CN101820318A - 1Gbps超高速LED光通信控制系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种1Gbps超高速LED光通信控制系统及方法。所述系统包括:用于将收发数据变换成可收发的LED可视光数据的编码解码单元;用于将收发数据进行存储的静态存储单元;用于同步收发时钟的时钟数据恢复单元;用于保存数据的快速存储单元;用于时钟分频及倍频的锁相环单元。所述方法,包括以下步骤:数据收信:将接收的LED可视光数据解析,并存储;数据送信:将待发送数据编码成可接收的LED可视光数据,并发送。本发明将现有的利用LED进行近距离空间通信的红外线及可视光通信速度提高了近10倍,实时响应高,体积小,功耗低,使用方便。非常适合用于AV家用电器,手机,汽车,及其他利用LED进行近距离空间通信的红外线及可视光数据通信的网络环境。 

Description

1Gbps超高速LED光通信控制系统及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及近距离红外线及可视光通信领域,特别涉及一种手机,AV家电及车载 电子设备间的通信方法。

背景技术

[0002]红外数据组织(IrDA) (InfraredDataAssociation, http://www.红外数据组织 (IrDA) . org/)组织成立于1993年,该组织的主要目的是推广和普及近距离红外线通信技 术。1993年在美国成立以来,该组织陆续的推出了一系列的红外通信标准。这些标准被业 界广泛的采用,装备于便携式笔记本电脑,家用电脑,手机,数码相机,打印机,及其他工业, 医疗相关的设备中。尤其在日本,红外线通信技术被广泛的用于日常消费的各个领域。

[0003] 红外数据组织(IrDA)作为一项近距离设备间的通信手段,有着诸如通信速度高, 操作简便,设备成本低,通信保密性好的特点。

[0004] 红外数据组织(IrDA)通信协议标准如图1所示,红外数据组织(IrDA)的通信速度 与收发内容大小的关系如图表1所示:<table>table see original document page 5</column></row> <table>

表1

近年来,随着数码技术在家用电器及个人便携设备的普及,存储卡的容量越来越 大,随之而来的,对近距离高速的通信技术的需求越来越大。这一需求促使各种无线及有线 技术都在朝着更高速的方向发展。如蓝牙技术,无线网络技术,USB技术等等,都推出了越 来越高速的解决方案及相关的控制芯片。最近,日本SONY公司更是推出了 Transfer近距离无线技术,将10cm内的数据无线通信的速度提高到500MB/S。该技术已经出现在SONY公 司的笔记本电脑及存储卡上。为用户提供高速的数据交换功能。

[0005] 为了适应高速通信技术的要求,日本KDDI公司于2009年公开了 lGbps红外通 信技术,并很快的得到了红外数据组织(IrDA)组织的认可。该技术在2009年3月正式被 批准为红外数据组织(IrDA)国际标准。

[0006] 除红外数据组织(IrDA)组织以外,日本的VLCC (可视光通信技术委员会)也正 在进行可视光技术的研究。2009年6月,VLCC和红外数据组织(IrDA)联合发布了针对可视 光通信技术的合作计划。该计划以红外数据组织(IrDA)现有的通信技术标准为基础,将红 外数据组织(IrDA)的通信技术及实现方案推广到可视光通信领域中。可以预见,lGbps通 信技术的实现,对红外线通信技术和可视光通信技术的普及和推广,都将起到巨大的影响。

[0007] FIR (4Mbps)技术已经有多家公司推出了相应的通信控制芯片。但lGbps作为 红外数据组织(IrDA)国际标准,由于技术实现的难度较大,至今为止,还没有一家公司推出 专为实现lGbps近距离光通信的相关控制芯片。主要原因是现有的依靠CPU总线及高速数 据传递技术实现的通信已经无法简单的支持lGbps高速的无线数据传输。

发明内容

[0008] 为了实现支持红外数据组织(IrDA) lGbps通信国际标准的高速红外线通信,实现 体积小,功耗低,通信效率高,本发明提供了一种lGbps超高速LED光通信控制系统及方法。

[0009] 本发明解决现有技术存在的问题所采用的技术方案是:提供一种lGbps超高速 LED光通信控制系统。所述lGbps超高速LED光通信控制系统包括:所述lGbps超高速LED 光通信控制系统包括:用于将收发数据变换成可收发的LED可视光数据的编码解码单元; 用于将大容量的收发数据进行存储的静态存储单元;用于同步收发时钟的时钟数据恢复 单元;用于保存数据的快速存储单元;用于时钟分频及倍频的锁相环单元;所述编码解码 集单元、静态存储单元、时钟数据恢复单元、锁相环以及快速存储单元通过控制单元依次连 接。

[0010] 根据本发明所述的lGbps超高速LED光通信控制系统一优选技术方案:所述编码 解码单元进一步包括:用于将收发数据编码或者解码成红外数据组织IrDA标准的归零反 转RZI格式的归零反转RZI单元;用于将收发数据编码或者解码成红外数据组织IrDA标准 的脉冲位置调制4PPM格式的脉冲位置调制4PPM单元;用于将收发数据编码或者解码成红 外数据组织IrDA标准的游程长度受限码HHH格式的游程长度受限码HHH单元;用于产生32 位及64位循环冗余码校验CRC校验码的循环冗余码校验CRC单元;所述归零反转RZI单 元、脉冲位置调制4PPM单元及游程长度受限码HHH单元分别与循环冗余码校验CRC单元连 接。

[0011] 根据本发明所述的lGbps超高速LED光通信控制系统一优选技术方案:所述静态 存储缓存单元进一步包括:用于控制各个模块状态的初始化单元;用于解释总线控制命令 的命令译码单元;用于控制数据流向的数据逻辑单元;用于控制缓存操作的应用命令逻辑 单元;所述初始化单元、命令译码单元、数据逻辑单元及应用命令逻辑单元依次连接。

[0012] 根据本发明所述的lGbps超高速LED光通信控制系统一优选技术方案:所述时钟 数据恢复单元进一步包括:用于产生差分电压的相位比较单元;用于过滤短周期信号的回馈滤波单元;用于根据电压产生频率的压控振荡器单元;用于分频的分频单元。所述相位 比较单元、回馈滤波单元、压控振荡器单元、分频单元依次连接。

[0013] 根据本发明所述的lGbps超高速LED光通信控制系统一优选技术方案:所述快速 存储单元进一步包括:用于控制快速存储卡接口的串行数据收发控制单元及用于内部数据 交换的寄存器单元。串行数据收发控制单元和寄存器单元依次连接。

[0014] 根据本发明所述的lGbps超高速LED光通信控制系统一优选技术方案:所述锁相 环单元进一步包括:用于产生差分电压的相位比较单元;用于过滤短周期信号的回馈滤波 单元;用于根据电压产生频率的压控振荡器单元;用于分频的可编程分频单元。所述相位 比较单元、回馈滤波单元、压控振荡器单元、可编程分频单元依次连接。

[0015] 根据本发明所述的lGbps超高速LED光通信控制系统一优选技术方案:所述控制 单元进一步包括:用于内部数据交互的内部多路总线复用控制单元;用于外部数据交互的 外部总线控制单元;用于内部高速数据传递控制的直接存储器访问DMA控制单元;用于计 时器控制的计时器单元;用于红外数据组织IrDA及光通信信号低压差分信号LVDS输入及 输出控制的信号控制单元。

[0016] 本发明提供了一种lGbps超高速LED光通信控制系统实现方法。所述lGbps超高 速LED光通信控制系统的通信方式包括以下步骤:第一步,通过编码解码单元的解码部分 将接收的LED可视光数据解析,并存储;第二步,数据送信:通过编码解码单元的编码部分 将待发送数据编码成可接收的LED可视光数据,并发送。

[0017] 根据本发明所述的lGbps超高速LED光通信控制系统实现方法一优选技术方案: 所述第一步进一步包括以下子步骤:首先,时钟数据恢复单元接收由编码单元发送的LED 可视光数据开始信息;其次,编码解码单元的解码部分解析该LED可视光接收数据;然后, 静态存储单元缓存接收数据;最后,控制单元将接收的数据保存于快速存储单元。

[0018] 根据本发明所述的lGbps超高速LED光通信控制系统实现方法一优选技术方案: 所述第二步进一步包括以下子步骤:首先,控制单元将快速存储单元的数据转入快速存储 RAM缓存单元;然后,编码解码单元的编码部分以LED可视光的形式编译发送数据;最后,控 制单元发送该编译数据。

[0019] 本发明lGbps超高速LED光通信控制系统及方法的有益技术效果是:本发明采用 内部高速缓存技术,并结合快速存储的存储功能,有效的解决了 CPU总线的数据读取速度 不足的问题,同时,利用低压差分信号(LVDS)技术,加强了通信信号高速输入输出的稳定 性,同时具有体积小,功耗低,使用方便等优点,非常适合用于AV家用电器,手机,汽车,及 其他利用LED进行近距离空间通信的红外线及可视光数据通信的网络环境。

[0020]

附图说明

[0021] 图1是现有技术红外数据组织(IrDA)通信协议标准。

[0022] 图2是本发明lGbps超高速LED光通信控制系统的结构框图。

[0023] 图3是本发明lGbps超高速LED光通信控制系统的编码解码单元的结构框图。

[0024] 图4是本发明lGbps超高速LED光通信控制系统的静态存储缓存单元的结构图。

[0025] 图5是本发明lGbps超高速LED光通信控制系统的时钟数据恢复单元的结构框图。

[0026] 图6是本发明lGbps超高速LED光通信控制系统的快速存储单元的结构框图。

[0027] 图7是本发明lGbps超高速LED光通信控制系统的锁相环单元的结构框图。

[0028] 图8是本发明lGbps超高速LED光通信控制系统的控制单元的结构框图。

[0029] 图9是本发明lGbps超高速LED光通信控制方法的流程图。

[0030] 图10是本发明lGbps超高速LED光通信控制方法的数据接收的流程图。

[0031] 图11是本发明lGbps超高速LED光通信控制方法的像数发送的流程图。

具体实施方式

[0032] 下面结合附图及具体实施例对本发明做详细说明。

[0033] 请参照图2,本实施例的lGbps超高速LED光通信控制系统,所述lGbps超高速 LED光通信控制系统包括:用于将收发数据变换成可收发的LED可视光数据的编码解码单 元;用于将大容量的收发数据进行存储的静态存储单元;用于同步收发时钟的时钟数据恢 复单元;用于保存数据的快速存储单元;用于时钟分频及倍频的锁相环单元;所述编码解 码集单元、静态存储单元、时钟数据恢复单元、锁相环以及快速存储单元通过控制单元依次 连接。

[0034] 请参照图3,所述编码解码单元进一步包括:用于将收发数据编码或者解码成红 外数据组织(IrDA)标准的归零反转(RZI)格式的归零反转(RZI)单元;用于将收发数据 编码或者解码成红外数据组织(IrDA)标准的脉冲位置调制(4PPM)格式的脉冲位置调制 (4PPM)单元;用于将收发数据编码或者解码成红外数据组织(IrDA)标准的游程长度受限 码(HHH)格式的游程长度受限码(HHH)单元;用于产生32位及64位循环冗余码校验(CRC) 校验码的循环冗余码校验(CRC)单元。

[0035] 请参照图4,所述静态存储缓存单元进一步包括:用于控制各个模块状态的初始 化单元;用于解释总线控制命令的命令译码单元;用于控制数据流向的数据逻辑单元;用 于控制缓存操作的应用命令逻辑单元;所述初始化单元、命令译码单元、数据逻辑单元及应 用命令逻辑单元依次连接。

[0036] 请参照图5,所述时钟数据恢复单元进一步包括:用于产生差分电压的相位比较 单元;用于过滤短周期信号的回馈滤波单元;用于根据电压产生频率的压控振荡器单元; 用于分频的分频单元。所述相位比较单元、回馈滤波单元、压控振荡器单元、分频单元依次 连接。

[0037] 请参照图6,所述快速存储单元进一步包括:用于控制快速存储卡接口的串行数 据收发控制单元及用于内部数据交换的寄存器单元。串行数据收发控制单元和寄存器单元 依次连接。

[0038] 请参照图7,所述锁相环单元进一步包括:用于产生差分电压的相位比较单元;用 于过滤短周期信号的回馈滤波单元;用于根据电压产生频率的压控振荡器单元;用于分频 的可编程分频单元。所述相位比较单元、回馈滤波单元、压控振荡器单元、可编程分频单元 依次连接。

[0039] 请参照图8,所述控制单元进一步包括:用于内部数据交互的内部多路总线复用 控制单元;用于外部数据交互的外部总线控制单元;用于内部高速数据传递控制的直接存储器访问(DMA)控制单元;用于计时器控制的计时器单元;用于红外数据组织(IrDA)及光 通信信号低压差分信号(LVDS)输入及输出控制的信号控制单元。

[0040] 请参照图9,本实施例的lGbps超高速LED光通信控制系统实现方法包括以下步 骤:第一步,通过编码解码单元的解码部分将接收的LED可视光数据解析,并存储;第二步, 数据送信:通过编码解码单元的编码部分将待发送数据编码成可接收的LED可视光数据, 并发送。

[0041] 请参照图10,所述第一步进一步包括以下子步骤:首先,时钟数据恢复单元接收 由编码单元发送的LED可视光数据开始信息;其次,编码解码单元的解码部分解析该LED可 视光接收数据;然后,静态存储单元缓存接收数据;最后,控制单元将接收的数据保存于快 速存储单元。

[0042] 请参照图11,所述第二步进一步包括以下子步骤:首先,控制单元将快速存储单 元的数据转入快速存储RAM缓存单元;然后,编码解码单元的编码部分以LED可视光的形式 编译发送数据;最后,控制单元发送该编译数据。

[0043] 以上内容是结合具体的优选技术方案对本发明所作的进一步详细说明,不能认定 本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在 不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本发明的 保护范围。

Claims (10)

  1. 一种1Gbps超高速LED光通信控制系统,其特征在于:所述1Gbps超高速LED光通信控制系统包括:用于将收发数据变换成可收发的LED可视光数据的编码解码单元;用于将大容量的收发数据进行存储的静态存储单元;用于同步收发时钟的时钟数据恢复单元;用于保存数据的快速存储单元;用于时钟分频及倍频的锁相环单元;所述编码解码集单元、静态存储单元、时钟数据恢复单元、锁相环以及快速存储单元通过控制单元依次连接。
  2. 2.根据权利要求1所述的lGbps超高速LED光通信控制系统,其特征在于:所述编码解 码单元进一步包括:用于将收发数据编码或者解码成红外数据组织IrDA标准的归零反转 RZI格式的归零反转RZI单元;用于将收发数据编码或者解码成红外数据组织IrDA标准的 脉冲位置调制4PPM格式的脉冲位置调制4PPM单元;用于将收发数据编码或者解码成红外 数据组织IrDA标准的游程长度受限码HHH格式的游程长度受限码HHH单元;用于产生32位 及64位循环冗余码校验CRC校验码的循环冗余码校验CRC单元;所述归零反转RZI单元、 脉冲位置调制4PPM单元及游程长度受限码HHH单元分别与循环冗余码校验CRC单元连接。
  3. 3.根据权利要求1所述的lGbps超高速LED光通信控制系统,其特征在于:所述静态 存储缓存单元进一步包括:用于控制各个模块状态的初始化单元;用于解释总线控制命令 的命令译码单元;用于控制数据流向的数据逻辑单元;用于控制缓存操作的应用命令逻辑 单元;所述初始化单元、命令译码单元、数据逻辑单元及应用命令逻辑单元依次连接。
  4. 4.根据权利要求1所述的lGbps超高速LED光通信控制系统,其特征在于:所述时钟 数据恢复单元进一步包括:用于产生差分电压的相位比较单元;用于过滤短周期信号的回 馈滤波单元;用于根据电压产生频率的压控振荡器单元;用于分频的分频单元;所述相位 比较单元、回馈滤波单元、压控振荡器单元、分频单元依次连接。
  5. 5.根据权利要求1所述的lGbps超高速LED光通信控制系统,其特征在于:所述快速 存储单元进一步包括:用于控制快速存储单元接口的串行数据收发控制单元及用于内部数 据交换的寄存器单元;所述串行数据收发控制单元和寄存器单元依次连接。
  6. 6.根据权利要求1所述的lGbps超高速LED光通信控制系统,其特征在于:所述锁相 环单元进一步包括:用于产生差分电压的相位比较单元;用于过滤短周期信号的回馈滤波 单元;用于根据电压产生频率的压控振荡器单元;用于分频的可编程分频单元;所述相位 比较单元、回馈滤波单元、压控振荡器单元、可编程分频单元依次连接。
  7. 7.根据权利要求1所述的lGbps超高速LED光通信控制系统,其特征在于:所述控制 单元进一步包括:用于内部数据交互的内部多路总线复用控制单元;用于外部数据交互的 外部总线控制单元;用于内部高速数据传递控制的直接存储器访问DMA控制单元;用于计 时器控制的计时器单元;用于红外数据组织IrDA及光通信信号低压差分信号LVDS输入及 输出控制的信号控制单元。
  8. 8. 一种lGbps超高速LED光通信控制方法,其特征在于,包括以下步骤:A.数据收信:通过编码解码单元的解码部分将接收的LED可视光数据解析,并存储;B.数据送信:通过编码解码单元的编码部分将待发送数据编码成可接收的LED可视光 数据,并发送。
  9. 9.根据权利要求8所述的lGbps超高速LED光通信控制系统通信方式,其特征在于: 所述步骤A进一步包括以下子步骤:A1.时钟数据恢复单元接收由编码单元发送的LED可视光数据开始信息;A2.编码解码单元的解码部分解析该LED可视光接收数据;A3.静态存储单元缓存接收数据;A4.控制单元将接收的数据保存于快速存储单元。
  10. 10.根据权利要求8所述的lGbps超高速LED光通信控制系统通信方式,其特征在于: 所述步骤B进一步包括以下子步骤:B1.控制单元将快速存储单元的数据转入快速存储RAM缓存单元; B2.编码解码单元的编码部分以LED可视光的形式编译发送数据; B3.控制单元发送该编译数据。
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