JP2010534014A - リモートコントロール赤外線信号発生器 - Google Patents

Abstract

ＩＲ信号発生器及び方法は、ソフトウェアとハードウェアとの間で発生機能を分割し、リモートコントロール信号のようなＩＲ信号を発生させる柔軟な方法を提供する。ハードウェアが含むのは、搬送波クロック信号とデータクロック信号とを発生させるクロック発生器、符号化データシーケンスを表す命令をロードするバッファメモリ、制御回路、及び変調器を含む送信機である。各命令が含むのは、データクロック信号を変調するオン／オフ値と、オン／オフ値がどのくらいの長さクロック信号を変調するのかを示すパルス継続時間値である。データクロック信号を使用して、制御回路はオン／オフ値によりクロック信号を変調する時間を測定し、測定時間がパルス継続時間値に等しい場合バッファが次の順番の命令に進むようにする。

Description

本発明は信号発生システムおよび方法に関し、特に、赤外線信号発生方法およびシステムに関する。

テレビジョン、セットトップボックス、オーディオ／ビデオ構成要素、およびメディアセンタＰＣのような多くのコンシューマ向け電子機器は、リモートコントロールのための幾つかの形式の赤外線（ＩＲ）シグナリングを使用する。そのシグナリングは通常、制御される機器のＩＲ受信機が、オンおよびオフ、音量のアップ／ダウン、チャネルのアップ／ダウンなどのような特定のコマンドを検出できるように、赤外線発光ダイオード（ＬＥＤ）のオンとオフを固有パターンで変調することにより達成する。即ち、ＩＲ ＬＥＤは通常、３０ＫＨｚから６０ＫＨｚの範囲の特定の搬送波周波数で変調される。次いで、この搬送波周波数は、固有コントローラ符号を形成する符号化された２進数のシーケンスに従って、オンとオフが切り換えられる。

どのようにＩＲ ＬＥＤが変調されたり、また、どのようにデータが符号化されるのかを支配する広く認められた公式の業界規格は存在しない。実際、制御される種々の機器の製造会社により種々のタイプの符号化が用いられている。図１ａ〜図１ｃは、幾つかの機器において現在使用されている３つのタイプの符号化を示している。図１ａは、パルス幅符号化を示しており、長周期の搬送波周波数はバイナリ「１」を表し、短周期のそれは「０」を表す。例えば、論理“１”のビット時間は論理“０”のビット時間の１．５倍と定義することができる。別のタイプの符号化は、図１ｂに示すような２相符号化であり、ビット時間の一方の半分をオンに変調し、他の半分はオフにする。２相符号化では、ビット時間のどの半分が「オン」であるのかによりバイナリ値が区別される。即ち、バイナリ“１”は、「オン」に続く「オフ」により表現され、その逆がバイナリ“０”を表現する。図１ｃに示される第３のタイプの符号化はパルス位置符号化と呼ばれ、一定の継続時間のパルス間の時間により論理値を判断する。例えば、論理“１”のビット時間は論理“０”の時間の２倍と定義することができる。他の比較的一般的でない符号化方式が業界に存在するが、簡潔化のためにここでは詳述しない。

また広く認められた規格がないために、各製造会社は自分自身で特定のコマンドシーケンスを実装する。例えば、図２ａ〜図２ｄはフィリップス社のＲＣ５ ＩＲ ＬＥＤリモートコントロールプロトコルを示すが、これは一般に用いられている２相符号化方式とコマンド構成である。フィリップス社のプロトコルでは、図２ａに図式的に示されているように、図２ｂに示されている論理“０”と論理“１”データ信号のような２相データを使用して、３６ＫＨｚの周波数を有する搬送波クロックを変調する。その変調の結果は、論理“０”と論理“１”ビットを表すデータによる変調クロック信号を示す図２ｃに示されている。このような論理ビット表現を２相データ列に結合してコマンドシーケンスを創成することができ、これを赤外線ＬＥＤに提供することができる。

図２ｄは、フィリップス社のプロトコルを使用する代表的な１４ビットのコマンドシーケンスを示している。そのコマンドは通常、コマンドの始まりを指定する“スタート”ビットＳ１およびＳ２（ビット１およびビット２）、反復されるコマンドのための“トグル”ビット（ビット３）、デバイスアドレスを表す５ビットのシーケンス（ビット４〜ビット８）、これに続くコマンド自体を表すビットシーケンス（ビット９〜ビット１４）を含んでいる。図２ｄには示されていないが、“ストップ”ビットは時にそのコマンドの後に続き、コマンドシーケンスの終了を指示する。デバイスアドレスにより、単一のリモートコントロールが、ＴＶ、ＶＣＲ、セットトップボックス、オーディオ構成機器などのような複数のデバイスとの通信を可能にし、そのコマンドはその機器に関連する“再生”、“チャネルのアップ”、“音量ダウン”などのようなデバイスの特定機能を表す。

リモートコントロールデバイスの典型的な電子ハードウェアとしての実施形は、シンプルで小さな、組み込み型マイクロコントローラであり、キーパッドからのユーザ入力に基づき、ＩＲ ＬＥＤをオン／オフする単一Ｉ／Ｏピンを制御する。符号化、変調およびコマンドのシーケンス化は全てマイクロコントローラにロードするファームウェアにおいて行われる。これは廉価、低電力であり、リモートコントロールデバイスの専用的な使用には妥当で柔軟な解決策である。

テキサスインスツルメント社による１つの既存ハードウェアによる解決策は、非特許文献１に記載されている。このアプローチではクロック分周器を使用して搬送波周波数を生成し、別のクロック分周器を使用してビットクロックを生成し、一連のビットをシフトレジスタにロードして、そのビットクロックの１周期に基づく“オン”パルスと“オフ”パルスとを表す。この実施形は、図２ａ〜図２ｄに示す２相符号化には妥当であるが、パルス幅符号化やパルス位置符号化のようなその他の符号化を扱うにはその能力に限界がある。

TMS320DM646xDMSoC汎用非同期受信機／送信機（UART:Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）セクション2.4.4、テキサスインスツルメント社（ＴＩ）(http://focus.ti.com/lit/ug/spruer6/spruer6.pdf)

ＩＲリモートコントローラの専用的な使用に対する典型的なハードウェアによる解決策は、高集積化された多用途の携帯通信や計算デバイスには実用的ではない。変調と符号化のファームウェアがロードされた専用マイクロコントローラを単に付加するのは、そのような機器のスペース、電力およびコスト制約に反するであろう。代替的な解決策とは、携帯機器の既存マイクロプロセッサに変調と符号化のファームウェアをロードし、Ｉ／Ｏピンにより既存マイクロプロセッサに（これらのデバイスに既に存在することが多い）ＩＲ ＬＥＤを制御させることであろう。しかしながら、このレベルの精度により単一ピンを制御するのはその機器のプロセッサの能率的な使用とはならない。これが特に該当するのは、幾つかの異なる事柄を同時に制御しなければならない（例えば、電子メールまたはインターネットブラウザのようなユーザアプリケーションと共にセルラ基地局との通信リンクを維持する）多用途機器においてであり、そこでは、プロセッサ電力の大部分を単一ピンの変調に消費することになろう。

既存のＴＩによるアプローチはハードウェアにより多くの機能を備え、マイクロプロセッサの負荷をかなり低減しているが、このアプローチには可変パルス幅を用いる符号化方式のビットクロックを構成設定することに限界が残る。ビット周期に関し高精度でパルス幅を変化させることを必要とする方式、或いは、固定ビット周期を持たない方式に対し、ビットクロックは遙かに高速であるようにプログラムされなければならず、それ故、マイクロプロセッサによりシフトレジスタにロードしなければならない幾つかのビットを多重化しなければならない。これは、マイクロプロセッサにおける実時間制約を大いに増し、次いで、現在実行中の他のアプリケーションの性能に影響を与えるかもしれない。

別の有力な解決策は、データ符号化を含むＩＲ信号発生機能全てを論理ゲートに実装することであろう。このような実装の論理設計は比較的簡単であるが、それは現在使用されている方式の何れもが極端に複雑ではないからである。しかしながら、単一の規格が存在しないので、既存プロトコルを全て個別に実装しなければならないであろう。これは、ＩＲ信号発生器の実現を柔軟でないものにするか、或いは、高価なものにするかの内、少なくともいずれかの事態になる。例えば、セルラ電話機や携帯情報端末（ＰＤＡ）のようなアプリケーション専用集積回路（ＡＳＩＣ）技術を通常、使用するデバイスでは、一度ＡＳＩＣデバイス設計を終了すると、ＩＲ信号発生機能は固定されるであろう。また、複数のＩＲリモートコントロール規格の実装は多数のＡＳＩＣゲートを利用するので、ＡＳＩＣコストはかなり増大するであろう。

本発明の実施例によれば、改良型赤外線信号発生器及び方法は、上述の不利な点の少なくとも幾つかを除去する。発明の一側面からすれば、ＩＲ信号発生器及び方法は、発生機能をソフトウェアとハードウェア間で分割し、リモートコントロールコマンド信号のようなＩＲ信号の柔軟な発生方法を提供する。そのハードウェアが含むのは、搬送波クロック信号とデータクロック信号を発生させるクロック発生器、符号化データシーケンスを表す命令をロードするバッファメモリ、制御回路、及び変調器を含む送信器である。各命令が含むのは、データクロック信号で変調される対応オン／オフ値と、オン／オフ値がクロック信号をどれほどの長さ変調するのかを指示するパルス継続時間値に対応する情報である。データクロック信号を使用して、制御回路は、オン／オフ値がクロック信号を変調する時間量を測定し、測定時間量がパルス継続時間値に等しい場合、バッファがシーケンスの次の命令に進むようにする。

別の側面から見れば、赤外線（ＩＲ）信号の発生装置は、搬送波クロックとデータクロックとを発生するクロック発生器を含む。発生したデータクロックは搬送波クロック周波数以下の周波数を有する。その発生機能は実行命令をロードするバッファメモリを含む。これらの命令のそれぞれは符号化データシーケンスのシーケンス部を作成し、搬送波クロックを変調するオンまたはオフ値を指示する対応値とパルス継続時間値に対応する情報とを含む。変調器は、搬送波クロック信号と前記命令夫々の実行中のオンまたはオフ値とを受信し、そのオンまたはオフ値で搬送波クロック信号を変調する。変調器から出力される変調搬送波クロックはＩＲ発光器に供給される。

また、ＩＲ信号の発生装置が含むのは、パルス継続時間信号とデータクロック信号とを受信し、データクロック信号を使用して測定されるパルス継続時間値により指示される時間長の間だけ、変調器が搬送波を変調することを許容する制御回路である。

本発明のさらに別の側面からすれば、１つの周波数の搬送波クロック信号と搬送波クロック周波数以下の周波数を有するデータクロック信号とを発生することにより、ＩＲ信号が発生する。順番に実行される複数の命令をバッファにロードする。これらの命令のそれぞれは、符号化データシーケンスにおける符号化データを生成することができ、搬送波クロックを変調するオンまたはオフ値を指示する対応値と、パルス継続時間値に対応する情報とを含む。

各命令は順番に実行され、データクロック信号を使用して測定される場合にパルス継続時間値により指示される時間長の間だけ変調を許容する制御回路に、対応パルス継続時間値が適用される。指示される時間長の間、対応オンまたはオフ値により、搬送波クロック信号を変調し、変調搬送波クロック信号をＩＲ発光器に供給する。

本発明の別の側面からすれば、各命令はその命令が有効であるかを示す有効性情報をさらに含む。その有効性情報は制御回路に供給され、制御回路では実行しようとする命令の有効性情報が命令の有効でないことを示すかどうかを判断し、そうであれば、制御回路は搬送波クロック信号の変調を不能にする。

以上の一般的説明と以下の詳細な説明の双方が例示的であり、かつ例示的に過ぎず、請求の範囲のように本発明を制限するものでないことを理解すべきである。

本発明の更なる理解を提供するためにここに含められ、組み込まれ、本明細書の一部を構成し、その説明と共に本発明の実施例を図示する添付図面は、本発明の原理の説明に役に立つ。

、 、 幾つかの実施例に従う代表的な赤外線シグナリング符号化方式の図である。 、 、 、 赤外線シグナリングデータを表現する２相符号化方式とプロトコルを例示する図である。 幾つかの実施例に従う赤外線信号発生器モジュールを含む代表的なシステムを表すブロック図である。 幾つかの実施例に従う代表的なＩＲシグナリング生成のハードウェアによる実施形を示すブロック図である。 幾つかの実施例に従う赤外線信号の発生に関係する代表的な処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の理解を容易にするために、幾つかの代表的な実施例に関して、種々の側面からより詳細に説明する。しかしながら、本発明がこれらの実施例に限定されると解釈すべきではない。むしろこれらの実施例を提供するのは、開示が完璧かつ完全であり、当業者に本発明の範囲を十分に伝えようとするためである。

本発明の多くの側面について、コンピュータシステムの要素やプログラムされた命令を実行可能なその他のハードウェアにより実行される動作シーケンスにより説明する。実施例のそれぞれでは、種々の動作は、専用回路（例えば、相互接続し特定機能を実行する個別論理ゲート）により、プログラムモジュールのような１つ以上のプロセッサにより実行するプログラム命令により、または両者の組み合わせにより、実行されることが認識されるであろう。その上、付加的に考えられるのは、プログラムモジュールのような適当なコンピュータ命令セットとここで説明する技術をプロセッサに実行させるデータ構造とを含む半導体メモリ、磁気ディスク、及び光ディスクのような、何らかの形のコンピュータ可読担体において本発明を実施することである。コンピュータ可読媒体としては、以下のものを含むであろう。即ち、１つまたは複数の配線を有する電気的接続、磁気ディスク記憶装置、磁気カセット、磁気テープ、またはその他の磁気記憶デバイス、携帯コンピュータディスケット、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読出専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能でプログラム可能な読出専用メモリ（ＥＰＲＯＭまたはフラッシュメモリ）、もしくは情報記憶可能な何らかの他の媒体である。従って、本発明の種々の側面は、多くの異なる形で実施することができ、全てのこのような形は本発明の範囲内にあると考えられる。

ここで、“有限状態マシーン（ＦＳＭ：finite state machine）”というフレーズは、状態セット、スタート状態、入力アルファベットおよび入力記号と現状態を次状態に対応づける遷移機能からなる計算モデルに基づく何らかの機器であると定義する。計算はスタート状態において開始し、入力列（例えば、命令或いはコマンド）を受信すると、ＦＳＭは遷移機能に応じて新状態に移る。ＦＳＭは演算論理ユニット（ＡＬＵ）や従来はマイクロプロセッサに関連した他の回路を含まないことがあるが、ＦＳＭという語はここで定義するようにこのような回路または要素を含む機器を排除しない。

さらに強調すべきは、この明細書において使用する場合、“有する”及び“有している”という用語は、記述する特徴、整数、ステップまたは構成要素の存在を特定すると取るが、これらの用語の使用は１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、構成要素、または、これらのグループの存在や追加を排除しない点である。

本発明は、携帯電子機器における赤外線（ＩＲ）リモートコントロール機能に、柔軟性と高機能性との内の少なくともいずれかを提供する。例えば、本発明のＩＲ機能は移動体電話、ＰＤＡ、および移動体コンピュータのような多用途機器に組み込まれ、既存の通信やメディア能力に加えて、リモートコントローラ（例えば、“汎用”リモートコントローラ）として役立つ機器へのユーザに容易なアクセスを提供することができる。しかしながら、移動体電話、移動体コンピュータ、ＰＤＡなどと考えられるものの間の境界が益々明確でなくなりつつあることに注意すべきである。なぜなら、このような範疇の電子機器の多くが異なる指定されたカテゴリを有する１つ以上の機器に対応すると考えられる、全てではないにしろ、幾つかの機能を実行することができるからである。さらに、固定位置において一般に動作し、例えば、何らかの近くのＩＲ受信機またはＩＲ信号を検出可能な受信機／レピータ複合機にＩＲシグナリングを供給する機器に、本発明を実施することすらできる。このように、本発明の態様は、多様なデバイスタイプのいずれかにＩＲリモートコントロール機能を統合するユニークで実用的な方法を提供する。

次に、本発明の種々の特徴について、代表的な実施例に関し図面を参照して説明する。

図３は代表的なシステム３００を示すブロック図であり、代表的なシステム３００はＩＲリモートコントロールのシグナリングのための搬送波の発生とデータ変調のための信号発生モジュール３１０を含む。システム３００はまた、プロセッサ３２０と、メモリ３３０と、システムバス３３２と、周辺バス３３４と、ブリッジ３３６とを含む。システム３００は、システムバス３３２と周辺バス３３４に付加デバイスを含んでも含まなくても良いが、例示の簡潔さと実用性のために、そのようなデバイスは不図示としている。

汎用ロジックを含むことができる信号発生モジュール３１０の個々のハードウェア要素はモジュールバス３３０を介して互に通信する。そのハードウェア要素は、コントロール情報が格納さるるレジスタセットを含むことができる入力／出力（Ｉ／Ｏ）インタフェース３４０、順次実行され、各々が少なくともオン／オフ値とパルス継続時間に対応する情報を含む複数の命令を格納するファーストイン−ファーストアウト（ＦＩＦＯ）バッファ３４２として幾つかの実施例に実装できるバッファメモリ、搬送波クロック信号３４５とデータ（即ち、ビット）クロック信号３４６を発生させるクロック発生器３４４、制御回路３４８、ＩＲ発光器３５５（例えば、ＩＲ ＬＥＤ）に出力信号３５４を供給する送信機３５２を含む。ＦＩＦＯバッファ３４２に格納される順次実行される命令に含まれる情報と制御回路３４８により供給されるイネーブル信号３４９とに基づいて搬送波クロック信号３４５を変調することにより、出力信号は生成される。

システムバス３３２は、周辺バス３３４より高速であるかもしれず、“スレーブ”周辺デバイス（即ち、信号発生モジュール３１０）に対しマスターとしての役目を果たすブリッジ３３６を使用して周辺バス３３４にリンクし、種々のプロトコルを有するデバイス或いは構成要素間の通信を可能にする。システムバス３３２は一般に、プロセッサ３２０や、システムメモリ３３０や、外部メモリインタフェースとＤＭＡコントローラ（不図示）のような他のデバイスなどの広帯域幅のデバイスを接続するが、周辺バス３３４は周辺デバイスに関連する高性能で、短い遅延しかなく、かつ柔軟性をサポートする。特定の実装に応じて、何らかの幾つかの既知のバス構成を使用することができる。例えば、高度化周辺バス（ＡＰＢ：Advanced Peripheral Bus）もしくは周辺機器相互接続（ＰＣＩ）プロトコルを使用して、信号発生モジュール３１０を実装する一方、システムバス３３２は高度化マイクロプロセッサバス構成（ＡＭＢＡ：Advanced Microprocessor Bus Architecture）高速バス（ＡＨＢ：High-Speed Bus）や別の既知のローカルシステムバスのような種々のプロトコルの下で動作する。

信号発生モジュール３１０内のＩＲリモートコントロールのシグナリング機能は、４つの主要構成要素、即ち、搬送波クロック発生と、データ符号化と、コマンドシーケンス化と、信号変調とに細分化することができる。今日使用されている大抵のシグナリングプロトコルでは、変調信号搬送波クロック（例えば、３０ＫＨｚ〜６０ＫＨｚのクロック信号）は、効果的に符号化データとＡＮＤ演算がなされる。符号化データは、パルス幅、位相、或いは、パルス間時間間隔を変化させることにより、２進数を表現する。これは、各パルスに対し搬送波を、“いつ”そして“どのくらいの長さ”オンおよびオフするのかという問題に帰着する。本発明は、ハードウェアとソフトウェア機能の組み合わせによりハードウェアにおける汎用機能が、複数の、全てではないにしろＩＲリモートコントロールのシグナリングの変形をサポートするように制御されることを可能にすることを含む。

クロック発生器３４４は、単一の複数出力クロック発生器、或いは、各々の搬送波クロック信号とデータクロック信号を発生させる分離されたクロック発生要素として実装することができる。クロック発生器３４４はプロセッサ３２０もしくはその他のソースによりクロックを供給する入力を有し、クロック発生器３４４は入力クロック信号に基づき（例えば、クロック分割器または乗算器、ＰＬＬ、ＤＤＬもしくはその他の既知クロック発生回路により）搬送波とデータクロック信号とを生成することができる。あるいは、その搬送波とデータクロック信号をローカルに（例えば、発振器、ＬＣ、ＲＣまたはその他の既知回路や構成により）発生させることができる。これらのクロック発生器回路のいずれかはプログラム可能なクロック発生器として実装され、信号発生モジュール３１０が生成する幾つかのＩＲ信号に付加的な柔軟性を提供することができる。

ＦＩＦＯバッファ３４２は変調命令を格納するのに使用され、その命令はクロック発生器３４４により供給される搬送波クロック３４５の周波数をどのように変調するのかを判断するために送信機３５２とコントローラ３４８により使用される情報を含む。ＦＩＦＯバッファ３４２の状態に基づきインタラプト信号３６２を発生するインタラプトモジュール３６０により、ＦＩＦＯバッファ３４２はサポートされると良い。例えば、ＦＩＦＯが半分空の状態、ＦＩＦＯがアンダーフローの状態、ＦＩＦＯが空の状態、ＦＩＦＯが満杯の状態、及び、命令フレーム終了のようなイベントにより、インタラプト信号発生の契機が与えられる。

ＦＩＦＯバッファ３４２はプロセッサ３２０によりプログラムされ、パルス幅命令と見る値のセットを格納する。これらの命令は順番に実行され、出力３５４が命令により指定されたプログラムされた時間の間、変調がオンとなるか変調がオフとなるようにする。例えば、ＦＩＦＯバッファの各位置は３つのフィールド、即ち、“オン／オフ”、“有効”、“パルス継続時間”に分割される。“オン／オフ”フィールドは、その出力が変調がオンなるべきか、変調がオフとなるべきかを指示する１ビットであると良い。“有効”フィールドは、現在の命令が実行に対して有効であることを指示し、一連の命令を開始と終了とに対する簡単な手段を提供する１ビットであると良い。“パルス継続時間”フィールドはクロック発生器３４４により発生したデータクロック信号の周期で現在の命令の継続時間を表す複数ビットを含むと良い。“パルス継続時間”フィールドに必要なビット数は入力クロック速度と、継続時間長の所望精度と、サポートすべきであるプロトコルとの内の少なくともいずれかに依存する。

送信機３５２はクロック発生器３４４からの搬送波クロック信号３４５と命令の“オン／オフ”フィールドに格納された値とを受信する。送信機３５２は“オン／オフ”値を使用して制御回路３４８によるイネーブル信号３４９のアサーションに対応する時間、搬送波クロックを変調する。

制御回路３４８はクロック発生器３４４からデータクロック３４６を受信し、またパルス継続時間量とＦＩＦＯバッファ３４２に格納された現在実行される命令に含まれた“有効ビット”フィールド値を受信する。この情報に基づき、制御回路３４８は、イネーブル／ディスエーブル信号３４９を選択的にアサートし、送信機３５２の各オン／オフ状態を（即ち、送信機３５２がどのくらいの長さ搬送波クロック信号３４５を変調するのか）制御する。継続時間に対応する時間の経過後、制御回路３４８は連続する次の命令のロードするようにＦＩＦＯバッファに指令するアドレス信号をＦＩＦＯバッファ３４２に送信する。制御回路３４８が“無効”値を含む“有効ビット”フィールドを受信すると、制御回路３４８はプロセッサ３２０にインタラプト信号３５０を送信し、送信機３５２からの出力を不可能にし、ロードされる新しい命令を待ち合わせる。

信号発生モジュール３１０はオプションとしてダイレクトメモリアクセス（ＤＭＡ）モジュール３７０を含み、システムバス３３２上の信号発生モジュール３１０とＤＭＡコントローラ（不図示）との間のインタフェースを提供すると良い。ＤＭＡモジュールは、ＤＭＡ要求３７２がアサートされる前に、いくつの要素がＦＩＦＯバッファ３４２に残されているのを判断するプログラム可能な閾値設定をサポートする。ＤＭＡ機能は動作可能状態または動作不可能状態にすることができ、モジュールの動作を必要としない。ＤＭＡ要求３７２と、インタラプト信号３５０と、インタラプト信号３６２との内、少なくともいずれかはインタフェース３４０を通じてシステムバス３３２上の適する要素にルーティングされても良いし、またはその代わりに、各信号が１つ以上の専用経路により適したシステム要素と通信しても良い。

図４は幾つかの実施例に従う代表的なＩＲ信号発生器４００のハードウェアを示す論理ブロック図である。例えば、ＩＲ信号発生器４００は上記の信号発生モジュール３１０において使用することができる。ＩＲ信号発生器４００のハードウェアは、プログラム可能なクロック発生器４１０、パルス継続時間に追従する自動ロードカウンタ４２０、搬送波をオンおよびオフに変調するロジック機能４３０、動作シーケンスを制御する有限状態マシーン（ＦＳＭ）４４０、パルス幅命令を格納するＦＩＦＯバッファ４５０、制御レジスタのセットを含むマイクロプロセッサバスインタフェース４６０を含む。

プログラム可能なクロック発生器４１０は、クロック分割器、ＰＬＬ、ＤＤＬなどに基づくもののような何らかの適切な既知クロック発生器で、この発生器は当該発生器に入力されるクロック信号（例えば、マイクロプロセッサベースのシステムで通常、利用可能なクロック信号）から所望の搬送波周波数を有する搬送波クロック信号４１２とその搬送波クロック信号とに基づく周波数を有するデータクロックとを導出する。あるいは、幾つかの実施例では、システムクロックとは独立にローカルに搬送波クロックを発生する何らかの既知のプログラム可能なクロック発生機構を利用することができ、そのクロック発生器は夫々が搬送波クロック信号とデータクロック信号とを発生させる複数の分離されたクロック発生要素として実装される。

プログラム可能なクロック発生器４１０により発生させるデータクロック信号４１４は搬送波クロック周波数以下の周波数を有することができる。例えば、図２ｂに示す２相符号化方式は３６ＫＨｚの搬送波周波数と搬送波クロックの６４サイクルとして定義されるフルビット時間を有する。この例における２相パルス幅は、３２個の搬送波クロックに等しい。このケースでは、データクロックは、例えば、３６ＫＨｚ、１８ＫＨｚ、或いは、９ＫＨｚの周波数を出力するようにプログラムすることができる。所望のパルス幅継続時間を生成するのに十分な分解能がある限り、さらに低いデータクロック速度が可能である。

ＦＩＦＯバッファ４５０はマイクロプロセッサ（不図示）によりプログラムされ、パルス幅命令をＦＩＦＯ要素４５２₁〜４５２_nに格納する。ＦＩＦＯ要素４５２₁〜４５２_nのそれぞれを“オン／オフ”ビットフィールド４５４、“有効”ビットフィールド４５６、及び、“パルス継続時間”ビットフィールド４５８に分割する。オン／オフフィールド４５４は符号化データを表し、出力をオンに変調すべきか、或いは、オフに変調すべきかを示す１ビットである。ビットフィールド４５４に格納される符号化データは、この実施例ではＡＮＤゲートであるロジック機能４３０に供給される。有効フィールド４５６は現在の命令が実行に有効であり、現在の命令をＦＳＭ４４０の入力に供給するかどうかを示す１ビットである。パルス継続時間フィールド４５８は複数ビットを含み、データクロック４１４の周期における現在の命令の継続時間を表す。パルス継続時間フィールド４５８に必要なビット数は入力クロック速度とサポートすべきであるプロトコルに依存する。

図４の実施例で、制御回路はカウンタ４２０とＦＳＭ４４０の形で実装され、ＦＩＦＯバッファ４５０に格納される命令の実行を制御する。一度、命令がＦＩＦＯバッファ４５０にロードされると、ＦＳＭ４４０は有効ビット４５６の状態を読出す。有効ビット４５６が設定されていれば、ＦＳＭ４４０は変調器の出力４３２を可能にする。パルス継続時間値４５８はカウンタ４２０にロードされ、カウンタ４２０は次いでデータクロック４１４の周期毎に値を減少させる。その値が零に到達するカウンタ４２０は、ＦＩＦＯアドレス信号４４６を使用してＦＳＭ４４０が次命令をロードすべきことをＦＳＭ４４０に指示する。有効ビット４５６をセットしない命令をロードするまで、この処理は継続する。その時点で、ＦＳＭ４４０はインタラプト信号４４２を発生し、これをマイクロプロセッサに送信し、信号経路４４４に沿ってロジック機能４３０のイネーブル／ディスエーブル機能にディスエーブル信号を供給し、新しい命令のロードを待ち合わせる。

ここで説明されるＩＲ信号発生器のロジックの実施形では、プロセッサ（例えば、マイクロプロセッサ）により供給されるパルス継続時間命令に基づいて搬送波クロックの発生と変調とを扱う。これは、実際のプロトコルの符号化とコマンドシーケンス化はソフトウェア或いはファームウェアで実行されることを意味する。例えば、そのソフトウェアが図２ａ〜図２ｄで説明するプロトコルを使用してコマンドを送信するとすれば、そのソフトウェアはまず正しい順序でコマンドを表す一連のビットを組み立てるであろう。そのソフトウェア或いはファームウェアは次いで、そのビット列の各ビットを２つの命令、即ち、夫々が２相符号化の１つの位相を表す命令に変換するであろう。図４の実施例で、例えば、各命令のオン／オフ値４５４を、各ビットの値と、その命令がどの位相を表すのかとによって判断するであろう。この例では、論理値“０”の２相符号化ビットは、最初の命令はオン／オフ値４５４が“１”であり、次の命令はオン／オフ値４５４が“０”であることを必要とする。論理値“１”の２相符号化ビットは２つのシーケンス命令に変換される。その最初の命令はオン／オフ値４５４が“０”であり、次の命令はオン／オフ値４５４が“１”になる。２相の実施形では、全てのパルス継続時間値４５８は同じ値を有し、データブロック４１４に対しどんな周波数がプログラムされるのかに依存する。例えば、データブロック４１４が搬送波クロック４１２に等しいとすれば、その継続時間は全て、データブロック４１４の３２個のクロックサイクルであろう。

同様に、搬送波クロック４１２やデータブロック４１４の値を適切に変化させ、そのコマンドビットを適切な一連の“オン”と“オフ”のパルスに変換し、適切なそれぞれのパルス継続時間を設定することにより、パルス幅やパルス位置符号化を利用するものなど実質的にどんなプロトコルでもサポートすることができよう。

例えば、図１ａのパルス幅符号化方式を使用してＩＲ信号を発生させるために、一方が“オン”時間に他方が“オフ”時間に指定する２つの命令により、各論理ビット値を実装することができる。オン／オフ値４５４の“オン”値のパルス継続時間（即ち、デユーティサイクル）はバイナリの“１”を表す方が、バイナリの“０”を表す方より長いであろう。この例では、“１”と“０”の双方に対するオン／オフ値４５４の“オフ”値は同じパルス継続時間４５８を有することになろう。図１ｃに示すパルス位置符号化も同様に実行されるが、オン／オフ値４５４が“オン”の場合、命令ペアの各命令４５２は同じパルス継続時間値４５８を有し、２つの異なるパルス継続時間量の１方がビット論理値に対応するオン／オフ値４５４の各“オフ”値の時間になろう。

本発明はまた単純なバイナリ値を超える多値を持つ情報を含むことができるプロトコル信号を発生させることができる。例えば、符号化シーケンスに可能な多くのパルス幅継続時間は、搬送波クロックの数とクロック発生器が発生できるデータクロック周波数との内の少なくともいずれかと、特定ビット時間に必要でありうる分解能とによってのみ制限されるであろう。このように、本発明は、“オン／オフ”ビットフィールド４５４の“オン”か“オフ”値のいずれかの２つの異なるパルス幅より多くのパルス幅を用いたプロトコルを提供する。

ここで説明した幾つかの実施例ではソフトウェアまたはハードウェアを利用して、パルス幅継続時間値を含む命令を発生させるが、そのソフトウェアもしくはハードウェアはその代わりに、パルス継続時間値を格納する位置にリンクするか、或いは、その位置を指定する情報を含む命令を発生させても良い。例えば、オン／オフ値の“オフ”と“オン”の各々に対応するパルス継続時間が定義され、１つ以上のレジスタに格納され、命令の“オン／オフ”ビットフィールドの“オン”または“オフ”値、もしくは、命令の付加ビットフィールドは対応するパルス継続時間値を含むレジスタへのポインタとしての役目を果たしても良い。例えば、ただ１つもしくは２つの継続時間値を有する“オン／オフ”値のケースでは、“オン／オフ”ビットそれ自体が適切なレジスタを指示することができる。オン／オフ値の“オン”と“オフ”値とに対して２つ以上の可能なパルス継続時間値を含む符号化方式のケースでは、２つ以上のビットが各“オン”と“オフ”との内の少なくともいずれかの値に使用されても良いし、もしくは、適切なパルス継続時間値を含むレジスタを指示する命令に付加フィールドが含まれても良い。例えば、図１ａに示されるパルス幅符号化は“オン”のオン／オフ値に２つの可能なパルス継続時間値を、そして、“オフ”のオン／オフ値にただ１つの継続時間値を含む。同様に図１ｃに示されるパルス位置符号化は“オン”のオン／オフ値にただ１つの可能なパルス継続時間値を、“オフ”のオン／オフ値に２つの可能なパルス継続時間値を含む。そのような多値の“オン”及び“オフ”値に対して、命令のビット数は特定の符号化方式に必要なレジスタ数に対応していると良い。従って、命令は実際のパルス幅継続時間値を含まないかもしれないが、それは所望のパルス幅継続時間に対応する情報を伝達することができる。

本発明は、全てまたは大部分の機能をソフトウェアで実現する現在の実施形に対して顕著な利点がある。例えば、ハードウェア（例えば、論理ゲート）とソフトウェア（即ち、ファームウェア）との間の機能分割により、そのハードウェアが適正な時間精度により高周波で動作しなければならない固定的機能を扱うのを可能にする一方、変調前に計算される可変的機能はソフトウェア或いはファームウェアにより扱うことができる。既存の解決策と比較すると、そのハードウェアはまた、プロセッサの負荷をかなり軽減するのに十分な機能を提供する。またそのハードウェアは、業界に存在する種々の変調および符号化方式に関して、一般的なもので良く、従って、従来技術の全てをソフトウェアで行うアプローチより全体としては大きな柔軟性を提供している。さらに、本発明によるハードウェア解決策は携帯通信／計算機器への応用に関してロジック分野や電力消費の点から法外に高価ではない。

加えて、本発明により、ソフトウェア（即ち、ファームウェア）を実質的に実時間処理の制約なく動作することを可能にし、種々のプロトコルをサポートするのに最大の柔軟性を提供することができる。ソフトウェア（即ち、ファームウェア）はコマンドを組み立て、符号化方式を実装するので、多くのプロトコルの変形のサポートを容易にする。この機能を既存マイクロプロセッサシステム（例えば、セルラ電話機やＰＤＡのマイクロプロセッサシステム）に統合する場合、このことが重大な処理負荷を意味したり、実時間処理の制約を課すことはないであろう。さらに、本発明は別のマイクロコントローラの追加を必要としないので、回路ボード設計の分野に影響をもたらすことはない。

本発明はまた、全ての機能をハードウェアに設けるという有り得る解決策に対しても利点がある。全てをハードウェアで行うという解決策は、全ての共通な符号化方式とコマンドシーケンスをサポートするために、その複雑性の点で極めて大きなものとなろうが、これは極めて大規模な（従って、より高価で）、より電力を要する設計になろう。また、全てをハードウェアで設計することは、機能を修正または追加するためのＡＳＩＣ設計サイクルの長さに依存するが、それほど柔軟なものではなくそれほど適応的でないであろう。

従来の方法や構成に対する本発明の別の利点は、単純なビットストリームによるパルス幅命令である。パルス幅或いはパルス位置変調方式を実施する場合、特にパルス継続時間がビット時間に関して高い精度を必要とする場合、従来の方法と構成はそれほど能率的ではないであろう。例えば、幾つかの既存のハードウェア解決策では、各ビットは１周期のビットクロックの“オン”時間または“オフ”時間を表す。符号化方式が細かく変動するパルス幅を必要とすれば、そのビットクロックを実際のビット時間よりかなり速い速度であるようにプログラムしなければならない。それ故、各論理値に対してより多くのデータビットがマイクロプロセッサにより伝送されなければならない。本発明は、符号化方式或いはデータクロックの周波数に関わらず、各パルスに対してただ１つのパルス幅命令を必要とするだけなので、このようなシステムに対する改良である。これはマイクロプロセッサの実時間処理の制約を少なくし、制御を簡単にする。

また、大部分のＩＲリモートコントロールのプロトコルは、通常は、１ビット時間より典型的に遙かに長いコマンド間の一定の“オフ”時間を必要とする。ユーザが、例えば、「早送り」もしくは「音量低下」のボタン押下を持続するときに、コマンドはしばしば反復されるので、このような従来の実施形では“０”が長く列をプログラムして、適切な“オフ”時間が生じるようにしなければならない。あるいは、ハードウェアはコマンド間“オフ”時間周期の間、動作不可能でなければならないであろうが、これはその時間がソフトウェアにより追跡されねばならないことを意味する。この発明によれば、コマンド間“オフ”時間は、丁度何らかの他のパルスのように１つの命令によりプログラムすることができる。

図５には、幾つかの実施例に従う赤外線（ＩＲ）信号発生手順５００が示されている。手順５００は処理５１０で開始され、この処理では搬送波クロック信号とデータクロック信号とを発生させる。データクロック信号周波数は、搬送波クロック信号周波数以下であると良い。

処理５２０では、順次実行される複数の命令をＦＩＦＯバッファのようなバッファメモリにロードする。例えば、ＩＲ信号の発生を実行するシステムのマイクロプロセッサによりその命令をロードすると良い。その命令が表すのは、ソフトウェア或いはファームウェアにより計算される符号化データシーケンスであり、各命令が含むのは、搬送波クロックに関して出力を変調をオンとすべきかまたは変調をオフとすべきかを指示するオンまたはオフ（オン／オフ）値に関係する対応値と、変調が実行される時間長であるパルス継続時間値を示す情報である。また、命令が含むことができるのは、例えば、命令シーケンスの終了の指示に利用される、命令が有効であるかどうかを示す値である。

処理５３０が表すのは、利用する符号化方法に対応するバッファメモリに順番に格納された各命令について処理５４０〜処理５６０を実行するループである。決定５４０で命令が有効であるかどうかを判断し、もし有効でなければそのループは終了する。この時点で、命令シーケンスは完了しており、従って、搬送波信号の変調は実行不可能となっているかもしれず、インタラプト信号を発生させ、これをマイクロプロセッサに送信することができる。

その命令が有効であることの指示を含むなら、処理５５０では、命令に含まれるオン／オフ値によってデータクロック信号の変調を、そのパルス継続時間値により示された時間長の間のみ許可する。その時間長はデータクロック信号を用いて測定され、例えば、そのデータクロック信号はカウンタを含む制御回路に供給され、そのカウンタでは、パルス継続時間値で最初に設定された値からカウントダウンする。

処理５６０では、変調搬送波クロック信号をＩＲ発光器に供給する。ロードした命令が全て無くなり“以上で終了”という処理５７０の状態が生じるまで、ループ５３０は処理５３０〜５６０までの処理を反復する。処理５７０には、処理５４０における無効であることを示す指示を有する命令の処理が制御回路に変調を実行不能とし、インタラプト信号をマイクロプロセッサに送信することを含むと良い。

本発明の赤外線リモートコントロール信号発生方法及び構成において、本発明の精神と範囲を逸脱することなく、種々の変更や修正がなし得ることは当業者には明白であろう。従って、この発明の修正が添付する請求の範囲及びその等価物の範囲内にあれば、本発明はこの発明の修正を包含することが意図されている。

Claims (12)

1. 赤外線（ＩＲ）信号を発生する方法であって、
   搬送波クロック信号と、周波数が前記搬送波クロック信号の周波数以下であるデータクロック信号とを発生する工程と、
   夫々が符号化データシーケンスにおける要素を生成し、前記搬送波クロック信号を変調するためのオン／オフ値を示す対応値とパルス継続時間に対応する情報とを含んだ、実行される複数の命令を順番にバッファにロードする工程と、
   前記データクロック信号を用いて測定されるような前記パルス継続時間により示される長さの時間だけ前記変調を許可する制御回路に前記対応するパルス継続時間を印加し、前記示された長さの時間、前記搬送波クロック信号を前記対応するオン／オフ値で変調し、前記変調された搬送波クロック信号をＩＲ発光器に提供することにより、前記順番で各命令を実行する工程とを有することを特徴とする方法。
2. 前記各命令はさらに、当該命令が有効かどうかを示す有効性情報を有し、
   前記方法はさらに、
   前記有効性情報を前記制御回路に提供する工程と、
   命令に関する前記有効性情報が、前記命令が有効ではないかどうかを判断する工程と、
   前記有効性情報が有効ではない命令であることを示すなら、前記搬送波クロック信号の変調を不能にする工程とを有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記制御回路は、前記有効性情報を受信する有限状態マシーンを含み、
   前記搬送波クロック信号の変調を不能にする工程は、前記有限状態マシーンによって実行されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記制御回路はカウンタを含み、
   前記パルス継続時間と前記データクロックとは前記カウンタに供給され、
   前記制御回路は、前記カウンタが前記示された長さの時間に等しい時間のカウントを実行した後、前記バッファに前記順番で次の命令をロードさせることを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 赤外線（ＩＲ）信号の発生装置であって、
   搬送波クロック信号と、周波数が前記搬送波クロック信号の周波数以下であるデータクロック信号とを発生するクロック発生器と、
   夫々が符号化データシーケンスにおけるシーケンス部を生成し、前記搬送波クロック信号を変調するためのオン／オフ値を示す対応値とパルス継続時間に対応する情報とを含んだ、複数の実行命令をロードするバッファと、
   前記各命令の実行時間、前記搬送波クロック信号と前記オン／オフ値とを受信し、前記搬送波クロック信号を前記オン／オフ値で変調し、前記変調された搬送波クロック信号をＩＲ発光器への出力として提供する変調器と、
   前記パルス継続時間とデータクロック信号とを受信し、前記データクロック信号より示されるような前記パルス継続時間によって示される長さの時間だけ前記変調を許可する制御回路とを有することを特徴とする赤外線信号の発生装置。
6. 前記各命令はさらに、当該命令が有効かどうかを示す有効性情報を有し、
   前記制御回路は、命令に関する前記有効性情報が、前記命令が有効ではないことを示すかどうかを判断し、もし有効ではないなら、前記搬送波クロック信号の変調を不能にすることを特徴とする請求項５に記載の赤外線信号の発生装置。
7. 前記制御回路は、前記有効性情報を受信する有限状態マシーンを含み、
   前記搬送波クロック信号の変調を不能にすることは、前記有限状態マシーンによって実行されることを特徴とする請求項６に記載の赤外線信号の発生装置。
8. 前記制御回路はカウンタを含み、
   パルス継続時間に対応する前記情報は、前記パルス継続時間の値であり、
   前記パルス継続時間の値と前記データクロックとは前記カウンタに供給され、
   前記制御回路は、前記カウンタが前記示された長さの時間に等しい時間のカウントを実行した後、前記バッファに前記順番で次の命令をロードさせることを特徴とする請求項５に記載の赤外線信号の発生装置。
9. 前記制御回路はカウンタを含み、
   パルス継続時間の値を格納するメモリのロケーションへの各時刻のパルス継続時間の長さに対応する前記情報と、前記パルス継続時間と、前記データクロックとは前記カウンタに供給され、
   前記制御回路は、前記カウンタが前記示された長さの時間に等しい時間のカウントを実行した後、前記バッファに前記順番で次の命令をロードさせることを特徴とする請求項５に記載の赤外線信号の発生装置。
10. 前記変調器は、ＡＮＤロジックゲートを含み、
    前記ＡＮＤロジックゲートは前記搬送波クロック信号と前記実行命令の前記オン／オフ値とをそれぞれ入力する２つの入力部をもち、
    前記ＡＮＤロジックゲートは前記ＡＮＤロジックゲートの出力で前記変調された搬送波信号を供給することを特徴とする請求項５に記載の赤外線信号の発生装置。
11. 前記クロック発生器はプログラム可能なクロック発生器であることを特徴とする請求項５に記載の赤外線信号の発生装置。
12. 前記変調された搬送波クロック信号は、パルス幅符号化信号と二相符号化信号とパルス位置符号化信号との内の１つであることを特徴とする請求項５に記載の赤外線信号の発生装置。

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