CN1658177A - 便携式设备中电源线通信的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于在便携式单元中共享主设备和从设备之间的电源线和数据通信线的装置和方法。用于共享便携式终端中的电源线和数据通信线的装置被配置成提供电池的充电功率到终端主体并可以包括电池通信单元，它用于通过单个电源线供应电池数据，其中放电功率通过该单个电源线提供给主体，并接收来自主体的通信数据；以及主体通信单元，它用于通过单个电源线将通信数据发送到电池通信单元并用于接收来自电池通信单元的电池数据。

Description

便携式设备中电源线通信的装置
发明背景
发明领域
本发明涉及用于共享主设备和从设备之间的信号线的装置和方法。
相关技术背景
图1是说明相关技术的便携式终端和电池之间电源线和数据通信线的示图。如图1所示，电池单元10和终端主体20之间的通信线包括将电池功率Vcc提供给终端主体20的电源线“a”、基于I2C(inter IC)协议在电池单元10和终端主体20之间同步传递串行时钟信号(SCL)的第一通信线“b”和传递串行数据信号(SDA)的第二通信线“c”以及接地线“d”。
图2是相关技术的便携式终端中电池和终端主体之间的通信协议的示图。如图2所示，I2C协议一般用作电池单元和终端主体之间双向通信的通信协议。
将参考图1和2描述相关技术的操作。在相关技术的便携式终端中，需要通过终端主体20的显示单元(例如，图1的显示单元21)将电池数据(诸如电池安装状态、电池的容量检查以及电池的充电或放电状态)传递给用户。基于特定的通信协议(例如，I2C协议)，在便携式终端和电池之间双向通信电池数据，从而用户可以获得所需的电池数据。
通信协议由串行时钟信号(SCL)和串行数据信号(SDA)构成。按各种数据速率进行数据通信。在标准模式中，按100Kbps进行数据通信。在快速模式中，按400Kbps进行数据通信，在高速模式中，按3.4Mbps进行。
如图2所示，当通过图1的第一通信线“b”传递的串行时钟信号SCL的信号电平是高且在通过第二通信线“c”传递的串行数据信号SDA的信号电平是低时，开始通信。在串行时钟信号的电平是低时，进行数据的电平转换，而在串行时钟信号的电平是高时，传递有效数据，且第二通信线“c”是稳定的。
但是，如上所述，相关技术具有各种缺点。在相关技术的便携式终端中，因为串行信号线(例如，第一通信线)和数据信号线(例如，第二通信线)被分别连接，在电池单元10和终端主体20之间提供了两个接触点。因此，由于多个信号线触点之间的干扰以及系统的使用(例如，长时间使用)，会产生短路问题。
通过这里的参考结合以上参考，其适于附加或可选细节、特点和/或技术背景的合适教导。
发明内容
本发明的目的在于解决至少以上问题和/或缺点或者提供至少以下所述的优点。
本发明的另一个目的在于提供一种装置和方法，其用于共享主设备和从设备之间的电源线和数据通信线，这解决了至少相关技术的问题和/或缺点或者提供至少以下所述的优点。
本发明的另一个目的在于提供一种用于共享电源线和数据通信线的装置和方法，它能使用便携式终端的终端主体和电池之间的电源线实现数据通信。
本发明的另一个目的在于提供一种用于共享电源线和数据通信线的装置和方法，它能提供被设计成分离功率和数据的新颖电路结构。
本发明的另一个目的在于提供一种用于共享电源线和数据通信线的装置和方法，它能基于用于数据发送和接收操作的新颖控制方法得以实现。
本发明的另一个目的在于通过电源线提供数据通信，而不使用用于电池和主体之间的通信的信号线。
本发明的另一个目的在于提供连接终端，它被安装用于电池和主体之间的信号线，以减少或避免信号线之间的干扰或者由于断路/短路引起的故障。
为了至少整体或部分地实现以上目的，提供了一种装置，它包括电池通信单元，它被配置成通过电源线将电池数据和电源提供到便携式终端主体并通过电源线从该终端主体接收通信数据；以及主体通信单元，它被配置成将通信数据发送到电池通信单元并通过电源线从电池通信单元接收电池数据。
为了进一步至少整体或部分地实现以上目的，提供了一种用于将功率提供给便携式终端的方法，它包括：提供电源线，通过该电源线将电池功率耦合到便携式终端；通过电源线将电池数据发送到便携式终端；以及通过电源线发送来自便携式终端的通信数据。
为了进一步至少整体或部分地实现以上目的，提供了一种用于使用通信线路在电池和终端主体之间传递功率和数据通信的方法，它包括：提供用于耦合电池和便携式终端主体的通信线路；以及通过通信线路发送电池数据和功率。
为了进一步至少整体或部分地实现以上目的，提供了一种用于使用通信线路在电池和终端主体之间传递功率和数据通信的方法，它包括：提供用于电池和便携式终端主体之间的连接的通信线路；以及通过该通信线路发送终端通信数据和功率。
为了进一步至少整体或部分地实现以上目的，提供了一种用于共享便携式终端中的功率和数据通信线路的装置，它被配置成将电池的充电功率提供到终端主体，该装置包括：电池通信装置，它用于通过单个电源线供应电池数据，其中放电功率通过该单个电源线提供给终端主体，并用于通过电源线接收来自终端主体的通信数据；以及主体通信装置，它用于通过单个电源线将通信数据发送到电池通信装置并用于通过电源线接收来自电池通信装置的电池数据。
本发明的其它优点、目的和特点将在以下的描述中阐述，且通过以下内容的审查或者通过实施本发明中的学习将为本技术领域内的熟练技术人员显而易见。可以如所附权利要求书中特别指出地实现和获得本发明的优点和目的。
附图概述
将参考附图详细描述本发明，其中相同标号表示相同元素，其中：
图1是说明相关技术便携式终端的主体和电池之间电源线和通信线的示图；
图2是相关技术便携式终端中电池和主体之间的通信协议的示图；
图3A是说明根据本发明的较佳实施例中将电池功率提供给终端主体的电源线的示图；
图3B是说明根据本发明的较佳实施例中将数据从电池单元传递到终端主体的数据通信线的示图；
图3C是说明根据本发明的较佳实施例中将数据从终端主体传递到电池单元的数据通信线的示图；
图4A是实例性波形的示图，它表示用于通过主体和电池之间的电源线和数据通信的提供给主体的Vcc电池功率的Vcc+5V；
图4B是示出根据本发明的较佳实施例的适于电源线通信装置的实例性通信协议的示图；
图5A是示出根据本发明实施例的主体的主设备和电池单元的从设备之间的数据发送和接收的数据格式的示图；
图5B是示出基于图5A的通信分组的实例性数据发送和接收过程的流程图；以及
图6是示出根据本发明的主体的主设备和电池的从设备之间数据发送和接收过程的实施例的流程图。
具体实施方式
将参考附图描述根据本发明的用于共享电源线和数据通信线的装置和方法实施例。
图3A是说明根据本发明实施例的将电池功率提供给终端主体的电源线的示图。图3B是说明根据本发明实施例的将电池单元的特定数据传递给终端主体的数据通信线的示图。图3C是说明根据本发明实施例的将数据从终端主体传递到电池单元的数据通信线的示图。
如图3A-3C所示，电池单元100可以包括电池通信单元，它将电池数据通过适于提供电池功率的电源线提供到终端主体200并从主体200接收通信数据。主体200中的主体通信单元可以通过电源线将通信数据传递到电池通信单元并接收电池数据。
电池通信单元可以包括电池逻辑单元103、检查单元106、编码单元104、电池通信数据分离单元102以及解码单元105。电池逻辑单元103可以接收来自检测单元106的信号，它被配置成例如检测充电或放电电池的安装状态、电池容量以及电池的充电或放电状态，并产生电池的当前状态数据。编码单元104可以将电池逻辑单元103产生的数据转换成特定通信协议信号，以便传输到终端主体。电池通信数据分离单元102可以分离和接收来自电源线P的通信数据，而解码单元105可以解码来自终端主体200的通信数据。至少一个电池101可以包含在电池单元100内。
电池通信数据分离单元102可以包括由电阻器R1和电容器C1构成的高通滤波器，它被配置成滤波以分离与通过电源线P传输的通信数据匹配的电源信号。此外，适于电池通信数据分离单元102的高通滤波器可以进行滤波，从而由低频构成的充电或放电电池101的输出功率不被施加到解码单元105上。
适于电池通信数据分离单元102的高通滤波器可以执行匹配操作，从而从主体200通过电源线P施加到电池单元100的通信协议的频率被转换成预设的频率通带。因此，来自主体200的通信数据可以从电池功率中分离并应用到解码单元105。
编码单元104可以将来自电池逻辑单元103的电池数据转换成预设通信协议信号并用于应用到电源线P上以便传输到主体200。
主体通信单元可以包括主体编码单元204，它可以将被编码成特定或所选通信协议信号格式的通信数据传递到电源线P；主体通信数据分离单元202，它可以从来自电源的电源线P中分离电池数据并接收信号；以及主体解码单元205。主体解码单元205可以接收来自主体通信数据分离单元202的电池数据并将所接收的信号解码。
主体编码单元204可以基于预设的通信协议编码来自控制器203的通信数据。可以将被编码的通信数据应用于电源线P。
主体通信数据分离单元202可以从功率中分离应用于电源线P的电池数据。通过主体通信数据分离单元202分离的电池数据可以应用于主体解码单元205。
本发明的实施例可以提供指定(例如，高通)滤波器，它基于与通过电源线P传输的电池数据的匹配，从功率中分离电池数据。但是，本发明不限于此。
如图3A-3C所示，主体通信数据分离单元202可以去耦或避免具有所选(例如，低)频率的充电功率被应用于主体解码单元205。较佳地，可以将从电池单元100传递的高频电池数据与功率分离并被应用于主体解码单元205。
在适于主体通信数据分离单元202的实例性高通滤波器中，电阻器R2和电容器C2具有预设的通带，从而来自主体编码单元204的通信数据不被应用于主体解码单元205。因此，从电池单元100应用于主体200上的功率可以通过实例性低通滤波器201被应用于电源轨，且通信数据可以分别通过主体通信数据分离单元202应用于电源线P和电池通信数据分离单元102。因此，根据本发明的实施例，可以减少主体和电池通信单元之间的信号线或接触点。
如上所述，例如针对主体通信数据分离单元202和电池通信数据分离单元102，描述实例性滤波器。但是，本发明不限于此，因为其它电路或滤波器(例如，带通滤波器等等)也可用于提供所选的或对应于便携式终端(诸如PDA、网络垫、膝上电脑、便携式计算机等)的数据分离功能。
如上所述，如3A-3C的实施例说明分离电池逻辑单元103。但是，本发明不限于此，因为可以使用其它实例性实施方式。例如，电池逻辑单元103的功能可包含于分离的控制器电路中或与一个或多个检测逻辑106、编码单元104、解码单元105和电池通信数据分离单元102组合。此外，可以将电池通信单元的功能的各种组合组合入单个控制器或电路中。根据本发明的实施例，功能的类似组合或分配可以设置于主体通信单元中。
图4A是示出根据本发明实施例的实例性波形的示图，它表示通过主体和电池之间的电源线和数据通信提供给主体的Vcc电池功率的Vcc+5V。
如图4A所示，电压5V可以通过电源线P从电池101施加到主体。此外，基于编码Vcc+5V的AC电压，可以通过电池和主体分离单元102和202实现主体和电池之间的数据发送和接收。
图4B是示出根据本发明实施例的适于电源线通信装置的实例性通信协议的示图。如图3A-3C和4A所示，电池通信单元的编码单元104和主体编码单元204可以将数据的输出转换成预设的通信协议格式，且电池数据和主体通信数据可以分别被传输到电源线P。通信协议优选被称作用于高通滤波器的Manchester编码。
图4A-4B所示的实例性波形和通信协议可以应用于图3A-3C所示的装置并将使用其进行描述。但是，本发明的实施例不限于此，因为根据本发明实施例可以使用其它已知的通信协议。
如图4B所示，在Manchester编码中，假定在第一位段中保持高态(例如，值1)并在后续或后面的位段中高态被变为低态(例如值0)时，可以使用值0。假定在第一位段中保持低态(例如，值0)而在第二或后面的位段中将低态变成高态(例如，值1)时，可以使用值1。
在本发明的实施例中，主体200和电池单元100之间的数据发送和接收期间使用的预设通信协议频率可以是不同的，因为一原理，即通信频率被设定为不同以避免或减少数据干扰或提供数据分离，因为数据是通过一条线路(例如，电源或信号线)双向发送和接收的。从主体编码204传递的预设通信协议的频率带宽优选与从电池编码单元104传递的预设通信协议的频率带宽不同。
例如，当来自主体编码单元204的通信数据(例如，Manchester编码信号的信号)是1字节的数据状态检查信号(AAH)时，在通过电源线P将信号施加到电池通信数据分离单元102时，信号也可以以主体通信数据分离单元202的频率带宽被传递到主体解码单元205。
即，主体编码单元204的频率可以被设定为与通过主体通信数据分离单元202的频率带宽不同并可以与电池通信数据分离单元102的预设频率带宽相匹配。因此，在本实例中，将AAH信号应用于电池通信单元的解码单元105。
基于与通过电池编码单元104的电池通信数据分离单元102的频率带宽差，电池通信单元可以避免具有Manchester编码信号格式的开始信号55H/数据发送信号xxH/结束信号FFH被应用到解码单元105。此外，电池通信单元可以允许与主体通信数据分离单元202的预设频率带宽匹配。通过主体通信数据分离单元202将开始信号55H/数据发送信号xxH/结束信号FFH应用到主体解码单元205并由主体解码单元205进行解码。
图5A是示出根据本发明实施例的主体的主设备和电池单元的从设备之间的数据发送和接收的数据格式的示图。图5B是基于图5A的通信分组的实例性数据发送和接收过程的流程图。
以下将描述图5B的流程图操作：
1.响应于开始信号55H开始数据发送。
2.主设备可以检查是否周期性地从从设备输入数据(AAH)。
3.当从主设备接收分组时，对其的从设备响应可以是ACK信号(F5H)。
4.优选要被发送的数据数目优选被传递到分组的开始部分。
5.可以将校验和用于错误检测。
6.可以使用结束信号FFH形成数据的末端。
7.当发送和接收数据时，可以操作计时器，而在检测到超时时，数据发送和接收失败。
8.在发送失败时，再次尝试。当发送再次失败时(例如，两次)，可以将其作为通信失败处理。
图6是示出根据本发明实施例的主体的主设备和电池单元的从设备之间的数据发送和接收过程的流程图。如图6所示，数据发送和接收过程的实施例可应用于图3A-3C所示的装置。但是，本发明不限于此。
如图6所示，在过程开始后，主设备可以将数据发送开始信号发送到从设备(块S601)。从设备可以将ACK信号发送到主设备(块S602)。
可以在主设备和从设备之间进行数据发送和接收，且主设备周期性地检查是否存在要从从设备发送到主设备的数据(块S604)。作为检查结果，当存在要从从设备发送到主设备的数据时，主设备接收来自从设备的数据(块S605)。作为检查结果，当没有要从从设备发送到主设备的数据时，检查是否存在要从主设备发送到从设备的数据。可以首先发送从主设备到从设备的数据(块S603)。当发送所有数据时，可以发送数据结束信号(块S605)。响应于数据结束信号，从设备优选将ACK信号发送给主设备(块S606)。从块S606，可以结束该过程。
如上所述，实施例针对使用电源线的双向数据通信。但是，本发明不限于此，因为也可以在电源线上提供例如单向通信的其它通信。此外，在电池单元100或终端主体200的充电或放电功能/操作/状况期间，可以提供电源线上的这种数据通信。此外，电源轨可以包括适配器等等，它可以包括可用于电池充电操作中的充电器逻辑。
如图4A所示，通过5伏信号增加VCC电源电压提供数据。但是，本发明不限于此，因为除了信号通信线路、输入/输出端口或针脚上的功率可以通过编码功率的可测量可检测信号(电压)提供其它数据或信号。此外，虽然多个电源线可分别结合数据通信，但已示出单个电源线。
本说明书中对“一个实施例”、“一实施例”“实例性实施例”等等的参考意味着结合该实施例描述的特殊的特点、结构或特性包含于至少本发明的一个实施例中。说明书中各处出现的这些短语不必都涉及相同的实施例。此外，在结合任何实施例描述特殊特点、结构和特性时，其可以在本技术领域内的熟练技术人员的范围内结合其它实施例实现这种特点、结构或特性。此外，为便于理解，已将特定的方法过程描述成分开的步骤；但是，这些分开描述的步骤不应限制成在其执行中必须按该顺序。这样，某些步骤能按交替、同时等方式执行。
如上所述，本发明的实施例具有各种优点。本发明的实施例涉及装置和方法，它们被配置成使用主体(例如，主设备)和电池单元(例如，从设备)之间的一条线路实现数据发送和接收操作。根据本发明的实施例可适于便携终端(诸如PDA、笔记本计算机等)或其它装置中主设备和从设备之间的通信装置。此外，实施例可以通过电源线而不使用适于电池和主体之间的通信的信号线实现数据通信装置和方法。此外，可以减少或消除电池和主体之间信号线中使用的连接端子并减少或避免由于信号之间的干扰或短路/断路引起的错误操作。
前述实施例和优点仅仅是实例性的并不限制本发明。本教导可便于应用于其它类型的装置。本发明的描述旨在是说明性的，并不限制权利要求书的范围。许多可选方案、修改和变化将是本技术领域内的熟练技术人员显而易见的。在权利要求书中，装置加功能短语旨在覆盖这里所描述的结构。

Claims (22)

1.一种装置，其特征在于，包括：
电池通信单元，它被配置成通过电源线将电池数据和功率提供到便携式终端主体并通过电源线从该终端主体接收通信数据；以及
主体通信单元，它被配置成将通信数据发送到电池通信单元并通过电源线从电池通信单元接收电池数据。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电池通信单元包括电池通信数据分离单元，它被配置成接收和分离通过电源线接收的通信数据。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电池通信单元包括电池逻辑单元，它被配置成提供和控制电池数据的编码，以及根据通信协议控制通信数据的解码。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电池通信单元包括：
电池编码单元，它被配置成将按通信协议信号格式编码的电池数据传递到电源线；
电池控制器，它被配置成控制电池编码单元，以根据当前电池状态和通信协议编码电池数据；
电池通信数据分离单元，它被配置成分离通过电源线接收的通信数据；以及
电池解码单元，它被配置成解码从电池通信数据分离单元接收的被分离的通信数据。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述电池通信数据分离单元是滤波器，它与通过电源线传递的通讯数据匹配，该滤波器能分离该通信数据。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述滤波器是高通滤波器。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电池通信单元包括电池逻辑单元，它被配置成控制电池数据的编码，且其中电池逻辑单元被配置成分离随后控制根据通信协议的通信数据的解码。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述主体通信单元包括：
主体编码单元，它被配置成将按通信协议信号格式编码的通信数据发送到电源线；
主体通信数据分离单元，它被配置成将通信数据施加到电源线并将通过电源线从电源接收的电池数据去耦；以及
主体解码单元，它被配置成解码从主体通信数据分离单元接收的电池数据。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，包括终端控制器，它被配置成控制主体编码单元以根据通信协议编码通信数据。
10.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述主体通信数据分离单元是滤波器，它与通过电源线传递的电池数据相匹配，该滤波器能分离来自电源的电池数据。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述滤波器是高通滤波器。
12.如权利要求1所述的装置，其特征在于，电池通信单元被配置成通过电源线将电池数据和电池放电功率供应到便携式终端主体。
13.如权利要求1所述的装置，其特征在于，便携式终端主体被配置成通过电源线将电池充电功率提供给电池通信单元中的至少一个电池。
14.一种用于将功率提供给便携式终端的方法，其特征在于，包括：
提供电源线，通过该电源线将电池功率耦合到便携式终端；
通过电源线将电池数据发送到便携式终端；以及
通过电源线发送来自便携式终端的通信数据。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，包括：
根据按通信协议信号格式编码的当前电池状态将电池数据传递到电源线；
分离通过电源线接收的通信数据；以及
解码被分离的通信数据。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，分离包括将通信数据与通过电源线提供的功率去耦。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，去耦包括使用与被编码的通信数据匹配的相应滤波特性将通信数据滤波。
18.如权利要求14所述的方法，其特征在于，包括：
将按通信协议信号格式编码的通信数据传递到电源线；
分离通过电源线接收的电池数据；
解码该被分离的电池数据。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，包括将来自便携终端的电池充电功率提供到电源线。
20.一种用于使用通信线路在电池和终端主体之间传递功率和数据通信的方法，其特征在于，包括：
提供用于耦合电池和便携式终端主体的通信线路；以及
通过通信线路发送电池数据和功率。
21.一种用于使用通信线路在电池和终端主体之间传递功率和数据通信的方法，其特征在于，包括：
提供用于电池和便携式终端主体之间的连接的通信线路；以及
通过该通信线路发送终端通信数据和功率。
22.一种用于共享便携式终端中的功率和数据通信的装置，它被配置成将电池的充电功率提供到终端主体，其特征在于，该装置包括：
电池通信装置，它用于通过单个电源线供应电池数据，其中放电功率通过该单个电源线提供给终端主体，并用于通过电源线接收来自终端主体的通信数据；以及
主体通信装置，它用于通过单个电源线将通信数据发送到电池通信装置并用于通过电源线接收来自电池通信装置的电池数据。
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