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Technisches
Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Modemarchitektur von Übertragungsleitungen. Insbesondere
bezieht sich diese Erfindung auf in Verbindung mit Trennsystemen
zum Verbinden von Telefonleitungen verwendete Modemschaltkreise.
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Hintergrund
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Neue
Gerätegenerationen
für den
Konsumenten wie Set-Top-Boxen, öffentliche
Fernsprecher, Verkaufsautomaten und andere Systeme erfordern oder
bevorzugen oftmals Datenmodems mit niedrigen Geschwindigkeiten.
Solche Modems ermöglichen
es entfernten Hosts, Gebührenverrechungen
oder andere Funktionen des Haushalts vorzunehmen, oder sie ermöglichen,
dass "intelligente" Verkaufsautomaten
Nachschub anfordern. Obwohl Multimediachips auf der Basis von typischen
Mikroprozessoren und digitalen Signalprozessoren (DSP), welche in
Set-Top-Boxen und
anderen Systemen angewendet werden, ein Modem mit geringer Geschwindigkeit
implementieren können,
so würde
dies in Zusammenhang mit einer unerwünschten Herstellungskomplexität und unerwünschten
Produktionskosten vor sich gehen.
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Frühere Modemarchitekturen
umfassten gewöhnlich
zahlreiche integrierte Schaltkreise zur Handhabung der Modemverarbeitung
und zum Abschluss der. Übertragungsleitung.
Insbesondere ein oder mehrere digitale Signalprozessor-Chips wurden an
einen analogen Front-End-Schaltkreis angeschlossen, welcher seinerseits
wiederum an einem Leitungsabschlussschaltkreis über eine Wandler-Trennbarriere angeschlossen
war. Eine solche Modemarchitektur zeigt aber zahlreiche Nachteile.
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WO
9844687 zeigt eine integrierte Lösung für einen
Modem- und DAA-Trennschaltkreis.
Dieses darin offenbarte System umfasst einen Modemschaltkreis und
einen Leitungsschnittstellen-Schaltkreis, in welchem der Leitungsschnittstellen-Schaltkreis einen
Trennkoppler umfasst.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine verbesserte Modemarchitektur und
ein damit verbundenes Verfahren bereit, welche Modem- und Leitungstrennschaltungen
so integriert, um dadurch eine Modemfunktionalität und systemseitige Trennfunktionalität auf einem
einzelnen integrierten Schaltkreis nach Anspruch 1 zu erreichen.
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In
einer Ausführungsform
ist die vorliegende Erfindung eine integrierte Modem- und Leitungstrennschaltung,
die einen systemseitigen Schaltkreis umfasst, welcher an eine Trennbarriere
angeschlossen werden kann, um digitale Information durch die Trennbarriere
und den mit dem systemseitigen Schaltkreis integrierten digitalen
Signalverarbeitungsschaltkreis (DSP) zu übertragen, wobei der DSP-Schaltkreis
einen Modemprozessor für
Modemdaten und einen Digitalprozessor für den systemseitigen Schaltkreis
aufweist. In einer weiteren Ausführungsform
kann die integrierte Modem- und Leitungstrennschaltung eine Übertragungsschnittstelle
aufweisen, die als asynchrone serielle Schnittstelle betreibbar
ist. Der systemseitige Schaltkreis kann eine systemseitige Fernsprechleitungs-Direktzugriffanordnungsfunktionalität aufweisen.
Weiters kann der digitale Prozessor noch digitale Filter für digitale
Daten umfassen, die über
die Trennbarriere von einer Übertragungsleitung
empfangen werden, und einen digitalen Modulator für die über die
Trennbarriere zur Übertragungsleitung
zu übertragenden
digitalen Daten.
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In
einer anderen Ausführungsform
ist die vorliegende Erfindung ein kombiniertes Modem- und Leitungstrennsystem,
das einen leitungsseitigen integrierten Schaltkreis zur Leitungstrennung,
einen systemseitigen integrierten Schaltkreis zur Leitungstrennung
und einen im systemseitigen integrierten Schaltkreis zur leitungstrennung
umfassten digitalen Signalverarbeitungsschalkreis (DSP) umfasst,
wobei der DSP- Schaltkreis
einen Modemprozessor für
die Modemdaten und einen digitalen Prozessor für den systemseitigen Schaltkreis
aufweist. Zusätzlich
dazu können
der leitungsseitige integrierte Schaltkreis zur Leitungstrennung
und der systemseitige integrierte Schaltkreis zur Leitungstrennung
mit einer Trennbarriere verbunden werden, um digitale Information
miteinander durch die Trennbarriere zu übertragen. In einer noch bestimmteren
Ausführungsform
weist das kombinierte Modem- und Leitungstrennsystem eine Übertragungsschnittstelle
auf, die als asynchrone serielle Schnittstelle betrieben werden
kann. Auch kann der leitungsseitige Schaltkreis zur Leitungstrennung eine
Telefonleitungs-Direktzugriffanordnungsfunktionalität bereitstellen.
Weiters noch kann der leitungsseitige integrierte Schaltkreis zur
Leitungstrennung einen Digital-Analog-Wandlerschaltkreis für die durch die
Trennbarriere vom systemseitigen integrierten Schaltkreis zur Leitungstrennung
empfangenen digitalen Daten und einen Analog-Digital-Wandlerschaltkreis
für die
von der Übertragungsleitung
empfangene analoge Information umfassen.
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In
einer noch weiteren Ausführungsform
ist die vorliegende Erfindung ein kombiniertes Modem- und Leitungstrennsystem,
das einen leitungsseitigen integrierten Schaltkreis zur Leitungstrennung,
einen systemseitigen integrierten Schaltkreis zur Leitungstrennung,
einen innerhalb des systemseitigen integrierten Schaltkreises zur
Leitungstrennung umfassten DSP-Schaltkreis (digitale Datenverarbeitung),
sowie eine zwischen dem leitungsseitigen integrierten Schaltkreis
zur Leitungstrennung und dem systemseitigen integrierten Schaltkreis
zur Leitungstrennung gekoppelte Trennbarriere umfasst. Der leitungsseitige
integrierte Schaltkreis zur Leitungstrennung und der systemseitige
integrierte Schaltkreis zur Leitungstrennung übertragen zu einander durch die
Trennbarriere digitale Information. Auch weist der DSP-Schaltkreis
einen Modemprozessor für
Modemdaten und einen digitalen Prozessor für den systemseitigen Schaltkreis
auf. In einer noch bestimmteren Ausführungsform kann die Trennbarriere
eine kapazitativ getrennte Barriere verwenden. Zusätzlich dazu kann
die Trennbarriere zumindest einen Kondensator als Trennbarriere
verwenden.
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Die
vorliegende Erfindung ist weiters noch ein Verfahren zum Kombinieren
der Leitungstrennung und der Modemdatenverarbeitung, wobei das Bereitstellen
eines systemseitigen integrierten Schaltkreises zur Leitungstrennung,
der digitale Daten über
eine Trennbarriere übertragen
und digitale Daten über
die Trennbarriere empfangen kann; weiters das Verarbeiten der über die
Trennbarriere übertragenen
oder empfangenen digitalen Daten mit einem digitalen Prozessor innerhalb
des systemseitigen integrierten Schaltkreises zur Leitungstrennung; sowie
das Verarbeiten der über
die Trennbarriere übertragenen
oder empfangenen digitalen Daten mit einem Modemprozessor innerhalb
des systemseitigen integrierten Schaltkreises umfasst ist. In einer noch
mehr bestimmten Ausführungsform
umfasst das Verfahren auch das Umwandeln von analoger Information
von der Übertragungsleitung
zu digitaler Information, bevor die digitale Information über die Trennbarriere
gesendet wird, sowie das Umwandeln von digitaler Information, die
von der Trennbarriere empfangen wurde, bevor die analoge Information
an die Übertragungsleitung
gesendet wird.
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Beschreibung
der Zeichnungen
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Es
ist anzumerken, dass die angehängten Zeichnungen
nur Beispiele für
Ausführungsformen der
Erfindung sind, und somit sind sie, obwohl dies für die Erfindung
nicht als den Schutzumfang beschränkend angesehen wird, auch
auf andere gleich wirksame Ausführungsformen
anwendbar.
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1A ist
ein Blockdiagramm einer Ausführungsform
für ein
kombiniertes Modem- und
Leitungstrennsystem gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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1B ist
ein detaillierteres Blockdiagramm einer Ausführungsform, umfassend dabei
ein Beispiel für
eine Anschluss-Aus-Konfiguration für das kombinierte Modem- und Leitungstrennsystem
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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2A ist
ein beispielhaftes Blockdiagramm einer externen Vorrichtung, die
gemäß der vorliegenden
Erfindung an den systemseitigen integrierten Schaltkreis zur Leitungstrennung
gemäß der vorliegenden
Erfindung angeschlossen ist.
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2B ist
ein Diagramm einer 9-Bit-Übertragungssequenz,
die zur Steuerung verwendet werden kann, wenn sich der Modemschaltkreis
innerhalb des systemseitigen integrierten Schaltkreises zur Leitungstrennung
im Befehlsmodus oder im Datenmodus befindet.
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3A ist
ein Blockdiagramm einer Ausführungsform
mit einem Weg-Steuerungsschaltkreis
für den
systemseitigen integrierten Schaltkreis zur Leitungstrennung des
Leitungstrennsystems der vorliegenden Erfindung.
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3B–3E sind
Blockdiagramme von beispielhaften Ausführungsformen für den Datenfluss
und die Verarbeitungswege, die durch die Weg-Steuerungsschaltkreis
der 3A gewählt
werden können.
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4A ist
ein Diagramm einer Übertragungssequenz,
die verwendet werden kann, um Ausgangsdaten zum systemseitigen integrierten
Schaltkreis zur Leitungstrennung und von diesem weg zu übertragen.
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4B ist
ein Blockdiagramm für
den digitalen Empfangsweg-Signalprozessorschaltkreis
(DSP) für
den systemseitigen integrierten Schaltkreis zur Leitungstrennung
eines Leitungstrennsystems gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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4C ist
ein Blockdiagramm für
den Übertragungsweg-DSP-Schaltkreis
für den
systemseitigen integrierten Schaltkreis zur Leitungstrennung eines
Leitungstrennsystems gemäß der vorliegenden Erfindung.
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5 ist
ein Blockdiagramm einer Ausführungsform
für den
leitungsseitigen integrierten Schaltkreis zur Leitungstrennung des
Leitungstrennsystems gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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6A und 6B sind
Zeitdiagramme für die
Verwendung von hierin offenbarten asynchronen Schnittstellen, um
Daten eines synchronen Modemprotokolls zu übertragen und zu empfangen.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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1A ist
ein Blockdiagramm einer Ausführungsform
für ein
kombiniertes Modem- und
Leitungstrennsystem 150 gemäß der vorliegenden Erfindung.
Dieses kombinierte Modem- und Leitungstrennsystem 150 umfasst
einen systemseitigen integrierten Schaltkreis zur Leitungstrennung 100 und
einen leitungsseitigen integrierten Schaltkreis zur Leitungstrennung 102.
In der dargestellten Ausführungsform
umfasst der systemseitige Leitungstrennung IC 100 einen
integrierten Modemschaltkreis und einen Schaltkreis, der eine systemseitige
Direktzugriffsanordnungsfunktionalität (DAA) bereitstellt. In der
dargestellten Ausführungsform
beinhaltet der leitungsseitige Leitungstrennungs-IC 100 einen
Schaltkreis, der leitungsseitige DAA-Funktionalität bereitstellt.
Der systemseitige Schaltkreis zur Leitungstrennung 100 überträgt über die Übertragungsschnittstelle 106 zum
externen Schaltkreis. Der leitungsseitige Leitungstrennungs-IC 102 kommuniziert über die Schnittstelle 112 zur Übertragungsleitung.
Es ist anzumerken, dass die Übertragungsleitung
ein erwünschtes
Medium und somit z.B. eine Fernsprechleitung sein kann.
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Der
systemseitige Schaltkreis zur Leitungstrennung 100 und
der leitungsseitige Schaltkreis zur Leitungstrennung 102 übertragen
digitale Information über
eine Trennbarriere 104 durch die Leitungsschnittstellen 108 bzw. 110 hinweg.
Die Trennbarriere 104 kann eine kapazitativ Trennbarriere
sein, umfassend einen oder mehr Kondensatoren, und sie kann, bei
Bedarf, auch einen Wandler oder eine andere Trennvorrichtung umfassen.
Zusätzlich
dazu sind die Leitungstrennsysteme und damit in Verbindung stehenden
kapazitativen Trennbarrieren im US-Patent Nr. 5.870.046 mit dem
Titel "Analog Isolation
System with Digital Communication Across a Capacitive Barrier" und in der US-Patentanmeldung
mit der Seriennummer 09/035.175 mit dem Titel "Direct Digital Access Arragement Circuitry
and Method for Connecting to Phone Lines" offenbart, welche beide hierin durch
Verweis aufgenommen sind.
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Die
vorliegende Erfindung stellt als Lösung einen einzelnen integrierten
Schaltkreis für
eine Modem- und systemseitige Leitungstrennschaltung bereit. Die
Funktionalität
der Modem-Digital-Signalverarbeitung (DSP) wurde mit der Funktionalität der systemseitigen
Leitungstrenn-DSP verbunden, um eine DSP-Vorrichtung bereitzustellen,
die z.B. sowohl die für
die DAA-Funktionalität
für Fernsprechleitungen erforderliche
digitale Filterverarbeitung als auch die für die Verarbeitung von Modemalgorithmen
erforderliche Modemverarbeitung durchführt. Diese Architektur beinhaltet
zahlreiche Vorteile, umfassend dabei: (1) verbesserte Energieeinsparungen,
indem zugelassen wird, dass der leitungsseitige integrierte Schaltkreis
zur Leitungstrennung zumindest teilweise von der Übertragungsleitung
mit Energie versorgt wird, (2) verbesserte DAA-Programmierbarkeit,
indem auf der Systemseite der Trennbarriere 104 eine programmierbare
Vorrichtung gegeben ist, (3) verbesserte Herstellungs- und Konstruktionsmöglichkeiten,
indem ein digitaler systemseitiger Chip 100 vom leitungsseitigen
Misch-Signalchip 102 getrennt ist, und (4) verbesserte
DSP-Effizienz, indem eine einzelne DSP-Vorrichtung verwendet wird,
um sowohl Modemalgorithmen als auch die erforderlichen Filter für den analogen
Front-End-Schaltkreis zu verarbeiten.
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Es
kann eine große
Reihe an Schnittstellenprotokollen verwendet werden, um über die
externe Schnittstelle 106 zu übertragen, umfassend dabei z.B.
Modem-Standards
wie V.22 bis (QAM), V.22/Bell 212A 1200 bit/s (DPSK), V.21/Bell
103 300 bit/s (FSK), V.23/Bell 1200 bit/s V.23 mit einem umgekehrten
Datenfluss sowie eine Schnellverbindung auf V.25-Basis. Zusätzlich dazu
kann die Modemschnittstelle 106 den generischen digitalen Übertragungsstandard
der Security Industry Association genauso wie andere Protokolle
bedienen. Die Schnittstelle 106 kann z.B. auch eine asynchrone
serielle Schnittstelle sein. Bei Bedarf kann die Schnittstelle 106 auch als
synchrone serielle Schnittstelle, als asynchrone parallele Schnittstelle,
als synchrone parallele Schnittstelle oder eine andere erwünschte Schnittstelle
konfiguriert sein.
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1B ist
ein detaillierteres Blockdiagramm einer Ausführungsform für ein kombiniertes
Modem- und Leitungstrennsystem 150 gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die Trennbarriere 104 ist eine kapazitative Trennbarriere,
die zwischen den Außenanschlüssen des
systemseitigen integrierten Schaltkreises zur Leitungstrennung 100 und
des leitungsseitigen integrierten Schaltkreises zur Leitungstrennung 102 verbunden
ist.
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Der
systemseitige integrierte Schaltkreis zur Leitungstrennung 100 umfasst
eine Trennschnittstelle 164, einen digitalen Signalprozessor
(DSP) 154, einen Mikro-Controller 151,
einen Audio-CODEC (COder-DECoder)152, eine Taktschnittstelle 162, eine
Steuerungsschnittstelle 160, einen UART (universellen asynchronen
Empfänger-Sender)-Prozessor 156 sowie
einen Multiplexer (MUX) 158. Der UART-Prozessor 156 dient dazu, die
parallelen Bytes vom Mikro-Controller 151 in serielle Bits
für die Übertragung
umzuwandeln und von einer externen Vorrichtung durch den Übertragungsanschluss
TXD bzw. vom Empfangsanschluss RXD zu empfangen. So kann z.B. der
UART in einem 8-Bit-Word-Format oder einem 9-Bit-Word-Format für die serielle
Datenübertragung
durch den Übertragungsanschluss
TXD und/oder den Empfangsanschluss RXD arbeiten.
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Der
DSP 154 stellt eine Datenpumpfunktionalität bereit
und kann z.B. ein 14-Bit-DSP sein, der Datenpumpfunktionen ausführt. Der
Mikro-Controller 151 stellt eine AT-Befehlsdekodierung und Verbindungszustandüberwachung
bereit und kann z.B. ein 4-Bit Programmwort und ein 8-Bit-Datenwort
sein. Die Taktschnittstelle 162 umfasst einen Taktgenerator,
der einen hochfrequenten (z.B. 4,9152 MHz) Master-Takteingang akzeptiert.
Sie erzeugt auch alle Modemabtast-Raten zur Unterstützung der
Modem-Standards, die in den systemseitigen Schaltkreis zur Leitungstrennung
konfiguriert wurden. Zusätzlich
dazu stellt der Generator eine 9,6 kHz Rate für Audio-Playback bereit.
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Anschlüsse für den systemseitigen
integrierten Schaltkreis zur Leitungstrennung 100 können den Übertragungsanschluss
TXD, den Empfangsanschluss RXD, den Rückstellanschluss RESET_, den Clear-to-Send-Anschluss
CTS_, den Taktausgangsanschluss CLKOUT, die Kristalloszillatoranschlüsse XTALI
und XTALO sowie den analogen Ausgangsanschluss AOUT umfassen. Vier
andere Anschlüsse können für einen
allgemeinen Zweck programmierbare Eingangs-/Ausgangsanschlüsse GPIO1, GPIO2,
GPIO3 und GPIO4 sein. Jeder dieser Anschlüsse kann als analoger Eingangs-,
digitaler Eingangs- oder digitaler Ausgangs-Anschluss abhängig von
der Benützerprogrammierung
der Anschlussfunktionalität
konfiguriert sein. Insbesondere der GPIO1-Anschluss kann auch als
das Ende des Datenübertragungsblock-Anschlusses EOFR
(end of frame) für
die HDLC-Bildung von Datenübertragungsblöcken fungieren.
Der GPIO2-Anschluss kann einen analogen Ein-Aschluss AIN bereitstellen.
Der GPIO3-Anschluss kann als Escape-Anschluss ESC für die Steuerung
der Befehl- oder Datenmodi dienen. Und der GPIO4-Anschluss kann als Alarm-Anschluss ALERT
fungieren, um Ereignisse wie ein Eindringen anzuzeigen. Die Programmierung
und Steuerung des systemseitigen integrierten Schaltkreises zur
Leitungstrennung 100 kann durchgeführt werden, indem die passenden
Befehle durch die serielle Schnittstelle gesendet werden. So können z.B.
Befehle durch einen externen integrierten Schaltkreis gesendet werden,
der interne Register innerhalb des systemseitigen integrierten Schaltkreises
zur Leitungstrennung 100, der den Betrieb und die Funktionalität des systemseitigen
integrierten Schaltkreises zur Leitungstrennung 100 steuert,
ladet.
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Der
leitungsseitige integrierte Schaltkreis zur Leitungstrennung 102 umfasst
eine Trennschnittstelle 166, einen Schaltkreis zur Rufdetektion
und für
den Aushängezustand 170 sowie
einen Schaltkreis 168, der einen Gabelschaltungs- und Gleichstrom-Abschlussschaltkreis
und einen Analog-Digital-Wandler (ADC) sowie einen Digital-Analog-Wandler-Schaltkreis
(DAC) umfasst. Anschlüsse
für den
leitungsseitigen integrierten Schaltkreis zur Leitungstrennung können einen
Empfangs-Eingangsanschluss RX, Filteranschlüsse FILT und FILT2 umfassen,
welche die Zeitkonstante für
den Gleichstrom-Abschlussschaltkreis festlegen, einen Referenzanschluss
REF, der mit einem externen Widerstand verbunden werden kann, um
einen sehr genauen Referenzstrom zu liefern, einen Gleichstrom-Abschlussanschluss
DCT, der einen Gleichstromabschluss für die Fernsprechleitung und
einen Eingang für
die Spannungsüberwachung
bereitstellen kann, Spannungsregelungsanschlüsse VREG und VEREG 2, die mit
externen Kondensatoren verbunden werden können und eine Überbrückung für die interne
Energiezufuhr bereitstellen können,
externe Widerstandsanschlüsse REXT
und REXT2, die eine reellen und komplexen Wechselstromabschluss
bereitstellen können,
Ringanschlüsse
RNG1 und RNG2, die durch Kondensatoren mit "tip" und "ring" verbunden werden
können, um
Anruf- und Anruferidentifizierungssignale über die Barriere 104 bereitzustellen,
sowie Transistorverbindungsanschlüsse QB, QE und QE2, die mit
externen bipolaren Haken-Schalt-Transistoren verbunden werden können.
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Es
ist anzumerken, dass die Nachsilbe Unterstrich "_",
die zu obigen Anschlusssignalen zugefügt wurde, Signale anzeigt,
die aktiv LOW sind. Es ist anzumerken, dass die Anzeigen von aktiv
HIGH oder aktiv LOW für
die externen Anschlüsse
des systemseitigen integrierten Schaltkreises zur Leitungstrennung 100 und
den leitungsseitigen integrierten Schaltkreis zur Leitungstrennung 102 eine
Auswahlmöglichkeit
sind, die bei Bedarf geändert
werden kann.
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2A ist
ein Beispiel für
ein Blockdiagramm 200 einer externen Vorrichtung, die mit
einem Abschnitt des systemseitigen integrierten Schaltkreises zur
Leitungstrennung 100 des Trennsystems 150 gemäß der vorliegenden
Erfindung verbunden ist. Insbesondere zeigt 2A einen
externen Mikro-Controller 202, der mit einem systemseitigen
integrierten Schaltkreis zur Leitungstrennung 100 verbunden
ist. Die Schnittstelle 108 zur Trennbarriere 104 ist
mit dem systemseitigen integrierten Schaltkreis zur Leitungstrennung 100 verbunden,
und eine externe Übertragungsschnittstelle 204 ist
mit dem Mikro-Controller 202 verbunden. In 2A sind
auch die Empfang-Anschluss-Verbindungen RXD 206, die Übertragungsanschluss-Verbindungen
TXD 208, die Clear-to-Send-Anschluss-Verbindungen CTS_ 212 und die
Escape-Anschluss-Verbindungen ESC 210 dargestellt. Zusätzlich dazu
gibt es eine analoge Ein-Verbindung AIN 216 und eine analoge
Aus-Verbindung AOUT 214, die an den systemseitigen integrierten
Schaltkreis zur Leitungstrennung 100 gekoppelt sind. Es
ist anzumerken, dass der Mikro-Controller und/oder der systemseitige
integrierte Schaltkreis zur Leitungstrennung mit anderen Übertragungsleitungen
oder -bussen, so z.B. einem RS-232-Bus, durch einen passenden Antriebsschaltkreis
verbunden sein kann/können.
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Der
Escape-Anschluss ESC 20 ermöglicht eine schnelle Steuerung
dessen, ob sich der systemseitige integrierte Schaltkreis zur Leitungstrennung 100 im
Befehls- oder im Datenmodus befindet. Der Escape-Anschluss ESC stellt
eine Technik bereit, um dem systemseitigen integrierten Schaltkreis
zur Leitungstrennung 100 mitzuteilen, ob er hereinkommende
Signale als Daten oder als Befehle interpretieren soll. Wenn z.B.
die Mikrosteuerung 202 eine HIGH Logikstufe an den ESC-Anschluss
anlegt, so weiß der
Modemschaltkreis innerhalb des systemseitigen integrierten Schaltkreises
zur Leitungstrennung 100, dass die hereinkommende Information
ein Befehl ist. Umgekehrt weiß,
wenn die Mikrosteuerung 202 eine LOW Logikstufe an den
ESC-Anschluss anlegt,
der Modemschaltkreis innerhalb des systemseitigen integrierten Schaltkreises
zur Leitungstrennung 100, dass die hereinkommende Information
Daten sind. Es ist anzumerken, dass diese HIGH und LOW Logikzustände bei
Bedarf auch umgedreht werden können.
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Alternativ
dazu kann, wenn der UART in einem 9-Bit-Wortformat arbeitet, eine
9-Bit-Sequenz, die
vom systemseitigen integrierten Schaltkreis zur Leitungstrennung 100 empfangen
wird, verwendet werden, um den Datenmodus oder den Befehlsmodus
zu identifizieren. So kann z.B. eine Standard-Modemsteuerung ein
8-Bit-Wortformat für
die serielle Datenstromübertragung
verwenden. Wenn die Modemdatenpumpe, die Teil des DSP 154 ist,
für einen 8-Bit-Betrieb
konfiguriert ist, und wenn der UART 156 für einen
Betrieb mit 9-Bit eingestellt ist, kann das Extra-Bit, das an den
UART 156 angelegt wird, dazu verwendet werden, zu identifizieren,
ob der Dateneingang als Daten oder als Befehl zu behandeln ist. Wenn
z.B. das Extra-Bit eine LOW Logikstufe ist, so weiß der Modemschaltkreis
innerhalb des systemseitigen integrierten Schaltkreises zur Leitungstrennung 100,
dass die hereinkommende Information ein Befehl ist. Umgekehrt weiß, wenn
das Extra-Bit eine HIGH Logikstufe ist, der Modemschaltkreis innerhalb des
systemseitigen integrierten Schaltkreises zur Leitungstrennung 100,
dass die hereinkommende Information Daten sind. Es ist anzumerken,
dass diese HIGH und LOW Logikzustände bei Bedarf auch umgedreht
werden können.
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Eine
Ausführungsform
für diese
9-Bit-Steuerungs-Zeitmessung ist in Bezug auf die 2B für die Information
auf den Empfangsleitungen RXD 254 dargestellt. Diese Zeitmessung
beinhalt ein START-Bit 256, das eine LOW Logikstufe für die Ausführungsform
in 2B ist, und ein STOP-Bit 253, das eine
HIGH Logikstufe für
die Ausführungsform
in 2B ist. Die Logikzustände für das START-Bit 256 und
das STOP-Bit 253 können
bei Bedarf ausgewählt werden.
Wie in 2B dargestellt ist, kann das neunte
Bit in der Sequenz als Steuerungs-Flag-Bit (F) 252 verwendet
werden, um den Befehls- und den Datenmodus zu identifizieren, wobei
der Befehlsmodus eine logische "1" und der Datenmodus
eine logische "0" oder umgekehrt ist.
Die anderen 8-Bits (D0, D1, D2, D3, D4, D5, D6 und D7) können die
Daten- oder Befehlsinformation 250 sein. Somit kann die
externe Mikrosteuerung 202 jedes Set der 8-Bit an seriellen
Daten als Befehlsdaten oder Modemdaten identifizieren, jeweils abhängig davon,
wie das neunte Bit konfiguriert ist. Diese Information wird durch
den RXD-Anschluss 206 oder den TXD-Anschluss 208 z.B. über eine
Mikrosteuerung wie eine 8051 Mikrosteuerung, die einen 8-Bit-Datenmodus verwendet, gesendet.
Es ist anzumerken, dass das Steuerungs-Flag-Bit bei Bedarf eines der anderen Bits
in der Sequenz sein kann. Es ist auch anzumerken, dass die Anzahl
an Daten-Bits und die Anzahl der Steuerungs-Bits bei Bedarf so ausgewählt werden kann,
dass N Bits eines M-Bit-Wortes als Steuerungs-Bits und M-N-Bits eines M-Bit-Worts
als Daten-Bits verwendet werden können.
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Im
kombinierten Modem- und Leitungstrennsystem der vorliegenden Erfindung
werden hereinkommende Daten innerhalb des leitungsseitigen integrierten
Schaltkreises zur Leitungstrennung 102 auf der Leitungsseite
der Trennbarriere 104 digitalisiert. Diese digitalisierten
Daten werden danach über
die Trennbarriere 104 zum systemseitigen integrierten Schaltkreis
zur Leitungstrennung 100 gesendet. Daten wiederum, die
von einer externen Vorrichtung kommen, werden durch den systemseitigen
integrierten Schaltkreis zur Leitungstrennung 100 verarbeitet und über die
Trennbarriere 104 als digitale Information gesendet. Diese
wird dann in ein analoges Signal durch den leitungsseitigen integrierten
Schaltkreis zur Leitungstrennung 102 umgewandelt. Damit Sprachmodus-Anwendungen
mit der im systemseitigen integrierten Schaltkreis zur Leitungstrennung 100 bereitgestellten
primär
digitalen Verarbeitung möglich
sind, umfasst die vorliegende Erfindung einen Audio-CODEC 152 im
systemseitigen integrierten Schaltkreis zur Leitungstrennung 100.
Mit dieser Architektur stellt die vorliegende Erfindung als Lösung einen
einzelnen Chip bereit, der die Modemfunktionalität mit der Sprachbandfunktionalität kombiniert,
so dass die Bedienperson entweder einen Modem-Betriebsmodus oder
einen Sprach-Betriebsmodus auswählen
kann.
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3A ist
ein Blockdiagramm einer Ausführungsform
für den
systemseitigen integrierten Schaltkreis zur Leitungstrennung 100 eines
kombinierten Modem- und Leitungstrennsystems 150 gemäß der vorliegenden
Erfindung. Eine Steuerung 151 empfängt und sendet Information
durch die Schnittstelle 106. Die Steuerung 151 kommuniziert über die Schnittstelle 314 mit
dem digitalen Signalprozessor (DSP) 154. Die Trennschnittstelle 164 steuert
die Übertragung über die
Trennbarriere 104 durch die Schnittstelle 108.
Der analoge Ein-Anschluss AIN 216 und der analoge Aus-Anschluss
AOUT 214 schließen
an einen Analog-Digital-Wandler (ADC) 312 bzw. einen Digital-Analog-Wandler
(DAC) 310 an. Der ADC 312 und der DAC 310 sind
Teile des Audio-CODEC 152. Weiters kann der DSP-Schaltkreis 154 verwendet
werden, um DTMF-Dekodierung (dual-tone multi-frequency) und Tonerzeugung
bereitzustellen, so dass der systemseitige integrierte Schaltkreis
zur Leitungstrennung 100 eine DTMF-Tonerzeugungsfunktionalität und DTMF-Tondetektionsfunktionalität bereitstellen
kann. In der dargestellten Ausführungsform
können
z.B. DTMF-Töne
von der Übertragungsleitung 112 durch
die Schnittstelle 108 oder vom Analog im AIN-Anschluss 216 empfangen werden.
DTMF-Töne
können
zur Übertragungsleitung 112 durch
die Schnittstelle 108 oder zum analogen-AUS-Anschluss AOUT 214 übertragen
werden.
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Ein
Weg-Steuerungsschaltkreis 306 wird durch ein Steuerungssignal 330 gesteuert,
das von der Bedienperson programmiert werden kann. Der DSP 154 kommuniziert
mit dem Weg-Steuerungsschaltkreis 306 über die Schnittstelle 316.
Der DSP 310 und der ADC 312 kommunizieren mit
dem Weg-Steuerungsschaltkreis 306 durch die Schnittstelle 320.
Die Trennschnittstelle 164 kommuniziert mit dem Weg-Steuerungsschaltkreis 306 durch
die Schnittstelle 318. Der Weg-Schaltkreis 306 kann
z.B, eine Vielzahl von Schaltern sein, die durch das Steuerungssignal 330 so
gesteuert werden, dass der erwünschte
Datenfluss erreicht wird. Das Steuerungssignal 330 kann
z.B. ein Signal mit vielen Bits sein, das vom programmierbaren Steuerregister
bereitgestellt wird, welches bestimmt, ob jede der Vielzahl von
Schaltern "AN" oder "AUS" ist. Dieses programmierbare
Steuerregister kann dadurch geladen werden, dass Befehle durch die
serielle Schnittstelle gesendet werden, um das Steuerregister mit
dem erwünschten
Steuerungssignal zu laden.
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Indem
der Weg-Steuerungsschaltkreis 306 gesteuert wird, kann
der Datenfluss innerhalb des systemseitigen integrierten Schaltkreises
zur Leitungstrennung 100 so gesteuert werden, wie dies
erwünscht
ist. So können
z.B. Daten von der Schnittstelle 106 direkt durch den analogen
Aus-Anschluss AOUT 214 ausgegeben werden, sie können zum
leitungsseitigen integrierten Schaltkreis zur Leitungstrennung 102 durch
die Trennschnittstelle 164 ausgegeben werden, oder sie
können
vom DSP 154 zurück zur
Schnittstelle 106 ausgegeben werden. Daten vom analogen
AIN-Anschluss 216 können durch
den analogen AusAnschluss AOUT 214 ausgegeben werden, sie
können
zum leitungsseitigen integrierten Schaltkreis zur Leitungstrennung 102 durch
die Trennschnittstelle 164 ausgegeben werden, oder sie können durch
den DSP 154 zur Schnittstelle 106 zurück ausgegeben
werden. Daten vom leitungsseitigen integrierten Schaltkreis zur
Leitungstrennung 102 über
die Schnittstelle 108 können
durch den DSP 154 zur Schnittstelle 106 ausgegeben
werden, oder sie können
durch den analogen AOUT-Anschluss 214 ausgegeben werden.
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Die 3B bis 3E sind
Blockdiagramme von Ausführungsformen
vom Datenfluss und den Verarbeitungswegen, die durch den Weg-Steuerungsschaltkreis 306 der 3A ausgewählt werden können. Es
ist anzumerken, dass ein anderer Datenfluss oder andere Verarbeitungswege
bei Bedarf ebenfalls bereitgestellt werden können.
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3B ist
ein Blockdiagramm einer Ausführungsform 350,
in welcher Datenbetriebsmodi erwünscht
sind. Der Ausgang 316A und der Eingang 316B des
DSP-Schaltkreises 154 sind an der Trennschnittstelle 164 angeschlossen,
und sie sind auch kombiniert, um einen Eingang 320B zum
DAC 310 bereitzustellen. Der analoge Aus-Anschluss AOUT 214 ist
somit eine Kombination des DSP-Eingangssignals 316B und
des DSP-Ausgangssignals 316A. Diese gemischte Summe kann
verwendet werden, um die Verarbeitung des Verbindungszustands durch einen
externen Lautsprecher zu überwachen.
Zusätzlich
dazu können
die relativen Stufen der DSP-Eingangs- und -Ausgangssignale 316A und 316B durch
die Schnittstelle 106 programmiert werden.
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3C ist
ein Blockdiagramm einer Ausführungsform 352,
in welcher Sprachbetriebsmodi erwünscht sind. Der Eingang 316B zum
DSP-Schaltkreis 154 wird an die Trennschnittstelle 164 angeschlossen.
Der Ausgang 316A des DSP-Schaltkreises 316 wird mit
dem DSP-Eingang 316B verbunden, um einen Eingang 320B zum
DAC 310 bereitzustellen. Der analoge Aus-AOUT 214 ist
somit eine Kombination des DSP-Eingangssignals 316B und
des DSP-Ausgangssignals 316A. Der ADC 312 nimmt den
analogen Ein-AIN 216 und stellt eine digitales Signal 320A für den Trennschnittstellen-Eingang 316B bereit.
In dieser Konfiguration des Weg-Steuerungsschaltkreises 306 stellt
der analoge Aus-AOUT 215 einen Sprachausgang bereit, und
der analoge Ein-AIN 216 stellt einen Spracheingang bereit.
Zusätzlich
dazu kann der DSP-Schaltkreis 154 diese Signale verarbeiten,
wenn der Modemprozessor 404 der 4 nicht
für den
PCM-Datenmodus überbrückt wird.
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Für diese
Ausführungsform
des Sprachbetriebsmodus der 3C kann
die Sprachinformation durch den analogen Ein-Anschluss AIN 216 empfangen,
durch den ADC 310 verarbeitet und über die Trennbarriere 104 gesendet
werden. Mit Bezug auf 5 ist ersichtlich, dass der
DAC 504 die vom ACD 310 erzeugte digitale Sprachinformation
für die Übertragung
an die Übertragungsleitungsschnittstelle 112 umwandeln
kann. Auch im Sprachmodus können
die hereinkommenden Sprachsignale von der Übertragungsleitungsschnittstelle 112 durch
den ADC 506 in digitale Information umgewandelt und über die Trennbarriere 104 gesendet
werden. Der DAC 310 kann daraufhin diese digitale Sprachinformation
zurück
in analoge Sprachinformation umwandeln und sie durch den analogen
AUS-Anschluss AOUT 214 ausgeben.
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3D ist
ein Blockdiagramm einer Ausführungsform 354,
in welcher Testbetriebmodi erwünscht
sind. In dieser Konfiguration des Weg-Steuerungsschaltkreises 306 werden
das DSP-Ausgangssignal 316A und das DSP-Eingangssignal 316B miteinander
verbunden. Diese Verbindungen ermöglichen, dass der DSP-Schaltkreis
noch leichter durch die externe Schnittstelle 106 getestet
wird. Ähnlich
werden auch der Ausgang 320A des ADC 312 und der
Eingang 320B des DAC 310 miteinander verbunden.
Diese Konfigurationen ermöglichen,
dass der Sprach-CODEC 152 noch leichter getestet werden
kann.
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3E ist
ein Blockdiagramm einer Ausführungsform 356,
in welcher ein CODEC-Betriebsmodus
erwünscht
ist. Das DSP-Ausgangssignal 316A wird mit der Trennschnittstelle 164 und
mit dem Eingang 320B zum DAC 310 verbunden. Der
analoge Aus-Anschluss AOUT 214 basiert somit auf dem DSP-Ausgangssignal 316A.
Der ADC 312 wandelt somit den analogen Eingang AIN 216 um
und stellt das Signal 320A als DSP-Eingangssignal 316B bereit.
Dieser Betriebsmodus ist z.B. für
die Sprach-Ausgabe und für
die Lautsprecher sehr nützlich
und stellt ein alleinstehendes Sprach-CODEC-Merkmal bereit, auf
das durch die externe Schnittstelle 106 zugegriffen werden
kann. Somit stellt ein auf dem Chip befindlicher Sprach-CODEC 152 einen
optionalen analogen Eingang und Ausgang zum Chip bereit. Obwohl
der DAC 310 mit dem analogen Aus-Anschluss AOUT 214 verbunden
ist, ist anzumerken, dass der analoge AIN-Anschluss aus den Eingangs-/Ausgangsanschlüssen GPIO1-4 mit
allgemeinem Zweck ausgewählt
werden kann. Der CODEC 152 ermöglicht auch, dass analoge Sprachinformation über die
Trennbarriere 104 hinweg zum leitungsseitigen integrierten
Schaltkreis zur Leitungstrennung 102 und danach zur Fernsprechleitung
gesendet werden kann.
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Kurz
gesagt stellt der programmierbare Weg-Steuerungsschaltkreis 306 die
Möglichkeit
für eine
externe Vorrichtung bereit, die Datenverarbeitung und den Datenfluss
durch den systemseitigen integrierten Schaltkreis zur Leitungstrennung 100 wie erwünscht zu
bestimmen.
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4A ist
ein Diagramm einer Übertragungszeitsequenz,
die verwendet werden kann, um Ursprungsdaten, so etwa Pulscode-modulierte (PCM)
Daten, vom und zum systemseitigen integrierten Schaltkreis zur Leitungstrennung 100 zu übertragen.
Die Leitung 478 stellt den Empfangs- RXD oder Übertragungsanschluss
TXD dar, durch welche die Information gesendet oder empfangen werden
kann. Diese Zeitmessung umfasst START-Bits 471 und 477,
die für
die Ausführungsform
in 4A LOW Logikzustände sind, sowie STOP-Bits 475 und 479,
die für
die Ausführungsform
in 4A HIGH Logikzustände sind. Die Logikzustände für die START-Bits 471, 477 und
die STOP-Bits 475, 479 können wie erwünscht ausgewählt werden.
Es ist anzumerken, dass PCM-Daten verwendet werden können, um Sprachinformation über Fernsprechleitungen
darzustellen.
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In
der dargestellten Ausführungsform
wurden die Ursprungs-PCM-Daten als 14-Bit Daten (D0, D1, D2, D3,
D4, D5, D6, D7, D8, D9, D10, D11, D12, D13) dargestellt. Diese 14-Bit-Daten
sind durch PCM-Daten-Bits (D7–D13) 474 und
PCM-Daten-Bits (D0–D6) 476 dargestellt.
Diese zwei 7-Bit-Datensätze
können
zum und vom DSP-Schaltkreis 154A und 154B in
zwei 8-Bit-Worten gesendet werden. Die ersten Bits 470 und 472 jedes
8-Bit-Wortes sind HIGH/LOW Byte-Flags. Somit wird im in 4A dargestellten
Beispiel das LOW Byte durch eine logische "0" im
ersten Bit 470 des ersten 8-Bit-Wortes dargestellt. Das
HIGH Byte wird durch eine logische "1" im ersten
Bit 472 des zweiten 8-Bit-Wortes dargestellt. Es ist anzumerken,
dass diese Logikzustände
bei Bedarf umgedreht werden können,
so dass eine logische "1" das LOW Byte und
eine logische "0" das HIGH Byte darstellt.
Zusätzlich
dazu können
das HIGH Datenwort 474 und das LOW Datenwort 476 bei
Bedarf geschalten werden.
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Es
ist ebenfalls anzumerken, dass die 14-Bit-PCM-Datenabtastgröße ein Konfigurationsmerkmal
ist, das bei Bedarf modifiziert werden kann. Zusätzlich zur Anzahl an Datenbits
können
auch die Anzahl an Datenwörtern
und die Anzahl an Flag-Bits wie erwünscht eingestellt werden. Wenn
z.B. mehr als zwei Datenworte verwendet werden, so kann eine Vielzahl
von Flag-Bits für
jedes Datenwort verwendet werden, um die Reihenfolge zu identifizieren,
in welcher die Daten interpretiert werden sollten. Weiters könnten die
Flag-Bits eliminiert werden, wenn die externe Vorrichtung so konfiguriert
wäre, dass
sie die Reihenfolge der Datenworte voraussetzt. Ähnlich könnten auch die START- und STOP-Bits
eliminiert werden, sollte dies erwünscht sein. Darüber hinaus kann
eine Vielzahl von seriellen Eingangsanschlüssen oder eine Vielzahl von
seriellen Ausgangsanschlüssen
verwendet werden, so dass die PCM-Daten in zahlreiche Worte getrennt
und danach gleichzeitig durch die zahlreichen Eingangs-/Ausgangsanschlüsse gesendet
werden können.
So könnte
z.B. für
14-Bit-PCM-Daten ein 7-Bit-PCM-Datenwort durch einen ersten seriellen
Eingangs-/Ausgangsanschluss zur gleichen Zeit gesendet oder empfangen werden,
wenn ein zweites 7-Bit-Datenwort durch einen zweiten seriellen Eingangs-/Ausgangsanschluss gesendet
oder empfangen wird. Damit ist zu erkennen, dass das Datentransferprotokoll,
einschließlich der
Anzahl an verwendeten Anschlüssen,
wie erwünscht
modifiziert werden kann, ohne dabei vom Schutzumfang der vorliegenden
Erfindung abzuweichen.
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Wird
diese Technik verwendet, so kann z.B. eine asynchrone Schnittstelle
verwendet werden, um Ursprungs-PCM-Sprachdaten zu senden und zu empfangen.
Um diese PCM-Sprachdaten für
eine 9,6 kHz-Abtastrate und 16-Bit Abtastung bereitzustellen, ist
eine Datenübertragungsgeschwindigkeit
von 192 kHz oder mehr durch die Schnittstelle 106 zwischen der
externen Vorrichtung 202 und dem systemseitigen integrierten
Schaltkreis zur Leitungstrennung 100 erforderlich.
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Um
den Ursprungsdatenmodus einzugeben, kann dem systemseitigen integrierten
Schaltkreis zur Leitungstrennung 100 ein Befehl gegeben
werden, so dass die vom Modemprozessor 404 bereitgestellte
Modemverarbeitung überbrückt wird.
Somit werden Ursprungsdaten durch die Schnittstelle 106 gesendet
und empfangen. Für
die Datenübertragung von
Ursprungsdaten vom systemseitigen integrierten Schaltkreis zur Leitungstrennung 100 zur
externen Mikrosteuerung 202 kann von der externen Mikrosteuerung 202 angenommen
werden, dass sie die Geschwindigkeit aufweist, um die Daten ohne
Erfordernis eines Steuerungssignals bearbeitet. Für die Datenübertragung
von Ursprungsdaten von der externen Mikrosteuerung 202 zum
systemseitigen integrierten Schaltkreis zur Leitungstrennung 100 kann der
Clear-to-Send-Anschluss
CTS 212 verwendet werden, um der externen Mikrosteuerung
mitzuteilen, wann der systemseitigen integrierte Schaltkreis zur
Leitungstrennung 100 für
weitere Daten bereit ist. Es ist anzumerken, dass das für die PCM-Datenübertragung
verwendete Protokoll wie erwünscht
konfiguriert und betrieben werden kann.
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Indem
eine Technik zur Übertragung
von Ursprungsdaten bereitgestellt wird, so z.B. von PCM-Daten, führt die
vorliegende Erfindung eine vorteilhaft günstige Schnittstelle für eingebettete
Modems mit Sprachmerkmalen aus.
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Die 4B und 4C zeigen
Blockdiagramme eines DSP-Schaltkreises 154A bzw. 154B, die
bei Bedarf zur Überbrückung des
Modemprozessors 404 dienen können.
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4B ist
ein Blockdiagramm für
den Empfangsweg-DSP-Schaltkreis 154A für den systemseitigen integrierten
Schaltkreis zur Leitungstrennung 100 des kombinierten Modem-
und Leitungstrennsystems 150 gemäß der vorliegenden Erfindung.
Der DSP-Schaltkreis 154A umfasst ein digitales Untersetzungsfilter 402,
einen Modemprozessor 404 sowie einen Multiplexer 406.
Die Daten 316, die in den Empfangsweg-DSP-Schaltkreis 154A eingehen,
liegen in einem digitalen Pulsdichten-modulierten Datenformat von
einem Analog-Digital-Wandler, z.B. ADC 312 oder ADC 506,
vor. Das digitale Untersetzungsfilter 402 wandelt diese
digitalen Pulsdichten-modulierten Daten z.B. in Pulscode-modulierte (PCM)
Daten 410 um. Der Modemprozessor 404 kann diese
PCM-Daten umwandeln, um Modemdaten 414 zu erzeugen. Abhängig vom
programmierbaren Steuerungssignal 412, das an den MUX 406 angelegt
wird, gehen Ausgangsdaten 314 vom DSP 154A entweder
als digitale Ursprungs-PCM-Daten 410 oder als verarbeitete
Modemdaten 414 ein.
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4C ist
ein Blockdiagramm für
den Übertragungwegs-DSP-Schaltkreis 154B für den systemseitigen
integrierten Schaltkreis zur Leitungstrennung 100 des Modem- und Leitungstrennsystem
gemäß der vorliegenden
Erfindung. Der DSP-Schaltkreis 154B umfasst ein Interpolationsfilter 450,
einen digitalen Modulator 452, einen Modemprozessor 404 sowie
einen Multiplexer 454. Die Daten 314, die in den Übertragungsweg-DSP-Schaltkreis 154B eingehen,
sind entweder Ursprungsdaten, wie z.B. PCM-Daten, oder Modemdaten,
die durch die Übertragungsschnittstelle 106 bereitgestellt
sind. Sind die Daten 314 Modemdaten, so wandelt der Modemprozessor 404 diese
Modemdaten in Modem-PCM-Daten 457 um. Abhängig vom
programmierbaren Steuerungssignal 456, das an den MUX 454 angelegt wird,
sind die Daten 458 entweder Ursprungs-PCM-Daten 314 oder
verarbeitete Modem-PCM-Daten 457.
PCM-Daten 458 werden daraufhin durch das Interpolationsfilter 450 und
den digitalen Modulator 452 verarbeitet, um Daten 316 zu
erzeugen, die in einem digitalen Pulsdichten-modulierten Format
vorliegen. Die Pulsdichtenmodulierten Daten 316 können z.B.
durch den DAC 310 oder den DAC 504 ausgegeben
werden.
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5 ist
ein Blockdiagramm einer Ausführungsform
für den
leitungsseitigen integrierten Schaltkreis zur Leitungstrennung 102 des
kombinierten Modem- und Leitungstrennsystems gemäß der vorliegenden Erfindung.
Der leitungsseitige integrierte Schaltkreis zur Leitungstrennung 102 umfasst
eine Trennschnittstelle 166, einen DAC 504, einen
ADC 506 und einen Leitungsschnittstellenschaltkreis 508. Die
Trennschnittstelle empfängt
oder sendet Daten durch die Schnittstelle 110 über die
Trennbarriere 104. Der Schnittstellenschaltkreis 508 sendet
oder empfängt
Daten über
die Schnittstelle 112 zur Übertragungsleitung. Der DAC 504 wandelt
digitale Pusdichten-modulierte Daten 510 in analoge Daten 516 um.
Der ADC 506 wandelt analoge Daten 514 in digitale
Pulsdichten-modulierte Daten 512 um.
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Wie
dies zuvor mit Bezug auf die 1A und 1B beschrieben
wurde, kann die externe Schnittstelle 106 eine asynchrone
serielle Schnittstelle sein. Somit kann der UART 156 des
systemseitigen integrierten Schaltkreises zur Leitungstrennung 100 ein
asynchroner serieller Empfänger-Sender sein.
Selbst wenn der UART ein asynchroner serieller Empfänger-Sender
ist, können
gemäß der hierin
offenbarten Techniken die synchronen Modemübertragungsprotokolle durch
den UART 156 implementiert werden. So ist z.B. eine Art
eines synchronen Modemübertragungsprotokolls
ein HDLC-Protokoll (high-level data link control). Im HDLC-Protokoll
werden Daten- und Steuerungsinformation in einen Datenübertragungsblock
gebracht und gewöhnlich über eine
synchrone serielle oder parallele externe Schnittstelle übertragen.
Somit wird in einem typischen Ansatz nach dem Stand der Technik
die auf einer synchronen seriellen oder parallelen Schnittstelle bereitgestellte
Information in einer synchronen Weise dem HDLC-Schaltkreis zur Bildung
des Datenübertragungsblocks
bereitgestellt, der in einer Mikrosteuerung eines Modem-DSP enthalten
sein kann.
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Gemäß der hierin
offenbarten Techniken können
Daten- und Steuerungsinformationen eines HDLC-Protokolls an den
TXD- und RXD-Anschlüssen durch
den UART 156 dargestellt werden, selbst wenn der UART 156 ein
asynchroner serieller Empfänger-Sender
ist. Somit können
sowohl die Übertragungs-
als auch Empfangsdatentransfers eines seriellen Modemprotokolls
durch eine asynchrone serielle Schnittstelle implementiert werden.
Die Bildung des HDLC-Datenübertragungsblocks
kann innerhalb der Mikrosteuerung 151, die an den UART 156,
wie in 1B dargestellt, gekoppelt ist,
durchgeführt werden.
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Das
HDLC-Protokoll (oder andere synchrone Protokolle) können so
gewählt
werden, dass die geeigneten Flags in Registern des systemseitigen
integrierten Schaltkreises zur Leitungstrennung 100 durch
die Verwendung von Befehlen, die durch die serielle Schnittstelle
während
der Befehlsmodi gesendet werden, gesetzt werden. Die externe Mikrosteuerung
oder ein anderer externer Schnittstellenschaltkreis (so etwa die
Mikrosteuerung 202 der 2A) kann
nunmehr Daten über
den UART sendenlempfangen, indem entweder 8-Bit-Wort- oder 9-Bit-Wortformate,
wie sie zuvor beschrieben wurden, verwendet werden. Der systemseitige
integrierte Schaltkreis zur Leitungstrennung 100 kann daraufhin
beginnen, Daten in das HDLC-Format
zu bringen. Sind von der externen Mikrosteuerung 202 keine
Daten verfügbar,
so wird das HDLC-Flag-Muster wiederholt zur Übertragungsleitung 112 gesendet.
Sind Daten verfügbar,
so berechnet der systemseitige integrierte Schaltkreis zur Leitungstrennung 100 den CRC-Code
(cyclical redundancy checking; zyklische Redundanzprüfung) über den
gesamten Datenübertragungsblock,
und die Daten werden gemäß des HDLC-Protokols
gesendet. Im HDLC-Modus (oder in anderen synchronen Protokollen)
verläuft
die Datenflusssteuerung für
die Information, die durch den RXD-Anschluss zum UART gesendet wird,
insofern in ähnlicher
Weise wie eine normale asynchrone Datenflusssteuerung, als der Clear-to-Send-Anschluss CTS
anzeigt, wann der systemseitige integrierte Schaltkreis zur Leitungstrennung 100 bereit
ist, Information anzunehmen. 6a ist
ein Zeitdiagramm, das den Datentransfer zum RXD-Anschluss im HDLC-Modus
zeigt. Wie in 6A dargestellt, kann der externe
Schnittstellenschaltkreis einen Datenübertragungsblock N bereitstellen,
der zum Zeitpunkt 602 beginnt, und einen Datenübertragungsblock N+1,
der zum Zeitpunkt 604 beginnt. Zu beiden Zeitpunkten 602 und 604 ist
die CTS_-Leitung LOW, um anzuzeigen, dass der systemseitige integrierte Schaltkreis
zur Leitungstrennung 100 bereit ist, Information aufzunehmen.
Ist der systemseitige integrierte Schaltkreis zur Leitungstrennung 100 bereit,
zusätzliche
Information aufzunehmen (so etwa zum Zeitpunkt 608), wird
aber vom UART durch den RXD-Anschluss kein Wort empfangen, so erkennt der
systemseitige integrierte Schaltkreis zur Leitungstrennung 100 dieses
als Ende des Datenübertragungsblocks, ändert das
CTS_Signal und berechnet/sendet den CRC-Code. Somit bestimmt der systemseitige
integrierte Schaltkreis zur Leitungstrennung 100 ein Ende
eines Datenübertragungsblock-Ereignisses
basierend darauf, dass für
eine gewisse Zeitspanne keine Datenübertragungsblock-Daten empfangen
werden. Wie in 6A dargestellt ist, kann ein
Ende eines Datenübertragungsblocks
zum Zeitpunkt 609 detektiert werden. Die HDLC-CRC-Information
kann daraufhin vom systemseitigen integrierten Schaltkreis zur Leitungstrennung 100 zur Übertragungsleitung 112 gesendet
werden, nachdem das Ende des Datenübertragungsblocks bestimmt
worden ist. Das CTS_-Signal ändert sich
erneut zum Zeitpunkt 610, um erneut anzuzeigen, dass der
systemseitige integrierte Schaltkreis zur Leitungstrennung 100 bereit
ist, Daten auf dem RXD-Anschluss anzunehmen.
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Werden
HDLC-Daten (oder Daten in anderen synchronen Protokollen) vom asynchronen
seriellen TXD-Anschluss zum externen Schnittstellenschaltkreis (so
etwa der Mikrosteuerung 202) übertragen, so kann das Ende
der Datenübertragungsblock-Information
dem externen Schnittstellenschaltkreis auf verschiedene Weisen angezeigt
werden. In einem Ansatz kann ein Steuerungsanschluss für einen
allgemeinen Zweck als Ende des Datenübertragungsblock-Indikators (EOFR,
end of frame; Ende des Datenübertragungsblocks)
verwendet werden. Wie dies z.B. in 1B dargestellt
ist, kann der GPIO1-Anschluss als EOFR-Indikator im HDLC-Modus verwendet
werden. Somit kann der externe Schnittstellenschaltkreis den GPIO1-Anschluss überwachen,
um zu bestimmen, wann ein HDLC-Ende eines Datenübertragungsblocks aufgetreten
ist. In einem anderen Ansatz kann, wenn 8-Daten-Bits mit einem 9-Bit-Wortformat
verwendet werden, ein neuntes Steuerungs-Bit verwendet werden, um
ein EOFR-Ereignis anzuzeigen. Das neunte Bit kann dasselbe Bit sein,
wie bereits zuvor in Bezug auf die Escape-Funktion erläutert wurde.
Somit kann, wenn Daten auf dem RXD-Anschluss empfangen werden, das neunte
Bit die Escape-Funktion anzeigen, und wenn Daten (in HDLC oder anderen
synchronen Protokollen) auf dem TXD-Anschluss übertragen werden, kann das
neunte Bit ein EOFR-Ereignis anzeigen.
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Somit
kann die synchrone Information vom oder zum asynchronen seriellen
UART zur asynchronen Schnittstelle gesendet werden, indem dem externen
Schnittstellenschaltkreis synchrone Zeitinformation bereitgestellt
wird. Beispiele für
Ansätze,
die eine solche Zeitinformation bereitstellen, können die Verwendung eines separaten
Anschlusses oder die Verwendung zusätzlicher mit den Datenworten kombinierter
Bits umfassen. So können
z.B. die CTS-Anschlüsse
die Zeitinformation anzeigen, wenn Daten zum RXD-Anschluss gesendet
werden, der GPIO1-Anschluss kann die Zeitinformation anzeigen, wenn
Daten zum TXD-Anschluss gesendet werden, oder ein bestimmtes Bit
eines n-Bit-Wortes kann Zeitinformation anzeigen, wenn Daten vom
TXD-Anschluss gesendet werden. Diese beispielhaften Ansätze zur
Bereitstellung von Zeitinformation sollen keineswegs beschränkend sein,
und es können
auch andere Ansätze
verwendet werden.
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Ist
der systemseitige integrierte Schaltkreis zur Leitungstrennung 100 mit
einer Übertragungsleitung 112 (durch
eine Trennbarriere 104 und einen leitungsseitigen integrierten
Schaltkreis zur Leitungstrennung 102) verbunden, um HDLC-Information
von der Leitung zu empfangen, die auf dem TXD-Anschluss übertragen
werden soll, so detektiert der systemseitige integrierte Schaltkreis
zur Leitungstrennung 100 die HDLC-Flag-Daten. Werden Nicht-Flag-Daten
detektiert, so beginnt die CRC-Berechnung,
und Daten werden vom UART zum TXD-Anschluss gesendet. Ein Zeitdiagramm
für die Übertragung
von Daten auf den TXD-Anschluss ist in 6B dargestellt.
Die Daten, die der systemseitige integrierte Schaltkreis zur Leitungstrennung 100 von der Übertragungsleitung 112 empfängt und
die auf den TXD-Anschluss übertragen
werden sollen, sind zum Zeitpunkt 620 in 6B dargestellt.
Wird das Stop-Flag vom systemseitigen integrierten Schaltkreis zur
Leitungstrennung 100 von der Übertragungsleitung 112 empfangen,
so können
die zwei CRC-Byte auf den TXD-Anschluss übertragen werden, wie dies
in 6B dargestellt ist. Der EOFR-Anschluss oder das
Bit 9 des 9-Bit-Wortformats (oder ein anderes bestimmtes Bit) kann
daraufhin in einen HIGH Zustand wechseln, wie er beim Zeitpunkt 622 dargestellt
ist, um das Ereignis eines Datenübertragungsblockendes
anzuzeigen. Ist der EOFR-Anschluss oder Bit 9 HIGH, so kann ein
Steuerungswort wie ein Datenübertragungsblock-Ergebniswort übertragen
werden, wie dies zum Zeitpunkt 624 dargestellt ist. Das
Datenübertragungsblock-Ergebniswort kann
das Auftreten eines vollständigen
HDLC-Datenübertragungsblocks
mit korrektem CRC, das Auftreten eines vollständigen HDLC-Datenübertragungsblocks
mit einem CRC-Fehler, das Auftreten eines abgebrochenen vollständigen HDLC-Datenübertragungsblocks
oder ein anderes vollständiges HDLC-Datenübertragungsblockergebnis
anzeigen. Somit können
Daten asynchron auf den TXD-Anschluss gesendet werden, und wenn
der EOFR-Anschluss
(oder Bit 9) LOW ist, sind die Daten gültige Datenübertragungsblock-Daten, und wenn der EOFR-Anschluss
(oder Bit 9) HIGH ist, sind die Daten Datenübertragungsblock-Ergebnisdaten.
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Wird
das Datenübertragungsblock-Ergebniswort
an den externen Schnittstellenschaltkreis gesendet, so ist damit
ein externer Schnittstellenschaltkreis nicht mehr erforderlich,
um Register innerhalb des systemseitigen integrierten Schaltkreises
zur Leitungstrennung zu lesen, um den Status der HDLC-Datenübertragungsblöcke zu bestimmen.
Zusätzlich
dazu ist anzumerken, dass das Datenübertragungsblock-Ergebniswort
gesendet wird, nachdem ein HDLC-Stop-Flag detektiert wurde, und
somit ist das Datenübertragungsblock-Ergebniswort über die
gesamte asynchrone serielle Schnittstelle zu einem Zeitpunkt bereitgestellt,
zu welchem es nicht erforderlich ist, Daten am TXD-Anschluss zu übertragen.
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Weitere
Modifikationen und alternative Ausführungsformen dieser Erfindung
sind für
Fachleute auf diesem Gebiet der Technik in Hinblick auf diese Beschreibung
klar ersichtlich. Es ist somit zu erkennen, dass die vorliegende
Erfindung keineswegs auf diese Anordnung der Beispiele beschränkt ist.
Demgemäß ist diese
Beschreibung als nur der Veranschaulichung dienend anzusehen, und
sie dient dazu, Fachleuten auf dem Gebiet der Technik die Durchführung der
Erfindung zu erklären.
Es ist zu verstehen, dass die hierin dargestellten und beschriebenen
Formen der Erfindung als gegenwärtig bevorzugte
Ausführungsformen
anzusehen sind. Verschiedene Änderungen
können
hinsichtlich Form, Größe und Anordnung
der Teile durchgeführt
werden. So können
z.B. äquivalente
Elemente für
die hierin dargestellten und beschriebenen Elemente eingesetzt werden,
und gewisse Merkmale der Erfindung können unabhängig von der Verwendung anderer
Merkmale verwendet werden, wie dies Fachleuten auf dem Gebiet der
Technik nach der Befassung mit dieser Beschreibung der Erfindung
klar ist.