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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Übertragung
eines digitalen Audiosignals über
einen Erweiterungskartenanschluß,
wie im Oberbegriff des beigefügten
Anspruchs 1 angegeben, eine Erweiterungskarte, wie im Oberbegriff
des beigefügten
Anspruchs 8 angegeben, sowie eine Mobilstation, wie im Oberbegriff
des beigefügten
Anspruchs 15 angegeben.
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In
digitalen mobilen Kommunikationsnetzwerken wird das Audiosignal
in digitaler Form übertragen,
wobei ein analoges Audiosignal in eine digitale Form umzuwandeln
ist, bevor es an das mobile Kommunikationsnetzwerk übertragen
wird. In entsprechender Weise wird in einer Mobilstation auf der Empfangsseite
das digitale Audiosignal in ein analoges Audiosignal umgewandelt,
um es zum Beispiel einem Lautsprecher zuzuführen. In einer GSM-Mobilstation
kann zum Beispiel Pulscodemodulation (PCM) bei der Analog/Digital-Umwandlung
zum Einsatz kommen. Außer
den Analog/Digital- und Digital/Analog-Umwandlungen werden auch, wie erforderlich
und in bekannter Weise, andere Maßnahmen einschließlich Signalfilterung
und Verschlüsselung vorgenommen,
es ist jedoch nicht erforderlich, sie im einzelnen in diesem Zusammenhang
zu beschreiben.
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In
derzeitigen digitalen Mobilstationen findet die Verarbeitung von
Audiosignalen größtenteils
in der digitalen Signalverarbeitungseinheit DSP statt. Die Analog/Digital-
und Digital/Analog-Umwandlungen des Audiosignals finden in einem
Codec, vorteilhafterweise in einem PCM-Codec statt. In konventionellen
digitalen Mobilstationen ist der serielle Eingabe-/Ausgabeport (SIO)
der digitalen Signalverarbeitungseinheit direkt mit dem Codec verbunden.
In Mobilstationen werden Audiosignale in digitaler Form in erster
Linie innerhalb der digitalen Signalverarbeitungseinheit sowie zwischen
der digitalen Signalverarbeitungseinheit und dem Codec übertragen.
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Inbesondere
in Verbindung mit portablen Datenprozessoren (PC) wurden Mobilstationsanwendungen
entwickelt, bei denen mindestens die Sendeempfangseinheit TX/RX
der Mobilstation in Kartenform entsprechend dem PCMCIA-Standard vorgesehen
ist. Diese Art von Erweiterungskarte kann vorteilhaft zur Übertragung
von Daten zwischen Datenprozessoren über ein mobiles Kommunikationsnetzwerk eingesetzt
werden. Somit wird die Erweiterungskarte als Modem für den Datenprozessor
verwendet. Erweiterungskarten dieser Art sind jedoch auch mit Eigenschaften
zur Übertragung
eines Audiosignals versehen, um zum Beispiel eine normale Sprachverbindung über das
mobile Kommunikationsnetzwerk einzurichten. Bei Erweiterungskarten
nach dem Stand der Technik wird zur Implementierung der Audio-Eigenschaften
die Erweiterungskarte mit einem Codec versehen, um die für das digitale
Audiosignal benötigten
Analog/Digital- und Digital/Analog-Umwandlungen durchzuführen. Des
weiteren ist die Erweiterungskarte mit einem Audio-Anschluß oder dergleichen
versehen, um zum Beispiel eine Hörmuschel und
ein Mikrofon an den Codec anzuschließen. Diese Lösung hat
jedoch den Nachteil, daß der
Codec und der Anschluß die
Herstellungskosten der Erweiterungskarte erhöhen und Platz auf der Erweiterungskarte
benötigen.
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Im
Internationalen Standard TIA PN-3131 „Voice Control Standard for
Asynchronous DCE" ist angegeben,
daß in
Erweiterungskarten das Audiosignal durch den Erweiterungskartenanschluß über den
gleichen seriellen Bus wie die Steuersignale (Steuerdaten) zu übertragen
ist. Andererseits unterstützt
dieser Standard nur die Telefonbeantwortungsfunktion, wobei es erforderlich
ist, die Audiosignale gleichzeitig in jeweils nur einer Richtung,
d.h. im Halbduplexbetrieb, zu übertragen,
weil der Standard voraussetzt, daß eine Erweiterungskarte dieser
Art einen separaten externen Audioanschluß aufweist. Telefone benötigen jedoch
normalerweise gleichzeitige Übertragung
von Audiosignalen in beiden Richtungen, d.h. im Vollduplexbetrieb.
In der Praxis hat sich herausgestellt, daß die Übertragungskapazität dieses
seriellen Busses nicht ausreicht, um sowohl Steuersignale als auch
Vollduplex-Sprachsignale zu übertragen.
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Patent
US-A-297 231 offenbart ein Verfahren zum Einrichten einer Schnittstelle
zwischen Audioausrüstungen
und einem Computersystem. Im System der US-A-297 231 existiert nur
ein Bus, der an den Computer (ISA-Bus) gekoppelt ist, wobei die
digitalen Signale durch diesen Bus laufen. Der zweite Bus (FSYNC,
CDATA) seinerseits ist innerhalb des peripheren Geräts selbst,
zwischen dem Audiokodierer und der DSP, untergebracht. Digitale
Audiosignale können über den
ISA-Bus in paralleler Form übertragen
werden. Vom ISA-Bus können
die digitalen Audiosignale an das periphere Gerät durch den Audiodatenbus an
die DMA-Schnittstelle angeschlossen werden. Die DMA-Schnittstelle
führt die
Parallel-Seriell-Umsetzung
durch, wonach die seriellen digitalen Audiodaten an die DSP-Schnittstelle übertragen
werden. Der DSP führt
die Entkomprimierung des digitalen Audiosignals durch und überträgt das entkomprimierte
digitale Audiosignal an die DSP-Schnittstelle, die das dekomprimierte
Signal digitale Audiosignal an den D/A-Konverter zur Umwandlung des digitalen Audiosignals
in ein analoges Audiosignal weiterleitet. In ähnlicher Weise wird das analoge
Audiosignal vom A/D-Konverter in eine digitale Form umgewandelt. Das
digitale Audiosignal wird daraufhin über die SDP-Schnittstelle an
die DSP zur Komprimierung geroutet. Der DSP überträgt das komprimierte Audiosignal
an die DMA-Schnittstelle, in der das Signal in eine parallele Form
umgewandelt und an den ISA-Bus übertragen
wird.
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Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Übertragung
eines digitalen Audiosignals über
einen Erweiterungskartenanschluß sowie
ein elektronisches Gerät
mit einem Erweiterungskartenanschluß zu erstellen, über den
es möglich
ist, ein digitales Audiosignal gleichzeitig in beiden Richtungen
zu übertragen.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, daß in der Übertragung eines digitalen
Audiosignals zwischen dem elektronischen Gerät und der Erweiterungskarte
ein anderer Bus eingesetzt wird als der Bus, der für die Übertragung
von Steuer- und Datensignalen benutzt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren
ist durch die im kennzeichnenden Teil des beigefügten Anspruchs 1 angegebenen
Merkmale gekennzeichnet. Die erfindungsgemäße Erweiterungskarte ist durch
die im kennzeichnenden Teil des beigefügten Anspruchs 8 angegebenen
Merkmale gekennzeichnet. Ferner ist die erfindungsgemäße Mobilstation
durch die im kennzeichnenden Teil des beigefügten Anspruchs 15 angegebenen
Merkmale gekennzeichnet.
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Die
vorliegende Erfindung bietet signifikante Vorteile gegenüber den
Verfahren und elektronischen Geräten
der aktuellen Technik. Ein Codec und ein Audio-Anschluß können aus
der Erweiterungskarte weggelassen werden, was die Erweiterungskarte
vereinfacht und die Herstellung billiger macht. Des weiteren sind
bei Einsatz der Erfindung keine beträchtlichen Änderungen an der Hardware oder
Software aktueller Erweiterungskarten notwendig.
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Im
Folgenden soll die Erfindung ausführlicher anhand der beigefügten Zeichnungen
beschrieben werden, in denen
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1 ein
Blockdiagramm eines Geräts
darstellt, in dem die Erfindung vorteilhaft eingesetzt werden kann,
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2 ein
funktionales Blockdiagramm eines Busanschlußschaltkreises für eine erfindungsgemäße Erweiterungskarte
darstellt,
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3 die
Route der Steuer- und Audiosignale in funktionalen Blöcken darstellt,
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4 ein
weiteres Gerät
darstellt, in dem die Erfindung vorteilhaft eingesetzt werden kann.
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Im
Anwendungsbeispiel von 1 ist das verwendete elektronische
Gerät ein
portabler Datenprozessor, der zum Beispiel einen Controller 2,
wie einen Mikroprozessor umfaßt,
der in erster Linie zur Steuerung des Betriebs des Datenprozessors 1 dient.
Der Datenprozessor 1 umfaßt ferner einen anwendungsspezifischen
integrierten Schaltkreis 3 (ASIC), wobei eine Mehrheit
der logischen Funktionen des Datenprozessors 1 implementiert
werden kann, so daß gleichzeitig
die Anzahl der separaten Logikschaltkreise im Datenprozessor 1 reduziert
ist. Ferner umfaßt
der Datenprozessor 1 einen Speicher 4, wie einen
Programmspeicher zum Speichern der grundlegenden Software des Datenprozessors 1 und einen
Datenspeicher beispielsweise zum Speichern der während des Einsatzes benötigten Information. Des
weiteren umfaßt
der Datenprozessor 1 von 1 einen
Audioblock 5, der während
eines Anrufs auch als Audiokodierungs-/Dekodierungsblock benutzt wird, einen
Lautsprecher 6 und ein Mikrofon 7, wobei der Datenprozessor
zum Erzeugen von Audionachrichten und zum Empfang von beispielsweise Steuerbefehlen
verwendet werden kann, die vom Benutzer ausgegeben werden, wenn
das Betriebssystem des Datenprozessors eine Möglichkeit zur Steuerung über Audiobefehle
vorsieht.
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Ferner
umfaßt
das elektronische Gerät 1 einen
oder mehrere Erweiterungskartenanschlüsse 8a, die zum Beispiel
gemäß dem PCMCIA-Standard
implementiert werden, die Erfindung ist jedoch nicht nur auf Anschlüsse dieses
Typs beschränkt.
Somit umfaßt
der Erweiterungskartenanschluß 8a des
elektronischen Geräts
einen Anschlußstecker,
und der Erweiterungskartenanschluß 8b der Erweiterungskarte umfaßt eine
Anschlußbuchse.
Die Anschlußleitungen und
Stifte des Anschlusses 8a, 8b sind nicht in Einzelheiten,
sondern in reduzierter Form dargestellt, so daß sie nur die Merkmale umfassen,
die zum Verständnis
der Spezifikation am wichtigsten sind.
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Im
elektronischen Gerät
gibt es einen Anschlußbus,
der aus Adreß-,
Steuer- und Datenbussen besteht, die vom Mikroprozessor 2 und
dem anwendungsspezifischen Logikschaltkreis 3 zum Erweiterungskartenanschluß 8a führen, um
Adreß-, Steuer-
und Datensignale zwischen der Erweiterungskarte 13 und
dem elektronischen Gerät 1 zu übertragen.
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Die
vom Datenprozessor 1 benötigten Betriebsspannungen werden
von einer Batterie 10 über eine
Spannungswandlungskopplung 11 erzeugt. Die Batterie 10 des
Datenprozessors 1 kann nach Bedarf wieder aufgeladen werden,
wie zum Beispiel über
die Netzspannung durch ein Ladegerät 12.
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In
diesem Anwendungsbeispiel von 1 ist die
Erweiterungskarte 13 nicht mit einer separaten Betriebsspannungsquelle
versehen, sondern sie empfängt
ihre Betriebsspannung von der Spannungswandlungskopplung 11 des
als elektronisches Gerät 1 benutzten
Datenprozessors über
den Erweiterungskartenanschluß 8a, 8b.
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Lautsprecher 6 und
Mikrofon 7 des Datenprozessors 1 können im
Gehäuse
des Datenprozessors 1 untergebracht werden, es ist aber
auch möglich,
einen externen Lautsprecher und Mikrofone zu verwenden, die über Kabel
an dem Datenprozessor 1 angeschlossen sind.
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Im
Beispiel von 1 ist die Erweiterungskarte 13 eine
Karte vom PCMCIA-Typ, die die wichtigsten funktionalen Blöcke einer
Mobilstation umfaßt,
wie reduziert in 1 dargestellt. Der Betrieb der
Erweiterungskarte 13 wird in erster Linie von einem Controller 14,
wie einer MCU (Mikrocontrollereinheit), gesteuert. Der Controller 14 ist
zum Beispiel mit einem Speicher 15, wie einem Programm-
und Datenspeicher (ROM, RAM), ausgerüstet. Für die Signalverarbeitung ist
die Erweiterungskarte 13 mit einer digitalen Signalverarbeitungseinheit 16 versehen.
Der Controller 14 und die digitale Signalverarbeitungseinheit 16 sind
miteinander über
einen Steuer- und Datenanschluß 17 verbunden, über den
der Controller 14 zum Beispiel Steuerdaten an die digitale
Signalverarbeitungseinheit 16 übertragen und Einstellinformation
und andere Information in den Datenspeicher der digitalen Signalverarbeitungseinheit 16 laden
kann. Der Steuer- und Datenanschluß 17 umfaßt zum Beispiel
einen Dualportspeicherschaltkreis (Dualport RAM). Im Dualportspeicherschaltkreis
ist ein Port, zum Beispiel der erste Steuer- und Datenbus, an den
Steuer- und Datenbus
des Controllers 16 angeschlossen, und der zweite Port ist
an den Steuer- und Datenbus der digitalen Signalverarbeitungseinheit 16 angeschlossen.
Daten können
vorteilhaft vom Controller 14 an die digitale Signalverarbeitungseinheit 16 über den
Dualportspeicherschaltkreis übertragen
werden, so daß der
Controller 14 die zu übertragenden
Daten (Bytes) in den Speicherbereich des ersten Ports schreibt.
Als Nächstes
schreibt der Controller ein Byte in eine bestimmte Adresse des ersten
Ports, was eine Zustandsänderung
in einer (nicht dargestellten) Unterbrechungsleitung im zweiten
Port verursacht. Diese Unterbrechungsleitung ist mit der (nicht
dargestellten) Unterbrechungsleitung der digitalen Signalverarbeitungseinheit 16 verbunden,
wobei die digitale Signalverarbeitungseinheit 16 dazu veranlaßt wird,
ein entsprechendes Unterbrechungsdienstprogramm ablaufen zu lassen. Das
Unterbrechungsdienstprogramm enthält Befehle, mit deren Hilfe
die digitale Signalverarbeitungseinheit 16 den entsprechenden
Speicherbereich aus dem Dualportspeicherschaltkreis liest und die
gelesenen Daten in ihrem eigenen Datenspeicher 17 speichert.
Das Lesen der Daten stellt den Zustand der Unterbrechungsleitung
wieder her. In der umgekehrten Richtung werden Daten in entsprechender Weise übertragen.
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Die
digitale Signalverarbeitungseinheit 17 verarbeitet auch
demodulierte Signale eines Hochfrequenzteils (HF). Die digitale
Signalverarbeitungseinheit 16 dient dem Zweck, Geräusche und
Störungen
im empfangenen und demodulierten Signal zu dämpfen, das empfangene demodulierte
Audiosignal in Anpassung an den zu diesem Zeitpunkt zu benutzenden
Lautsprecher 6 oder dergleichen zu modifizieren, Hintergrundgeräusche des
Mikrofonsignals zu dämpfen
und so weiter. In der digitalen Signalverarbeitungseinheit 16 ist
es möglich,
mehrere Signalverarbeitungsalgorithmen einzusetzen, indem die Programmbefehle
in der Anwendungssoftware in Anpassung an diese Arbeiten eingerichtet
werden. Somit können
mehrere Filtertypen einschließlich
solcher Filter, die sich nach der analogen Technik nicht oder nicht
sinnvoll implementieren lassen, erstellt werden. Das Blockdiagramm
von 4 zeigt zum Beispiel einen Komprimierungs-/Dekomprimierungsblock 40 für ein digitales
Audiosignal und einen Tongenerator 41, die vorteilhaft
in der digitalen Signalverarbeitungseinheit 16 implementiert
werden.
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Die
digitale Signalverarbeitungseinheit 16 ist durch einen
asynchronen seriellen Bus 20 (ASIO) und einen synchronen
seriellen Bus 21 (PCMBUS) an einen Busanschlußschaltkreis 22 (PCMCIA-Schnittstelle
ASIC), vorzugsweise einen anwendungsspezifischen Logikschaltkreis,
angeschlossen. Das funktionale Blockdiagramm dieses Busanschlußschaltkreises 22 ist
in der beigefügten 2 dargestellt.
Der Busanschlußschaltkreis
umfaßt
zum Beispiel einen Erweiterungskartenanschlußblock 23 (PCMCIA-Schnittstelle), einen
synchronen seriellen Anschlußblock 24 (USRT)
und einen asynchronen seriellen Anschlußblock 25 (UART).
Für Timing
und Steuerung ist noch ein weiterer Steuerungsblock 26 vorgesehen.
Wenn sich die Erweiterungskarte im ersten Funktionsmodus befindet,
welcher in diesem Beispiel der dem PCMCIA-Standard entsprechende Funktionsmodus
ist, führt
der synchrone serielle Anschlußblock 24 die
Seriell-/Parallel-Umsetzung des Audiosignals sowie die Übertragung
und den Empfang des Audiosignals in synchronisierter Weise zwischen
der digitalen Signalverarbeitungseinheit 16 und dem Busanschlußschaltkreis 22 durch.
Der asynchrone serielle Anschlußblock 25 dient
zur Übertragung
von Daten-Frames und Steuerinformation zwischen dem elektronischen
Gerät 1 und
der Erweiterungskarte 13. Der asynchrone serielle Anschlußblock 25 führt die
Seriell-/Parallel-Umsetzung von Steuer- und Datensignalen durch
und die Datenübertragung
und den Empfang im asynchronen seriellen Bus 20 durch.
Die obengenannten Seriell-/Parallel-Umsetzungen werden im ersten Funktionsmodus
benötigt,
weil somit die Datenübertragung
im Erweiterungskartenanschluß 8a, 8b in
paralleler Form durchgeführt
wird, während
die Datenübertragung
im asynchronen Bus 20 und synchronen seriellen Bus 21 in
serieller Form durchgeführt
wird.
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Der
erste Funktionsmodus wird benutzt, wenn zum Beispiel das elektronische
Gerät 1 und
die Erweiterungskarte 13 Information, wie digitale Muster eines
Sprechsignals (Sprechmuster), und Steuerinformation während Sprech-
und Datenanrufen übertragen.
Digitale Muster, d.h. das digitale Audiosignal, werden über den
synchronen seriellen Anschlußblock 24 übertragen,
und Daten-Frames und Steuerinformation werden über den asynchronen seriellen Anschlußblock 25 übertragen.
Datenübertragung
im Anschluß gemäß dieser
Ausführungsform
wird in paralleler Form im ersten Funktionsmodus durchgeführt.
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Anhand
des folgenden Beispiels wird beschrieben, wie das elektronische
Gerät 1 und
die Erweiterungskarte 13 über den Erweiterungskartenanschluß 8 im
ersten Funktionsmodus kommunizieren können. Die Erweiterungskarte 13 wird
beispielsweise auf den Betrieb als Anschlußkarte (I/O) eingerichtet.
Der PCMCIA-Standard zum Beispiel enthält eine ausführlichere
Beschreibung der Erfordernisse verschiedener Kartentypen (I/O-Karte
und Speicherkarte) für
Erweiterungskarten nach dem PCMCIA-Standard, zum Beispiel was die
Registerstruktur und die Anschlußstifte betrifft. In diesem
Zusammenhang soll kurz erwähnt
werden, daß bestimmte
Speicherbereiche und Anschlußbereiche
von den Controllern 2, 14 adressiert werden können. Die
Größe des Speicherbereiches
ist typisch beträchtlich
größer (bis
zu mehreren Megabytes) als die Größe des gesamten Anschlußbereichs
(einige hundert Bytes oder Kilobytes). Separate Steuerleitungen
(wie Lese- und Schreibleitungen) sind zur Verarbeitung des Speicherbereichs
vorgesehen, und in entsprechender Weise sind separate Steuerleitungen
(wie Lese- und Schreibleitungen) zur Verarbeitung des Anschlußbereichs
vorgesehen. Der Bereich, der jeweils zur Verarbeitung vorgesehen
ist, wird von Adreßleitungen
eines Adreßbusses
adressiert, zum Beispiel 32 Adreßleitungen zur Adressierung
des Speicherbereichs, wovon einige (8/16) zur Adressierung des Anschlußbereichs
benützt
werden. Durch die Steuerleitungen wird genauer definiert, welcher
Bereich zu verarbeiten ist, und andererseits, ob der Controller Daten
lesen oder schreiben soll. Ein Datenbus dient zum Lesen und Schreiben
von Daten.
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Der
asynchrone serielle Anschlußblock 25 und
der synchrone serielle Anschlußblock 24 sind
in verschiedenen physikalischen Adressen im Anschlußbereich
definiert. In Speicherkarten wird als Adreßbereich vorzugsweise der Speicherbereich
benutzt. Der Adreßbereich
enthält
zum Beispiel 256 Bytes, wobei zu ihrer Adressierung acht Adreßleitungen
(A0–A7)
benötigt
werden. Der Mikroprozessor 2 des elektronischen Geräts stellt
die gewünschte
Geräteadresse
im Adreßbus
des Anschlußbusses 9 ein. Danach
wird der Zustand der Leseleitung im Steuerbus auf einen Zustand
eingestellt, in dem Information von der Erweiterungskarte 13 an
den Datenbus des Erweiterungskartenanschlusses 8 übertragen
wird. Dabei kommt typisch eine Rückschlußlogik zum
Einsatz, d.h. wenn der logische Zustand der Leseleitung 1 ist, werden
keine Daten auf den Datenbus geschrieben, wenn aber der Zustand
0 ist, ist das Schreiben von Daten auf den Bus möglich. Vorteilhafterweise findet
das Schreiben auf die Erweiterungskarte 13 über den
Erweiterungskartenanschluß 8 in der
Art statt, daß der
Mikroprozessor 2 die zu schreibenden Daten in den Datenbus
des Anschlußbusses 9 setzt
und die Adresse, die dem seriellen Anschlußblock 25, 24 entspricht,
wohin die Daten geschrieben werden sollen, in den Adreßbus setzt,
wonach der Zustand der Schreibleitung im Steuerbus des Anschlußbusses 9 auf
den logischen Wert gesetzt wird, der dem Zustand entspricht, in
dem Schreiben möglich
ist, zum Beispiel den logischen Zustand 0. Somit werden die Daten,
die im Datenbus des Erweiterungskartenanschlusses waren, von der
Erweiterungskarte 13 in einen Puffer (nicht dargestellt) übertragen,
von wo die Daten in eine serielle Form umgewandelt und an den seriellen
Bus 20 bzw. 21 übertragen werden, je nachdem,
ob sie in den asynchronen seriellen Anschlußblock 25 bzw. den
synchronen seriellen Anschlußblock 24 geschrieben
wurden.
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Die
Steuerinformation und die Daten-Frames werden von der digitalen
Signalverarbeitungseinheit 16 über den Steuer- und Datenanschluß 17 an
den Controller 14 der Erweiterungskarte übertragen.
Der Controller 14 der Erweiterungskarte verarbeitet die Steuerinformation
und steuert zum Beispiel auf der Basis der Steuerinformation den
Betrieb der digitalen Signalverarbeitungseinheit 16.
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Die
Erweiterungsdate 13 kann auch auf einen zweiten Funktionsmodus
eingestellt werden, der in der Erweiterungskarte gemäß dieses
Beispiels ein Funktionsmodus ist, der vom PCMCIA-Standard abweicht.
In diesem zweiten Funktionsmodus sind der synchrone serielle Bus 21 und
der asynchrone serielle Bus 20 über den synchronen 24 und
asynchronen seriellen Anschlußblock 25 direkt
an den Erweiterungskartenanschluß 8b angeschlossen.
Somit werden die Signale der seriellen Busse 20, 21 in
serieller Form an das elektronische Gerät 1 übertragen.
In diesem Funktionsmodus ist es möglich, zum Beispiel eine digitale
Audioschnittstelle (DAI) zu implementieren, die vom GSM-Standard
für Zulassungsprüfungen des
GSM-Typs benötigt
werden, wenn die Erweiterungskarte 13 für den Einsatz in Verbindung
mit einem mobilen GSM-Kommunikationsnetzwerk, ohne Änderungen
an der Software oder Hardware vorzunehmen, gedacht ist.
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Im
Folgenden sollen diejenigen Aspekte des Betriebs der Kopplung von 1 beschrieben
werden, die zum Verständnis
der Erfindung notwendig sind.
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Nach
dem Einschalten der Spannungen führt der
Mikroprozessor 2 des elektronischen Geräts 1, d.h. in dieser
Ausführungsform
der Datenprozessor, die Initialisierungsprozedur durch, um zum Beispiel das
Betriebssystem von einer Festplatte (nicht dargestellt) in den Datenspeicher 4 zu
laden. Nach der Initialisierungsprozedur kann der Einsatz des Datenprozessors 1 durch
zum Beispiel Starten des Anwendungsprogramms, wie ein Terminalprogramm
oder ein Telefonprogramm, gestartet werden. In entsprechender Weise
führt der
Controller 14 der Erweiterungskarte seine eigene Initialisierungsprozedur
gemäß den im
Speicher 15 der Erweiterungskarte gespeicherten Befehlen
durch. Die Initialisierungsprozedur umfaßt zum Beispiel den Start des
Betriebs der digitalen Signalverarbeitungseinheit 16 und
das Laden der Parameter in den Datenspeicher 18 der digitalen
Signalverarbeitungseinheit.
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Im
Startstadium prüft
die Erweiterungskarte 13 auch den logischen Zustand der
Modusauswahlleitung 27. Wenn der Zustand der Modusauswahlleitung 27 der
logische Zustand 1 ist, der in dieser Ausführungsform einem, Spannungswert
von ungefähr der
Betriebsspannung Vcc entspricht, werden die Stifte des Erweiterungskartenanschlusses 8a, 8b auf einen
dem ersten Funktionsmodus entsprechenden Einsatz eingestellt. In
entsprechender Weise, wenn der Zustand der Modusauswahlleitung 27 der
logische Zustand 0, d.h. ungefähr
0 V, ist, werden die Stifte des Erweiterungskartenanschlusses 8a, 8b auf einen
dem zweiten Funktionsmodus entsprechenden Einsatz eingestellt. Es
ist offensichtlich, daß die
oben angegebenen Modusauswahlwerte nur beispielhafte Werte sind.
Für die
Erweiterungskarte 13 ist die Modusauswahlleitung 27 eine
Eingangsleitung. In der Modusauswahlleitung 27 ist ein
Pull-up-widerstand R1, R2 an die Erweiterungskarte 13 und
das elektronische Gerät 1 gekoppelt,
der bewirkt, daß ohne
eine separate Steuerung die Modusauswahlleitung 27 auf den
logischen Zustand 1 eingestellt wird. Durch Anschließen der
Modusauswahlleitung 27 an Massenpotential kann der Zustand
der Leitung 27 vom elektronischen Gerät 1 auf den logischen
Zustand 0 eingestellt werden. Dieser Anschluß kann in an sich bekannter
Weise vorgenommen werden, zum Beispiel dadurch, daß die Modusauswahlleitung 27 an
den binären
Ausgangsstift von Mikroprozessor 2 des elektronischen Geräts angeschlossen
wird, wobei der Zustand dieses Stifts in der Anwendungssoftware
des Mikroprozessors 2 auf ungefähr 0 V oder die ungefähre Betriebsspannung
Vcc eingestellt wird.
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Ferner
ist eine Rücksetzleitung 28 an
die Erweiterungskarte angeschlossen, die dem Zweck dient, den anfänglichen
Zustand von Controller 14 der Erweiterungskarte so lange
aufrechtzuerhalten, bis der Mikroprozessor 2 des elektronischen
Geräts mindestens
ein Teil seiner Initialisierungsprozedur durchlaufen hat. Nachdem
der Mikroprozessor des elektronischen Geräts den Zustand dieser Rücksetzleitung
vom ersten Zustand, d.h. dem Rücksetzzustand,
in den zweiten Zustand, d.h. den Aktivierungszustand geändert hat,
beginnt der Controller 14 der Erweiterungskarte, seine
eigene Initialisierungsprozedur durchzuführen. Der Rücksetzzustand ist zum Beispiel
ein Spannungswert, der dem logischen Zustand 0 entspricht, und der
Aktivierungszustand ist somit der Wert, der dem logischen Zustand
1 entspricht.
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Bei
der Auswahl des Funktionsmodus der Erweiterungskarte 13 ist
es möglich,
vorteilhafterweise ein Konfigurationsoptionsregister (COR) zu verwenden,
das im Busanschlußschaltkreis 22 der
Erweiterungskarte gebildet ist. Dieses Konfigurationsoptionsregister
umfaßt
vorteilhafterweise ein Bit, dessen Wert geändert werden kann, um den Funktionsmodus
zu ändern.
Bei Verwendung von mehr als zwei Funktionsmodi umfaßt das Konfigurationsoptionsregister
COR entsprechend mehr Modusauswahlbits. Das Modusauswahlbit des
Konfigurationsoptionsregisters wird vorzugsweise vom Mikroprozessor 2 des elektronischen
Geräts
eingestellt, indem das gewünschte
Bitmuster der dem Konfigurationsoptionsregister entsprechenden Adresse
in den Erweiterungskartenanschluß 8a, 8b geschrieben
wird, wobei dieses Bitmuster als Wert für das Konfigurationsoptionsregister
COR verwendet wird.
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Nach
den notwendigen Initialisierungsprozeduren kann die Erweiterungskarte 13 zum
Beispiel zum Einrichten von Sprechanrufen eingesetzt werden. Dies
soll im Folgenden in Verbindung mit einem elektronischen Gerät 1 und
der Erweiterungskarte 13 gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung beschrieben werden, die auf den ersten Funktionsmodus
eingestellt wurden.
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Der
Benutzer des elektronischen Geräts 1 startet
zum Beispiel ein Telefonanwendungsprogramm 29, mit dessen
Hilfe es möglich
ist, den Betrieb des elektronischen Geräts 1 und der Erweiterungskarte 13 zu
steuern. Wenn das elektronische Gerät ein Datenprozessor, wie ein
Personalcomputer (PC) oder ein portabler Computer (Laptop PC) ist, kann
dieses Telefonanwendungsprogramm 29 mit Hilfe von Betriebssystembefehlen
geladen werden. Das von der Microsoft Corporation entwickelte Windows
95 Betriebssystem wird seit kurzem allgemein in portablen Computern
eingesetzt. Die beigefügte 3 veranschaulicht
den Betrieb der Erfindung in Verbindung mit einem solchen Datenprozessor 1.
In 3 ist die Route der Steuer- und der Audiosignale in
funktionalen Blöcken
dargestellt. Die diesen Blöcken
entsprechenden Operationen werden in erster Linie in der Anwendungssoftware
des Datenprozessors 1 und in der Anwendungssoftware der
Erweiterungskarte 13 implementiert.
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Zum
Zeitpunkt des Ladens des Telefonanwendungsprogramms 29 (Benutzerschnittstelle,
UI) werden auch ein virtueller Gerätetreiber 30 (VxD)
und eine Modemanwendung 31 in das elektronische Gerät 1 geladen.
Das Betriebssystem sorgt für
die Übertragung
der Daten zwischen dem Telefonanwendungsprogramm, der Modemanwendung
und dem virtuellen Gerätetreiber 29, 30, 31.
Die Modemanwendung 31 wandelt die Steuerdaten, wie eine
vom Telefonanwendungsprogramm 29 kommende Telefonnummer, vorteilhaft
in als solche bekannte AT-Befehle oder dergleichen um. Diese AT-Befehle
sind zum Beispiel im Standard ETSI 07.07 angegeben. Der virtuelle
Gerätetreiber 30 dient
zur Steuerung, auf der Basis von durch die Modemanwendung 31 kommenden
Steuerfehlen, des Erweiterungskartenanschlusses 8a, 8b,
um zum Beispiel die Steuerbefehle und das Audiosignal an die Erweiterungskarte 13 zu übertragen.
Dieser virtuelle Gerätetreiber 30 liest
auch die Steuerbefehle, die von der Erweiterungskarte 8a, 8b kommen
und wandelt sie in eine für die
Telefonanwendung 29 geeignete Form um. Ferner liest der
virtuelle Gerätetreiber 30 die
Audiosignale, die von dem synchronen seriellen Anschlußblock 24 über den
Erweiterungskartenanschluß 8a, 8b kommen,
führt,
falls erforderlich, die Entkomprimierung der Audiosignale durch
und überträgt sie an
die Modemanwendung 31. Die Modemanwendung 31 dekodiert
die Audiosignale und führt
sie über
den Audioblock 32 dem Lautsprecher 6 des elektronischen Geräts zu, wo
ein dem Audiosignal entsprechendes Tonsignal erzeugt wird.
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Im
Mikrofon 7 des elektronischen Geräts wird das Tonsignal in ein
elektrisches analoges Audiosignal umgewandelt. Im Audioblock 32 wird
das Signal in ein digitales, vorteilhafterweise PCM-kodiertes Audiosignal
umgewandelt, welches über
die Modemanwendung 31 an den virtuellen Gerätetreiber 30 übertragen
wird. Der virtuelle Gerätetreiber 30 komprimiert
das digitale Audiosignal, falls erforderlich, und überträgt es über den
Erweiterungskartenanschluß 8a, 8b an
den asynchronen seriellen Anschlußblock 24 der Erweiterungskarte,
vorteilhafterweise in Bytes mit einer Breite von acht oder sechzehn
Bits.
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Der
synchrone serielle Anschlußblock 24 überträgt die Bytes
weiter an einen synchronen seriellen Bus 21. Der synchrone
serielle Bus 21 umfaßt zusätzlich zu
einer Übertragungsleitung 33 und
einer Empfangsleitung 24 eine Bit-Synchronisierungsleitung 35 und
eine Byte-Synchronisierungsleitung 36. Die
Bit-Synchronisierungsleitung 35 synchronisiert die
an den Bus 21 zu übertragenden
Bits für
das Empfangsende. Die Byte-Synchronisierungsleitung 36 synchronisiert
ihrerseits jedes übertragene
Byte, damit der Empfänger
herausfinden kann, welche empfangenen Bits zum gleichen Byte gehören.
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In
der Erweiterungskarte gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung kann der synchrone serielle Bus 21 entweder
in einem kontinuierlichen Modus oder in einem Blockmodus funktionieren.
Im kontinuierlichen Modus werden Synchronisierungssignale (PCMSClk)
im seriellen Anschlußschaltkreis 22,
vorzugsweise im Steuerblock 26 erzeugt, um die Bytes zu übertragen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform
ist die Frequenz des Synchronisierungssignals ungefähr 8 kHz,
so daß es
möglich ist,
8000 Bytes pro Sekunde zu übertragen.
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Das
vom elektronischen Gerät 1 über den
Erweiterungskartenanschluß 8a, 8b ankommende
Byte wird an einen Übertragungspuffer
TxFIFO (transmit first in first out) übertragen, von wo das Byte
durch den synchronen seriellen Anschlußblock 24 unter Steuerung
des Byte-Synchronisierungssignals
PCMSClk an den synchronen seriellen Bus 21 übertragen wird.
Nach Eingang eines Bytes ist es auch möglich, ein Unterbrechungssignal
zum Steuerblock 26 zu erzeugen. In diesem Modus wird die
digitale Signalverarbeitungseinheit 16 nicht zur Steuerung
der Übertragung
der Bytes benutzt. Im Blockmodus empfängt der synchrone serielle
Anschlußblock 24 vom
elektronischen Gerät 1 kommende
Bytes im Übertragungspuffer
TxFIFO. Die Blockgröße ist zum
Beispiel 20, 40 oder 60 Bytes, wobei eine Anzahl von Bytes entsprechend
der zu der Zeit benutzten Blockgröße im Übertragungspuffer empfangen
wird, bevor sie an den synchronen seriellen Bus 21 gesendet
werden. Der Steuerblock des Busanschlußschaltkreises 22 enthält Information über den
Platz im Übertragungspuffer.
Wenn der Prozess soweit fortgeschritten ist, daß die Anzahl Bytes im Übertragungspuffer
der Blockgröße entspricht,
erzeugt der Steuerblock 36 ein Unterbrechungssignal oder
dergleichen und sendet es an den Mikroprozessor 2 des elektronischen Geräts. Dies
hat zur Folge, daß das
Schreiben von Bytes in den Erweiterungskartenanschluß 8a, 8b im virtuellen
Gerätetreiber 30 gestoppt
wird, bis die Füllrate
des Blockpuffers wieder kleiner als die Blockgröße ist.
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Wenn
der Übertragungspuffer
voll ist, schickt die digitale Signalverarbeitungseinheit 16 ein
Blocksynchronisierungssignal an den synchronen seriellen Anschlußblock 24.
Somit startet der synchrone serielle Anschlußbus 24 die Übertragung
von Bytes an den synchronen seriellen Bus 21.
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Der
Steuerblock 26 des Busanschlußschaltkreises erzeugt ein
Synchronisierungssignal (PCMDClk) in der Bit-Synchronisierungsleitung 35,
um Bits an den synchronen seriellen Bus 21 zu übertragen. Dieses
Synchronisierungssignal dient auch zum Empfang von Bits vom synchronen
seriellen Bus 21, weil in dieser Ausführungsform Übertragung und Empfang auf
dem synchronen seriellen Bus 21 vorteilhafterweise gleichzeitig
stattfinden, so daß auf
der aufsteigenden Kante des Synchronisierungssignals ein Bit übertragen
und auf der absteigenden Kante ein Bit empfangen wird. Der Steuerblock
des seriellen Anschlußschaltkreises 22 erzeugt
ein Synchronisierungssignal (PCMSClk) auch in der Byte-Synchronisierungsleitung 36.
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Die
an den synchronen seriellen Bus 21 übertragenen Bytes werden einem
Hochfrequenzteil 19 zugeführt, wo die Bytes möglicherweise
zur Übertragung
auf dem Funkkanal einer Komprimierungs- und Kanalkodierung (Modulation)
unterzogen werden. In entsprechender Weise werden die vom Funkkanal
empfangenen Signale einer Kanaldekodierung und möglicherweise einer Entkomprimierung
unterzogen, wonach die digitalen Audiosignale an den synchronen
seriellen Bus 21 übertragen
werden können.
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Auf
dem asynchronen seriellen Bus 20 werden für jedes
zu übertragende
Byte ein Anfangsbit und ein Abschlußbit hinzufügt. Auf der Basis dieser Anfangsbits
und Abschlußbits
ist es möglich
am empfangenden Ende, die zu jedem empfangenen Byte gehörenden Bits,
wie bekannt, voneinander zu unterscheiden.
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4 zeigt
ein Beispiel eines elektronischen Geräts 1 und einer Erweiterungskarte 13,
die auf den zweiten Funktionsmodus eingestellt ist. Das elektronische
Gerät 1 umfaßt zum Beispiel
einen Mikroprozessor 2, einen Audiokodierungs-/Dekodierungsschaltkreis 37 (Codec),
ein Display 38 und ein Tastenfeld 39. Die Modusauswahlleitung 27 wird
vom elektronischen Gerät 1 auf
Massenpotential eingestellt, wobei die Erweiterungskarte 13 auf
den zweiten Funktionsmodus eingestellt wird. Somit sind die Leitungen
des synchronen seriellen Busses 21 und des asynchronen
seriellen Busses 20 direkt an der Seite der Erweiterungskarte
an den Erweiterungskartenanschluß 8b angeschlossen.
Somit werden Signale in serieller Form zwischen der Erweiterungskarte 13 und
dem elektronischen Gerät 1 übertragen. Zum
Beispiel wird ein Tonsignal, das im Audiokodierungs-/Dekodierungsschaltkreis
in ein digitales Audiosignal umgewandelt wurde, über den Erweiterungskartenanschluß 8a, 8b an
die digitale Signalverarbeitungseinheit 16 übertragen,
um in eine Form umgewandelt zu werden, die auf dem Funkkanal übertragen
werden kann. In entsprechender Weise werden digitale Audiosignale,
die vom Funkkanal empfangen und dekodiert wurden, in serieller Form
in den Audiokodierungs-/Dekodierungsschaltkreis 37 des
elektronischen Geräts übertragen.
Im Audiokodierungs-/Dekodierungsschaltkreis 37 werden die
digitalen Audiosignale in eine analoge Form umgewandelt und zum Beispiel
dem Lautsprecher 6 des elektronischen Geräts zugeführt. In
dieser Ausführungsform
werden das Bit-Synchronisierungssignal und das Byte-Synchronisierungssignal über einen
Synchronisierungsbus 42 vom Mikroprozessor 2 des
elektronischen Geräts
hergeleitet, aber die Synchronisierungssignale können zum Beispiel auch im Audiokodierungs-/Dekodierungsschaltkreis 37,
im Steuerblock 26 oder in der digitalen Signalverarbeitungseinheit 16 erzeugt werden.
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In
der digitalen Signalverarbeitungseinheit haben die Audiosignale
eine digitale Form; folglich werden Analog-/Digitalkonverter (A/D) benötigt, um analoge
Signale, wie das von einem Mikrofon 7 erzeugte Signal,
in digitale Form umzuwandeln, und Digital-/Analogkonverter (D/A)
benötigt,
um ein digitales Signal in analoge Form umzuwandeln, zum Beispiel
in ein Signal, das an einen Lautsprecher 6 zu übertragen
ist. Diese A/D- und D/A-Konverter
sind in dieser Ausführungsform
im Audiokodierungs-/Dekodierungsschaltkreis 37 (Codec)
enthalten, der im Blockdiagramm von 4 dargestellt ist,
wobei, wie bekannt, Pulscodemodulation PCM verwendet wird.
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Das
elektronische Gerät
kann eine Hilfsgeräteeinheit,
wie ein PDA (persönlicher
digitaler Assistent), ein portabler Datenprozessor (PC), wie in 1 dargestellt,
ein Telefonhörer,
eine Freisprechausrüstung
für eine
Mobilstation usw. sein.
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Die
Erfindung ist nicht ausschließlich
auf die oben beschriebenen Ausführungsformen
beschränkt,
sondern kann innerhalb der Geltungsbereichs der beigefügten Ansprüche modifiziert
werden.