CN104396222A

CN104396222A - 用于通过单一信号操作配件接口功能的方法及装备

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Publication number: CN104396222A
Application number: CN201380034673.2A
Authority: CN
Inventors: 查尔斯·B·哈姆克
Original assignee: Motorola Solutions Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 2012-06-29
Filing date: 2013-05-22
Publication date: 2015-03-04
Anticipated expiration: 2033-05-22
Also published as: CA2878070A1; DE112013003260T5; AU2013281111B2; AU2013281111A1; CN104396222B; GB201421004D0; GB2517610B; WO2014003928A1; CA2878070C; DE112013003260B4; US8909173B2; US20140004807A1; GB2517610A

Abstract

在配件(102)和无线电装置(104)之间提供一种接口(100)以通过单一信号线(140)支持三种功能，从而使得连接器(112)中的引脚数最小化。通过使用两个比较器(116、118)和两个分压器(106、108、110)，在单一信号线(140)上控制配件检测、单导线存储器和配件PTT按下的功能。

Description

用于通过单一信号操作配件接口功能的方法及装备

技术领域

本发明总体上涉及通信设备，更具体地说，涉及用于减少便携式无线电装置的信号和引脚数的配件接口。

背景技术

诸如便携式双向无线电装置的通信设备通常与有线的配件设备联合操作。这样的设备的用户通常在公共安全环境中工作，诸如执法、防火、救援、安全等。在操作中，便携式无线电装置通常在用户侧的带夹上携带，同时将配件设备固定在肩膀上。这些配件设备允许远程控制一项或多项无线电功能，诸如按键通话(PTT)、配件检测、扬声器和麦克风，举几个例子。

更小、更轻、更纤细形状的因素被不断追寻，以使得配件设备更易于佩戴、操作甚至隐藏。然而，随着诸多功能对于配件是远程的，对于设计者来说，缩小整体配件尺寸和重量可能是有挑战性的。同样，留给设计者找出用于减少配件设备的大小、部件数和整体成本的挑战。在配件和处理很多远程功能的无线电装置之间的接口特别成问题，因为引脚数直接影响接口的尺寸和成本。另外，在接触件风险招致损害暴露的环境中利用公共安全产品。

因此，存在对于改善配件和无线电装置之间接口的需求。

附图说明

在所有独立视图中，相同参考编号指代相同或功能相似元件，并且附图与下文具体描述一起被包含在本说明书中并形成其部分，附图用于均根据本发明进一步说明各种实施例并且解释各种原理和优点。

图1是根据各个实施例的无线电装置和配件接口的框图。

图2是根据各个实施例的无线电装置和配件接口的示意图。

图3是根据各个实施例的将配件对接到便携式无线电装置的方法。

图4是示出根据各个实施例的配件与便携式无线电装置之间的接口。

本领域的技术人员将理解的是，在附图中的元件仅是出于简明和清楚的目的而被图示，并且不一定按比例绘制。例如，附图中一些元件的尺寸相对于其他元件可能被放大，以助于提升对本发明实施例的理解。

具体实施方式

在具体描述根据本发明的实施例之前，应明白的是，这些实施例主要在于将配件接口对接到无线电装置的装置和方法。通过将配件功能复用到单一信号线，该接口在接触上被最小化，从而允许更小形式的因素，并且降低了成本。

因此，装置组件和方法步骤已经在附图中适当之处通过常规符号表示，仅示出了与理解本发明实施例相关的那些具体细节，以便不会因对受益于此处描述的本领域普通技术人员来说将显而易见的细节而模糊了本公开。

简而言之，本文提供了一种用于配件和无线电装置的接口，其通过单一信号线实现了三种功能。配件检测、单导线存储器和配件按键通话(PTT)按下的功能通过分压器和电压比较器的使用被复用在单一信号线上。单导线存储器设备位于配件中，并且提供如通过引用并入本文的专利No.US 7,526,317中所描述的配件配置数据。根据各个实施例所提供的接口通过将三种功能组合到单一信号单导线数据线上来提供增强，从而减少了尺寸、部件数和整体成本。

在本文献中，诸如第一和第二、顶和底等的关系型术语可以单独使用，以将一个实体或动作区别于另一实体或动作，而不一定要求或暗示在这样的实体或动作之间的任何实际的这样的关系或顺序。术语“包括”、“包含”或其任何其他变体旨在覆盖非排他性包含，使得包括一系列元件的处理、方法、物件或装置不仅包含那些元件，而且可以包含未明确列出或这样的处理、方法、物件或装置固有的其他元件。以“包括……一个”开头的元件，在没有更多约束的情况下，不排除在包括该元件的处理、方法、物件或装置中存在另外相同的元件。

图1是根据各个实施例的接口系统100的框图。接口系统100提供了经由诸如连接器112的外部接口耦合的配件102和便携式双向无线电装置104之间的接口。配件102包括嵌入式存储器设备120，其被选择具有将连接器112的引脚数最小化的串行接口。许多不同类型的串行存储器设备是可用的，诸如来自达拉斯半导体公司的单线1-Wire^TM设备、从飞利浦电子可获得的二线I²C^TM设备、或者三线串行外围接口(SPI)存储器设备，仅举几个例子。串行接口向串行存储器设备或从串行存储器设备提供双向数据和可选时钟信号。在本发明的优选实施例中，嵌入的存储器设备120是单线存储器设备，诸如1-Wire^TM串行EEPROM。

嵌入的存储器设备120含有配件配置数据124，其向无线电装置104提供关于如何配置外部接口112以及如何操作配件102的信息。配件配置数据124确实含有一个配件标识符、至少一个物理配置描述符和至少一个事件映射描述符。配件标识符被用于唯一地识别配件102的类型或型号。物理配置描述符(PCD)经由单个描述符提供端口配置信息。事件映射描述符提供物理接口线和实际无线电功能之间的链路。对于至无线电装置的输入事件，该事件映射描述符确定当特定输入线被激活或者被禁用时发生什么。对于来自无线电装置的输出事件，该事件映射描述符基于内部无线电事件或状态来控制输出线。

根据各个实施例，无线电装置接口104包括第一比较器116、第二比较器118和上拉电阻器106。配件接口112包括单导线存储器设备120、下拉电阻器108和具有下拉电阻器R3110的PTT开关122。

在无线电装置接口104处，信号140经由电阻器R1106被拉高。在配件接口102处，信号140经由电阻器R2108被拉到接地。当配件接口102经由连接器112被附接至无线电装置接口104时，在信号140处观测到的电压是电压V1，通过分压器确定V1(其中，V是如在无线电装置接口104中所示的源电压V⁺)：

V 1 = V \frac{R 2}{R 1 + R 2}

根据各个实施例，由无线电装置接口104使用第一比较器116检测电压V1。在信号140处的电压电平V1因此提供配件检测功能。

当配件PTT开关122被按下时，电阻器R3110被切换到与电阻器R2108平行，导致在该信号140处的电压V2：

V 2 = V \frac{\frac{R 2 \times R 3}{R 2 + R 3}}{R 1 + \frac{R 2 \times R 3}{R 2 + R 3}}

根据各个实施例，由无线电装置接口侧104使用第二比较器118检测电压V2。在信号140处的电压电平V2因此提供配件PTT功能。无线电装置接口侧104将忽略PTT按下，直到单导线存储器设备120已经被入读取，如接下来所描述的。

在配件接口102处，单导线存储器设备120也被耦合到信号140。根据各个实施例，电压V2必须大于单导线总线最小输入高压以及用于单导线存储器设备120的最小上拉电压。

根据各个实施例，无线电装置接口104通过信号140从单导线存储器设备120读取数据。该配件单导线功能提供与配件有关的配置信息，该配件允许无线电装置调整特定于该附接配件的参数、阈值等。因此，在信号140处的数据提供配件单导线功能。

因此，单一信号线140现在能够提供配件连接/断开状态、PTT按下/非按下状态以及单导线配件设备的类型。下文提供了电阻器和电压值的示例。根据无线电装置和配件规格要求，可以利用不同值、容差和范围。

图2是根据各个实施例的用于实现用于无线电装置104、连接器112和配件102的无线电和配件接口202的示意图200。无线电装置104含有微控制器206，其具有可配置的通用输入输出(GPIO)接口，也被称为无线电装置控制器206。具有双向能力的GPIO引脚(可编程软件以充当输入或输出)通过外部接口连接器112被连接。在无线电装置104加电时，GPIO引脚被配置成默认惰性配置，其中，所有引脚被配置为输入。

根据各个实施例，在通过单一信号线140检测配件时，无线电装置104也通过单一信号线140读取嵌入的存储器设备120的内容。一旦嵌入的存储器设备120的内容被读取并且任何无线电配置完成，则PTT按下现在可以在单一信号线140上被检测到。无线电装置控制器206被编程为忽略PTT按下，直到已经读取了嵌入存储器设备120的内容。

接口202示出了结合图1所讨论的采样组件值，然而这些值(例如，电压电平、电阻值等)可以根据系统的操作要求而修改。如在图1中，根据各个实施例，接口202包括R1106、R2108、R3110、以及单导线存储器设备120和第一和第二比较器116、118(以及各个偏置组件)，以通过单一信号线140提供检测、单导线和PPT的功能。比较器116、118可以包括开漏/连接器输出，诸如本领域中已知的低电压轨对轨操作放大器。接口202便于通过单一信号线140远程控制配件检测、单导线和PTT。

在操作中，当没有配件附接到无线电装置104时，电阻器R1106将比较器116的正极(+)输入端子上拉到5伏。至比较器116的负极输入端子为4.08伏。同样，电阻器R1106将第二比较器118的正极(+)输入端子拉至5伏。至第二比较器118的负极输入端子为3.59伏。因此，两个比较器的输出为303伏(即，逻辑电平高)，其被控制器206忽略。这种模式可以被称为设备模式或仅无线电装置模式，其中，控制器206被编程为忽略除了预定电平的检测输入以外的任何配件输入。

在操作中，当配件102经由连接器112附接到无线电装置104时，第一比较器116的正极(+)输入端子为3.82伏(V1)，而负极输入端子为4.08伏，从而生成0伏的第一比较器116输出(即，低逻辑电平)。同时，第二比较器118的正极(+)输入端子为3.82伏，而负极输入端子为3.59伏，从而生成3.3伏的第二比较器118输出(即，高逻辑电平)。第一比较器的输出端子为逻辑电平低，使得能够在控制器206处进行检测。控制器206被编程为检测标准的CMOS逻辑电平。控制器206进一步被编程为忽略其PTT输入或单导线输入上的电压，直到已经满足检测。因此，第一比较器116是响应于电压V1检测配件附接的比较器。

既然配件102已经被检测到并被识别，那么可以检测到配件PTT按下。当配件PTT开关122被按下时，电阻器R3110被切换为与电阻器R2108平行，得到在信号140处的电压V2，如前文结合图1所描述的。

在信号140上的电压V2存在于第一比较器116的正极(+)输入端子上，为3.33伏，而负极输入端子为4.08伏，从而响应于V2生成0伏的第一比较器116输出(即，低逻辑电平)。

同时，第二比较器118的正极(+)输入端子也为3.33伏，并且负极(-)端子为3.59伏，从而生成0伏的第二比较器输出(即，低逻辑电平)。

控制器206被编程为，使得仅在配件附接已经被检测到并且配件的单导线存储器读取已经被完成之后，PTT按下将在第二比较器118处被识别。因此，第二比较器118是响应于电压V2检测PTT按下的比较器。

根据各个实施例，电压V2必须大于单导线总线最小输入高电压和用于单导线存储器设备120的最小上拉电压。根据各个实施例，诸如紧急开关206的其他控制功能也可以经由分压器(生成电压V3)而被耦合至第三比较器，并且被耦合到单一信号线140，只要维持适当的电压范围和容差。这会消除紧急接触件220，进一步使得连接器112中所使用的接触件引脚的数目最小化。

对于配件106的独立线远程的功能可以包括分别通过包括麦克风+/-接触件222、扬声器+/-接触件224和警报接触件228的连接器接触件对接的麦克风208、扬声器210和警报212。

图3是根据各个实施例将配件对接至便携式双向无线电装置的方法300。在302开始，根据各个实施例形成的配件经由多个接口接触件被附接至无线电装置。在304，无线电装置的第一比较器经由配件的单单导线输出检测配件。响应于在304检测到配件，经由配件的单单导线输出，由无线电装置从配件的单导线存储器设备读取配件配置数据。在306由无线电装置读取单导线存储器设备允许无线电装置确定标识和配件类型，诸如远程扬声器麦克风(RSM)、公共安全麦克风(PSM)，举几个例子。在308，由在无线电装置中的第二比较器，经由配件的单单导线输出，检测PTT按下。在单单导线存储器设备被读取之前发生的PTT按下被忽略，从而确保适当的电压电平和阈值被设置。因此，操作的顺序包括检测配件、读取配件的单导线存储器设备，并且检测配件的PTT按下。

图4示出了根据各个实施例的包括形成接口和操作的示例的无线电和配件。配件404经由线缆408和连接器406被耦合到无线电装置402。无线电装置402包括用于单工(也称为半双工)无线电操作的收发器和控制器电路。无线电装置402进一步包括如先前所描述的第一和第二比较器电路。配件404包括先前与PTT开关410一起描述的单导线存储器设备。连接器406将配件404经由接触件耦合到无线电装置402，接触件之一提供单单导线和接触件接口，接触件接口提供配件检测、单导线存储器设备读取和按键通话(PTT)按下检测的功能。因此，如先前所描述的，通过单一接触件/线接口140，提供这三项功能。配件404也延展了其他功能，诸如麦克风412、扬声器414和紧急开关416。因为单一接口信号处理配件检测、单导线存储器设备和PTT按下的三项功能，连接器406较之先前可用的那些的引脚数目减少。下拉电阻器和比较器的使用使得对独立接触件的需求最小化，并且提供了在公共安全环境中普遍存在的广泛温度和操作条件阈值下的高度准确性。

因此，已经提供了一个新的接口，其利用单一信号线控制三项功能，从而将连接器中引脚的数目减少了两个。PTT和单导线功能不再被映射到独立的信号/接触件，这对于寻求将潜在接触件暴露最小化的公共安全通信环境中所利用的产品尤其有利。

在前面的说明书中，已经描述了本发明的具体实施例。然而，本领域的普通技术人员理解的是，在不脱离如权利要求所述的本发明范围的条件下，可以做出各种修改和变更。因此，该说明书和附图应被视为说明性而非限定性含义，并且所有这样的修改意在被包含在本发明的范围内。这些益处、优势、问题的解决方案和可能导致任何益处、优势或解决方案出现或变得更明显的任何元素不应被解释为任何或所有权利要求的关键、必需或必要特征或元件。本发明仅由随附的权利要求定义，包括在本申请未决期间所做的任何修改以及所授予的那些权利要求的所有等效内容。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种接口系统，包括：

无线电装置，所述无线电装置具有控制器；

远程配件，所述远程配件具有存储器设备，所述存储器设备具有存储于其中的配件配置数据；以及

单一信号线，所述单一信号线用于控制在所述无线电装置控制器和所述远程配件之间的三个配件功能，当没有远程配件被附接到所述无线电装置时，所述单一信号线被拉高，响应于所述远程配件被附接到所述无线电装置，所述单一信号线被拉到第一预定电压，以指示配件检测功能，响应于所述远程配件被检测，所述控制器经由所述单一信号线读取所述配件配置数据，以及响应于按键通话PTT按下，所述单一信号线被拉到第二预定电压。

2.根据权利要求1所述的接口系统，进一步包括：

在所述无线电装置中的第一比较器，所述第一比较器用于检测所述远程配件附接；以及

在所述无线电装置中的第二比较器，所述第二比较器用于在所述存储器设备的所述配件配置数据已经被读取之后检测配件PTT按下。

3.根据权利要求1所述的接口系统，其中，配件PTT按下被所述无线电装置控制器忽略，直到所述远程配件已经被所述第一比较器检测到并且通过所述配件配置数据被识别。

4.根据权利要求1所述的接口系统，进一步包括：

在所述无线电装置中的上拉电阻器，所述上拉电阻器耦合到所述单一信号线；

第一下拉电阻器，所述第一下拉电阻器耦合到所述存储器设备和所述单一信号线；以及

第二下拉电阻器，所述第二下拉电阻器耦合到所述PTT开关。

5.根据权利要求4所述的接口系统，其中，所述上拉电阻器和第一下拉电阻器提供第一分压器，所述第一分压器生成用于指示配件检测的所述第一预定电压。

6.根据权利要求5所述的接口系统，其中，所述上拉电阻器以及所述第一下拉电阻器和第二下拉电阻器形成第二分压器，所述第二分压器生成用于PTT按下检测的所述第二预定电压。

7.根据权利要求1所述的接口系统，其中，所述存储器设备是单导线存储器设备。

8.一种将配件对接至无线电装置的方法，包括：

将所述配件经由多个接口接触件耦合至所述无线电装置；

经由所述无线电装置的第一比较器，检测在单一接触件处的所述配件；

在所述无线电装置的所述单一接触件处，读取位于所述配件中的存储器设备；以及

经由所述无线电装置的第二比较器，检测在所述单一接触件处的配件按键通话PTT按下。

9.根据权利要求8所述的方法，进一步包括：忽略配件PTT按下，直到存储器设备被读取。

10.根据权利要求8所述的方法，其中，第一分压器和第二分压器将第一电压和第二电压提供至所述单一接触件，所述第一电压指示配件检测，并且所述第二电压指示PTT按下。

11.根据权利要求8所述的接口，其中，所述存储器设备是单导线存储器设备。

12.一种用于配件和无线电装置的接口系统，包括：

配件接口，包括：

存储器设备，所述存储器设备含有配件配置数据，所述存储器设备具有耦合至其的第一下拉电阻器；

按键通话PTT开关，所述按键通话PTT开关具有耦合至其的第二下拉电阻器；

无线电装置接口，包括：

第一比较器，所述第一比较器具有耦合至输入端子的上拉电阻器；

第二比较器，所述第二比较器具有耦合至所述上拉电阻器的输入端子；以及

所述存储器设备、PTT开关、第一下拉电阻器、第二下拉电阻器、第一比较器和第二比较器经由单一信号线被操作地耦合，其中：

所述第一比较器经由所述上拉电阻器检测所述配件从所述无线电装置分离，

所述第一比较器检测在所述单一信号线处的第一电压，其中所述第一电压由第一分压器生成，所述第一分压器由所述上拉电阻器和第一下拉电阻器形成，其中所述第一电压指示所述配件被附接至所述无线电装置；

响应于所述远程配件被检测，经由所述单一信号线从所述存储器设备读取所述配件配置数据；以及

所述第二比较器检测在所述单一信号线处的第二电压，其中所述第二电压由第二分压器生成，所述第二分压器由所述上拉电阻器以及所述第一下拉电阻器和第二下拉电阻器形成，其中所述第二电压指示PTT按下。

13.根据权利要求12所述的接口，其中，所述无线电装置包括在公共安全通信系统内操作的双向无线电装置。

14.根据权利要求13所述的接口，其中，所述双向无线电装置是便携式手持双向无线电装置，并且所述配件包括远程扬声器麦克风RSM或者公共扬声器麦克风PSM。

15.根据权利要求12所述的接口，其中，所述配件进一步包括：

麦克风；

扬声器；

紧急开关；以及

警报。

16.根据权利要求12所述的接口，其中，配件PTT按下被忽略，直到所述存储器设备的配件配置数据被读取。

17.根据权利要求12所述的接口，其中，所述存储器设备是单导线存储器设备。

18.一种用于配件和无线电装置的接口系统，所述接口包括：

在所述无线电装置处的控制器；

在所述配件处的存储器设备，所述存储器设备具有存储于其中的配件配置数据；

在所述无线电装置处的第一比较器，所述第一比较器用于检测配件附接和分离，所述控制器响应于配件被检测而从所述存储器设备读取所述配件配置数据；以及

在所述无线电装置处的第二比较器，所述第二比较器用于检测配件按键通话PTT按下，仅在所述第一比较器已经检测到配件附接并且所述控制器已经读取了所述配件配置数据之后，所述配件PTT按下能由所述第二比较器检测到；以及

其中，所述配件检测功能、所述配件配置数据读取功能和所述配件PTT按下检测功能经由单一信号线被复用。

19.根据权利要求18所述的接口系统，其中，所述第一比较器和第二比较器对在所述单一信号线处生成的第一电压电平和第二电压电平做出响应，所述第一电压电平指示配件附接，并且所述第二电压电平指示PTT按下。

20.根据权利要求19所述的接口系统，其中，所述存储器设备是单导线存储器设备，并且通过所述单一信号线读取所述配件配置数据。

Claims

1.一种接口系统，包括：

无线电装置，所述无线电装置具有控制器；

单一信号线，所述单一信号线用于控制在所述无线电装置控制器和所述远程配件之间的三个配件功能，当没有远程配件被附接到所述无线电装置时所述单一信号线被拉高，响应于配件被附接到所述无线电装置，所述单一信号线被拉到第一预定电压，以指示配件检测功能，响应于所述配件被检测，所述控制器读取在所述单一信号线上的所述配件配置数据，以及响应于按键通话按下，所述单一信号线被拉到第二预定电压。

2.根据权利要求1所述的接口系统，进一步包括：

在所述无线电装置中的第一比较器，所述第一比较器用于检测配件附接；以及

4.根据权利要求1所述的接口系统，进一步包括：

第二下拉电阻器，所述第二下拉电阻器耦合到所述PTT开关。

8.一种将配件对接至无线电装置的方法，包括：

将所述配件经由多个接口接触件耦合至所述无线电装置；

经由所述无线电装置的第二比较器，检测在所述单一接触件处的配件PTT按下。

12.一种用于配件和无线电装置的接口系统，包括：

配件接口，包括：

按键通话(PTT)开关，所述按键通话(PTT)开关具有耦合至其的第二下拉电阻器；

无线电装置接口，包括：

所述第一比较器经由第一分压器检测所述远程配件被附接至所述无线电装置，所述第一分压器由所述上拉电阻器和第一下拉电阻器形成，

响应于所述远程配件被检测，从所述存储器设备读取所述配件配置数据，以及

所述第二比较器经由第二分压器检测PTT按下，所述第二分压器由所述上拉电阻器以及所述第一下拉电阻器和第二下拉电阻器形成。

14.根据权利要求13所述的接口，其中，所述双向无线电装置是便携式手持双向无线电装置，并且所述配件包括远程扬声器麦克风(RSM)或者公共扬声器麦克风(PSM)。

麦克风；

扬声器；

紧急开关；以及

警报。

18.一种用于配件和无线电装置的接口系统，所述接口包括：

在所述无线电装置处的控制器；

在所述无线电装置处的第一比较器，所述第一比较器用于检测配件附接和分离，所述控制器响应于配件被检测而读取所述配件存储器设备配置数据；以及

在所述无线电装置处的第二比较器，所述第二比较器用于检测配件PTT按下，仅在所述第一比较器已经检测到配件附接并且所述控制器已经读取了所述配件配置数据之后，所述配件PTT按下能由所述第二比较器检测到。

19.根据权利要求18所述的接口系统，其中，所述第一比较器和第二比较器对在单一信号线处生成的第一电压电平和第二电压电平做出响应，所述第一电压电平指示配件附接，并且所述第二电压电平指示PTT按下。

20.根据权利要求19所述的接口系统，其中，所述存储器设备是单导线存储器设备，并且经由所述单一信号线读取所述配件配置数据。