CN101038577A - 电子设备的通信接口 - Google Patents

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Abstract

给移动电话手机提供连接器(8)和电路(18，19)，其中该连接器和电路允许与诸如个人计算机、其它移动电话手机或键盘等其它设备间的通用串行总线(USB)模式及单端(SE)模式的数据传输。

Description

电子设备的通信接口
本案系母案(申请日：2002.04.11，申请号：02809116.7，发明名称：电子设备的通信接口)的分案。
技术领域
本发明涉及用于允许电子设备利用第一或第二数据传输模式与另一电子设备相通信的通信接口。
背景技术
通用串行总线(USB)标准已被开发，它允许经由四线总线将诸如打印机、扫描仪、键盘、调制解调器、照相机和存储设备之类的高达127种外围设备附加于主机上，所述主机通常为个人计算机(PC)。这些设备可经由提供附加连接的网络集线器或者直接连接到PC上。USB具有这样一种优势：即不同类型设备的连接变得标准化。此外，当打开PC时以及当正使用其它设备时，设备可以被连接。USB可以支持高达480兆比特每秒(Mbps)的数据率。USB的概述可参见J.Garney等人的“USB硬件和软件”(Anna Books，1998)[ISBN 929392-3-X]，USB规范的当前版本可从www.usb.org上获取或寄信到邮政地址USB-IFAdministration，5440 SW Westgate Drive，Suite 217，波特兰，或97221 USA从那获取。
支持USB的移动电话手机被引入。USB接口允许它们被连接到PC或外围设备。通过这种方式，手机可以充当外围设备或主机。尽管这种手机将享有USB的许多优点，然而，仍然存在一些缺点。由于用于连接至手机的简单外围设备本身必须支持USB，因而不必要地使它们变得复杂而昂贵。并且，一旦被连接，这些设备就会从电力资源有限的手机上吸引强电流。
众所周知，移动电话手机具有基于RS-232标准的简单串行通信接口，并且使用单端数据传输。这允许它们连接到诸如用于输入短消息服务(SMS)和电子邮件文本的键盘之类的外围设备上。这些接口类型引起较小电流且因而更适于低电力应用。
发明内容
为克服具有USB接口的缺点，两种接口类型都可被包括在单个手机中。然而，对于小型手机而言这并不实用。而且，这使提供标准连接器的目标无法实现。本发明试图提供对这类问题的解决方案。
根据本发明的用于允许电子设备利用第一或第二数据传输模式来与另一电子设备相通信的通信接口，其中，所述第一数据传输模式包括单端异步数据传输，而所述第二数据传输模式包括数据的USB差分传输，该接口包括：用于利用所述第一模式来通信的第一通信电路；用于利用所述第二模式来通信的第二通信电路；切换电路，用于依据在所述公共传输通路上确定数据传输模式的确定电路，选择性地将所述第一/第二通信电路连接到公共传输通路上；和USB端口，用于接纳数据总线以形成公共传输通路的一部分，所述USB端口包括电源线和地线以及第一和第二数据线，所述第一和第二数据线形成公共传输通路的一部分；其中，所述接口被设置成在所述第二USB差分数据传输模式和所述第一单端异步数据传输模式中使用第一和第二数据线来传输数据，而不需要接口适配器。
根据本发明的用于允许电子设备利用第一或第二数据传输模式来与另一电子设备相通信的通信接口设备，其中，所述第一数据传输模式包括单端异步数据传输，而所述第二数据传输模式包括数据的USB差分传输，该接口设备包括：用于利用所述第一模式来通信的第一通信电路；用于利用所述第二模式来通信的第二通信电路；切换电路，用于依据在所述公共传输通路上确定数据传输模式的确定电路，选择性地将所述第一/第二通信电路连接到公共传输通路上；第一和第二数据线，形成公共传输通路的一部分；其中，所述接口装置被设置成在所述第二USB差分数据传输模式和所述第一单端异步数据传输模式中使用第一和第二数据线来传输数据，其中利用所述第一数据传输模式，所述第一和第二数据线之一被用于只接收数据，另一个被用于只发送数据；而利用所述第二数据传输模式，所述第一和第二数据线中的每一个被用于既发送又接收数据。
根据本发明，提供一种用于允许电子设备利用第一或第二数据传输模式与另一电子设备相通信的通信接口，该接口包括：用于利用所述第一通信模式来通信的第一通信装置，用于利用所述第二通信模式来通信的第二通信装置，和用于选择性地将第一和第二通信装置连接到公共传输通路的切换装置。
数据传输的第一模式可包括：诸如单端数据传输之类的数据串行传输。
数据传输的第二模式可包括：诸如数据差分传输之类的数据串行传输，并且可遵照通用串行总线(USB)规范。
所述接口可以包括：第一和第二输入/输出数据线。第一和第二输入/输出线可被用于利用第二数据传输模式来发送和接收数据。第一输入/输出数据线可被用于接收数据，且所述第二输入/输出数据线可被用利用所述第一数据传输模式来发送数据。第一输入/输出线可被用于利用所述第一数据传输模式来接收和发送数据。第二输入/输出线可被用于利用所述第一数据传输模式来接收和发送数据。第一和第二输入/输出数据线可分别包括D+和D-线。第一和第二输入/输出线可连接于数据总线。
接口可进一步包括：用于接收数据总线的连接器，所述连接器可以遵照USB规范。
第一数据传输模式可使用第一组电压电平，而第二数据传输模式可使用第二组不同的电压电平。切换装置可包括：用于将第一或第二组电压电平转换为另一组电压电平的装置。
所述接口可进一步包括：用于在所述公共传输通路上确定数据传输模式的装置。
用于确定数据传输模式的装置可包括：用于感知状态线的装置。用于确定数据传输模式的装置可包括：用于检测电源线的装置。
第一通信装置可被设为全双工或半双工通信。
所述接口可被并入电子设备中。
根据本发明，还提供了包含接口的电子设备。
根据本发明，还提供了包含接口的电子设备。该电子设备可以是便携式的，也可以是移动电话手机、个人数字助理或移动通信装置、数字相机、MP3播放器或者手持型游戏系统。
附图说明
现在将参照以下附图，通过例子来描述本发明的实施例，在附图中：
图1是移动电话手机的透视图；
图2是移动电话电路的示意图；
图3是串行输入/输出电路的示意图；
图4是收发机电路的示意图；
图5示出键盘至移动电话的使用单端数据传输的连接。
图6示出使用双向、差分数据传输的个人计算机至移动电话手机的连接。
具体实施方式
参照图1和2，移动电话手机1包括：外壳2、电池组3、液晶显示(LCD)面板4、麦克风5、听筒6、小键盘7、连接器8、天线9、用户识别模块(SIM)卡10和SIM卡阅读器11。移动电话电路包括：无线电接口电路12、编译码器电路13、控制器14、存储器15和输入/输出(I/O)收发机电路16。I/O收发机电路允许串行数据传输的单端(SE)和USB模式。
参照图3，I/O收发机电路16包括：微控制器单元(MCU)17、系统专用集成电路(ASIC)18和收发机电路19。在这个例子中，连接器8适用于将手机1连接到USB主机(未示出)，并且遵照USB规范。可以理解的是：所谓的‘B’类型插头可被用在电缆末端上，以将手机1连接到USB外围设备上。连接器8也适用于将手机1连接到其它类型的使用SE数据传输模式的外围设备(未示出)上。数据传输的模式指的是：用于在两个诸如设备或电路之类的实体之间传送数据的安排，且这一安排可包括硬件和软件。
连接器8是具有电源(VBUS)线和地线(GND)20、21以及一对称为D+/RxD和D-/TxD的数据线22、23的USB端口。连接器8还具有用于确定手机和附加设备(未示出)之间的数据传输模式的状态线。电源线、地线和数据线20、21、22、23馈送到收发机电路19中。
收发机电路19可在两个传输模式(即USB和SE传输模式)中工作。每一种传输模式都具有其优势。USB传输使用被用于(尤其是在高数据率中)实现有效的噪声抑制的差分数据传输方案。其间，不同于USB传输，SE传输没有严格的定时要求。此外，SE传输无需诸如键盘(图5)之类的外围设备具有或者被提供5伏电源。
收发机电路19充当系统ASIC 18与连接到连接器8的数据总线(未示出)之间的接口。收发机电路19电平移动数据和调节数据，并且允许手机1与具有任意类型接口的外围设备一起被使用。例如，电平移动可包括：在ASIC 18所用相对低电压与用于USB传输的相对高电压之间转换信号，而信号调节可包括在D+/RxD和D-/TxD线22、23上设置上升和下降时间。
通过将二进制‘0’信号施加于SE模式线25，能将收发机电路19切换到USB传输模式，通过施加‘1’，能切换到SE传输模式。收发机电路19支持用于从系统ASIC 18接收数据及向系统ASIC18发送数据的第一和第二数据通路(Fse0-/FTX，Vp/FRX)26、27。Fse0-/FTX和Vp/FRX26、27与D+/RxD和D-/TxD23、23之间的关系将在后面作详细描述。
收发机电路19也可装备有多根USB特定的数据线和控制线。这些数据线包括：为在D-/Txd线23上接收的数据提供通路的接收数据线Vm28、差分接收数据线RCV29、用于控制是发送还是接收数据的发送/接收控制线OE#30、传输数据线Vo31、以及选择发送数据转换速率的速度控制线SPEED 32。在此例子中，发送数据转换速率可在4至20毫微秒之间或者75至300毫微秒之间。
系统ASIC18包括：单端通用异步接收机/发送机电路(SE UART)33和通用串行总线(USB)逻辑电路34。USB逻辑电路34对USB数据命令进行编码与解码。由分别受来自MCU17的控制线37控制的第一和第二组开关35a、35b、36a、36b，来在SE UART和USB逻辑电路33、34之间切换Fse0/FTX和Vp/FRX数据通路26、27。所述控制线还经过SE模式线25提供信号。系统ASIC 18还包括：第一检测电路381，其在连接器8上测量状态线Id 24的电阻，以确定附加设备(未示出)所用的数据传输类型。通过弱上拉电阻40，状态线Id 24被接到手机电源39上，例如电池3。在本例中，所述电阻40具有220千欧的值。可以理解的是：除了测量电阻外也可使用信令方案。系统ASIC18可包括：第二检测电路382，其被连接到Vbus电源线23。所述检测电路38向MCU17报告情况，由此MCU 17就可以确定数据传输的模式。
SE UART电路33具有用于将数据发送到附加设备(未示出)的SETx线39和用于接收来自附加设备(未示出)的数据的SERx线40。
USB逻辑电路34具有用于将信令状态SE0施加到Fse-/FTX线26以使D+/RxD和D-/TxD线22、23被驱动到0伏Se0_o线43，以及用于检测所接收D+数据的Rxdp_I线42。
SE UART和USB逻辑电路33、34借助于第一和第二总线44、45来与MCU 17交换命令及传输数据。
可以理解的是，收发机电路19可被修改，例如可以装备有不同的数据和控制线配置。例如，Fse0/FTX数据线26和传输数据线Vo31可被Fse0线和Vo/FTX线所分别取代。结果是，Fse0线服务于单个功能，即如上文所述的在USB模式中运用SE0信令状态。Vo/FTX线具有双重功能，即如上文所述提供传输数据线Vo或如下文所述提供常规的TxD SE线。该配置要求修改ASIC 18。尤其是开关35、36。因此，Se0_o线41被永久连接到Fse0线上。Vo/FTX线通过开关35a被连接到UART 33的SETx线39上，还通过控制线37所控制的开关(未示出)来连接到USB逻辑电路34的TxD_o线(未示出)上。
参照图4，在电压Vio下，收发机电路19与系统ASIC 19交换信号。当处于USB模式时，在3.3伏的标准电压下，而当处于SE模式时、在Vreg的电压下，收发机电路19与附加设备(未示出)交换信号。在此例中，Vio＜3.3V且Vio＜Vreg。因此，收发机电路19在ASIC 19和附加设备(未示出)之间电平移动信号。
收发机电路19包括：第一和第二输出装置46、47。发送/接收控制线OE#30使输出设备46、47能传输数据，而速度控制线32确定所发送数据的转换速率。
在USB模式下，通过USB传输线Vo31为第一输出装置46提供数据，所述USB传输线Vo31来自于USB逻辑电路34，并且经第一数据通路Fse0/FTX26为所述第一输出装置46提供信号SE0。也通过USB传输线Vo31为第二输出装置47提供传输数据。信号SE0被用于控制第一和第二输出装置46、47，以驱动D+＝D＝0V。因此，D+/RxD及D-/TxD线22、23同常规USB数据线一样，分别当作D+和D-来工作。
在SE模式下，通过第一数据通路Fse0/FTX26为第一输出装置46提供传输数据，所述第一数据通路来自于SE UART 33。信号SE模式25被用于将第一和第二输出装置46、47切换为SE模式。因此，D-/TxD线23与常规SE线一样当作TxD来工作。
收发机19进一步包括：第一、第二和第三输入装置48、49和50。
在USB模式中，通过D-/TxD线23为第一输入装置48提供所接收的数据。第一输入装置48利用接收数据线Vm28将该数据提供给USB逻辑34电路。同样地，通过D+/RxD为第二输入装置49提供所接收的数据。第二输入装置49再次利用第二数据线Vp/FRX27将该数据传递给USB逻辑电路34。第三输入装置50从D+/RxD线22和D-/TxD线23接收数据，并向USB逻辑电路34提供差分的接收数据信号RCV。
在SE模式下，通过D+/RxD线22为第二输入装置49提供所接收的数据。第二输入装置49利用第二数据线Vp/FRX27向SE UART电路33提供该数据。
除了切换数据之外，输入和输出装置48、49、50、46、47还对从附加设备(未示出)接收的数据以及向该附加设备发送的数据执行电平移动及信号调节。
为移动所接收信号及所传输信号的电压电平，给接收电路19提供电压基准源。当手机被上电时，就不断地向电路19提供源Vio 51，而源Vref 52受MCU 17的控制。Vbus 20通过连接器8得以提供。因此，在SE模式下，为收发机电路19提供电压源Vio 51和Verg 52，而在USB模式下，为其提供电压源Vio 51和Vbus20。
现在将描述传输的SE模式和USB模式。
参照图3和5，根据RS-232标准通信的键盘53被连接到使用连接器8的手机上。键盘53具有将状态线24接地的电阻(图中未示)。这由第一检测电路38加以测量，因此MCU 17根据单端传输模式来确定键盘53是简单外围设备操作。控制器17将‘1’施加于控制线37，这会把收发机19切换到SE传输模式。控制线37上的高电平信号将数据通路26、27分别切换到SE USRT 33的SETx和SERx线39、40。结果，连接器8的D+线22被作为接收(Rx)线驱动，而连接器8的D-线23被作为传输(Tx)线驱动。
参照图3和6，通过使用USB电缆54而将手机54连接到USB集线器56的端口上。通过电缆57而将集线器56连接到个人计算机(未示出)上。状态线24未被连接且被保持在Vio作上下浮动。第二检测电路382检测Vbus，因此微控制器17确定手机1被连接到USB主机上，因而根据USB传输模式来操作。控制器17将‘0’施加到控制线37上，这会把收发机19切换到USB传输模式。控制线37上的低电平信号将数据通路26、27分别切换到USB逻辑电路34的Se0_o和Rxdp_i线39、40。结果，D+和D-线22、23在常规USB传输模式下被使用。可以理解的是：手机1可被直接连接到个人计算机上。
这样具有如下优势：即可以使用USB接口，且还具有向后兼容根据SE传输来操作的系统的能力。不需要提供附加管脚或连接器。
在上文描述的例子中，在SE模式下，一根线22被用作Rx，其它线23被用作Tx。这允许手机1与其它设备同时发送和接收信号，即全双工通信。然而，一根线或线22、23两者都可被配置用于与一个或多个设备进行半双工操作。例如，如果线22、23中的每一根都被用于SE模式中的发送和接收，即半双工通信，则它们可互相独立地使用，从而允许手机1与两个其它设备相通信。线22、23可被用于与同一设备进行半双工通信。在半双共通信期间，线22、23可在相同或不同的时间，从手机1发送信号。
可以理解的是：可对上文所述的实施例作出许多修改。许多类型的便携式数据装备，都可被用于替代移动电话手机，比如个人数字助理、数字相机、MP3播放器或便携式游戏系统等等。主机不必是个人计算机，而可能是例如SonyPlaystation 2或Microsoft X-bos之类的游戏控制台。MCU和/或收发机电路可被集成到系统ASIC中。不同的信号可被用于在USB和SE模式之间切换收发机电路。例如，收发机电路可通过对SE模式线施加‘1’而被切换到USB模式，通过施加‘0’而被切换到SE模式。可替换地，也可以使用更复杂的使用数据总线通信的信令安排。

Claims (10)

1.一种用于允许电子设备利用第一或第二数据传输模式来与另一电子设备相通信的通信接口，其中，所述第一数据传输模式包括单端异步数据传输，而所述第二数据传输模式包括数据的USB差分传输，该接口包括：
用于利用所述第一模式来通信的第一通信电路；
用于利用所述第二模式来通信的第二通信电路；
切换电路，用于依据在所述公共传输通路上确定数据传输模式的确定电路，选择性地将所述第一/第二通信电路连接到公共传输通路上；和
USB端口，用于接纳数据总线以形成公共传输通路的一部分，所述USB端口包括电源线和地线以及第一和第二数据线，所述第一和第二数据线形成公共传输通路的一部分；
其中，所述接口被设置成在所述第二USB差分数据传输模式和所述第一单端异步数据传输模式中使用第一和第二数据线来传输数据，而不需要接口适配器。
2.根据权利要求1所述的接口，其中，所述第一和第二数据线被用来利用所述第二数据传输模式来发送和接收数据。
3.根据权利要求1所述的接口，其中，所述第一数据线被用来接收数据，而所述第二数据线被用来利用所述第一数据传输模式来发送数据。
4.根据权利要求1所述的接口，其中，所述第一数据线被用来利用所述第一数据传输模式来接收和发送数据。
5.根据权利要求1所述的接口，其中，所述第二数据线被用来利用所述第一数据传输模式来接收和发送数据。
6.根据权利要求1所述的接口，其中，所述第一数据线被配置为半双工通信。
7.根据权利要求1所述的接口，其中，所述第一数据线用于电子设备和第一连接设备之间的半双工数据传输，而所述第二数据线用于电子设备和第二个不同的连接设备之间的半双工数据传输。
8.一种用于允许电子设备利用第一或第二数据传输模式来与另一电子设备相通信的通信接口，其中，所述第一数据传输模式包括单端异步数据传输，而所述第二数据传输模式包括数据的USB差分传输，该接口包括：
用于利用所述第一模式来通信的装置；
用于利用所述第二模式来通信的装置；
用于依据用于在所述公共传输通路上确定数据传输模式的装置，选择性地将所述第一/第二通信装置连接到公共传输通路上的装置；和
USB端口，用于接纳数据总线以形成公共传输通路的一部分，所述USB端口包括电源线和地线以及第一和第二数据线，所述第一和第二数据线形成公共传输通路的一部分；
其中，所述接口被设置成在所述第二USB差分数据传输模式和所述第一单端异步数据传输模式中使用第一和第二数据线来传输数据。
9.一种包括根据权利要求1的接口的ASIC。
10.一种用于提供通信接口的方法，所述通信接口用于允许电子设备利用第一或第二数据传输模式来与另一电子设备相通信，其中，所述第一数据传输模式包括单端异步数据传输，而所述第二数据传输模式包括数据的USB差分传输，该接口包括：
用于利用所述第一模式来通信的第一通信电路；
用于利用所述第二模式来通信的第二通信电路；
切换电路，用于依据在所述公共传输通路上确定数据传输模式的确定电路，选择性地将所述第一/第二通信电路连接到公共传输通路上；和
USB端口，用于接纳数据总线以形成公共传输通路的一部分，所述USB端口包括电源线和地线以及第一和第二数据线，所述第一和第二数据线形成公共传输通路的一部分；
其中，所述接口被设置成在所述第二USB差分数据传输模式和所述第一单端异步数据传输模式中使用第一和第二数据线来传输数据。
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