在無線個人區域網絡上傳送usb事務處理的裝置和方法
2023-10-08 13:49:44
專利名稱：在無線個人區域網絡上傳送usb事務處理的裝置和方法
技術領域：
本發明通常涉及一種用於將有線通用串行總線技術和應用程式應用到無線個人區域網絡域的裝置和方法，更特別地，本發明涉及一種用於通過將新的裝置增加到通用串行總線協議棧來允許在通用串行總線主機和通用串行總線設備之間進行無線通信的裝置和方法。
背景技術：
隨著數字時代的傳播和發展，數字產品正在變得更加流行。例如，很多數字產品，諸如數字通用盤(DVD)播放機、有線電視機頂盒(STB)、數字視頻盒收錄機(DVCR)、數位電視(DTV)和個人計算機(PC)正在被連接到單一網絡上。特別地，以有線的方式將很多通用串行總線(USB)設備連接到USB主機上。隨著無線技術的發展，已經嘗試著以不是以有線的方式而是以無線的方式來將這些設備彼此連接在一起。
傳統上，如圖1中所示，當將新的USB設備連接到USB主機的一部分時，USB主機通過使用在USB的物理層(PHY)中包括的根集線器功能來檢測新的USB設備的連接，以及自動地檢測和裝載與新的USB設備相對應的USB類驅動程序。結果是，USB應用程式建立用來和USB設備功能進行通信的信道。此時，在較低的層中，執行下列四種事務處理。通過這些事務處理，USB應用程式能夠通過將命令傳送到USB設備功能來執行設備的功能。
第一事務處理是控制傳送。這個控制傳送是突發性的和非周期性的，以及使用軟體起始的主機請求/響應通信。這個方法用於命令/狀態操作。
第二事務處理是同步傳送。這個同步傳送是周期性的，和在主機和設備之間進行連續的通信。這個方法是在數據必須以與原始數據流(例如，視頻流)的速度接近相同的速度傳送的情況下所需要的方法。這個同步傳送方法區別於一種適用於獨立地繼續進行直到非獨立的處理中止其它處理為止的處理的異步傳送方法以及一種在其繼續進行之前必須等待另一個處理的事件的終止的同步傳送方法。
第三事務處理是中斷傳送。這個中斷傳送使用低頻，和進行有界延遲(bounded-latency)通信。
第四事務處理是成批(bulk)傳送。這個成批傳送是非周期性的。該成批傳送是一種數據傳送方法，在該數據傳送方法中，當整個帶寬有效時，則使用整個帶寬，而當整個帶寬無效時，則延遲數據傳送，直到整個帶寬變得有效為止。
發明內容
因此，已經考慮了在現有技術中發生的上述問題而做出了本發明，以及本發明的一個目標是提供一種用於無線地傳送現有的有線USB的事務處理的裝置和方法。
本發明的另一個目標是提供一種用於在USB主機和USB設備彼此之間無線地進行通信的情況下根據事務處理方法來分配合適的信道時間的方法。
為了實現上述的目標，本發明提供一種用於在無線個人區域網(PAN)上傳送USB的裝置，包括USB設備發現模塊，用於從無線PAN上的設備中發現USB設備；USB設備目錄存儲模塊，用於存儲所發現的設備的信息；以及端點帶寬分配模塊，用於根據能從已發現的設備的信息中發現的事務處理的類型來分配合適的信道時間。
為了實現上述的目標，本發明提供一種用於在無線PAN上傳送USB的方法，該方法包括如下步驟讀取相關聯的USB設備的設備描述符；通過使用設備描述符來探知(ascertainment)端點的事務處理的類型；以及根據探知的結果來確定信道時間和在信道時間期間傳送數據。另外，本發明包括一種用於記錄使計算機提供上述方法的電腦程式代碼的計算機可讀記錄介質。
從下面結合附圖的詳細描述中，將更加清楚地理解本發明的上述和其它目標、特徵和其它優點，其中圖1是有線USB協議棧的圖；圖2是無線USB協議棧的圖；圖3是顯示根據本發明的USB幀轉換子層(FCSL)的結構的圖；圖4是顯示在USB主機和USB設備之間的無線通信處理的圖；
圖5是顯示發現USB設備的流程圖；圖6是顯示在高於USB FCSL的層上進行的處理的流程圖；圖7是顯示分配信道時間和傳送數據的步驟的流程圖；圖8是顯示USB設備描述符的表；以及圖9是顯示USB端點描述符的表。
具體實施例方式
現在應該來參照附圖，其中在不同的附圖中全文使用的相同標號用來指定相同的或者相似的部件。
其後，參照附圖來描述本發明的實施例。
圖2是顯示根據本發明的無線USB主機的協議棧的圖。本發明保持圖1中所示的有線USB主機的協議棧的基本結構，但是卻不同於有線的USB主機的協議棧的基本結構，這是因為用於媒體存取控制(media access control)的媒體存取控制(MAC)層被插入在USB主控制器層240和物理層270之間和USB幀轉換子層(FCSL)250被設置在USB主控制器層240和MAC層260之間。本發明通過設置在基本無線區域網(LAN)中所使用的類型的MAC層260和在本發明中所推薦的USB FCSL 250來使能在無線設備之間的可兼容的通信，以及允許無線地傳送現有的有線USB的事務處理。
圖3是顯示根據本發明的USB FCSL的結構的圖。正如在這個圖中所說明的，USB FCSL包括USB設備發現模塊340，用於從PAN上的設備中發現USB設備；封裝模塊320，用於將USB報文封裝成無線PAN上的MAC報文；端點帶寬分配模塊350，用於根據能夠從已發現的設備的信息中發現的事務處理的類型來請求來自微微網協調器(PNC)的合適的信道時間，以及分配該合適的信道時間；去封裝模塊310，用於將已接收的MAC報文去封裝成USB報文；以及USB設備目錄存儲模塊330，用於存儲所發現的設備的信息。
USB設備發現模塊340請求現有的關聯設備的信息或者新近關聯的設備的設備描述符，並且如果存在對該請求的響應，則利用USB設備目錄來註冊對應的節點。其後，USB設備發現模塊340將新的USB設備的存在通知給較高的USB主控制器。這個處理被稱為發現處理。同時，通過MAC子層管理實體SAP(MLME SAP)的MLME-DEV-ASSOCIATION來獲得關於新近關聯的或者解離(dissociated)的設備的事實的信息。在發生關聯的情況中，執行上述的發現處理。相反，在發生解離(dissociation)的情況中，從USB設備目錄中移去對應的設備的條目並且將該設備的分離(detachment)通知給較高層。
封裝模塊320起將每一個事務處理的報文封裝成MAC報文的作用。也就是說，封裝模塊320在進行控制傳送、同步傳送、中斷傳送和成批傳送之前將從USB主控制器層240所傳送的每一個事務處理報文封裝成MAC報文，以及傳送該已封裝的MAC報文。
在同步傳送中，在高帶寬同步傳送的情況中將在超速率(super-rate)上的同步信道時間分配給端點帶寬分配模塊350，而在非高帶寬同步傳送的情況中將一般的同步信道時間分配給端點帶寬分配模塊350。在中斷事務處理的情況中，分配在子速率上的同步信道時間，以及控制事務處理的情況中，分配用於多播或者廣播的同步信道時間。另外，在成批事務處理的情況中，分配異步信道時間。
去封裝模塊310起對從MAC SAP所接收的數據進行去封裝並且將去封裝的數據傳送到較高的USB主控制器的作用。
設備目錄存儲模塊330存儲關於無線的USB設備的信息。這個信息包括USB設備地址、流索引、端點地址、bmattributes、和wMaxPacketSize。USB設備地址引用(refer to)設備的物理地址，諸如MAC地址。端點地址引用接收事務處理的設備的部分地址。流索引(stream index)引用由PNC響應於USB主機的請求所分配的信道時間的唯一數目。Bmattributes是用於表示在圖9中所示的USB端點描述符中的端點的屬性值的域。利用bmattributes的值來表示諸如控制傳送、同步傳送、中斷傳送或成批傳送的傳送類型。wMaxPacketSize是用於表示能夠由端點傳送和接收的報文的最大尺寸的域。
圖4是說明在USB主機和USB設備之間的無線通信的整個流程的圖。將該流程劃分成在USB主機的USB FCSL中執行的處理和在高於USB FCSL的層中執行的處理，並且基於這兩個處理來描述該流程。參照圖5詳細地描述前者的處理，而參照圖6詳細地描述後者的處理。
圖5是顯示發現USB設備的處理的流程圖。
當本發明的USB主控制器是與PNC相關聯的時，則在步驟S510中USB主控制器被分配用於多播或廣播的信道時間，以便發現USB設備。通過端點帶寬分配模塊(參見圖3中的350)來執行這個步驟。在步驟S520中，PNC獲得先前關聯的設備或者新近關聯的設備的信息，並且請求來自該設備的設備描述符。如果存在對該請求的響應，則在步驟S530和步驟S540中將對應的節點註冊在USB設備目錄中。在這種情況中，如果在步驟S550中需要，則可以檢查bmattributes(參見圖9)和可以額外地信道時間。bmattributes的值是用於端點的報文的最大尺寸，並且其可能具有8、16、32或64來作為值。其後，在步驟S560中，將新的USB設備的存在通知給較高的USB主控制器(參見圖3中的240)。
圖6是顯示在高於USB FCSL的層中進行的處理的流程圖。
在步驟S610中，USB主層通過執行控制事務處理來讀取設備描述符，以便獲得關於新設備的信息。在這種情況中，將每一個事務處理報文封裝成MAC報文。在如此的控制事務處理的時候，目標設備的地址是預設地址和利用了用於多播或廣播的信道時間分配。另外，從存儲在USB設備目錄存儲模塊(參見圖3中的330)中的USB設備目錄中選擇沒有分配USB設備地址的設備的MAC地址，並且通過MAC同步數據業務接入點(MAC ISOCH DATASAP)來將其傳送到較高層。
其後，在步驟S620中，分配USB設備地址以及將所分配的USB設備地址的信息存儲在USB設備目錄存儲模塊中。在步驟S630中，為USB設備選擇配置。如果通過這個選擇來確定端點，則確定了與該端點相對應的傳送方法和所需要的帶寬。也將這個信息存儲在USB設備目錄存儲模塊中。
其後，在步驟S640中，通過使用關於設備或接口描述符的類、子類、協議和銷售商ID(vendor)來裝載對應的USB類驅動程序。在如上述裝載類驅動程序時，可以分配事務處理所需的帶寬。但是，在本實施例中，為了有效地利用無線通信介質，當存在來自應用程式的請求時，才分配事務處理所需的帶寬。
在步驟S650中，響應於應用程式的請求，類驅動程序產生用於對應的端點的事務處理。這個端點訪問接收事務處理的設備的一部分。在單一設備中可以存在多個端點。
通過主控制器將如此的事務處理傳送到USB FCSL。在步驟S660中，USB FCSL檢查目標設備的地址和端點的地址，讀取在USB設備目錄存儲模塊(參見圖3中的330)中所存儲的USB設備目錄，發現MAC地址和對應的信道時間分配(CTA)，以及在對應的信道時間傳送數據。結合圖7來描述傳送數據的步驟的細節。
其後，新的USB設備可以被關聯或者先前相關聯的設備可以被分離(dissociated)，這是能通過MLME SAP的MLME-DEV-ASSOCIATION所了解的。在關聯的情況中，發現模塊(參見圖3中的340)開始發現處理。如果分離發生，則從USB設備目錄中移去對應的設備的條目以及將設備的分離通知給較高層。
圖7是顯示分配信道時間和傳送數據的步驟的細節的流程圖。如果從USB端點描述符中能了解的端點支持控制、同步和中斷事務處理，則將對應的端點的初始值設置為「Unassigned StreamIndex」。由於還沒有分配信道時間，所以從PNC通過端點帶寬分配模塊來分配信道時間，以及通過MAC ISODATA SAP來傳送數據。此時，沒有使用Ack策略。在這種情況中，StreamIndex指的是響應於USB主機的請求從PNC分配的信道時間的唯一數目。
如果在USB設備目錄中存在先前分配的StreamIndex，則通過使用與先前分配的信道時間相對應的信道時間來發送數據。在成批事務處理的情況中，StreamIndex的值總是為0，這是因為成批事務處理使用異步信道時間分配，以及通過使用MAC異步數據業務接入點(MAC ASYNC DATA SAP)來發送數據。
參照圖7，描述用於所有的事務處理的發送方法。
在步驟S710中的同步事務處理的情況中，端點帶寬分配模塊(參見圖3中的350)確定在步驟S720中是否需要高帶寬。如果在步驟S720中需要高帶寬，則以超速率(super-rate)分配同步信道時間，和在步驟S730中在對應的信道時間期間傳送數據。在這種情況中，能夠通過圖9的wMaxPacketSize的比特12和11來確定超速率(super-rate)。通過信道分配方法來進行在超速率(super-rate)上的信道時間的分配，在所述信道分配方法中，將與超速率相對應的數目的信道次數分配在單一超幀中，因此，信道時間在重複的超幀之間周期性地發生。
如果在步驟S720中不需要高帶寬，則在步驟S740中，分配一般的同步信道時間，以及在對應的信道時間期間傳送數據。因此，將單一信道時間分配在單一超幀中，以及信道時間在重複的超幀之間周期性地發生。
在步驟S750中的中斷事務處理的情況中，在步驟S760中，分配在超速率(super-rate)上的同步信道時間和在對應的信道時間期間傳送數據。此時，子速率能通過圖9的bInterval來察覺(perceive)子速率間隔。通過信道分配方法來進行在子速率(sub-rate)上的信道時間的分配，在所述信道分配方法中，在將信道時間分配在單一超幀中之後，在每一個與子速率間隔相對應的超幀之後重複地分配同樣的信道時間。
在步驟S770中的控制事務處理的情況中，在步驟S780中，分配用於多播或廣播的同步信道時間和在對應的信道時間期間傳送數據。
在步驟S790中的成批事務處理的情況中，在步驟S799中，分配用於多播或廣播的異步信道時間和在對應的信道時間期間傳送數據。通過沒有周期性特徵的信道分配方法來進行異步信道時間的分配，該沒有周期性特徵的信道分配方法不同於上述的事務處理的信道分配方法。在這種方法中，如果在無爭用周期(CFP)中沒有存在有效的信道時間，則數據不得不等待下一個幀，其中所述無爭用周期(CFP)為分配了信道時間的超幀的一部分。相反，如果存在有效的信道時間，則通過使用信道時間來傳送數據。
根據本發明，在無線PAN網絡中允許使用在現有的有線通信網絡中廣泛使用的和很好地定義的軟體和USB設備，這能消除有線通信的不方便性和提供了一種更加容易地開發無線PAN應用程式軟體的環境。
此外，本發明是與沒有使用USB設備的現有的無線PAN應用程式軟體相互兼容的。另外，本發明包括用於記錄用來使計算機提供上述方法的電腦程式代碼的計算機可讀記錄介質。
雖然已經為了說明性的目的而公開了本發明的優選實施例，但是本領域的技術人員將理解，在沒有脫離如所附的權利要求所公開的本發明的範圍和精神的情況下，各種變更、增加和替換是可能的。
權利要求
1.一種用於在無線個人區域網絡(PAN)上傳送通用串行總線(USB)的事務處理的裝置，包括USB設備發現模塊，被配置來從無線PAN上的設備中發現USB設備；USB設備目錄存儲模塊，被配置來存儲所發現的USB設備的信息；以及端點帶寬分配模塊，被配置來根據從所發現的設備的信息中確定的事務處理的類型來分配合適的信道時間。
2.根據權利要求1所述的裝置，還包括封裝模塊，被配置來將USB報文封裝成媒體存取控制(MAC)報文，以便將數據傳送到所發現的USB設備；以及去封裝模塊，被配置來將從所發現的USB設備所接收的MAC報文去封裝成USB報文。
3.一種無線微微網系統，還包括微微網協調器(PNC)，用於從通用串行總線(USB)主機接收用於信道時間分配的請求和分配合適的信道時間；以及USB主機，被配置來從無線個人區域網絡(PAN)上的設備中發現USB設備和根據能從來自PAN的已發現的設備的信息中所發現的事務處理的類型而被分配合適的信道時間；其中在所分配的合適的信道時間期間，USB設備根據事務處理的類型將數據傳送到USB主機或從USB主機接收數據。
4.一種用於在無線個人區域網絡(PAN)上傳送通用串行總線(USB)的事務處理的方法，包括如下步驟讀取相關聯的USB設備的設備描述符；通過使用所述設備描述符來探知端點的事務處理的類型；以及根據探知的結果來確定信道時間和在所述信道時間期間傳送數據。
5.根據權利要求4所述的方法，還包括在讀取設備描述符的步驟之前發現相關聯的USB設備的步驟。
6.根據權利要求5所述的方法，其中發現相關聯的USB設備的步驟包括從微微網協調器(PNC)分配用於多播或廣播的信道時間；從先前相關聯的或者新近相關聯的USB設備中請求設備描述符；將對所述請求作出響應的先前相關聯的或者新近相關聯的USB設備中的一個註冊在USB設備目錄中；以及將新近相關聯的USB設備的存在通知給較高的USB主控制器。
7.根據權利要求4所述的方法，還包括通過使用設備描述符來檢查端點的報文的最大尺寸和如果需要的話則分配額外的信道時間的步驟。
8.根據權利要求4所述的方法，還包括在讀取設備描述符的步驟和探知事務處理的類型的步驟之間的下列步驟通過使用設備描述符的信息來裝載對應的相關聯的USB類驅動程序；分配USB設備的地址和將所分配的地址的信息存儲在USB設備目錄存儲模塊中；以及選擇用於相關聯的USB設備的配置。
9.根據權利要求8所述的方法，還包括如下步驟在裝載USB類驅動程序的步驟之後，響應於應用程式的請求，由類驅動程序產生用於對應的端點的事務處理。
10.根據權利要求4所述的方法，還包括，如果端點支持同步事務處理如果需要高帶寬則分配超速率處的同步信道時間和在對應的信道時間期間傳送數據；以及如果不需要高帶寬則分配通常的同步信道時間和在對應的信道時間期間傳送數據。
11.根據權利要求4所述的方法，其中，如果端點支持中斷事務處理，則分配低速率處的同步信道時間和在對應的信道時間期間傳送數據。
12.根據權利要求4所述的方法，其中，如果端點支持控制事務處理，則分配用於多播或廣播的同步信道時間和在對應的信道時間期間傳送數據。
13.根據權利要求4所述的方法，其中，如果端點支持成批事務處理，則分配異步信道時間和在對應的信道時間期間傳送數據。
14.一種用於記錄電腦程式代碼的計算機可讀記錄介質，所述電腦程式代碼用於使計算機提供在無線個人區域網絡(PAN)上傳送通用串行總線(USB)的事務處理的服務，所述服務包括如下步驟讀取相關聯的USB設備的設備描述符；通過使用所述設備描述符來探知端點的事務處理的類型；以及根據探知的結果來確定信道時間和在所述信道時間期間傳送數據。
全文摘要
本發明公開了一種用於在無線個人區域網絡(PAN)上傳送通用串行總線(USB)的裝置和方法。所述裝置包括USB設備發現模塊、USB設備目錄存儲模塊、以及端點帶寬分配模塊。USB設備發現模塊從無線PAN上的設備中發現USB設備。USB設備目錄存儲模塊存儲所發現的設備的信息。根據能從所發現的設備的信息中發現的事務處理的類型來將合適的信道時間分配給端點帶寬分配模塊。
文檔編號H04L12/56GK1574760SQ20041004215
公開日2005年2月2日 申請日期2004年5月8日 優先權日2003年6月3日
發明者安哲弘 申請人:三星電子株式會社