CN1261506A - 通信装置与外部辅助设备之间在同步通信接口交换异步数据的系统 - Google Patents

通信装置与外部辅助设备之间在同步通信接口交换异步数据的系统 Download PDF

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Abstract

一种便携通信装置(200)和辅助设备系统,它在同步数字接口(215)上提供便携通信装置(200)与外部辅助设备(214)之间的全双工异步通信。该系统包括产生第一同步数字语音信号的数字信号处理器(208)、产生第一异步数据信号的UART(232)以及产生同步控制命令信号的微处理器(210)。此系统进一步包括第一复用器(236),用于在接口线(215)上复用第一同步数字语音信号、第一异步数据信号和同步控制命令信号。接口线将通信装置耦合到至少一个外部辅助设备(214)上。第二复用器与接口线相耦合,用于将第一同步数字语音信号和同步控制命令信号送至至少一个同步内部装置(217)和将第一异步数据信号送至异步内部装置(230)。

Description

通信装置与外部辅助设备之间在 同步通信接口交换异步数据的系统
                    发明背景
I.发明领域
本发明一般涉及在通信装置与外部辅助设备之间在同步通信接口交换异步数据的系统。
II.现有技术的描述
目前，有多种类型的蜂窝无线电话系统在工作。这些系统包括调频(FM)高级移动电话系统(AMPS)和两种数字蜂窝网系统：时分多址(TDMA和GMS)和码分多址(CDMA)。正在实施数字蜂窝网系统以处理AMPS遭遇的容量问题。现已存在双模CDMA/FM无线电话，可有选择地以FM或是CDMA模式工作。标题为“双模宽带扩展频谱蜂窝网系统的移动台-基地台兼容标准”的电信工业协会(TIA)/电子工业协会(EIA)暂定标准95设定了以FM或是以CDMA模式有选择地工作的双模无线电话的要求和标准。
典型的便携蜂窝无线电话可以与一个或多个外部辅助设备接口。例如，便携电话用户可能需要驾驶中在汽车内使用便携无线电话，因而使该无线电话与免提扬声器电话、功率增升器和/或音控拨号器接口。免提扬声器电话(或免提“电话机”)允许用户不用握住电话机通过外部扩音器和麦克风发出电话呼叫。当汽车电池切断时，功率增升器实现对便携无线电话机自身天线耦合收、发射频(RF)信号，使射频信号放大，以期望的高功率进行发射和接收。语音拨号器响应于用户的口头命令，根据该语音命令从一组预编程的电话号码拨号。作为汽车适配器套件的一部分，这些辅助设备通常同时使用。
采用现有技术，这些辅助设备中的每一个都需要至少一个对便携无线电话机的单独接口。例如，考虑图1中所示的现有技术的典型便携无线电话机辅助设备系统。便携装置100可以为蜂窝电话机、个人通信业务(PCS)电话机或类似装置，该装置包括麦克风和扬声器106、复用器104、编码器/解码器(CODEC)102、数字信号处理器(DPS)108、微处理器110、UART 126、收发机112和天线111。
工作时，天线111接收射频信号，接着由收发机112对其进行下变频和解调。经解调的数字信号被送至DSP108，作声频频带处理，然后送至CODEC 102，转换为模拟语音信号。对于发射，按照反向路径，即由CODEC 102将模拟语音信号转换为数字信号，经DSP 108处理，送至收发机112，以在天线111上发射前进行上变频和调制。当便携装置100处于便携模式时(即不与外部辅助设备连接时)，微处理器110配置复用器104，对封装在便携装置100内的麦克风和扬声器106收发模拟语音信号。然而，当便携装置100与免提电话机114接口时，微处理器110配置复用器104，在模拟接口113上对封装在免提电话机114内的辅助麦克风和扬声器116收发模拟语音信号。此外，当便携装置100与功率增升器118接口时，射频信号由外部天线120接收和发射，由功率增升器118放大，并由便携装置100内的天线111耦合收发。
当有人需要把控制命令传送到免提电话机114或者功率增升器118时，或者需要控制诸如语音拨号器122等其它外部辅助设备时，会碰到现有技术的困难。由于模拟接口113载送模拟语音信号，它不适合于把数字控制命令载送到外部辅助设备。照此，必须要用单独的命令接口115和117分别把控制命令传送到免提电话机114和功率增升器118。对免提电话机114的命令可以包括免提呼叫期间自动接通和关闭辅助麦克风和扬声器116或者自动减小安装在汽车内的立体声音量的指令。对功率增升器118的命令可以包括发射和接收功率控制命令。此外，命令接口115和117通常是同步串行输入/输出(I/O)接口。由于语音拨号器122和其它辅助设备可能需要与UART 126异步串行通信接口，而命令接口115和117通常不适合于异步通信，异步接口124必须是一个其它接口之外的单独接口。因此，如从图1中看到的那样，必须采用至少一个单独接口113、115、117和124使便携装置100与每个所需外部辅助设备114、118和122相接口，这增加了成本和复杂性。
图1所示的现有技术系统的另一个困难是当便携装置100与免提电话机114接口时(即以免提模式工作时)，同时说和听的常规全双工操作被暂停。为了阻止辅助扬声器与麦克风116之间的不希望有的反馈，需要这样。通常，免提操作模式是由语音起动开关(VOX)控制的，它根据路径的活动程度切换说路径和听路径。如果便携装置100正在以FM模式工作，那么，在免提操作期间说和听路径二者能够同时使用，然而，非现用的路径总是被衰减以防止声振荡。如果便携装置100正在以数字模式工作，那么，每当现用的语音帧从基地台到达时便使非现用的路径沉默。令人遗憾的是，VOX开关只有在便携装置100和呼叫单元二者都处于相对安静的环境中时才很好地工作。例如，如果主叫方处于喧闹的公共场所中，而便携装置100的用户处于较为安静的车内采用免提操作方式，那么，主叫方很可能仅听到断断续续的对话，因为VOX偏向于支持主叫方的背景噪声而不是便携装置100用户的语音。
需要的是一种在单个灵活接口上既进行话音通信又进行命令数据通信，还提供便携装置与辅助设备之间全双工通信的便携通信装置和辅助设备。
                        发明概要
本发明的目的是提供一种便携通信装置和辅助设备系统，它在一个同步数字接口上提供便携装置与外部辅助设备之间的全双工异步通信。
在一个方面，本发明提供一种通信装置与外部辅助设备之间在同步通信接口交换异步数据的系统，所述外部辅助设备具有至少一个异步内部装置和至少一个同步内部装置，所述系统包括：产生第一同步数字语音信号的数字信号处理器；产生第一异步数据信号的UART；产生同步控制命令信号的微处理器；第一复用器，它在接口线上复用所述第一同步数字语音信号、所述第一异步数据信号和所述同步控制命令信号，所述接口线将所述通信装置耦合到所述至少一个外部辅助设备上；与所述接口线耦合的第二复用器，它将所述第一同步数字语音信号和所述同步控制命令信号送至所述至少一个同步内部装置，并将所述第一异步数据信号送至所述异步内部装置。
在另一个方面，本发明提供一种便携通信装置，它包括：进行模拟声频信号与数字声频数据之间相互转换的转换器；收发代表数字声频数据的发射信号并进行发射信号与数字声频数据之间相互转换的收发机；位于所述转换器与收发机之间对其数字声频数据进行处理的信号处理器；控制转换器与收发机之间的数字声频数据操作和传送的控制处理器；在便携装置与辅助装置之间传送数据的数据总线；便携装置能以便携模式和辅助模式工作，在便携模式中控制处理器使数字数据在信号处理器与转换器之间传送，在辅助模式中控制处理器使数字数据在信号处理器与数据总线之间传送，数字声频数据与供转换器使用的控制信号和供辅助装置中异步单元使用的异步控制信号一起复用数据总线。
在又一个方面，本发明提供一种供便携通信装置使用的辅助装置，所述辅助装置包括：在辅助装置与便携通信装置之间传送数据的数据总线；在模拟声频信号与数字声频数据之间进行转换的转换器；异步单元；对转换器与数据总线之间的数字声频数据和控制数据，以及异步单元与数据总线之间的异步控制数据进行复用的复用器。
该系统对于在通信装置与外部辅助设备之间的同步通信接口上交换异步数据是有用的，这里，外部辅助设备具有至少一个异步内部装置和至少一个同步内部装置。该系统包括产生第一同步数字语音信号的数字信号处理器、产生第一异步数据信号的UART和产生同步控制命令信号的微处理器。此系统进一步包括在接口线上复用第一同步数字语音信号、第一异步数据信号和同步控制命令信号的第一复用器。接口线将通信装置耦合到至少一个外部辅助设备。第二复用器与接口线相耦合，它将第一同步数字语音信号和同步控制命令信号送至所述至少一个同步内部装置，并将第一异步数据信号送至所述异步内部装置。
在较佳实施例中，外部辅助设备是免提电话机，至少一个的异步内部装置可以是语音拨号器，或者其它的异步装置。此外，免提电话机中的同步装置可以是对第一同步数字语音信号进行解码的辅助CODEC、接收同步控制命令信号的辅助麦克风和接收同步控制命令信号的辅助扬声器。此系统还可以包括与接口线耦合的功率增升器，用于接收同步控制命令信号。
此系统以全双工方式工作。照此，异步内部装置进一步用于产生第二异步数据信号，至少一个的异步内部装置进一步用于产生第二同步数字语音信号和同步状态指示信号。第二复用器还在接口线上复用第二异步数据信号和同步状态指示信号。此外，第一复用器将第二异步数据信号送至UART并将同步状态指示信号送至微处理器。
在较佳实施例中，在接口线上进行通信的数据信号具有数据帧格式。第一和第二复用器各产生具有预定数目的数字声频位和预定数目的填充位的数据帧。第一和第二异步数据信号被复接到至少一个填充位中。第一和第二同步数字语音信号被复接到至少一个数字声频位中。同步控制命令信号和同步状态指示信号被复接到至少一个填充位中。
                    附图简述
从以下结合附图所作的详细描述中，本发明的特征、目的和优点将变得更加清楚，附图中相同的参考符号在各处均相应表示相同的部分，其中：
图1是现有技术的便携通信装置和辅助设备系统的方框图；
图2是本发明的便携通信装置和辅助设备系统的方框图；
图3A是从便携通信装置到免提电话机的正向路径上单个数据帧的格式图；
图3B是从免提电话机到便携通信装置的反向路径上单个数据帧的格式图。
                  较佳实施例的详细描述
图2示出本发明的便携通信装置和辅助设备系统的方框图。在较佳实施例中，免提电话机214起接纳便携装置200的实体“送受话器叉簧”的作用，具有判定便携装置200何时处于送受话器叉簧内(“挂机”状态)和便携装置200何时处于送受话器叉簧之外(“摘机”状态的)的机械钩键(未示出)。当便携装置200连接于免提电话机214并处于送受话器叉簧内时，它切换到以免提方式操作。当便携装置200处于送受话器叉簧外时，它以便携方式操作。便携装置200也可以与免提电话机214接口，但是处于送受话器叉簧之外(即摘机)。
图2的天线111、收发机112、CODEC 102和麦克风和扬声器106按照参考图1描述的那样操作。然而，当便携装置200正在以便携模式工作时(即当它或是不连接免提电话机214或是连接于免提电话机214但处于送受话器叉簧之外时)，微处理器210配置串行通信总线复用器204在DSP 208与CODEC 102之间传送数字话音数据。当便携装置正在以免提模式工作时(即当它连接于免提电话机214并处于送受话器叉簧之内时)，微处理器210配置串行通信总线复用器204把来自DSP 208的数字话音数据和来自微处理器210的同步控制命令以及来自UART 232的异步数据在数字接口215上传送至免提电话机214。应当注意免提电话机214可以包含图2中未示出的其它功能块。
微处理器210控制复用器236，以在单个数字接口215上复用这三个信号(数字话音数据、同步控制命令和异步数据)的多路传输。具体地说，在从便携装置200到免提电话机214的正向路径上，微处理器210控制复用器236在由微处理器210产生的同步控制命令、由UART 232产生的异步数据以及由DSP 208产生的数字话音数据之间进行切换。因此，在线240上提供给复用器204的信号是可以包含数字话音数据、异步数据和同步控制命令的复接信号。
这一正向路径信号被复用器204切换到数字接口215，由复用器242将每个信号分量分送到各自的目的地。就是说，来自DSP 208的数字话音数据被送至辅助CODEC 217，由微处理器210产生的同步控制命令可以被送至辅助麦克风和扬声器116或者语音拨号器230或者功率增升器218，异步数据被送至语音拨号器230。应当注意，当便携装置200处于便携模式时，异步数据和同步控制命令不需要在线240上复接，因为当便携装置200处于便携模式时，微处理器210配置复用器204对内部CODEC 102收发信号。
在从免提电话机214到便携装置200的反向路径上，由语音拨号器230、辅助CODEC 217、功率增升器218或辅助麦克风和扬声器116产生的状态指示与来自辅助CODEC 217的数字话音数据和来自语音拨号器230的异步数据一起由复用器242进行复接。然后，在数字接口215上把复接信号送至复用器204。复用器204在线240上把来自数字接口215的复接信号传送到复用器236。然后，复用器236把信号分量分送至它们各自的目的地。就是说，来自辅助CODEC 217的数字话音数据被送至DSP 208，来自语音拨号器230或辅助CODEC 217或辅助麦克风和扬声器116的状态指示被送至微处理器210，来自语音拨号器230的异步数据被送至UART 232。
以这种方式，可实现便携通信装置200与外部辅助设备214、218之间的单个灵活接口，降低了采用图1所示现有技术的接口的复杂性。应当注意，复用器236、204和242可以各由一个或多个复接和分接装置组成，但是，为了简单起见，在图2中将它们示为单个块。在1996年1月31日提交的题目为“便携通信装置和辅助设备系统”的08/593,305继续申请美国专利中进一步揭示了适合于本发明使用的串行接口，该专利转让给本发明的受让人，这里将其引作参考。
在较佳实施例中，CODEC 102和辅助CODEC 217将模拟话音信号转变为脉码调制(PCM)数字格式。PCM格式可任选压缩μ格式a律格式或者二者的互补线性格式。图3A和3B示出分别在线240和数字接口215上由复用器236和242创建的串行数据格式的较佳实施例。
参考图3A，在较佳实施例中，在数字接口215上从便携装置200到免提电话机214的正向路径的串行通信链路以全双工提供128kbps数据帧格式，给PCM声频(数字话音数据)分配64kbps，由帧部分304表示，给至辅助设备的控制命令或异步数据分配64kbps，由帧部分302表示。在图3A所示的较佳实施例中，每一帧包含64位。帧部分304的位“S”是开始位，表示帧的开始。位“A”、“B”、“C”、“W”、“X”、“Y”和“Z”各自代表来自DSP 208并要给辅助CODEC 217的PCM声频取样(见图2)。位“0”至“7”各自代表至辅助设备之一的控制命令、由UART 232产生和并要给语音拨号器230的异步数据(见图2)，或者代表不载送信息而仅“填充”帧长为64位的“填充”位。
例如，在一个实施例中，帧部分302的位“7”、“6”和“5”可以代表从微处理器210到辅助扬声器116的音量(即开大或开小)命令，位“4”、“3”、“2”和“1”可以代表由微处理器210插入的“填充”位，位“0”可以代表由UART 232产生并要给语音拨号器230的异步数据。
在刚才所述的例子中，帧速率是8kbps(即128kbps/16)。因此，在帧部分302的位“0”中的异步数据信号是以速率8kbps取样的。照此，可以在8kbps下把由UART 232产生的相对较低速率1200bps异步数据信号采样到位“0”中，抖动约为15％(即1200bps/8000bps)。显然，只要不偏离本发明可以采用具有更大或更少位的和具有更高或更低数据速率的其它数据帧格式。
图3B代表在从免提电话机214到便携装置200的反向路径上的帧格式。在较佳实施例中，在该反向路径上的这一串行通信链路也提供128kbps数据帧格式，给PCM声频(数字话音数据)分配64kbps，由帧部分306表示，给状态指示或者来自辅助设备的异步数据分配64kbps，由帧部分308表示。在图3B的较佳实施例，这个帧也含有64位，具有与图3A相似的结构。
例如，可以在8kbps(即帧速率)速率下对帧部分308的位“0”中的异步数据信号进行采样。照此，可以在8kbps下从位“0”对由语音拨号器230产生并要给UART 232的相对较低速率1200bps异步数据信号进行采样，抖动约为15％(即1200bps/8000bps)。
因此，本发明提供在单个灵活数字接口上便携装置200与外部辅助设备之间的全双工异步同步串行通信链路。
提供对较佳实施例的上述描述，使本领域的任何专业人员能够制造或使用本发明。对于本领域的专业人员而言，对这些实施例的各种改进是很显然的，这里限定的一般原理可以应用于其它的实施例，而无需创造才能。因此，本发明不是要限制于这里所说明的实施例，而是要符合与这里所揭示的原理和新颖特征相一致的最宽的范围。

Claims (11)

1.一种通信装置与外部辅助设备之间在同步通信接口交换异步数据的系统，所述外部辅助设备具有至少一个异步内部装置和至少一个同步内部装置，其特征在于所述系统包括：
产生第一同步数字语音信号的数字信号处理器；
产生第一异步数据信号的UART；
产生同步控制命令信号的微处理器；
第一复用器，用于在接口线上复用所述第一同步数字语音信号、所述第一异步数据信号和所述同步控制命令信号，所述接口线将所述通信装置耦合到所述至少一个外部辅助设备上；
与所述接口线耦合的第二复用器，用于将所述第一同步数字语音信号和所述同步控制命令信号送至所述至少一个同步内部装置和将所述第一异步数据信号送至所述异步内部装置。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述外部辅助设备是免提电话机，所述异步内部装置是语音拨号器，所述语音拨号器用于接收所述第一异步数据信号。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于：所述至少一个同步装置包括：
对所述第一同步数字语音信号进行解码的辅助CODEC；
接收所述同步控制命令信号的辅助麦克风；
接收所述同步控制命令信号的辅助扬声器。
4.如权利要求2所述的系统，其特征在于进一步包括：
与所述接口线耦合的功率增升器，用于接收所述同步控制命令信号。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述的异步内部装置进一步用于产生第二异步数据信号；所述至少一个的同步内部装置进一步用于产生第二同步数字语音信号和同步状态指示信号；所述第二复用器进一步用于在所述接口线上复用所述第二异步数据信号和所述同步状态指示信号；所述第一复用器进一步用于将所述第二异步数据信号送至所述UART和将所述同步状态指示信号送至所述微处理器。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于：所述外部辅助设备是免提电话机，所述异步内部装置是语音拨号器，所述语音拨号器用于产生所述第二异步数据信号。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于：所述至少一个的同步装置包括：
产生所述第二同步数字语音信号的辅助CODEC；
产生所述同步状态指示信号的辅助麦克风。
8.如权利要求6所述的系统，其特征在于进一步包括：
与所述接口线耦合的功率增升器，用于产生所述同步状态指示信号。
9.如权利要求5所述的系统，其特征在于：所述第一和第二复用器各产生具有预定个数的数字声频位和预定个数的填充位的数据帧，所述第一和第二异步数据信号被复接到至少一个所述填充位中，所述第一和第二同步数字语音信号复接到至少一个所述数字声频位中，所述同步控制命令信号和所述同步状态指示信号被复接到至少一个所述填充位中。
10.一种便携通信装置，其特征在于所述装置包括：
进行模拟声频信号与数字声频数据之间相互转换的转换器；
收发代表数字声频数据的发射信号，并进行发射信号与数字声频数据之间相互转换的收发机；
位于所述转换器与收发机之间对其数字声频数据进行处理的信号处理器；
控制转换器与收发机之间数字声频数据的操作和传送的控制处理器；
在便携装置与辅助装置之间传送数据的数据总线；便携装置能以便携模式和辅助模式工作，在便携模式中控制处理器使数字数据在信号处理器与转换器之间传送，在辅助模式中控制处理器使数字数据在信号处理器与数据总线之间传送，数字声频数据与供转换器使用的控制信号和供辅助装置中异步单元使用的异步控制信号一起复用数据总线。
11.一种供便携通信装置使用的辅助装置，其特征在于所述辅助装置包括：
在辅助装置与便携通信装置之间传送数据的数据总线；
进行模拟声频信号与数字声频数据之间相互转换的转换器；
异步单元；
对转换器与数据总线之间的数字声频数据控制数据，以及异步单元与数据总线之间的异步控制数据进行复用的复用器。
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