一種允許電子器件和電池之間通信的方法、一種包括電子器件和電池的裝置和一種允許...的製作方法
2023-12-05 14:51:51 2
專利名稱：一種允許電子器件和電池之間通信的方法、一種包括電子器件和電池的裝置和一種允許 ...的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種允許通過電子器件和所附電池之間的接口進行數字串行通信的方法，所述數字串行通信包括傳輸包括多個比特的字節，每個比特由一個高電平和低電平定義，其中每個字節的第一個比特是所述高和低電平的第一個。另外，本發明涉及一種包括電子器件和所附電池的裝置和涉及一種電池。
近年來，蜂窩電話技術飛速發展，因此產生對電池和電池組領域發展的類似需求，更特別是，用於電池和諸如蜂窩電話的電子器件之間通信。蜂窩電話必須利用電池以提供移動能力。電池對蜂窩電話的用戶很關鍵，因為電池提供了自由移動的能力而不受固定電源的約束。
因此，為了最大化使用蜂窩電話和其它可攜式電子器件，重要在於用戶從所附的電池能夠實現最大的性能。這可以通過正確對電池充電和總能識別電池的準確充電狀態來實現。這使用戶能知道電話機中剩餘多少備用時間。這類信息允許用戶明智的決定電池的電量是否足夠他的需要，或者是否需要對電池充電。
電池和電池組相關技術的新近發展為用戶提供了所謂的″智能″電池，該電池能為用戶提供電子器件的電源並進一步提供所附電池和電子器件之間的數據傳輸能力。這類電池可以包含存儲裝置，該存儲裝置包括各種數據表示信息，該信息可以例如在可攜式裝置的顯示器中呈現給用戶。電池中的信息可以包括標識號、最大容量、當前容量等。
來自電池的一些信息只在可攜式電子器件內部使用，而電池的其它信息可以例如在電池或可攜式電裝置中的處理器處理之後提供給用戶。例如，所存關於電池最大容量的信息可只用於電子器件，而當前容量可以由電子器件利用該最大容量(或前一個當前容量值)和關於電子器件功耗的知識計算出。
因此，電子器件和電池之間例如通過電子器件和所附電池之間接口的數字串行通信交換信息。
這種通信也需要某種握手以確保通信正確工作。從計算機技術已知許多協議。但是，這些技術雖然在計算機環境中很滿意，但用於諸如蜂窩電話的較小和比較便宜電子器件時則太複雜和昂貴。需要一種用於串行通信的簡單而小型的協議。
因此，發明的目的在於提供一種上述能夠克服所述局限的方法，即簡單和便宜實現的方法。
根據本發明，利用一種方法實現本發明，該方法包括在緊鄰所述第一個比特之前的第一段時間傳送另一個所述高和低電平的步驟。
當一字節的第一個比特總是相同的電平(即，或高或低)並且相反電平在第一個比特之前持續一段時間時，則非常容易和簡單的確保發送以及接收方準備好的通信發生並調整到實際的通信方向。
如權利要求2所述，該方法可進一步包括傳送最後一個比特為另一個所述高和低電平的每個字節，和在緊鄰所述最後一個比特之後的第二段時間傳送另一個所述高和低電平的步驟。當一段時間的相反電平也在該字節最後一個比特之後時，此接口停留在準備好的下一個狀態傳輸的狀態。
如權利要求3所述，在彼此相繼傳送至少兩個字節的情況下，所述第一和第二段時間的總和可以定義兩個連續字節之間的等待狀態。如權利要求4所述，此等待狀態可用於改變傳輸方向。另外，如權利要求5所述，通過所述接口以一個方向傳送的字節可以在改變傳輸方向之後以相反的方向重發，其允許簡單的檢錯。
如權利要求6所述，如果第二段時間超過一預置值，該接口可以設置到傳送所述高和低電平的第一個的空閒狀態。通過將該接口設置到空閒狀態，有可能關閉放置在電池中的電路系統。這意味著只有在需要傳輸時才供電此電路系統，如此可以節約電池的能量。
如權利要求7所述，在空閒狀態之後當一字節作為第一字節傳輸時，所述第一段時間可以定義甦醒狀態。這意味著電池中的電路系統有時間在傳送該字節之前供電和啟動。
如上所述，本發明還另外涉及一種裝置，該裝置包括電子器件、所附電池、和允許通過電子器件和電池之間的接口進行數字串行通信的裝置，和包括電子器件中的第一通信電路系統和電池中的第二通信電路系統，所述數字串行通信包括所述第一和第二通信電路系統之間的字節傳輸，該字節包括多個比特，每個比特由一個高電平和一個低電平定義，其中每個字節的第一個比特是所述高和低電平的第一個。
當至少一個所述第一和第二通信電路系統適於對緊鄰所述第一個比特之前的第一段時間傳送所述高和低電平的另一個時，上述類型的裝置能夠克服所描述的局限，即簡單和便宜實現的裝置。因此，非常容易和簡單的確保發送以及接收方準備好通信發生並調整到實際的通信方向。
權利要求9到14描述的裝置的便利實施例具有上述的益處。另外，如權利要求15所述，該電子器件可以便利的是蜂窩電話。
如上所述，本發明還另外涉及一種包括通過電池和電子器件之間的接口進行數字串行通信裝置的電池，和包括電池中的通信電路系統，所述數字串行通信包括所述通信電路系統和電子器件之間的字節傳輸，該字節包括多個比特，每個比特由一個高電平和低電平定義，其中每個字節的第一個比特是所述高和低電平的第一個。
當所述通信電路系統適於對緊鄰所述第一個比特之前的第一段時間傳送所述高和低電平的另一個時，上述類型的電池能夠克服所描述的局限，即簡單和便宜實現的電池。因此，非常容易和簡單的確保發送以及接收方準備好通信發生並調整到實際的通信方向。
權利要求17到22描述的電池的便利實施例具有上述的益處。
現在將參照附圖更全面的描述本發明，其中
圖1表示根據本發明的裝置，圖2說明與一部分電池接口的一部分電子器件，圖3是用於與上述傳送有關的字節的例子，和圖4說明字節的傳輸。
圖1表示包括電子器件102和所附電池或電池組103的裝置101。裝置101進一步包括連接電子器件102和電池103的多個連接104、105、106，因此允許電子器件102和電池103之間的通信。
電子器件102包括下面也稱為第一通信裝置的收發信機108和微控制器109。收發信機108和微控制器109適於交換數據，如圖中的數字110和111所示。微控制器109能通過連接111傳送信息到收發信機108。同樣，連接110可用於從收發信機108傳送數據到微控制器109。收發信機108可以是通用異步收發信機(UART)。
電池包括一個或多個電池組113、微控制器114(可以是一狀態機)，電池信息捕獲單元115、收發信機117和存儲器116。值得注意的是，收發信機117在下面也稱為第二通信裝置。收發信機117也可以是通用異步收發信機(UART)。
連接104和105用於從電池103向電子器件102供電。例如，連接器104可以連接到電池103中電池組113的正極，連接器105可以連接到電池103中電池組113的電池負極(GND)。
包含在電子器件102中的收發信機108通過連接106連接到電池103中的收發信機117以允許第一和第二通信裝置之間的數字串行通信，該通信包括字節傳輸，該字節包括多個比特。存儲器116適於存儲多個數據信息，例如電池的標識號、電池的最大容量、電池的當前容量等。
微控制器114連接到收發信機117、電池信息捕獲單元115和存儲器116。電池信息捕獲單元115連接到電池組113並適於從電池組113中檢索諸如當前電池容量等的電池信息。當由微控制器114命令時，電池信息捕獲單元115適於傳送信息到微控制器114。微控制器114適於從存儲器116中存儲和檢索信息和通過收發信機117傳送信息到電子器件102。
圖2說明與一部分電池103接口的一部分電子器件102並表示適於連接與圖1中所示的連接106有關的電子器件102和電池103的連接106。圖2的左邊說明一部分電子器件102，同時圖2的右邊說明一部分電池103。如圖所示，電子器件102和電池103通過接口201連接。
電子器件102包括控制器202和通用異步收發信機單元203，即所謂的UART。同樣，電池103包括控制單元204。電子器件102和電池103適於經接口201傳送數據。通過上拉電阻207、開關205和開關206執行傳輸。連接電子器件中的開關205受到控制器202的控制。同樣，連接電池103中的開關206受到控制單元204的控制。
開關205和開關206都連接到地電勢。這允許控制單元202、204依次超過接口201傳送信息。從電子器件102到電池103傳輸信息受到控制器202的控制。控制器202適於控制開關205並因此發送信息到電池103。例如，當開關205打開，上拉電阻207將通信線路106的電勢拉到高電平。另一方面，當開關關閉時，通信線路106的電勢在低電平。因此，通過控制開關205的位置，控制單元202控制通信線路106處的電勢，當通信線路連接到電池103時，消息能從電子器件102傳送到電池103。
同樣，控制單元204可以通過開關206從電池103傳送信息到電子器件102。在UART211中接收電子器件102中的開關205產生的數據，UART211可以類似於電子器件102中的UART203。
在優選實施例中，包括多個比特的字節在電子器件102和電池103之間傳送。這些字節的格式在圖3示出。
圖3表示包括多個比特的字節的例子，該字節可相對上述傳輸使用。字節300被分成三段第一段301包括兩個起始位，第二段302包括多個數據比特，第三段303包括一個停止位。
第一段301包括兩個起始位304、305並經常表示傳輸期間字節300的開始。最好，起始位具有不同的值，例如起始位304是邏輯″0″而起始位305是邏輯″1″。第二段302包括多個數據比特(例如八個)，其具有與所傳送信息相關的值。第三段303包括用於表示字節結尾的停止位。從下面說明很明顯，停止位經常是不必要的，例如當傳送的字節由具有相應於停止位值的信號電平的一段時間隔開時，或當傳輸的字節具有固定長度時。
圖4是說明通過電子器件102和電池103之間的通信線路106傳輸字節的時序圖。注意時間從圖的左邊向右增加。
該圖表示從電子器件102經通信線路106到電池103傳送的第一字節401，之後是以相反方向經通信線路106傳送的第二字節402，即從電池103到電子器件102。
說明第一字節傳輸和第二字節傳輸的時間間隔由圖中405表示的時間間隔隔開。時間間隔405的持續時間由通信方向反向所需的響應時間和最小建立時間規定。
電池中的一個或多個電子裝置，例如微處理器114可以進入工作狀態或進入節電狀態。在節電狀態的通信線路是所謂的空閒狀態。因此，在電子器件102和電池103之間不傳送字節時可以降低這些電子裝置的功耗。
在傳輸第一個字節之前，傳輸線路處於空閒狀態，其中傳輸線路的信號電平等於邏輯″0″的電平。圖中，空閒周期情形由數字403表示。控制單元202通過將傳輸線路106的信號電平變成高電平來使傳輸線路進入所謂的工作狀態，如圖的周期404所示。周期404是所謂的甦醒周期，其中電池中的一個或多個電子裝置從節電狀態變到正常的功耗狀態。
如圖的右邊所示，字節402後面跟著間隔406，其中傳輸線路106的信號電平等於邏輯″1″的電平，即類似於間隔405所示的情形。時間間隔406的最小持續時間由通信方向反向所需的響應時間和最小建立時間規定。間隔406後面跟著從邏輯″1″的電平變到邏輯″0″的電平的一個轉變，表示傳輸線路106進入空閒狀態的情形。或者，該位移可以表示傳送新的字節的開始，即該轉變相應於新的起始位的開始。值得注意的是，當時間間隔406的持續時間超過給定的預定值時傳輸線路能進入空閒狀態。
經傳輸線路106傳輸的字節可以包括指令以及數據。指令可以包括由電子器件102發送的所謂只讀指令並命令電池103從存儲器116中讀出指定的信息和作為響應發送一個或多個數據字節的信息。例如，只讀指令可以命令電池發送額定容量或電池序列號的信息。該指令可以同時包括所謂的讀/寫指令。例如，引起讀或寫電池當前剩餘容量的指令。另外，指令集可以包含引起發送和接收電池通信總線修正的信息，和引起讀和寫動態標識號的指令。
修正信息指定支持的通信總線修正。在交換電池通信總線的修訂號之後，微控制器109、114可以利用電子器件102和電池103支持的通用通信標準。因此，即使只有電子器件102和電池之一支持新近的通信標準，而另一個不支持，則可以獲得電子器件102和電池之間的通信。
動態的標識號用於通信目的。電子器件102適於將給定的動態標識號存儲在電池103的存儲器116和電子器件102的存儲器中。當電池103連接到電子器件102時，可以存儲動態標識號，但還可以在任意的時間存儲，只要電池103連接到電子器件102。
當電池連接到電子器件102時，動態標識號從電池103傳送到電子器件102。此後，來自電池103的動態標識號與存儲在電子器件102的一個或多個動態標識號比較。如果電池的動態標識號不相應於電子器件102的動態標識號，這意味著電池可以用於另一個裝置或者可以是完全嶄新的電池。因此電子器件102沒有關於電池狀態的當前信息，電子器件將從電池102中檢索信息，例如關於電池102目前剩餘容量的信息。另一方面，如果電池的動態標識號相應於電子器件102的動態標識號，則該電池沒有被另一個裝置使用，該電子器件可以利用存儲在電子器件中的電池信息而不是從電池檢索的信息。是否利用來自電子器件102的信息或來自電池103的信息，取決於存儲在電池103中的其它信息，例如表示電池從電子器件切斷連接之後是否已經再充電的信息。如果是這種情況，行動電話從電池中檢索電池容量。如果不是這種情況，行動電話就利用先前存儲在電池容量的內部信息。使用內部存儲的信息來代替來自電池的信息的原因在於電子器件通常能夠存儲具有更高分辯率的信息，因為具有更大的可用內存。
值得注意的是，電子器件可以是行動電話或電池充電器。例如，行動電話和電池充電器都可以執行上述的讀和寫動態標識號，並據此決定是否利用先前存儲的有關電池103的信息或從電池103中檢索該信息。
誤差處理本質上是根據用於命令和數據的反射機理，即重發命令和數據。關於圖4，第一個字節401可以由電子器件102傳送到電池103。當電池103收到字節401時，該字節作為字節402從電池103重發到電子器件102。當在電子器件102收到字節402時，字節402與最初發送的字節401進行比較。如果字節401和402不一致，則檢測到誤差。
關於寫命令，重發可以下述方式實現。首先，由電池103接收由電子器件102發送的字節401。第二，收到的字節寫入電池103的非易失性存儲器116。第三，從電池的非易失性存儲器中讀出該字節。最後，從電池103重發所讀出的字節到電子器件102，並執行檢錯。因此也檢驗該字節是否正確寫入存儲器116中。
注意，還可以對從電池103到電子器件102傳送的字節執行上述的檢錯。
雖然已經描述和表示了本發明的優選實施例，本發明並不局限於此，但也可以具體表達為下面權利要求所定義主題範圍內的其它方式。
權利要求
1.一種允許通過電子器件(102)和所附電池(103)之間的接口進行數字串行通信的方法，所述數字串行通信包括傳輸包括多個比特的字節(300)，每個比特由一個高電平和低電平定義，其中每個字節的第一個比特(304)是所述高和低電平的第一個，其特徵在於該方法包括在緊鄰所述第一個比特(304)之前的第一段時間(403，405)傳送所述高和低電平的另一個的步驟。
2.根據權利要求1的方法，其特徵在於該方法進一步包括傳送最後一個比特(310)為所述高和低電平另一個的每個字節，和在緊鄰所述最後一個比特之後的第二段時間(405，406)傳送所述高和低電平的另一個的步驟。
3.根據權利要求2的方法，其特徵在於所述第一和第二段時間的總和定義至少兩個字節彼此連續傳送的情況下兩個連續字節之間的等待狀態。
4.根據權利要求3的方法，其特徵在於傳輸方向在所述等待狀態期間改變。
5.根據權利要求4的方法，其特徵在於通過所述接口以一個方向傳送的字節在改變傳輸方向之後以相反的方向重發。
6.根據權利要求1或2的方法，其特徵在於如果所述第二段時間(406)超過預置值，則該接口設置為傳送所述高和低電平第一個的空閒狀態。
7.根據權利要求6的方法，其特徵在於當在空閒狀態之後傳送作為第一個字節的一個字節時，所述第一段時間(404)定義一種甦醒狀態。
8.一種裝置，包括電子器件(102)，所附的電池(103)和允許通過電子器件(102)和所附電池(103)之間的接口進行數字串行通信的裝置，和包括電子器件中的第一通信電路系統(108)和電池中的第二通信電路系統(117)，所述數字串行通信包括所述第一和第二通信電路系統之間的字節(300)傳輸，該字節包括多個比特，每個比特由一個高電平和一個低電平定義，其中每個字節的第一個比特(304)是所述高和低電平的第一個，其特徵在於至少一個所述第一和第二通信電路系統適於在緊鄰所述第一個比特之前的第一段時間(404，405)傳送所述高和低電平的另一個。
9.根據權利要求8的裝置，其特徵在於至少一個所述第一和第二通信電路系統包括傳送最後一個比特(380)為所述高和低電平另一個的每個字節的裝置，和在緊鄰所述最後一個比特之後的第二段時間(405，406)傳送所述高和低電平的另一個的裝置。
10.根據權利要求9的裝置，其特徵在於所述第一和第二段時間的總和構成至少兩個字節彼此連續傳送的情況下兩個連續字節之間的等待狀態。
11.根據權利要求10的裝置，其特徵在於至少一個所述第一和第二通信電路系統包括在所述等待狀態期間改變傳輸方向的裝置。
12.根據權利要求11的裝置，其特徵在於至少一個所述第一和第二通信電路系統包括將通過所述接口以一個方向傳送的字節在改變傳輸方向之後以相反的方向重發的裝置。
13.根據權利要求8或9的裝置，其特徵在於如果所述第二段時間(406)超過預置值，則該接口適於採取傳送第一個所述高和低電平的空閒狀態。
14.根據權利要求13的裝置，其特徵在於所述第二通信電路系統在空閒狀態之後和接收作為第一字節的字節之前適於採取所述第一段時間(404)定義的甦醒狀態。
15.根據權利要求8-14的裝置，其特徵在於該電子器件是一蜂窩電話。
16.一種電池，包括允許電池和電子器件之間的接口進行數字串行通信的裝置，和包括電池中的通信電路系統(117)，所述數字串行通信包括所述第一和第二通信電路系統之間的字節傳輸，該字節包括多個比特，每個比特由一個高電平和一個低電平定義，其中每個字節的第一個比特(304)是所述高和低電平的第一個，其特徵在於所述通信電路系統(117)適於在緊鄰所述第一個比特之前的第一段時間(404，405)傳送所述高和低電平的另一個。
17.根據權利要求16的裝置，其特徵在於所述通信電路系統包括傳送最後一個比特(310)為所述高和低電平另一個的每個字節的裝置，和在緊鄰所述最後一個比特之後的第二段時間(405，406)傳送所述高和低電平的另一個的裝置。
18.根據權利要求17的裝置，其特徵在於所述第一和第二段時間的總和構成至少兩個字節彼此連續傳送的情況下兩個連續字節之間的等待狀態。
19.根據權利要求18的裝置，其特徵在於至少一個所述第一和第二通信電路系統包括在所述等待狀態期間改變傳輸方向的裝置。
20.根據權利要求19的裝置，其特徵在於所說通信電路系統包括將通過所述接口以一個方向傳送的字節在改變傳輸方向之後以相反的方向重發的裝置。
21.根據權利要求權利要求16或17的裝置，其特徵在於如果所述第二段時間(406)超過預置值，則所述通信電路系統適於採取傳送第一個所述高和低電平的空閒狀態。
22.根據權利要求21的裝置，其特徵在於所述通信電路系統在空閒狀態之後和接收作為第一字節的字節之前適於採取所述第一段時間(404)定義的甦醒狀態。
全文摘要
通過電子器件(102)和所附電池(103)之間的接口進行數字串行通信包括由多個比特組成的字節(300)傳輸。每個比特由一個高電平和一個低電平定義,每個字節的第一個比特(304)是所述高和低電平的第一個。本方法包括在緊鄰所述第一個比特(304)的第一段時間(403,405)傳送所述高和低電平的另一個的步驟。當一字節的第一個比特總是相同的電平(即,或高或低)並且相反電平在第一個比特之前持續一段時間時,則非常容易和簡單的確保發送以及接收方準備好的通信發生並調整到實際的通信方向。
文檔編號H04B7/26GK1339131SQ00803219
公開日2002年3月6日 申請日期2000年1月20日 優先權日1999年1月27日
發明者H·溫德魯普, M·凱勒曼, J·默克, K·普塔辛斯基, J·魯布馬克, J·本特松, C·福斯貝裡 申請人:艾利森電話股份有限公司