DE102016007576B3

DE102016007576B3 - Übermitteln von TDM-kodierten Daten über einen Kommunikationskanal nach dem I²S-Protokoll

Info

Publication number: DE102016007576B3
Application number: DE102016007576.7A
Authority: DE
Inventors: Uwe Hackl
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2016-06-21
Filing date: 2016-06-21
Publication date: 2017-11-02
Anticipated expiration: 2036-06-22

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Übermitteln von TDM-kodierten Daten über einen Kommunikationskanal (12) nach dem I2S-Protokoll, wobei die Daten in Form von aufeinanderfolgenden Datenblöcken (16) als kontinuierlicher Datenstrom bereitgestellt werden, wobei eine vorgegebene Anzahl von Datenblöcken (16) ein TDM-Datenwort (18) bildet, gekennzeichnet durch: – Einfügen von Synchronisierungsdatenblöcken (22) an vorgegebenen Positionen in Bezug auf das jeweilige TDM-Datenwort (18) zum Ausbilden eines Synchronisationsmusters (24) in Bezug auf jedes der TDM-Datenwörter (18), zu welchem Zweck eine Anzahl der Synchronisierungsdatenblöcke (22) abhängig von der Anzahl von Datenblöcken (16) in einem jeweiligen TDM-Datenwort (18) gewählt wird, wobei die Synchronisierungsdatenblöcke (22) ein vorgegebenes Bitmuster (P1, P2, P3, P4, P5) haben und wobei sich die Bitmuster (P1, P2, P3, P4, P5) der das Synchronisationsmusters (24) bildenden Synchronisierungsdatenblöcke (22) voneinander unterscheiden, – Zuführen des gebildeten Datenstroms zu einem I2S-Kodierer (26), und – Übermitteln des I2S-kodierten Datenstroms über den Kommunikationskanal (12).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Übermitteln von TDM-kodierten Daten über einen Kommunikationskanal nach dem I²S-Protokoll, wobei die Daten in Form von aufeinanderfolgenden Datenblöcken als kontinuierlicher Datenstrom bereitgestellt werden, wobei eine vorgegebene Anzahl von Datenblöcken ein TDM-Datenwort bildet. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Ermitteln von TDM-kodierten Daten aus einem über einen Kommunikationskanal nach einem I²S-Protokoll übermittelten Datenstrom. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Einrichtung zum Übermitteln von TDM-kodierten Daten über einen Kommunikationskanal nach einem I²S-Protokoll, bei dem die Daten in Form von aufeinanderfolgenden Datenblöcken als kontinuierlicher Datenstrom bereitgestellt sind, wobei eine vorgegebene Anzahl von Datenblöcken ein TDM-Datenwort bildet. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Einrichtung zum Ermitteln von TDM-kodierten Daten aus einem über einen Kommunikationskanal nach einem I²S-Protokoll übermittelten Datenstrom. Schließlich betrifft die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug mit einer Kommunikationseinrichtung, die eine Sendeeinheit und eine mit der Sendeeinheit in Kommunikationsverbindung stehende Empfangseinheit aufweist, wobei die Sendeeinheit und die Empfangseinheit für eine Kommunikation auf Basis von TDM-kodierten Daten ausgebildet sind, wobei eine Kommunikationsverbindung zwischen der Sendeeinheit und der Empfangseinheit zumindest abschnittsweise einen Kommunikationskanal nach einem I²S-Protokoll nutzt.
Im Bereich der Audio-Datenverarbeitung werden häufig digitale Daten eingesetzt, die nach einem Time-Division-Multiplexing-Verfahren (TDM) kodiert sind. Entsprechend werden Kommunikationskanäle genutzt, die für die Übertragung der TDM-kodierten Daten ausgebildet sind. Solche Schnittstellen dienen dazu, derart kodierte Audiodaten zwischen die Audiodaten verarbeitenden Einheiten, beispielsweise integrierten Schaltungen und/oder dergleichen, zu übertragen. Derartigen Schnittstellen ist üblicherweise gemeinsam, dass sie neben einer Leitung für die Übertragung der Daten auch eine separate Leitung für einen Bittakt sowie eine weitere separate Leitung für einen Worttakt bereitzustellen vermögen. Der Bittakt ist ein Taktsignal, der die einzelnen Bits des TDM-kodierten Audiosignals taktet. Der Bittakt kann zum Beispiel bei einer Abtastrate von etwa 48 kHz und einer Auflösung von 16 Bit 768 kHz betragen. Dagegen gibt der Worttakt ein Taktsignal für eine Gruppe von Abtastungen, auch Blöcke oder Samples genannt, an. Bekannte Protokolle für eine Kommunikation über derartige Hardwareschnittstellen sind beispielsweise das I²S-Protokoll sowie das Audio-TDM-Protokoll. Dabei kann das Audio-TDM-Protokoll als eine verallgemeinerte Fassung des I²S-Protokolls (I²S – Inter IC Sound, IC – Integrated Circuit) mit einem geringeren Worttakt aufgefasst werden.
Bei den vorgenannten Kommunikationsprotokollen wird in der Regel ein Zeitmultiplexing genutzt, um unterschiedlich zuordbare Audiodaten über eine gemeinsame Datenleitung übertragen zu können. Bei dem I²S-Protokoll ist beispielsweise vorgesehen, dass abwechselnd Datenwörter für den linken oder den rechten Audiokanal übertragen werden. Daraus ergibt sich eine Semantik für die Audiodaten aufgrund der relativen Position der abgetasteten und digital kodierten Werte in Bezug auf einen I²S-Worttakt. Beispielsweise ist dies bei dem I²S-Protokoll die Information, wie die Zuordnung eines High-Bytes beziehungsweise eines Low-Bytes des I²S-Worttakts zu den Audiokanälen links und rechts ist. Bei einem TDM-Protokoll für Audio dagegen können dies auch mehrere Audiokanäle sein, zum Beispiel vorne-links, vorne-rechts, hinten-links, hinten-rechts und/oder gegebenenfalls weitere.
Die vorgenannten Übertragungsprotokolle haben sich bei der Nutzung im Stand der Technik bewährt. Gleichwohl kann es zu Problemen kommen, wenn nämlich eine der Kommunikationsschnittstellen gemäß dem Audio-TDM-Protokoll und die andere der Kommunikationsstationen gemäß einem I²S-Protokoll miteinander kommunizieren sollen. Dies erfordert eine Synchronisation, weil die Schnittstellenprotokolle einen unterschiedlichen Worttakt nutzen. Ohne eine solche Synchronisation würden die Daten zwar von einer TDM-basierten Schnittstelle über einen I²S-Kommunikationskanal übertragen werden können, jedoch würde der relative Bezug verlorengehen, sodass bei einer Dekodierung gemäß dem I²S-Protokoll nicht mehr nachvollziehbar wäre, wie die dekodierten Daten beziehungsweise Datenblöcke relativ zum Worttakt gemäß der TDM-Kodierung anzuordnen sind.
In diesem Zusammenhang ist die Nutzung weiterer Schnittstellenprotokolle wie GPIO, UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) und/oder dergleichen bekannt, um beispielsweise einen Handshake ausführen zu können. Diese können genutzt werden, um ein Synchronisieren des Worttakts zwischen einem TDM-kodierten Datenstrom und einem I²S-kodierten Datenstrom zu erreichen.
Um eine Synchronisation zwischen den unterschiedlichen Worttakten ohne externe zusätzliche Schnittstellenprotokolle erreichen zu können, kann beispielsweise vorgesehen sein, dass in einem ersten Zeitfenster (Time Slot) ein beliebiges Synchronisationsmuster in Form eines Bitmusters vorgesehen sein kann. Da bei der I²S-kodierung die Audiodaten jedoch beliebige Werte annehmen können, kann dieser Ansatz nur mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit zum Erkennen von Synchronisationsmustern dienen. Für eine zuverlässige Adaption von TDM-kodierten Daten zum Übertragen über einen I²S-Kommunikationskanal eignet sich dieser Ansatz daher nicht.
Aus der DE 10 2012 223 307 A1 ist ferner ein Synchronisieren von Datenpaketen in einem Datenkommunikationssystem eines Fahrzeugs bekannt. Hier erfolgt eine synchrone Übertragung von Audiodaten in Bezug auf ein I²S-Bussystem. Es werden unterschiedliche Bittakte verwendet.
Aus der US 2014/0244884 A1 ist ferner eine Audioschnittstelle mit Multi-Zeitfenster und Multi-Busverbindung bekannt. Audiodaten werden zwischen zwei Modulen unter Verwendung eines Synchronisations-Bitmusters übertragen.
Schließlich offenbart die EP 2 378 666 A2 ein digitales Steuergerät zur automatischen Ratenerfassung und Verfolgung einer Taktung von Audioschnittstellen. Hier werden unterschiedliche Taktungen genutzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Verfahren sowie Einrichtungen anzugeben, mittels denen es ermöglicht wird, ohne zusätzliche Schnittstellenprotokolle einen TDM-kodierten Datenstrom über einen I²S-Kommunikationskanal übermitteln zu können.
Als Lösung werden mit der Erfindung Verfahren und Einrichtungen sowie ein Kraftfahrzeug gemäß den unabhängigen Ansprüchen vorgeschlagen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich anhand von Merkmalen der abhängigen Ansprüche.
Bezüglich eines gattungsgemäßen Verfahrens zum Übermitteln von TDM-kodierten Daten über einen Kommunikationskanal nach dem I²S-Protokoll wird insbesondere vorgeschlagen, dass das Verfahren die Schritte aufweist:

– Einfügen von Synchronisierungsdatenblöcken an vorgegebenen Positionen in Bezug auf das jeweilige TDM-Datenwort zum Ausbilden eines Synchronisationsmusters, zu welchem Zweck eine Anzahl der Synchronisierungsdatenblöcke abhängig von einer Anzahl der Datenblöcke in einem jeweiligen TDM-Datenwort gewählt wird, wobei die Synchronisierungsdatenblöcke ein vorgegebenes Bitmuster haben und wobei sich die Bitmuster der das Synchronisationsmusters bildenden Synchronisierungsdatenblöcke voneinander unterscheiden,
– Zuführen des gebildeten Datenstroms zu einem I²S-Kodierer, und
– Übermitteln des I²S-kodierten Datenstroms über den Kommunikationskanal.

Bezüglich eines gattungsgemäßen Verfahrens zum Ermitteln von TDM-kodierten Daten aus einem über einen Kommunikationskanal nach dem I²S-Protokoll übermittelten Datenstrom wird insbesondere vorgeschlagen, dass das Verfahren folgende Schritte umfasst:

– Vergleichen von Bitmustern der aufeinanderfolgenden Datenblöcke mit einer vorgegebenen Anzahl von unterschiedlichen vorgegebenen Bitmustern für Synchronisierungsdatenblöcke,
– Ermitteln je einer Position des jeweiligen Datenblocks, wenn der Datenblock eines der vorgegebenen Bitmuster enthält,
– Ermitteln eines Anordnungsmusters aus den zuvor ermittelten Positionen der Datenblöcke,
– Vergleichen des Anordnungsmusters der Datenblöcke mit einem vorgegebenen Synchronisationsmuster gebildet durch die Synchronisierungsdatenblöcke,
– Zuordnen der Datenblöcke zu den den Bitmustern zugeordneten Synchronisierungsdatenblöcken, wenn das Anordnungsmuster dem Synchronisationsmuster entspricht,
– Entfernen der Synchronisierungsdatenblöcke aus dem Datenstrom, und Zuordnen der übrigen Datenblöcke zu TDM-Datenwörtern unter Berücksichtigung des Synchronisationsmusters, und
– Bereitstellen der TDM-Datenwörter als die TDM-kodierten Daten.

Bezüglich einer Einrichtung zum Übermitteln von TDM-kodierten Daten über einen Kommunikationskanal nach einem I²S-Protokoll der gattungsgemäßen Art wird mit der Erfindung insbesondere vorgeschlagen, dass die Einrichtung eine Kodiereinheit zum Einfügen von Synchronisierungsdatenblöcken an vorgegebenen Positionen in Bezug auf das jeweilige TDM-Datenwort zum Ausbilden eines Synchronisationsmusters aufweist, zu welchem Zweck die Kodiereinheit ausgebildet ist, eine Anzahl der Synchronisierungsdatenblöcke abhängig von einer Anzahl von Datenblöcken in einem jeweiligen TDM-Datenwort zu wählen, wobei die Synchronisierungsdatenblöcke ein vorgegebenes Bitmuster haben und wobei sich die Bitmuster der Synchronisierungsdatenblöcke voneinander unterscheiden. Darüber hinaus ist die Kodiereinheit ausgebildet, den gebildeten Datenstrom einem I²S-Kodierer zum Übermitteln des I²S-kodierten Datenstroms über den Kommunikationskanal zuzuführen.
Bezüglich einer gattungsgemäßen Einrichtung zum Ermitteln von TDM-kodierten Daten aus einem von einer vorgenannten Einrichtung über einen Kommunikationskanal nach einem I²S-Protokoll übermittelten Datenstrom wird insbesondere vorgeschlagen, dass die Einrichtung eine erste Vergleichseinheit zum Vergleichen der Bitmuster der aufeinanderfolgenden Datenblöcke des Datenstroms mit einer vorgegebenen Anzahl von unterschiedlichen vorgegebenen Bitmustern für Synchronisationsdatenblöcke, eine Ermittlungseinheit zum Ermitteln je einer Position des jeweiligen Datenblocks, wenn der Datenblock eines der vorgegebenen Bitmuster enthält, und zum Ermitteln eines Anordnungsmusters aus den zuvor ermittelten Positionen der Datenblöcke, eine zweite Vergleichseinheit zum Vergleichen des Anordnungsmusters der Datenblöcke mit einem vorgegebenen Synchronisationsmuster gebildet durch die Synchronisierungsdatenblöcke und zum Zuordnen der Datenblöcke zu den den Bitmustern zugeordneten Synchronisierungsdatenblöcken, wenn das Anordnungsmuster einem Synchronisationsmuster entspricht, eine TDM-Einheit zum Entfernen der Synchronisierungsdatenblöcke aus dem Datenstrom und zum Zuordnen der übrigen Datenblöcke zu TDM-Datenwörtern unter Berücksichtigung des Synchronisationsmusters und zum Bereitstellen der TDM-Datenwörter als die TDM-kodierte Daten umfasst.
Kraftfahrzeugseitig wird insbesondere vorgeschlagen, dass ein gattungsgemäßes Kraftfahrzeug eine Sendeeinheit mit einer Einrichtung gemäß der Erfindung und eine Empfangseinheit mit einer Einrichtung gemäß der Erfindung aufweist.
Mit der Erfindung ist es möglich, zwei Ports gemäß dem TDM-Protokoll über einen I²S-Kommunikationskanal miteinander zu verbinden, ohne neben Schnittstellen für die Audioübertragung weitere Schnittstellen vorsehen zu müssen. Mit der Erfindung ist es möglich, einen TDM-kodierten Datenstrom über einen I²S-Kommunikationskanal zu übertragen, ohne dass die Synchronisierung in Bezug auf die TDM-Datenwörter verloren geht. Die Erfindung nutzt unter anderem die Erkenntnis, dass einige der Zeitfenster gemäß dem I²S-Protokoll (auch Datenslots genannt) oder auch wenigstens einige Bits einiger Zeitfenster des TDM-kodierten Datenstroms mit festen Synchronisierungsmustern in Form von Bitmustern belegt sind. Empfangsseitig ist das hierdurch gebildete Synchronisationsmuster bekannt, sodass empfangsseitig in dem I²S-kodierten Datenstrom nach diesen vorgegebenen Bitmustern gesucht werden kann. Die spezielle Abfolge der gewählten Synchronisationsmuster ist für das jeweils gewählte Synchronisationsmuster eindeutig, sodass auch bei Auftreten von einzelnen Bitmustern der Synchronisationsdatenblöcke an nicht vorgesehenen Zeitfenstern eine Verletzung des Synchronisationsmusters auftritt und dies festgestellt werden kann. Somit ist gewährleistet, dass es nur eine einzige eindeutige Interpretation der Daten gibt und eine Verwechslung eines Synchronisationsmusters mit den Daten, insbesondere den Audiodaten, ausgeschlossen werden kann.
Die Erfindung erreicht dies dadurch, dass die Anzahl der Synchronisierungsdatenblöcke abhängig von einer Anzahl von Datenblöcken in einem jeweiligen TDM-Datenwort gewählt wird. Dadurch wird das Synchronisationsmuster im Datenstrom erzeugt, welches empfangsseitig nach dem I²S-Dekodieren eine Zuordnung zu jeweiligen TDM-Datenwörtern erlaubt. Dadurch kann nach der Übertragung des Datenstroms über den I²S-Kommunikationskanal die Zuordnung zum jeweiligen TDM-Datenwort ermittelt werden, sodass empfangsseitig der ursprünglich zu übermittelnde TDM-kodierte Datenstrom wieder zur Verfügung steht.
Die Erfindung eignet sich deshalb insbesondere zum Nachrüsten beziehungsweise Ergänzen vorhandener Hardwarekonstruktionen, die Kommunikationskanäle nach einem I²S-Protokoll nutzen.
Beispielsweise kann empfangsseitig bei einer Sendeeinheit vorgesehen sein, dass die TDM-kodierten Daten, insbesondere Audiodaten, an einem Eingangsanschluss eingelesen werden, der eine Schnittstelle gemäß dem TDM-Protokoll bereitstellt. Abhängig von der Anzahl von Datenblöcken in einem jeweiligen TDM-Datenwort wird die Anzahl an Synchronisierungsdatenblöcken gewählt, die für das erfindungsgemäße Kodierverfahren vorgegeben sind. Die Anzahl und Auswahl kann zuvor festgelegt worden sein. Das hierdurch bereitgestellte Synchronisationsmuster liegt auch empfangsseitig für eine Dekodierung vor.
An den gemäß dem Synchronisationsmuster vorgegebenen Positionen fügt die Sendeeinheit die Synchronisationsdatenblöcke ein und ermittelt hieraus einen Datenstrom aus aufeinander abfolgenden Datenblöcken. Der hierdurch gebildete Datenstrom wird einem sendeseitig vorgesehenen I²S-Kodierer zugeführt, der an einem I²S-Kommunikationskanal angeschlossen ist. Dieser kodiert den zugeführten Datenstrom entsprechend dem I²S-Protokoll und sendet den I²S-kodierten Datenstrom über den I²S-Kommunikationskanal aus.
Empfangsseitig wird von einer Empfangseinheit, die an dem I²S-Kommunikationskanal angeschlossen ist, der Datenstrom eingelesen. Zu diesem Zweck ist eine Schnittstelle vorhanden, die nach dem I²S-Protokoll ausgebildet ist. Die Empfangseinheit kann den I²S-kodierten Datenstrom dekodieren. Er kann aber auch unmittelbar ausgewertet werden. In den Daten des Datenstroms, die vorzugsweise Audiodaten sind, kann nach dem vorgegebenen Synchronisationsmuster gesucht werden.
Zu diesem Zweck werden die Datenblöcke hinsichtlich der vorgegebenen Bitmuster der Synchronisationsblöcke durchsucht. Es werden sodann Positionen der Bitmuster von potentiellen Synchronisierungsdatenblöcken ermittelt und aus den Positionen wird ein Anordnungsmuster der auf diese Weise ermittelten Datenblöcke erstellt. Sodann wird das Anordnungsmuster mit dem vorgegebenen Synchronisationsmuster verglichen. Besteht eine Identität, ergibt sich daraus, dass die ermittelten Datenblöcke tatsächlich Synchronisierungsdatenblöcke sind. Die Datenblöcke werden also den den Bitmustern zugeordneten Synchronisierungsdatenblöcken zugeordnet, wenn das Anordnungsmuster dem Synchronisationsmuster entspricht. Sodann werden die Synchronisierungsdatenblöcke aus dem Datenstrom entfernt und die übrigen Datenblöcke zu TDM-Datenwörtern unter Berücksichtigung des ermittelten Synchronisationsmusters zugeordnet. Der hierdurch zurückgewonnene Datenstrom enthält nunmehr die ursprünglich im Datenstrom vorhandenen TDM-Datenwörter als TDM-kodierte Daten. Dieser Datenstrom wird sodann für die weitere Verarbeitung bereitgestellt.
Auch wenn vorliegend die Datenwörter aus einer Mehrzahl von Datenblöcken gebildet sind, ist dies für die Durchführung der Erfindung nicht zwingend erforderlich. Häufig ist jedoch vorgesehen, dass eine Abtastung eines Datenwerts beziehungsweise eines Audiosignals nach der Digitalisierung als ein Block im Datenstrom angegeben wird, um bei der Dekodierung die einzelnen Abtastwerte auf einfache Weise rekonstruieren zu können. Gleichwohl können diesbezüglich auch andere Kodierungstechniken hinzugezogen werden, ohne den Gedanken der Erfindung zu verlassen. Insofern kann ein Datenwort einem Abtastwert beziehungsweise einem Sample zugeordnet sein.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Daten basierend auf einem Bittakt bereitgestellt werden, wobei der Bittakt unverändert erhalten bleibt. Dies erlaubt es, sowohl bezüglich der TDM-basierten Kodierung als auch bezüglich der I²S-basierten Kodierung den gleichen Bittakt zu nutzen. Gerade hier zeigt sich ein wichtiger Vorteil der Erfindung, dass nämlich die ursprünglich zu übertragenden Daten dem Grunde nach nicht verändert beziehungsweise umkodiert zu werden brauchen. Vielmehr werden lediglich zusätzliche Synchronisierungsdatenblöcke hinzugefügt, die auch aus einem oder mehreren Bits bestehen können, ohne dass die ursprünglichen Datenblöcke, die im TDM-kodierten Datenstrom ursprünglich vorhanden sind, beeinflusst werden müssen. Dadurch kann das Verfahren der Erfindung besonders effizient und einfach umgesetzt werden und eignet sich deshalb hervorragend für eine Nachrüstung bei bereits vorhandenen I²S-basierten Kommunikationskanälen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Anzahl der Synchronisierungsdatenblöcke abhängig von einem Verhältnis der vorgegebenen Anzahl der Datenblöcke im TDM-Datenwort zur Anzahl der Datenblöcke im I²S-Datenwort gewählt wird. Dadurch kann erreicht werden, dass das erfindungsgemäße Verfahren an unterschiedliche Protokolle für einen TDM-kodierten Datenstrom angepasst werden kann. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass bei einem Worttaktverhältnis von 1:16 bezüglich des TDM-Worttaktes in Bezug auf den I²S-Worttakt fünf Synchronisierungsdatenblöcke in dem Datenstrom für ein jeweiliges TDM-Datenwort vorgesehen werden. Dadurch kann das TDM-Datenwort im I²S-Datenstrom eindeutig gekennzeichnet werden. Bei größeren Verhältnissen braucht die Anzahl der Synchronisierungsdatenblöcke nicht linear zu steigen, sondern sie kann geringer steigen, sodass eine höhere Nutzungseffizienz erreicht werden kann. Beispielsweise kann die Anzahl der Synchronisierungsdatenblöcke logarithmisch ansteigen oder dergleichen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass jeweils zwei aufeinanderfolgende Datenblöcke eines TDM-Datenworts einem I²S-Datenwort zugeordnet werden. Dies nutzt den Sachverhalt, dass eine Kodierung nach dem I²S-Protokoll in der Regel zwei Datenblöcke umfasst, die einem I²S-Datenwort zugeordnet sind. Das TDM-Datenwort wird also auf eine Mehrzahl von I²S-Datenwörtern verteilt. Dabei können die ursprüngliche Kodierung der Datenwörter sowie auch der Bittakt erhalten bleiben.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass als Daten, vorzugsweise PCM-kodierte, Audiodaten übermittelt werden. Gerade für die Übermittlung von Audiodaten ist das Verfahren der Erfindung besonders geeignet, zumal auch die zugrundeliegenden Kodierungen, insbesondere die I²S-Kodierung, sich auf die Übermittlung von Audiodaten konzentriert. Dabei können die Audiodaten abgetastet und digitalisiert werden, und zwar beispielsweise gemäß einem Puls-Code-Modulationsverfahren (PCM). Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Übertragung von Audiodaten beschränkt zu sehen, sondern es können auch andere Daten, beispielsweise Sensordaten, Parameterdaten und/oder dergleichen übermittelt werden, da es für die Kodierungen dem Grunde nach nicht darauf ankommt, was als Datenquelle beziehungsweise Datensenke genutzt wird.
Empfangsseitig kann vorgesehen sein, dass der Datenstrom einem I²S-Dekodierer zugeführt wird, der Datenstrom I²S-dekodiert wird, und der I²S-dekodierte Datenstrom als Datenstrom mit aufeinanderfolgenden Datenblöcken bereitgestellt wird. Dadurch kann berücksichtigt werden, dass hardwareseitig eine solche Schnittstelle bereits vorhanden ist. Die Daten vom I²S-Dekodierer können dann gemäß der Erfindung behandelt werden.
Die Sendeeinheit, die Empfangseinheit sowie auch die Einrichtungen gemäß der Erfindung und auch ihre Einheiten können durch eine elektronische Hardwareschaltung und/oder eine programmgesteuerte Rechnereinheit gebildet sein, die mittels eines geeigneten Programms zur Bereitstellung der erforderlichen Funktionalität steuerbar ist.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich anhand von Ausführungsbeispielen, die im Folgenden unter Berücksichtigung der beigefügten Figuren erläutert werden. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile und Funktionen.
Es zeigen:
1 in einer schematischen Blockschaltbilddarstellung eine Kommunikationseinrichtung eines Kraftfahrzeugs mit einer Einrichtung zum Übermitteln von TDM-kodierten Daten über einen Kommunikationskanal nach einem I²S-Protokoll sowie eine Einrichtung zum Ermitteln der TDM-kodierten Daten aus dem Datenstrom, der über den I²S-Kommunikationskanal übermittelt worden ist,
2 ein Zeitdiagramm einer schematischen Signaldarstellung von TDM-kodierten Daten und I²S-kodierten Daten im Vergleich,
3 ein Zeitdiagramm mit einer schematischen Signaldarstellung eines Datenstromes, bei dem Synchronisierungsdatenblöcke gemäß der Erfindung hinzugefügt sind, um ein Synchronisationsmuster zu bilden,
4 eine schematische Darstellung in einem Zeitdiagramm, aus dem eine Eignung eines Synchronisationsmusters für die Kodierung der Erfindung ersichtlich ist, und
5 eine schematische Darstellung für die Wahl von Synchronisierungsdatenblöcken in einem Datenstrom bei unterschiedlichen Verhältnissen von Längen von TDM-Datenwörtern zu I²S-Datenwörtern.
1 zeigt in einer schematischen Blockschaltbilddarstellung eine Ausgestaltung gemäß der Erfindung für eine Kommunikationseinrichtung 40 eines nicht weiter dargestellten Kraftfahrzeugs, die eine Sendeeinheit 20 und eine mit der Sendeeinheit 20 in Kommunikationsverbindung stehende Empfangseinheit 44 aufweist. Die Sendeeinheit 20 und die Empfangseinheit 44 umfassen jeweils sendeseitig eine Kodiereinheit 10 sowie empfangsseitig eine Dekodiereinheit 64. Ferner ist sendeseitig eine Datenquelle 42 und empfangsseitig eine Datensenke 30 vorgesehen, die für eine Kommunikation auf Basis von TDM-kodierten Daten ausgebildet sind. Eine Kommunikationsverbindung zwischen der Datenquelle 42 und der Datensenke 30 nutzt vorliegend einen Kommunikationskanal 12 nach dem I²S-Protokoll.
Die Datenquelle 42 ist als Audiodatenquelle 42 ausgebildet, die Audiodaten in Form eines digitalen Datenstromes bereitstellt. Zu diesem Zweck umfasst die Sendeeinheit 20 einen TDM-Kodierer 48, der eine Kommunikationsschnittstelle nach dem TDM-Protokoll für Audiodaten aufweist, die an die entsprechende Schnittstelle der Datenquelle 42 angeschlossen ist. Die beiden TDM-Schnittstellen 48 sind über eine Datenleitung 50, eine Leitung für den TDM-Worttakt 18 sowie eine Leitung für den Bittakt 14 miteinander gekoppelt.
Die an der TDM-Schnittstelle 48 bereitgestellten Daten sind in dem Zeitdiagramm schematisch in 2 dargestellt. In einer obersten Zeile sind die Daten dargestellt, die über eine Datenleitung 50 der TDM-Schnittstelle 48 gesendet werden. Zu erkennen ist, dass der auf der Datenleitung 50 bereitgestellte Datenstrom aus Datenblöcken 16 gebildet ist, die mit D0 bis DF durchnummeriert sind. Die Datenblöcke D0 bis DF bilden ein jeweiliges TDM-Datenwort 18. In einer zweiten Zeile von oben ist in 2 der entsprechende Worttakt des TDM-Datenworts 18 in Bezug auf die Datenblöcke 16 dargestellt, die zu diesem TDM-Worttakt gehören. In der untersten Zeile der 2 ist ein zugehöriger Bittakt 14 dargestellt, der den jeweiligen Bits der Datenblöcke 16 zugeordnet ist. Vorliegend ist vorgesehen, dass jeder der Datenblöcke 16 einen Audioabtastwert in digitaler Form, und zwar PCM-kodiert, umfasst. Die Daten werden also basierend auf dem Bittakt 14 in Form von aufeinanderfolgenden Datenblöcken 16 als kontinuierlicher Datenstrom bereitgestellt. Vorliegend bilden sechzehn Datenblöcke 16 ein TDM-Datenwort 18.
Die Kodiereinheit 10 dient dem Einfügen von Synchronisierungsdatenblöcken 22 an vorgegebenen Positionen in Bezug auf das jeweilige TDM-Datenwort 18, um ein Synchronisationsmuster 24 in Bezug auf jedes der TDM-Datenwörter 18 auszubilden. Zu diesem Zweck ist die Kodiereinheit 10 ausgebildet, eine Anzahl der Synchronisierungsdatenblöcke 22 abhängig von einer Anzahl der Datenblöcke 16 in einem jeweiligen TDM-Datenwort 18 zu wählen. Dabei haben die Synchronisierungsdatenblöcke 22 vorgegebene Bitmuster P1, P2, P3, P4, P5, die sich zum Ausbilden des Synchronisationsmusters 24 voneinander unterscheiden.
Ferner umfasst die Kodiereinheit 10 einen I²S-Kodierer 26 mit einer I²S-Schnittstelle, dem der durch die Kodiereinheit 10 gebildete Datenstrom zum Zwecke des Übermittelns über den I²S-Kommunikationskanal 12 zugeführt wird. Der I²S-Kodierer 26 ist an den I²S-Kommunikationskanal 12 angeschlossen. Der I²S-Kommunikationskanal 12 umfasst neben einer Leitung für den Bittakt 14 auch eine Leitung für einen I²S-Worttakt 58 sowie eine weitere Datenleitung 52. In 2 ist in der vorletzten unteren Zeile ein Taktsignal für den I²S-Worttakt 52 dargestellt. Darüber hinaus ist dort ein I²S-Datenwort 46 dargestellt. Aus 2 ergibt sich ferner, dass jedem I²S-Datenwort 46 zwei Datenblöcke 16 des Datenstroms zugeordnet werden können.
Die Kommunikationseinrichtung 40 weist empfangsseitig die Empfangseinheit 44 mit der Datensenke 30 auf, die ebenfalls eine TDM-Schnittstelle 62 umfasst. Die Empfangseinheit 44 umfasst vorliegend ferner eine Dekodiereinheit 64. Die Dekodiereinheit 64 umfasst ferner eine weitere TDM-Schnittstelle 38, die mittels einer Datenleitung für den Bittakt 14, einer weiteren Datenleitung für den TDM-Worttakt 18 sowie einer Datenleitung für die Datenwörter 54 mit der TDM-Schnittstelle 62 der Datensenke 30 gekoppelt ist.
Die Dekodiereinheit 64 umfasst vorliegend ferner einen I²S-Dekodierer 28 mit einer I²S-Schnittstelle, die mit der I²S-Schnittstelle der I²S-Kodiereinheit 26 über eine Leitung für den Bittakt 14, eine Leitung für den I²S-Worttakt 58 sowie eine Datenleitung 52 für die Datenblöcke 16 gekoppelt ist. Diese drei Leitungen bilden den I²S-Kommunikationskanal 12.
Die Dekodiereinheit 64 umfasst ferner eine erste Vergleichseinheit 32 zum Vergleichen der Bitmuster der aufeinanderfolgenden Datenblöcke mit der vorgegebenen Anzahl von unterschiedlichen vorgegebenen Bitmustern P1, P2, P3, P4, P5 für die Synchronisierungsdatenblöcke 22. Die erste Vergleichseinheit 32 ist zu diesem Zweck an den I²S-Dekodierer 28 angeschlossen.
An die erste Vergleichseinheit 32 ist ferner eine Ermittlungseinheit 34 zum Ermitteln einer Position des jeweiligen Datenblocks angeschlossen, wenn der Datenblock eines der vorgegebenen Bitmuster P1, P2, P3, P4, P5 enthält, und zum Ermitteln eines Anordnungsmusters aus den zuvor ermittelten Positionen der Datenblöcke. Des Weiteren ist an die Ermittlungseinheit 34 eine zweite Vergleichseinheit 36 zum Vergleichen des Anordnungsmusters der Datenblöcke mit einem vorgegebenen Synchronisationsmuster 24 gebildet durch die Synchronisierungsdatenblöcke 22 angeschlossen. Ferner dient die zweite Vergleichseinheit 36 dem Zuordnen der Datenblöcke zu den den Bitmustern P1, P2, P3, P4, P5 zugeordneten Synchronisierungsdatenblöcken 22, wenn das Anordnungsmuster dem Synchronisationsmuster 24 entspricht. Schließlich umfasst die Dekodiereinheit 64 eine TDM-Einheit 38, mittels der die Synchronisierungsdatenblöcke 22 aus dem Datenstrom entfernt werden. Die TDM-Einheit 38 dient ferner dem Zuordnen der übrigen Datenblöcke 16 zu TDM-Datenwörtern 18 unter Berücksichtigung des Synchronisationsmusters 24. Mittels der TDM-Einheit 38 werden die so wieder hergestellten TDM-Datenwörter 18 als die TDM-kodierten Daten an der TDM-Schnittstelle der TDM-Einheit 38 bereitgestellt.
3 zeigt auf Basis eines TDM-Datenworts 18 gemäß 2, wie Synchronisierungsdatenblöcke 22 in dem Datenstrom angeordnet werden können. Vorliegend ist vorgesehen, dass sechzehn Datenblöcke 16 jeweils ein TDM-Datenwort 18 bilden (2). Um diese über den I²S-Kommunikationskanal 12 übertragen zu können, werden vorliegend ergänzend fünf Synchronisierungsdatenblöcke 22, nämlich die Synchronisierungsdatenblöcke 22 mit den Bitmustern P1, P2, P3, P4 und P5 vorgesehen. 3 zeigt den hierdurch gebildeten Datenstrom. Ersichtlich ist, dass mittels der Synchronisierungsdatenblöcke 22 ein Synchronisationsmuster 24 in den Daten gebildet wird. Dieses Synchronisationsmuster 24 ist eindeutig, sodass es empfangsseitig erkannt werden kann und auf diese Weise die TDM-Datenwort-Zuordnung wieder hergestellt werden kann.
4 zeigt exemplarisch an dem Beispiel des Synchronisationsmusters 24 gemäß 3, wie empfangsseitig erkannt werden kann, ob die empfangenen Daten das vorgegebene Synchronisationsmuster 24 enthalten oder nicht. In der obersten Zeile sind die Zeitfenster 66 für die Datenblöcke von 0 bis 15 dargestellt. Diese sechzehn Zeitfenster 66 entsprechen einem TDM-Datenwort 18. In der darunterliegenden zweiten Zeile sind die Positionen angegeben, in denen die Synchronisierungsdatenblöcke 22 mit den entsprechenden Bitmustern P1, P2, P3, P4 und P5 angeordnet sein müssen. Diese Position ist immer unverändert. In den darunterliegenden Zeilen ist tabellenartig dargestellt, wie sich empfangsseitig die Situation ergibt, wenn nicht im Zeitfenster 0 das Bitmuster P1 erkannt wird, sondern dieses jeweils um ein weiteres Zeitfenster 66 verschoben ist. Aus der Tabelle der 4 ist ersichtlich, dass es bei jeder weiteren Verschiebung des Bitmusters P1 in Verbindung mit den weiteren Bitmustern zu Abweichungen kommt, weil die folgenden Bitmuster P2 bis P5 nicht an den erforderlichen Stellen auftreten. Daraus ergibt sich, dass die hierbei erkannten Bitmuster P1 bis P5 keine Synchronisationsdatenblöcke 22 darstellen können, sondern vielmehr Audiodaten sind. Nur bei einer einzigen Konstellation, nämlich der in der zweiten oberen Spalte dargestellten Konstellation, ist eine eindeutige Zuordnung möglich, weshalb empfangsseitig eine eindeutige Zuordnung zu den TDM-Datenwörtern 18 erreicht werden kann.
Die in der 3 gewählte Anzahl von Synchronisierungsdatenblöcken 22 an den vorgegebenen Positionen ermöglicht es empfangsseitig also, eine eindeutige Zuordnung der Daten vorzunehmen und dadurch die TDM-kodierten Daten vollständig zurückzugewinnen. Besonders vorteilhaft erweist es sich, dass dabei der Bittakt 14 nicht geändert zu werden braucht. Auch brauchen die einzelnen Datenblöcke 16 hinsichtlich ihrer Kodierung nicht verändert zu werden.
5 zeigt eine weitere schematische Darstellung, aus der ersichtlich ist, wie Synchronisierungsdatenblöcke 22 hinsichtlich Anzahl und Positionierung gewählt werden können, um je nach Länge eines TDM-Datenworts 18 in Bezug auf ein I²S-Datenwort 46 gewählt werden zu können, um eine entsprechende Datenübertragung gewährleisten zu können. Ersichtlich ist aus 5, dass mit zunehmendem Verhältnis in Bezug auf die Wortlängen der Aufwand für die zusätzliche Synchronisierung weniger ins Gewicht zu fallen braucht. Eine Verdopplung der Wortlänge der TDM-Datenwörter 18 führt also nicht unbedingt zu einer Verdopplung des Aufwands hinsichtlich der Synchronisierung, sondern kann einen geringeren Aufwand erfordern.
Die Erfindung ermöglicht es also, eine Anbindung von Schnittstellen mit unterschiedlichen Wortlängen beziehungsweise Worttakten ohne zusätzliche Synchronisationsleitungen zu erreichen. Dabei erweist es sich insbesondere als vorteilhaft, dass die ursprüngliche Kodierung der Datenblöcke im Datenstrom nicht verändert zu werden braucht. Insbesondere kann für die gesamte Übertragung ein einheitlicher Bittakt 14 genutzt werden.
Die voran beschriebenen Ausführungsbeispiele dienen lediglich der Erläuterung der Erfindung und sind für diese nicht beschränkend. So können natürlich für die Daten nahezu beliebige Daten verwendet werden, ohne den Gedanken der Erfindung zu verlassen. Die Erfindung ist dadurch nicht auf Audiodaten festgelegt. Darüber hinaus kann natürlich vorgesehen sein, dass eine bidirektionale Kommunikation realisiert ist, wobei dann die erfindungsgemäße Verfahrensführung in jede der möglichen Kommunikationsrichtungen ausgeführt werden kann.
Darüber hinaus gelten die für die erfindungsgemäße Verfahrensführung beschriebenen Vorteile und Ausgestaltungen gleichermaßen für die entsprechenden Einrichtungen sowie das mit den Einrichtungen ausgerüstete Kraftfahrzeug. Entsprechend können für Verfahrensmerkmale auch Vorrichtungsmerkmale und umgekehrt vorgesehen sein.

Claims

Verfahren zum Übermitteln von TDM-kodierten Daten über einen Kommunikationskanal (12) nach einem I²S-Protokoll, wobei die Daten in Form von aufeinanderfolgenden Datenblöcken (16) als kontinuierlicher Datenstrom bereitgestellt werden, wobei eine vorgegebene Anzahl von Datenblöcken (16) ein TDM-Datenwort (18) bildet, gekennzeichnet durch: – Einfügen von Synchronisierungsdatenblöcken (22) an vorgegebenen Positionen in Bezug auf ein jeweiliges TDM-Datenwort (18) zum Ausbilden eines Synchronisationsmusters (24), zu welchem Zweck eine Anzahl der Synchronisierungsdatenblöcke (22) abhängig von der Anzahl von Datenblöcken (16) in dem jeweiligen TDM-Datenwort (18) gewählt wird, wobei die Synchronisierungsdatenblöcke (22) ein vorgegebenes Bitmuster (P1, P2, P3, P4, P5) haben und wobei sich die Bitmuster (P1, P2, P3, P4, P5) der das Synchronisationsmusters (24). bildenden Synchronisierungsdatenblöcke (22) voneinander unterscheiden, – Zuführen des hierdurch gebildeten Datenstroms zu einem I²S-Kodierer (26), und – Übermitteln des I²S-kodierten Datenstroms über den Kommunikationskanal (12).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten basierend auf einem Bittakt (14) bereitgestellt werden, wobei der Bittakt (14) unverändert erhalten bleibt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Synchronisierungsdatenblöcke (22) abhängig von einem Verhältnis der vorgegebenen Anzahl der Datenblöcke (16) im TDM-Datenwort (18) zur Anzahl der Datenblöcke im I²S-Datenwort (46) gewählt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei aufeinanderfolgende Datenblöcke (16) eines TDM-Datenworts (18) einem I²S-Datenwort (46) zugeordnet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Daten Audiodaten übermittelt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Bitmuster (P1, P2, P3, P4, P5) der Synchronisierungsdatenblöcke (22) keinem Datenblock der TDM-kodierten Daten entspricht.
Verfahren zum Ermitteln von TDM-kodierten Daten aus einem über einen Kommunikationskanal (12) nach dem I²S-Protokoll übermittelten Datenstrom, bei dem der Datenstrom nach einem der vorhergehenden Ansprüche kodiert wird, gekennzeichnet durch: – Vergleichen von Bitmustern der aufeinanderfolgenden Datenblöcke des Datenstroms mit einer vorgegebenen Anzahl von unterschiedlichen vorgegebenen Bitmustern (P1, P2, P3, P4, P5) für Synchronisierungsdatenblöcke (22), – Ermitteln je einer Position des jeweiligen Datenblocks, wenn der Datenblock eines der vorgegebenen Bitmuster (P1, P2, P3, P4, P5) enthält, – Ermitteln eines Anordnungsmusters aus den zuvor ermittelten Positionen der Datenblöcke, – Vergleichen des Anordnungsmusters der Datenblöcke mit einem vorgegebenen Synchronisationsmuster (24) gebildet durch die Synchronisierungsdatenblöcke (22), – Zuordnen der Datenblöcke zu den den Bitmustern (P1, P2, P3, P4, P5) zugeordneten Synchronisierungsdatenblöcken (22), wenn das Anordnungsmuster dem Synchronisationsmuster (24) entspricht, – Entfernen der Synchronisierungsdatenblöcke (22) aus dem Datenstrom, und Zuordnen der übrigen Datenblöcke zu TDM-Datenwörtern (18) unter Berücksichtigung des Synchronisationsmusters (24), und – Bereitstellen der TDM-Datenwörter (18) als die TDM-kodierten Daten.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Datenstrom einem I²S-Dekodierer (28) zugeführt wird, der Datenstrom I²S-dekodiert wird, und der I²S-dekodierte Datenstrom als Datenstrom mit aufeinanderfolgenden Datenblöcken bereitgestellt wird.
Einrichtung (20) zum Übermitteln von TDM-kodierten Daten über einen Kommunikationskanal (12) nach einem I²S-Protokoll, bei dem die Daten in Form von aufeinanderfolgenden Datenblöcken (16) als kontinuierlicher Datenstrom bereitgestellt sind, wobei eine vorgegebene Anzahl von Datenblöcken (16) ein TDM-Datenwort (18) bildet, gekennzeichnet durch: – eine Kodiereinheit (10) zum Einfügen von Synchronisierungsdatenblöcken (22) an vorgegebenen Positionen in Bezug auf das jeweilige TDM-Datenwort (18) zum Ausbilden eines Synchronisationsmusters (24), zu welchem Zweck die Kodiereinheit (10) ausgebildet ist, eine Anzahl der Synchronisierungsdatenblöcke (22) abhängig von der Anzahl von Datenblöcken (16) in dem jeweiligen TDM-Datenwort (18) zu wählen, wobei die Synchronisierungsdatenblöcke (22) ein vorgegebenes Bitmuster (P1, P2, P3, P4, P5) haben und wobei sich die Bitmuster (P1, P2, P3, P4, P5) der Synchronisierungsdatenblöcke (22) voneinander unterscheiden, und – wobei die Kodiereinheit (10) ferner ausgebildet ist, den gebildeten Datenstrom einem I²S-Kodierer (26) zum Übermitteln des I²S-kodierten Datenstroms über den Kommunikationskanal (12) zuzuführen.
Einrichtung (30) zum Ermitteln von TDM-kodierten Daten aus einem von einer Einrichtung (20) nach Anspruch 9 über einen Kommunikationskanal (12) nach einem I²S-Protokoll übermittelten Datenstrom, gekennzeichnet durch: – eine erste Vergleichseinheit (32) zum Vergleichen von Bitmustern der aufeinanderfolgenden Datenblöcke des Datenstroms mit einer vorgegebenen Anzahl von unterschiedlichen vorgegebenen Bitmustern (P1, P2, P3, P4, P5) für Synchronisierungsdatenblöcke (22), – eine Ermittlungseinheit (34) zum Ermitteln je einer Position des jeweiligen Datenblocks, wenn der Datenblock eines der vorgegebenen Bitmuster (P1, P2, P3, P4, P5) enthält, und zum Ermitteln eines Anordnungsmusters aus den zuvor ermittelten Positionen der Datenblöcke, – eine zweite Vergleichseinheit (36) zum Vergleichen des Anordnungsmusters der Datenblöcke mit einem vorgegebenen Synchronisationsmuster (24) gebildet durch die Synchronisierungsdatenblöcke (22) und zum Zuordnen der Datenblöcke zu den den Bitmustern (P1, P2, P3, P4, P5) zugeordneten Synchronisierungsdatenblöcken (22), wenn das Anordnungsmuster dem Synchronisationsmuster (24) entspricht, und – eine TDM-Einheit (38) zum Entfernen der Synchronisierungsdatenblöcke (22) aus dem Datenstrom und zum Zuordnen der übrigen Datenblöcke zu TDM-Datenwörtern (18) unter Berücksichtigung des Synchronisationsmusters (24) und zum Bereitstellen der TDM-Datenwörter (18) als TDM-kodierte Daten.
Kraftfahrzeug mit einer Kommunikationseinrichtung (40), die eine Sendeeinheit (20) und eine mit der Sendeeinheit (20) in Kommunikationsverbindung stehende Empfangseinheit (30) aufweist, wobei die Sendeeinheit (20) und die Empfangseinheit (30) für eine Kommunikation auf Basis von TDM-kodierten Daten ausgebildet sind, wobei eine Kommunikationsverbindung zwischen der Sendeeinheit (20) und der Empfangseinheit (30) zumindest abschnittsweise einen Kommunikationskanal (12) nach einem I²S-Protokoll nutzt, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinheit (20) eine Einrichtung nach Anspruch 9 und die Empfangseinheit (30) eine Einrichtung nach Anspruch 10 aufweisen.