CN1739246A - 具有可编程时钟的串行射频至基带接口 - Google Patents

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Abstract

一种RF处理部件(202)与基带处理部件(204)之间的接口(206)，支持在RF处理部件(202)和基带处理部件(204)之间的通用消息传输以及卫星定位系统信号样本传输。所述接口包括双向消息串行接口(208)和数据串行接口(210)。通过在数据串行接口中使用单条数据位信号线可以最小化数据串行接口的复杂性。

Description

具有可编程时钟的串行射频至基带接口
本申请要求于2003年2月19日提交的、序列号为10/369,853的美国专利申请的优先权。
技术领域
本发明涉及一种用于将射频(RF)处理部件耦合至基带处理部件的接口。更具体地，本发明涉及一种RF处理部件与基带处理部件之间的串行消息和数据接口。
背景技术
诸如双向无线电设备、寻呼机、便携式电视、个人通信系统(“PCS”)、个人数字助理(“PDA”)、蜂窝电话(也称为“移动电话”)、蓝牙设备、卫星无线电接收机和诸如全球定位系统(“GPS”)(也称为NAVSTAR)的卫星定位系统(“SPS”)等无线设备的广泛使用正在快速增长。当前趋势要求将SPS服务并入到包括PDA、蜂窝电话、便携式计算机、移动电话等的电子设备和系统的广阔范围内。
同时，制造商使用完全不同的体系结构，跨越(span)多种处理器、基准频率、时钟速率等来设计它们的设备。制造商非常关注在提供尽可能多的功能(包括SPS能力)的同时保持尽可能低的成本。特别地，在射频(RF)前端和基带处理部件之间分离SPS信号处理的体系结构继续是流行的。
例如，加利福尼亚的San Jose的SiRF技术有限公司使得广泛使用包括GRF1RF芯片和GSP1/LX基带处理芯片的SPS芯片组。这两种器件在SiRFStarI GPS体系结构GRF1和GSP1数据表中有详细的描述。如图1所示，RF芯片102使用微分符号信号线(标记为SIGN)、微分数量信号线(标记为MAGNITUDE)、GPS时钟信号线(标记为GPSCLK)、和获取时钟信号线(标记为ACQCLK)将数据样本传送至基带芯片104。基带芯片104能够以受限的方式与RF芯片102通信，即通过使用自动增益控制(AGC)时钟、数据和选通信号线(分别标记为AGCCLK、AGCDATA和AGCSTRB)将AGC数据提供至RF芯片102。
更近的SPS信号处理芯片组解决方案包括SiRFStarIIe(以GRF2i RF芯片和GSP2e基带芯片为中心)和SiRFStarIIt(以GRF2iRF芯片和GSP2t基带芯片为中心)解决方案。所述两种方案都保留用于将数据样本从RF部件传送到基带部件和将AGC信息从基带部件单向传送到RF部件的多条信号线。但是，基带部件使用RF芯片采样的单脉冲宽度调制的输出将AGC信息单向传送到RF芯片。换句话说，SiRFStarIIe消除多信号线AGC通信路径而支持单输出线。
不考虑在先的SPS芯片组解决方案的能力，它们大多数只对一种或两种特定的输入基准频率起作用，并且还需要数个芯片组插脚(例如，分离的符号和数量数据插脚)以便在RF部件和基带部件之间传送数据信号。随着接口信号数量的增长，芯片的接口数和制造成本也增长。此外，在基带和RF部件之间只存在专用单向通信能力。因此，对于与设备的最大的可能范围的结合，预先存在的芯片组在它们的柔性和完善度上受到限制。
因此，需要一种RF至基带接口，其克服以上提及的问题和其他在先遇到的问题。
发明内容
本发明提供一种RF处理部件与基带处理部件之间的接口(以及操作或提供接口的方法)。所述接口支持在RF处理部件和基带处理部件之间的通用双向消息传输。该接口还支持在所述两个处理部件之间的SPS信号样本传输，而不用对接口增加过度的复杂性。
在一个实施例中，所述接口包括消息串行接口和数据串行接口。消息串行接口在RF部件和基带部件之间传送消息。数据串行接口从RF部件向基带部件传送SPS信号样本数据。
可以通过例如使用单一的数据位信号线从RF部件向基带部件顺序地运送信号样本来减少数据串行接口的复杂性。数据串行接口还可以包括用于提供信号样本的定时的数据时钟信号线。特别地，作为示例，数据时钟信号线可以运送额定以16fo运行的数据时钟(其包括上升沿和下降沿)，其中fo＝1.023MHz，而数据位信号线可以运送包括串行地发送的数据位的数据信号。在一个实施例中，第一种类型的数据位在数据时钟的上升沿有效，第二种类型的数据位在数据时钟的下降沿有效。作为示例，第一种类型的数据位可以是符号位，而第二种类型的数据位可以是数量位。
如上所述，消息串行接口在处理部件之间传送消息。消息串行接口可以包括消息入信号线、消息出信号线、和消息时钟信号线。在一些实施例中，消息串行接口还可以包括从选择信号线。
在查看随后的附图和详细描述之后，本发明的其他设备、系统、方法、特征和优点对于本领域的技术人员将变得显而易见。所有这样额外的系统、方法、特征和优点包括在这一描述中，在本发明的范围之内，并且由所附的权利要求来保护。
附图说明
附图中的部件不必按比例绘制，其重点在于图解说明本发明的原理。在附图中，相同的参考数字在全部不同的视图中指示相同的部件。
图1示出了现有技术中在GPS RF芯片和基带芯片之间的接口。
图2图解说明了卫星定位系统接收机，其包括通过接口耦合至基带处理部件的RF处理部件，所述接口包括消息串行接口和数据串行接口。
图3图解说明了示出分别在数据时钟信号线和数据位信号线上传送的数据时钟和数据信号之间的关系的时序图，所述数据时钟信号线和数据位信号线形成图2中所示的数据串行接口。
图4图解说明了示出分别在消息时钟信号线和消息数据位信号线上传送的消息时钟和消息数据位之间的关系的时序图，所述消息时钟信号线和消息位信号线形成图2中所示的消息串行接口的部分。
图5示出了用于在RF处理部件和基带处理部件之间连接的方法。
具体实施方式
典型的卫星定位系统(“SPS”)具有大约12个在任何时候对于无线设备可见的卫星。如在这一文档中使用的，SPS是指利用卫星和/或陆上通信设备提供或允许无线设备在地球上的位置确定的任意系统，包括(但不限于)：全球定位系统(“GPS”)(例如NAVSTAR)、GLONASS、LORAN、Shoran、Decca或TACAN。为了讨论的目的，描述了GPS RF处理部件和基带处理部件之间的接口的特定示例。但是，接口之下的原理总体上适用于连接RF处理部件和基带处理部件。
首先转到图2，该图示出了卫星定位系统的接收机200。接收机200包括使用RF至基带接口206耦合至基带处理部件204的RF处理部件202。RF处理部件202在RF输入端207上接收SPS信号，例如1575.42MHz GPS信号。
接收机部件200通常可以认为包括RF前端224和基带后端226。RF前端224包括RF处理部件202和RF-基带接口206。RF前端224经过一系列下变换、自动增益控制、和模拟-数字转换来处理在RF输入端207接收到的SPS信号。基带后端226包括基带处理部件204和RF-基带接口206。基带后端226(利用微控制器核心，CPU或其他控制逻辑)处理由RF前端224提供的采样数据。基带后端226利用包含数字通信接口222的一个或多个地址、数据、控制和时钟信号将处理的数据传送至数字设备(例如，数字信号处理器、通用微控制器或CPU、或主机PC)。
RF前端224和基带后端226中的一个或这两者例如可以实现为分离的单个集成电路。从而，RF前端224可以是包括RF输入端207(例如，插件上的特定输入插脚)、RF处理部件202、和接口206(例如，如下面更加详细地描述的一组接口插脚)的单个插件。类似地，基带后端226可以是包括基带处理部件204、接口206、和数字接口222的单个插件。由RF处理部件202和基带处理部件204执行的处理在SiRFStarI，II或III芯片组数据表中有更加详细地阐述，而接口206在下文中被更加详细地描述。SiRFStar芯片组可以从加利福尼亚的San Jose的SiRF技术有限公司得到。
尽管，如图2所示，RF前端224和基带后端226之间的功能性划分使得其自身被划分为两个分离的集成电路，但是许多其他的实现方式也是可能的。作为一个示例，多个离散逻辑和信号处理电路块可以实现RF、基带、和接口206的功能性。作为另外的示例，RF前端224和基带后端226的功能性之下的任何电路可以集成到单个插件(例如，其包含多个集成电路模具)或集成电路、多个插件或集成电路、或分布在一个或多个电路板上。在这些实现中，单独的电线、电路板线路、或VLSI金属或多晶硅层在RF处理电路和基带处理电路之间传送接口206信号。
此外，RF前端224和基带后端226的功能性之下的任何电路可以具有附加功能地集成到单个插件或集成电路、多个插件或集成电路、或分布在一个或多个电路板上。例如，RF和基带电路可以集成在具有数字或模拟处理电路的用于蜂窝电话，PDA操作，或用于汽车的引擎、仪器、或电子控制器的模具上。因此，图2和上面给出的例子不是用于限制，相反，本领域的技术人员将明白，特定实现、功能性的划分、实现RF处理、基带处理和接口206的电路的封装可以取决于临近的应用、工程考虑、成本考虑等而很大地变化。
接口206包括消息串行接口208和数据串行接口210。消息串行接口208提供RF部件202和基带部件204之间的通用消息双向串行通信。与此相反，RF部件202使用数据串行接口210向基带部件204发送SPS信号样本。
作为开始的问题，注意通常图2中所示的接口206信号是CMOS兼容的。特别地，输入对于逻辑1是高于0.7*VccV，对于逻辑0是低于0.3*VccV。输出对于逻辑1是高于Vcc-0.4V，对于逻辑0是低于0.4V。输入/输出插脚取决于希望的实现通常工作在2.5V或3.3V的电压范围内。实时时钟(RTC)输入/输出插脚可以工作在1.5V，尽管它们被设计为如果需要可以容许3.3V的电平。但是，取决于希望的实现，信号中的任何一个可以适合于不同的额定电压或电压规格。
如图2所示，消息串行接口208包括消息入信号线(标记为MSG_DO/MI)、消息出信号线(标记为MSG_DI/MO)、消息时钟信号线(MSG_CLK/MK)和从选择信号线(标记为MSG_CEB/SS_N[0])。消息信号线上的标记指示从RF部件202/基带部件204来看的数据流的方向。例如，消息出信号线(MSG_DI/MO)传送由基带部件204输出并输入到RF部件202的消息位。
数据串行接口210包括数据时钟信号线(标记为ACQCLK)和数据位信号线(标记为SGNMAG)。数据串行接口210通常仅使用一条数据位信号线将数据位串行传送至基带部件204(如下面参照图3更详细地描述的)。从而，数据串行接口210通常包括很少的两条信号线：一条用于数据时钟，另一条用于数据位。因此数据串行接口210是对于RF部件202和基带部件204之间的SPS信号样本接口的低复杂性的解决方案。
如图2所示，RF处理方的接收机部件200还包括实时时钟(RTC)振荡器(OSC)和监控器部件212。32KHz的晶体(或其他时钟源)向RTC OSC部件212提供输入时钟214。RTC OSC部件212在RTCLK/RIN信号线上生成基带部件204用来保持例如GPS时间或UTC时间的时钟输出。时钟输出是例如32768Hz，1.5V的CMOS输出。RTC OSC部件212在断电模式继续运行，以帮助基带部件204保持精确的时基。
但是，RTC OSC部件212中的监控电路(例如，耦合至时钟输入的整流器，其后跟随有比较器)确定什么时候输入时钟214已经一致地运行(例如，已经停止了不超过10-30个时钟周期)。如果时钟已经停止了太长时间，则RF部件202设置一位(例如，设置触发器输出或在多位状态寄存器中设置一位)来指示时钟输出尚未一致(并且，在某些情况，基带部件204应当搜索接收到的SPS信号的全部范围以确定正确的时间)。
RF部件202还接受来自晶体振荡器216或外部时钟源218的计时输入(例如，在无线设备中提供的基准频率)。计时输入216和218提供RF部件202中的PLL分频器链用来生成ACQCLK信号的时钟源。计时输入216和218在下文中合称为OSCCLK，而PLL分频器链时钟称为PLLCLK。PLLCLK通常设置为对于从OSCCLK(或者内部基准)产生的数据时钟ACQCLK生成16 fo(其中fo＝1.023MHz)的标称频率。
在加电时，OSCCLK(通常在5-27MHz的范围)存在于ACQCLK输出端。一个消息(下面进行描述)命令RF部件202将ACQCLK从OSCCLK转换为PLLCLK和从PLLCLK转换为OSCCLK。ACQCLK信号可以是具有在45％和55％之间的占空比的2.5/3.3V CMOS输出(除了当转换时钟源时，在该情形中ACQCLK可以具有扩展的低循环)。
电源控制信号(标记为PWRUP/RFPWRUP)控制RF部件202的某些部分是否被加电。电源控制信号可以连接到例如RF部件202中的稳压器使能插脚。RTC OSC部件212被单独地加电，使得其能够将时钟连续地提供至基带部件204。电源控制信号可以是2.5/3.3V CMOS信号。基带处理方包括RTC逻辑部件220。RTC逻辑部件220接受由RTC OSC和监控器部件212生成的输入时钟，作为确定当前时间以及SPS位置的解决方案的辅助。
RTC逻辑部件220还输出复位信号GRFRST_N/RESET_N(声明为低)。复位信号可以用于在加电时复位RTC OSC部件212和RF部件202中的控制寄存器的状态。例如，当声明(assert)GRFRST_N时，RF处理方的数字控制寄存器将被复位至他们的默认状态。控制寄存器的默认值允许OSCCLK电路工作并允许通过OCSCLK驱动ACQCLK输出(当声明了PWRUP时)。当未声明GRFRST_N时，则RF部件202根据其内部逻辑状态而工作。
消息串行接口信号是2.5/3.3V CMOS I/O信号。MSG_CLK/MK、MSG_DI/MO和MSG_CEB/SS_N[0]信号被输入至RF部件202。MSG_DO/MI信号是来自RF部件202、具有三态控制的输出。当MSG_CEB/SS_N[0]为逻辑高时，MSG_DO/MI输出为高阻抗，并且可以由其他连接到消息串行接口208的器件驱动。因而，从基带部件204输出的MSG_CEB/SS_N[0]作为允许RF部件202驱动MSG_DO/MI信号线上的数据的从选择信号运行。当额外的器件附加至消息串行接口208时，基带部件204可以提供附加从选择信号线，以确定允许哪个器件驱动MSG_DO/MI信号线上的数据。
RF部件202也可以包括一个或多个用于外部模拟传感器(未示出)的输入。因而，RF部件202中的多通道模拟数字(A/D)转换器可以进行模拟输入信号的测量并将结果传送至基带部件204。模拟输入可以包括(但不限于)温度输入、陀螺仪偏转速率输入、轮盘转动(wheel tick)输入、或电池电压输入。
表1总结了用于接收机部件200的操作模式：
                                                         表1
  模式   GRFRST_N   PWRUP                   操作
  休眠   0   0   RF部件稳压器禁用；RTC OSC部件与RF部件分离。
  启动   0   1   RF部件稳压器启用；RTC OSC部件分离；寄存器复位；OSCCLK启用；ACQCLK输出OSCCLK。
  NA   1   0   不允许。
  正常   1   1   RF部件稳压器启用；RTC OSC部件与RF部件通信；消息控制RF部件操作。
下面转到图3，该图图解说明了示出数据时钟302和数据信号304之间的关系的时序图300。数据信号304将SPS信号样本提供至基带部件204。SPS信号样本是从由连接到RF部件202的天线接收的SPS输入信号产生的。ACQCLK信号线运送数据时钟302，而SGNMAG信号线运送数据信号304。例如可以是2.5/3.3V CMOS输出的数据信号304在SGNMAG信号线上发送符号位数据306和数量位数据308。在一个实施例中，数据信号304提供由RF部件202中的A/D转换器确定的符号和数量位信息。
在其他实施例中，可以与预定协议或应用至数据位的编码技术(例如，伪随机噪声码)相一致地提供信息或量化的附加位，以便允许基带部件204识别所发送的数据。此外，数据信号304可以对于由RF部件202处理的不同无线电链发送信号样本。例如，当RF部件202正在处理SPS数据时，数据信号304在上述的每个样本(符号或数量)数据对中可以容纳两位。与此相反，当RF部件202正在处理不同的RF信号(例如蓝牙信号)时，数据信号304可以改为根据为处理所述RF信号而建立的规则在每个样本中发送或多或少的位(例如4或6位)。类似地，数据时钟302可以变化频率和占空比，以满足对于RF部件202当前正在处理的RF信号的处理规则。
如图3中所示，RF部件202在数据时钟302为高时输出符号位306，在数据时钟302为低时输出数量位308。如图3中所示，符号位306在数据时钟302的下降沿310之前的至少TSEPUP-F是有效的。类似地，数量位308在数据时钟302的上升沿312之前的至少TSEPUP-R是有效的。
符号位306在数据时钟302的下降沿310之后的至少THOLD-F保持有效。数量位308在数据时钟302的上升沿312之后的至少THOLD-R保持有效。启动和保持时间可以根据实现方式而变化。作为一个示例，启动和保持时间可以是大约5-10ns。
消息串行接口208可以用多种不同的方法来实现。在一个实施例中，消息串行接口208具有下面陈述的特征，尽管其他的实现方式也是可能的。
RF部件202上的消息串行接口用作至基带部件204的从器件(或其他遵守下面陈述的特征的主器件)。至RF部件202的输入位(在MSG_DI线上)在MSG_CLK的控制之下移位至RF部件202中的32位移位寄存器。首先接收和发送数据的最高有效位。在一个实现方式中，多达32位在一个消息块中发送。同时，MSG_DO输出位从同一移位寄存器的另一端移出。如果不需要来自RF部件202的输出，则不需要连接MSG_DO输出。
MSG_CLK可以例如工作在高达20MHz。而消息串行接口输入对于逻辑1在0.7*VCC V之上，对于逻辑0在0.3*VCC V之下；并且输出对于逻辑1在VCC-0.4V之上，对于逻辑0在0.4V之下。
从选择信号线(MSG_CEB)对于串行数据传输为低电平有效。因此只要MSG_CEB在预先选择的时间段(例如，5ns)内为高，则可以忽略MSG_DI和MSG_CLK。在MSG_CLK的上升沿采样数据。在一个实现方式中，在MSG_CLK的上升沿之后至少5ns发生MSG_DI或MSG_DO的转变，在MSG_CLK的下一个上升沿之前至少5ns稳定。数据在MSG_CLK的下降沿移位。继续所述示例，MSG_CEB信号可以在第一MSG_CLK的上升沿之前至少10ns有效(逻辑0)，并在MSG_CLK的下降沿之后至少10ns保持有效(逻辑0)。两种情形中的时间段可以是例如半个时钟周期。随后MSG_CEB信号可以无效(逻辑1)至少30ns，以确保锁存了数据。
如果MSG_CEB信号在消息块中的所有数据被发送之前转变为高，则丢弃数据并且不将其施加到RF部件202寄存器。消息块中未使用的位被设置为0。但是，提供快速写入模式以允许缩短的一字节消息。假设快速写入模式，直到接收到多于8位。当接收到多于8位时，RF部件202希望接收有效消息的全部32位。
RF部件202响应于从请求数据的基带部件204接收的消息，将(MSG_DO上的)数据输出至基带部件204。基带部件204随后发送后续的消息，以便从移位寄存器中移出所请求的、在RF部件202移位寄存器中的数据。所述后续的消息可以是单独的操作信息，或者其可以是为了移出希望的数据这一唯一目的而发送的哑消息。
图4图解说明了显示从选择信号(MSG_CEB)402、消息时钟信号(MSG_CLK)404、和消息数据位信号(MSG_DO和MSG_DI)306之间的关系的时序图400。当从选择信号402下降时，开始数据传输。当从选择信号402上升时，锁存所发送的数据。
如图4中所示，消息出信号线(MSG_DI/MO)和消息入信号线(MSG_DO/MI)中的每一个运送串行位流。消息出信号线上的串行位流表示从一组预定的RF部件消息中选择的消息，所述一组预定的RF部件消息被从基带部件204发送至RF部件202。类似地，消息入信号线上的串行位流表示从一组预定的基带部件消息中选择的消息，所述一组预定的基带部件消息被从RF部件202发送至基带部件204。
所述消息不限于任何特定的目的或形式。如在下文中更加详细地描述的，消息可以包括(但不限于)RF部件电源控制消息、RF部件测试消息、时钟状态消息、模拟测量消息、通道转换计数消息等等。
在一种实现方式中，定义了四种类型的消息块。Data[1:0](在32位或8位序列中)是地址位，其如下面的表2所示定义四个消息。每个消息类型可以支持快速写入模式和全写入模式，并且为两种模式都定义了备用容量。
                                        表2-消息块
  Data[1:0]   消息类型   消息名称
  00   0   AGC(快速写入)和合成器
  01   1   电源控制(快速写入)和合成器
  10   2   输出消息类型
  11   3   输入消息类型扩展
在表3至8中详细定义了每个消息的内容。表3示出了AGC和合成器控制消息，表4示出了电源控制和合成器控制消息，表5示出了用于所选消息类型的输出请求类型。表6示出了输出消息类型，表7-8示出了输入消息类型。列定义如下的内容。标记为“位”的第1列表示消息数据位，用位0指示所发送的最后一位。标记为“字段名”的第2列标识消息中字段的名称。标记为“长度”的第3列是字段的长度。标记为“默认”的第4列指示当首次加电时RF部件202中默认参数的内容。标记为“内容”的第5列描述字段允许的内容。标记为“功能”的第六列指示字段完成什么。并且，标记为“_Pwr”的第7列指示使用哪个电源区域控制位(如果有的话)来驱动，使得至RF部件202的接口上的这些字段输出为0。
消息类型2用于利用指定多达32种类型的输出请求的字段来实现输出请求。消息类型3用于将输入消息类型(或地址)从4扩展至36。下面对于“合成器”的参考是对于RF部件202中的PLL合成器时钟生成电路的参考。PLL合成器可以例如通过设置时钟分频器值以根据多个不同的输入基准频率生成PLLCLK来配置。
                 表3-消息类型0:AGC和合成器控制(Address[1:0]＝0)
  位   字段名   长度   默认   内容   功能  _Pwr
  31:28   Spare0[3:0]   4   0   0   备用
  27:8   NUM[19:0]   20   TBD   0x00000-0xFFFFF   指定RF部件202的PLL时钟生成部件中的环路分频器的分数部分的分子  Synth
  7:2   AGC[5:0]  6   0   0x00-0x3F  控制RF部件202中的AGC增益  Rx
  1:0   Address[1:0]  2   0   0  定义消息类型
                 表4-消息类型1：电源控制和合成器控制(Address[1:0]＝1)
  位   字段名   长度   默认   内容  功能  _Pwr
  31:28   Spare1[3:0]   4   0   0  备用
  27   InvertFePwr   1   0   0：Fe_Pwr＝Rx_PWr1：Fe_Pwr＝～Rx_Pwr 为了测试的目的分割RF部件202中的接收链
26 WideBwFilter 1 1 0＝窄Bw1＝宽BW  选择在RF部件202中使用的滤波器 Rx
  25:18   ND[7:0]   8   -   0x00-0xFF  指定PLL时钟生成部件中的合成器环路分频器参数的整数部分  Synth
  17:15   RDIV[2:0]   3   -   0x0-0x7  指定PLL时钟生成部件中的合成器基准分频器值  Synth
  14:11   CP[3:0]   4   -   -  指定合成器电荷泵输出和测试模式  PLL
  10   PD_POL   1   -   1＝正，0＝负  指定相位检测器极性  PLL
  9   DvSel   1   1   0＝分数1＝整数  为PLL反馈指定分频器  PLL
  8   SDO   1   1   0＝第三顺序SD1＝第一顺序SD  选择SigmaDelta顺序  Synth
  7   Rx_Pwr   1   0   1＝接通，0＝断开  通过A/D转换器控制用于第二低噪声放大器的前端电源
  6   AcqClk_Sel   1   0   1＝PLL，0＝Osc   控制为ACQCLK选择OSCCLK或PLLCLK的无假噪声开关
  5   Synth_Pwr   1   0   1＝接通，0＝断开   控制到分数N合成器的电源
  4   PLL_Pwr   1   0   1＝接通，0＝断开   控制用于PLL和分频器链的电源
  3   LNA1_Pwr   1   0   1＝接通，0＝断开   控制用于第一(可选)LNA的电源
  2   Osc_Pwr   1   1   1＝接通，0＝断开   控制用于振荡器、ACQCLK选择复用器和ACQCLK驱动器的电源
  1:0   Address[1:0]   2   1   1   定义消息类型
表5-消息类型2：输出请求类型0至31(Address[1:0]＝2)
  位   字段名   长度   默认   内容 功能
  31:18   Spare2[28:5]   24   0   0 备用
  7:3   Spare2[4:0]或Out_Dat[4:0]   5   0   0-31 如果Out_Req＝0，备用(快速写入)如果Out_Req＝1，输出数据类型
2 Out_Req 1 0 0＝数据1＝输出 当＝0时，数据跟随当＝1时，输出数据到跟随的负载
  1:0   Address[1:0]   2   2   2 定义消息类型
输出消息类型如表6所示。定义备用消息作为测试RF部件202的扩展或在其中使用。由于这些数据从RF部件202输入到消息接口，因此为这些字段给出指示输入的名字，例如spareInA。当数据被移出时，其利用给出的索引值定位在输出数据流中。例如，spareInA[23:0]定位在32位输出字段中的移出的最后24位中，从而根据首先移出最高有效位的惯例，前面的八个0后跟随spareInA[23]到spareInA[0]。
Out_Dat[4:0]＝4-8规定由RF部件202中的双斜率(dual slope)A/D转换器进行的20位测量。如上所述，A/D转换器可以具有与一个或多个模拟测量器件相连接的多个通道。如下文中使用的，Out_Dat[4:0]＝9规定由RTCOSC部件212维持并且如上所述的有效时钟位。
表6-利用消息类型2定义的输出消息(Address[1:0]＝2且Out_Req＝1
  Out_Dat[4:0]   消息位   内容
  0   31:2423:0   0SpareInA[23:0]
  1   31:2423:0   0SpareInB[23:0]
  2   31:2423:0   0SpareInC[23:0]
  3   31:2423:0   0SpareInD[23:0]
  4 31:3029:2019:0   DS_ADC_CH_0LAST_CH[1:0]Spare[9:0]DATA0[19:0]
  5 31:3029:2019:0   DS_ADC_CH_1LAST_CH[1:0]Spare[9:0]DATA1[19:0]
  6 31:3029:2019:0   DS_ADC_CH_2LAST_CH[1:0]Spare[9:0]DATA2[19:0]
  7 31:3029:2019:0   DS_ADC_CH_3LAST_CH[1:0]Spare[9:0]DATA3[19:0]
  8 31:3029:2019:0   DS_ADC_CNTLAST_CH[1:0]Spare[9:0]COUNT[19:0]
  9 31:10   RTC_STASpare[30:0]0＝RTC无效(默认)1＝RTC有效
  29   31:2615:0   0电源控制消息寄存器[24:0]
  30   31:0   消息输入移位寄存器
  31   31:1615:0   0芯片版本[15:0]
                  表7-消息类型3：扩展的输入消息类型(Address[1:0]＝3)
  位   字段名   长度   默认  内容  功能
  31:8   Spare3[28:5]   24   0  0  备用
  7:3   Spare3[4:0]或Address[6:2]   5   0  0-31  如果Addr_Exp＝0，备用(快速写入)如果Addr_Exp＝1，地址扩展
  2   Addr_Exp   1   0  0＝数据1＝地址  当＝0时，数据跟随当＝1时，地址跟随
  1:0   Address[1:0]   2   3  3  定义消息类型
备用消息(用于测试或扩展的目的)如表8所示。由于这些数据表示由至RF部件202的消息接口输出的控制位，因此数据字段被命名为指示输出，例如SpareOutA。
还为SGNMAG输出信号线定义了测试消息。当TestSignMag[8]＝1，则进入测试模式。当该位是0，测试模式停止。在测试模式，只要ACQCLK运行，当ACQCLK为高时从TestSignMag[7]开始输出在TestSignMag[7:0]中规定的型式。
  表8-利用消息类型3的输入消息(Address[1:0]＝3且Addr_Exp＝1)
  Address[6:2]   消息位   GRFRST_N   内容
  0   31:8   0   SpareOutA[23:0]
  1   31:8   0   SpareOutB[23:0]
  2   31:8   0   SpareOutC[23:0]
  3   31:8   0   SpareOutD[23:0]
  4   16:8   0   TestSignMag[8:0]
  5 31:1211109:8 0000   DS_ADC_PERPERIOD[19:0]CLK_-ELCLK_ENBSpare[1:0]
  6 31:1211:8 00   DS_ADC_SHSHIFT[19:0]Spare[3:0]
  7 31:1211:8 00   DS_ADC_PHPH_ONE[19:0]Spare[3:0]
  8 31:1211:8 00   DS_ADC_SEQCH_SEQ[23:0]Spare[3:0]
  9 31:1098 000   RTC_CTLSpare[21:0]1：设置RTC状态0：无动作(默认)1：读取RTC状态0：无动作(默认)
  10 31:10 00   SGNMAG_SIGSapre[30:0]0：SGNMAG(默认)1：OSCCLK
地址[6:2]＝5-8规定用于RF部件202中的双斜率A/D转换器的参数。DS_ADC_PER消息设置20位转换周期——完整A/D转换周期(PERIOD)的持续时间，选择一个提供至A/D转换器(CLK_SEL)的输入时钟(例如，OSCCLK或PLLCLK)，以及使能或禁止时钟(CLK_ENB)。在开始转换之前，DS_ADC_SH消息提供A/D转换器控制电路用作递减计数值的20位的移位周期(SHIFT)，以便相对于任何给定的时基来改变A/D转换周期的相位。DS_ADC_PH对于双斜率A/D转换器的一个转换周期(例如积分周期的持续时间)规定20位的相位。
DS_ADC_SEQ消息规定24位来控制A/D转换器对四个输入通道中的每一个执行转换的顺序。更具体地，所述24位被分成12个位对；每对规定下一个到A/D转换器之前的模拟多路复用器的输入通道。因此所述位对控制接下来哪一个通道将被A/D转换器数字化，从而可以以不同的速率采样4个输入通道。
继续关注表8，Address[6:2]＝9规定RTC OSC部件212中的时钟状态位将被设定为指示良好的时钟，或(如果位8是1)基带部件204正在请求通过RF部件202输出时钟状态位值。Address[6:2]＝10控制(例如通过多路复用器)RF部件202在SGNMAG信号线上提供的信号。默认是符号位和数量位信息，而可选的是OSCCLK信号。
下面转到图5，该附图示出了用于连接RF部件202和基带部件204的方法的流程图500。特别地，关于SPS信号样本向基带部件204的串行传输，RF部件202在SGNMAG信号线上放置符号位306(步骤502)，然后在ACQCLK线上提供下降沿310(步骤504)。随后，RF部件202在SGNMAG信号线上放置数量位308(步骤506)，然后在ACQCLK线上提供上升沿312(步骤508)。对于发送到基带部件204的每个符号位和数量位样本对重复这一顺序。从而将SPS信号数据串行地传送至基带部件204。
关于RF部件202和基带部件204之间的消息传输，主器件(典型地为基带部件204)确定其是否需要经由消息串行接口208发送或接收数据(步骤510)。如果需要，基带部件204确定消息是否是快速写入消息(步骤512)。如果消息是快速写入消息，则基带部件204(如果其是发送数据)或RF部件202(如果其是发送数据)串行地在适当的串行消息数据线上放置8个数据位。通过用于每个数据位的消息时钟404转变来移入每个数据位(步骤514)。否则，基带部件204或RF部件202串行地将32个数据位放置在适当的串行消息线上，通过消息时钟404转变来移入每个数据位(步骤516)。
从选择信号线可以用于在基带部件204和RF部件202之间传送定时。特别地，COUNT[19:0]输出(参见表6，Out_Dat＝8)表示RF部件202中存在的计数器的值，该计数器值揭示RF部件202中的双斜率A/D转换器的采样相位。从选择信号线连接至RF部件202中锁存DSP定时的电路。从而，COUNT值是当从选择信号使得输出请求COUNT的消息以将COUNT值锁存到移位寄存器中用于传输时计数器中的值。在基带部件204，当从选择的信号被解除声明时(其在RF部件锁存COUNT时也解除锁存)，从选择信号锁存计数器(或时间的另一个表示)。
由此A/D采样定时可以与基带部件204定时有关。SHIFT[19:0]输入(参见表8，Address＝6)用于将A/D定时移位至离基带部件204定时希望的偏移。结果，基带部件204可以改变RF部件202电路的定时，而不需要额外的接口线。
因此，与本发明一致的系统和方法提供在RF处理部件202和基带处理部件204之间的接口(以及操作或提供接口的方法)。该接口支持在两个处理部件之间的通用消息传输以及SPS信号传输，而不用对接口增加过度的复杂性。
为了示例和说明的目的而给出了前面对于本发明优选实施例的描述。其并非是穷举的，或者试图将本发明限制为所公开的精确形式。根据上面的示教，许多修改和变化是可能的。本发明的范围并非是由这些详细的描述来限定。

Claims (60)

1.一种射频(RF)至基带的接口，用于将处理射频RF信号的射频RF部件耦合至处理基带信号的基带部件，所述接口包括：
双向消息串行接口，用于在射频RF部件和基带部件之间传送消息；和
数据串行接口，用于从RF部件向基带部件传送数据。
2.如权利要求1所述的接口，其中所述数据串行接口包括单条数据位信号线。
3.如权利要求1所述的接口，其中所述数据串行接口包括数据块信号线和单条数据位信号线。
4.如权利要求1所述的接口，其中所述数据串行接口包括数据时钟信号线和数据位信号线，并且其中：
数据时钟信号线运送包括上升沿和下降沿的数据时钟；
数据位信号线运送包括第一数据位和第二数据位的数据信号；以及
第一数据位在数据时钟的上升沿有效，第二数据位在数据时钟的下降沿有效。
5.如权利要求4所述的接口，其中所述第一数据位是符号位。
6.如权利要求4所述的接口，其中所述第二数据位是数量位。
7.如权利要求1所述的接口，其中所述消息串行接口包括消息入信号线、消息出信号线和消息时钟信号线。
8.如权利要求7所述的接口，其中所述消息串行接口还包括从选择信号线。
9.一种用于连接处理射频(RF)信号的射频(RF)部件和用于处理基带信号的基带部件的方法，该方法包括步骤：
在消息串行接口上，在RF部件和基带部件之间连续地双向传送消息；和
在数据串行接口上，从RF部件向基带部件连续地传送数据。
10.如权利要求9所述的方法，其中连续地传送数据的步骤包括在单条数据位信号线上连续地传送数据的步骤。
11.如权利要求9所述的方法，其中连续地传送数据的步骤包括使用数据时钟信号线和数据位信号线连续地传送数据的步骤，并且其中：
数据时钟信号线运送包括上升沿和下降沿的数据时钟；
数据位信号线运送包括第一数据位和第二数据位的数据信号；
第一数据位在数据时钟的上升沿上有效，第二数据位在数据时钟的下降沿上有效。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述第一数据位是符号位。
13.如权利要求11所述的方法，其中所述第二数据位是数量位。
14.如权利要求9所述的方法，其中连续地传送消息的步骤包括使用消息入信号线、消息出信号线和消息时钟信号线连续地传送消息的步骤。
15.一种射频(RF)至基带的接口，用于将处理RF信号的RF部件耦合至处理基带信号的基带部件，所述接口包括：
双向消息串行接口，用于在RF部件和基带部件之间进行通信，所述消息串行接口包括：
消息时钟线；
消息入信号线和
消息出信号线；以及
其中所述消息出信号线运送表示从预定的RF部件消息组中选择的消息的输出位流，预定的RF部件消息组包括RF部件电源控制消息和RF部件测试消息。
16.如权利要求15所述的接口，其中所述预定的消息组还包括RF部件可编程时钟合成器消息。
17.如权利要求16所述的接口，其中所述可编程时钟合成器消息包括基准分频器值。
18.如权利要求17所述的接口，其中所述基准分频器值是整数分频器值。
19.如权利要求17所述的接口，其中所述基准分频器值是小数分频器值。
20.如权利要求15所述的接口，其中所述预定消息组还包括时钟输出选择消息，用于为消息时钟线选择消息时钟。
21.如权利要求15所述的接口，其中所述消息入信号线运送表示从预定的基带部件消息组中选择的消息的输入位流，所述预定的基带部件消息组包括时钟状态消息和模拟测量消息。
22.如权利要求21所述的接口，其中所述预定基带部件消息组还包括通道转换计数消息。
23.如权利要求21所述的接口，其中所述模拟测量消息包括用于多个模拟输入通道中的至少一个的模拟测量消息。
24.如权利要求15所述的接口，还包括包含有数字时钟信号线和数字位信号线的数字串行接口。
25.如权利要求24所述的接口，其中：
数据时钟信号线运送包括上升沿和下降沿的数据时钟；
数据位信号线运送包括第一数据位和第二数据位的数据信号；和
第一数据位在数据时钟的上升沿有效，第二数据位在数据时钟的下降沿有效。
26.如权利要求25所述的接口，其中第一数据位是符号位，并且其中第二数据位是数量位。
27.一种用于卫星定位系统接收机的RF前端，该前端包括：
RF处理部件，包括用于接收卫星定位系统信号的RF输入端；和
耦合至RF处理部件的RF至基带接口，该接口包括：
双向消息串行接口，用于在RF处理部件和基带处理部件之间传送消息；和
数据串行接口，用于从RF处理部件向基带处理部件传送数据。
28.如权利要求27所述的RF前端，其中所述RF处理部件包括SiRFStarIII RF处理部件。
29.如权利要求27所述的RF前端，其中所述消息串行接口包括：
消息时钟线；
消息入信号线和
消息出信号线；以及
其中所述消息出信号线运送表示从预定的RF部件消息组中选择的消息的输出位流。
30.如权利要求29所述的RF前端，其中所述RF部件消息组包括RF部件电源控制消息和RF部件测试消息。
31.如权利要求30所述的RF前端，其中所述预定的消息组还包括时钟输出选择消息，用于为消息时钟线选择消息时钟。
32.如权利要求29所述的RF前端，其中所述消息入信号线运送表示从预定的基带部件消息组中选择的消息的输入位流，所述预定基带部件消息组包括时钟状态消息和模拟测量消息。
33.如权利要求32所述的RF前端，其中所述模拟测量消息包括用于多个模拟输入通道中的至少一个的模拟测量消息。
34.如权利要求27所述的RF前端，其中所述数据串行接口包括数据时钟信号线和数据位信号线。
35.如权利要求34所述的RF前端，其中：
数据时钟信号线运送包括上升沿和下降沿的数据时钟；
数据位信号线运送包括第一数据位和第二数据位的数据信号；和
第一数据位在数据时钟的上升沿上有效，第二数据在数据时钟的下降沿有效。
36.如权利要求35所述的RF前端，其中所述第一数据位是符号位。
37.如权利要求35所述的RF前端，其中所述第二数据位是数量位。
38.一种用于卫星定位系统接收机的基带后端，该后端包括：
基带处理部件，包括至少一个用于与数字器件通信的地址、数据、和控制线；和
耦合至基带处理部件的RF至基带接口，该接口包括：
双向消息串行接口，用于在RF处理部件和基带处理部件之间传送消息；和
数据串行接口，用于从RF处理部件向基带处理部件传送数据。
39.如权利要求38所述的基带后端，其中所述基带处理部件包括SiRFStarIII基带处理部件。
40.如权利要求38所述的基带后端，其中所述消息串行接口包括：
消息时钟线；
消息入信号线和
消息出信号线；以及
其中所述消息出信号线运送表示从预定的RF部件消息组选择的消息的输出位流。
41.如权利要求40所述的基带后端，其中所述RF部件消息组包括RF部件电源控制消息和RF部件测试消息。
42.如权利要求41所述的基带后端，其中所述预定消息组还包括时钟输出选择消息，用于选择消息时钟线的消息时钟。
43.如权利要求40所述的基带后端，其中所述消息入信号线运送表示从预定基带部件消息组选择的消息的输入位流，所述预定基带部件消息组包括时钟状态消息和模拟测量消息。
44.如权利要求43所述的基带后端，其中所述模拟测量消息包括用于多个模拟输入通道中的至少一个的模拟测量消息。
45.如权利要求38所述的基带后端，其中所述数据串行接口包括数据时钟信号线和数据位信号线。
46.如权利要求45所述的基带后端，其中：
数据时钟信号线运送包括上升沿和下降沿的数据时钟；
数据位信号线运送包括第一数据位和第二数据位的数据信号；和
第一数据位在数据时钟的上升沿有效，第二数据在数据时钟的下降沿有效。
47.如权利要求46所述的基带后端，其中第一数据位是符号位。
48.如权利要求46所述的基带后端，其中第二数据位是数量位。
49.一种卫星定位系统接收机，包括：
RF前端，包括RF处理部件和用于接收卫星定位系统信号的RF输入端；
基带后端，包括基带处理部件和用于与数字器件通信的至少一个地址、数据和控制线；和
耦合在RF处理部件和基带处理部件之间的RF至基带接口，该接口包括：
双向消息串行接口，用于在RF处理部件和基带处理部件之间传送消息；和
数据串行接口，用于从RF处理部件向基带处理部件传送数据。
50.如权利要求49所述的卫星定位系统接收机，其中所述RF处理部件包括SiRFStarIII RF处理部件。
51.如权利要求49所述的卫星定位系统接收机，其中所述消息串行接口包括：
消息时钟线；
消息入信号线和
消息出信号线；以及
其中所述消息出信号线运送表示从预定的RF部件消息组中选择的消息的输出位流。
52.如权利要求51所述的卫星定位系统接收机，其中所述RF部件消息组包括RF部件电源控制消息和RF部件测试消息。
53.如权利要求52所述的卫星定位系统接收机，其中所述预定消息组还包括时钟输出选择消息，用于选择消息时钟线的消息时钟。
54.如权利要求51所述的卫星定位系统接收机，其中所述消息入信号线运送表示从预定的基带部件消息组中选择的消息的输入位流，所述预定的基带部件消息组包括时钟状态消息和模拟测量消息。
55.如权利要求54所述的卫星定位系统接收机，其中所述模拟测量消息包括用于多个模拟输入通道中的至少一个的模拟测量消息。
56.如权利要求49所述的卫星定位系统接收机，其中所述数据串行接口包括数据时钟信号线和数据位信号线。
57.如权利要求56所述的卫星定位系统接收机，其中：
所述数据时钟信号线运送包括上升沿和下降沿的数据时钟；
数据位信号线运送包括第一数据位和第二数据位的数据信号；和
第一数据位在数据时钟的上升沿上有效，第二数据位在数据时钟的下降沿上有效。
58.如权利要求57所述的卫星定位系统接收机，其中所述第一数据位是符号位。
59.如权利要求57所述的卫星定位系统接收机，其中所述第二数据位是数量位。
60.如权利要求49所述的卫星定位系统接收机，其中所述基带处理部件包括SiRFStarIII基带处理部件。
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