CN101562514A - 接收电路、接收信号的方法及检测电路与控制电路的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及接收电路、用于接收信号的方法以及无线电网络的节点的接收电路的检测电路(310)及控制电路(330)的应用：当数字数据(f)的被存储的当前帧已被识别为有效时停止模拟的信号的处理和/或由通过该节点的天线(100)所接收的信号对数字数据(f)的求出，并且当通过该控制电路的一接口(333)进行的当前帧的传输已被确认时启动所述模拟的信号处理和/或求出，其中该控制电路(330)与该检测电路(310)和/或一个输入电路(200)连接以便停止和启动，并且其中该检测电路(310)被构造用于从所述接收的信号中求出所述数字数据(f)。

Description

接收电路、接收信号的方法及检测电路与控制电路的应用
技术领域
本发明涉及一种无线电网络的节点的接收电路、一种用于接收信号的方法以及该接收电路的检测电路与控制电路的应用。
背景技术
无线电网络的接收电路可具有一个存储器区域，在其中写入被求出的数字数据。在一个程序流程的中断(Interrupt)后由一个计算单元将所述数字数据从该存储器区域中加载到(英语：upload)该计算单元的寄存器中。在加载后，所述被求出的数字数据供该计算单元中的程序流程使用并且在所谓的协议层中被进一步分析处理。
发明内容
本发明的任务在于对接收电路做出尽可能的改进。
该任务通过具有权利要求1的特征的接收电路来解决。其有利的进一步构型为从属权利要求的主题并且包含在说明书中。
因此设有一种无线电网络的节点的接收电路。在此情况下，该接收电路优选地被单片地集成在一个半导体芯片上。优选地对该接收电路附加地也设有一个发射电路，以致无线电网络中的节点可在双向上通信。该接收电路具有一个输入电路，该输入电路可与一个用于接收信号的天线相连接。该输入电路优选地具有模拟的电路部分及可能具有数字的电路部分。天线输入端或该天线本身可有利地与该接收电路一起集成在同一个半导体芯片上。
该输入电路被构造用于将所接收的信号数模转换成数字信号。所接收的信号的模数转换优选地借助一个模数转换器来实现。在此情况下由所接收的信号转换得到的数字信号具有与所接收的信号在内容上的相关性。
分析处理电路被构造用于分析处理数字信号。分析处理电路具有一个检测电路及一个检验电路以及一个控制电路。分析处理电路，即该分析处理电路的检测电路和控制电路被一起集成在一个半导体芯片上并且可被相互交织地布置和双倍地利用电路部分。在此情况下分析处理电路，即检测电路和控制电是通过其功能来定义的。
有利的是，分析处理电路被连接在接收路径中的输入电路的后面。分析处理电路优选地被构造为数字电路。通过分析处理电路与输入路径中输入电路的布线连接，信号由天线到达输入电路并且然后到达分析处理电路。在此情况下信号在接收电路中被滤波、解码、存储和/或转换。优选地是，该路径由接收电路的多个电路来定义，这些电路进一步处理所接收的信号，尤其是改变、分析或中间存储所接收的信号。分析处理电路优选地与输入电路直接地连接，其方式是分析处理电路的输入端与输入电路的输出端导电地连接。分析处理电路被构造用于分析处理数字信号。分析处理电路优选地被构造用于从数字信号中恢复所发送的信息。
检测电路被构造用于由数字信号求出数字数据。在此，数字数据是多个二进制数据，其中每个1和每个0可被赋有一个意义/信息。为了所述求出，从数字信号中提取数字数据。例如用一种码来分离待传输的数据。该分离码的各个值也被称为片。为了求出数字数据，使用这些已知的片来确定数据。当传输未分离的数据，即用片速率传输时，为了求出数字数据例如将数字信号与检测电路的一个阈值相比较。
检验电路被构造用于存储数字数据。为此检验电路本身可具有一个存储器。但检验电路优选地具有一个对存储器(RAM)的访问连接。此外该检验电路被构造用于检验数字数据的当前帧。一个帧包含一个可定义的、可改变的二进制数据的长度。一个帧可包含冗余的数据，这些冗余数据用于检验帧的传输错误。一个帧例如在工业标准IEEE 802.15.4中被定义。
此外检验电路被构造用于根据检验输出至少一个检验信号。优选地对于不同的检验输出不同的检验信号。检验电路优选地被构造用于确定一个帧的二进制数据的有效性。有利的是，检验电路被构造用于将一个帧的二进制数据与一个帧的预定特征相比较。当前帧是最后被接收的帧，该帧有利地在被检测电路接收期间被加载到接收电路的一个存储器中。
控制电路与检验电路及检测电路的一个控制输入端相连接。控制电路被构造用于根据至少一个检验信号通过检测电路的控制输入端上的控制信号来启动或停止数字数据的求出。控制电路优选地被设置在接收路径的外面，以致接收路径中的所接收的信号或由所接收的信号导出的数字信号通过控制电路。
本发明的另一任务在于，给出一个尽可能改进的用于接收的方法。
该任务通过具有独立权利要求8的特征的方法解决。其有利的进一步构型为从属权利要求的主题并且包含在说明书中。
因此设有一种用于通过无线电网络的节点的天线接收信号的方法。为了双向的通信，对该用于接收的方法也可附加地设置用于发射的方法。从所接收的信号中求出一个具有数字数据的当前帧。在此情况下通过所接收的信号的解调来获得所述数字数据。
数字数据优选地被写入一个存储器区域中。在此情况下尤其由后面待存储的数字数据来改写一个帧的在先求出的数据。
当前帧的数字数据被检验。在简单的情况下例如构成一个检验和。所述数据优选地借助循环冗余检验(英语：cyclic redundancy check)来检验。为此例如可设置一个具有固定接线的反馈的移位寄存器。通过借助该寄存器的移位得到一个确定的结果，该结果与帧中的其它数据相比较以便例如检验传输错误。当然也可替代地或附加地使用其它的检验方法。
在肯定的检验结果的情况下，当前帧的数字数据被传输至该节点的一个计算单元。该计算单元例如为一个微控制器的计算核芯。此外在肯定的检验结果的情况下停止对下一帧的求出。在停止的情况下，当前帧的、当前被存储在存储器区域中的数字数据不被改写。因此它们首先被不改变地保留在存储器区域中。相反地在否定的检验结果的情况下，即当数字数据不满足要求时，将不停止求出。例如当一个帧不能被完整地求出时，该数字数据不满足检验要求。也可向发射节点发送一个接收确认信息。
当该当前帧已被加载到计算单元中时，重新启动对不一定紧接着的下一帧的求出。然后该当前帧可在计算单元中被处理。为此计算单元优选地在协议层中的程序流程中确定一个起启动作用的控制信号。该控制信号例如在标准IEEE 802.15.4中属于最下层，而检验归于MAC。
在最后求出的帧与重新启动之间，一些帧可能不被该节点求出。该节点对于这些在停止与重新启动之间被发送的信息是看不到的。
为了停止或启动对下个帧的求出优选地将一个供电电压连接到分析处理电路的检测电路上或与其断开。为了启动分析处理，可替代地或组合地在检测电路上施加一个节拍信号。为了停止，则再次将该节拍信号与检测电路断开。有利的是，在关断状态下该数字的检测电路的输出信号被固定在一个已定义的值，例如逻辑1上。
本发明的又一任务在于，给出检测电路和控制电路的应用。
该任务通过具有独立权利要求12的特征的应用来解决。其有利的进一步构型为从属权利要求的主题并且包含在说明书中。
因此设有一种将无线电网络的节点的接收电路的检测电路与控制电路用来停止数字数据的求出的应用。当数字数据的被存储的当前帧被识别为有效时，停止由通过节点的天线所接收的信号求出数字数据。当数字数据满足预定的前提条件-例如一定的格式时，当前帧则被识别为有效。
该检测电路与该控制电路同样被用于当通过控制电路的接口的当前帧的传送被确认时启动所述求出。优选地通过该接口连接一个计算单元，该计算单元借助一个信号生成确认。
控制电路与检测电路连接用于停止求出及启动求出。在此情况下检测电路被构造由所接收的信号求出数字数据。
以下描述的进一步构型既涉及接收电路也涉及方法与应用。
根据一个有利的进一步构型，检验电路被构造用于将一个包含在数字数据的一个帧内的地址与该节点的识别标识相比较。附加地还可检验其它的前提条件-例如一个完整帧的接收。此外检验电路被优选地构造用于输出一个与该比较的比较结果相关联的检验信号。优选地该控制电路被构造用于在地址与识别标识相同的情况下输出一个用于停止数字数据的求出的控制信号。
优选地该控制电路具有一个逻辑单元和一个与该逻辑单元相连接的寄存器。该逻辑单元被有利地构造用于在所述相同的情况下根据寄存器的寄存器值输出用于停止的控制信号。第一寄存器值例如对应于地址与识别标识的比较。相反地第二寄存器值对应于比较的关闭，以致不进行地址的检验或者不导致借助逻辑单元的数字数据的求出的停止。为此该逻辑单元例如具有寄存器值与检验信号的“与”逻辑连接。
根据一个优选的构型，该寄存器具有一个用于编程至少该寄存器值的寄存器连接。该寄存器连接例如是一个用于输入寄存器值的寄存器输入端。此外通过一个寄存器输出端可进行寄存器值的读取。在此情况下该寄存器连接有利地为一个双向接口。
在一个有利的进一步构型方案中提出，数字数据的求出的停止仅可通过对该寄存器的寄存器值的编程来改变。控制电路被这样地构成，以致数字数据的求出的停止在其它情况下与在一个相连接的计算单元中所执行的程序流程无关。因此优选地通过检验电路、控制电路及检测电路来自行地实现停止。
根据一个另外的有利的进一步构型方案，分析处理电路具有一个用于计算单元的串行或并行接口。控制电路被构造用于根据一个通过该接口传输的接口信号借助检测电路的控制输入端上的控制信号来启动数字数据的求出。在此情况下可考虑由控制电路继续测量的信号或数据来构成控制信号。该计算单元可被实现在一个单独的半导体芯片上。替代地，该计算单元可与接收电路一起集成在一个半导体芯片上。一个这样的计算单元例如是一个计算核芯或一个微控制器。
根据一个特别有利的构型，检测电路具有一个用于检测数字信号中前导的前导检测器。
在一个优选的进一步构型中，为了检验，将一个包含在当前帧中的地址与该节点的识别标识比较。仅当求出该地址与该识别标识相同时才停止对下一帧的求出。优选地也仅当求出该地址与该识别标识相同时才向计算单元传输当前帧的数字数据。该地址例如可作为二进制数存储在一个寄存器中。
根据一个另外的有利的进一步构型，借助一个寄存器值来接通和关断地址与识别标识的比较。优选地在计算单元的一个程序流程中执行所述接通和关断。地址与识别标识的比较的关断例如可能对于一个非标准保角传送(nicht-standard-konforme)是必需的。
根据一个有利的构型提出，为了停止所述求出而停止对一个前导的检测。
特别有利的是，前面所述的进一步构型方案既可单独地也可组合地出现。在此情况下所有的进一步构型方案可彼此组合。在附图的每个实施例的描述中对一些可能的组合进行了详细地说明。但那里所示的进一步构型方案的组合的可能性并未穷尽。
附图说明
以下借助附图通过实施例来详细描述本发明。
附图中示出：
图1：一个接收电路的示意性电路框图，以及
图2：一个方法的示意性流程图。
具体实施方式
图1中示意性地示出了一个接收电路的电路框图。在接收路径10中设有一个输入电路200和一个分析处理电路300，其中该分析处理电路300连接在接收路径10中的输入电路200的后面。该输入电路200的一个输入端201与用于接收高频无线电信号rf的天线100相连接。该接收电路的输入电路200在图1的实施例中例如具有一个输入放大器、一个用于降混频到中频(例如0Hz或10kHz)的混频器、一个滤波器及一个模数转换器(英语：ADC：Analog Digital Converter)210。为简明起见，未示出输入放大器、混频器及滤波器。此外该输入电路200可具有一个限幅器及一个自动的放大调节装置。
在此情况下由一个发射器发射出的信号通过一个空中接口作为无线电波被传播并且被天线100接收，其中天线100被连接在输入电路200的输入端201上。一个本地振荡器可将一个振荡器信号提供给混频器，该混频器将被输入放大器放大的信号降混频到中频上，该信号可借助滤波器滤波(在图1中未示出)。
输入电路的模数转换器210产生一个数字信号dig，该数字信号未被滤波地、被滤波地或被欠采样地通过输入电路200的输出端202到达分析处理电路300的输入端301。
分析处理电路300具有一个检测电路310、一个检验电路320及一个控制电路330。在此，检测电路310及检验电路320在接收路径10中串联地连接。检测电路310由数字信号dig求出数字数据f，所述数字数据被写入到一个存储器321中。在图1的实施例中该存储器321被表示为检验电路320的一部分。然而有利的是，不同于图1的实施例，检验电路320具有一个对该节点的中央RAM存储器的接口，其中在一个确定的-尤其是预留的-存储器区域中写入所述数字数据f。
检测电路310具有一个前导检测器用于求出数据f，该前导检测器检测包含在通过天线100接收的信号中的并且由此也包含在数字信号dig中的前导。在此情况下前导是一个固定的或发射节点与接收节点之间协定好的二进制值的序列，例如为交替的0与1。在工业标准IEEE 802.15.4中定义了一种可能的前导。
检测电路310的检测可被启动和停止。为此检测电路310具有一个控制输入端311，其中借助一个控制信号h来实现启动或停止。
在图1的实施例中仅很示意性地示出了检验电路320。检验电路320具有用于检验的复杂的逻辑单元，其中该逻辑单元的功能被表示为框324、323及322。
在功能框323中将检验：在存储器321中是否完整地存有数字数据f的一个帧(英语：frame)。为此，该帧的特性被确定为待检验的前提条件，这些前提条件对于一个肯定的检验结果必需通过存储器321中的数字数据f满足。在一个肯定的检验结果的情况下功能框323输出一个相应的检验信号fd。
在功能框322中在错误-尤其传输错误-方面检验存储器321中的数字数据f。所述数据例如借助循环冗余检验(英语：cyclic redundancycheck)来检验。为此例如可设置具有固定接线的反馈的移位寄存器(未示出)。通过借助寄存器的数据f的移位将得到一个确定的结果，该结果与帧的其它数据相比较以便例如检验传输错误。在一个肯定的检验结果的情况下功能框322输出一个相应的检验信号crc。
在功能框324中通过比较用节点的识别标识来检验包含在数字数据f中的地址。在地址与识别标识一致的情况下功能框324输出一个检验信号am。
检验信号fd、crc及am也通过输出端325，326及327输出并且到达一个微控制器芯400的输入端404、405及406。在该实施例中微控制器芯400具有一些其它的输入端及输出端，它们-也可与图1的实施例的表示不同地-单个或一起地被单向或双向地构造为并行或串行的接口。微控制器芯400根据检验信号fd、crc及am开始从存储器321中读出当前帧作为信息ful并且随后在微控制器芯400中运行的程序中对其进行分析处理。
检验信号fd、crc及am到达一个与检验电路320连接的控制电路330。该控制电路具有一个门电路逻辑单元331，其中检验信号fd、crc及am施加在门电路逻辑单元331的输入端上。该门电路逻辑单元例如具有一个“与”逻辑连接，它使检验信号fd、crc及am彼此相“与”。控制电路330的门电路逻辑单元331根据检验信号fd、crc及am输出一个控制信号h，该控制信号到达检测电路310的控制输入端311并且在检验结果肯定的情况下停止对数字数据f的求出。功能框331也可不构造为门电路逻辑单元而是构造为具有触发器的状态机等。
此外控制电路330具有一个寄存器332，其中寄存器值en、ena可由微控制器芯通过一个接口334借助一个编程信号reg来编程。借助寄存器值en和ena可接通和关断逻辑单元331的各个逻辑功能。借助寄存器值en可接通和关断控制信号h与所有检验信号fd、crc及am的关联。在关断状态中，通过检测电路310的求出持续地并且与检验信号fd、crc及am无关地有效。
借助寄存器值ena仅接通和关断控制信号h与检验信号am的关联。因此对于控制信号h的输出不考虑地址与识别标识的比较结果。当求出具有无错误的数字数据f的一个完整帧时，总是在关断的情况下借助寄存器值ena进行检测电路310中数字数据f的求出的停止，而与包含在数据f中的地址无关。
在进行了停止之后，微控制器芯通过接口333借助一个状态信号uf来启动数字数据f的求出。在此情况下状态信号uf作为输入信号施加在逻辑单元331上，以致控制信号h根据状态信号来构成并且重新启动对一个(新的)前导的检测。
图2中以流程图示出了一个示意性的方法流程。在第一步骤1中开始检验功能。接着当寄存器值en被置为“伪”(逻辑0)时，程序停止在步骤2上。相反地当寄存器值en被置为“真”(逻辑1)时，方法继续进行到步骤3。
在步骤3中检验当前的帧是否完整和对于一个帧的预定规格是否被满足，并且相应地输出检验信号fd。在否定的情况下用一个具有新的数字数据f的新的帧继续进行步骤2中的流程。在肯定的情况下在步骤4中检验该帧的数字数据f的错误并且输出检验信号crc。
如果在步骤4中在数字数据f中求出错误，则用一个具有新的数字数据f的新的帧继续进行步骤2中的程序。在无错误数据的情况下程序继续进行到步骤5中，其中在步骤5中读出寄存器值ena。如果该寄存器值ena为逻辑1，则继续进行步骤6中的流程，相反地如果寄存器值ena不是逻辑1，则跳过步骤6并继续进行到步骤7中的流程。
在步骤6中将包含在具有数字数据f的帧中的地址与该节点的识别标识相比较。如果该地址与该识别标识不符，则用一个新的帧继续进行步骤2中的方法。在地址与识别标识相同的情况下继续进行步骤7中的方法并且输出检验信号am。
在步骤7中将控制信号h置为用于停止数字数据f的求出的值。包含在存储器321中的帧被保留。在接着的步骤8中询问状态信号uf。仅当该帧被微控制器芯400完整地读出并且可以在芯400中的一个程序流程中被分析处理时该状态信号uf才被置位。然后微控制器芯400置位状态信号uf，以使得数字数据f的求出被重新启动。只要状态信号uf还未被置位，求出继续被停止并且流程重复步骤7和8。如果状态信号uf被微控制器芯400置位，则以对一个新的帧启动数字数据f的求出来继续进行步骤2中的流程。
本发明不被限制在附图所示的构型方案上。例如也可对图1中所示的电路框图设置与图2不同的流程。图2的流程也可用于不同于图1中所示的接收电路。根据该图的实施例的接收电路及根据图2的实施例的流程图可特别有利地用于工业标准IEEE 802.15.4的ZigBee无线电网络。
参考标号表
10                              接收路径
100                             天线
200                             输入电路
201                             输入端
202                             输出端
210                             模数转换器
300                             分析处理电路
301                             输入端
310                             检测电路，前导探测器
311                             控制输入端
320                             检验电路
321，RAM                        存储器
322，323，324                   检测电路
325，326，327                   输出端
328                             总线
330                             控制电路
331                             逻辑单元，门电路逻辑单元
332                             寄存器
333                             接口
334                             连接，接口
400                             计算单元，微控制器芯
401，402，403，404，405，406    微控制器的端子
rf                              无线电信号
dig                             数字信号
f                               (一个帧的)数字数据
crc，fd，am                     检验信号
ful                             读取信号，信息
uf                              状态信号(flag)
reg                             写入值
en，ena                         寄存器值
h                               控制信号

Claims (12)

1.一无线电网络的节点的接收电路，
-具有一输入电路(200)，该输入电路可与接收信号的天线(100)相连接，
-具有一分析处理电路(300)，该分析处理电路连接在接收路径(10)中的输入电路(200)的后面，并且
-其中所述用于模拟的信号处理的输入电路(200)构造有一将所接收的信号转换成数字信号(dig)的模数转换器，
-其中该分析处理电路(300)被构造用于分析处理该数字信号(dig)并且具有一检测电路(310)，一检验电路(320)及一控制电路(330)，
-其中该检测电路(310)被构造用于由该数字信号(dig)求出数字数据(f)，并且
-其中该检验电路(320)被构造用于存储所述数字数据(f)及检验所述数字数据(f)的当前帧以及根据该检验输出至少一个检验信号(crc，fd，am)，并且
-其中该控制电路(330)与该检验电路(320)及该检测电路(310)的控制输入端(311)相连接并且被构造用于根据所述至少一个检验信号(crc，fd，am)借助该检测电路(310)的控制输入端(311)上和/或该输入电路的控制输入端(211)上的控制信号(h)来启动或停止所述模拟的信号处理和/或所述数字数据(f)的求出。
2.根据权利要求1的接收电路，其中该检验电路被构造用于将包含在所述数字数据(f)的一个帧内的地址与该节点的识别标识相比较并且用于输出一个与该比较的比较结果相关联的检验信号(am)，并且其中该控制电路(330)被构造用于在地址与识别标识相同的情况下输出一个用于停止所述数字数据(f)的求出的控制信号(h)。
3.根据权利要求2的接收电路，其中该控制电路(330)具有一逻辑单元(331)及一与该逻辑单元(331)相连接的寄存器(332)，其中该逻辑单元被构造用于在所述相同的情况下根据该寄存器(332)的寄存器值(ena)输出所述用于停止的控制信号(h)。
4.根据权利要求3的接收电路，其中该寄存器(332)具有一寄存器连接(334)用于至少该寄存器值(ena)的编程。
5.根据权利要求3或4的接收电路，其中所述数字数据(f)的求出的停止仅可通过对该寄存器(332)的一寄存器值(en，ena)的编程来改变，并且其中该控制电路(330)被这样地构造，以致所述数字数据(f)的求出的停止在其它情况下与在一相连接的计算单元(400)中所执行的程序流程无关。
6.根据以上权利要求中任一项的接收电路，其中该分析处理电路(300)具有一用于计算单元(400)、尤其用于一微控制器的计算核芯的接口(333)，并且其中该控制电路(330)被构造用于根据一个通过该接口(333)传输的接口信号(uf)借助该检测电路(310)的控制输入端(311)上的控制信号(h)来启动所述数字数据(f)的求出。
7.根据以上权利要求中任一项的接收电路，其中该检测电路(310)具有一用于检测该数字信号(dig)中前导的前导检测器。
8.用于接收通过无线电网络的节点的天线所接收的信号的方法，
-其中从所接收的信号中求出一具有数字数据(f)的当前帧，
-其中检验该当前帧的所述数字数据(f)，
-其中在肯定的检验结果的情况下将该当前帧的所述数字数据(f)传输至一计算单元(400)，
-其中在肯定的检验结果的情况下停止模拟的信号处理和/或对下一帧的求出，并且
-其中当所述当前帧被加载到该计算单元(400)中时，重新启动所述模拟的信号处理和/或对下一帧的求出。
9.根据权利要求8的方法，其中为了检验，将一包含在该当前帧中的地址与该节点的识别标识比较，其中仅当求出该地址与该识别标识相同时才停止对下一帧的求出。
10.根据权利要求8或9的方法，其中借助一个寄存器值(ena)来接通和关断地址与识别标识的比较。
11.根据权利要求8至10中任一项的方法，其中为了停止所述求出，停止对前导的检测。
12.无线电网络的节点的接收电路的检测电路(310)和控制电路(330)的应用
-用于当所述数字数据(f)的被存储的当前帧已被识别为有效时停止通过该节点的天线(100)所接收的信号的模拟的信号处理和/或由通过该节点的天线(100)所接收的信号对数字数据(f)的求出，并且
-当通过该控制电路的一接口(333)进行的当前帧的传输已被确认时启动所述模拟的信号处理和/或所述求出，
其中该控制电路(330)与该检测电路(310)和/或一个输入电路(200)连接以便停止和启动，并且
其中该检测电路(310)被构造用于从所述接收的信号中求出所述数字数据(f)。
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