CN1108671C - 多规约受控的红外通信控制器 - Google Patents

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Abstract

一种受控制的红外通信控制器，它在多个规约中支持间互可操作性，且在支持IRDA标准以及Sharp的500KHz Ask、NRZI和Biphase调制的红外系统时以高达2.34Mbps的波特率通信。本发明还描述了自动确定准备接受哪种类型的红外信号的方法。

Description

多规约受控的红外通信控制器
本发明涉及共同未决的美国专利第323324、323331和323332，并转让给与本发明相同的受让人。
本发明涉及调制数字通信，具体讲，涉及用于红外信号系统的处理多种调制规约的红外通信和控制器。
红外信号系统现今最为普遍的应用是用于家用电器中的遥控器，但红外信号现在可适用于诸如计算机通信的许多其它应用方面。已经建立了红外数据存取标准委员会(IRDA)，用以提高各产品之间可操作性。红外数据存取标准委员会(IRDA)建议的标准采用一个通用异步接收机/发射机(UART)，以获得SDLC型通信规约的低成本红外通信。由于这个标准是通用异步接收机/发射机(UART)实现的，因其异步设计而来来多个问题。两个这种问题是总线吞吐涌塞和与异步通信方案有关的附加字头(overhead)。通用异步接收机/发射机(UART)通常集成在现存系统中，并用中断向该系统或从该系统传递数据。在响应这些中断请求中的系统等待时间产生了涌塞，它限制了数据的吞吐量。另外，虽然标准通用异步接收机/发射机(UART)可在高达115.2kps的波特率下工作，由于与异步传输有关的附加字头使实际吞吐量少于这个数量。结果，最高数据率不适于传输大量的数据。此外，由于标准的实现方案只支持惠普类型的调制，它限制了此标准之后的各种机型的应用。
使用单一通用异步接收机/发射机(UART)带来了IR系统的另一问题，因为应用程序通常直接访问通用异步接收机/发射机(UART)而不留空来截取数据。对于许多现存红外通信程序，需要一些干涉以针对通用异步接收机/发射机(UART)是用于红外而非通常的硬件环境下而进行调节。
本领域的再一问题是，多规约通信控制器在一个时刻仅可以以一种调制方案工作。结果，在等待输入信号时，控制器被设定成仅能接收一种类型的信号。在接收不同类型的信号，直到检出输入调制方案且控制器切换到适当的解调器时，会使初始帧丢失。只要通信规约设置成能应付这些问题就不会太严重，但在没有考虑通用异步接收机/发射机(UART)是用于红外通信的情况下，第一字节的丢失将是严重问题。
本发明意于解决上述问题，并且提供自动调制检测及处理方案，并在具有用来解决这些问题的体系的IR控制器中实现。
本发明的第一个目的是提供一种通信控制器，它可以支持在各种通信规约之间的相互可操作性。
本发明的第二个目的是提供一种红外控制器和自动确定所要接收的信号是哪种类型的信号并产生适当的IR信号的技术。
本发明的第三个目的是提供IR通信系统，它可以以高波特率通信且还支持红外数据存取(IDDA)标准。
本发明是通信控制器的一种新体系，优选地是用红外(IR)信号的无线通信控制器，它解决了高波特率传输和支持红外数据存取(IRDA)标准的已有技术问题。控制器系统基本上结合了同步/异步通信控制器、一个或两个通用异步接收机/发射机(UART)，以及支持逻辑和多个可以包括并行联接的IR调制解调器阵列组的数字调制解调器。这种结合提供了一个站台(platfrom)，它可与多个现存IR通信系统和规约反向兼容，同时其优点在于IR特定支持和高数据率。
图1是本发明的红外收发机中所采用的控制器体系的方框图；
图2为示意图，示出用于本发明的信号的各种调制规约的关系；
图3用于本发明体系中的同步/异步通信控制器(即SACC)中的一些部件的方框图；
图4为示意图，示出同步信号中各部分的关系。
如图1，控制器系统基本结合了通信控制器10、初级通用异步接收机/发射机(UART)，UART)_A，次级通用异步接收机/发射机(UART)，UART_B，及其支持逻辑和可包括多个并联的IR调制阵列组的数字调制解调器。控制器系统和其操作将依其各种功能而加以描述。
反向兼容性：
控制系统体系中采用了标准通用异步接收机/发射机(UART)，UART_A，以与红外数据存取(IRDA)标准内容全兼容，在包含控制系统的主系统中运行着写入的应用程序时，因而它遵循环着适当的红外通信规约，通用异步接收机/发射机(UART_A)可直接地联在主系统总线与红外调制解调阵列组中的诸如红外数据存取(IRDA)MODEM(调制解调器)和幅移键控调制解调器(ASKMODEM)的任何异步调制解调器之间。但是，如果应用程序不是用任何用于适当通信规约的规定条款写入的，则第二通用异步接收机/发射机(UART)，UART_B，要加入并且联到第一通用异步接收机/发射机(UART)，UART_A上。在此情况下，当这一特征被允许后，通过通用异步接收机/发射机(UART_A)发射出去的信号可被第二通用异步接收机/发射机(UART_B)捕捉，并经过主系统总线在信号被实际送出之前反馈到主系统的中央处理器上。这些被截取的信号随后可以以适当的通信规约运行，根据这一规约，在将输出信号送到控制器10、IR调制解调器(MODEM)和IR输出端18之前由用于检测信号完整性的检查装置进行数据的完整性检查。输入即接收的数据将通过IR调制解调器(MODEM)和控制器10，且可由主系统处理器滤波，且在到达第一通用异步接收机/发射机(UART_A)之前经第二通用异步接收机/发射机(UART_B)传送。这样，通用异步接收机/发射机(UART_A)可直接联到IR调制解调器(MODEM)阵列组或通用异步接收机/发射机(UART_B)上。因此，系统可完全支持现存IR意识(aware)应用并向联线的通用异步接收机/发射机(UART)的通信写入提供某种程度的IR透明度。
系统吞吐量：
为了提高有效数据率，在控制器10中采用同步通信模块。该模块在此将被称作同步/异步通信控制器(即SACC)，且将随后将更全面解释的直接存贮访问(DMA)提供给通用异步接收机/发射机(UART_A)之类上。可以是以下更全面解释的从VLSI Technology，Inc，(Burlington，MA)所获得的Z85C30的修正版的同步/异步通信控制器(SACC)被设计成可工作在同步模式或异步模式，且是唯一一个联到红外调制解调阵列组中的同步和异步红外调制解调器上的部件。
同步/异步通信控制器(SACC)基本用于以高速数据传输率的同步模式发送或接收数据。通过消除在异步通信中所需的启止位的附加字头，来改进系统的吞吐量。在同步/异步通信控制器(SACC)上提供支持逻辑，以将系统时钟源12切换到同步/异步通信控制器(SACC)能允许的2.34Mbps、1.152Mbps、576kbps、288kbps和144kbps的同步数据率。此外，通过适应于假定通常所获系统处理器的多个任务而改进系统的特性。例如，同步/异步通信控制器(SACC)可具有进行地址识别、CRC计算和在硬件中保持帧状态的能力。
如上所述，高速数据传输中的最大问题之一是总线吞吐涌塞。虽然有几种包括本机帧缓冲器的解决此问题的途径，但本体系中却以16×8位FIFO的直接存贮访问(DMA)来用于通用异步接收机/发射机(UART_A)和同步/异步通信控制器(SACC)主系统接口的接收和发射。通用异步接收机/发射机(UART_B)也装有FIFO，但不用DMA。由于在主系统总线上的DMA通道的数目通常受限，故可由通用异步接收机/发射机(UART_A)和同步/异步通信控制器(SACC)共享两个通道。每个DMA信道可被编程来使用两个通道的任一个或者也可以禁止。产生两个中断信号以从主系统中获得衰减。由通用异步接收机/发射机(UART_A)单独产生两个中断之一，而另一个由同步/异步通信控制器(SACC)，通用异步接收机/发射机(UART_B)和电源管理逻辑14(见图1)共享。
多调制方案：
本系统意于支持多调制方案，且作为结果，包括进来了一组数字调制解调器，这些调制解调器最好是红外调制解调器(MODEM)且包括5个单元或元件的阵列组。该阵列组最好采用红外数据存取(IRDA)可兼容调制解调器(MODEM)、Sharp 500KHz幅移键控可兼容调制解调器(ASK MODEM)、带有分数位元脉宽刷新的非归零反向调制解调器(NRZI MODEM)、带双相(Biphase)或带位元脉宽刷新的FM调制解调器(FM MODEM)和用户装置调制解调器(CD MODEM)。用于该系统的幅移键控(ASK)调制解调器(MODEM)、非归零反向(NRZI)调制解调器(MODEM)、和FM调制解调器(MODEM)的实例性优选实施例已在未决美国专利申请323331、323324和323332中公开了，并在此引作参考。由于通用异步接收机/发射机(UART_A)没有采用非归零反向(NRZI)调制解调器(MODEM)、FM调制解调器(MODEM)和用户装置调制解调器(CD MODEM)，则通用异步接收机/发射机(UART_A)仅联到红外数据存取(IRDA)调制解调器(MODEM)和幅移键控(ASK)调制解调器(MODEM)上，而同步/异步通信控制器(SACC)可联到所有的5种调制解调器(MODEM)上。通用异步接收机/发射机(UART_B)未联到任何调制解调器(MODEM)上。
红外数据存取(IRDA)调制解调器(MODEM)的调制方案与红外数据存取(IRDA)标准相同。在此给出简短描述以用作背景了解，信号从概念上讲被分成位元，在发射端只要发射数据为零(见图2信号形式的比较)，则产生3/16位元宽度的脉冲或约为1.63微秒固定宽度的脉冲。在接收端，所接收的脉冲被拉长至全位元宽度且在产生NRZ(非归零)信号输出的位元期间产生一个低信号。输入发射的信号也为NRZ格式。
幅移键控(ASK)调制解调器(MODEM)的调制方案遵循Sharp500KHz副载波幅移键控(ASK)调制方案。在发射端，只要发射数据为零(见图2)，则发射500KHz副载波方波脉冲。在接收端，以数字带通滤波器来将幅移键控调制的信号解调为NRZ格式。作为带通滤波器逻辑的一部分，500KHz的载波检测逻辑被用于从其它信号中分出幅移键控(ASK)调制的信号。
非归零反向(NRZI)调制解调器(MODEM)调制方案的工作如下。对于发射的信号，输入数字数据被首先编码为NRZI(非归零反向)格式，它在发送数据为零时经历跃迁。此外，只要检到5个连续1位，在编码前，在输入数据中插入零位。在该控制器系统中，所述同步/异步通信控制器(SACC)中还包括用于检测输入信号跃迁的装置。只要在编码信号中测到跃迁(见图2)，则发射最好约为1/4分数的位元宽度IR刷新脉冲。在接收端，只要测到在输入IR信号中的跃迁，则触发输出信号以产生一个非归零反向(NRZI)格式信号，非归零反向(NRZI)格式化的信号被馈到同步/异步通信控制器(SACC)，且同步/异步通信控制器(SACC)将其解码为NRZ格式数据。
Biphase(双相)或FM调制解调器(MODEM)的调制方案如下。对于发射的信号，输入数据首先被编码为双相标志(FM1)或双相空隔(FM0)格式，其数据格式在数据中进行不同的跃迁。随后在每个格式中的编码的位元被分成1/2位元进行考虑。在两种格式下，只要在半位元中有高电平信号，则发射最好为1/4分数的位元宽度红外刷新脉冲(见图2的FM1/Flash和FM0/Flash)。该控制器系统还包括耦合在同步/异步通信控制器(SACC)上用于测出所述输入信号脉宽和载频的装置。在接收端，只要检到脉冲，则脉冲被扩展到全半位元宽度。在某些情况下，如当接收机出现饱和后，可由接收机电路将所接收的脉冲延长。因此，为了避免单脉冲与两个组合起来的连续脉冲相混淆，则从第一输入脉冲的前沿确定第二采样时间。该FM格式化的所接收的信号被同步/异步通信控制器(SACC)解码成为NRZ格式。
通过简单地旁路所有的前述调制解调器(MODEM)并用同步/异步通信控制器(SACC)的波特率发生器产生用于发射的脉冲的载频来获得用户装置调制解调器(CD MODEM)。该调制解调器(MODEM)软件用一个系统定时器来确定脉冲持续时间。在接收端，有几种途径来实现CD解调器。例如，可将未调制的信号馈入同步/异步通信控制器(SACC)的数据载波检测(DCD)管脚上，这样可用软件来测量载频，并随后测量脉冲持续时间。其它各种支持用户装置红外信号的途径将在本领域的那些范围内。
多调制检测支持：
由于本发明的红外控制器可以支持多调制方案，则包括进来一些条款用于找出IR调制解调器(MODEM)阵列组中的哪一个调制解调器(MODEM)用于特定的通信。当IR控制器可在异步调制解调器(MODEM)运行时运行同步调制解调器(MODEM)时，则IR调制检测策略建立起来。也就是说，红外数据存取(IRDA)调制解调器(MODEM)，幅移键控(ASK)调制解调器(MODEM)和用户装置调制解调器(CD MODEM)以及非归零反向(NRZI)或FM调制解调器(MODEM)之一在控制器能接收输入信号时被允许。虽然现存IR通信程序通常有某种类型的通信规约来恢复丢失的数据。但采用红外数据存取(IRDA)型调制信号的早期应用并没有运行这种规约。因此红外数据存取(IRDA)调制检测必须出现在不丢失任何数据的情况下。由于红外数据存取(IRDA)型信号不能从数据的丢失的第一字符中恢复出来，通用异步接收机/发射机(UART_A)应联接到红外数据存取(IRDA)调制解调器(MODEM)上，并准备接收红外数据存取(IRDA)数据。相反，由于引入这个方案，幅移键控(ASK)型信号必须总具有某种类型的通信规约，这样第一字符的丢失是可接受的。由于幅移键控(ASK)调制方案将从丢失的第一字符中恢复，因此在等待输入信号时只需允许幅移键控(ASK)调制解调器(MODEM)的自动载波检测逻辑。仅在测到幅移键控(ASK)载波的第一位后，IR控制器才使幅移键控(ASK)调制解调器接通。由于高速同步通信总是运行一个通信规约，可以预料是否要用非归零反向(NRZI)或FM调制，这样，在等待时可选任一调制解调器。最后，用户装置调制解调器(CD MODEM)也总是联到同步/异步通信控制器(SACC)的DCD线上。
当未知信号到达本控制器的接收线RXD上，输入信号将通过红外数据存取(IRDA)调制解调器(MODEM)、所选的同步调制解调器(MODEM)(非归零反向(NRZI)或FM)和与幅移键控(ASK)载波检测逻辑并行的用户装置调制解调器(CD MODEM)。如果输入信号为红外数据存取(IRDA)型，则1)通用异步接收机/发射机(UART A)将没有任何帧误差地接收正确数据；2)幅移键控(ASK)载波逻辑不检测任何幅移键控(ASK)载波；和3)同步/异步通信控制器(SACC)或者没有接收有效开始帧字符或者接收异常帧。同步/异步通信控制器(SACC)的DCD线将检测某些跃迁电平，如果脉冲足够宽以成为用户装置信号，则程序将能从中测出脉冲宽度和载频。从这些情况看，程序可以断定输入信号为红外数据存取(IRDA)型。
如果输入信号为500KHz幅移键控(ASK)调制的信号，则：1)红外数据存取(IRDA)调制解调器(MODEM)将不解调正好使通用异步接收机/发射机(UART_A)上可能造成帧误差的信号；2)幅移键控(ASK)载波检测逻辑将检测该载波；和3)同步/异步通信控制器(SACC)可能接收异常信号。同步/异步通信控制器(SACC)的DCD输入将检测跃迁，此后，在脉冲足够宽以成为一个用户装置信号时，程序应能测出脉宽和载频。从这些陈述中看，程序可断定所接收的信号为幅移键控(ASK)信号且使控制器能代替接收红外数据存取(IRDA)信号而接收幅移键控(ASK)信号。
如果输入信号是高速同步信号(见图4)，则同步/异步通信控制器(SACC)将检测适当标志和连带正确CRC的非异常数据帧。如果是此情况，它可以明确地假定所接收的信号为高速同步信号(NRZI或FM)。
如果输入信号不是上述的一种，则通过测量同步/异步通信控制器(SACC)的DCD线上的输入信号的跃迁时期，可测出它是否为用户总线信号，因为用户信号较慢，且与红外数据存取(IRDA)信号不同而具有固定的载频。
回波消除：
系统包括了几个特征特别用于针对以红外线作为传输媒介时所遇到问题的弥补。例如，当由红外收发机发射IR光信号时，可由耦合在收发机单元上的接收机拾取红外信号或电耦合的信号。这种类型的回波有时对相撞检测或发射检验有用，但大多数情况下，这种回波在通信规约方面弊大于利。因此，控制器体系也提供一种选择来消除其所发射的信号的回波。所有IR调制解调器(MODEM)的输出被组合起来，并送到回波消除逻辑电路16(见图1)。电路16在发射数据线TXD上有一个脉冲输出，在接收数据线RXD上有一输入，这些线接到与发和收红外光脉冲的IR收发机进行接口的I/O焊盘18上。如果回波消除被允许，则接收数据线RXD在发射脉冲的前沿之后的25纳秒关断，且在发射数据线TXD上发射的脉冲的后沿之后持续关断750纳秒。如果回波消除被禁止。则收发机可从另一接收机或发射机接收任何输入信号。在TXD上的回波消除逻辑的输出加到I/O焊盘18上，如果回路允许的话还反馈到接收线RXD上，这样，它可以接收其自身发射的信号。这种回返特征对系统诊断是有用的。
电源考虑：
红外无线通信优于其它类型的无线通信的一个明显优点是它可在很低的功耗下工作，因而它适用于诸如便携式计算机通讯的低功耗的应用中。但是，由于数据速率和工作距离增加，在这个红外通信中的功率耗散相当明显。结果，在本体系中采用了极为周全的电源管理逻辑14，用来有选择地触发激活和停止各种元件的工作。具体讲，通用异步接收机/发射机(UART_A)、通用异步接收机/发射机(UART_B)和同步/异步通信控制器(SACC)可在软件的控制下单独地关断。当然，由于没有通用异步接收机/发射机(UART_A)则通用异步接收机/发射机(UART_B)不是一种有用的结构，因此通用异步接收机/发射机(UART_A)必须打开来使用通用异步接收机/发射机(UART_B)。只有IR调制解调器(MODEM)阵列组中当列组中当前选出的调制解调器(MODEM)需要被允许，而其余的调制解调器(MODEM)可被禁止。在这些单独的控制之外，还有一种总的禁止信号，它将使整个IR通信控制器进入低功耗状态，同时保持所有寄存器的内容。这些控制器可具有可编程的标志以表明IR通信的活动，它可与总禁止信号一起使用防止在通信的中间出现不需要的禁止。当控制器处于低功耗状态时，如果允许的话，任何输入红外信号可产生中断，这样，主系统可使控制器返回到激活的状态。在系统需要两个红外窗来覆盖多于一个方向的情况下，控制器可以以单独的掉电信号联到两个红外收发机上。
该体系还具有电路20，用于产生控制IR收发机增益用的信号。该增益控制信号可与收发机掉电信号、发数据(TXD)和收数据(RXD)信号一起使用，以控制发射功率和接收机放大增益。增益控制信号和发射数据TXD信号一起复用(见图1)，这样，IR发射机在接收机增益控制未采用时，可以被简化。由于控制器覆盖了各种数据率和调制方案，故难以为一种特定的速率和调制来优化IR收发机。在设计了用于高速和低速的双信道接收机后，控制器也提供高速输入和低速输入。低速输入被接在异步红外数据存取(IRDA)调制解调器(MODEM)上，而高速输入则联到非归零反向(NRZI)、幅移键控(ASK)和FM调制解调器(MODEM)上。用户装置调制解调器(CD MODEM)输入被联到高速和低速输入上。
硬件：
在组装和构造本发明时可用工业标准件以减少设计时间和费用。例如，在上述体系中，通用异步接收机/发射机(UART_A)和通用异步接收机/发射机(UART_B)可以Burlington，MA的VLSITechnology，Inc.公司出品的16550 FSB(功能系统模块)来实现。对于同步/异步通信控制器(SACC)，原由Zilog Inc.设计现为VLSITechnology，Inc.出品的Z85C30 FSB改进版也可应用。这三个FSB可被集成在以控制电源管理逻辑(14)、回波消除逻辑(16)、增益控制逻辑(20)和联带IR调制解调器(MODEM)的主系统接口逻辑共同设计的0.8微米CMOS标准片元上。
Z85C30 FSB可以这样修改，使其遵循上述体系。由于同步/异步通信控制器(SACC)通常用于高波特率，则总线吞吐量最为临界。因此用于收发的FIFO的深度增至16，如图3所示，且加入DMA支持。此外，为了在数据运行时减少主系统干涉，则加入诸如两自动开始标志插入的一些自动特征(如图4)。为红外数据存取(IRDA)而改进SDLC格式，因而作为红外数据存取(IRDA)的扩展，高速同步通信也使用SDLC帧。如图4所示，该帧具有最小宽度的两个开始标志(OF)，跟有数据场(DATA)的优选8位地址场(ADDR)、16位CCITT CRC和最小的一个结束标志(CF)。因此，Z85C30 FSB硬件可构造成能自动地插入最小的两个开始标志、且如果进行同步通信时可以修改以自动地断定在一帧末端处的16位CCITT CRC，并将最小的一个结果标志附到CRC的未端。零位填充用于从数据中分出标志，还确保一些交流分量存在于帧中，这样，在用非归零反向(NRZI)调制解调器(MODEM)时，可将数据锁相环锁定在输入信号上。
Z85C30 FSB的实现方案被修改以使其波特率发生器(BRG)计数器能用作发射字节计数器。BRG的PCLK源选择被改变以接受WRITE(写)信号给WRITE寄存器7(WR7)或当WRITE寄存器14(WR14)之一的位置位后作为时钟输入而不是PLCK输入加到发射FIFO上。当选定此模式后，BRG计数器根据对WR7或发射FIFO的WRITE信号递减。当在此模式下时，BRG的零计数输出被用于在WRITE寄存器10(WR10)中所发送的异常位(位3)的异步清除。在当前的实现方案中，BRG因此可以装有多个打算发射出去的字节，且发送的异常位可由软件置位。当在发射FIFO中写入正确数目的字节后，BRG零计数输出将被置位，且发送异常位将复位，这样，帧将以一个标志而结束。如果在正确数目的字节被发送之前系统结束帧，发送异常位将保持置位，且帧将以异常序列结束。
为了简化外部各种逻辑，实施方案采用了机内的同步/异步通信控制器(SACC)的数字锁相环(DPLL)并尽可能地采用同步/异步通信控制器(SACC)及通用异步接收机/发射机(UART)的去串行器。因此IR调制解调器(MODEM)阵列组并未设计为锁定在载频上，却以某些最小的数字滤波器简单地去调制或解调信号。在上述共同未决申请中公开了IR调制解调器(MODEM)的适用方案。如图2中所示的波型，编码器和调制器将NRZ波型转换为对应的调制信号。解码器和解调器将调制后的信号转换回NRZ格式。通用异步接收机/发射机(UART_A)或同步/异步通信控制器(SACC)随后相应地附加或删去启/停位或标志。
为了符合红外数据存取(IRDA)标准及提供与异步串行COM端口应用100％的兼容，则为通用异步接收机/发射机(UART_A)选定16550通用异步接收机/发射机(UART)。通用异步接收机/发射机(UART_A)的地址是完全可编程的，这样，它可被映象为任何标准COM端口地址。同步/异步通信控制器(SACC)和通用异步接收机/发射机(UART_B)的地址及控制20和电源管理14逻辑(见图1)被保存在16个连续字节存贮单元中。芯片还要包括一个单独的8字节地址范围。
如上所述，根据系统所要进行的支持以通用异步接收机/发射机(UART_B)或不以通用异步接收机/发射机(UART_B)来实现本发明的IR通信控制器。如果控制器中运行的程序是以标准通用异步接收机/发射机(UART)为IR通信所写的。则通用异步接收机/发射机(UART_B)可省略。但是，如果控制器必须支持应用程序，且应用程序没有COM端口是用作红外通信端口的意识，则通用异步接收机/发射机(UART_B)必须加入。当通用异步接收机/发射机(UART_B)加入后，且通用异步接收机/发射机(UART_A)和通用异步接收机/发射机(UART_B)的信号绕度允许，则通用异步接收机/发射机(UART_A)的串行输入数据联到通用异步接收机/发射机(UART_B)的串行输出上，通用异步接收机/发射机(UART_A)的串行输出数据联到通用异步接收机/发射机(UART_B)的串行输入上。调制解调器(MODEM)信号被联接起来作为零调制解调器(MODEM)电缆。例如，通用异步接收机/发射机(UART_A)的RTS管脚联到通用异步接收机/发射机(UART_B)的CRS管脚，且反之亦然。通用异步接收机/发射机(UART_A)的DTR联到通用异步接收机/发射机(UART_B)的DST，且反之亦然。通用异步接收机/发射机(UART_A)的DCD联到通用异步接收机/发射机(UART_B)的OUT1上，且通用异步接收机/发射机(UART_A)的RI联到通用异步接收机/发射机(UART_B)的OUT2上。当这些信号的绕度不允许时，通用异步接收机/发射机(UART_A)串行输入或串行输出数据线可联到红外数据存取(IRDA)调制解调器(MODEM)或幅移键控(ASK)调制解调器(MODEM)。诸如RTS或DTR的调制解调器(MODEM)控制信号仍联在通用异步接收机/发射机(UART_A)和通用异步接收机/发射机(UART_B)之间，而不管这信号的绕度允许与否。通用异步接收机/发射机(UART_A)的Baudout(波特输出)时钟联到通用异步接收机/发射机(UART_B)的时钟输入上，这样，通用异步接收机/发射机(UART_A)和通用异步接收机/发射机(UART_B)总可在同一速度下运行。但是，重要的是通用异步接收机/发射机(UART_B)的Baud Divisor Access(波特分类锁存器)值总为1。除了为Baud Divisor Latch Access(波特分频锁存器访问)位的位7外，通用异步接收机/发射机(UART_B)的线控制寄存器(LCR)被设计成当通用异步接收机/发射机(UART_A)的LCR一旦刷新，则与通用异步接收机/发射机(UART_A)具有相同值，这样，通用异步接收机/发射机(UART_A)和通用异步接收机/发射机(UART_B)之间的通信可以同一结构来进行。虽然所建议的通用异步接收机/发射机(UART_B)实现方案的工业标准16550通用异步接收机/发射机(UART)通常不用DMA支持，但16550具有机内的DMA支持逻辑。由于系统总线吞吐量是造成涌塞的问题之一，则在本实施例中实施了通用异步接收机/发射机(UART_A)的DMA支持逻辑。由于在通用异步接收机/发射机(UART_A)和通用异步接收机/发射机(UART_B)的围绕中需要高总线吞吐量，因此希望仅以低波特率运行，在此特定实施方案中DMA不支持通用异步接收机/发射机(UART_B)。
发射数据线(TXD)联到红外数据存取(IRDA)调制解调器(MODEM)，幅移键控(ASK)调制解调器(MODEM)，非归零反向(NRZI)调制解调器(MODEM)，FM调制解调器(MODEM)和用户装置调制解调器(CD MODEM)的输出端，接收数据线(RXD)被联到红外数据存取(IRDA)调制解调器(MODEM)，幅移键控(ASK)调制解调器(MODEM)，非归零反向(NRZI)调制解调器(MODEM)和FM调制解调器(MODEM)的输入端。用户装置调制解调器(CDMODEM)的输出被联到同步/异步通信控制器(SACC)的DCD线上。同步/异步通信控制器(SACC)的发射数据线仅在同步/异步通信控制器(SACC)的RTS被触发后的期间激活，这样，发射机在空闲或接收状态下保持静态。根据所运行的规约，控制逻辑在一个时刻可允许一个或多个调制解调器(MODEM)。红外数据存取(IRDA)调制解调器(MODEM)和FM调制解调器(MODEM)在发射和接收中使用了过采样时钟。非归零反向(NRZI)调制解调器(MODEM)也使用了过采样时钟，虽然它并不绝对需要。幅移键控(ASK)调制解调器(MODEM)使用系统时钟来产生一个固定频率的载波，而接收机也用该系统时钟来同步数字带通滤波器。用户装置调制解调器(CD MODEM)使用一个机内波特率发生器。
可以发现，本发明的IR控制器可用于任意计算系统，也可用于具有某种如红外通信控制器的智能处理单元的任何电器控制器中。这种IR控制器还可用于桌上式计算机的适配卡中以及诸如打印机的外设上，以提供局部受控的无线通信。

Claims (22)

1.一种用于具有用来内部传输信号的总线的通信收发机中的控制器系统，其特征在于包括：
多个根据编码格式有选择地调制和解调同步和异步信号的调制解调器装置，至少一个所述调制解调器装置对异步信号编码，且至少一个所述调制解调器装置对同步信号编码；
联在所述总线和至少一个所述异步信号编码调制解调器装置之间用于在其间传输异步信号的通用异步接收机/发射机(UART)；
同步/异步通信控制器(SACC)装置，联在所述总线和所述多个调制解调器装置之间，用于在所述总线和所述异步信号编码调制解调装置之间传输异步信号；并在所述总线与所述同步信号编码调制解调器装置之间传输同步信号，这样，所述控制器系统以同步和异步编码格式调制和解调信号；
用于检测信号完整性的检查装置；和
第二通用异步接收机/发射机(UART)，联在所述通用异步接收机/发射机(UART)和所述总线之间，用于截取和发射输入信号到所述完整性检查的检查装置上。
2.如权利要求1的系统，其特征在于所述多个调制解调器装置包括红外数据存取可兼容调制解调器(IRDA MODEM)和非归零反向调制解调器(NRZI MODEM)。
3.如权利要求1的系统，其特征在于所述多个调制解调器装置包括红外数据存取可兼容调制解调器(IRDA MODEM)和双相调制解调器(Biphase MODEM)。
4.如权利要求1的系统，其特征在于所述多个调制解调器装置包括幅移键控可兼容调制解调器(ASK MODEM)。
5.如权利要求1的系统，其特征在于还包括耦合到所述通用异步接收机/发射机(UART)和所述同步/异步通信控制器(SACC)上的直接存贮访问装置。
6.如权利要求1的系统，其特征在于还包括用于有选择地管理加到所述通用异步接收机/发射机(UART)、同步/异步通信控制器(SACC)和所述多个调制解调器(MODEM)装置的电源的装置。
7.如权利要求1的系统，其特征在于还包括：
接收装置，联到所述多个调制解调器装置，用于接收和馈给其上所加的调制信号；和
发射装置，联到所述多个调制解调器装置上，用于发射其上的调制的信号。
8.如权利要求7的系统，其特征在于还包括用于产生增益控制信号的装置，该信号用于控制所述调制的信号的增益。
9.如权利要求7的系统，其特征在于还包括回波消除装置，联接到所述接收装置和所述发射装置，用于在所述发射装置发射信号之后将所述接收装置关断一预定时间。
10.如权利要求1的系统，其特征在于还包括红外(IR)输出装置，联接到所述发射装置上，用于将所述发射装置的发射信号转换成红外(IR)光信号。
11.如权利要求1的系统，其特征在于还包括时钟装置，联接到所述同步/异步通信控制器(SACC)上，用于产生速率为2.34Mbps、1.152Mbps、576kbps，288kbps和144kbps的同步数据。
12.如权利要求1的系统，其特征在于所述同步/异步通信控制器(SACC)装置还包括：
用于执行地址识别的装置；
用于CRC计算的装置；和
用于帧状态保持的装置。
13.如权利要求1的系统，其特征在于所述多个调制解调器装置包括：
红外数据存取调制解调器(IRDA MODEM)，非归零反向调制解调器(NRZI MODEM)，双相调制解调器(Biphase MODEM)，幅移键控调制解调器(ASK MODEM)和用户装置调制解调器(CDMODEM)；和
还包括在所述调制解调器(MODEM)准备接收输入信号时，在同一时刻允许所述红外数据存取调制解调器(IRDA MODEM)、幅移键控调制解调器(ASK MODEM)、用户装置调制解调器(CDMODEM)和非归零反向调制解调器(NRZI MODEM)或双相调制解调器(Biphase MODEM)之一的装置。
14.如权利要求13的系统，其特征在于还包括：
在所述同步/异步通信控制器(SACC)中用于检测输入信号跃迁的装置；和
耦合在同步/异步通信控制器(SACC)上用于测出所述输入信号脉宽和载频的装置。
15.一种以同步和异步编码格式在具有用来内部传输信号的总线的通信收发机中调制和解调信号的方法，其特征在于包括步骤：
并行联接多个调制解调器，以根据编码格式有选择地调制和解调同步和异步信号，至少一个所述调制解调器装置对异步信号编码，且至少一个所述调制解调器装置对同步信号编码；
在所述总线和至少一个所述异步信号编码调制解调器装置之间联接通用异步接收机/发射机(UART)，用于在其间传输异步信号；
在所述总线和所述多个调制解调器装置之间联接同步/异步通信控制器(SACC)装置，用于在所述总线和所述异步信号编码调制解调器装置之间传输异步信号，并在所述总线与所述同步信号编码调制解调器装置之间传输同步信号；以及
在所述通用异步接收机/发射机(UART)和所述总线之间联接第二通用异步接收机/发射机(UART)的步骤，用于为所述完整性检查截取和发射来自通用异步接收机/发射机(UART)的输入信号到所述总线上。
16.如权利要求15的方法，其特征在于所述多个调制解调器装置包括红外数据存取调制解调器(IRDA MODEM)和非归零反向调制解调器(NRZI MODEM)。
17.如权利要求15的方法，其特征在于所述多个调制解调器装置包括红外数据存取调制解调器(IRDA MODEM)和双相调制解调器(Biphase MODEM)。
18.如权利要求15的方法，其特征在于所述多个调制解调器装置包括幅移键控调制解调器(ASK MODEM)。
19.如权利要求15的方法，其特征在于包括将一时钟联到同步/异步通信控制器(SACC)上，用于产生速率为2.34Mbps、1.152Mbps、576kbps、288kbps和144kbps的同步数据的步骤。
20.如权利要求15的方法，其特征在于还包括用于所述同步/异步通信控制器(SACC)执行地址识别、CRC计算和帧状态保持的步骤。
21.如权利要求15的方法，其特征在于所述多个调制解调器装置包括红外数据存取调制解调器(IRDA MODEM)、非归零反向调制解调器(NRZI MODEM)、双相调制解调器(Biphase MODEM)、幅移键控调制解调器(ASK MODEM)和用户装置调制解调器(CDMODEM)，且还包括在所述调制解调器(MODEM)准备接收输入信号时，在同一时刻允许所述红外数据存取调制解调器(IRDA MODEM)、幅移键控调制解调器(ASK MODEM)、用户装置调制解调器(CDMODEM)和非归零反向调制解调器(NRZI MODEM)或双相调制解调器(Biphase MODEM)之一的步骤。
22.如权利要求21的方法，其特征在于还包括其中：
在所述同步/异步通信控制器(SACC)中用于检测输入信号跃迁的步骤；和
耦合在同步/异步通信控制器(SACC)上用于测出所述输入信号脉宽和载频的步骤。
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