紅外擴展卡的製作方法

2023-04-25 06:16:41 1

專利名稱：紅外擴展卡的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及計算機的數據傳輸裝置，尤其涉及一種能持多種紅外速率傳輸和UART傳輸的紅外擴展卡。
早在80年代初期，全功能的微處理器已包含內部UART。這些內部UART可滿足中低速串行數據傳輸的應用。儘管此後製造商增加了時鐘頻率、ROM容量及其它功能，但控制器中UART的速度和功能並沒有多大改善。當需要採用多個UART時，設計者有兩種選擇1、如果僅需要低性能的UART，並且易於實現及CPU時間允許，可由軟體實現UART與硬體的交替使用。2、另附加一個UART，但大多數情況下，這種方案讓人無法接受它意味著大尺寸、大功率、高價格，更重要的是它需要複雜的軟體支持以獲得較好的性能。目前市場上類似產品功能單一支持標準UART功能的產品，往往不支持IrDA1.0或IrDA1.1標準；支持IrDA標準的產品通常又不具備標準UART結構，並且根本就不兼容於ISA總線結構。
本實用新型的目的在於克服現有技術的不足之處而提供一種能支持多種紅外速率傳輸和UART傳輸，兼容ISA總線，的紅外擴展卡。
本實用新型的目的可以通過如下的技術措施來實現設計一種紅外擴展卡，包括主控電路、擴展槽接口總線及附加擴展總線、可編程邏輯陣列U1、與主控電路雙向連接的紅外(IR)傳輸電路和RS232傳輸電路。所述主控電路包括UART控制器、配置及狀態寄存器，所述紅外(IR)傳輸電路包括低速(SIR)紅外線邏輯、中速(MIR)紅外線邏輯、高速(FIR)紅外線邏輯以及TV Remote邏輯和Sharp(IR)五種模塊，所述的擴展槽接口總線以及附加擴展總線為ISA總線和ISA擴展總線。
附圖的說明如下

圖1是本實用新型紅外擴展卡的一級原理方框圖；圖2是本實用新型紅外擴展卡的二級原理方框圖；圖3是本實用新型紅外擴展卡的電路原理圖；圖4是主控晶片的讀寫時序圖；圖5是紅外擴展卡的FIR工作流程圖；圖6是紅外擴展卡的MIR工作流程圖；圖7是紅外擴展卡的SIR工作流程圖；圖8是紅外擴展卡的SHARP IR工作流程圖；圖9是紅外擴展卡的TV工作流程圖；圖10是紅外擴展卡的UART工作流程圖；圖11是紅外擴展卡與收發器的連接示意圖。
以下結合附圖對本實用新型的最佳實施例做進一步詳細說明。
如圖1和圖2所示，本實用新型的紅外擴展卡包括主控電路1、ISA總線2以及ISA擴展總線3、可編程邏輯陳列(U1)4、與主控電路雙向連接的紅外(IR)傳輸電路5和RS232傳輸電路6、48MHz周期振蕩器和測試槽。所述主控電路包括UART控制器、配置及狀態寄存器，UART接口以及五種紅外模塊被固化在集成電路晶片U2中，集成電路晶片型號為TIR2000；主控晶片U2通過五個紅外邏輯模塊低速(SIR)紅外線邏輯模塊、中速(MIR)紅外線邏輯模塊、高速(FIR)紅外線邏輯模塊以及TV Remote邏輯模塊和Sharp(IR)模塊與紅外(IR)傳輸電路2雙向連接，通過UART接口與RS232傳輸電路雙向連接，該紅外擴展卡接口兼容於工業標準體系結構(ISA)地址總線SA[15-0]，外部地址解碼器(可編程邏輯陳列(U1))使用ISA信號(SA[15-4]，AEN)產生片選(CS)信號，低位地址SA[3-0]則直接連接到內部解碼器以選擇不同的內部寄存器(圖3)。
在通常情況下，通過相應的程序設定，新網通紅外擴展卡可工作在如下6種不同的方式之下快速紅外線(IrDA FIR)方式(圖5)，其傳輸速率為4MBPS；中速紅外線(IrDA MIR)方式(圖6)，傳輸速率為1.15MBPS；低速紅外線(IrDA SIR)方式(圖7)，傳輸速率最高為1.15MBPS；SHARP(IR)方式(圖8)，傳輸速率最高為38.4KBPS；TV方式(圖9)，傳輸速率最高為166.7KBPS；通用異步收發(UART)方式(圖10)，傳輸速率最高為1MBPS。
當紅外擴展卡被配置為URTA方式時，數據的傳輸和接收能夠同時進行；被配置為紅外(IR)方式時，數據的傳輸或數據接收不能同步進行。
圖3給出了主控晶片(U2)TIR2000與紅外擴展卡其他部分的連接關係。
首先介紹主控晶片與紅外傳輸電路的連接主控晶片U2的IRTX(PIN62腳)為紅外線發射數據端，連接紅外傳輸電路的紅外線發射數據端(TXD)；IRRVL(PIN63腳)為低速紅外線接收數據端，接在紅外傳輸電路的低速紅外線接收數據端(RXD-A)，可支持SHARP IR、TV等模式；IRRVH(PIN64腳)為高速紅外線接收數據端，接在紅外傳輸電路的高速紅外線接收數據端(RXD-B)，速度可達到1.15MBPS-4MBPS。
主控晶片U2通過UART接口與RS232傳輸電路6的電平轉換IC(U3)雙向連接，當數據傳輸方式設定為UART方式時，主機通過有線的串行接口和遠程的設備或調製解碼器進行通信，速度最高可達1MPBS；主控晶片(U2)TIR2000的SIN(TIR2000的數據接入端)、CTS(外界通信機的清除發送信號)、DSR(TIR2000的數據接收就緒信號)、DCD(外界通信機的數據載波信號)、RI(TIR2000的迴路指示器信號)、SOUT(TIR2000的數據輸出端)、RTS(TIR2000的接收應答信號)、DTR(電平轉換IC的數據接收/發送開關)分別為TIR2000的PIN53-PIN59腳、PIN61腳，與電平轉換IC(U3)(本例中為CN75C185)的RY1、RY2、RY3、RY4、RY5、DA1、DA3、DA2接線端相連；主控晶片U2的SD0-SD7(TIR2000的數據總線)(PIN1-PIN4、PIN6-PIN9腳)、IRQ3-IRQ7，IRQ9(TIR2000的中斷信號)(PIN11-PIN16腳)、DRQ1，DRQ3(TIR2000的DMA通道選擇信號)(PIN24-PIN25腳)、DACK1，DACK3(主機對主控晶片的DMA通道選擇信號)(PIN28-PIN29腳)、TC(TIR2000的計數器信號)(PIN31腳)、RESET(PIN35腳)、SA0-SA3(TIR2000的地址信號)(PIN36-PIN39腳)分別與ISA總線(4)的A9-A2、B25-B21，B4、B18，B16、B17，B15、B27、B2、A31-A28接線端相連；主機通過主控IC的引腳SA0-SA15、AEN、SD0-SD7、TC、/DACK0、/DACK1、/DACK3等來控制與TIR2000的通信，通過解碼尋址後產生控制IC的片選信號，SA0-SA3用來選擇TIR2000的ICR、PRESC、MDR、SCT、PLR、LCR、IEC、ACREG、MCR等內部寄存器，並作相應的控制。
主控晶片U2的GPI00-GPI07(TIR2000的PIN40-43、PIN45-48腳)為通用I0。受TIR2000內部寄存器GPIODIR(方向)、GPIODAT(數據)的控制。
主控晶片U2的IRQ10-IRQ12(TIR2000的中斷信號)，IRQ14(中斷信號)、IRQ15(TIR2000的中斷信號)、DRQ0(TIR2000的DMA通道選擇信號)、DACK0(主機對主控晶片的DMA通道選擇信號)(PIN18-PIN22腳、PIN23腳、PIN27腳)與ISA擴展總線(5)的D3-D9接線端相連。
主控晶片U2通過CS(片選信號)(PIN30腳)與可編程邏輯陳列晶片U1的Q3(PIN21腳)相連；ISA總線的B13腳與可編程邏輯陳列U1的Q5(PIN19腳)並聯後接主控晶片的WR(IOWZ)接線端(PIN33腳)；ISA總線的B14腳與可編程邏輯陳列(U1)的Q6(PIN18腳)並聯後接主控晶片的RD(IORZ)接線端(PIN32腳)；可編程邏輯陳列(U1)負責主控晶片與ISA總線之間的解碼尋址(圖4)ISA總線的AEN(A11腳)和可編程邏輯陳列U1的CLK/I1(PIN1腳)相接；SA15-SA4(A16-A25腳)，SA5(A26)、SA4(A27)分別與可編程邏輯陳列U1的I2-I11(PIN2-PIN11腳)、Q10(PIN14腳)、I12(PIN13腳)相連。
主控晶片U2的XIN(主控晶片的PIN49腳)和XOUT(主控晶片的PIN51腳)接在一個48MHz的周期振蕩器7的輸出端；通過設置PRESC寄存器，生成內部時鐘。
紅外擴展卡控制器電路還包括測試槽；該紅外擴展卡主控晶片U2的TEST(PIN52腳)與其相連。該測試槽作用主要是當紅外擴展卡需要調試時，通過測試槽連接測試卡，以判斷卡所處的狀態。
本紅外擴展卡能方便地連接到HP或TI收發器上(圖11)，HP和TI的收發器是PIN-TO-PIN兼容的，有一個發送端(TXD)及二個接收端(RXD-和RXD-B)。收發器的TXD引腳連接到擴展卡的IRTX引腳，收發器的RXD-A引腳連接到TIR2000的IRRVL引腳，這一般用於慢速接收數據(IR和TV MODE)。收發器的RXD-B引腳連接到擴展卡的IRRVH引腳，這一般用於中速、高速及SHARP ASK方式接收數據。該紅外擴展卡也能連接到Temic收發器上，連接收發器的TXD引腳到擴展卡的IRTX引腳。收發器僅有一個RXD引腳，既可高速也可慢速傳輸數據。連接收發器的RXD腳到擴展卡的IRRVL、IRRVH引腳。收發器的SD引腳需要正確地設置以使它能夠正常地工作在高速IR方式下。
本實用新型裝置具有如下特性支持高速(最高可達4MBPS)數據傳輸；雙工數據傳輸，傳輸啟動可控；內置波特率發生器；具備功耗關閉模式且能被喚醒；支持IrDA標準紅外通信及UART；FIF0接受緩衝減輕微控制器的通信負擔；高驅動和施密特觸發器輸入與隔離無耦直接接口；兼容ISA總線結構；支持消費電子遙控標準(RC5、RC5擴展型、NEC、RECS80)；支持電源管理；UART波特率最高達1MBPS；支持多種紅外速率傳輸；支持IrDA1.0標準，最高數據傳輸率可達115.2KBPS；支持IrDA1.1標準，最高數據傳輸率可達1.15MBPS；支持IrDA1.1標準，最高數據傳輸率可達4.0MKBPS；支持SHARP ASK紅外標準；與現有技術相比，本實用新型的紅外擴展卡具有如下優點能支持低速(SIR)紅外、中速(MIR)紅外、高速(FIR)紅外以及TV Remote和Sharp(IR)多種紅外速率的數據傳輸。
本實用新型實施例所用主要元、器件型號、參數如下
權利要求1.一種紅外擴展卡，包括主控電路(1)、擴展槽接口總線(2)及附加擴展總線(3)，可編程邏輯陣列(U1)(4)，其特徵在於所述紅外擴展卡還包括主控晶片雙向連接的紅外(IR)傳輸電路(5)和RS232傳輸電路(6)。
2.根據權力要求1所述的紅外擴展卡，其特徵在於所述主控電路(1)包括UART控制器、配置及狀態寄存器，所述紅外(IR)傳輸電路(5)包括低速(SIR)紅外線邏輯、中速(MIR)紅外線邏輯、高速(FIR)紅外線邏輯以及TV Remote邏輯和Sharp(IR)五種模塊，所述的擴展槽接口總線以及附加擴展總線為ISA總線和ISA擴展總線。
3.根據權力要求1所述的紅外擴展卡，其特徵在於該紅外擴展卡的UART控制器、配置及狀態寄存器、UART接口以及五種紅外模塊低速(SIR)紅外線邏輯模塊、中速(MIR)紅外線邏輯模塊、高速(FIR)紅外線邏輯模塊以及TV Remote邏輯模塊和Sharp(IR)模塊被固化在集成電路晶片U2中。
4.根據權力要求1所述的紅外擴展卡，其特徵在於所述紅外擴展卡還包括一個與主控晶片U2的XIN和XOUT腳連接的周期振蕩器和與U2的TEST腳連接的測試槽。
5.根據權力要求1所述的紅外擴展卡，其特徵在於所述主控晶片U2的IRTX腳連接紅外傳輸電路的紅外線發射數據端TXD，IRRVL腳接在紅外傳輸電路的低速紅外線接收數據端RXD-A、PIN64腳接在紅外傳輸電路的高速紅外線接收數據端RXD-B；主控晶片U2的SIN、CTS、DSR、DCD、RI、SOUT、RTS、DTR(PIN53-PIN59腳、PIN61腳)與電平轉換IC(U3)的RY1、RY2、RY3、RY4、RY5、DA1、DA3、DA3、DA2接線端相連。
6.根據權力要求1所述的紅外擴展卡，其特徵在於主控晶片U2的SD0-SD7腳、IRQ3-IRQ7，IRQ9腳、DRQ1，DRQ3腳、DACK1，DACK3腳、TC、RESET腳、SA0-SA3腳分別與ISA總線(4)的A9-A2、B25-B21，B4、B18，B16、B17，B15、B27、B2、A31-A28接線端相連；主控晶片U2的IRQ10-IRQ12，IRQ14、IRQ15、DRQ0、DACK0腳與ISA擴展總線(5)的D3-D9接線端相連。
7.根據權力要求1所述的紅外擴展卡，其特徵在於主控晶片U2通過CS腳與可編程邏輯陳列(U1)(4)的Q3腳相連。
8.根據權力要求1所述的紅外擴展卡，其特徵在於主控晶片U2的GPI00-GPI07腳為通用IO。
9.根據權力要求1所述的紅外擴展卡，其特徵在於ISA總線的B13腳與可編程邏輯陳列(U1)的Q5腳並聯後接主控晶片U2的WD接線端(PIN33腳)；ISA總線的B14腳與可編程邏輯陳列(U1)的Q6腳並聯後接主控晶片U2的RD(IORZ)接線端。
10.根據權力要求1所述的紅外擴展卡，其特徵在於ISA總線的AEN(A11)腳和可編程邏輯陳列U1的CLK/I1(PIN1)腳相接；SA15-SA4(A16-A31)、SA5(A26)、SA4(A2)腳分別與可編程邏輯陳列U1的I2-I111腳、Q10、I12腳相連。
專利摘要一種紅外擴展卡,包括主控電路1、擴展槽接口總線2以及附加擴展總線3、可編程邏輯陳列(U1)4、與主控電路1雙向連接的紅外(IR)傳輸電路5和RS232傳輸電路6;本實用新型裝置支持多種紅外傳輸,同時支持SHARP－IR、HPSIR、MIR、FIR以及TV等傳輸模式。該擴展卡完全支持DMA(直接存儲器存取)以及中斷操作,它還提供可編程寄存器以路由中斷DMA握手信號,能夠有效的提升系統效率及數據傳輸波特率。
文檔編號G06F13/38GK2475079SQ0121548
公開日2002年1月30日 申請日期2001年2月28日 優先權日2001年2月28日
發明者丁子錦, 毛永毅, 程軍 申請人:深圳市桑夏皖能高科技有限公司