упомянутой первой посылки данных, контроллер для приема разрядов первой посылки данных с упомянутых первого и второго входов, контроллер для соединения с третьим входом-выходом двоичных разрядов третьей посылки данных на первой скорости передачи данных, отличающееся тем, что оно содержит контроллер, выполненный с возможностью приема второго двоичного состояния, установленного на упомянутом первом входе главным устройством данных на период времени больший, чем время одного разряда первой скорости передачи данных, когда первая и вторая посылки данных не принимаются, и контроллер для приема двоичных разрядов второй посылки данных с упомянутого третьего входа-выхода в то время, как упомянутое второе двоичное состояние принимается с упомянутого первого входа.

11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что оно содержит контроллер, реагирующий на вторую посылку данных для подачи двоичных разрядов четвертой посылки данных на упомянутый третий вход-выход, в то время, как упомянутое второе двоичное состояние принимается с упомянутого первого выхода.

12. Система передачи данных, включающая в себя три линии связи для передачи первой посылки данных от первого устройства данных к второму устройству данных на первой скорости передачи данных, для передачи второй посылки данных от первого устройства данных к второму устройству данных на второй скорости передачи данных и для передачи третьей посылки данных от второго устройства данных к первому устройству данных, при этом каждая из трех посылок данных имеет множество двоичных разрядов, а каждый разряд имеет либо состояние двоичного нуля, либо состояние двоичной единицы в течение периода времени, связанного со скоростью передачи данных, а также первую, вторую и третью линии связи, при этом первое устройство данных содержит коллектор, первый выход которого подключен к первой линии связи, второй выход подключен к второй линии связи, а третий вход-выход подключен к третьей линии связи, второе устройство данных содержит контроллер, первый, второй вход и третий вход-выход которого подключены соответственно к первой, второй и третьей линиям связи, причем контроллер первого устройства данных выполнен с возможностью установления первого бинарного состояния на первом и втором выходах первого устройства данных до и после передачи указанной первой посылки данных, а также с возможностью установления битов первой посылки данных на указанных первом и втором выходах первого устройства данных, а контроллер второго устройства данных выполнен с возможностью установления бинарных битов третьей посылки данных на третьем входе-выходе второго устройства данных, отличающаяся тем, что контроллер в первом устройстве данных выполнен с возможностью установления второго двоичного состояния на первом выходе первого устройства данных, когда первая и третья посылки данных не передаются, и контроллер в первом устройстве данных выполнен с возможностью установления двоичных разрядов второй посылки данных на упомянутом третьем входе-выходе первого устройства данных тогда, как указанное второе двойное состояние установлено на упомянутом первом выходе устройства данных.

13. Система по п.12, отличающаяся тем, что контроллер в первом устройстве данных выполнен с возможностью установления второго двоичного состояния на упомянутом первом выходе первого устройства данных и первого двоичного состояния на втором выходе первого устройства данных для каждого разряда первой посылки данных с состоянием двоичного нуля и установления первого двоичного состояния на упомянутом первом выходе первого устройства данных и второго бинарного состояния на втором выходе первого устройства данных для каждого разряда первой посылки данных с состоянием двоичной единицы.

14. Система по п. 13, отличающаяся тем, что она содержит контроллер в первом устройстве данных, приспособленный для установления упомянутого второго двоичного состояния на упомянутых первом и втором выходах первого устройства данных между следующими друг за другом разрядами сигнала данных.

15. Система по п. 12, отличающаяся тем, что она содержит контроллер в первом устройстве данных, реагирующий на упомянутую вторую посылку данных, выполненный с возможностью приема с упомянутого второго устройства данных на упомянутый третий вход-выход первого устройства данных третьей посылки данных на второй скорости передачи данных в то время, как упомянутое второе двоичное состояние установлено на упомянутом первом выходе первого устройства данных.

16. Система по п. 15, отличающаяся тем, что она содержит контроллер в первом устройстве данных, приспособленный для установления упомянутого первого двоичного состояния на упомянутом первом выходе первого устройства данных вслед за третьей посылкой данных.

17. Система по п. 16, отличающаяся тем, что она содержит контроллер в первом устройстве данных, реагирующий на прием упомянутой третьей посылки данных, выполненный с возможностью повторного установления упомянутого второго двоичного состояния на упомянутом первом выходе первого устройства данных, и контроллер в первом устройстве данных, реагирующий на упомянутую повторную подачу, выполненный с возможностью установления двоичных разрядов четвертой посылки данных на упомянутом третьем входе-выходе первого устройства связи, тогда как упомянутое второе двоичное состояние повторно установлено на упомянутом первом выходе первого устройства данных.

18. Главное устройство данных по п.17, отличающееся тем, что оно содержит контроллер на втором устройстве данных, реагирующий на упомянутую четвертую посылку данных, выполненный с возможностью установления двоичных разрядов пятой посылки данных на упомянутом третьем входе-выходе второго устройства данных и на второй скорости передачи данных в то время, как упомянутое второе двоичное состояние повторно установлено на упомянутом третьем выходе первого устройства данных.

19. Главное устройство данных по п.18, отличающееся тем, что оно содержит контроллер в первом устройстве данных, выполненный с возможностью повторного установления упомянутого первого двоичного состояния на упомянутом первом выходе первого устройства данных вслед за приемом упомянутой пятой посылки данных.

20. Портативное радиотелефонное устройство, использующее шину передачи данных, включающую в себя три линии связи для передачи первой посылки данных к периферийному устройству данных с первой скоростью передачи данных, для передачи второй посылки данных к периферийному устройству данных на второй скорости передачи данных и для приема третьей посылки данных от периферийного устройства данных, при этом каждая из трех посылок данных имеет множество двоичных разрядов, а каждый разряд имеет либо состояние двоичного нуля, либо состояние двоичной единицы в течение периода времени, связанного со скоростью передачи данных, содержащее первый выход, второй выход и третий выход для соединения с шиной передачи данных, контроллер, выполненный с возможностью установления первого двоичного состояния на первом и втором выходах до и после упомянутой первой посылки данных и соединения разрядов первой посылки данных с упомянутыми первым и вторым выходами, контроллер для приема двоичных разрядов третьей посылки данных, соединенной с третьим входом-выходом, когда первая посылка данных и вторая посылка данных не осуществляется, отличающееся тем, что контроллер выполнен с возможностью установления второго двоичного состояния на упомянутом первом выходе, и установления двоичных разрядов второй посылки данных на упомянутом третьем входе-выходе в то время, как упомянутое второе двоичное состояние установлено на упомянутом первом выходе.

Описание изобретения к патенту

Изобретение касается системы передачи данных, а конкретно, синхронной самосинхронизирующейся системы передачи цифровых данных для увеличения скорости передачи данных.

Синхронная самосинхронизирующаяся система передачи цифровых данных описана в патенте США N 4.369.516 на имя Бимса. Эта система предусматривает шину синхронной самосинхронизирующейся двунаправленной передачи данных, которая устойчива к изменениям скорости и временных соотношений, и приемлема для структур шин данных большой длины. Использование передатчиком данных двух состояний двоичного разряда двух линий сигналов данных дает возможность уникального определения, начала и конца сигнала данных и двоичных состояний разрядов сигнала данных, одновременно также производя дифференциацию между сигналами адресов и данных. Третья линия сигналов данных используется периферийными устройствами для обратных сообщений на передатчик данных. Как реализовано в некоторой подвижной и портативной радиотелефонной аппаратуре, выпускаемой сегодня для сотовых радиотелефонных систем, синхронная самосинхронизирующаяся шина данных функционирует на относительно низких скоростях данных. Имманентные свойства шины и ее скорости передачи данных дают возможность передачи в зонах с высоким электрическим шумом (например, автомобиль) и сама образует небольшие электромагнитные помехи.

Системы асинхронной последовательной передачи данных хорошо известны в области техники и обеспечивают высокие скорости передачи данных. Например, в микропроцессоре MC68HCIIA8 используется интерфейс последовательных сообщений (ИПС/SCI), благодаря чему микропроцессор может сообщаться с периферийными устройствами, использующими стандартный формат NRZ (метка/интервал) на принимающем порте ввода данных (RXD) и на передающем порте вывода данных (TXD). Интерфейс последовательных сообщений далее описан в "Справочнике об однокристальном микрокомпьютере HMOS", N A 311207R1, 1987, с 5-1 по 5-5 с.

Для реализации средств обоих типов систем передачи данных в абонентской аппаратуре сотовых радиотелефонных систем, т. е. радиотелефонной связи с сотовой структурой зоны обслуживания, необходимо включить оба в общую физическую структуру шины, чтобы снизить число линий и соединителей. Размер физической шины особенно является важным в портативной радиотелефонной аппаратуре. Также необходимо, чтобы самосинхронизирующаяся синхронная шина текущего использования продолжала использоваться немодифицированной без ретромонтажа уже используемого оборудования. Это требование находится в противоречии с растущей необходимостью обмена данными на более высоких скоростях передачи.

Поэтому необходимо объединить устойчивость к изменениям скорости, изменениям временных соотношений и большую физическую длину шины настоящей синхронной шины с низкой скоростью передачи данных с повышенной скоростью передачи данных асинхронной шины данных. Так как во многих применениях число линий шины и соответствующих соединителей имеет важное значение, также необходимо сохранять число сигнальных линий в объединенной структуре шины.

Таким образом, цель настоящего изобретения состоит в выгодном объединении самосинхронизирующейся синхронной шины данных и последовательной асинхронной шины данных.

Другая цель настоящего изобретения состоит в достижении названного объединения синхронной и асинхронной шин данных без увеличения числа сигнальных линий данных.

Еще одна цель настоящего изобретения состоит в объединении синхронной и асинхронной шин данных таким образом, что поддерживается совместимость с синхронной шиной более раннего использования.

На фиг. 1 показана структурная схема портативного радиотелефона, в котором может использоваться настоящее изобретение; на фиг. 2 структурная схема известной обобщенной системы сообщения данных, которая может быть полезна при использовании настоящего изобретения; на фиг. 3 схема состоянии известного способа сообщения данных в системе на фиг. 2; на фиг. 4 схема синхронизации, показывающая соотношение между входными данными и данными, переданными по системе на фиг. 2; на фиг. 5 схема синхронизации, показывающая информационные и адресные данные, которые могут передаваться по системе на фиг. 2 и могут использоваться для выбора конкретного приемника данных в отношении информации; на фиг. 6 упрощенная структурная схема радиотелефонного дистанционного пункта, имеющего структуру трехпроводной шины с возможностью мультиплексирования; на фиг. 7 структурная схема портативного радиотелефонного дистанционного устройства и периферийного преобразователя, который может использоваться с настоящим изобретением; на фиг. 8 упрощенная схема лицевых интерфейсов; на фиг. 9 структурная схема порядка действий процесса мультиплексирования асинхронных данных с синхронными данными при использовании в настоящем изобретении; на фиг. 10 схема порядка действий ответа подчиненного пункта (блока) на передачу асинхронных данных, показанных на структурной схеме порядка действий на фиг. 9; на фиг. 11 график синхронизации мультиплексированных синхронных и асинхронных данных, появляющихся на линиях Т, С и шины, и дальнейшая иллюстрация передачи "главного" состояния от периферийного преобразователя на портативный радиотелефон; на фиг. 12 график структуры пакета асинхронных данных при использовании в настоящем изобретении.

Предпочитаемый вариант реализации изобретения. Одно применение, в котором выгодно может использоваться настоящее изобретение, это портативный радиотелефон, в котором минимальное число линий шины данных и взаимодействующих соединителей способствует миниатюризации радиотелефонного аппарата. Хотя изобретение описывается в отношении портативных радиотелефонов, как предпочитаемого варианта реализации, изобретение может также хорошо использоваться в других применениях, имеющих аналогичные требования или требования, вызывающие соединения с устройством, в котором используется настоящее изобретение.

Радиотелефоны обеспечивают тот же тип полностью автоматизированной телефонной связи с мобильным или портативным пользователем, которая обеспечивается обычному абоненту с помощью наземных линий. В сотовой радиотелефонной системе связь обеспечивается в широкой географической зоне путем деления зоны на число ячеек (сотов). Каждая ячейка типично имеет базовую станцию, которая обеспечивает радиоканал сигнализации и некоторое число речевых радиоканалов. Телефонные вызовы размещаются на и инициируются непосредственно радиотелефонами по сигнальному каналу в каждой из ячеек. После завершения сигнализации радиотелефону присваивается речевой канал, на который он переключается с сигнального канала в течение длительности вызова. В случае, когда радиотелефон оставляет ячейку и входит в другую ячейку, радиотелефон автоматически переключается или манипулируется вручную на доступный речевой канал в новой ячейке.

Настоящее изобретение предназначено для использования в портативных радиотелефонных блоках сотовой системы, хотя и может использоваться в любой автоматической радиотелефонной системе. Портативный блок (аппарат) может быть одним из тех, которые выпускаются фирмой "Моторола инк." и продаются как модель F09FgD 8453AA, или вообще типа, описанного в патенте США N 3.906.166 "Радиотелефонная система" на имя Купера и др. и патенте США N 3.962.553 "Портативная телефонная система со средством сохранения батареи" на имя Линдера и др.

Для размещения сигнальных и управляющих функций в автоматической радиотелефонной системе микропроцессор, память и соответствующие периферийные устройства используются в логическом блоке для управления портативным радиотелефоном. Этот логический блок может быть структурирован таким образом, что сигнализирование, принятое от базовой станции или переданное на базовую станцию, обрабатывается на основе прерывания на высокой скорости, тогда как управляющие сигналы для радиоблока, имеющего клавиатуру и дисплей, обрабатываются на основе низкой скорости благодаря отдельной шине последовательных данных. Такая микропроцессорная управляющая система также описана в патенте США 1 N 4.434.461 "Микропроцессор с двухрядными регистрами для обработки прерываний" на имя Пули. Альтернативно сообщение всех данных между логическим блоком, портативным приемопередатчиком и интегральными клавиатурой и дисплеем может брабатываться/манипулироваться по шине последовательных данных высокой скорости, как показано на фиг. 1. На фиг. 1 обычный логический блок 101 соединен с приемником 103 и передатчиком 105 и в интерфейсе 107 через мосинхронизирующуюся шину 109 последовательных данных.

Приемник 1ЛЗ, передатчик 105 и логический блок 101 со своей взаимодействующей памятью могут быть физически сгруппированы вместе, как радиоблок 115. Интерфейс 107 и телефонная клавиатура 111, и дисплей 113 знаков пользователя могут быть отдельным управляющим блоком 117 (как в мобильной радиотелефонной конфигурации) или могут быть полностью интегрированы в одном блоке (как в портативном радиотелефоне). Самосинхронизирующаяся природа шины 109 последовательных данных дает возможность размещать интерфейсный адаптер 107 дистанционно от логического блока 101.

Шина последовательных данных может быть кратко описана совместно с фиг. 2. Более подробное описание этой шины данных изложено в патенте США N 4.369.516, кл. H 03 R 5/156, на имя Бирнса. Передатчик 201 общих данных соединен с приемниками данных 203, 205 и 207 с помощью двух сигнальных линий, обозначенных как Т (достоверные данные) и С (дополнительные данные). Приемники данных 203 и 205 могут также передавать сигналы обратной связи данных на передатчик данных посредством сигнальной линии коллективного пользования, помеченной R. (данные обратной связи). Отдельная линия (R") данных обратной связи может также использоваться для передачи сигналов данных обратной связи на передатчик данных, как показано в отношении приемника 207. Сигналы данных обратной связи, переданные приемниками данных 203, 205 и 207 по сигнальным линиям данных обратной связи, передаются синхронно с сигналами данных, принятых от передатчика данных 201 по сигнальным линиям достоверных данных и дополнительных данных.

Если общая концепция двунаправленной шины на фиг. 2 применяется в отношении управляющей схемы портативного радиотелефона, передатчик данных становится логическим блоком и приемники данных становятся передатчиком, приемником, интерфейсом пользователя, и другими устройствами, коллективно использующими шину.

Формат, принимаемый данными, которые передаются на приемники данных 203, 205 и 207, прибегает к использованию четырех состоянии двух двоичных разрядов, которые могут приобретать сигнальные линии достоверных данных и дополнительных данных, взятые вместе. Например, ссылаясь на схему состояний на фиг. 3, можно видеть, что первое состояние двух двоичных разрядов может быть названо как состояние "установления в исходное положение" 301, где сигнальная линия дополнительных данных имеет значение двоичного нуля, и сигнальная линия данных также имеет значение двоичного нуля. Когда данные не передаются, состояние 301 установленного исходного положения образуется на сигнальных линиях достоверных данных и дополнительных данных. Когда сигнал данных должен быть передан, производится переход от состояния 301 установленного исходного положения либо в состояние 303 "нуля", либо в состояние 305 "единицы", соответствующее нулю или единице во входных данных, подлежащих передаче.

При состоянии 303 нуля линия достоверных данных принимает значение двоичного нуля и линия дополнительных данных принимает значение двоичной единицы, и линия дополнительных данных принимает значение двоичного нуля. После состояния 305 единицы или состояния 303 нуля шина последовательных данных принимает "холостое" состояние 307, при котором линия достоверных данных и линия дополнительных данных принимают значение двоичной единицы. Затем производится переход из холостого состояния 307 либо в состояние единицы 305, либо в состояние нуля 303. Для всех последовательных бит сигнала данных, подлежащих передаче, переход производится в холостое состояние 307 до перехода в состояние единицы 305 или состояние нуля 303 (фиг.4).

Переходы между состояниями на фиг. 4 выбираются таким образом, что только одна сигнальная линия изменяет двоичное значение в течение каждого перехода. Переходы между состоянием 301 установления исходного положения и холостым состоянием 307, а также между состоянием единицы 305 и состоянием нуля 303 не разрешаются, так как они потребовали бы, чтобы значение обеих сигнальных линий достоверных и дополнительных данных изменялись одновременно. Это ограничение переходов между двоичными состояниями сводит до минимума эффекты изменений временных задержек и синхронизации сигналов. Кроме того, в результате передачи сигналов данных, как показано на схеме состояний на фиг. 3, передача по сигнальным линиям достоверных данных и дополнительных данных является одновременно и самосинхронизирующейся и независимой от частоты передачи. Длительность времени между каждым из переходов состояний не требуется одинаковая и может изменяться динамично, тем самым, давая возможность частоте передачи данных, быть полностью асинхронной со случайно изменяющимися временными интервалами между переходами последовательных состояний.

Понимание формата синхронных данных может быть пояснено со ссылкой на фиг. 4. Для передачи сигнала данных происходит в отношении каждого бита входных данных, показанное в потоке 400 входных данных. В отношении первого бита сигнала переданных данных переход производится от состояния 301 установления исходного положения в состояние 305 единиц, приводя к сигнальной линии достоверных данных, приобретающей двоичную единицу, как показано под позицией 401. Затем переход состояния производится в холостое состояние 307, приводя к тому, что сигнальная линия дополнительных данных приобретает значение двоичной единицы под позицией 403. Затем для каждого последующего бита сигнала данных производится переход в состояние единицы 305 или состояние нуля 303, и затем обратно в холостое состояние 307 для каждого бита сигнала входных данных, подлежащих передаче, при этом принимаемое холостое состояние 307 может использоваться на приемниках данных для генерирования синхросигнала бит 407. В отношении последнего бита сигнала данных производится последний переход состояния из состояния единицы 305 или состояния нуля 303 в состояние установления в исходное состояние 301. Возврат в состояние 301 установления исходного положения после передачи последнего бита сигнала данных указывает приемникам данных 203, 205 и 207, что передан полный (завершенный) сигнал данных.

Для обеспечения двунаправленной передачи сигналов данных между передатчиком данных 201 и приемниками данных 203, 205 и 207 образована другая сигнальная линия, именуемая как сигнальная линия 409 данных обратной связи для передачи сигналов данных от приемников данных 203, 205 и 207. Приемники данных могут передавать сигнал данных обратной связи по сигнальной линии данных обратной связи путем использования синхросигнала бита 407, образованного путем детектирования значения бита сигнальных линий достоверных данных и дополнительных данных. Как сказано ранее, отдельные сигнальные линии данных обратной связи могут быть образованы для каждого приемника данных, как приемника данных 207, или нескольких приемников данных, такие как приемники данных 203 и 205 могут быть соединены с одной сигнальной линией данных обратной связи. Если несколько приемников данных соединены с одной и той же сигнальной линией данных обратной связи, становится необходимым селективно адресовать конкретному приемнику данных, который должен передать сигнал данных обратной связи.

Много разных схем адресации может быть использовано и одна такая схема адресации, в которой используется часть сигнала данных, переданных передатчиком данных, чтобы образовать адрес, показана на фиг. 5. Количество бит, предназначенных для функции адреса, определяет максимальное число приемников данных, которые могут быть уникально адресованы. В патенте США N 4.390.963 "Архитектура интерфейсного адаптера" на имя Пули и др. показано, что сигнальные линии достоверных данных и дополнительных данных могут динамично взаимозаменяться, и может быть достигнуто дополнительное число уникальных адресов.

Последовательная асинхронная шина, которая может использоваться как Интерфейс последовательных сообщений (SCl) в отношении семейства 8-битовых микропроцессоров МС68НСII (или их эквивалентов), является шиной, которая может использоваться в настоящем изобретении. Такая асинхронная шина отличается тем, что имеет стандартный формат NRZ (один стартовый бит, восемь или девять бит данных и один стоп-бит) и отвечает требованиям ниже следующих критериев:

1. Холостая линия приводится в состояние логической единицы до передачи/приема знака.

2. Стартовый бит (логический нуль) используется для индикации начала блока данных.

3. Данные передаются и принимаются с первого самого младшего бита.

4. Стоповый бит (логическая единица) используется для индикации конца блока данных. Блок данных состоит из стартового бита, знака восьми или девяти бит данных, и стопового бита.

5. Прерывание (разрыв) определяется как передача или прием низкого сигнала (логического нуля) в течение по крайней мере времени одного полного блока данных.

Важный отличительный признак настоящего изобретения в том, что более быстродействующая однолинейная асинхронная шина SCl располагается по верхней части (поверхности) синхронной шины. Это дает возможность обратной совместимости с аппаратурой, которая может использовать только синхронную шину, одновременно увеличивая скорость передачи данных. В портативном радиотелефоне с интегральными радиоблоком и управляющим блоком (в целом именуемыми дистанционным блоком), Т (достоверные данные) и С (дополнительные данные) линии являются однонаправленными линиями, которые проходят между логическим блоком 101 радиоблока 115 и интерфейсом управляющего блока 117, а от радиоблока 115 до внешнего или другого внутреннего периферийного устройства. Третья линия является двунаправленной R-линией (обратной связи), которая используется управляющим блоком 117 и периферийными устройствами для разговора с логическим блоком 101 радио блока 115, а также другими устройствами на шине. Данные пропускаются по шине, при этом Т и С регулируют синхронизацию. Это синхронная шина.

В предпочитаемом варианте реализации быстродействующая асинхронная двунаправленная шина мультиплексирована по R-линии синхронной самосинхронизирующейся шины данных (именуемой здесь трехпроводной шиной или TWB). Быстродействующая асинхронная шина (Интерфейс последовательных сообщений SCI) функционирует более, чем в 10 раз быстрее скорости TWB (обычно 300 бит/с, и посредством программного управления может участвовать в коллективном использовании той же самой линии данных. SCl, используемый в данное время в настоящем изобретении, является однолинейной двунаправленной шиной. Все устройства, которые сообщаются по этой шине, записывают на ту же линию, равно как принимают данные от нее. На фиг. 6 показана конфигурация двух мультиплексированных шин.

Как показано, TWB линий Т, С и R присоединены от радиоблока 115 до управляющего блока 117. В портативном радиотелефонном дистанционном блоке радиоблок 115 и управляющий блок 117 физически расположены в одном и том же корпусе. Периферийное устройство 605, которое также соединено с линиями T, C и R может принимать данные от TWB, а также посылать данные на другие периферийные устройства 607 (если они есть), а также дистанционный блок 601 и управляющий блок 603. Такие периферийные устройства могут быть скремблерами, устройствами данных или дополнительными микротелефонными трубками, и могут быть внутренними или внешними относительно портативного радиотелефонного дистанционного блока. Другой пример периферийного устройства описан в патенте США N 4.680.787 "Портативный радиотелефонный автомобильный преобразователь и дистанционный радиотелефон" на имя Мэрри, устройство является смонтированным в автомобиле преобразователем, который может обеспечивать внешнюю мощность, внешнюю антенну, усиление радиочастоты (RF) для приемника и передатчика портативного дистанционного блока, и другие средства, которые могут быть возможны на портативном радиотелефоне.

Когда портативный радиотелефон помещен в преобразователь, необходимо, чтобы происходила автоматическая интеграция всех логических функций. Первоначально портативный радиотелефонный логически блок 101 должен проверить, что он соединен с периферийным преобразователем 605. После выполнения этой функции, которые первоначально были частью портативного радиотелефона, могут быть переданы периферийному преобразователю 605. Эта передача функций обычно состоит в обмене данными по TWB. Однако в некоторых случаях передача может потребовать слишком много времени для выполнения. Например, возможно в каждой сотовой радиотелефонной системе каждый индивидуальный дистанционный блок, портативный или мобильный имеет один или больше уникальных взаимодействующих информационных устройств, одним из которых является то, которое содержит NAM-данные (например, номер телефона, идентификацию системы, данные сканирования канала системы и серийный номер). Номер телефона в данных AM используется сотовыми радиотелефонными системами для идентификации дистанционного блока, использующего систему. Так как полезно для пользователя системы иметь портативный радиотелефон и смонтированный в автомобиле периферийный преобразователь, экономически выгодно иметь периферийный преобразователь, который содержит большинство, если не все, функции мобильного радиотелефона, и наделен способностью определять идентичность портативного радиотелефона, как он определен в вышеназванных данных NAM. Способ передачи идентичности описан в патентной заявке США N 107.227 "Радиоустройство с двумя радиосхемами совместного пользования", 1987 г. от имени Метрока. Сообщение передачи данных AM между периферийным преобразователем и портативным радиотелефоном включает в себя передачу данных микропроцессорами, имеющихся в периферийном преобразователе и логическом блоке 101 портативного радиотелефона.

Портативный радиотелефон должен загрузить содержание AM, серийный номер и номер телефона своей памяти в периферийный преобразователь, чтобы система могла работать без утомительных задержек для пользователя. Когда используется TWB, задержка встречается из-за низкой скорости передачи данных TWB. Далее, использование одного TWB ограничивает универсальность системы портативного преобразователя, потому что периферийный преобразователь для сохранения непрерывности пользователя-средства между операцией одного портативного радиотелефона и операцией радиотелефона, когда портативный включен в преобразователь, должен иметь программное обеспечение, которое имеют средства того же пользователя, как у портативного радиотелефона. Если функции портативного устройства изменяются в ответ на требования рынка, функции периферийного преобразователя должны быть также обновлены. Повышенной скоростью асинхронная шина данных обеспечивает необходимую передачу данных.

Настоящее изобретение мультиплексирует однолинейную асинхронную последовательную шину с R-линией TWB. Устройства TWB и SCI могут совместно использовать линии одной и той же шины без конфликта. Оборудование остается совместимым с действующим оборудованием известного уровня техники, одновременно увеличивая эффективную скорость передачи данных по шине.

Соединение быстродействующего периферийного соединения с мультиплексированной синхронной/асинхронной шиной данных, согласно настоящему изобретению, показано в виде соединения периферийного устройства 609 с P-линией TWB. Мультиплексированная шина данных может обслуживать множество периферийных устройств (607, 611). Также возможно, что периферийное устройство будет иметь возможность доступа к параллельному TWB и быстродействующей последовательной шине. Периферийный преобразователь предпочитаемого варианта реализации является таким периферийным устройством.

Обращаясь теперь к фиг. 7, на ней дистанционный блок показан подробно, соединенный с периферийным преобразователем. Как описано ранее, пользователь портативного радиотелефона может вставить портативный радиотелефон в смонтированный в автомобиле преобразователь для внешней мощности, внешней антенны, радиочастотного усиления и других целей. Соединяющий интерфейс 701 показан на фиг. 7, который соединяет звуковые подключения 710 и 714, TWB-линии 718, 720 и 722, и вывод мощности 724. Конечно, при необходимости могут быть сделаны другие подключения.

Подключения 710 и 714 являются звуковыми подключениями, которые дают возможность портативному устройству действовать как микрорадиотелефон, когда портативное устройство и преобразователь соединены. Громкоговоритель 728 и микрофон 730, обычные в портативных устройствах, соединены со звуковыми выводами 710 и 714 через демпфирующие логические элементы 732 и 734 для обеспечения этой функции. Демпфирующие логические элементы могут управляться микрокомпьютерами 736 и 107, как обычно производится в автономных портативных или мобильных устройствах. (См. например. Техническое пособие Моторолы NN 68P81070E40 и 68Р81046Е60, под названием "Техническое пособие в отношении сотового подвижного телефона DVNA TAC" и "Техническое пособие в отношении сотового портативного телефона DVNA TAC" соответственно. Оба пособия доступны у фирмы "Моторола", части С и E, 1313 Алгонкин Роад, Шаумбург, Ил. 60196, США. Микрокомпьютеры 736 и 744 могут быть обычными микропроцессорами, такими как MС68НСIIА8 или эквивалентными устройствами).

Периферийный преобразователь предпочитаемого варианта реализации может содержать полный радиоприемопередатчик 838, как описано в упомянутой патентной заявке США N 107.227, и в этом случае портативные радиотелефонные передатчик 103 и приемник 105 дезактивируются в течение времени, когда портативное устройство соединено с периферийным преобразователем. Периферийный преобразователь фактически приобретает идентичность портативного радиотелефона в течение периода соединения и используется пользователем, как если бы он был обычным, мобильным радиотелефоном.

После того, как портативный радиотелефон соединен с периферийным преобразователем, обмен данными происходит по мультиплексированной синхронной/асинхронной шине данных согласно настоящему изобретению, в результате чего информация NAM, загруженная в память EEPROM 756 портативного устройства загружается через микрокомпьютер 744 в RAM 364. Такая передача данных дает возможность периферийному преобразователю располагать идентичностью портативного устройства для последующей связи по сотовой системе, т.е. радиотелефонной связи с сотовой структурой зоны обслуживания. Дополнительные функции портативного устройства, такие как наборы на диске телефонных номеров, могут быть также загружены в память EEPROM 758 периферийного преобразователя. Аналогичным образом управление звуковыми преобразователями 766 и 768 может быть передано микрокомпьютеру 744 и звуковому управляющему устройству 770.

Количество данных, подлежащих обмену, поэтому является значительной величиной и требует относительно длительного времени для передачи скорости 300 бит/с обычного TWB. Мультиплексирование согласно настоящему изобретению обеспечивает более высокую скорость передачи данных путем установления TWB в состояние использования (тем самым препятствуя интерфейсу 107 портативного радиотелефона, например, производить доступ и подачу данных на TWB) и передачи идентификационных данных от портативного радиотелефона по шине последовательных данных R-линии. Интерфейс 772 находится в портативном радиотелефоне, а интерфейс 774 находится в периферийном преобразователе.

Более подробное схематичное изображение интерфейсов 772 и 774 показано на фиг.8 TXD-вход 801 и RXD-выход 803 соединены соответственно с соответствующих портами микрокомпьютера 736 (не показано на фиг. 8). Разделение между портами TXD-801 и RXD-803 может быть реализовано с помощью транзистора 805 под управлением одного входа 807, соединенного с микрокомпьютером 736 (но не используемый в предпочитаемом варианте реализации). Аналогичным образом TXD-вход 809 и RXD-выход 811, и управляющий порт 913 интерфейса 774 соединены с микрокомпьютером 744 периферийного преобразователя. R-линия соединена от микрокомпьютера 736 до входа 813 интерфейса 772 через схему соединения 815 и выход через выход 817. R-линия от интерфейса 107 управляющего блока соединена через порт 819 и транзистор 821 с соединительной схемой 815. Аналогичная компоновка выполнена для интерфейса 774.

Способ, выполняемый микрокомпьютером 736 (как загружено в память ROM 778) для управления мультиплексной синхронной/асинхронной шиной данных, согласно настоящему изобретению, показан на структурной схеме порядка действий на фиг. 9. В большинстве рабочих условий режим TWB является функционирующим и данные обмениваются как описано ранее по линиям Т, C и R. Когда должен произойти обмен существенным количеством данных, как например, когда дистанционный блок портативного радиотелефона помещен в преобразователь, портативное устройство детектирует изменение в источнике питания и обрабатывает первоначальную последовательность подачи питания. Периферийный преобразователь считается главным блоком в это время, и дополнительно к сообщениям, нормально посылаемым по TWB, посылает на высокой скорости сообщения опроса по R-линии в соответствии с настоящим изобретением. Такие сообщения посылаются первой установкой входного порта 823 интерфейса 774 на логический высокий потенциал (в 901), чтобы соединить линии TXD и RXD микрокомпьютера 744 вместе. Управление TWB достигается путем установления логического высокого (потенциала) в C-линии (в 903). Логически низкий (потенциал) может быть факультативно установлен в R-линии (в 905). Процесс затем ждет (в 907) в течение периода времени больше, чем один нормальный бит данных TWB перед соединением передачи сообщения опроса или сообщения данных (в 909). Если бы линия R была установлена на низкий (потенциал) в 905, освобождение от факультативного низкого (потенциала) в линии R будет происходить в 911, предшествуя передаче опроса или данных. Процесс затем ждет ответа опроса (в 913 и 915) и устанавливает линию С на логический низкий потенциал (в 917) после либо приема ответа опроса (или сообщения данных), либо простоя в течение заданного времени опроса. Установление логического низкого потенциала в линии С возвращает шину в нормальную работу TWB.

Ответ портативного радиотелефона на высокоскоростные данные после возвращения, мощности, когда портативное устройство было вставлено в преобразователь, показан на фиг.10. В этот момент времени портативное устройство считается подчиненным блоком. Портативное устройство устанавливает входной порт 907 на логический высокий потенциал (в 1001) и ждет высокоскоростных данных (в 1003), которые соединены с микрокомпьютером 736 через линию RXD. После детектирования совпадения адреса (в 1005) микрокомпьютер 736 составляет и передает ответ на сообщение данных (в 1007) по линии TXD.

График синхронизации работы TWB в течение ранее описанного процесса показан на фиг. 11. Нормальная работа TWB происходит в течение времени, обозначенного "А". (Оба, и портативный радиотелефон и периферийный преобразователь имеют независимые TWB перед соединением портативного и периферийного устройств. Работа в течение "А" могла быть любым TWB). Считая, что портативный радиотелефон и преобразователь соединены вместе в момент времени "t", портативное устройство обрабатывает последовательность возбуждения (подач и питания) после "t" (не показано). Работа TWB и высокоскоростной обмен данными попадают под доминирование периферийного преобразователя, и периферийный преобразователь является "главным" для высокоскоростной шины последовательных данных. Линия С принуждается быть высокой по потенциалу (в 1101) микрокомпьютером 744 преобразователя, чтобы опросить устройства по высокоскоростной линии последовательных данных (которая является мультиплексированной R-линией. В этом примере линия не установлена принудительно на низкий потенциал). После времени 1103 одного стандартного бита данных TWB периферийный преобразователь передает сообщение опроса 1105 по линии R. Портативный радиотелефон отвечает путем ответа на опрос в 1107, что в предпочитаемом варианте реализации включает в себя данные и идентификацию NAM. Микрокомпьютер 744 периферийного преобразователя побуждает линию C становиться низкой по потенциалу (в 1109) и затем побуждает линию C становиться высокой по потенциалу (в 1111), чтобы передавать другое сообщение на портативное устройство.

В предпочитаемом варианте реализации настоящего изобретения главное состояние и управление передается портативному радиотелефону в этой точке, если периферийный преобразователь не имеет дополнительного управляющего блока или телефонной трубки, соединенной с ним. Если периферийный преобразователь имеет такой управляющий блок или микротелефонную трубку, преобразователь остается главным по состоянию, и управляющее блок портативного радиотелефона дезактивируется, как описано в вышеупомянутом патенте США N 4.680.787.

Если периферийный преобразователь не содержит управляющего блока или микротелефонной трубки, управление передачей высокоскоростного сообщения на портативное устройство передается портативному устройству в 1113. Портативное устройство в ответ на высокоскоростное сообщение данных 1113 подтверждает и передает управляющее сообщение в 1115. Микрокомпьютер 744 преобразователя затем освобождает линию C в 1117. Все дальнейшее управление переходит к микрокомпьютеру 736 портативного радиотелефона, который возбуждает и дезактивизирует шину последовательных высокоскоростных данных через интерфейс 772. Портативный радиотелефон является главным и инициирует последующий опрос любых высокоскоростных периферийных устройств (включая периферийный преобразователь) с периодическими интервалами. Любые такие периферийные устройства могут отвечать на опрос, когда их адрес являются частью опросного сообщения. Освобождение линии C в 1117 возвращает TWB к нормальной работе.

Схема формата сообщения высокоскоростных данных показана на фиг. 12. Заголовок или начальная часть 1201 имеет значение четырех бит в полубайте 1203 самого младшего разряда первого переданного байта для образования, образцы синхронизации со всеми устройствами по шине высокоскоростных данных. Дополнительные поля идентифицируют ответ, требуемый от адресованного блока (1205) и другие вспомогательные функции. После отсчета 1207 обеспечивает отсчет общего числа байтов данных, передаваемых в пакете. Поле адреса 1209 идентифицирует источник 1211 логического устройства и назначение 1213 полей адреса, тем самым обеспечивая селективную связь с индивидуальными устройствами по шине. Поле управления 1215 используется для индикации заданного действия или правильной интерпретации последующих полей данных. Поля данных содержат любые требуемые данные и могут быть переменной длины для включения требуемых данных. Поле контрольной суммы 1217 содержит величину, которая побуждает простую сумму всех переданных байтов приравнять нулю, как способ детектирования ошибок на шине.

Итак, здесь показана и описана мультиплексная синхронная/асинхронная шина данных. Эта мультиплексная шина данных основана на использовании синхронной самосинхронизирующейся трехлинейной шины для надежной передачи данных при относительно низкой скорости передачи данных. Для возможности передачи данных на значительно более высокой скорости одна из трех линий шины используется для передачи относительно высокоскоростных асинхронных сообщений последовательных данных. Для предотвращения взаимодействия между данными низкой и высокой скоростей шина синхронных данных низкой скорости устанавливается в состояние занятости для использования в течение передачи асинхронных последовательных данных. Такая мультиплексная синхронная/асинхронная шина данных, в частности, полезна для портативного радиотелефона, который может быть соединен со смонтированным на транспортном средстве поставляющим мощность преобразователе, антенной, усиления радиочастоты и других средств в отношении портативного радиотелефона. Для портативного радиотелефона выгодно передавать свою идентификацию и другие операционные характеристики блоку преобразователя на высокой скорости передачи данных.