CN1825855A - 无线集成电路及无线通信方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供保持信标间隔BI并能可靠进行数据通信的PHY层安装的无线集成电路及无线通信方法,其中:使用由从信标寄存器(49a)输出的信标发送信号(S49a)切换的选择器(46f),切换用以从RAM(44)向PHY部(47)发送数据的数据发送请求信号(S46f),在该信号(46f)成为“1”的时刻,开始传送。由此,在信标数据发送时,预先将信标数据传送至RAM(44),在信标发送间隔BI时刻且在PHY部47为发送状态时,进行信标数据的发送,能够保持信标间隔BI,且能够防止因PHY部(47)的状态造成的传送数据的发送差错。

Description

无线集成电路及无线通信方法
技术领域
本发明涉及使用了被包含在下列标准中的1个近距离无线通信用标准的ZigBee(ZigBee Alliance的商标:ZigBee同盟的商标)的大规模的无线集成电路(以下称为「无线LSI」)和无线通信方法,特别是它的发送数据控制,该标准指的是:与包含物理层(PhysicalLAYER,以下称为「PHY」)和其上层媒体接入控制层(Media AccessControl LAYER,以下称为「MAC」的数据链路层(Data Link LAYER)的接口(以下称为「I/F」)遵照IEEE(美国电气与电子工和师协会)802.15.4,将与无线LAN(Local Area Network)标准的IEEE802.11b相同的2.4GHZ的带宽分割成16个信道来利用的无线通信标准。
背景技术
现在,作为使用了ZigBee的无线LSI及无线通信方法,有记载于以下文献中的内容。
[非专利文献1]冲技术评论,冲电气工业(株)、2004年10月1日、第71卷、第4号、p.24-29,70-73
[专利文献1]专利第3513596号公报(图1)
图6是表示被用于非专利文献1、专利文献1等所记载的近距离无线通信的ZigBee的协议结构的通信层次模型图。
ZigBee的协议结构使用包含例如WL-PAN(Wireless PersonalArea Network:无线个人区域网)的国际标准标准的IEEE802.15.4的PHY1、MAC2及逻辑链路控制层(Logical Link Control LAYER,以下称为「LLC」)的数据链路层,将其上层的网络层(NETWORK LAYER)3及应用I/F层(APPLICATION I/F LAYER)4用ZigBee标准化。在应用I/F层4的上层设置用户(CUSROMER)可任意规定的应用层(APPLICATIONS LAYER)5。
PHY1具有接收功率测量和链路质量通知、确认信道的使用状况的CSMA-CA(Carrier Sense Multiple Access with CollisionAvoidance:带防碰撞的载波检测多址)等的数据收发功能,在网络构筑时,测量各信道的接收功率,可以寻找来自其它系统的干扰功率小的的信道。同样,在使用的信道质量劣化时,也可以提供变更通信信道的编排。PHY1的标准是,例如:频率2.4GHZ、信道数16、调制方式O-QPSK(Quadrature Phase Shift Keying:正交相移键控)、扩散方式DSSS(Direct Spread Spectrum:直接扩频)、数据速率250kbit/s、可使用地域为全世界。数据链路层有作为数据格式处理层的MAC2和LLC。网络层3是进行在被连接至网络上的2节点之间的的数据传送管理的层。
在MAC2中规定进行间歇工作或通带保证通信的信标(BEACON)方式和在全节点间相互直接通信的非信标方式。信标方式是以将被称之为PAN(Personal Area Network)协调器的网络管理节点作为中心的星形网络来使用的。PAN协调器定期地发送协调器信号,其它节点与信标信号同步并在被分配的期间进行通信。仅协调器分配的唯一节点占有信道,是可以不引起冲突的通信,被用于要求低延迟的通信。另一方面,非信标方式通常是用CSMA-CA的信道接入的方式。在以与周边节点直接通信的网格链路(mesh link)情况下使用时,取代各节点可随时直接通信的方式,需要能够常时接收发给自身的数据地接收待机,不能按照信标方式那样地间歇工作来实现省电化。
图7是表示在2台通信机之间进行ZigBee的数据收发的流程图。
例如,在2台通信机10-1,10-2之间用无线电频率(RadioFreaquencey:RF)2.4GHZ进行ZigBee的数据收发时,在各通信机10-1,10-2上设置有:无线收发部(以下称为「RF部」)11、进行调制解调的调制解调器部(MODEM)12、PHY部13、PHYI/F部14、MAC部15、MACI/F部16、网络层部(NETWORK)17、应用接口部(APPLICATION I/F)18及应用层部(APPLICATON)19等。
RF部11是用IEEE802.15.4的PHY1所规定的RF2.4GHZ通过天线进行收发的无线电收发两用机。调制解调器部12按照在IEEE802.15.4的PHY1中所规定的调制解调电路规定,调制或解调与PHY部13往来的数据。PHY部13按照在IEEE802.15.4的PHY1规定中的数据格式,在发送时向调制解调器部12输出IQ数据,在接收时取回解调数据。PHYI/F部14使用同步串行I/F(Synchronous CommunicationInterface:同步通信接口,以下称为「SCI」)等的串行I/F,进行PHY部13与MAC部15之间的数据收发。
MAC部15处理IEEE802.15.4的MAC2的全部的MAC命令。发送数据由MAC部15向PHY部13传送,用调制解调器部12所调制的RF部11及从天线被发送。由天线及RF部11所接收的接收数据在调制解调器部12被解调,通过PHY部13及PHYI/F部14被MAC部15分析,向上层(网络层部17)传送。MACI/F部16使用SCI等的串行I/F,进行MAC部15与网络层部17之间的数据收发。在网络层部17使用串行I/F在与主机一侧的中央处理装置(以下称为CPU)之间进行数据的收发。
作为根据IEEE802.15.4,开发按照ZigBee的规定的无线LSI时的电路结构例,考虑每个用户(CUSTOMER)的网络结构,有MAC安装的无线LSI10A和PHY层安装的无线LSI10B。MAC安装的无线LSI10A是根据IEEE802.15.4的RF部11、调制解调器部12、PHY部13、PHYI/F部14、及MAC部15、直至与由ZigBee所规定的上层的MACI/F部16取回的电路,具有可以将与上层层次主机CPU的数据收发精减化的优点。对此,PHY层安装的无线LSI10B是包含了根据IEEE802.15.4的RF部11、调制解调器部12、PHY部13以及直至PHYI/F部14的电路。在用户独自开发到MAC的情况下,采用PHY层安装的无线LSI10B的一方由于用户可以安装所希望的MAC,自由度增加。
作为图7所示的IEEE802.15.4的MAC部15的1个特征,采用使用了信标的超帧(super-frame)结构。图8示出了这个超帧结构的构成例。
超帧结构分割成:全部的装置可接入信标的间隔的CAP(Contention Access Period:争用接入周期)、特定的装置专有并可接入的CFP(Contention Free Period:无争用周期)、全部装置成为禁止接入的Inactive(非激活状态)期间。同样,CFP用GTS(Guaranty Time Slot:保证时间段)方法被分成7等分,可以向想要优先进行通信的装置分配。图8表示用GTS方法将被7等分的时间区分分别各3区分配在GTS1,GTS2上时的分配。将这期间被分配的装置可以优先地进行数据收发。再者,信标间隔BI被设定在超帧时间SD以上(BI≥SD)。
使用该超帧结构设定信标后,能够一边常时保持相同的间隔,一边进行数据的收发。因而,在IEEE802.15.4中有关于信标的发送间隔(信标间隔)BI的规定,必须遵守它。因此,往往使用这样的电路,其中,在无线LSI内部设置计时器并在信标发信时使内部计时器起动,比较存储在内部寄存器上的信标间隔设定值和内部计时器,在一致的时刻(构成信标间隔BI的时刻)发生中断,用中断来发送信标,从而保持间隔。
图9是表示记载于非专利文献1上的现有的PHY层安装的无线LSI10B的电路结构例的功能方框图。
PHY层安装的无线LSI10B是在与主机30之间用SCI等串行地进行信号收发的芯片,设有被连接至天线21的RF部11。RF部11经由串行传送信号线与调制解调器部12连接,该调制解调器部12经由串行传送信号线连接至PHY部13。在无线LSI10B上还设有:可存储发送数据等的随机接入存储器(以下称为「RAM」)22、进行信号的并行传送的总线23、保密部24以及未图示的寄存器(Register)等。RAM22通过并行传送用的总线23连接至PHY部13、保密部24以及PHY接口部14,另外,该PHY部13与保密部24用并行传送信号线连接的同时,PHY部13与PHY接口部14用并行传送信号线连接。
保密部24具有使用由IEEE802.15.4规定的AES(AdvancedEncryption Standard:高级加密标准)的加密功能,进行数据的加密。寄存器(未图示)是进行AES处理中所需参数的存储等的电路,在AES处理中或转换将数据传送至哪一个电路部或调整RAM22/加密部24/PHY部13的各电路部的不同的数据发送定时。
设在外部的主机30包括用软件执行MAC部15及网络层3和应用层5等的CPU31等,它将内部的数字信号(D)进行D/A变换成模拟信号(A)并输出,或将来自外部的模拟信号(A)进行D/A变换成数字信号(D)并取回,进行各种的输入输出(以下称为「I/O」)等。
下面,说明图9所示的无线LSI10B中的无线通信方法。
在将来自外部的MAC15的发送数据加密并从天线21发送,或将来自天线21的被加密后的接收数据进行解密时,使用保密部24。数据收发时不进行加密解密时,在发送时来自主机30一侧的MAC部15的串行的发送数据由PHY接口部14接收而并行传送,经由总线23存储到RAM22中。由于内部没有安装MAC部,在发送数据被存储到RAM22并存完时,开始从RAM22向PHY部13的并行传送,从该PHY部13经由调制解调器部12向RF部11串行传送,并从天线21发送。
在接收时,由天线21及RF部11接收的接收数据被串行传送后由调制解调器12解调,向PHY部13串行传送。被串行传送的接收数据从PHY部13向总线23并行传送并被存储在RAM22上。从RAM22上读出的接收数据经由总线23向PHY接口部14并行传送,并从该PHY接口部14向主机30串行传送。
在数据收发时进行加密解密的场合,在发送时,构成这样的信号路径:来自主机30侧的MAC部15的发送数据(串行传送)→PHY接口部14(并行传送)=>总线23(并行传送)=>存储在RAM22=>总线23(并行传送)=>用保密部24加密(并行传送)=>PHY部13(串行传送)→用调制解调器12调制(串行传送)→RF部11→从天线发送。
在接收时,由天线21接收的数据的信号路径是:RF部11(串行传送)→用调制解调器12解调(串行传送)→PHY部13(并行传送)=>由保密部24解密(并行传送)=>总线23(并行传送)=>存储在RAM22上(并行传送)=>总线23(并行传送)=>PHY接口部14(串行传送)→主机30。
对此,在现在的MAC安装的无线LSI10A中,在无线LSI10A内部设置主机30侧的MAC部15和MAC接口部16,代替图9的PHY接口部14。来自删除了MAC部15后的主机30′侧的发送数据,通过无线LSI10A内部的MAC接口部16及总线23存入RAM22。用无线LSI10A内的MAC部15进行该传送判断后,从RAM22读出发送数据,向PHY部13并行传送。
发明内容
发明想要解决的课题
但是,在现在的PHY层安装的无线LSI10B及无线通信方法中,存在以下的问题。
在MAC安装的无线LSI10A中,使用于与主机30′侧的上层(网络层部17)的数据交接的无线LSI10A内的MAC接口部16,或在PHY层安装的无线LSI10B中用于与主机30侧的上层(MAC部15)的数据交接的无线LSI10B内的PHY接口部14,往往使用SCI等的串行接口,由于它们是串行传送,在数据的交接中需要时间。
MAC安装的无线LSI10A在内藏的MAC部15中,由于处理收发的数据的分析、传送,使用了超帧结构的信标发送,在无线LSI10A的内部安装RAM22,在该处存储传送的数据,用由内部的定时器产生的中断认识信标间隔BI,通过使用无线LSI10A的内部高速时钟向PHY部13进行并行传送,保持信标间隔BI,这容易实现。
但是,在PHY层安装的无线LSI10B中,规定将数据的分析、传送判断由外部的主机30侧的MAC部来进行。因而,外部的MAC部15进行发送数据的传送判断和认识,将发送数据向无线LSI10B内的PHY接口部14发送的时候,不仅由PHY接口(串行发送)产生时间损失,而且,串行发送用时钟表频率也受到影响,存在因系统结构而发生不能保持信标间隔BI的问题。
本发明的目的在于,提供解决这样的传统课题,保持信标间隔BI并可以可靠进行数据传送的PHY层安装的无线LSI及无线通信方法。
用以解决课题的手段
在本发明的无线LSI中,设有:RF部,按照规定的无线通信用标准,发送时将调制数据置于无线电波上进行发送,接收时接收到来的上述无线电波并输出接收数据;调制解调器部,发送时将变换数据调制为上述调制数据并向上述RF部输出,接收时解调上述接收数据并输出解调数据;PHY部,在发送状态时输出发送状态转移信号,同时将传送数据变换成规定格式的上述变换数据并向上述调制解调器部输出,接收状态时取回上述解调数据;计时部件,信标间隔一满就输出信标间隔信号;存储部,存储由上述PHY部取回的上述解调数据、从被设置在外部的MAC部所送出的通常的发送数据或从上述MAC部所送来的信标数据;PHY接口部,与串行时钟同步进行上述MAC部与上述PHY部之间的数据收发,将存储在上述存储部的上述解调数据向上述MAC部发送,接收从上述MAC部送来的上述通常的发送数据或上述信标数据,并在向上述存储部存储时输出存储部数据发送请求信号;信标标志,按照来自上述MAC部的设定,在上述通常的发送数据的发送时形成第1逻辑,在上述的信标数据发送时形成第2逻辑;以及传送部件,控制上述PHY部与上述RAM之间的数据传送。
上述传送部件设有切换电路:上述信标标记在上述第1逻辑时,选择上述存储部数据发送请求信号,将被存储在上述存储部的上述通常的发送数据向上述PHY部传送;上述信标标志在上述第2逻辑时,选择上述发送状态转移信号、上述信标间隔信号以及上述存储部数据发送请求信号的“与”运算结果,将存储在上述存储部的上述信标数据向上述PHY部传送。
又,本发明的无线通信方法是采用含有使装置能够进行接入的第1数据期间和禁止上述装置进行接入的第2数据期间的帧结构的数据(例如,信标数据)来进行无线通信的方法,将从现在的数据的第1数据期间开始进行的处理在从比上述现在数据更先前接收的数据的第2数据期间进行。
本发明的另一个无线通信方法是使用具有使装置能够接入的第1数据期间和禁止上述装置接入的第2数据期间的帧结构的数据(例如,信标数据)来进行无线通信的方法,从上述第2数据期间开始连续接收的其它数据的处理。
发明的效果
依据本发明的第1、第2和第4形态,由于设有用信标标志进行转换动作的转换电路,在信标数据发送时,预先将信标数据传送到存储部,在信标发送间隔时刻且PHY部在发送状态时进行信标数据的发送。从而能够减小信标间隔的偏移并可靠保持信标间隔,而且,由于能够防止因PHY部的状态引起传送数据的发送差错,能够可靠进行数据的发送。
依据本发明的第3形态,由于设有清零电路,在信标数据的发送完成的时刻,信标标志被清零,选择部件被转换至第3锁存器电路的输出侧。从而在此以后,就进行以通常状态下的数据发送。
本发明的第5和第6形态,具有与本发明第1~第4形态大致相同的效果。
附图说明
图1是表示本发明实施例1的PHY层安装的无线LSI的概略结构图。
图2是在图1的信标数据发送时表示通信方法的时间图。
图3是表示图1中的信标数据发送时信标间隔BI偏移的示图。
图4是表示在如传统技术那样未设信标寄存器49a及选择器46f时的信标数据发送时的通信方法的时间图。
图5是表示如传统技术那样未设信标寄存器49a及选择器46f时的信标数据发送时的信标间隔BI偏移的示图。
图6是表示被用于近距离无线通信的ZigBee的协议结构的通信层次模型图。
图7是表示在2台通信机之间进行ZigBee的数据收发时的流程图。
图8是表示超帧结构的结构例的示图。
图9是表示传统的PHY层安装的无线LSI的电路结构例的功能方框图。
附图标记说明
40  无线LSI
41  天线
42  RF部
43  调制解调器部
44  RAM
46  绕接器
47  PHY部
48  保密部
49  寄存器部
49a 信标寄存器
50  PHY接口部
60  主机
61  MAC部
62  CPU
具体实施方式
在本发明的最佳实施例的PHY层安装的无线LSI中,设有:RF部,按照规定的无线通信用标准(例如,ZigBee)发送时,将调制数据置于无线电波上发送,接收时接收到来的上述的无线电波并输出接收数据;调制解调器部,发送时将变换数据调制成上述调制数据并向上述RF部输出,接收时解调上述接收数据并输出解调数据;PHY部,在发送状态时输出发送状态转移信号,同时将传送数据变换成规定格式的上述变换数据并向上述调制解调器部输出,在接收状态时取回上述解调数据;计时部件(例如,定时器),信标的间隔一满就输出信标间隔信号。
另外,在无线LSI上设有:存储部(例如,RAM),存储由上述PHY部取回的上述解调数据、从被设置在外部的MAC部所发送的通常的发送数据或从上述的MAC部所送来的信标数据;PHY接口部,与串行传送时钟同步进行上述MAC部与上述PHY部之间的数据收发,将被存储在上述RAM上的上述解调数据向上述MAC部发送,接收从上述MAC部所送来的上述通常的发送数据或上述信标数据,在向上述RAM存储时输出RAM数据发送请求信号;信标标志,根据来自上述MAC部的设定在上述通常的发送数据的发送时构成第1逻辑,在上述信标数据的发送时构成第2逻辑;传送部件(例如,绕接器(Wrapper)),控制上述PHY部与上述RAM之间的数据的传送。
上述绕接器设有切换电路,该电路在上述信标标志在上述第1逻辑时,选择上述RAM数据发送请求信号,将存储在上述RAM中的上述通常的发送数据向上述PHY部传送,在上述信标标志在上述第2逻辑时,选择上述发送状态转移信号、上述信标间隔信号以及上述RAM数据发送请求信号的”与”运算结果,将存储在上述RAM中的上述信标数据向上述PHY部传送。
实施例1
(实施例1的结构)
图1(A)、(B)是在表示本发明的实施例1的PHY层安装的无线LSI的概略结构图,图(A)是整体的功能方框图,图(B)是设置在图(A)中的绕接器内的转换电路的结构图。
图1(A)所示的PHY层安装的无线LSI40是在与主机60之间用SCI等串行地进行信号收发的芯片,具有连接至天线41的RF部42。RF部42是由示于图6的IEEE802.15.4的PHY1层上规定的RF2.4GHZ通过天线41进行收发的模拟无线电路构成的收发机,它通过串行传送信号线连接调制解调器43。调制解调器43是按照IEEE802.15.4的PHY1层上规定的调制解调电路规定,调制或解调与PHY1层之间的数据的装置。
另外,在无线LSI40上设有存储发送数据等的存储部(例如,RAM)44,该RAM 44经由并行传送信号线连接至信号传送用的总线45。在总线45上通过并行传送信号线连接到传送部件(例如,绕接器)46,该绕接器46通过并行传送信号线连接至PHY部47和保密部(AES)48的同时,通过串行传送信号线被连接至寄存器部49。PHY接口部50也经由并行传送信号线连接至总线45。
绕接器46具有按照寄存器部49上设定的值来切换数据的传送路径或调整RAM44/保密部48/PHY部47等各电路不同的数据收发定时等功能。
连接至绕接器46的PHY部47经由并行传送信号线也连接至保密部48及PHY接口部50。PHY部47具有如下功能,即:将发送数据暂时保存在内部缓冲器(Buffer)上后,按照在IEEE802.15.4的PHY1的规定中的数据格式,将该暂时保存的发送数据变换成IQ数据(变换数据)并向调制解调器部43输出,或取回来自调制解调器部43的接收数据(解调数据)并暂时保持在内部缓冲器(Buffer)上,输出表示所谓发送状态/接收状态(RX_ON)/停止状态(TRX_OFF)/内部缓冲器充满状态(Buffer_full状态)等现状态的逻辑“1”、“0”的PHY发送状态转移信号S47等。PHY部47的内部缓冲器是暂时保持传送数据的装置,这里,如果存在未传送的数据(即,如果是full状态)、新到来的数据不能向PHY部47取回。Buffer_full状态在数据发送中连续多个数据发送时(例如,分割127byte(字节)以上的数据并连续发送时),在没有传送完内部缓冲器的数据时,如果发生新的数据传送到来,则通过在外部表示Buffer_full,限制向内部缓冲器的新数据传送,防止该内部缓冲器的数据变化。在PHY部47的内部设有计时部件(例如计时器)47a。计时器47a是信标间隔BI一满就通过内部中断等输出脉冲状的信标间隔BI信号S47a的装置。该计时器47a也可以设置在PHY部47的外部。
保密部48是进行发送数据的加密及接收数据的解密的装置,具有作为ZigBeeLSI中的任选功能的、采用IEEE802.15.4中规定的AES的保密功能(数据的加密解密功能)。可根据寄存器部49的设定,在数据收发时可转换至不作加密解密,由于该保密部48是任选功能部件,也可不设置。
寄存器部49是进行传送方法等的控制(例如,存放数据的传送路径切换的设定值、各电路部的不同的数据收发定时的调整值、AES处理中必需的参数等)的装置,在内部有作为信标标志的信标寄存器49a。信标寄存器49a根据来自主机60的设定,例如,在来自主机所的通常的发送数据的发送时,输出构成逻辑“0”、在从主机60送出的信标数据(例如,以最大127Byte长的可变长数据)发送时,输出构成“1”的信标发送信号S49a,用由脉冲信号构成的数据发送完成信号S46d来清零。
PHY接口部50使用由串行传送时钟CK进行动作的SCI等的串行接口,进行图6所示的PHY1与MAC2之间的数据收发,在将来自主机60的发送数据通过总线45向RAM存储的时刻,输出脉冲状的RAM数据发送请求信号S50。
被设置在外部的主机60设有:执行图6所示的MAC1的MAC部61;以及用软件执行网络层3和应用层5等的例如8位的CPU62,它是将内部的数字信号D/A变换成模拟信号并输出,或将来自外部的模拟信号D/A变换成数字信号并取回,进行各种输入输出的装置。
图1(B)所示的转换电路是设在绕接器46内,生成从用以保持信标间隔BI使用的、从RAM44向PHY部47发送数据的请求信号S46f的电路。
在想要发送来自主机60的信标数据时,用以认识接着发送的数据是信标数据的信标寄存器49a设在寄存器部49内。在图1(B)的转换电路中,通过转换信标数据发送时和通常数据发送时的从RAM44向PHY部47的数据发送请求信号S46f的生成方法,在信标数据发送时预先将数据存入RAM44,在信标间隔BI到来的时刻进行数据发送,保持信标发送间隔。
该转换电路设有:检测并保持从PHY部47输出的逻辑“1”、“0”的PHY发送状态转移信号S47的第1锁存器电路(例如,由触发器(以下称为「FF」)等构成的检测电路)46a;检测并保持从计时器47a所输出的脉冲状的信标间隔BI信号S47a的第2锁存器电路(例如,由FF等构成的检测电路)46b;检测并保持从PHY接口部50输出的脉冲状的RAM数据发送请求信号S50的第3锁存器电路(例如,由FF等构成的检测电路)46c;生成表示绕接器46将发送数据向PHY部47传送完成的脉冲状的数据发送完成信号S46d的清零电路(例如,数据发送完成信号生成电路)46d。
在各检测电路46b、46c中设置复位端子R,由输入到该复位端子R的数据发送完成信号S46d进行清零。在检测电路46a、46b、46c的输出端子上连接逻辑电路(例如,3输入1输出的与门)46e,该输出端子连接至选择部件(例如,2输入1输出的选择器)46f的例如「1」侧输入端子上。选择器46f的「0」侧输入端子连接至检测电路46c的输出端子上。选择器46f是这样一种电路,即:从信标寄存器49a所输出的信标发送信号S49a处于例如“1”时,选择「1」侧输入端子,并选择与门46e的输出信号作为数据发送请求信号S46f输出,信标发送信号S49a处于“0”时,选择「0」侧输出端子,并选择检测电路46c的输出信号作为数据发送请求信号S46f输出。
(实施例1的无线通信方法)
将图1所示的无线LSI40中的无线通信方法分成:(1)通常的数据发送时、(2)信标数据发送时及(3)数据接收时进行说明。
(1)通常的数据发送时
通常的数据发送时,信标寄存器49a由外部的MAC部61经由PHY接口部50设定为“0”,根据这个“0”的信标发送信号S49a,选择器46f的输入端子转换至「0」侧。从外部MAC部61向无线LSI40侧的PHY接口部50与串行传送时钟CK同步地发送数据发送命令(PD_DATA.request),来自外部MAC61的发送数据经由PHY接口部50及总线45并行传送并存入RAM44。一旦从PHY接口部50向RAM44的发送数据被存储,就从PHY接口部50输出脉冲状的RAM数据发送请求信号S50,供给绕接器46。
在绕接器46中,RAM数据发送请求信号S50由检测电路46c检测并保持,由选择器46f选择这个输出的“H”电平信号,从该选择器46f输出“H”电平的数据发送请求信号S46f,在绕接器46中,按照由寄存器部49所设定的数据传送路径,根据数据发送请求信号S46f读出被存储在RAM44上的数据,用保密部48加密后,向PHY部47并行传送,或将从RAM44读出的数据向PHY部47并行传送。一旦向PHY部47传送RAM44的数据,就从数据发送完成信号生成电路46d输出脉冲状的数据发送完成信号S46d,检测电路46c被清零。
PHY部47在发送状态时,将已接收的读出数据暂时保持在内部缓冲器之后,变换成ZigBee格式的数据并向调制解调器部43串行传送,用该调制解调器部43调制后的发送数据向RF部42串行传送,从天线41发送。
在ZigBee的命令中,有请求信号(Request)和确认信号(Confirm),数据发送时,PD_DATA.request命令作为发送数据从MAC部61向PHY接口部50发送过来。对应于此,将PHY发送结果用PD_DATA.Confirm进行应答。在确认信号(Confirm)中,应答发送成功(Success)/PHY接收状态(RX_ON)/PHY停止状态(TRX_OFF)/Buffer_full等内容。在上述场合,由于PHY部47向调制解调器部43进行数据传送,向外部的MAC部61侧应答发送成功(Success),作为确认信号。
对此,PHY部47不在发送状态的情况下(接收状态(RX_ON)、停止状态(TRX_OFF)或Buffer_full状态时),不进行通过调制解调器43及RF部42的数据发送,PHY部47(Confirm)向外部的MAC部61侧通知不可传送的状态,作为确认信号。从而,通过MAC61部根据需要再送出发送数据,可以满足ZigBee标准。
(2)信标数据发送时
图2是表示在图1的信标数据发送时的通信方法的时间图。
在该图2中,示出了PHY部47作为发送状态时的例子。图中的H1是由PHY部47提供的数据传送区间,表示在信标间隔BI信号前完成了传送。H2是从RAM44向PHY部47的发送数据传送区间、H3是从信标间隔BI信号到完成对PHY部47的数据传送为止的时间。
信标数据发送时,从外部MAC部61经由PHY接口部50设定信标寄存器49a为“1”,用这个“1”信标发送信号S49a将选择器46f的输入端子切换至「1」侧。从外部的MAC部61送来的信标数据从PHY接口部50经由总线45并行传送到RAM44加以存储。信标数据一旦存储到RAM44,就从PHY接口部50输出脉冲状的RAM数据发送请求信号S50,提供给绕接器46。
在绕接器46中,脉冲状的RAM数据发送请求信号S50由检测电路46c检测并保持,这个输出的“H”电平信号被提供给与门46e。如果信标间隔BI满了后来自计时器47a的脉冲状的信标间隔BI信号S47a通过内部中断输出,且表示PHY部47是发送状态的PHY发送状态转移信号S47达到“H”电平,则该信标间隔BI信号S47a由检测电路46b检测并保持,该输出的“H”电平信号被提供给与门46e,同时由检测电路46a检测该“H”电平的PHY发送状态转移信号S47后加以保持,该输出的“H”电平信号被提供给与门46e。这样一来,与门46e的输出信号成为“H”电平,它被选择器46f选择,于是“H”电平的数据传送请求信号S46f被输出。
在绕接器46中,按照由寄存器部49设定的传送路径,根据数据传送请求信号S46f读出存储在RAM44上的信标数据,用保密部48加密后向PHY部47并行传送,或将来自RAM44的信标数据向PHY部47并行传送。一旦向PHY部47传送RAM44的信标数据,就从数据发送完成信号生成电路46d输出脉冲状的数据发送完成信号S46d,检测电路46b、46c以及信标寄存器49a被清零。
PHY部47,由于已成为发送状态,将接收的信标数据暂时保持在内部缓冲器上,之后变换成ZigBee格式的数据并向调制解调器部43串行传送,由该调制解调器43调制后的信标数据被串行传送至RF22,从天线41发送。而且,PHY部47用确认信号(Conffirm)向外部的MAC部61侧应答发送成功(Success)。
在传统的图9所示的无线LSI中,由于没有设置信标寄存器,发送时,每一次(RAM发送完成信号到来的时刻)将信标数据由MAC部15→PHY部13→RF部11的路径进行传送。因而,可认为在外部的MAC部15认识到信标间隔BI满了的时刻,成为发送信标数据的情况。这时,由于通过SCI等的串行接口进行传送,信标数据在距实际的信标间隔BI相当延迟后被发送。为了防止这种情况出现,用外部MAC部15自身具有的计时器预先计算信标间隔BI到来的时间,也可以考虑将信标数据提前发送。但是,由于信标数据是例如最大127Byte(字节)可变长度,每一次变更抢先传送信标数据的时间,其控制变得复杂,是不现实的。另外,在传送不顺的场合(PHY部13不在传送状态时)向MAC部15侧应答“不能”。MAC部15根据需要进行再发送,这作为ZigBee的标准是没有问题的,但由于信标数据发送时必须遵守信标间隔BI,信标间隔BI滞后,就不能顺利与通信对方取得同步,会出现故障。
为了解决这个问题,在本实施例1中,采用了在信标间隔到的时刻可靠完成信标数据发送的电路结构。亦即,通过将信标寄存器49a设定为“1”,在信标数据存入了RAM44的时刻,RAM数据发送请求信号S50就变成“H”电平,但在信标间隔BI信号S47a和PHY发送状态转移信号S47成为“H”电平之前,不从选择器46f输出“H”电平的数据发送请求信号S46f。
这样,在本实施例1的信标数据的无线通信方法中,能够通过通知信标间隔BI到达的内部中断(信标间隔BI信号S47a),认识信标间隔BI的到来,但在来自RAM44的数据传送开始时,使用了PHY部47通知已转移至发送状态的PHY发送状态转移信号S47也是一大特征。作为PHY层安装的无线LSI40的功能,在发送了发送数据的场合(从MAC部61传送时)而PHY部47不在发送状态时,实际上不能发送。将这个结果作为确认信号(Confirm)向MAC部61侧应答。因而,通过使用PHY部47通知转移至发送状态的PHY发送状态转移信号S47,不会使发送数据不能发送(用Confirm应答Success以外),从而确实能够实现遵守信标间隔BI的数据发送。
(3)数据接收时
由天线41及RF部42接收的通常的数据或信标数据被串行传送后经调制解调器部43解调,向PHY部47串行传送。被串行传送的接收数据在PHY部47变换成规定格式数据并暂时保持在内部缓冲器中,之后按照由寄存器49设定的传送路径,从PHY部47经由绕接器46和总线45并行传送至RAM44加以存储,或从PHY接口部50向保密部48并行传送后被解密,之后经由绕接器46和总线45并行传送至RAM44加以存储。从RAM44读出的接收数据,经由总线45向PHY接口部50并行传送,然后从该PHY接口部50向主机30侧的MAC部61串行传送。
(实施例1的效果)
在本实施例1中有以下(A)~(C)的效果。
(A)在本实施例1中,使用由从信标寄存器49a输出的信标发送信号S49a所切换的选择器46f,切换用以从RAM44向PHY部47发送数据的数据发送请求信号S46f,在这个数据发送请求信号S46f变成“1”的时刻开始传送。由此,在信标数据传送时,预先将信标数据传送至RAM44,在信标发送间隔BI时刻且在PHY部47的发送状态进行信标数据的发送,可以达到保持信标间隔BI;而且,可以防止因PHY部47的状态造成的传送数据的发送差错。之后,在信标数据的发送完成的时刻,用数据发送完成信号S46d将信标寄存器49a复位至“0”,由于选择器46f被切换至「0」,之后,就进行通常状态下的数据发送。
(B)图3是表示在图1的信标数据发送时的信标间隔BI之偏移的图。
在该图3中示出的是,在超帧结构上设定了第1数据期间(例如,超帧时间)SD=15.36mSec、信标间隔BI=30.72mSec时的一例。图中H4是以信标寄存器49a=1进行数据传送的区间。
对RAM44的信标数据存储,可以对应于在超帧结构的第2数据期间(例如,(非激活的))开始时进行。但是,也有信标间隔BI与超帧时间SD作相同设定的情况。这时,在由信标间隔BI时间产生的中断前构成由计时器47a产生的其它中断,用该中断通知需要信标设定的时间的到来,外部的MAC部61作出对应,用该中断将信标发送信号置于“H”电平,并将信标数据存储到RAM44。之后,在信标间隔BI的中断到来的时刻且在PHY部47变成发送状态的时刻,开始传送。从而,能够又保持信标间隔BI又进行数据通信。
(C)图4对应于图2,是表示在不设置传统的信标寄存器49a和选择器46f的信标数据发送时的通信方法的时间图。
图4中,表示PHY部47在发送状态时的例子。图中的H11是由PHY部47提供的数据传送区间,H12是在通常时间从RAM44向PHY部47的发送数据传送区间,H13是从信标间隔BI信号起至PHY部47上数据传送完成的时间。
在没有本实施例1那样的信标寄存器49a和选择器46f的场合,在信标数据发送时,若检测电路46a、46b、46c的输出信号全部成为“H”电平,则从与门46e输出“H”电平的数据发送请求信号(S46f),存于RAM44的信标数据向PHY部47传送。由于该传送区间H12比图2的传送区间H2更迟,从信标间隔BI信号起到PHY部47上数据传送完成为止的时间H13就比图2的时间H3长。
图5对应于图3,是表示在没有设置传统的信标寄存器49a和选择器46f时的信标数据发送时信标间隔BI的偏移。
图5中,表示在超帧结构中设定了超帧时间SD=15.36mSec、信标间隔BI=30.72mSec时的例。
在超帧结构中Inactive(非激活状态)开始后,输出信标间隔BI信号,其后,从MAC部61发送信标数据,经由PHY接口部50存储到RAM,从与门46e输出“H”电平的数据发送请求信号(S46f)。在从该信标间隔BI信号的输出至数据发送请求信号(S46f)的输出为止的区间,由按串行传送时钟CK动作的PHY接口部50产生定时(例如在500kHz时钟脉冲时,约2mSec)。一旦输出“H”电平的数据发送请求信号(S46f),存储在RAM44上的信标数据就向PHY部47并行传送。因而,实际的信标间隔BI成为3mSec左右,偏离了2mSec以上的间隔。
对此,在本实施例1中,如图3所示,在Inactive开始时,输出RAM数据发送请求信号S50,从RAM部61发送信标数据,经由PHY接口部50向RAM44存储。之后,输出信标间隔BI信号,从选择器46f输出“H”电平的数据发送请求信号S46f,存储在RAM44的信标数据被并行传送到PHY部47。在该传送时期是数μSec左右,用于LSI内部并行传送。因此,实际的信标间隔BI大致是30.72mSec,比图5的信标间隔BI的偏移小,处在容许范围。从而,可以又保持信标间隔又进行数据通信。
实施例2
本发明不限定于上述实施例1,可以有种种变形。作为该变形例的实施例2,例如有如下的(a)~(c)。
(a)由于图1(A)是表示功能框的图,例如,在绕接器46内设有PHY部47、保密部48及寄存器部49,或者也可以在无线LSI40内附加时钟控制功能、接收波强度测量功能、用以确认RF特性的测试电路等种种电路。
(b)图1的保密部48是任选的功能部件,如果不要也可不设置。
(c)本发明也可适用于用PHY1又保持信标间隔又进行数据发送的其它控制电路和无线通信方法。

Claims (6)

1.一种无线集成电路,其特征在于,
所述无线集成电路设有:
无线收发部,按照预定的无线通信用标准,发送时将调制数据置于无线电波上发送,接收时接收到达的无线电波并输出接收数据;
调制解调器部,发送时将变换数据调制成所述调制数据并向所述无线收发部输出,接收时解调所述接收数据并输出解调数据;
物理层部,在发送状态时输出发送状态转移信号,同时将传送数据变换成预定格式的所述变换数据后向所述调制解调器部输出,在接收状态时取回解调数据;
计时部件,一旦信标间隔满了时,输出信标间隔信号;
存储部,存储由所述物理层部取回的所述解调数据、从设在外部的媒体存取控制层部送来的普通发送数据或从所述媒体存取控制层部送来的信标数据;
物理层接口部,与串行传送时钟同步地进行所述媒体存取控制层部与所述物理层部之间的数据收发,将存储在所述存储部的所述解调数据向所述媒体存取控制层部发送,接收从所述媒体存取控制层部送来的所述普通发送数据或所述信标数据,并在对所述存储部作了存储时输出存储部数据发送请求信号;
信标标志,根据来自所述媒体存取控制层部的设定,在所述普通发送数据发送时形成第1逻辑,在所述信标数据发送时形成第2逻辑;以及
传送部件,控制所述物理层部与所述存储部之间的数据传送;
所述传送部件设有切换电路,在所述信标标记为所述第1逻辑时,该电路选择所述存储部数据发送请求信号,将存储在所述存储部的所述普通发送数据向所述物理层部传送;在所述信标标志为所述第2逻辑时,该电路选择所述发送状态转移信号、所述信标间隔信号和所述存储部数据发送请求信号的逻辑积结果,将存储在所述存储部的所述信标数据向所述物理层部传送。
2.如权利要求1所述的无线集成电路,其特征在于,
设有对所述物理层部与所述传送部件之间传送的所述数据进行加密或解密的保密部,可根据预定的设定值自由地插入或断开。
3.如权利要求1或2所述的无线集成电路,其特征在于,
所述切换电路包含:
锁存所述发送状态转移信号的第1锁存电路;
锁存所述信标间隔信号的第2锁存电路;
锁存所述存储部数据发送请求信号的第3锁存电路;
求出所述第1、第2、第3锁存电路的输出信号的逻辑积的逻辑电路;
所述信标标志在所述第1逻辑时选择所述第3锁存电路的输出信号,将存储在所述存储部的所述普通发送数据向所述物理层部传送,所述信标标志在所述第2逻辑时选择所述逻辑电路的输出信号,将存储在所述存储部的所述信标数据向所述物理层部传送的选择部件;以及
存于所述存储部的所述信标数据一旦向所述物理层部传送,就将所述第2锁存电路、所述第3锁存电路和所述信标标志清零的清零电路。
4.如权利要求1~3中任意一项所述的无线集成电路,其特征在于,
所述无线通信用标准是ZigBee。
5.一种无线通信方法,其特征在于,
所述方法是用具有设为能够进行设备存取的第1数据期间与禁止所述设备存取的第2数据期间的帧结构的数据来进行无线通信的方法;
将从当前数据的第1数据期间开始的处理,从比所述当前数据更早接收的数据的第2数据期间开始进行。
6.一种无线通信方法,其特征在于,
所述方法是用具有设为能够进行设备存取的第1数据期间和禁止所述设备存取的第2数据期间的帧结构的数据来进行无线通信的方法;
从所述第2数据期间开始进行连续接收的其它数据的处理。
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Granted publication date: 20110803

Termination date: 20110930