CN1432933A

CN1432933A - 灯塔式专用集成电路

Info

Publication number: CN1432933A
Application number: CN02139974A
Authority: CN
Inventors: J·卡巴纳; D·萨尔瓦多; D·B·德拉扎瑞; M·斯卢茨基
Original assignee: Symbol Technologies LLC
Current assignee: Symbol Technologies LLC
Priority date: 2001-12-28
Filing date: 2002-12-26
Publication date: 2003-07-30
Also published as: DE60219754T2; EP1324258A3; US7494064B2; TW200301872A; TWI301247B; CA2415230A1; EP1324258A2; EP1324258B1; US20030121981A1; DE60219754D1

Abstract

便携式条形码阅读终端包括一个具有用于扫描器和成像器的电路的ASIC。终端也包括一个数据混合器，用于根据数据的类型和/或内容，分配来自多个信源的数据到多个目的地。ASIC进一步包括电路，实现至少一种以下的功能：电源管理，唤醒控制和关机，临界挂起关机，热启动和冷启动，串行端口，矩阵式键盘扫描，IP安全，模拟转换器，触控式面板，模块化存储IDE接口，成像支持，指纹阅读器，USB主机，以及磁条接口。

Description

灯塔式专用集成电路

技术领域

本发明通常涉及一种专用集成电路(ASIC)设备，尤其是本发明与支持便携式数据收集设备的多个功能的ASIC设备有关。

背景技术

便携式数据收集设备广泛用于制造，服务和包裹运送行业，完成各种现场数据收集。为了库存控制，跟踪，生产控制和派调，质量保证和其他的目的，这样的便携式数据收集设备通常包括适合阅读粘贴在仓库，零售店，装运基地等的产品，产品包装和/或集装箱上的条形码数据的集成条形码数据阅读器。各种各样的条形码数据阅读器被用做便携式数据收集设备，包含激光扫描器和一维(1D)电荷耦合装置(CCD)成像组件，两个组件都能阅读1D条形码数据和二维(2D)条形码数据。

这样的便携式数据收集设备的需求逐年显著地增加。此外，与这些设备的使用相结合的用户化的部件的需求也同样增加了。

发明概述

为了对发明的一些方面有基本的理解，随后介绍发明的简单概述。这个概述不是对发明的大范围的综述。它的目的既不是识别发明的关键要素，也不是描述发明的范围。唯一的目的就是作为随后介绍的更详细描述的序言，以简化的形式介绍发明的一些概念。

本发明提供了一种与手持式便携式电子数据收集设备有关的可使用专用集成电路(ASIC)设备。按照本发明的一个方面，手持式电子设备是一个条形码阅读终端，支持1D和2D扫描。用于条形码阅读终端的ASIC被设计加入了很多部件，这样，通常需要外部电路以及印刷电路板的额外空间

这样，按照本发明的一方面，提供了一种便携式数据收集系统。便携式数据收集系统包括一个条形码阅读终端和一个ASIC。ASIC包括用于与激光扫描器和成像器通信的电路，还用于实现至少三种以下的功能：电源控制；唤醒控制和关机；临界挂起关机；热启动和冷启动；用于WAN广播的串行端口；矩阵式键盘扫描；IP安全；模拟转换器；触控式面板；智能型和非智能型电池；模块化的存储IDE接口；成像支持；指纹阅读器；USB主机；和/或磁条接口。

为了实现前述和相关的目的，本发明包括下文所述的，并且特别是权利要求中的特征。随后的描述和附图详细阐述发明的一个示例。然而，这些方面所表示的仅是本发明所用原理的几个不同的形式，本发明可以包括所有这样的方面和他们的等同物。本发明其他目的，优点和新的特征将从随后的与附图联系在一起考虑的发明详述中表现出来。

附图的简要说明

图1示出一个按照本发明的一个方面，使用ASIC的便携式条形码阅读终端的高级示意图；

图2示出一个按照本发明的一个方面，便携式条形码阅读终端的处理系统的高级示意图；

图3示出一个按照本发明的一个方面，便携式条形码阅读终端的ASIC的示意性结构图；

图4示出一个按照本发明的一个方面，矩阵式键盘扫描电路的常规操作；

图5示出一个按照本发明的一个方面，电源的结构图；

图6示出一个按照本发明的一个方面，非智能型Ni-MH电池电路；

图7示出一个按照本发明的一个方面，智能型Ni-MH电池电路；

图8示出一个按照本发明的一个方面，非智能型Li-Ion电池电路；

图9示出一个按照本发明的一个方面，智能型Li-Ion电池电路；

图10示出一个按照本发明的一个方面，NAND型闪存阵列；

图11示出一个按照本发明的一个方面，手持便携电子设备的前视图；

图12示出一个按照本发明的一个方面，手持便携电子设备的后视图。

发明详述

现在参考附图详细描述本发明，其中，从头至尾，相同的附图标记指代相同的单元。

本发明提供一种用于手持便携式电子设备的专用集成电路(ASIC)。按照本发明的一个方面，手持便携式电子设备是条形码阅读终端，支持1D和2D扫描。用于扫描和接收条形码的应用事实上是不被约束的，本发明提供一种简单，低成本的方法，用于处理这些应用。ASIC用于减少电路板的空间需求，降低开发成本，增加可靠性，最优化性能，以及为新设计提供安全保证。ASIC技术允许与存储器相连的在同一集成电路上的诸如微处理器和外围设备的复合功能的集成。按照本发明的一个方面，用于条形码阅读终端的ASIC被设计成并入了很多部件，典型地需要外部电路以及为此所需的印刷电路板的额外空间。额外的印刷电路板对AC电源线增加了电容量。这样，由于ASIC并入许多电路到一个唯一的集成电路，电路所占用的面积最小化，同时连接AC电源线的电容量减小。

图1是一个示出使用包括电路12来实现N个功能(N为整数)的ASIC10的便携式条形码阅读终端5的高级示意图。终端连接到M个设备13(M为整数)，诸如，成像器，激光扫描器，指纹阅读器，等等。终端也可以通过公共总线15连接到处理器14。这提供了一个从设备13到系统存储器的共享数据路径，以及从ASIC10到系统存储器的公用硬件路径。这样，脱机解码数据可以在允许用户处理当前任务之后在本地终端上被处理。ASIC10更进一步支持在设备13之间的公共通信。例如，通常地，成像器通过与扫描器分离的通信信道被顺次连接。在系统外完成成像器的解码，然后数据被传输到系统。按照本发明的一个方面，ASIC10包括电路，用于与不同的设备对话，这样，所有的通信能够在条形码阅读终端5的内部发生，而不需要单独的通信信道。

更进一步，在通常的系统中，使用硬件和软件两个完全不同的设置，用于发送来自成像器的数据和来自扫描器的数据到系统。按照本发明的一个方面，ASIC10与成像器和扫描器连接，并将来自两个设备的数据传送到条形码阅读终端5。这样，一个软件驱动程序可以处理这两种类型的设备。值得注意的是，ASIC10能连接其他数据类型和输入设备，诸如，生物统计识别(biometrics)，磁条(magstripe)，射频识别(RFID)，等等。

现在转到图2，来自设备13的数据被发送到顺次发送数据到数据混合器17的处理器16。数据混合器17提供从多个源提取数据的能力，基于数据的类型和/或内容分配数据到不同的目的地。这样，由于来自成像器的数据和来自扫描器的数据通过同一硬件和可能是同一驱动程序被发送，数据混合器17操作以测定每一个条数据是什么以及它来自哪里。然后数据混合器17确定数据应该发送到哪里。同样连接到处理器16的是公共驱动器18，被连接到一个公共应用程序接口(API)。API19不管数据源的类型或者位置，允许应用与选择的数据源通信。

图3示例性示出一个ASIC的示范性方案。这里描述的ASIC20提供电路，用于执行多个随后的功能，每一个将在下面进一步详述。

电源管理，电源控制

唤醒控制和关机

临界挂起关机

热启动和冷启动功能

RF通信的串行端口

矩阵式键盘扫描

IP安全硬件

模拟转换器，AC输入连接器和电源良好(AC In以及Power Good)

触控式面板

电池(智能型和非智能型)

电源测量

循环寿命

电荷控制

模块化的存储IDE接口

NAND存储器

CF卡

成像支持

指纹阅读器

USB主机

磁条接口

有这些性能的ASIC20提供了制造和装配操作的灵活性。例如，一个ASIC设计可以在不同的终端上被制造和使用，而不管终端被设计的应用。

电源管理

条形码阅读终端包括一个电源管理系统，确定当设备或系统达到预定义的休眠电平的时候，然后部分或者完全关闭设备。例如，预定的休眠电平可以被定义为在一个指定时间周期，应用程序不执行和没有外部事件信号接收(例如，来自用户接口的按键或鼠标移动信号，或者被所讨论的系统监视的其他设备的状态改变)。当电源管理软件探测到预定义休眠电平时，关闭设备的行为能带来从系统到系统和组件到组件很大的变化。

在条形码阅读终端通常有四个电源管理状态：正常操作状态，备用状态，休眠状态和关闭状态。正常操作状态与典型的桌面性计算机的正常操作状态类似。不同的是电源管理驱动程序的存在，它能在后台运行(在BIOS和操作系统中)，对于用户是透明的。在BIOS中电源管理驱动程序的部分与OS驱动程序通信。OS驱动程序和BIOS程序一起控制计算机的向其他三个状态的转变或者从其他三个状态转变过来。

第二状态，备用状态，使用比正常工作状态低的功率，而当执行其他操作时保留正在执行的任何应用。通常，通过将设备设置到他们各自的低功率模式来将电源转换到备用状态。例如，通过停止硬盘驱动器中的硬盘的旋转和通过停止图象信号的产生来将电源转换到备用状态，以节省功率

第三状态是休眠状态。在休眠状态，条形码阅读终端消耗非常小数量的功率。所消耗的功率足够小，以至于保持监视到在条形码阅读终端内部的电池的转变的电路(当系统不接收AC功率时)，或者足够小来在电源的辅助供电线路上产生功率(当系统接收AC功率时)。

通过在电源关闭之前，保存条形码阅读终端的状态到硬盘存储设备(硬盘驱动器)完成电源功率的“很小使用”。为了进入休眠状态，系统能中断正在执行的代码，转移条形码阅读终端的控制到电源管理驱动程序。电源管理驱动程序探知条形码阅读终端的状态，并将终端系统的状态写入硬盘存储设备。CPU寄存器，CPU高速缓冲存储器，系统存储器，系统高速缓冲存储器，图象寄存器，图象存储器，和其他设备的寄存器的状态都被写入硬盘。系统的整个状态以这样一种方式被保存，它能够被恢复，中断不会对代码应用产生不利影响。条形码阅读终端然后写入数据到非易失性的CMOS存储器，表示系统被挂起。最后，条形码终端使得电源停止产生功率。终端的整个状态被安全地保存到硬盘存储设备，系统电源现在“关闭”，并且条形码阅读终端现在只接收很小数量的来自电源的稳定功率来向监视转换的电路供电。

第四和最后的状态是关闭状态。在这个状态，电源停止向条形码阅读终端系统提供稳定功率，但是终端系统的状态并不被保存到硬盘。通常，关闭状态实质上与典型的桌面型计算机的关机是一样的。

从状态到状态的转换由电源管理驱动程序来处理，典型的基于一个唯一的转换，一个标志，两个定时器：禁止备用定时器和禁止挂起计时器的关闭事件。系统有一个唯一的电源按钮。这个按钮可用于开启条形码阅读终端系统，挂起终端系统的状态，恢复终端系统的状态，关闭终端系统。如果条形码阅读终端在正常的操作状态，禁止备用定时器期满，条形码阅读终端系统将转换到备用状态。可选择的，系统提供一个装置，例如对话框，开关，或者其他的输入装置，用户可以命令系统立即进入备用状态。当在备用状态时，任何系统或者用户行为，包括用户按下电源按钮，将引起条形码阅读终端离开备用状态，重新进入正常操作状态。

唤醒控制和关机

在某些低功率系统，诸如在电池操作条形码阅读终端和其他的被数字处理器控制的电池供能设备中，在系统不能正常使用或者不能正常完成任何有效任务期间有计时。在这样的计时期间，转换系统到休眠状态或者低功率消耗状态，在对系统性能有最小影响的前提下保存电源能量。休眠状态通过挂起与正在进行的操作无关的部件的操作来保存电能。在进入休眠状态之前，条形码阅读终端的状况被保存；这样，使得用户能恢复他们的工作，就好像系统的转变没有发生过。此外，当这样的系统探测到电池能量低于指定的水平时，到更低的电源模式的操作的转换，将延迟向系统供能的电池耗尽的时间；这样，增加了条形码阅读终端的操作时间。

可以使用几个方法来“唤醒”条形码阅读终端，使得它从休眠状态转换到正常操作状态。例如，在微控制器里的电路被配置使得当探测到在RF通信链路上的动作时，系统能够离开休眠状态进入正常的操作状态。这样的一个功能部件有利于系统从中央处理系统接收数据。条形码阅读终端响应通信动作，进入正常的操作状态，完成目前的功能，诸如，接受接入的传输，加载或者下载文件，允许远程接入系统，等等，以及响应禁止挂起定时器的期满进入休眠状态，当系统在正常操作状态时只消耗功率。

同样地，微控制器能执行报警计数器，允许产生一个报警类型的事件，使得系统离开休眠状态，进入正常的操作状态。这样一个系统有利于在一天的某个时间发送数据，实现系统维护功能，诸如，用一个磁带备份系统备份系统硬盘驱动器。在后面的情况中，设置报警使得在调度程序安排磁带备份程序执行之前将条形码阅读终端转到一个固定的时间周期。可选择地，BIOS调度程序可被使用，执行磁带备份程序。

此外，唤醒请求也可以以键盘中断，通用异步收发器(UART)中断或者任何产生不可屏蔽中断(NMI)的事件的形式执行。从一个外部处理器时钟脉冲源转换到内部主系统时钟的请求也以这样的形式被处理。通过在可接入微处理器的某一特定寄存器里操作某些适当的比特位，唤醒请求都是可屏蔽的。

保存当前系统环境到稳定的存储器中(例如，电池支持的RAM)，然后完全关闭除了RAM和用于探测外部事件信号的设备以外的条形码终端的所有组件，通过上述步骤完成关机操作。无论什么时候接收到外部事件信号，系统完成“热启动”，重新加载来自稳定存储器的环境，然后恢复正常的软件运行，以至于能够处理使得系统能够被重新加电的外部事件信号。

作为替代，关闭所选择的功率大的组件，诸如，机械装置，抑制到其他设备的时钟信号的传输，可以实现功率减小。其次，快速响应外部信号被认为是尤其重要，不用对用于最可能响应外部信号的设备完全加电而使用电量减小。相反，到一些设备(例如，CMOS设备)的时钟信号的频率减小，例如，除以一个指定的系数，诸如二(或者四或者任何其他的合适的时钟频率减少系数)。减少传输到处理单元的时钟信号频率大大地减少功率消耗，然而仍旧允许处理器继续完成仅使用系统数据处理器带宽的小部分的后台任务。当一个具有资格的外部事件(即，需要系统恢复到全功率的事件)被探测到，电源管理系统改变传输到数据处理器的时钟信号速率使之回到全速，正常速率。

临界挂起关机

由于功率或者临界电池能的损失，系统能够进入临界挂起状态。电源在某个条件下发现错误，阻止他们内部的损坏。例如，确定期限和深度的电源线干扰使得电源发现错误，使之免于超过额定电流。故障状态被锁存闭，通过去除来自电源的AC功率(例如，拔取壁装电源插座上的电源或者切断向电源提供AC功率的开关配电盘)或者切断控制信号，故障状态可以被清除。其他的要害故障可能发生在条形码阅读终端的硬件中。这样的硬件包括一个风扇，一个中央处理单元(CPU)或者存储板，和/或I/O总线。典型的，产生不可屏蔽中断(NMI)或者系统管理中断(SMI)用于处理故障。当确定产生了一个SMI或NMI时，CPU意识到突发故障已经发生，需要关闭计算机系统。

此外，条形码阅读终端能包括一个故障管理系统，使用与电路有关的故障探测器探测故障操作或者为相应的电路生成故障状态信息。故障管理系统进一步包括一个用于存储来自故障探测器的故障状态信息的中央管理器，以及一个用于识别计算机系统中的哪个电路引起故障操作的系统管理器。故障探测器向中央管理器提供指示，用于指出一个或者多个电路的错误操作。这样的指示信息包括在故障探测器和中央管理器之间传输的中断信号。故障管理系统也包括一个在中央管理器中的每个故障探测器之间的总线，用于收集与故障操作有关的信息。

引起错误操作的电路能自动地被条形码阅读终端本身识别。条形码阅读终端存储有关错误操作源的信息，使得服务提供者能很快完成所有必要的维护，修理条形码阅读终端。了解故障操作的原因使得制造者可以修改设计，制造避免这样故障操作的终端系统。使用可编程故障探测器使得更灵活地监视条形码阅读终端中的故障操作。

热启动和冷启动功能

在条形码阅读终端操作期间，可能发生两种状态，迫使启动或者重新启动终端。在第一种情形，终端被用户关闭，或者电源故障发生，在随后的新时间，条形码阅读终端被重新开启。在条形码阅读终端被重新开启的时刻，终端必须在响应来自用户的命令之前被启动。在这种情况的启动被称为“冷启动”。在第二种情形，硬件或者软件故障已经在终端发生，结果，终端不再响应用户的命令。条形码阅读终端的电源不被关闭，但是终端必须在再次响应用户命令之前被重启。在这种情况下的重新启动称为“热启动”。在热启动和冷启动之间的一个明显区别在于热启动不清除存储在RAM中的数据。从而，RAM保留一个潜在的可行启动设备用于热启动，但不是用于冷启动。当热启动被起动时，系统确定操作系统(OS)的有效复制是否已经存储到条形码阅读终端的存储装置中。如果OS的有效复制被存储到存储装置中，那么，系统使用现有的复制，而不是不必要地从远处位置复制整个OS和相关文件。这减少了条形码终端重新启动的时间。

然而，即使在热启动中，存在一些作为启动设备的RAM的可靠性的问题。由于一些硬件或者软件故障引起条形码阅读终端不响应用户的命令，生成可靠性问题，缺少验证RAM的完整性的数据时，有RAM数据不纯的可能性，造成终端故障。RAM操作日志可被考虑优于作为启动设备使用的RAM，确定RAM是否实际上响应终端的非操作状态，有必要热启动。另外，硬盘驱动器和软盘驱动器可被使用，用于验证RAM的可靠性。

在每次用户退出条形码阅读终端，热启动可被触发。在退出后的热启动通过清除存储栈数据和其他变量重新设置终端系统，向下一个用户提供“干净的”系统(即，不保留先前用户的状态信息)。热启动程序被快速执行，使得下一个用户不需要等待冗长的冷启动过程的时间。

RF通信串行端口

条形码阅读终端可以通过串行端口与硬连线的网络通信，诸如，局域网(LAN)和广域网(WAN)。例如，零售店和仓库可以使用这些通信系统来跟踪库存量和补充库存。运输业可以使用这样的系统在大型户外贮存设备上，保持运送货物的输入和输出的精确帐目。在制造业里，这样的系统用于跟踪零件，成品，缺陷等等。串行端口被使用，用于传输发送到网络的数据或者从网络传入的数据，作为一个到数字信号处理机存储器的连续数据流的源或者目的地使用。数据流处理器能被编程，用于处理数据流，当数据缓冲器装满或者空的时候，通知数字信号处理器。端口可以被微控制器寻址，用于通过数据流处理器进行读写。

此外，条形码阅读终端可以经过由诸如是扩频无线收发机的收发器执行的RF链路与其他的电子设备进行通信。收发器接收从条形码阅读终端通过总线传输的字符，这些字符已经从系统存储器被取回。RF收发器象调制解调器一样工作，象音频一样调制数字数据到RF载波上。可选择的，RF收发器能提供语音通信。这样的一个收发器利用扩频信号处理器集成电路发送数字信号或者语音信号或两者到接收站。在这样一个具体实施方式中，条形码阅读终端能典型地包括内装的扩音器和扬声器或者一个耳机插孔，以耳机/扩音器配置的形式使用，使得可以与在接收站的其他用户进行双向语音通信。典型的应用可被用在工厂场地上，通过扫描条形码或者RF ID标签，盘存位于工厂的各个地方的零件清单，用语音注释通知位于远处的第二操作员，指出在工厂中的各种零件的位置。

蓝牙技术可被用于这样的无线RF通信应用中。蓝牙是一个用于在移动设备和桌面设备之间进行数字语音和数据的短距离传输开放标准。它支持点到点和多点应用。将蓝牙IP集成到ASIC中有利于降低系统成本和功率消耗。

矩阵式键盘扫描

电子键盘通常被作为在条形码阅读终端上的输入接口使用。一个连接到键盘的电路通过正逻辑扫描或负逻辑扫描探测哪个键被按下。例如，在图4中，键盘的键被安排成矩阵状，其中，R1到R4对应于第1行到第4行，C1到C4对应于第1列到第4列。当按键被按下时，它相应的行线(例如，R2)和列线(例如，C3)被连接。在负逻辑扫描电路，行线首先被设置为有高阻抗的高电平，列线被设置为有低阻抗的低电平。当行线被连接到列线，它的电压电平将降到低电平。行线的状态被存储到锁存电路。此后，列线被设置为有高阻抗的高电平，行线被设置为有低阻抗的低电平。当向上面的状态那样列线被连接到行线，它的电压电平将降到低电平，列线的状态被存储到另一个锁存电路。通过读出存储在锁存电路里的状态，所按下的按键的位置可以被容易地确定。上述的步骤典型地可以重复几次，用于证实用户有意按下所探测的键。

IP安全硬件

网际协议(IP)安全提供通过互联网和公司网络(内部网intranet)通信的安全保证。安全发生在'协议层，这样，允许所有应用程序的保密通信，而不需要对程序本身进行任何修改。通过过滤和/或封装数据包，完成安全操作。

过滤是一个基于某些性质接收或者拒绝数据包输入或者输出的功能。这些属性包括源和目的地址，协议，子网掩码，数据类型(例如，TCP/IP(传输控制协议/网际协议)数据或者UDP(用户数据报协议)数据等等)，端口号，路由特征，封装规定等等。使用一个过滤器，系统管理员可以控制到条形码阅读终端或者来自条形码阅读终端的通信。例如，雇员保密数据可以被允许从主机1传送到主机2，而反过来就不行。主机3可以被命令忽略来自主机1的这样的数据。

在另一方面，封装是一个封装或者隐藏通过互联网或者通信链路传输的数据包的动作。数据封装有两个方面。一个方面是验证，另一个是加密。验证需要接收主机验证数据，确信数据来自发送主机。通过使用密钥摘要(类似校验和功能)揭示信息包是否未被改变而到达它的目的地，验证也可保证数据的完整性。不得不验证的数据是指有验证包头(AH)的。加密，正如名字所指的那样，通过加密数据提供机密性，防止数据被介入的主机阅读。接收端主机能够用发送端主机的密钥解密数据。已经被加密的数据是指有加密包头的数据(ESP封装安全有效负荷)。

当确定一个封装时，用户可以选择封装包括IP包头的整个数据包或者仅是数据本身。当主机系统不必解密报头时，只有数据的封装允许较快处理，确定是否传输，中继，接受或者拒绝数据包。通常在使用可信的网络时，才完成只有数据的封装。

IP安全方案的一些举例有：SKIP(网际协议的简单密钥管理)，ISAKMP(网际安全联系和密钥管理协议)，SSL(加密套接字协议层)。IP安全协议(IPSEC)，加密套接字协议层(SSL)，或者加密超文本传送协议(S-HTTP)是用于数据传输保护机制的举例。

模拟转换器，AC输入和电源良好(AC In以及Power Good)

条形码阅读终端包括一个交流(AC)适配器，用于将来自AC主体，例如电源插座的高电压AC电源转换为适合终端使用的低电压DC电源。AC适配器可以在外部或者内部。例如，一个叉簧包括电源转换器，用于经过一个将插头插入标准的115VAC电源插座的普通的电源线提供电能到叉簧。经电源线提供到叉簧的AC电源输入到转换器，将经电源线接收的AC电源转换到提供给电源线和地线的适当的DC电压。结果，当条形码阅读终端对接在叉簧上时，终端将通过用于应用和/或充电电池的电触点接收来自叉簧的外部电能。

图5示出一个示范性的电源25的结构图。电源25有两个单元：控制单元30和基本/调节单元40。电源25有几个输入端：Line-In，接受来自典型的壁装电源插座的115V AC或者220V AC，以及ON，控制电源25的调节动作。电源25有几个输出端：AC Line-out，±5V DC，±12V DC，AUX5，GND(接地)，以及POWERGOOD(电源良好)。AC Line-out是典型的115V AC，将电能输入到显示终端。控制单元30接受ON输入，产生POWERGOOD(电源良好)输出。基本/调节单元40有选择地调节来自Line-In输入端的115V AC，降到±5VDC，±12V DC。当与控制单元30连接时，基本/调节单元40是否调节电能到±5V DC，±12V DC取决于ON值。

当电源25是“关闭(off)”时，不从Line-In提供调节后的电压，POWERGOOD信号是逻辑零(ZERO)。当电源25是“打开(on)”时，电源25从115VAC Line-In产生调节后的电压±5VDC和±12VDC。这四个调节后的电压以及他们相关的“GND”是本领域所周知的“系统电源”。当调节后的电压达到有可接受容许偏差的电平时，POWERGOOD信号变为逻辑一(ONE)。无论是什么时候+5或者+12伏特超出容许偏差，POWERGOOD信号变为逻辑零(ZERO)，从而指示这个情况。

AUX5输出端向平面提供辅助的+5VDC。当电源25插到一个典型的支持额定的115VAC的壁装电源插座上，无论电源是“on”或者“off”，基本/调节单元40向AUX5提供调节后的+5VDC。这样，当接收AC功率时，电源25总是提供额定的+5VDC到AUX5。AUX5输出端与+5V DC不同在于当电源25是“ON”时，基本/调节单元40仅通过+5输出端产生稳定的+5VDC。AUX5输出端与+5V DC进一步不同在于，在较佳实施例中，基本/调节单元40通过+5输出端提供+5V DC的几安培的电流，而基本/调节单元40通过AUX5输出端提供少于1安培的+5VDC。

触控式面板

条形码阅读终端通过覆盖有触控式面板的显示装置与用户通信。显示装置通常可以是液晶显示屏(LCD)，诸如除了规定合适的尺寸的任何在膝上型电脑所使用的。触控式面板提供一个接入条形码阅读终端数据库的接口，而不需要依赖于传统的键盘—鼠标接口。好处在于可以对终端编程，允许用户通过菜单系统一步一步查找信息。使用触控式面板有几个原因，包括：通过很少的培训，用户就可以操作条形码阅读终端；减少了操作员的失误；减少了对键盘和/或鼠标的需要；终端可以经受住恶劣的环境，在那种环境下，键盘和鼠标通常都受损或者不能使用；提供信息的快速接入存取；由于输入装置完全被集成到显示装置中，节省了空间。

在触控式面板上的坐标对应于被条形码阅读终端的处理系统所识别的X和Y定位信息。触控式面板也可提供Z定位信息到处理系统。这样的Z信息可以提供一个触控式面板所受压力大小的指示。用户通过实际接触触控式面板的部分表面，产生X，Y和Z信息，输入到处理系统。触控式面板随后响应体接触，产生控制信号。

触控式面板可以包括一个电阻式触控式面板，包括两片不导电材料在显示屏前面形成一对绝缘层。当用户按下上面的层时，在两个层之间的电阻被改变。用户可用手指或笔来按压触控式面板的上层。可选择地，触控式面板可以包括电容式触控式面板，在显示屏前包括一片绝缘材料。当用户按下绝缘材料时，导电材料的电容被改变。类似地，用户可用笔或者手指按下触控式面板的电容层。可选择地，触控式面板可以包括一个感应式触控屏。感应式触控屏位于显示屏的前面或者后面。用户用笔接近触控式面板的表面，在触控式面板中产生感应电信号。

触控屏可以用于关闭系统和/或将系统从备用和/或休眠状态唤醒。内部定时器可以被设置成如果触控式面板在预定的时限内没有感应到触动输入，则将条形码阅读终端从正常操作状态转换到备用，休眠，或者关闭状态

智能型电池和非智能型电池：电源测量，循环寿命，电荷控制

在电池充电系统领域中，有两种主要类型的电池供电系统，“智能型电池”和“非智能型电池”。非智能型电池是简单的电池，没有处理或者记忆存储能力。相反，智能型电池包括某些类型的处理或记忆存储能力。通常，不同类型的电池，有不同的化学成分特征，诸如碱性的，锂(Li)离子的，镍镉(Ni-Cd)，镍氢(Ni-MH)等等，表现为不同的充电/放电特征。此外，这样的电池可以被列入有自电池控制功能的智能型电池，和没有自电池控制功能的非智能型电池。

智能型电池可以包括一个系统，确保每次充电时能向电池组的电池充满电。系统包括一个充电算法，以消除压降，树枝状晶体短路，以及其他阻止电池完全充电的问题。这确保电池能尽可能长的运行。这些算法也考虑终端用户的单独使用形式。系统也通过以可能的最小破坏的方式充电，增加电池的循环寿命。这种充电方法依赖于很多因素，例如电池使用环境，电池应用，电池类型和电池制造商，电池的使用年龄(时间和周期)，所需充电时间。本发明的另一重要功能是通过显示屏提供对用户的反馈。

此外，智能型电池可基于测量的环境情况，诸如是电池温度和充电特性的期望确定一个充电电压和期望充电电流。智能型电池包括时钟和数据终端，提供一个到系统总线的数据和时钟线路的各自的通信接口，以及正和负电源端。

条形码阅读终端可以向用户显示电池剩余电荷量。此外，智能型电池可以存储信息，用于在电池返回到制造商时，向制造商提供电池的诊断和数据。这样的信息包括电池循环数量；电池最后的容量；电池所提供的最高电流以及持续时间；电池周围的最高和最低温度；电池类型，尺寸，制造商，日期代号；电池制造日期代号；购买电池的用户的身份；以及故障模式。

非智能型电池终端结构正像图6-9所表示的那样，通常不同于智能型电池。然而，非智能型电池和智能型电池可交换地被使用，用于向条形码阅读终端提供电能。这样，终端设备能够自动识别安装在条形码阅读终端的电池类型。知道了电池的类型有利于在设备中建立诸如电池充电率的充电参数，或者在低电量的状况警告用户。

参考图6，镍氢非智能型电池50的正负极被分别连接到串联的镍氢电池组“Cell1”的正负端。电池50的第一检测端(即，时钟端)“C”是开路的。电池50的第二检测端(即，数据端)“D”通常与电池的负端“-”一起连接到电池组的负端。电池50的第三检测端(即，温度探测端)“T”经过诸如热敏电阻，热电偶，半导体温度传感器或者其他产生与传感的温度成比例的模拟信号的温度传感设备的温度传感器“TM1”连接到电池的“-”负端(或者，电池组的负端)。

参考图7，象镍氢非智能型电池50那样，镍氢智能型电池60的正负极被分别连接到串联的镍氢电池组“Cell2”的正负端。智能电池60包括一个微控制器65。控制器65实际装入电池60中，实现自电池控制。电池60的第一检测端“C”被连接到微控制器65的时钟线路。电池60的第二检测端“D”被连接到微控制器65的数据线路。电池60的第三检测端“T”象镍氢非智能型电池50那样，经过温度传感器“TM2”连接到电池的负端“-”(或者，电池组的负端)。

参考图8，一个锂离子非智能型电池70的正负极被分别连接到串并联组合的锂离子电池组“Cell3”的正负端。电池70的第一检测端“C”通常与电池的“-”负端一起连接到电池组的负端。电池70的第二检测端“D”是开路的。电池70的第三检测端“T”经过温度传感器“TM3”连接到电池的负端“-”(或者，电池组的负端)。

参考图9，象锂离子非智能型电池70那样，一个锂离子智能型电池80的正负极被分别连接到串并联组合的锂离子电池组“Cell4”的正负端。智能电池80还包括一个微控制器65。控制器65实际装入电池60中，实现自电池控制。电池80的第一检测端“C”被连接到微控制器85的时钟线路。电池80的第二检测端“D”被连接到微控制器85的数据线路。电池80的第三检测端“T”经过电阻“R10”连接到电池的负端“-”(或者，电池组的负端)。

模块化的存储IDE接口：NAND存储器，CF卡

IDE(集成驱动电子技术)是一标准电子接口，用在条形码阅读终端母板的数据路径或者总线与硬盘存储设备之间。IDE接口的硬盘驱动控制器被装在磁盘驱动器的逻辑板上。条形码阅读终端中的IDE接口提供一个用于连接NAND存储和小型快闪存储卡(CF)的接口。

CF卡是一个小型快闪存储卡，大小为36mm×43mm×3.3mm，表面面积接近标准PC卡的表面面积的1/3。CF卡作为一个记忆存储介质用在条形码阅读终端上。例如，条形码数据在传输到主机之前，可以被存储在CF卡中。传输可以通过无线通信，即，射频通信，红外信号，或者使用调制解调器发生。

图10示意性示出一个包括许多存储单元的NAND型闪存阵列90。每列包括一个选择晶体三级管Ti-1，存储晶体三级管Mi-1到Mi-j，以及选择晶体三极管Ti-2，所有都串联在一起。每列能通过各自的选择晶体三极管Ti-1和Ti-2，分别连接到一个位线BLj和共用源CS。选择晶体三极管Ti-1和Ti-2的控制栅极分别连接到选择线SI1和SI2。存储晶体三极管Mi-1到Mi-j的控制栅极分别连接到字线W1到Wj。典型地，阅读操作以页的方式完成，即，连接到字线的快闪存储单元被一起读出。

在存储阵列中的个别NAND型快闪存存储晶体三极管的编程和清除的大的变化是普通的。变化可以是由于结构不同，引起门限电压不同。这样的变化导致在存储晶体三极管之间的编程和擦除速度的不同。根据本发明，NAND型快闪存储阵列90可使用固定的或者用户控制的编程和擦除电压

成像支持

便携式数据收集设备包括二维(2D)电荷耦合器件(CCD)光敏元件阵列成像组合部件，能够成像位于成像部件的成像目标区域内的目标对象。目标对象可以是可成像的一个数据表单，签名，或者细目或者文件。当以数据格式阅读模式或者签名区域捕捉形式操作，成像系统可以使用二进制和分区处理，导致多个目标数据表单的有效阅读或者目标签名区域的图象的有效捕捉。这个成像部件能解码一维条形码数据表单，诸如，代码条，代码39，代码93，代码128，交叉存取的2和5，和UPC/EAN；二维条形码数据表，诸如，PDF417和超码；或者矩阵式数据表，诸如，矩阵码和数据矩阵。

图象阅读设备包括一个线性图象传感器，诸如CCD传感器，包括预确定数量的光电二极管(表现为象素)，排列成一排，以预确定的方向定位。图象阅读设备也包括一个成像透镜，用于在图象传感器上成像。图象传感器捕捉在目标线(扫描线)上的图象，扫描系统操作，用于与线性图象传感器一起扫描目标，以至于线性图象传感器捕捉多个扫描线，直到捕捉到整个目标的图象。

图象阅读设备也能与图象传感器结合在一起作为一个扫描单元。随后，扫描系统操作，使得扫描单元被驱动，用于扫描目标(“平面扫描器”)，或者，目标被驱动，使得它能够被扫描单元扫描(“移动式扫描器”)。在第一种情况中，例如，目标被放置在透明板上，然后，扫描单元相对于透明板被移动。通常，透明板的位置离扫描单元很近，扫描单元的移动范围通常必须和目标一样大，以至于这样的图象阅读设备的体积很大。在第二种情况中，由于目标移动经过扫描单元，必须提供用于移动目标的结构。这样的扫描器的众所周知的例子是供纸器，目标通常是一页纸。同时，在这种情况，目标以相对近的位置移动过扫描单元。另一个类型的扫描系统是“照像形式扫描器”，可以捕捉远离扫描系统的目标的图象。在这样的扫描系统中，提供了成像透镜，形成整个目标的图象，随后，图象传感器沿着表示成像镜头形成的图象的位置的线移动。

指纹阅读器

由于指纹阅读器的电路可以包括在条形码阅读终端的ASIC中，提供识别指纹与数据库中预录入的指纹的匹配概率。人们可以将他们的手指放在识别阅读器上，阅读器扫描指纹，编码图象，通过红外线(IR)或者射频(RF)传输，确保将指纹编码传送到位于装置上的接收机。例如，指纹识别设备可以被用于检查是否某一用户有权访问终端的指定功能。在这种方式中，只有个别人被批准接入，他们的指纹被扫描到存储于终端中的存储模块中。此外，指纹阅读器有能力将捕捉的指纹图像无线传输到中央设备，使用自动指纹识别系统进行身份检验。

可选择地，或者另外地，数码相机可以模仿指纹阅读器的扫描形式。模仿包括从图象中提取象素的线性条纹，并将他们连接在一起的步骤。典型地，条纹是1-3个象素的宽度，100-2000象素长，面向几个不同的方向。这使得特征向量更少的取决于指纹的方向。指纹图象可以实时采集或者是先前准备的图象。

USB主机

USB IO系统管理外围设备的动态连接或者分离。这个状态，被称为列举，包括与外围设备的通信，以披露如果未负载而应负载的设备驱动器的身份。在列举期间，向每个外围设备分配唯一的地址，用于运行期数据传输。在运行期间，主机条形码阅读终端启动处理，并为此作出反应。另外，终端软件将外围设备结合成系统功率管理方案，并能管理整个系统的功率，而不需要用户的交互。

网络集线器提供与USB外围设备的另外的连接。网络集线器还可以将管理的功率提供给与之相连的外围设备。它可以识别外围设备的接入，在初始化期间提供给每个外围设备至少0.5W的功率。在主机终端软件的控制下，网络集线器可以提供更多的设备功率。一个新接入的网络集线器将被分配一个唯一的地址，网络集线器可以被级联，最多可以有五级。在运行期间，网络集线器作为一个双向中继器使用，在上行(朝向主机)和下行(朝向设备)线路上，中继所需的USB信号。集线器也监视这些信号，处理针对他的事务。所有其他的事务被中继到与之连接的设备。

USB外围设备是从动设备，遵守定义的协议。他们回应来自主机条形码阅读终端的请求信息。外围设备进行响应，控制执行，例如，请求有关设备的详细信息以及它的配置。外围设备发送数据到主机并且接收来自主机的数据，所述数据使用标准的USB数据格式。这些发送到主机或者来自主机的标准的数据移动以及外围设备的解释，通过很小的主机软件变化，就能带给USB巨大的灵活性。

磁条接口

磁条阅读器的磁头被连接到磁条阅读器接口电路。磁头阅读在卡后面的磁条。磁条卡阅读器随后发送数据到条形码阅读终端，在那儿，信息被记录到系统存储器中。优选地，经过红外线收发器，发送卡数据到基本单元，从那儿，经过嵌入于基本单元的LAN接口或者RF链路，数据到达主机终端。这预留存储卡片槽，用于方便的阅读卡片。在另一个具体实施例中，卡数据经过连接到安装在存储卡上的主计算机的LAN接口或者RF LAN链路被发送到主计算机。

现在转到图11和12，分别示出便携式电子设备的前视图和后视图。在这个例子中，便携式电子设备是一个手持式终端100，使用在无线通信网络中，用于跟踪库存量，存储数据等。用户可以通过例如小键盘，条形码扫描器等独立于被连接到LAN或WAN的手持终端100的设备，输入或者和/或处理数据。当手持终端100不包括用于到LAN或者WAN的实时数据通信的无线电接收装置，数据被存储到手持终端100的存储器。在这样的情况下，当手持终端100最终连接到LAN或WAN时，数据可发送到主计算机(未示出)。值得注意的是，按照本发明，便携式设备也可以包括实质是便携式的，其中有电子电路设备的任何其他设备。例如，便携式装置可以是膝上型计算机或者笔记本电脑，PDA，或者甚至是一个蜂窝电话或者寻呼机，他们都使用可充电电池。

手持终端100包括一个机体110，用于向用户显示信息、允许用户输入信息和/或操作命令的触摸屏120，一组允许用户输入信息和/或操作命令的用户接口键130，条形码阅读器140。还可以包括笔140和笔夹144(图12)，用于和触摸屏120一起使用。条形码阅读器140适用于读出在条形码标签等上的信息。手持终端100可包括一个LED，照亮以反映条形码是否被正常或者不正常的阅读。所述的组件120，130和140位于细长的机体110上，有这样的外形，使得适合于用户伸开的手掌。

同样位于机体110之中的是扬声器150，用于发送和接收音频信号。机体110也可以包括一定数量的诸如是前面和后面的壳160和170，以及电磁组盖180(图12)的外壳部分。ASIC可以被放置在前壳和后壳160和170之间，或者在电池盒内。此外，手持终端100可以被构造成易于ASIC移出，允许ASIC放在手持终端100的里面或者外面。机体110也可以包括一个扶手带190(图12)，使得用户舒适使用。用户接口键130包括所有的文字数字键的小键盘，功能键，输入键等。手持终端100包括一个窗口，通过它条形码阅读器140可以阅读呈现给手持终端100的条形码标签。同时，手持终端100包括一个ON/OFF电源键200，用于将设备设置为打开和关闭。

尽管示出和描述的发明代表某个或者某些优选的方面，通过阅读和理解说明书和附图，等效改变和修改可以发生在本领域的其他方面。特别，考虑上述组件(系统，组件，系统，等)实现的各种功能，用于描述这样的组件的术语必须符合，除非不同指示的，实现上述组件指定的功能的任何组件(即，功能等同物)，即使不是所揭示的实现发明所示出的具体实施方式的功能的结构的结构等同物。另外，本发明的特有特征可以是关于几个方面的其中之一进行描述，这样的特征可以与其他方面的一个或者多个特征结合到一起，得到期望的或者有利于任何所给出或者特有的应用。此外，为了扩展用在详细描述或者权利要求中的词“包括(includes)”，这样的词是指包括类似于“由...组成(comprising)”的形式。

Claims

1.一种便携式电子设备其特征在于包括：与便携式电子设备相连的成像器；与便携式电子设备相连的激光扫描器；以及一个包括用于与成像器和激光扫描器通信的电路的专用集成电路(ASIC)。

2.如权利要求1所述的便携式电子设备，其特征在于进一步包括一个数据混合器，用于接收来自多个信源的数据，根据数据的类型或者内容分配数据到多个目的地。

3.如权利要求1所述的便携式电子设备，其特征在于便携式电子设备是条形码阅读终端。

4.如权利要求1所述的便携式电子设备，其特征在于ASIC进一步包括实现至少一种以下功能的电路：电源管理；唤醒控制和关机；临界挂起关机；热启动和冷启动；WAN(广域网络)无线电串行端口；矩阵式键盘扫描；IP安全；模拟转换器；触控式面板；智能型和非智能型电池；模块化存储IDE接口；指纹阅读器；USB主机；磁条接口。

5.如权利要求4所述的ASIC，其特征在于智能型和非智能型电池功能包括电源测量功能。

6.如权利要求4所述的ASIC，其特征在于智能型和非智能型电池功能包括循环寿命功能。

7.如权利要求4所述的ASIC，其特征在于智能型和非智能型电池功能包括电荷控制功能。

8.如权利要求4所述的ASIC，其特征在于智能型和非智能型电池是Ni-MH(镍氢)电池。

9.如权利要求4所述的ASIC，其特征在于智能型和非智能型电池是Li-Ion(锂离子)电池。

10.如权利要求4所述的ASIC，其特征在于模块化存储IDE接口功能包括NAND存储功能。

11.如权利要求4所述的ASIC，其特征在于模块化存储IDE接口功能包括一个CF卡功能。

12.一种便携式数据收集系统，其特征在于包括；条形码阅读终端；数据混合器，用于接收来自多个信源的数据，根据数据的类型或者内容分配数据到多个目的地；专用集成电路(ASIC)，具有与成像器和激光扫描器通信的电路，并至少实现以下的一种功能：电源管理；唤醒控制和关机；临界挂起关机；热启动和冷启动；WAN(广域网络)无线电串行端口；矩阵式键盘扫描；IP安全；模拟转换器；触控式面板；智能型和非智能型电池；模块化存储IDE接口；指纹阅读器；USB主机；以及磁条接口。

13.如权利要求12所述的系统，其特征在于为激光扫描器和成像器数据提供一个到系统存储器的共用数据通路。

14.一种专用集成电路(ASIC)，其特征在于具有与成像器和激光扫描器通信的电路，至少实现以下的一种功能：电源管理，唤醒控制和关机；临界挂起关机；热启动和冷启动；WAN(广域网络)无线电串行端口；矩阵式键盘扫描；IP安全；模拟转换器；触控式面板；智能型和非智能型电池；模块化存储IDE接口；指纹阅读器；USB主机；磁条接口。

15.一种便携式数据收集系统，其特征在于包括：条形码阅读终端；专用集成电路(ASIC)，具有电路实现以下的功能：电源管理，唤醒控制和关机；临界挂起关机；热启动和冷启动；WAN(广域网络)无线电串行端口；矩阵式键盘扫描；IP安全；模拟转换器；触控式面板；智能型和非智能型电池；模块化存储IDE接口；指纹阅读器；USB主机；磁条接口。

16.如权利要求15所述的便携式数据收集系统，其特征在于进一步包括一个数据混合器，用于接收来自多个信源的数据，根据数据的类型或者内容分配数据到多个目的地。

17.如权利要求16所述的便携式数据收集系统，其特征在于来自多个信源的数据在系统内被解码。

18.如权利要求17所述的便携式数据收集系统，其特征在于来自多个信源的数据在随后的时间里在条形码阅读终端上被离线解码和处理。

19.如权利要求16所述的便携式数据收集系统，其特征在于来自多个信源的数据通过公共驱动器被发送。

20.如权利要求16所述的便携式数据收集系统，其特征在于来自多个信源的数据至少是生物统计识别数据，磁条数据，和RFID数据中的至少一种。