CN101331457B - 同步一位接口协议或数据结构 - Google Patents

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CN101331457B CN200680029550.XA CN200680029550A CN101331457B CN 101331457 B CN101331457 B CN 101331457B CN 200680029550 A CN200680029550 A CN 200680029550A CN 101331457 B CN101331457 B CN 101331457B
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Abstract

提供了用于根据同步一位接口协议传送和传输数据的系统和方法。产生包括待传送或者传输的第一数据和第二数据的位流，从所述第二数据可以获取用于编码第一数据的时钟周期。位流被提供到处理器用于解码。在一个实施例中，位流包括开始段或者序列、数据段和结束段或者序列。时钟周期被编码到开始和/或结束序列中，并且是从开始和/或结束序列中获取的。数据段是根据时钟周期解码的。

Description

同步一位接口协议或数据结构
技术领域
  本发明涉及数据结构，所述数据结构包括使用时钟周期编码和解码的第一数据(例如，其可以被称为消息或者净荷数据)。根据本发明的实施例，这种数据结构还包括第二数据，从第二数据可以获取用于对数据结构中的第一数据进行编码的时钟周期，并且可以利用该第二数据对数据结构中的第一数据进行解码。这种数据结构可以用于多种数据传送和数据通信应用中，例如，在计算机终端和用户装置之间结合用户的验证来传送数据。 
  本文所述的数据结构可以用作例如由计算机终端向用户装置发射的编码光信号，例如，于2003年8月29日提交的美国申请NO.10/651,361所描述的，其被转让给本申请的受让人。将美国申请NO.10/651,361的公开内容以引用方式并入本文中。 
发明内容
  本发明提供以下特征中的一个或多个：编码、传送、传输、接收、存储、解码和使用编码数据结构中的数据。本发明的实施例提供没有分离的时钟信号或者其他的同步源也能被解码的数据结构。根据本发明的实施例，数据结构是利用与例如待传送、存储等的第一数据和关于时钟周期的第二数据编码的，从该第二数据可以获取用于编码数据的时钟周期。在一些实施例中，数据结构包括至少一个第一数据段以及至少一个第二数据段，其包括关于时钟周期的数据。根据本发明的实施例，数据结构与第一数据以及第二数据一起被传送或者传输。 
  根据本发明的实施例，编码的数据结构包括至少一个具有根据时钟周期编码的数据的第一数据段，以及至少一个包括关于时钟 周期的数据的第二数据段，从该第二数据段可以获取时钟周期。 
  本发明的实施例编码本文所述的数据结构。例如，一种用于编码数据结构的方法包括利用至少一个第一数据段和至少一个第二数据段编码位流。至少一个第一数据段包括根据时钟周期编码的数据。至少一个第二数据段包括关于时钟周期的数据。第一数据段中的数据优选为也利用时钟周期编码。数据段优选为顺序地被传送或者传输。 
  在一个实施例中，产生包括与时钟周期相关的数据的多个数据段。在一个实施例中提供了两个这种数据段，一个在包括时钟编码的数据的数据段之前而且另一个在之后。在一些实施例中，至少一个数据段包括时钟编码的数据以及至少一个数据段包括时钟相关的数据。数据段产生为位流。在这些实施例中，在设定时钟周期的传送期间传送位流的每一位。 
  在一些实施例中，关于时钟周期的数据被插入开始序列(start sequence)和/或结束序列(end sequence)中。在这些实施例中，数据结构包括开始序列，后面是第一数据段，后面是结束序列。在一些实施例中，位流包括不归零位流。第一数据段可以包括换码序列(escape sequence)。开始和结束序列是第二数据的例子。 
  本发明的实施例传送本文所述的数据结构并且在网络之上传输这种数据结构。在这种实施例中，本文所述的数据结构被产生，所述数据结构在计算机和/或计算机系统和外围装置的上下文范围内被从一个组件或装置传送到另一个，或者经由网络从一个计算机或装置传输到另一个计算机或装置。 
  本发明的实施例也接收本文所述的数据结构，从至少一个第二数据段获取时钟周期，以及利用获取的时钟周期解码至少一个第一数据段。 
  本发明的实施例也提供了用于数据传送以及数据通信的系统。这种系统的实施例包括：至少一个处理器以及存储一组或多组指令的至少一个计算机可读存储介质。所述一组或多组指令能够由处理器执行以实现本文所述的方法。例如，处理器如本文所述编码数据并 且处理器如本文所述解码数据。所述系统包括用于将编码数据转发到处理器以进行解码的装置，以及用于接收转发的数据的装置。例如，这种装置可以包括射频(RF)、光学的、声学的、电磁、数字以及其他通信技术来发送和接收信号。 
  在一个实施例中，如上所述的系统将位流从一个装置无线地传送或者传输到另一个装置，例如光学地从计算机监视器(用作例如发送器)传送或者传输到包括光接收器的装置，例如光电导装置。在此实施例中，利用光接收器的装置可以包括个人验证装置，并且所传送数据用于验证过程中。 
附图说明
  在附图中示例性而非限制性地示出了本发明，其中，相同的附图标记意在表示相同或者对应的部分，在附图中： 
  图1a示出了根据本发明实施例的数据结构的实施例，在本文中所述数据结构被称为同步一位接口协议； 
  图1b示出了图1a中描述的数据结构的另一个实施例； 
  图2a示出了根据本发明实施例的、包括重复图1a所示的同步一位接口协议的位流； 
  图2b示出了图2a所示的根据本发明实施例的、包括重复图1b所示的同步一位接口协议的位流的另一个实施例； 
  图3示出了根据本发明实施例的说明数据传送方法的流程的流程图； 
  图4示出了根据本发明实施例的数据传输方法的流程的流程图；以及 
  图5示出了说明根据本发明实施例从计算机监视器接收编码的数据结构的个人验证装置的示意图。 
具体实施方式
  现在参照附图描述本发明的优选实施例。图1a示出了根据本发明实施例的编码的数据结构或者接口100的实施例。编码的数据结构100是可以用于计算机装置和/或系统之间的数据传送的同步一位接口协议。数据结构100表示如上所述的位流。
在一个实施例中，传送或者传输数据结构100可以光学方式执行。在其他实施例中，射频(RF)、电磁、有关电的、声学的、数字或者任何其他适当的接口都可以使用。例如参见图5，编码的数据结构100可以在计算机系统500的计算机监视器501的屏幕部分503和个人验证装置(personal authentication device，PAD)510之间以光学方式传送。屏幕501可以是液晶显示器(LCD)、等离子显示器或者阴极射线管(CRT)显示器。计算机系统500包括处理器(未示出)。数据结构100作为位流由屏幕部分503发射，并且符合图1a中描述的同步一位接口协议。位流优选包括自同步(self-clocking)的不归零(NRZ)位流。同步一位接口协议适用于具有一位接口的应用，其具有一驱动写入器和一个或多个被动的读取器。驱动写入器的例子是包括屏幕部分503的计算机系统500。被动读取器的例子包括PAD 510。 
于2003年8月29日提交的美国专利申请NO.10/651,361描述了用于控制对安全系统(例如计算机系统)的访问的装置、方法和系统。如上所述，本文所述的数据结构和同步一位接口协议可以用作该应用中描述的编码光信号。而且，本文所述的数据结构和同步一位接口协议可以由其他信号处理装置采用，所述其他信号处理装置包括RFID标签、智能卡、应答器等等。 
再次参照图1a，数据结构或者接口100包括开始段或者序列110、数据段120和结束段或者序列130。接口的二进制状态可以定义为状态A(由155标记)和状态B(由152标记)。该状态表示在设定时钟周期140传送位流中的每一位的位流。在数据传送之前，接口处于状态B(152)(二进制0)。数据传送之后，接口保持在状态A(155)(二进制1)。在开始序列110期间，接口传送从位A(二进制1)开始的X个A(二进制1)和B(二进制0)的交替(alternating)位。在数据段120期间，接口发送Z个数据位。每当发送的数据具有Y或更多连续的B位时传送换码序列(未示出)。如果存在Y或更多 连续的B位，那么传送附加的B位。这确保了在结束序列130期间接口将只传送Y个连续的A位。在结束序列130期间，接口传送Y+1位：A位后面是Y个B位。 
在位流传送或者传输期间，接收装置和发送装置可以具有不同的通常异步的时钟频率用于发送和接收位流。当装置的时钟速度不同时，可能在接收端上难以解码位流。时钟用于编码和解码位流。如上所述，当编码位流时发送装置将时钟周期插入，在接收装置被插入或者编码为位流。在解码期间，接收装置从位流获取时钟周期。再次参照图1a，从开始序列110和结束序列130中的位的脉冲宽度获取时钟周期140。该时钟周期是从开始序列110的开始X-1位和结束序列130的最后Y位获取的。将开始序列的每X个交替位的持续时间定义为t开始(i)，而且将结束序列的最后Y个B位的持续时间定义为t停止。因此，用于记录(clock out)该数据段的时钟周期是： 
Figure DEST_PATH_G200680029550X01D00021
时钟周期140的例子在图1a中示出为： 时钟周期＝(t开始(0)+t开始(1)+t停止)/6。 
另外，在将位流从例如计算机系统500的屏幕部分503传送到PAD 510期间(如图5所示)，接口的二进制状态可以对应于屏幕部分503的显示。屏幕部分503在状态B显示黑屏部分，以及在状态A显示白屏部分。在图1a中所示的数据结构中，这是由标度(scale)150示出的，所述标度150表示在状态B(152)(二进制0)的屏幕部分503(图5)显示黑屏，并且在状态A(155)(二进制1)的屏幕部分503显示白屏。 
参见图2a，位流200包括图1a所示的但重复的同步一位接口协议100。例如，重复的协议100a、100b用来将数据从屏幕部分503传送到PAD 510，从而将位流重复地从屏幕部分503传送到PAD510。重复的次数(例如预定次数的重复或者响应于到发送装置的用户输入，例如，用户经由键盘或者发送装置的其他输入装置输入显示在接收装置上的代码)可以由发送装置控制。 
  图2a中所示的重复协议100具有与图1a中相同的状态参数。协议100a、100b的位流200包括表示先前位流结束的结束序列205、第一协议100a的开始序列210、第一协议100a的数据段220、协议100a的结束序列230、第二协议100b的开始序列235、协议100b的数据段240以及第二协议100b的结束序列250。图5中描述的实施例中的图2a中的位流提供了如同下述地闪现在屏幕部分503上的内容(B表示屏幕部分503显示黑屏，W表示屏幕部分503显示白屏部分)： 
WBW数据段WBBBBWBW数据段WBBBB… 
  如上所述，在数据段期间传送一行中Y个或更多个O的换码序列，从而当存在超过Y个或更多个0时，发送附加的0。这确保传送四个连续零位的唯一时间是在结束序列中。 
  如下是将数据编码(转换)为重复的符合图1a和图2a中描述的协议100、100a和100b的位流的例子。在以下的例子中，位流的开始序列是101，而位流的结束序列是10000。开始和结束序列之间的位是对应于数值例如431的数据段。 
数据：0xAAAA 
位流：101101010101010101010000101101010101010101010000... 
数据：0x0431 
位流： 
1010000001000001100011000010100000010000011000110000... 
  在另一个实施例中，开始和结束序列的相位可以被转化以更好地接收位流。在一些实施例中，数据结构中的结束序列、数据段和开始序列的顺序可以被颠倒。 
  参见图1b，示出了与图1a中的数据结构相类似的数据结构的另一个实施例。在图1b中，开始和结束序列被颠倒。如上根据图1a所述，编码的数据结构105是可以用于计算机装置和/或系统之间的数据传送或者传输的同步一位接口协议。数据结构105表示优选包括自同步的不归零(NRZ)位流的位流。再次参照图1b，数据结构或者接口105包括开始段或者序列115、数据段120和结束段或者序 列135。可以将接口的二进制状态定义为状态A(由154标记)和状态B(由153标记)。该状态表示在设定时钟周期140传送位流中的每一位的位流。在数据传送之前，接口处于状态A(154)(二进制1)。数据传送之后，接口保持在状态B(153)(二进制0)。在开始序列115期间，接口传送从位B(二进制0)起始的B(二进制0)和A(二进制1)的交替位。在数据段120期间，接口发送Z个数据位。每当发送的数据具有Y或更多连续的A位时传送换码序列(未示出)。如果存在Y或更多连续的A位，那么传送附加的A位。这就确保了在结束序列135期间接口将只传送Y个连续的A位。在结束序列135期间，接口传送Y+1位：B位后面是Y个A位。 
  再次参照图1B，时钟周期140是从开始序列115和结束序列135中的位的脉冲宽度中获取的。该时钟周期是从开始序列115的第一个X-1位和结束序列135的最后Y位中获取的。将开始序列的每X个交替位的持续时间定义为t开始(i)，并且将结束序列的最后Y个A位的持续时间定义为t停止。因此，用于记录该数据段的时钟周期是： 
Figure S200680029550XD00071
时钟周期140的例子在图1b中示出为： 
时钟周期＝(t开始(0)+t开始(1)+t停止)/6。 
  另外，在将位流从例如计算机系统500的屏幕部分503传送到PAD510期间(如图5所示)，接口的二进制状态可以对应于屏幕部分503的显示。屏幕部分503在状态B显示黑屏部分，以及在状态A显示白屏部分。在图1b中所示的数据结构中，这是由标度(scale)150示出的，所述标度150表示在状态B(155)(二进制0)的屏幕部分503(图5)显示黑屏，并且在状态A(152)(二进制1)的屏幕部分503显示白屏。 
  参见图2b，位流201包括重复的图1b中所示的同步一位接口协议105。例如，重复的协议105a、105b用来将数据从屏幕部分503传送到PAD510，从而位流重复地从屏幕部分503传输到PAD510，如上所述。 
  图2b中所示的重复的协议105a、105b具有与图1b中相同的状态参数。协议105a、105b的位流201包括表示先前位流结束的结束序列207、第一协议105a的开始序列215、第一协议105a的数据段220、协议105a的结束序列233、第二协议105b的开始序列237、协议105b的数据段240以及第二协议105b的结束序列255。图5所示的实施例中的图2b中的位流提供了如同下述地闪现在屏幕部分503上的内容(B表示屏幕部分503显示黑屏，W表示屏幕部分503显示白屏部分)： 
BWB数据段BWWWWBWB数据段BWWWW... 
  在图2b中，在数据段期间传送一行中Y个或更多个1的换码序列，从而当存在超过Y个或更多个1时，发送附加的1。这确保传送四个连续一位的唯一时间是在结束序列中。 
  如下是将数据编码(转换)为重复的符合图1b和图2b所示的协议105、105a和105b的位流的例子。在以下的例子中，位流的开始序列是010，以及位流的结束序列是01111。开始和结束序列之间的位是对应于数值例如431的数据段。 
数据：0xAAAA 
位流： 
010101010101010101001111010101010101010101001111... 
数据：0x0431 
位流： 
010000001000011000101111010000001000011000101111... 
数据：0xF0F0 
位流： 
0101111100001111100000111101011111000011111000001111... 
  图3示出了根据本发明实施例提供的用于接收和解码位流的流程。例如，在图5所示的实施例中，接收端的PAD510包括接收位流的数据接收器以及处理和解码接收的位流的计算机处理器(未示出)。在块310，PAD 510包括光接收器，其光学地接收从计算机系统500的屏幕部分503发射的位流并且将位流传递到处理器。在块320， 时钟周期是从如上所述的位流的开始和/或结束序列中获取的。在块330，位流的数据段由处理器利用获取的时钟周期进行解码。 
  图4示出了根据本发明实施例用于产生位流以及用于传送或者传输位流的流程。在块410，计算机、计算机系统或装置的处理器确定位流的时钟信息，例如时钟周期。时钟周期可以是预设的默认时钟周期或者可选的或者所计算的时钟周期。在块420，位流的开始序列是由处理器利用时钟信息编码的以便提供解码位流期间获取时钟周期所需要的一部分或者所有信息。在块430，位流的数据段由处理器利用获取的时钟信息进行编码。在块440，位流的结束序列是由处理器利用时钟信息编码的以便提供解码位流期间获取时钟周期所需要的一部分或者所有信息。开始和结束序列至少一起提供足够的信息用于在解码期间获取时钟周期并且作为消息或者净荷数据120的开始和结束。在块450，由通信装置或者发射器将编码位流例如从计算机系统500的屏幕部分503传送或者传输到PAD510。 
  位流可以由任何适当的通信装置传送或者传输。类似地，位流可以由任何适当的数据接收器接收。位流的传输或者传送可以经由任何适当的通信链路或者介质进行(例如无线通信链路)。 
  参见图5，如上所述，根据本发明实施例的个人验证装置(PAD)510用于接收例如从计算机系统500的计算机监视器501光学地传输的编码数据结构。例如，编码的数据结构由屏幕部分503发射以便验证计算机系统500的用户。计算机系统500可以经由网络与另一个计算机、服务器、计算机系统或装置进行通信。PAD 510包括用于解码位流的处理器(未示出)和存储用于解码位流的一组指令的计算机可读存储介质。PAD 510对便于用户访问计算机系统500或者远程计算机服务器、计算机系统或装置十分有用。用户开始使用PAD510后，将根据本发明的协议100、100a、100b、105、105a、105b的位流从屏幕部分503发送到PAD510以用于验证。屏幕部分503发射的位流可以作为访问口令信号或者其他信号。 
  PAD 510可以(例如无线地、通过电缆或者用户操作的输入装置)提供随后被输入到计算机系统500的响应。当验证该响应时， 用户被授权访问计算机系统500或者远程计算机、服务器、计算机系统或装置。计算机系统500包括远程计算机、服务器、计算机系统或装置，存储用于编码位流的一组或多组指令的计算机可读存储介质。PAD 510包括存储用于解码位流的一组或者多组指令的计算机可读存储介质。 
  本文所述的系统和模块可以包括适合于本文所述目的的软件、固件、硬件或者软件、固件或者硬件的任何组合。软件以及其他模块可以存在于服务器、工作站、个人计算机、计算机化写字板、个人数字助理(PDA)、以及适合于本文所述目的的其他电子装置上。软件以及其他模块可以经由本地存储器、经由网络或者经由适合于本文所述目的的其他装置被访问。本文所述的数据结构可以包括计算机文件、变量、程序阵列、程序结构、或者任何电子信息存储方案或者方法、或者适合于本文所述目的的它们的任意组合。 
  虽然已经结合优选实施例描绘和示出了本发明，但是在不脱离本发明的精神和范围的情况下，多种变化和修改对于本领域的技术人员来说将是显而易见的，因此本发明并不限于如上所述的方法或者结构的精确细节，而是将这些变化和修改包括在本发明的范围内。 

Claims (13)

1.一种数据传送或传输方法，包括：
接收包括至少一个第一数据段和至少一个第二数据段的位流，所述至少一个第一数据段包括根据时钟周期编码的数据，所述至少一个第二数据段包括与所述时钟周期相关的数据；
从所述至少一个第二数据段获取所述时钟周期，其中，所述至少一个第二数据段包括开始序列和结束序列，并且所述时钟周期是从所述开始序列和所述结束序列内的具有脉冲宽度的位中获取的；以及
基于所述时钟周期对所述至少一个第一数据段进行解码，
其中，所述开始序列后面是所述第一数据段，所述第一数据段后面是所述结束序列。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述位流包括不归零位流。
3.如权利要求1所述的方法，其中，在设定的时钟周期的接收期间传送所述位流中的每一位。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个第一数据段包括换码序列。
5.一种数据传送或传输方法，包括：
确定时钟周期；
产生至少一个第一数据段，其包括与所述时钟周期相关的数据；
产生至少一个第二数据段，其包括利用所述时钟周期编码的数据；以及
传送或传输所述至少一个第一数据段和所述至少一个第二数据段，
其中，所述至少一个第二数据段的开始序列和结束序列是利用所述时钟周期编码的，以便在对所述至少一个第一数据段进行解码期间能够从所述开始序列和所述结束序列中的位的脉冲宽度提取所述时钟周期，
并且其中，同步数据被包括在所述开始序列、所述结束序列或者这二者中，
其中，所述开始序列后面是所述第一数据段，所述第一数据段后面是所述结束序列。
6.如权利要求5所述的方法，其中，所述至少一个第一数据段和所述至少一个第二数据段包括位流，所述位流包括不归零位流。
7.如权利要求5所述的方法，其中，将所述时钟周期插入到所述开始序列和所述结束序列内的具有脉冲宽度的位中。
8.如权利要求6所述的方法，其中，在设定的时钟周期的传输期间传送所述位流中的每一位。
9.如权利要求5所述的方法，其中，所述至少一个第一数据段包括换码序列。
10.一种数据传送或传输系统，包括：
与处理器协作的数据接收器，其中所述数据接收器可操作地接收包括至少一个第一数据段和至少一个第二数据段的位流，并将所述位流传递到所述处理器，所述至少一个第一数据段包括根据时钟周期编码的数据，所述至少一个第二数据段包括与所述时钟周期相关的数据；以及
所述处理器，所述处理器可操作地从所述至少一个第二数据段获取所述时钟周期，其中，所述至少一个第二数据段包括开始序列和结束序列，并且所述时钟周期是从所述开始序列和所述结束序列内的具有脉冲宽度的位中获取的，并基于所述时钟周期对所述至少一个第一数据段进行解码，
其中，所述开始序列后面是所述第一数据段，所述第一数据段后面是所述结束序列。
11.如权利要求10所述的系统，所述数据接收器包括用于接收所述位流的无线装置。
12.一种数据传送或传输系统，包括：
处理器，所述处理器可操作地确定时钟周期，产生包括与所述时钟周期相关的数据的至少一个第一数据段，并且产生包括利用所述时钟周期编码的数据的至少一个第二数据段；以及
与所述处理器协作的数据通信装置，其中所述通信装置可操作地传送或传输所述至少一个第一数据段和所述至少一个第二数据段，
其中，所述至少一个第二数据段的开始序列和结束序列是利用所述时钟周期编码的，以便在对所述至少一个第一数据段进行解码期间能够从所述开始序列和所述结束序列中的位的脉冲宽度提取所述时钟周期，
并且其中，同步数据被包括在所述开始序列、所述结束序列或者这二者中，并且所述开始序列后面是所述第一数据段，所述第一数据段后面是所述结束序列。
13.如权利要求12所述的系统，其中，所述通信装置包括无线装置，所述无线装置通过无线通信链路进行传送和传输所述至少一个第一数据段和所述至少一个第二数据段的这两个动作中的至少一个动作。
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