具体实施方式
在包括例如通过调制解调器耦合到接入网络的个人计算机(PC)的主机设备的范围内对本发明进行描述。本领域的技术人员将理解使用的调制解调器的类型至少部分地依赖于所使用的接入网络的类型。例如,在优选实施例中,使用数字电缆调制解调器(digital cable MODEM),以与包括数字有线电视系统的接入网络相连。接入网络提供到例如因特网和/或其他网络的接入。在由电话公司提供的接入网络范围内,调制解调器包括数字用户线(DSL)调制解调器或具有适合于电话公司接入网络的接口功能的其他设备。其他接入网络类型,例如卫星网络,无线网络等可以通过合适的调制解调技术被接入,这些技术将根据本发明的内容被修改。
图1描述了根据本发明的原理运行的系统的高层框图。具体地,图1描述了系统10的高层框图,其中主机设备70通过调制解调器100与接入网络50进行通信。图中的主机设备70包括个人计算机(PC)。调制解调器100包括例如数字电缆调制解调器。接入网络50包括例如数字有线电视系统。在本发明的示范实施例中,接入网络50提供到至少一个其他通信网络例如因特网55的接入。
调制解调器100提供第一接口功能I1,适用于促进接入网络50和主机设备70之间的数据通信。此外,调制解调器100提供第二接口功能I2,适用于促进外存储设备60(至该调制解调器)和主机设备70之间的数据通信。值得注意,与存储设备60一起使用的术语“外部”并不一定意味着存储设备60被封装作为一单独的设备。即存储设备60可以全部插入到调制解调器100的外壳内。相反,术语“外部”试图表达在名义上与调制解调器100和调制解调器功能操作相关的存储器以及名义上与外存储设备60相关的存储器之间的存储空间的一种逻辑分离(logical separation)。
存储设备60可能包括任意类型的存储介质65或与之协同工作。在优选实施例中,存储设备60与闪存卡或智能卡协同工作。存储设备60与介质65协同工作,例如闪存只读存储器(ROM)、软盘、ZIPRTM盒式磁盘、盒式磁带、磁卡、磁条、闪存卡、具有集成存储器的智能卡或本领域技术人员所知的多种存储设备介质中任何一种。在存储设备60内通过接口电路66接入介质65。接口电路66与物理接口67协同工作,以提供代表从介质65检索的数据的光或电信号。提供数据信号DATA,以在存储设备60和调制解调器100之间进行数据通信。
调制解调器100包括物理接口设备195,它与存储设备60内的物理接口设备67协同工作,以检索从数据产生的(data-bearing)电或光信号。本领域的技术人员应该知道中间物理接入设备,例如电缆等可以用来在调制解调器100的物理接口设备195和存储设备60的67之间建立连接。调制解调器100的物理接口设备195与接口电路190协同工作,以从存储设备60检索数据并将数据存储到存储设备60中。
图1的调制解调器100被描述为包括通信网络50和主机设备70之间的第一接口功能或数据通路I1。由调制解调器100从存储设备60检索的数据通过第二接口通路I2耦合到第一接口通路I1。执行这个操作所需的多种接口电路将参考图2在以下详细描述。
实现第二接口功能或数据通路I2所需的接口电路在图1的调制解调器100内示为一整体。在可替换的实施例中,该接口电路可能在调制解调器100的外部。另外,虽然第二接口通路I2被显示为耦合到接口通路I1,在可替换的实施例中接口通路I2包括直接或者通过适合于选择性地将接口通路I1和接口通路I2耦合到主机设备70的多路复用装置耦合到主机设备70的单独的通路。
图2描述了适合在图1的系统10中使用的调制解调器的高层框图。调制解调器100从例如数字有线电视网络的接入网络50接收一例如射频(RF)信号的信号。接收的RF信号被处理,并且所得的数据通过第一接口功能I1提供给主机设备70。另外,物理接口195与外存储设备60协同工作,以通过第二接口功能I2接收另外的数据。
RF信号耦合到双工器110上,它响应地将输入的(即接收的)RF信号耦合到电缆调谐器(cable tuner)105。电缆调谐器105响应于调谐器控制信号TUNER CONTROL(具体地一集成多功能调制解调器IC180)将多个RF载波信号之一向下转换成中间信号频率(IF)信号,它耦合到声表面波(SAW)滤波器115。SAW滤波器115提供适用于IF频率的标准通带滤波操作,并且将所得的滤波的中频信号耦合到差动放大器120。差动放大器120放大信号并将其提供给调制解调器集成电路(IC)180。
调制解调器IC180包括一集成的或单片的电缆调制解调器方案,例如由在加里福尼亚洲的Irvine市的Broadcom公司生产的型号为BCM 3350的芯片。调制解调器IC180接收的“下游”信号内的数据通过以太网类型的网络或通用串行总线(USB)类型的网络耦合到主机70。
在优选实施例中,调制解调器IC180执行产生合适的以太网信号E或串行信号S所需的全部处理功能,用于分别通过RJ-45连接(它的连接与变换器/滤波器功能160相关)和USB端口165与主机70进行通信。
将从主机70传送到接入网络50的数据通过以太网连接E或USB连接S提供给调制解调器IC 180。调制解调器IC180处理上游数据,并提供相应的已调制的上游RF信号UPRF给上游功率放大器135。上游功率放大器135放大上游RF信号UPRF,以产生增大的功率信号,然后将其耦合到射频变换器140。RF变换器140将处理的上游RF信号传送给双工器110,用于通过相应的射频(RF)信号与接入网络50进行随后的通信。
以上描述的图2的调制解调器100的操作包括了对于以上参考图1描述的在实现第一接口功能I1中使用的组件的基本描述。即上述的调制解调器100的操作实现为便于主机70和接入网络50之间的数据传送的第一接口功能I1。
调制解调器IC180包括一处理器181,它根据本发明执行特定的处理功能。调制解调器IC180还包括输入/输出电路182以及可选的存储器183。存储器183可以包括一适合于存储引导例程(boot routine)的闪存,将在下面结合闪存185对其进行描述。
调制解调器IC180与第一总线B1相关,例如一并行数据总线,它方便了调制解调器IC180和闪存185(和/或闪存183)之间的通信。闪存185存储引导例程187和压缩程序186。闪存185是非易失的,以便切断电源不会导致在其中存储的数据的丢失。一旦接通电源,闪存185内的引导例程187(或存储器183中的引导例程(未示出))对一个或多个压缩程序186进行检索。压缩程序被解压,所得的解压的程序存储在同步动态随机存储器(SDRAM)175中作为程序176。SDRAM175通过第二通信总线B2,例如同步数据总线,与调制解调器IC180通信。本领域的技术人员应该可以理解尽管该优选实施例是通过闪存185中的压缩程序进行描述的,但这些程序并不是必须被压缩的。应用该压缩是为了避免使用更大存储容量的闪存185,由此减少花费。
SDRAM175被描述为包括程序176和缓冲器177。如前所述,在上电后并且通过调制解调器IC180,更具体地说通过处理器181的随后的操作,存储程序176。缓冲器177用来缓冲接入网络50和主机70之间的数据流。缓冲器177和由调制解调器IC180实施的、并被存储在例如SDRAM175的程序176部分的标准流控制算法一起被使用。
因为SDRAM175以比用来与闪存185进行通信的更高的速度、并使用与其不同的信号协议进行通信,在实施例中分别使用第一总线B1和第二总线B2。在另一个实施例中,一个单独的总线被用来与具有兼容的总线结构的同步动态随机存储器SDRAM175和闪存185进行通信。
接口电路190耦合到第一总线B1和例如紧致闪存接口(compact FLASHmemory socket)的物理接口设备195上。可选择地,接口电路190包括保护电路191,它允许在紧致闪存接口195中的介质或介质载体的热交换。
如前参考图1所述,接口电路190包括支持有效地耦合到物理接口设备195、电/光接口设备190上的存储设备60和调制解调器IC180之间的数据传送所需的电和/或光电路。由此第二接口功能I2在由接口195物理地接收的存储设备和主机70之间被实现。第二接口通路I2包括由总线B1支持的数据通路、调制解调器IC180和以太网E或USB S数据通路之一或两者。
图3描述了根据本发明的原理的产品实施的一实施例。具体地,包括有效地耦合到显示设备72、键盘74和指定(pointing)设备(例如鼠标)73上的个人计算机(PC)71的主机70通过以太网或USB数据通路E/S与调制解调器100通信。调制解调器100通过射频信号通路RF与接入网络50通信。另外,调制解调器100与物理接口设备195/190相关(例如上文参考图2所述),它物理地接收外存储设备60,并且物理接口设备195/190与外存储设备60光或电协同工作。
如前所述,外存储设备60可能包括多个存储设备中任何一个,例如存储器“棒”或其他用来存储静止或移动图像、声音文件(例如MP3或.WAV文件)等的设备。在本发明的一个实施例中,个人计算机用来通过接入网络50和调制解调器100从因特网55搜索MP3声音文件。搜索到的MP3文件被存储在例如PC71内的硬盘(HD)的海量存储设备中。一旦检测到存储设备60插入到调制解调器100的物理接口195中,PC71建立第二数据接口通路I2,并且存储的MP3文件被“上载”到存储设备60。在该实施例中,存储设备60与例如MP3播放器协同工作。可替换地,典型地具有相对小的外形和可存取的物理接口的MP3播放器可以直接耦合到物理接口195。
使用调制解调器IC180中的处理器181和输入/输出(I/O)电路182以及闪存185和/或存储器183和SDRAM175形成能够执行根据本发明的方法的计算设备。处理器181与通常的辅助电路(未示出)例如电源、时钟电路、高速缓冲存储器等以及协助执行存储在闪存185和SDRAM175中的软件例程的电路协同工作。照这样,此处讨论的作为软件处理的一些处理步骤可以在硬件内实现,例如与处理器181协同工作的电路,以执行各步骤。调制解调器IC180还包含输入/输出(I/O)电路182,用于完成调制解调器IC180、接入网络50、主机70和第一B1、第二B2总线耦合的接口连接。
就根据本发明被编程以执行多种检测和处理功能的通用计算机而言,虽然调制解调器IC 180,更具体地,处理器181、I/O电路182和存储器175/185的操作在此处已经讨论,本发明可以以硬件实现,例如包括附加存储器183的调制解调器IC180的专用集成电路(ASIC)。照这样,此处描述的处理步骤试图被广泛概括地解释为可以由软件、硬件或它们的结合的等价执行。
图4描述了根据本发明的原理适用于在图1-3的调制解调器100的处理方法的流程图。具体地,当调制解调器的通电(PON)状态启动时,在步骤402进入处理方法400。在步骤404,从闪存或从其他存储源(例如硬编码到调制解调器IC180中,例如在存储器区域183内)检索到引导程序。在步骤406引导程序被用来检索,并且如果需要,则解压一个或多个存储在闪存1 85内的程序。在步骤408,解压的主程序被存储到SDRAM185中。
在步骤410,调制解调器100提供主机70和接入网络50之间的通信功能。即在步骤410,调制解调器的第一或主接口功能被提供给主机设备。
在步骤412,确定是否已经检测到与物理接口195或外部设备接口的电/光部分190协同工作的外部设备。如果没有检测到设备,则在步骤410继续提供标准通信。如果检测到设备,则在步骤414识别设备。
在步骤416,执行至识别设备或来自识别的设备的任何默认数据传送。例如,在检测的设备包含存储棒或与数字照相机相关的其他存储设备的情况下,默认数据传送可以包括从外存储设备检索图像数据,将检索的图像数据传递给主机设备70,并在主机设备70中的存储器内(例如海量存储设备HD)存储图像数据。同样地,在MP3播放器被识别的情况下,首先被选择传送到MP3设备的MP3文件从主机设备70的海量存储设备HD中被检索到,然后将其传送给MP3设备。至外部设备或来自外部设备的数据传送是通过第二接口通道I2提供的。
在步骤418,确定是否需要更多的设备交互。即在步骤418确定用户命令或通过主机设备的与外部设备的其他交互是否合适。如果不需要更多的设备交互,则方法400进行到步骤410,在那儿继续主机和接入网络之间的通信功能。否则,在步骤420该方法响应这种设备交互,并且步骤418的查询被重复执行。
图5描述了根据本发明的原理的图1系统的可替换的实施例。具体地,实质上如上面参考图1的描述,图5描述了接入网络50、调制解调器100、外存储设备60和主机70。然而,图5的系统500按照如下方式互连各设备:主机设备70通过通用串行总线(USB)耦合到调制解调器100上。外存储设备60通过第二USB接口连接到调制解调器100上。在本实施例中,电缆调制解调器100实现的是USB集线器的功能,它允许其他USB可用设备和/或外存储设备通过USB连接到主机70。在本实施例中,调制解调器100和外部设备60对于主机设备70从逻辑上是作为USB上两个分离的设备。因为调制解调器100在本实施例中是用作USB集线器,在网络50和外部设备60之间的任何数据传送都必须涉及主机70。
在以下参考图5所述的本发明的另一个实施例中,调制解调器既作为USB主机(至外部设备60)运作又作为USB外围设备(至主机70)运作。在该实施例中,调制解调器可以直接在接入网络50和外存储设备60之间传送数据。因此,在图4的步骤416,默认数据传送可以包括通过因特网从服务器进行的信息检索,并将检索的信息存储到外存储设备60中。这种信息可能包括例如声音和/或可视文件,例如MP3文件。同样,作为默认的条件,从使用作为USB主机的调制解调器的存储设备60直接将存储在存储设备的数据上载到网站。其他的变更和组合将很容易被本领域的技术人员所理解。
在本发明的一个实施例中,图1、2、3和5中任何一图的调制解调器100包括由在加里福尼亚州的Irvine市的Broadcom公司生产的Broadcom型号BCM3350。该BCM3350执行电缆调制解调器PHY和MAC层的信息流管理功能,以及读/写功能。调制解调器软件存储在存储块或设备中,例如闪存185中。调制解调器指令集可以通过更新闪存内的程序而周期性地更新。总线B1包括用于将闪存和处理器或CPU内部耦合到调制解调器芯片的内部BCM3350总线。通过接进该总线,可以为例如图5中的设备60的外部设备提供读/写能力,以便可以存取紧致闪存(CF)卡或其他合适的介质。有利地,不用断电,CF卡就可以物理地从调制解调器接入或断开,这个过程被称为“热”插入。
在本发明的一个实施例中,使用了一符合DOCSIS(电缆上数据服务接口规范)认证的电缆调制解调器。在一个DOCSIS实施例中,电缆调制解调器提供到主机的(例如PC)USB和以太网连接。另外,在结合本发明原理的电缆调制解调器的一个实施例中,电缆调制解调器包括一将CF卡插入其中的槽。根据本发明原理的该电缆调制解调器可选地工作在两个工作模式下。在第一工作模式,尽管电缆调制解调器和CF接口共享到PC上的以太网和/或USB连接,但是它们是分离的并且功能独立。在第二工作模式,CF接口和电缆调制解调器一起从接入网络下载、存储信息和/或上载信息到接入网络,而不会被PC干涉。
在第一工作模式中,PC通过至使用基于PC的软件的电缆调制解调器的以太网或USB连接访问CF接口。CF对于PC来说就象另一个安装的驱动装置。在第一工作模式中,不同于共享到PC的以太网或USB连接,仅有相对小的电缆调制解调器和CF接口功能被集成。第一工作模式有利地允许用户减少桌面杂乱的程度,并减少了其他设备的对于提供CF接口的需要。
在第二工作模式中,电缆调制解调器自动或半自动(即没有或仅有很少的PC干预)从因特网下载信息,例如声音文件、新闻报道、程序下载和更新、视频片段等,并且将下载的信息存储到CF卡(或其他存储设备60)上。同样地,存储在存储设备60上的数据,例如电子邮件消息、JPEG图片等可以被上载到因特网上。可选择地,即使当附装的PC被关闭时,这些下载(或上载)操作仍可以被提供。因此,第二工作模式需要一可由电缆调制解调器处理器执行的程序,以允许电缆调制解调器确定哪个因特网网站是可接入的,下载或上载哪个文件和其他信息。在本实施例中,在PC上运行的应用程序可以为调制解调器提供使其独立操作的合适的程序。可替换地,一旦调制解调器上电以确保调制解调器中驻留的合适的软件被执行以实现该功能,具有调制解调器生产商知道的默认地址的HTML服务器可以被调制解调器访问。在第二工作模式中,其中通过调制解调器将信息从存储块上载到因特网网站,由调制解调器、接口卡制造商或由PC可以提供一默认因特网协议(IP)或HTML地址,以便从例如数字照相机的图像的上载可以自动执行。可选地,提供自动或半自动操作所需的软件可以从CF卡直接传送到电缆调制解调器内部的闪存中。在本发明的该实施例中,闪存卡包括使调制解调器能够从存储卡检索信息并发送信息到合适的HTML地址或主机设备的信息或数据。
尽管在此结合本发明的内容给出和详细描述了多种实施例,但本领域的技术人员应该可以很容易地设计仍然包含这些内容的许多其他的多种实施例。