CN1457615A - 通过固有主从关系接口进行对等通信的方法与设备 - Google Patents

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Abstract

一种用主－从协议在系统内建立对等通信的方法，允许第一从属设备(504)作为主设备并与诸如第一从属设备的辅助设备的第二从属设备(506)进行通信。第一从属设备发送包括一个数据组与一个功能地址(608)的第二消息，功能地址代表主设备的从属设备中的一个功能，在此作为一个路由器，然后将第二消息传送至第二从属设备。这允许从属设备彼此之间进行通信而无需主机或主设备的直接控制。

Description

通过固有主从关系接口进行对等通信的方法与设备
技术领域
本发明涉及到计算机网络，尤其是涉及对遵循主从协议的计算机网络内的从属设备发出的通信信号的控制。
背景技术
通用串行总线(USB)是一种非常普遍的主从协议。USB是一种高速串行总线，它支持例如键盘、打印机、扫描仪和指向设备之类的设备。由于这种协议允许用有限个接头连结多个设备形成网络，而且用户使用友好，所以USB系统已经成为计算机工业中的一种标准。典型情况下，系统在周边元件扩展接口(PCI)桥路上运行，但是也可以在其它主桥路或I/O总线上运行。
在USB系统架构内，可以将两个或多个设备互连进行通信。通常称这些设备为USB设备，这种定义取决于USB设备中的硬件或软件元件。通常定义一个或多个USB设备为周边设备或从属设备。周边设备可以是输入或输出设备。例如，常见的周边设备包括打印机、调制解调器、扫描仪或者其他任何与主机进行数据交换的设备。每个周边设备与主机直接相连或者通过一个USB集线器连接。事务处理在外围设备与主机之间发生。USB驱动器必须提供USB设备与主机系统(即计算机)内应用软件之间的接口。USB协议的一般目的是允许主计算机与外围设备间简单且快捷的互连。
图1为现有技术的系统图，表示了一个常用的USB系统，以及从主机或者主设备102流向从属设备104的数据流，如果需要，该数据流还可以自从属设备104流向主设备102。USB协议要求主设备102控制流入从属设备104或由其发出的事务处理。主设备向由物理地址指定的特定设备发送第二消息。图2表示了现有技术的第二消息的代码顺序，其中代码被分成段：标记段、数据包段以及握手段。图3表示了数据包段300的详细视图，这是本发明所感兴趣的。数据包段300包括同步位302、包ID304、设备地址306、终点308地址、循环冗余码校验(CRC)310以及预计被指定地址接收的数据312。蜂窝式无线电话或蜂窝电话开始发展成计算机的外围设备以存储并管理数据。为了无线接入互联网或者向计算机上载或从计算机下载数据，可能将蜂窝电话连接到计算机上。数据的传送可能出于备份目的或者为了同步个人电脑与无线电话之间的数据，例如地址簿或者约会信息之类的个人信息。
蜂窝式移动电话的能力还可以通过将外部辅助设备与电话连接而得到扩展。辅助设备是电子连接的，允许在电话于辅助设备间进行数据通信。典型情况下，电话中的微处理器控制电话于辅助设备间的数据事务处理，在电话的物理结构外扩展了微处理器的控制。辅助设备的例子包括扬声器电话上的芯片、个人数字助理(PDA)或者自动设备。辅助设备可以是被动的，也被称为沉默的，只能从蜂窝电话接收信息，辅助设备也可以是主动的，也被称为智能的，其中辅助设备与电路与电话进行通信。目前的方法和协议很慢，限制了与辅助设备通信的速度与数据类型。目前通信协议的另一个缺点是没有一个建立通信的标准方法。因此，需要改进通信网络协议来提高数据速率，并考虑在电子设备间进行通信的通用方法。
USB协议在无线电话中的实现支持了允许它与计算机高速连结的简单且快捷的解决方案。在USB协议下，可以将蜂窝电话定义为受计算机或主机的指令控制的外围或从属设备。蜂窝电话不能启动指令，它只能对主机发出的指令做出响应。将USB用于辅助通信引起了一个问题，即移动电话必须初始化并控制辅助设备间的事务处理，而不管它们是无声设备还是智能设备。因此需要一个单独的协议操作这些辅助设备。通常情况下这需要辅助的软件，而且这种类型的辅助操作在标准的USB下无法实现，因为这要求电话充当主机，而这与规模和需求不断减小的趋势相反。
因此，需要建立在运行于主从协议下的系统内对等通信的方法，它可以增加多个设备间的连通性，实现能源管理，并可以为互连的设备提供身份验证。
附图说明
图1为表示现有技术中主从关系的系统视图；
图2代表现有技术的通用代码序列；
图3为现有技术代码序列的详细表示；
图4为根据本发明优选实施例的蜂窝式无线电话的方框图；
图5为表示根据本发明的数据流的系统视图；
图6为使用根据本发明优选实施例的辅助协议的系统的方块图；
图7代表根据本发明优选实施例的代码序列；
图8为表示根据本发明优选实施例的辅助协议主设备的初始化顺序的流程图；
图9为表示根据本发明优选实施例的辅助设备的初始化顺序的流程图；
图10为表示控制辅助协议的主设备与辅助设备间事务处理的一般步骤的流程图；
图11为表示根据本发明优选实施例的事务处理内的控制顺序图；
图12为表示根据本发明优选实施例的事务处理外的控制顺序图；
图13为根据本发明优选实施例的主视图(？)发出的代码序列的方块图。
优选实施例详细介绍
下面的详细介绍是示例性的，而且不限制由如权利要求书限定的本发明。本发明涉及到在主从网络中从属设备之间(对等)的直接通信的方法。尤其是涉及允许一个从属设备充当主设备，因此可以直接控制它与其它从属设备间的事务处理。
本发明包含于主从协议，其中通常由一台主机作为主设备，控制它于从属设备间的全部事务处理。这种协议下的事务处理不会直接在从属设备间进行。USB协议是这种类型网络的实例。其它主从协议还包括BluetoothTM，HDLC等等。本发明的优选实施例在USB协议上添加了一个辅助协议，从而允许传统的USB设备取代主机充当这种协议的主设备。在本发明的优选实施例中，一个蜂窝式无线电话利用USB协议与一台计算机进行通信。这是由于USB是计算机网络的标准，而且很适合无线电话接入。然而，辅助设备通常连接至无线电话，而且根据USB协议的定义，计算机(通常为个人电脑或类似设备)起到主设备的作用。这就使得无线电话无法与它的辅助设备间进行自主通信。本发明的优点在于，允许由USB协议上增加的辅助协议将无线电话指定为辅助协议主设备(APM)。辅助协议的优点在于，向无线电话提供了在USB事务处理中的数据包段容纳附加地址信息的能力，从而允许向诸如根据分发明优选实施例的无线电话辅助设备的从属设备发送数据组。这就允许无线电话控制它与辅助设备及主机间的事务处理。发送至无线电话辅助设备或主机的数据组可能是USB协议中描述的任何一个，包括控制数据、请求数据或下载数据。传送的方式依赖于连接到蜂窝电话的辅助设备的类型以及希望进行的操作类型。尽管将无线电话作为本发明的优选实施例，任何实现与其它设备进行互连及通信的主从协议的电子设备都可以归入本发明。
在图4中，表示了一个无线通信设备400的方块图，例如根据本发明优选实施例的蜂窝电话。优选实施例中，帧发生器ASIC 402(如Mortorola，Inc.的CMOS ASIC)与微处理器404(如Mortorola，Inc.的68HC11)一起产生蜂窝电话或个人通信系统运行所需的通信协议。微处理器404利用由RAM 408、EEPROM 410和ROM 412组成的内存406(最好封装在一个外壳414内)来执行产生协议以及执行无线通信设备400的其它功能所需的步骤，例如写到显示器416、从用户接口418接收信息、控制频率合成器430、控制通信协议以及根据本发明的信息包的发送。同样是来自Motorola Inc.的I/O总线驱动器436控制从外部连接器138到微处理器404的数据组的输入和输出。ASIC404还处理通过音频线路424从麦克风422传来或送往扬声器426的音频信号。根据本发明的优选实施例，外部连接器438用于将无线通信设备连接到诸如无线通信设备的辅助设备或计算机的外部设备。与外部设备的连接叶可以通过无线连接而不是图4中所示的物理连接器实现，例如红外连接或BluetoothTM之类的射频连接等等。
图5为表示根据本发明优选实施例的数据流的方块图，图中说明了主机502或USB主设备、由本发明指定的第一从属设备504或辅助协议主设备(APM)以及第二从属设备506。第二从属设备406可能是一个无线通信设备400的辅助设备或类似设备或一台PC机。可以有更多的设备连接到APM502，但出于示意的目的仅画出一个。图4进一步表示了APM502与第二从属设备之间的真实与逻辑数据流。真实数据流(系统中数据传输所用的物理路线)用实线箭头(1到9)表示，而逻辑数据流(从起始设备到预计的接收设备)用虚线箭头(10和11)表示。例如，如果APM 504希望将一个数据组发送给第二从属设备506，则事务一508中数据组的逻辑流起始于APM 504，并由第二从属设备506接收。真实数据流是从APM 504到用作路由器的主机502，最后到第二从属设备506。在某些情况下，APM 504可能希望于主机进行通信，则逻辑流为从APM 504到主机502。
参见图6，图中表示了一个根据本发明优选实施例的无线电话602和自动汽车工具箱(hands free car kit)604以及一个“智能”手持机606。在本发明的优选实施例中，无线电话602被优先指定为APM 504，因为它是多数事务请求将作为起点或者作为操作的主要目标的主要设备。为了让APM 504将事务处理导入预计的从属设备或者智能手持机606，将第二逻辑或功能地址608分配给智能手持机606中的一个寄存器。可以将多个功能地址分配给根据本发明的一个设备，代表不同的功能、行为、操作或设备中的存储区域，然而为了简化，这里用一个作为代表。功能地址608的优点在于，它进一步扩展了USB协议的操作，使得由唯一一个功能地址608代表的多个“虚拟”设备可以驻留在一个物理设备之内。因此，其中的一个或多个功能地址608与一个物理设备关联。
在目前的无线电话系统内，无线电话作为主设备或主机并控制辅助设备。由于USB协议不允许这样的方式，因此本发明指定无线电话400作为附加USB协议的APM 504以利于与辅助设备的成功通信。例如，PIM将有一个内存区域用于存储一个电话号码。这个信息与PIM中的一个功能地址关联，在从PIM中选择期望的电话号码时，无线电话将通过功能地址检索这个信息。与PIM中的第二功能地址关联的对象可能是一个URL，或者是另一个电话号码，或者是可能包括在无线电话操作中的一个相关数据。根据希望执行的功能，允许APM 504与设备通过设备的物理地址以及功能地址608进行通信。由于相同的功能地址608可以代表多个物理设备，功能地址608可以支持多个而不是唯一的设备，例如多个智能手持机。举例说明，多个智能手持机可以串联到APM。每个智能手持机用相同的功能地址608代表一个给定的功能，例如显示。当APM 504向显示功能地址发送一个数据包时，数据在所有智能手持机606上显示。
功能地址608可以与任何数目的APM希望控制、管理或初始化的行为关联。例如，APM可能是汽车中的移动电话，很多情况下它被装于行李箱中，或者某些由于尺寸或人体工程学的限制而不易接近的位置。收发机以及移动单元的逻辑部分通过用户放置的智能手持机606的辅助协议连接。功能地址代表多种功能，如用户接口、扬声器、麦克风或者其它与移动电话的操作相关联的功能。
其它可能连接或串联至移动电话的辅助设备的例子包括但不局限于个人信息管理器(PIM)、自动汽车工具箱、智能手持机、计算机、个人数字助理、BluetoothTM设备，所有这些都需要与用户单元进行通信以完成适当的功能。
物理地址是动态的(即根据每个设备到主机的连接改变)，因而，在系统初始化或设置阶段根据从属设备到系统的连接进行分配。然而，将功能地址永久地分配给一个行为或功能是有利的。在初始化过程中，物理地址被分配，然后与代表物理设备的功能地址关联。然后将相关或路由表存储入USB主机502，使得在APM504初始化一个事务处理时，功能地址608可以与进行路由的预计物理地址610关联。因此，从属设备中至少装载两个地址，一个由主机502分配给物理设备的物理地址，以及永久分配给给定第一从属设备个行为或功能的功能地址608。
参见图7，表示了根据本发明优选实施例的代码序列700。这个代码序列700的优点是，将本发明的功能地址608包含入代码序列700的数据部分。当路由器接收到从APM 504发出的代码序列700，从数据部分704中读出功能地址。
见图8，流程图示意了作为APM 504的蜂窝电话到主机(502，604)的初始化过程。在步骤802中，主机(502，604)检查APM 504的连接。如果存在一个新的APM 504，主机将执行重置功能806。在步骤808中，主机(502，604)为APM 504指定一个物理地址610。然后在810中，主机(502，604)将申请设备描述符。为了检查APM 50与主机是否兼容，主机(502，604)检查设备描述符的厂商信息。主机做出代码是否接受的决策812。如果代码可接受，在步骤816中配置APM 504。一旦配置了APM 504，主机(502，604)将查询APM 504中包含辅助命令的辅助数据。如果APM 504中没有数据820，主机(502，604)将回转至步骤818，继续查询辅助数据。如果APM 504包含数据820，主机进入下一步，检查附加指令822。如果不存在附加指令，主机回转至818，然后查询APM 504的辅助数据。如果附加指令可用822，主机将APM504的功能地址和物理地址存储入路由资料库824。
一旦APM 504被初始化到主机，第一从属设备定优先初始化到本发明优选实施例的APM504。参见图9，描述了本发明的从属设备或本发明优选实施例的辅助设备的初始化。初始化APM 504的辅助设备的第一步是APM 504接收辅助的附加指令(步骤902)。APM 504通过向辅助设备发送查询信号做出响应(步骤904)。辅助设备用对查询的应答作为响应(步骤906)，APM 504将验证查询信号(步骤908)。如果查询是正确的，APM 504将从辅助设备申请设备描述符(步骤912)，然后通过辅助设备将其发送(步骤914)。如果接收到一个单独功能(步骤916)，APM 504将附加功能(步骤918)，开始应用该功能(步骤920)。如果接收到多个功能(916)，APM 504将附加功能924，926开始应用该功能，然后附加下一个功能924，直至全部功能被附加而且各自的地址被接收922。在这个点上，APM 504可能与所有连接的辅助设备进行通信。
在为了适应主机操作最大的灵活性的另一个优选实施例中，所有的设备必须使所有接收到的指令包中的目的逻辑地址与它们所支持的逻辑地址匹配。如果目的地址不匹配，设备将忽略此第二消息。这就允许主机在基于子地址的第二消息的显式路由与将全部信息广播给全部设备之间进行选择。例如，如果系统中附加了两个相同类型的设备(即附加了两个手持机)，主机将把全部信息发送至两个物理设备的逻辑地址对应的地址中。
见图10，表示了根据本发明优选实施例的APM 504事务处理的一般控制流程。APM 504可能开始控制自辅助设备发出或发送至辅助设备的事务处理。作为起始，主机查询为与第一物理地址的APM 504(步骤1002)。如果APM 504内有要发送至一个从属或辅助设备的数据组，APM 504将产生包括要发送的数据以及期望发送位置的功能地址的第二消息二作为答复。功能地址由数据的头部提供，它指明了数据组的最终目的。第二消息二被路由器接收。功能地址608从第二消息二中被检索(步骤1006)，并与存储于路由数据库内的第二物理地址1012相关联(步骤1008)。之后产生包括第二物理地址、功能地址和APM 504发出的第一数据组的第二第三消息。然后此第二消息被送入第二物理地址，其中第一数据组被发送至功能地址(步骤1014)。
如前所述，在辅助协议下也可以执行USB标准中规定的多种类型的事务处理。包括控制数据、请求数据或下载数据。本发明优选实施例的方法的数据顺序如下所示，其中表示了配置段、数据段和状态段。注册设备详细的例子建立                                               建立段DATA0                                             数据查询bmRequestbRequestwValuewIndexwLength输入                     SU到主机
                     DATA1                    数据段
                     低层协议
                     SU地址
                     HS_ROOT地址
                     预留
                     Get_Descriptor
                     EOP主机到SUACK                                               状态段主机到AccySETUPDATA0bmRequestType OUT                                 被发送bRequest                                  用于Accy的数据wValuewIndexwLength输出DATA1低层协议SU地址HS_ROOT地址预留Get_DescriptorEOP
                                            ACCY到主机
                                            ACK主机到ACCY建立数据0                                           数据查询bmRequestType输入bRequestwValuewIndexwLength输入
                                  ACCY到主机
                                  DATA1
                                  低层协议-resp
                                  SU地址
                                  HS_ROOT地址
                                  预留
                                  Get_Descriptor
                                  <描述符数据>
                                  EOP
可能发生许多特殊的事务处理，但是遵循这个数据流的常见实例包括从PIM辅助设备的地址簿中检索电话号码，以及将号码存储于电话中用于拨号；
本发明进一步允许本发明优选实施例的APM 504或蜂窝电话控制整个系统的能源管理。由于许多情况下蜂窝电话用一块电池供电，由电池监测并控制能源的使用以尽可能延长电池的寿命是有利的。在本发明中，适应电池特性的电话可以向整个系统发送命令，以最有效的方式延长电池的寿命。同样地，任何其他辅助设备都可以唤醒系统，如果情况要求它如此。
本发明的优选实施例的优点是，进一步允许辅助设备或其它外部主设备串联。例如在本发明中，这允许一个外部计算机通过主设备向移动电话传送数据。计算机可以使用某个电话接口，就像它直接连接到电话一样。外部计算机还可以作为另一个辅助设备，从而可以被电话控制。另一个实例是附加到一个主机上的蜂窝电话或APM 504，该主机附加到另一个主机上，而这个主机附加到另外一个计算机上。
尽管上文图示并介绍了本发明，需要理解的是这些描述仅仅是作为示例性的，在不背离本发明的精神和范围内，本领域普通技术人员可以对其做出各种改变或改进。例如，尽管本发明的优选实施例中使用了USB协议，主从协议可能是BluetoothTM协议HDLC或其它常用的主从协议。尽管本发明特别用于便携式手持蜂窝无线电话，发明可以被用于任何无线通信设备，包括寻呼机、电子管理器，以及任何需要在主从协议上与其它从属设备直接进行通信的电子设备或计算机。申请人的发明只由下述的如权利要求限定。

Claims (20)

1.一种用于通过包括一个主设备和至少一个从属设备的固有主/从网络进行对等通信的方法，该方法包括的步骤有：
从所述主设备向一个从属设备传输第二消息一，所述从属设备中有第一物理地址，所述第一第二消息从所述从属设备中申请一个数据组；
从所述从属设备向所述主设备传输第二消息二，其中所述第二消息二包括一个表明所述数据组的真正目标的功能地址，而且其中第二消息二中包括所述数据组；
在所述主设备内，确定与所述第二消息二中所述功能地址关联的第二物理地址；和
对所述第二消息二做出响应，从所述主设备向所述第二物理地址发送第二第三消息，所述第二第三消息内有所述第二物理地址和所述第二消息二的所述数据组。
2.权力要求1的方法，其中发送所述第二消息二的步骤是对所述发送所述第二消息一的步骤作出响应。
3.权力要求1的方法，其中所述第一从属设备中包含一个收发机。
4.权力要求1的方法，其中所述第二物理地址代表一个第二从属设备。
5.权力要求1的方法，其中第二物理地址代表所述主设备。
6.权力要求5的方法，其中所述第二从属设备是一个无线通信辅助设备。
7.权力要求1的方法，其中所述功能地址与多个物理地址相关。
8.权力要求1的方法，其中由所述主设备发出的所述第二消息一被发送至连接至所述主机的所述多个设备。
9.权力要求1的第二消息，其中所述第二消息二进一步包括一个数据段，而且其中所述功能地址被插入所述数据短的头部。
10.权力要求5的方法，其中所述功能地址一对应于所述第二从属设备内的第一内存区域。
11.权力要求10的方法，其中所述第一内存区域与所述第二从属设备的第一功能关联。
12.权力要求1的方法，其中作为对所述第二消息二中的所述数据组的响应，所述第二物理地址向所述第一物理地址发送第四第二消息。
13.权力要求1的方法，其中所述主设备连接至第二主设备。
14.权力要求1的方法，其中多个主设备可串联接入所述主设备，而且其中所述第二消息二通过所述多个主设备发送，直至达到由所述功能地址指定的上述真正目标。
15.权力要求1的方法，其中所述从属设备向至少一个辅助设备发送一个能源管理命令。
16.权力要求15的方法，其中所述至少一个辅助设备可能发送一个请求唤醒系统的能源管理命令。
17.权力要求15的方法，其中所述能源管理命令是对激活上述至少一个辅助设备的一个模式一的请求，其中所述第一模式可操作地节约系统的能源消费。
18.一种允许无线通信设备作为USB主/从协议下的一个主设备，并控制在所述无线通信设备与连接到所述无线通信设备的辅助设备之间事务处理的方法，该方法包括步骤：
从USB主设备向具有第一物理地址的无线通信设备发送USB第二消息；
对所述第一USB第二消息响应，从所述无线通信设备向所述USB主机发出第二USB第二消息，所述第二USB第二消息中包括一个位于与上述辅助设备内终点对应的所述第二USB第二消息的数据部分内的功能地址一；
在所述USB主设备的路由器内确定与所述功能地址一关联的第二物理地址，其中所述第二物理地址对应于所述辅助设备；
从所述USB主设备向所述第二物理地址发送第三USB第二消息；
将所述第三USB第二消息发送至所述第二物理地址的所述功能地址一。
19.权力要求18的方法，其中所述辅助设备为多个无线通信辅助设备。
20.一种用于通过连接了主设备、通信设备和通信辅助设备的通用串行总线上(USB)实现对等通信的方法，该方法包括的步骤是：
在上述通信设备中接收上述主设备发出的第二消息一，上述通信设备中有第一物理地址，上述第二消息一从上述通信设备请求一个数据组；
从上述通信设备向上述主设备发送第二消息二，其中上述第二消息二包括一个表明上述数据组的真正目标的功能地址，而且其中第二消息二中包括上述数据组；
在上述主设备内，确定与上述第二消息二中上述功能地址关联的第二物理地址，
其中上述第二物理地址代表上述通信辅助设备；和
对上述第二消息二做出响应，从上述主设备向上述通信辅助设备发送第二第三消息，上述第二第三消息内有上述第二物理地址和上述第二消息二的上述数据组。
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