TWI237479B - Method and apparatus for processing real-time events associated with a wireless communication protocol - Google Patents

Description

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本發明係有關於電腦系統 叩文明確而言，係有關包括 ，例如可用來使系 -處理器的系、统，以支援即時事件處理 統根據-無線通信協定發揮功能。 置到應用特殊電子 統的行動電腦系統 像他們對稱多重處 高階桌上型系統、 主電腦處理器，其 設計者持續努力將 加系統的成本。不 系統增加的額外元 一從例如信號轉換盒的小手持式電子裝 兀件而至中型大小的筆記型與膝上型系 正在我們的生活環境中逐漸普遍化。不 理類似設施Μ列如伺服器、工作站、與 灯動電腦系統典型係包括單一、主要、 係禍口到各種不同週邊裝置。電腦系統 更多特徵提供給使用者，而不會明顯增 幸地，每個額外特徵典型係對應在電腦 件’造成大小與成本的增加。 選式之簡單説明 本發明是經由範例與非限制性附圖的描述，相同參考數 字係表示類似元件，而且其中： 圖la- d係根據本發明的具體實施例而形成的系統； 圖2a係根據本發明的一具體實施例而形成的一處理器； 圖2b係顯示本發明的一方法的流程圖；及 圖3係根據本發明的一另一具體實施例而形成的一電腦系 統。 詳細說明 根據本發明的一具體實施例，從一主電腦系統到一無線 模組的可塑性介面（在此稱為一“調和介面”）可提供。模組 -4 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 1237479 A7 B7 五、發明説明 係符合一構成輻射體的合法需求，但是不是任何特定無線 通信協定所特有的。在調和介面的另一端上是存在一般的 協定引擎，而可處理無線模組’以符合一特定無線通信協 疋。在協疋引擎上方是存在正常作業系統（〇s)驅動器堆 疊，其然後係連接到主電腦系統的不同網路與週邊驅動 器。 隨著此劃分類型，一無線模組的設計可根據多重無線通 信協定而操作。調和介面是將此無線模組連接到一主電腦 系統，然後執行該模組的高位準基波帶處理。經由動態改 變主機系統的原始碼，不同無線通信協定便可實施。 例如，一模組的建立可根據下列而操作：Bluetooth* (例 如在 1999 年 12 月 1 日的名稱 “Specification of the Bluetooth System”，vl.Ob描述）、HomeRF*共用無線存取協定（例如在 1999年1 月 5 日的名稱“Shared Wireless Access Protocol (SWAP) Specification”，v.1.0描述）、與 IEEE 802.1 1 (例如在 “IEEE Std 802.1 1 ” 1999版本描述）協定。協定可動態改變，其是因 使用者的環境（例如在道路、辦公室、或住家）而定。除了 這些短範圍無線通信協定之外，長程無線通信協定亦可實 施，例如一第三代（3 G)細胞式通信協定便是用於調和介面 的適當模組。（*商標與品牌是屬於他們個別擁有者的財 產）。 藉著將基波帶正確劃分，此一設計亦允許主電腦系統的 主處理器執行一些較高位準信號基波帶處理。隨著使用調 和介面，一電腦系統的主處理器可執行基波帶處理功能， -5- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 1237479 五、發明説明（ 藉此減少個別特殊化虛搜φ _ 爾處理硬體的需要而降低系統成本’以 支板热線核組。若要執行這些功能，主處理 增強主處理器處理即時事 ’、 ^ 信協定有關的功能。傳統處理益’例如與無線通 結構衫麵本發明的具體實 况明將在下面提供。 無線模組 〜、、：下列。寸娜疋著重在包括Bluet00th基波帶的Biuet〇〇th 支衍仁是可了解到在此討論的觀念可更廣泛運用在接近 任何無線通信協定及它相對基波帶。 一無線Bluetooth模組的目前劃區係遵循用於實施的矽技 術。一BlUet00th模組的無線電頻率（RF)類比部分典型是使 用一BZ-CMOS製程而製造，而且是在一裝置（例如收發器） 内。其餘微控制器部件典型是使用一CM〇s製程而製造，而 且是在此稱為短範圍無線基波帶控制器的一個別裝置。

Bluetooth系統是基於無線電技術。結果，符合許多國家 特殊法規需求對於Bluetooth協定的成功是很重要。這些需 求正常是由政府機構追蹤管理，包括例如在美國的聯邦通 仏委員會（FCC)與曰本的郵件電信部（Μρτ)。他們的需求規 定一無線電是在他們相對國内的行為模式。在一銷售產品 組裝後’它便送給政府機構認可測試設備來測試及驗證。 在此測試完全（可能需要兩個月或更長時間），且產品檢定 後，產品然後可能當地市場銷售。 若要加速此裝置的產品介紹，稱為符合宣告（D〇c)的一程 -6 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格 1237479 A7 ------ B7 五、發明説明（4 ) 序已建立。此程序允許公司根據預先測試（及預先檢定）元件 所組裝的裝置而預先保證一裝置。隨著使用一預先檢定元 件而建構一裝置可允許公司經由D〇c程序而自行證明他們 的成品。在美國，若要達成一無線模組的預先證明，模組 預期要符合如在2000年6月26日的FCC出版文獻名稱“Part 15 Unlicensed Modular Transmitter Approval” 中所述的有限制模 組認可（LMA)的需求。 根據本發明的一具體實施例，一無線模組的提供係符合 FCC的LMA需求，以致於〇eM可使用DoC製程自行證明他 們結合模組的末端使用者產品。此可從產品發展週期將通 常與一 RF輻射器整合到一產品有關的FCC無線電證明程 序。LMA的目前DoC需求是經由類似Bluetooth鏈路管理協 定而擴充，而且因為上述以本製造為主之劃分，獲得LMA 的一無線模組可包含整個Bluetooth基波帶。 例如，考慮圖la的電腦系統係包含處理器305、記憶體 3 1 5、與耦合到匯流排控制邏輯3 1 0的輸入-輸出（I-〇）裝置 3 2 0 (其典型是系統晶片組）。短範圍無線基波帶控制器3 3 〇 係包含與用操作收發器3 3 5的例如Bluetooth基波帶的整個基 波帶有關的邏輯。換句話說，基波帶控制器3 3 0係包含用來 支援一無線通信協定整個基波帶的所有邏輯。此外，控制 器3 30包含用來與晶片組的匯流排控制邏輯3 10及與收發器 335通信的匯流排介面邏輯。 根據此劃分，符合LMA需求的一模组係包含圖1 a的收發 器3 3 5與短範圍無線基波帶控制器330。因此，在控制器33〇 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4规格(210X 297公釐) 1237479 --------------- Β7 五、發明説明（5 ^ ' 内包含的一基波帶升等與其他修改需要此一模組的預先證 明。此外’如果任何基波帶處理是透過主電腦系統實施， 此一杈組便會留置，而增加系統成本。或者，將控制器33〇 正合到主電腦系統將會使留致的收發器3 3 5不受d〇C程序影 響’因為它將不符合LMA需求。 根據本發明的一具體實施例，圖la的短範圍無線電基波 帶控制器330是分開，以致於一些基波帶整合到主電腦系統 的一或多個裝置。未整合到主機系統的基波帶部分係對應 鏈路官理通信協定，藉此部分可連同收發器一起使用，以 滿足DoC程序的LMA。 例如’考慮圖1 b的電腦系統係包含處理器3 〇 $、記憶體 3 1 5、與輸入-輸出裝置32〇。這些元件係耦合到匯流排控制 遨輯3 11。匯流排控制邏輯3丨丨係包括與先前圖^的控制器 330内所包含Bluet00th (或其他無線通信協定）基波帶高位準 部分有關的一整合高位準基波帶控制器3 12。先前在控制器 330内包含的其餘低位準基波帶部分目前是包含在低位準基 波帶控制器33 1内。此控制器與收發器336目前是根據本發 明的一具體實施例而構成新的無線模組34〇，而且此模組是 經由一調和介面而耦合到匯流排控制邏輯3丨丨，其包含高位 準基波帶控制器3 12。 圖lb的無線模組340可使用LM A和DoC程序而透過FCC (咬 外國類似機構）而預先檢定，而且能個別銷售，將元件加到 供連接到他們系統的電腦系統業者。根據本發明的一具體 實施例，無線模組340係包括耦合到在模組内的輸入-輸出 -8- 本紙張尺度逋用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 1237479 A7 ______B7 五、發明説明（6 ) 緩衝器的外部可存取輸入-輸出連接埠。這些互接的設計是 轉合到主電腦系統的一或多個元件’以允許在模組與主電 腦系統之間的通信。 經由設計圖lb的無線模組340，模組可支援多重協定，而 且每個可共用在無線模組34〇内包含的一些片段基波帶部 刀。特殊協疋基波帶處理是在基波帶的高位準部分執行， 而且是透過整合在匯流排控制邏輯3丨丨的高位準基波帶控制 器3 12而協調。基波帶協定選擇與操作至少部分可受一或多 個軟體程式的控制，而且這些軟體程式能與不能直接與使 用者交談。這些程式至少部分是在任何機器可存取媒體 上’例如一磁碟（例如硬碟或軟碟）、一光碟（例如一 CD或 DVD)、一半導體裝置（例如快閃記憶體、eprom、或隨機 存取記憶體）、或載波，其整個是在圖““的輸入—輸出裳 置320表示。 " 根據本發明的一具體實施例，單一無線模組可執行因使 用者壞境而定的不同協定。例如，當一行動使用者使用模 組執行Bluetooth信協定。在辦公室，使用者可使用模組執 行IEEE 802. 1 1協定，而且在家中，使用者可使用模組執行 SWAP/Home-RF協定。根據本發明的另一具體實施例，模組 亦可支援以2· 4GHz頻帶操作的其他無線通信協定。或者， 模組可修改成支援在其他無線電頻帶操作的無線通信協 定。 根據本發明的一具體實施例，高位準基波帶協定（基波帶 處理）的執行是透過圖lb的主處理器305 (或援助）而達成， -9-

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發明説明（ 其可修改成支援如下述的即時事件處理。或者，所有或一 部分的高位準基波帶處理可透過在匯流排控制邏輯3ΐι内嵌 2的㈣邏輯所執行。對於本發明的一另一具體實施例而 言’高位準基波帶協定的執行是透過如下面圖卜描述的一 主機系統週邊控制器（或輔助）而達成。 圖lc的電腦系統係包含經由匯流排控制邏輯31〇而耦合到 處理器305、記憶體315、與輸入_輸出裝置32〇。此外，嵌 ^的控制器325是鋼合到匯流排控制邏輯31〇。敌入的控制 器325可以是例如一鍵盤控制器、或長程無線控制器。嵌入 的控制器325係包括高位準基波帶控制器326，而且是經由 調和介面而與無線模組34〇形成介面。在圖u描述的本發明 具體實施例在圖^的具體實施例上可找到優點，而且圖卜 的具體實施例可在處理器於一關機（低功率）狀態時，提供盖 線模組操作。圖lb的具體實施例發現的優點是透過主處理 器的基波帶處理可減少系，统成本，因為它減少一個別控制 器的需要。 除了上述無線模組的特性之外，模組可包括允許模組從 如同一輻射體的F C C及其他政府之類同物接收L M A模組的 特性。例如，根據本發明的一具體實施例，無線模組額外 包括它本身的參考振盪器、天線、RF屏蔽、緩衝資料輸 入、與電源供應調整。 根據本發明的一具體實施例，在無線模組與主機系統元 件之間的互接係包括一彈性電纜，例如一花帶電纜，而且 能跨越6吋或更長。此一電纜的長度的選擇要能延伸過筆記 型或其他行動電腦系統蓋子的距離，而且是經由主機系統 -10- 本纸張尺度適用中國國家揉準(CNS) A4規格(210X297公釐） 1237479 五、發明説明（8 的鉸鍊而到用以搞合到其他元件的主機板。包括 線模組最好能固定在蓋子。 、、’、然 例如，圖id係！員示包含底座41〇輕合到錢鍊4〇5的筆兮己型 電腦糸統彻。根據本發明的—具體實施例，包含例如處理 :二=流排控制邏輯)、主記憶體、與高位準基波 可工制益的毛腦糸統主機板係包括在電腦系統伽的底座 川。電腦系統的蓋子4G5係包括—顯示#幕。或者，例如 平板或手持式電腦系統的另一電腦系統蓋子可以是具有 =沒有一顯示螢幕或其他輸入/輸出功能的任何給保護蓋 在圖Id的蓋子405中放置無線模組34〇的一優點是在正常 操作期間，蓋子4G5典型置於電腦^統的最高點，藉使輔助 無線通信。如圖的顯示，無線模組34〇是固定在蓋子内 =位置415，此是在或接近蓋子4〇5的頂端，而且具有經由 盍子405及經由在蓋子4〇5與底座41〇之間鉸鍊耦合的向下延 伸彈性電瘦420。相對於無線模組34〇的電繞42〇端然後搞合 到底座410内的元件，例如可整合在底座41〇内主機板的一

晶片組或微控制器的高位準基波帶控制器。注意，在圖W 可清楚看出無線模組340與電纜420是從蓋子4〇5移除。根據 上述具體實施例，無線模組與電纜是整合在蓋子内，或固 定到盖子。 即時事件處理 士注意，如在此使用的術語“即時，，並未表示一主機系統即 %回應由外部裝置所產生的一信號。而是術語“即時，，係表 -11 - 本纸狀度通财a g家標準(咖）城格(21G x 297公1「 裝 訂 線 1237479 ___ ___ 五、發明説明（9 ) 二在主機系、，充邛刀上有充份的決定與充份的可靠延遲，例 女允卉與一外部裝置可靠建立及維持一無線通信鏈路。 對於本發明的一具體實施例而言，此無線通信鏈路可根據 一 Bluetooth或其他無線通信協定。外部裝置可以是具有一 獨立處理器的電子裝置，而且該處理器不是在主機系統的 主處理器的直接控制下。 ―主電腦處理器修改成處理例如與根據一 B —比或其他 線通L協定而建立與一外部裝置無線通信鏈路有關的即 時，件。-傳統主處理器修改成處理這些即時事件的一方 弋疋1括S主處理益的一計時器及一高權限事件（中斷）電 路。此允許一即時核心可在沒有即時屬性的一既有作業系 先下執4丁 ，又有屬，)·生的一作業系統範例包括Wndows*作業 糸統，例如 Windows NT、Wind〇ws 2〇〇〇、偏㈣ 98、血 Γ：ΓΓΜΕ (千料版本）。（*商標與品牌是屬於他們個別 擁有者的財產）。 ⑴ 此，=定計時器’以便在固定間隔上產生高權限事 理器(核，軟體)，而可執行即時工作。此處理器可: 來處理具有嚴格時序需求 〇 然線基波帶協定。此外，此 方法係包含使用亦可產生此冥 侔桩腳M a J座生此间榷限事件的一事件接腳。事 件接腳疋耦合到處理器本身， 人 爭 f , , a ^ ^ 〇到處理器的一外部梦 一曰日片組。對於本發明的一另一呈f^ γ ^ 言，高權限事件可佶爾六老w 0 ^也例而 的一狀態位元產生。 外#裝置中儲存 -12- X 公釐） 本纸張尺度相t S S轉準 1237479 A7 B7 此高權限事件的一姓％ 3 — - 寺欲疋匕可在傳統中斷上提供更可責 延遲，以減少一离婼阳吉^ 』Λ 同松限事件延遲受到處理器執行其他工作 的衫胃。因此，根據本發明的一具體實施例，雖然 =錯誤處理的其他中斷可能是較高㈣，但是此高權 限事件是在處理器中的該等最高權限中斷之中一者。 根據本發明的_具體實施例的硬體與軟體元件分別在圖 2一a和2:顯示:。主處理器1〇〇係包括可透過一軟體常式設定的 間隔计日守益1 0 5。計時器可觸發即時事件電路1 1 〇 ,以實 Θ 2 b的方法。或者，間隔計時器i 5便觸發即時事件電路 110讀取-暫存器，α決定—即時事件是否已接收。對於另 一具體實施例而言，主機處理器100係包括一外部可存取事 牛接腳1 1 5而且可由在主電腦系統内的外部裝置用來觸發 即時事件電路11 〇 ,以實施圖2b的方法。 根據圖2b的具體實施例，當一即時事件中斷（REI)在步驟 1 5 5 ^生日守’處理态便會在步驟1 $〇執行一程序。此RE〗可由 例如事件計時器1 〇5發生，該事件計時器可用於終止圖2a主 處理器100的事件接腳i丨5的設定時間間隔或動作。在REI的 反應方面，即時事件電路11〇能在步驟15〇使主處理器1〇〇停 止執行的程序，及在步驟16〇儲存處理器狀態。處理器狀態 可儲存到一保留的記憶空間。 在圖2b的步驟165，主處理器H)〇可呼叫及執行一 I處理 器。根據本發明的一具體實施例，此REI係包括一些指令， 當透過主處理器執行時，該等指令可使主處理器讀取儲存 有關即時事件資訊的一或多個暫存益。例如，主處理器可 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公爱)

裝 訂

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1237479 A7 B7 五、發明説明（12 ) 共用其他系統資源。 .電腦處理器核 一另一具體實 .ISA。 ，熟諳此技者 這些具體實施 。因此，說明 根據本發明的一具體實施例，NSP核心與： 心係共用一指令組架構（ISA)。對於本發明白 施例而言，NSP與主電腦處理器核心不共用-本發明是描述有關特殊具體實施例。然Λ 可了解到尚有多種不同修改與變化可達成 例，而不致於違背本發明的廣泛精神與範J 書與圖式只是說明而不是限制。 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

Claims (1)

1. L種:動單處J里器電腦系统，包含： 1¾位準基波帶控 操作-無線模組;及 據一無線通信協定而 :月包處理！g ’其係輕合到該高位 杰 该處理考1女 咕 0A gp ^ ^ σ 一苐一部分，以處理從該控制器接收 =事件與相關的無線通信協定，及具有一第二部 以處理非即時事件。 2·如申清專利範圍第1 一邻八怂、 冤細糸統，其中該處理器的第 σ刀糸匕括一非對稱處理 統’該處理器的第二部 乂執：-第-作業糸 該處理器的第一- 一作業系統，而且 體。 一第二部分係共用一第二級別快取記憶 3·如申請專利範圍第丨項之 一部分# ~ α 電恥糸、、先，其中該處理器的第 開始一即時搴杜^ 牛電路以〜止一非即時處理及 P日寻事件處理器的執行。 'St範=項之電腦系統，其中該處理器的第 開始執行即時理以觸發該即時事件電路 5·如申晴專利範圍第3項之雷腦糸銥，甘士 括一外部&雨吉^ 之電恥糸統，其中該處理器係包 > p 取事件接腳，以觸發該即時事件電路M ^ 行即時事件。 T f 1干％路開始執 申明專利範圍第1項之電腦系統，其中兮笨 件係與一禎窑& ϋ /、〒忒4非即時事 ，、視由作業糸統之執行有關。 • ϋ申清專利範Ifl繁Ί τι5 A 摩巳圍第1項之電腦系統，進一步包含_ π、申請專利範園 5組’該無線模組根據無線通 入輪出連接埠，其係衝秦 低位準基波帶控制器及—收發琴，控制器、-中該無線模㈣允2無線通信，其 組。 ％手丨通仏委貝會同意的有限模 8. :申請專利範圍第7項之電腦系統 ▼控制器係包括盥一鏈路其 以低位準基波 分。 ’、鍵路e理協定有關的一基波帶部 9. =申請專利範圍第7項之電腦 包强 電欖，該電_合到在一第一端的U3, 器，並且麵入糾,一贫 知的-位準基波帶控制 10. 如申社真纟第一端無線模組的該等連接埠。 無！掇圍第9項之電腦系統，進-步包含可使該 線模的—有鉸鍊蓋子’該彈性電，€是經由在無 1“由且人向位準基波帶控制器之間的-鉸鍊而延伸。 .D申睛專利範圍第1項之電腦系統，進一步包含一曰片 J-該高位準基波帶㈣器是結WM。B曰片 2·如申請專利範圍第】項之電腦系統，進一 . =制器’該高位準基波帶控制器是結合在該鍵盤控= 131申請專利範圍第！項之電腦系統，其中該無線通信協 8〇2>1 14· 一種用以處理即時事件之方法，包含·· 在一電腦系統的主電腦處理器上執行一處理，該處理 本紙;長尺度it㈤中國國家標準(CNS) A4規格(21G X 297公楚）

   A BCD 六、申請專利範圍 是與一非即時作業系統有關； 、呈由該電腦系統的一收發器而從一外部 時事件，該事件是與一無線通信協定有關； 將該事件轉送給該處理器；及 即時處理事件，以致於可維持該無線通信協定，而且 與無線通信㉟定有關的-基波帶處理高位準部分是 該處理器達成，而與作業系統無關。 15•如申請專利範圍第14項之方法，其中該與無線通信協定 有關的一I波帶處理低位準部分是經由—無線模組達 成，而與該處理器無關。 16•如申請專利範圍第15項之方法，其中該無線通信協定是 一Bluetooth協定，該基波帶處理的低位準部分是根據 Bluetooth鏈路管理協定。 17. 如申請專利範圍第14項之方法，其中該即時處理事件係 包括使處理停止、將一處理器狀態儲存在一保留記憶空 間、執行一即時事件處S 3、傳回處理器狀態及持續^ 處理的執行。 ' 18. 如申請專利範圍第14項之方法，其中該即時處理事件係 包括在一第一作業系統下，處理在該處理器的_第一部 分中的事件’而在―第：作業系統下’持續執行在該處 理器的一第二部分中的處理。 !9· 一種行動單處理器電腦系統，其可程式化實施如申嘈專 利範圍第14項之方法。 ％ 20. —種包括機器可存取指令之機器可存取媒體，去 每趙1由一* 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐)

   1237479 ： - ’ . ' 8 8 8 8 A B c D u 3, i d 六、申請專利範圍 電腦系統執行時，可使該電腦系統執行如申請專利範圍 第14項之方法。 21.如申請專利範圍第20項之媒體，進一步包含機器可存取 指令，當經由該電腦系統執行時，可使該電腦系統進一 步執行如申請專利範圍第1 6項之方法。 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 1237479、.ϊ 第〇911〇4274號專利申請案 中文圖式替換頁(94年3月）

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