CN1251708A - 红外数据协会调制/解调集成电路器件 - Google Patents
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Abstract
一个安装在便携电话器件上的红外调制/解调集成电路器件。集成电路器件使用PLL电路(5)用输入时钟转换处理基带信号的基带集成电路器件使用的时钟频率的方法产生时钟。因此,由于可以减少安装在电话装置上的振荡器数,就可以降低便携电话装置的成本。此外,也可以减小集成电路器件的基底的面积。
Description
技术范围
本发明涉及使用于便携电话中以完成红外线数据通信的IrDA(红外数据协会(infrared data association))调制/解调集成电路器件。
背景技术
参考图5说明常规的IrDA调制/解调集成电路器件。便携电话50装有用于控制整个电话的电话CPU(中央处理单元)52，用于处理基带信号的基带集成电路器件55，及其他元件。
此外，为完成与外部个人计算机60等的满足IrDA的红外线数据通信，便携电话50也装有IrDA调制/解调集成电路器件58。例如，用IrDA调制/解调集成电路器件58将存储在个人计算机60中的传真数据用红外线传送到便携电话50，以便允许将这样传送的数据进一步从便携电话50用无线电波传送到远处。当然，也可能简单地在便携电话50和个人计算机60之间进行通信。
IrDA调制/解调集成电路器件58调制要用红外线发送的信号，并将调制的信号送到模拟前端4。如由箭头A指示的，模拟前端4从光发射二极管等用发射红外线的方法将信号发送到个人计算机60等上。当反方向时，如由箭头B指示的，从个人计算机60用红外线传送的信号由模拟前端4提供的光电二极管等接收，模拟前端首先对接收的信号进行波形整形，然后将信号送到IrDA调制/解调集成电路器件58。然后IrDA调制/解调集成电路器件58解调此信号。
但是，CPU 52，集成电路器件55，和集成电路器件58使用不同频率的时钟，因此就要求预备单独的晶体谐振器(振荡器)51，54，及57。结果，CPU 52，集成电路器件55，和集成电路器件58要求预备单独的振荡电路53，56及59。尽管未画出，便携电话50可能还装有另外的要求预备它自己的单独的谐振器的集成电路器件。
谐振器54发生的时钟的频率例如为，12.6MHz，12.8MHz，或14.4MHz。基带IC 55及其他器件中提供的CPU(未画出)使用此时钟。另一方面，IrDA调制/解调集成电路器件58使用的时钟的频率例如为，153.6kHz，3.6864MHz或7.3728MHz。这些值是根据IrDA的标准的波特率为9.6kbps这一事实，因此将它们置为9.6kHz的整数倍以允许用分频的方法容易地提供频率为9.6kHz的时钟。
用这种方法，CPU 52，IC 55，及集成电路器件58使用单独的时钟，因此要求预备单独的谐振器51，54及57。即，将IrDA调制/解调集成电路器件58装进便携电话50中导致需要装在其中的谐振器数增加。因此，上面说明的常规的便携电话50需要相当高的成本，并且要求有相当大面积的电路板以便提供那些谐振器。
技术方案
本发明的目的是提供一个IrDA调制/解调集成电路器件，用减少装在便携电话中的谐振器数的方法来帮助降低其成本并减小其中提供的电路板的面积。
为达到上述目的，根据本发明的第一种配置，提供一个设计装在便携电话中的IrDA调制/解调集成电路器件，带有一个PLL电路，它接收用于处理基带信号的基带集成电路器件中使用的时钟并且转换接收时钟的频率以产生用于IrDA调制/解调集成电路器件的时钟。
根据这种配置，IrDA调制/解调集成电路器件接受在基带集成电路器件中使用的时钟(例如，频率为12.6MHz)，并且采用PLL电路将其频率转换为如，7.3728MHz。IrDA调制/解调集成电路器件使用经过这样转换的时钟调制或解调信号。
根据本发明的第二种配置，在上面说明的第一种配置中的IrDA调制/解调集成电路器件中，提供PLL电路，带有一个用于以因子n(其中n为整数)去分频基带集成电路器件中使用的时钟的频率的第一分频电路；一个用于检测第一分频电路的输出和第二分频电路的输出之间的相位差的相位比较器；一个用于从相位比较器的输出删去高频分量的低通滤波器；及一个其振荡频率被低通滤波器的输出控制的压控振荡器。此外，提供一个控制装置，它用第二分频电路以因子m(其中m为整数)来除压控振荡器的输出，并且可以从一个或多个值中选择一个特殊的n值以及从一个或多个值中选择一个特殊的m值。
根据这种配置，尽管一个和另一个基带集成电路器件的时钟频率不同，可以采用用控制装置选择合适的n及m值的方法来保持由PLL电路产生的时钟频率恒定。例如，采用用控制寄存器来控制选择器的方法来实现控制装置。根据基带时钟频率，选择器切换信号路径从而改变第一分频电路中的n值。在第二分频电路的输入侧也提供类似的选择器以便变化m值。
根据本发明的第三种配置，在上面说明的第二配置中的IrDA调制/解调集成电路器件中，在基带信号的时钟频率为12.6MHz时控制装置选择满足关系m/n＝8*k/875(其中k为整数)的n和m值，在基带信号的时钟频率为12.8MHz时选择满足关系m/n＝9*k/1000的n和m值，在基带信号的时钟频率为14.4MHz时选择满足关系m/n＝k/125的n和m值。
根据这种配置，无论基带集成电路器件的时钟是哪种频率，也就是说12.6MHz，12.8MHz，或14.4MHz，采用选择满足上面指出的关系中一个的m和n值的方法，可以从PLL电路得到频率例如为7.3728MHz的时钟，此即等于115.2kHz乘以k。
根据本发明的第四种配置，在上面说明的第二或第三配置中的IrDA调制/解调集成电路器件中，将IrDA调制/解调集成电路器件连接到发射和检测红外线的模拟前端上，并且在模拟前端检测到红外线时，IrDA调制/解调集成电路器件用其中提供的启动电路启动开始工作。
根据这种配置，在个人计算机等想用红外线与便携电话通信时，它首先执行发现通信程序，其中它以规律的时间间隔输出一个寻找通信合作者的信号。当模拟前端检测到此信号时，它把此信号送给IrDA调制/解调集成电路。设计得能访问此信号，启动电路就开始整个IrDA调制/解调集成电路器件的工作。这样，便携电话与个人计算机等开始通信。
根据本发明的第五种配置，提供设计装在便携电话中的IrDA调制/解调集成电路器件，带有一个PLL电路，它接收用于处理基带信号的基带集成电路器件中使用的时钟，并转换接收的时钟；一个分频电路，用于将PLL电路的输出时钟的频率分频；一个接收电路，用于使用从分频电路输出的时钟解调从外面用红外线送来的满足IrDA的信号，以及一个控制寄存器，用于在接收电路不能解调满足IrDA的信号时改变PLL电路内提供的分频电路的分频因子。
根据此配置，PLL电路产生的时钟在整个集成电路器件开始之后被分频电路分频，然后送到接收电路。如果接收电路不能以该频率进行通信，就通知控制寄存器不能接收。控制寄存器是一个用于设置PLL电路的分频电路的分频因子的寄存器，并且如果接收失败，它就改变PLL电路的分频因子从而改变时钟频率。如果接收成功，维持控制寄存器的设置模式以保持PLL电路的输出时钟的频率不变；如果接收再一次失败，控制寄存器再改变时钟频率。
简要说明附图
图1是本发明的第一实施方式的框图。
图2是在第一实施方式中使用的PLL电路的框图。
图3是在第一实施方式中使用的发送/接收电路的框图。
图4是本发明的第二实施方式的框图。
图5是使用常规的IrDA调制/解调集成电路器件的便携电话的框图。
实现本发明的最好的模式
<第一种实施方式>
参考图1及图2说明本发明的第一种实施方式。图1是表示装在便携电话中的基带集成电路器件2及IrDA调制/解调集成电路器件3，和在它们周围提供的有关的部件，以及与该便携电话通信的计算机60的框图。便携电话也装有电话CPU 52和其他部件(见图5)。模拟前端4发射和检测红外线。当模拟前端4检测红外线时，它首先对得到的信号进行波形整形然后将其输出。模拟前端4与IrDA调制/解调集成电路器件在数字基准上交换信号。
基带集成电路器件2用进行声音编码/解码运算，时分复用运算，及其他运算来处理基带信号。基带集成电路器件2及晶体谐振器1与装在便携电话50(见图5)中的基带集成电路器件55及谐振器54相同。
在基带集成电路器件2中用谐振器1(见图1)产生的时钟用于处理基带信号，因此能作为频率的频率选择很有限。
提供IrDA调制/解调集成电路器件3，带有一个CPU 12，一个用于存储软件等的ROM(只读存储器)11，一个用于临时存储数据等的RAM(随机存取存储器)10，一个由逻辑器件组成的逻辑部分8，一个用于调制/解调信号的发送/接收电路6，一个缓冲器7，用于在信号从模拟前端4送到发送/接收电路6而IrDA调制/解调集成电路器件3关断时启动整个集成电路器件3，以及一个用于产生时钟信号的PLL(锁相环)5。
存储在ROM 11中的软件用于完成通信参数设置运算，信号转换运算，以及满足IrDA数据通信的其他运算。软件允许CPU 12完成必须的运算。同时，用RAM 10来临时存储数据等。
IrDA调制/解调集成电路器件3从基带集成电路器件2取得时钟信号。IrDA调制/解调集成电路器件3用PLL电路5转换此时钟的频率，以产生频率如为，7.3728MHz的时钟CL。提供逻辑部分8带有控制寄存器9，以便设置PLL电路5的分频因子从而控制时钟CL的频率。
根据IrDA 1.0(1.0版本)，通信的最大波特率是115.2kbps。因此，只要PLL电路5的输出时钟CL的频率等于115.2kHz的整数倍，IrDA调制/解调集成电路器件3可以用对时钟CL进行分频的方法容易地得到与波特率同步的信号。
图2是较详细地表示PLL电路5的结构的框图。将在基带集成电路器件2中使用的时钟(见图1)送到PLL电路5去，在那儿首先将此时钟送到选择器20的端点40上。在选择器20中，用控制寄存器9选择三个端点41-43中之一作为将时钟送去的目的地。
例如，当时钟频率为12.6MHz时，将时钟送到端点41；当时钟频率为12.8MHz时，将时钟送到端点42；当时钟频率为14.4MHz时，将时钟送到端点43。因此，经过端点41至43送出来的时钟频率分别为f1＝12.6MHz，f2＝12.8MHz和f3＝14.4MHz。此外，在控制寄存器9切换选择器20时，它同时也切换选择器27使得根据时钟频率使用不同的信号路径。
在选择器20后面的级中提供的分频电路21用因子n分频时钟的频率。分频电路21对于三个频率f1至f3使用不同的n值。经过分频的信号送到相位比较器22去。相位比较器22检测分频电路21输出的信号和分频电路25的输出信号之间的相位差。低通滤波器23消除相位比较器22的输出的高频分量，并将得到的信号送到压控振荡器26去。
压控振荡器26输出时钟CL同时如此改变振荡频率f0使得减小上面指出的相位差。另外，用由选择器27选择的一个信号路径将时钟CL送到分频电路25。在分频电路25中，用因子m分频时钟的频率(其中m是整数)，使用在那一组单独的信号路径中的对应的m值。然后，将时钟送到相位比较器22去。
控制寄存器9控制选择器20和27的切换。例如，当基带集成电路器件2的时钟频率为12.6MHz时，控制寄存器9选择满足关系式m/n＝512/875的整数n和m，当时钟频率为12.8MHz时，选择满足关系式m/n＝72/125的整数n和m，而当时钟频率为14.4MHz时，选择满足关系式m/n＝64/125的整数n和m。
因为作为在基带集成电路器件2中使用的时钟的频率，频率的选择有限，采用图2所示允许用选择器20和27选择分频因子的配置，就能覆盖多种类型的基带集成电路器件2。但是，在其他集成电路器件等，例如电话CPU 52(见图5)，中使用的时钟频率是不标准的。因此，选择器20和27不能对付如此多类型的电话CPU 52等。此外，存在CPU 52等改变时钟频率以得到较好的性能等的可能。
在基带集成电路器件2中，因为作为时钟频率，频率选择有限，就简单地设计选择器20覆盖三个频率，就能覆盖多种类型的基带集成电路器件2。此外，由于基带集成电路器件2是用于处理基带信号的，其使用的时钟频率不太可能经常改变。
回到图1，模拟前端4发射及检测红外线，并且如由箭头A和B指出的，例如与个人计算机60进行双向数据通信。为减小电源消耗，在不进行红外线通信时，保持IrDA调制/解调集成电路器件3在关断状态。当便携电话与个人计算机60开始红外线通信时，电话CPU52(见图5)启动IrDA调制/解调集成电路器件3以开始通信。
另一方面，在个人计算机60要求便携电话开始通信时，根据IrDA，在发现通信程序中，个人计算机60输出一个寻找通信合作者的信号。当模拟前端4检测到此信号时，它将此信号送到IrDA调制/解调集成电路器件3的发送/接收电路6去。设计为即使集成电路器件3处于关断状态也能查询此信号，缓存器7就启动整个IrDA调制/解调集成电路器件3。
结果，PLL电路5开始产生时钟CL，因此，当下次检测到来自个人计算机60的呼叫信号时，IrDA调制/解调集成电路器件3可以回答它。这样，便携电话和个人计算机60开始互相通信。在发现通信过程中，除非接到回答，个人计算机60不能开始下一个通信程序，因此，即使便携电话用一小会来响应从个人计算机60来的信号，也不出现严重的问题。在IrDA调制/解调集成电路器件3启动后，通过通信程序如协议开始数据通信。当完成数据通信时，IrDA调制/解调集成电路器件3关断。
如上述，此实施方式中，IrDA调制/解调集成电路器件3可以从基带集成电路器件2读入时钟信号，并用PLL电路5转换时钟的频率。这就免除了为IrDA调制/解调集成电路器件3提供单独的谐振器的需要。结果，可以减小装在便携电话中的谐振器数，并从而降低其成本。此外，带有较少的谐振器，可以减小电路板的面积，并因此达到整个便携电话的小型化。另外，当进行红外线通信时，IrDA调制/解调集成电路器件3自动启动，并且在不进行红外线通信时保持关断状态。这有助于减小便携电话的电源消耗。
控制寄存器9控制选择器20和27；但是，也可能用在选择器20和27中根据基带集成电路2的时钟频率用二极管等保证方向连接的方法来选择信号路径。另外，对于分频电路21和25，在电路基础上预定特定的n及m值，但是，也可以在软件基础上设置n及m值。
时钟CL的频率不一定必须是为7.3728MHz，也可以是不同的频率。因为根据IrDA 1.0最大波特率为115.2kbps，用设置时钟CL的频率等于115.2kHz的整数倍的方法，可以用分频的方法容易地得到与一个满足IrDA波特率同步的时钟。这里，对于分频电路21和25，分别设置n及m的值满足关系m/n＝8*k/875，m/n＝9*k/1000，及m/n＝k/125(其中k为整数)，由控制寄存器9选择其中的合适的值。
增加能由选择器20和27选择的信号路径数，可以增加IrDA调制/解调集成电路器件3能覆盖的从基带集成电路器件2送给它作为时钟频率的频率数。IrDA调制/解调集成电路器件3并非必须用于满足IrDA的调制/解调功能，也可用于便携电话的其他功能。
<第二种实施方式>
参考图3说明本发明的第二实施方式。与上面说明的第一实施方式中的IrDA调制/解调集成电路器件3(见图1)比较，另外提供本发明的IrDA调制/解调集成电路器件3a，具有允许由控制寄存器33自动地完成由选择器20及27(见图2)完成的选择的功能。分频电路31对PLL电路5的时钟CL的频率分频，并将得到的时钟送到接收电路。图3中，那些也在图1出现的元件用相同的参考数及符号标识，并且对其的描述不再重复。
如前所述，当个人计算机60(见图1)等想要与便携电话开始满足IrDA的红外线通信时，个人计算机60执行发现通信程序，其中它以9.6kbps的波特率发送一个呼叫便携电话的信号。如果没有从便携电话接收到回答，个人计算机60不能开始下一个通信程序。
图4表示一个发送/接收电路32的一个例子的框图。当发送/接收电路32在它处于关断状态时从模拟前端4接收到信号时，此信号通过二极管D及电阻R送到电容C以便在电容C上累积电荷。电容C的一端接地。当在电容C上累积的电荷达到一预定的电平时，缓存器7产生一个引起整个集成电路器件3a开始运行的输出。此外，在发送/接收电路32中，发送部分35及接收部分36也由于使用开关晶体管等对其施加一个电压而启动。
发送部分35从逻辑部分8读入信号，对此信号进行调制，然后将其送到模拟前端4。接收部分36解调从模拟前端4送来的信号，并将解调的信号送到逻辑部分8去。如果接收失败，接收部分36通知控制寄存器33接收失败。
图3中，当模拟前端4从个人计算机60接收信号时，发送/接收电路32将一个信号送到缓存器7以指示它启动IrDA调制/解调集成电路器件3a。PLL电路5从基带集成电路器件2取得时钟(见图1)，根据控制寄存器33的初始设置转换此时钟的频率，然后输出得到的时钟。
如果由控制寄存器33选择的模式与基带集成电路器件2的时钟频率匹配，从PLL电路5输出的时钟CL的频率例如为，7.3728MHz。这时，用分频电路31对时钟CL分频以成为频率等于9.6kHz的整数倍的时钟。将此频率等于9.6kHz的整数倍的时钟送到接收电路32去。
根据此信号，发送/接收电路6对从模拟前端4来的信号进行解调及其他运算。但是，用控制寄存器33的初始设置，PLL电路5不能总是输出频率为7.3728MHz的时钟。因此，发送/接收电路6将指示接收是成功或是失败的信号送到控制寄存器33去。
当接收成功时，控制寄存器33维持控制寄存器33的设置。对比起来，当接收失败时，控制寄存器33指示选择器20及27作不同的选择。结果，PLL电路5改变其产生的时钟CL的频率，并再试图接收。
控制寄存器33重复这种切换直至时钟CL的频率等于7.3728MHz为止。如果接收成功，控制寄存器33以9.6kbps回答个人计算机60。控制寄存器33如图2所示用选择器20及27简单地在三个信号路径之间切换，并因此可以开始通信回答个人计算机60的呼叫而无过度的延时。
如上所述，此实施方式中，IrDA调制/解调集成电路器件3a可以自动地覆盖基带集成电路器件2的时钟的不同的频率(见图1)。因此，当将IrDA调制/解调集成电路器件3a装在便携电话中时，不需要用二极管等来保证方向连接。结果，不管基带集成电路器件2的类型，IrDA调制/解调集成电路器件3a可以自动地产生频率为7.3728MHz的时钟。用相同的方式自动地产生不同频率的时钟CL。
工业适用性
如上所述，根据本发明，不需要为IrDA调制/解调集成电路器件提供单独的谐振器，因此可以减少装在便携电话中的谐振器数。因此，可以降低便携电话的成本。此外，也能减小电路板的面积从而达到便携电话的小型化。
因为作为基带集成电路器件的时钟频率，时钟频率的选择很有限，根据时钟频率作选择，可以从PLL电路得到固定频率的时钟。因此，为覆盖基带集成电路器件的不同的时钟频率，不需要预备不同的IrDA调制/解调集成电路器件，而可以根据权利要求2代之以单个IrDA调制/解调集成电路器件用于此目的。
在更多的场合，基带集成电路器件的时钟频率是12.6MHz，12.8MHz，或14.4MHz。另一方面，根据IrDA 1.0最大波特率为115.2kbps。因此，如果PLL电路产生频率等于115.2kHz整数倍的时钟，可以采用用IrDA调制/解调集成电路器件完成分频的方法容易地得到与一个满足IrDA的波特率同步的时钟。频率为115.2kHz的时钟信号经过分频后，可以产生与任一个满足IrDA的波特率同步的时钟信号。根据IrDA 1.1(1.1版本)使用波特率为0.576Mbps，1.152Mbps，及4Mbps；在此情况，需要产生对应于那些波特率的频率的时钟。
此外，在开始数据通信时，IrDA调制/解调集成电路器件自动开始运行。采用在不进行通信时保持IrDA调制/解调集成电路器件在关断状态的方法，可以降低便携电话的电源消耗。
此外，可以采用使用控制寄存器根据基带集成电路器件的时钟自动地切换分频因子的方法开始通信。不需要根据基带集成电路器件的类型作专门的设置，因此将IrDA调制/解调集成电路器件装到便携电话中去就容易。
根据本发明提供上述优点的IrDA调制/解调集成电路器件适合用于便携电话。
Claims (5)
1、一个设计安装在便携电话中的IrDA调制/解调集成电路器件，
其中提供一PLL电路，它接收在处理基带信号的基带集成电路器件中使用的时钟，并转换接收时钟的频率以产生用于IrDA调制/解调集成电路器件的时钟。
2、如权利要求1中要求的IrDA调制/解调集成电路器件，
其中PLL电路包括：
一个第一分频电路，用于以因子n(其中n为整数)分频基带集成电路器件中使用的时钟的频率；
一个相位比较器，用于检测第一分频电路的输出和第二分频电路的输出之间的相位差；
一个低通滤波器，用于消除相位比较器的输出的高频分量；以及
一个压控振荡器，其振荡频率由低通滤波器的输出控制，以及
其中提供控制装置，它用第二分频电路以因子m(其中m为整数)分频压控振荡器的输出，并且可以从一个或多个值中选择特定的一个n值以及从一个或多个值中选择特定的一个m值。
3、如权利要求2中要求的IrDA调制/解调集成电路器件，
其中在基带信号的时钟频率为12.6MHz时控制装置选择满足关系m/n＝8*k/875(其中k为整数)的n和m值，在基带信号的时钟频率为12.8MHz时选择满足关系m/n＝9*k/1000的n和m值，在基带信号的时钟频率为14.4MHz时选择满足关系m/n＝k/125的n和m值。
4、如权利要求2或3中要求的IrDA调制/解调集成电路器件，
其中将IrDA调制/解调集成电路器件连接到发射和检测红外线的模拟前端上，并且当模拟前端检测到红外线时，IrDA调制/解调集成电路器件采用其中提供的启动电路启动开始工作。
5、设计安装在便携电话中的IrDA调制/解调集成电路器件，包括：
一个PLL电路，它接收在处理基带信号的基带集成电路器件中使用的时钟，并转换接收时钟的频率；
一个分频电路，用于分频从PLL电路输出的时钟频率；
一个接收电路，用于使用从分频电路输出的时钟对从外面用红外线送来的满足IrDA的信号解调；以及
一个控制寄存器，用于在接收电路不能解调满足IrDA的信号时改变PLL电路内提供的分频电路的分频因子。
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