專利名稱：多接口端口的多路復(fù)用器的制作方法
背景技術(shù)：
發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及數(shù)字電路。更確切的說，本發(fā)明涉及多路復(fù)用多個(gè)通訊源接口的系統(tǒng)和方法。
相關(guān)技術(shù)描述現(xiàn)代電子設(shè)備繼續(xù)向高度集成的方向發(fā)展。過去，是以用金屬線把多個(gè)分立元件連接到一起組成電子設(shè)備用于實(shí)現(xiàn)一個(gè)特定的電子功能，而現(xiàn)在，已經(jīng)生產(chǎn)出了高度集成“芯片”，可以將分立元件和功能固化到單一封裝內(nèi)。這降低了成本，縮小了尺寸，并且使按這種方式制造的產(chǎn)品更可靠。這種高度集成設(shè)備的例子包括無線電話，個(gè)人數(shù)字助理，無線電收發(fā)器，媒體錄音機(jī)和播放器，設(shè)備控制器和各種其他的設(shè)備和功能。
如今，將多個(gè)這些集成設(shè)備集成到單一的產(chǎn)品中的集成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者面臨著把這些集成設(shè)備在進(jìn)一步集成的任務(wù)。例如，如果設(shè)計(jì)者想要集成無線電話和個(gè)人數(shù)字助理，他們必須設(shè)計(jì)一種能實(shí)現(xiàn)這樣集成的電路或者制造一臺全新的集成設(shè)備，包括該集成產(chǎn)品所需的所有元件和功能。后一種方法在一個(gè)新興市場中或許是一種昂貴且危險(xiǎn)的投資。
除共享電源和接地線路之外，因?yàn)橐粋€(gè)應(yīng)用軟件通常專用于每一種集成設(shè)備，高度集成設(shè)備還必須以某種方式通訊。為生產(chǎn)出一種功能很好的集成產(chǎn)品，必須將硬件和軟件集成在一起。這通常意味著需要一個(gè)連接兩個(gè)集成設(shè)備的并行或串行通訊端口。將兩種設(shè)備集成進(jìn)一個(gè)產(chǎn)品的情況時(shí)這是易做的。經(jīng)常選用串口通訊協(xié)議和物理接口，因?yàn)橹恍枰^少量的印刷電路板面積，以布置相對較少電子線路。然而，如果有多于兩個(gè)的設(shè)備集成到一個(gè)產(chǎn)品中，多個(gè)接口的連接會有更多的問題。
將三個(gè)或多個(gè)集成設(shè)備集成到一個(gè)產(chǎn)品中時(shí)，設(shè)計(jì)者必須設(shè)計(jì)一個(gè)通訊接口或多路復(fù)用電路，這樣不僅可以互相連接各種設(shè)備，還解決了設(shè)備間不可避免要發(fā)生的線路爭用問題。當(dāng)然，如果假設(shè)在成本，研制時(shí)間以及所需的印刷電路板面積方面沒有很大的限制，那么許多設(shè)計(jì)者有能力設(shè)計(jì)這種線路。然而，這是罕有的情況。在開放市場中競爭的現(xiàn)代高度集成度設(shè)備中，總存在一種限制尺寸及降低成本，同時(shí)在相同時(shí)間內(nèi)提供更短的產(chǎn)品研制周期和高可靠性的的巨大壓力。
因此，在此技術(shù)領(lǐng)域存在著對于低成本設(shè)備的需要，該設(shè)備可用于互相連接并能多路復(fù)用設(shè)備之間的三個(gè)或更多個(gè)接口。
發(fā)明概述本發(fā)明的設(shè)備和方法解決了該技術(shù)領(lǐng)域的需要。在一個(gè)實(shí)施例中，講授了用于選擇性互連多個(gè)接口的一種設(shè)備。它包括一個(gè)縱橫開關(guān)，具有多個(gè)雙向數(shù)據(jù)端口；以及一個(gè)控制器，可運(yùn)行地控制縱橫開關(guān)，以互連接所述多個(gè)雙向數(shù)據(jù)端口中任何兩個(gè)。準(zhǔn)確地說，該多個(gè)雙向端口適于連接RS-232端口。更準(zhǔn)確地說，用多個(gè)數(shù)字緩沖器實(shí)現(xiàn)該縱橫開關(guān)。
在另一個(gè)實(shí)施例中，講授了用于互連接三個(gè)雙向接口的一種設(shè)備。該設(shè)備包括第一、第二、和第三接口，每個(gè)接口含有一個(gè)輸入和一個(gè)輸出；以及接口控制器，含有第一、第二、和第三控制輸出，并能夠單獨(dú)運(yùn)行允許任何一個(gè)輸出。同樣，第一、第二、第三、第四、第五、和第六個(gè)緩沖器，每個(gè)緩沖器含有一個(gè)輸入端，一個(gè)輸出端、和一個(gè)控制輸入端，其中控制輸入能夠允許或禁止信號耦合通過緩沖器。第一和第二個(gè)緩沖器的輸出端連接到第一個(gè)接口的輸入，并且，第三和第四個(gè)緩沖器的輸出端連接到第二個(gè)接口的輸入，而且，第五和第六個(gè)緩沖器的輸出端連接到第三個(gè)接口的輸入。相似地，第一個(gè)接口的輸出連接到第四和第五和緩沖器的輸入端，第二個(gè)接口的輸出連接到第一和第六個(gè)緩沖器的輸入端，而且，第三個(gè)接口的輸出連接到第二和第三個(gè)緩沖器的輸入端。同樣，第一個(gè)控制輸出連接到第一和第四個(gè)緩沖器的控制輸入端，第二個(gè)控制輸出連接到第三和第六個(gè)緩沖器的控制輸入端，而且，第三個(gè)控制輸出連接到第二和第五個(gè)緩沖器的控制輸入端。
在所述內(nèi)容準(zhǔn)確的說法中，禁止控制輸入將緩沖器的輸出端設(shè)置成高阻抗的狀態(tài)，而接口控制器可運(yùn)行地禁止所有的控制輸出。在更明確表達(dá)中，這些接口是串行端口接口。更精確地說，這些串行端口接口是RS-232串行端口接口。本發(fā)明適用于串行端口接口的輸出是發(fā)送數(shù)據(jù)輸出，而其串行端口接口的輸入是接收數(shù)據(jù)輸入的情況。也同樣適用于串行端口接口的輸出是請求發(fā)送輸出，而串行端口的輸入是清除發(fā)送輸入的情況。
還講授了將接口控制器合并到接口中一個(gè)接口。
所述實(shí)施例是有關(guān)互連接三個(gè)接口的特殊情況。本發(fā)明還講授了一種可以應(yīng)用于任何接口數(shù)的普遍情況，就是接口數(shù)是n。這由一種設(shè)備實(shí)現(xiàn)，這種設(shè)備包括多個(gè)n接口，每個(gè)含有一個(gè)輸入和一個(gè)輸出；以及多個(gè)n乘(n-1)緩沖器，每個(gè)含有一個(gè)輸入端、一個(gè)輸出端、和一個(gè)控制輸入端，其中，控制輸入端能夠分別允許和禁止信號耦合通過緩沖器。同樣，一個(gè)接口控制器含有多個(gè)控制輸出(nC2)，能夠單獨(dú)運(yùn)行允許多個(gè)輸出中的任何一個(gè)輸出。表達(dá)式(nC2)是從接口總數(shù)n中取出的兩個(gè)接口的無序組合的個(gè)數(shù)。數(shù)學(xué)上，應(yīng)讀作“n選2”。在一般情況下，多個(gè)緩沖器中獨(dú)特的(n-1)輸出連接到多個(gè)接口中每一個(gè)的輸入，而且，多個(gè)接口的輸出中的每個(gè)輸出唯一地連接到(n-1)緩沖器中一個(gè)緩沖器的輸入，而這些緩沖器連接到所有其他接口的輸入，這樣，每個(gè)接口的輸出都通過多個(gè)緩沖器中獨(dú)特的一個(gè)連接到每一個(gè)其他接口的輸入。此外，多個(gè)控制輸出的每一個(gè)連接到多個(gè)緩沖器中兩個(gè)緩沖器的控制輸入端，而這兩個(gè)緩沖器連接到的獨(dú)特的一對接口輸入和輸出組合(nC2)。
在對一般的情況經(jīng)改進(jìn)的設(shè)計(jì)中，講授了禁止控制輸入將緩沖器的輸出端設(shè)置成高阻抗?fàn)顟B(tài)，而且運(yùn)行接口控制器，以禁止所有的控制輸出。明確地說，這些接口是串行端口接口。更具體地說，這些串行端口接口是RS-232串行端口接口。本發(fā)明適用于串行端口接口的輸出是發(fā)送數(shù)據(jù)輸出，且串行端口接口的輸入是接收數(shù)據(jù)輸入的情況。同樣適用于串行端口接口的輸出是請求發(fā)送輸出，且串行端口接口的輸入是清除發(fā)送輸入的情況。
該實(shí)施例中還講授了將接口控制器合并到接口中的一個(gè)接口內(nèi)。
附圖簡述

圖1是一張實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的示例性具體化的便攜式設(shè)備圖。
圖2是一張實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的示例性具體化的便攜式設(shè)備的一種連接器底座單元圖。
圖3是一張本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的功能框圖。
圖3A是一張本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的功能框圖。
圖4是一張本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的原理圖。
圖5A是一張實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的三接口示意圖。
圖5B是一張實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的四接口示意圖。
圖5C是一張實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的五接口示意圖。
圖5D是一張實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的六接口示意圖。
本發(fā)明描述現(xiàn)在參考附圖描述示例性實(shí)施例和示范性應(yīng)用，以揭示本發(fā)明的有益原理。雖然這兒結(jié)合用于特殊應(yīng)用的示例性實(shí)施例來描述本發(fā)明，但是應(yīng)該理解成本發(fā)明并不限于此。那些具有本技術(shù)領(lǐng)域的普通的熟練技術(shù)以及使用此處講授的原理的人員將認(rèn)識到屬于本發(fā)明的范疇的其它的修改、應(yīng)用、和實(shí)施例和本發(fā)明將有顯著效用的其它領(lǐng)域。
直接參考圖1，這是一張本發(fā)明較佳實(shí)施例的個(gè)人無線通訊設(shè)備2的示意圖。該設(shè)備2包含無線電話和個(gè)人數(shù)字助理(這里稱作‘PDA’)。就像傳統(tǒng)的無線電話一樣，用耳機(jī)4和麥克風(fēng)6實(shí)現(xiàn)電話功能。同樣，鍵盤10用于撥電話號碼，存貯電話，以及通常用于執(zhí)行無線電話的功能。在較佳實(shí)施例中，該無線電話使用遵照IS-95CDMA協(xié)議的擴(kuò)頻收發(fā)器。
該設(shè)備2還包含PDA，主要用液晶顯示屏8作為輸出設(shè)備，并也可以包含觸摸屏輸入功能。鍵盤10還用于執(zhí)行一些PDA功能。因?yàn)橄襁@樣的設(shè)備能夠存儲和處理大量數(shù)據(jù)，所以有必要給數(shù)據(jù)作一個(gè)備份拷貝，這樣設(shè)備丟失或損壞時(shí)不會損失存儲在那里的全部數(shù)據(jù)。該備份存儲功能通過接口連接器12實(shí)現(xiàn)。在較佳實(shí)施例中，該接口連接器12結(jié)合到連接器底座(docking cradle)內(nèi)的配套連接器(mating connector)。
圖2說明了較佳實(shí)施例中的一個(gè)連接器底座14。該連接器底座14包括適于放置或安裝到一個(gè)表面上(未示出)的構(gòu)件16。該構(gòu)件16適用于容納部分無線設(shè)備2，并當(dāng)設(shè)備2插進(jìn)構(gòu)件16的時(shí)，該構(gòu)件適用于支撐設(shè)備2。在連接器底座16內(nèi)是連接器18，它適用于將電子信號連接到無線設(shè)備2內(nèi)連接器12。另外，連接器底座14適用于連接到計(jì)算設(shè)備，例如一臺個(gè)人計(jì)算機(jī)，所以無線設(shè)備2與連接器底座14間對接的信號能夠進(jìn)一步耦合到計(jì)算設(shè)備(未示出)，允許數(shù)據(jù)存儲到計(jì)算設(shè)備內(nèi)。在較佳實(shí)施例中，設(shè)備2和連接器底座14之間的電氣接口除了其他的電信號外，還包括一條串行通訊路徑。該串行通訊路徑依照EIA/TIA RS-232串行通訊物理接口和協(xié)議運(yùn)行，如同那些該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所理解的。
無線通訊設(shè)備2內(nèi)的功能元件包括一個(gè)或多個(gè)微處理器或微控制器，或簡單地說“控制器”；和一個(gè)無線收發(fā)器；以及PDA設(shè)備。另外，幾個(gè)其他的功能元件用于提供各種必需功能。雖然在無線個(gè)人通訊設(shè)備內(nèi)的元件集成已達(dá)到了一個(gè)很高的水平，卻還沒達(dá)到能將PDA，無線電話和相關(guān)的功能性所需要的所有功能全部集成到單一的半導(dǎo)體設(shè)備內(nèi)。具有代表性的是集合兩種或更多種的基本功能系統(tǒng)，如同集成了無線電話和PDA的較佳實(shí)施例的情況。
直接參考圖3，這是一張用于較佳實(shí)施例的一些元件的功能框圖。PDA設(shè)備20由圖3中的通訊接口，或端口，零件20表示。該設(shè)備中的無線電話由結(jié)合到移動(dòng)站調(diào)制解調(diào)器(此后稱作‘MSM’)的通訊端口‘B’22表示。MSM提供較佳實(shí)施例設(shè)備中的絕大部分無線電話功能，并且是無線電話和其他產(chǎn)品元件之間接口的主要節(jié)點(diǎn)。另外，圖3中，到連接器底座的接口由方框12表示。在設(shè)備正常運(yùn)行不同時(shí)間內(nèi)，所述每個(gè)功能塊，PDA，MSM，和連接器底座都需要互相連接。作為例子，但并不限于此，在需要進(jìn)行備份操作或恢復(fù)PDA存儲器時(shí)，將PDA接口連接到連接器底座接口。當(dāng)把無線設(shè)備安置在連接器底座14內(nèi)，以擴(kuò)展無線電話功能時(shí)，例如免提操作或編程，MSM接口22連接到連接器底座接口12。同樣，當(dāng)需要經(jīng)無線電話，通過MSM22與PDA 20傳送數(shù)據(jù)時(shí)，或當(dāng)PDA20數(shù)據(jù)用于控制MSM22時(shí)，將PDA20連接到MSM22。
在圖3的本發(fā)明中，通過使用全向接口多路復(fù)用器24實(shí)現(xiàn)PDA端口20、MSM端口22、和連接器底座端口12之間的互相連接。該設(shè)備的特征是有效地利用最少的元件數(shù)實(shí)現(xiàn)所需的功能，低零件成本，低研制成本，和緊湊簡潔的尺寸。多路復(fù)用器24按串行通訊信號的形式控制所述三個(gè)接口之間雙向信號的互連接。在較佳實(shí)施例中，多路復(fù)用器24是一種數(shù)字電路且受PDA控制器(未示出)的控制。由圖3中的三個(gè)雙向箭頭闡明了接口間數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的流通情況。由連接PDA接口20和多路復(fù)用器24的箭頭25闡明了多路復(fù)用器24的控制情況。雖然較佳實(shí)施例的多路復(fù)用器涉及便攜式設(shè)備的三個(gè)串行通訊端口，那些該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解攜帶雙向信號的任何合理的接口數(shù)，可以應(yīng)用本發(fā)明的原理。本發(fā)明可方便地縮放，如同下文中將更充分討論的。
在圖3A中，顯示了來自圖3的示例性實(shí)施例的一張更普遍的示意圖。在圖3A中，由縱橫開關(guān)29實(shí)現(xiàn)互連接?？v橫開關(guān)29的雙向輸入/輸出端連接到端口A27、端口B31、端口C33。在這個(gè)示例性實(shí)施例中，這些端口設(shè)置成互連發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，如在RS-232端口中應(yīng)用的一樣。控制器35控制橫開關(guān)29，因?yàn)槭褂帽景l(fā)明的系統(tǒng)是必需的。在較佳實(shí)施例中，這應(yīng)當(dāng)是一種便攜式通訊設(shè)備，如同上文中描述的。
直接參考圖4，這是一張較佳實(shí)施例的全向接口多路復(fù)用器的原理圖。其中描述了三個(gè)端口接口，包括PDA端口20、MSM端口22、和連接器底座端口(‘CRDL’)12。因?yàn)檩^佳實(shí)施例利用設(shè)備間的RS-232串行通訊，所以三端口接口中的每一個(gè)包括典型的RS-232信號，它們是接收數(shù)據(jù)‘RXD’，發(fā)送數(shù)據(jù)‘TXD’，數(shù)據(jù)終端就緒‘DTR’，請求發(fā)送‘RTS’，以及清除發(fā)送‘CTS’。那些該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員已充分了解這些信號線的功能和目的。另外，MSM端口接口包括連接到連接器底座端口接口12的RS-232數(shù)據(jù)載波檢測‘DCD’輸出，所以外部計(jì)算設(shè)備能夠獲悉MSM何時(shí)接收數(shù)據(jù)載波信號。下面將討論其他信號接口。
本發(fā)明的較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)包括12個(gè)非反相緩沖器，在圖4中標(biāo)識為零件26、28、30、34、36、38、40、42、42、44、46、和48。這些緩沖器實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的兩個(gè)實(shí)例。TXD和RXD的RS-232信號線是第一輸出/輸入對，而且，RTS和CTS信號線是第二發(fā)送/接收信號對。因此，需要六個(gè)緩沖器來實(shí)現(xiàn)較佳實(shí)施例中本發(fā)明的每個(gè)實(shí)例。每個(gè)緩沖器有一個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端。一個(gè)TXD或RTS的輸出信號，連接到緩沖器的輸入側(cè)，并且一個(gè)RXD或CTS的輸入信號，連接到緩沖器的輸出側(cè)。每個(gè)緩沖器還有一個(gè)控制輸入端。能夠允許或禁止該控制輸入端。在允許狀態(tài)，緩沖器輸出端的信號電平耦合到該緩沖器的輸出端，在禁止?fàn)顟B(tài)，緩沖器的輸入不能耦合到輸出。在較佳實(shí)施例中，當(dāng)禁止控制輸入時(shí)，就把緩沖器的輸出端設(shè)置成高阻抗?fàn)顟B(tài)。這提供了基本優(yōu)點(diǎn)兩個(gè)或多個(gè)輸出可以連接到一個(gè)信號輸入，這樣，只要每個(gè)其他的輸出禁止達(dá)到高阻抗?fàn)顟B(tài)，任何一個(gè)輸出端能夠驅(qū)動(dòng)輸入端而無需由一個(gè)其他輸出端對其加載。另外，能將接口多路復(fù)用器設(shè)置成能使所有緩沖器都設(shè)成高阻抗的一種狀態(tài)，并且不能將信號從任何一個(gè)接口連接到任何其它接口。
在圖4所述較佳實(shí)施例中，有三個(gè)接口端口，PDA20、MSM22、和連接器底座接口12。因此，有三個(gè)接口，每次可雙向連接任何兩個(gè)接口。在數(shù)學(xué)術(shù)語中，互連性是從三種可能性的選出兩種無序結(jié)果的通路數(shù)或組合數(shù)，也稱作“三選二”。顯然，有三種這樣的可能性。要控制這三種可能性，有三個(gè)來自通用輸入/輸出(此后稱作‘GPIO’)設(shè)備50的控制輸出信號。該GPIO連接到較佳實(shí)施例中的PDA微控制器(未示出)，它用于確定何時(shí)做出需要的雙向接口互連接。自然地，除了任何一個(gè)多路復(fù)用的接口外，控制器可以是一個(gè)單獨(dú)的實(shí)體。GPIO 50的三個(gè)控制輸出標(biāo)注成‘A’、‘B’、和‘C’。在該較佳實(shí)施例中，這些輸出的每一個(gè)都是來自微控制器、PDA微控制器的傳統(tǒng)CMOS或TTL電平信號輸出線。通過允許這些輸出中的一個(gè)輸出，允許三種可能連接中特別的一種。同樣，當(dāng)DPIO 50的三個(gè)輸出都被禁止時(shí)，則不允許任何緩沖器，禁止所有緩沖器的輸出，使它們處于高阻抗?fàn)顟B(tài)，并且三個(gè)接口間沒有互連接。除非另有說明，多路復(fù)用器斷開。
在圖4中，如前面所述，有本發(fā)明的并行運(yùn)行的兩個(gè)實(shí)例。因?yàn)門XD/RXD和RTS/CTS輸出/輸入信號線對的操作與RS-232協(xié)議規(guī)范一致，所以這是必須的。因此，來自GPIO50的控制輸出可以控制該較佳實(shí)施例中本發(fā)明的兩個(gè)實(shí)例。接下來要討論互相連接的細(xì)節(jié)和較佳實(shí)施例的操作。
首先考慮，PDA 20、MSM 22、和連接器底座12接口間的TXD和RXD的多路復(fù)用，每條RXD信號線具有與其相連的兩個(gè)緩沖器的輸出端。在PDA 20內(nèi)，緩沖器26和28的輸出端連接到RXD。在MSM22中，緩沖器34和36的輸出端連接到RXD。在連接器底座12中，緩沖器42和44的輸出端連接到RXD。對于每一個(gè)接口，TXD信號連接到與其他兩個(gè)接口相連接的緩沖器之一的輸入側(cè)。具體地說，來自PDA的TXD信號連接到輸入緩沖器34和緩沖器42的輸入端，緩沖器34連接到MSM 22上的RXD，緩沖器42連接到連接器底座12上的RXD。相似地，來自MSM的TXD信號連接到輸入緩沖器28和緩沖器44的輸入端，緩沖器28連接到PDA20上的RXD，緩沖器44連接到連接器底座12上的RXD。并且，來自連接器底座12的TXD信號連接到輸入緩沖器26和緩沖器36的輸入端，緩沖器26連接到PDA 20上的RXD，緩沖器36連接到MSM 22上的RXD。GPIO 50上標(biāo)識成‘A’的控制輸出連接到緩沖器26和42的控制輸入端。因此，當(dāng)允許控制輸出A上的信號操作時(shí)，也允許緩沖器26和42操作。緩沖器26把連接器底座12上的TXD連接到PDA 20上的RXD，以及緩沖器42把PDA 20上的TXD連接到連接器底座12上的RXD。這樣，允許控制輸出A在PDA20和連接器底座12之間建立了一條雙向通訊路徑。GPIO 50上標(biāo)識為‘B’的控制輸出連接到緩沖器28和34的控制輸入端。因此，當(dāng)允許控制輸出B上的信號操作時(shí)，也允許緩沖器28和34操作。緩沖器28把MSM 22上的TXD連接到PDA 20上的RXD，而且，緩沖器34把PDA20上的TXD連接到MSM 22上的RXD。這樣，允許控制輸出B在PDA 20和MSM 22之間建立了一條雙向通訊路徑。GPIO 50上標(biāo)識為‘C’的控制輸出連接到緩沖器36和44的控制輸入端。因此，當(dāng)允許控制輸出C上的信號操作時(shí)，也允許緩沖器36和44操作。緩沖器36把連接器底座12上的TXD連接到MSM 22上的RXD，而且，緩沖器44把MSM 22上的TXD連接到連接器底座12上的RXD。這樣，允許控制輸出C在連接器底座12和MSM 22之間建立了一條雙向通訊路徑。
PDA20、MSM22、和連接器底座12上的RTS和CTS信號經(jīng)過緩沖器30，32，38，40，46和48與來自GPIO 50的控制信號A、B、和C的互相連接具有與剛描述的有關(guān)TXD和RXD信號的相同功能，因此這兒不會把細(xì)節(jié)縮減為片言只語。要徹底地理解，請參照圖4，那里詳述了互相連接的具體細(xì)節(jié)。
那些該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解圖4中描述的電路得受益于多路復(fù)用器元件的每個(gè)輸入端上使用上拉電阻(未示出)。這兩個(gè)電阻提供了兩個(gè)有益目的。首先，當(dāng)多路復(fù)用器的輸入端未被其他端口驅(qū)動(dòng)時(shí)，在多路復(fù)用器的輸入端建立了有效的邏輯信號電平。第二，當(dāng)所有的多路復(fù)用器緩沖器都設(shè)成高阻抗?fàn)顟B(tài)(或三態(tài))時(shí)，也建立了有效的邏輯信號電平。
有關(guān)圖4中詳述的其余電路，它們主要用于處理不同的RS-232電壓電平。那些該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員明白RS-232接口規(guī)格并未指定嚴(yán)格的運(yùn)行電壓。連接器底座12用正的(正12伏)和負(fù)的(負(fù)3到負(fù)12伏)兩種信號運(yùn)行。電阻62和60建立了一個(gè)分壓器，因此，連接器底座12的‘CHRG’線上的正12伏充電信號輸出不會在MSM 22的‘CHRG’輸入上產(chǎn)生過壓狀況。緩沖器56和電阻58用于當(dāng)MSM22在待機(jī)狀態(tài)斷電時(shí)，將MSM 22的‘DTR’輸入與其余電路隔離。-V SENSE 52和+V SENSE 54通過GPIO 50把連接器底座12的較高電壓輸出轉(zhuǎn)換成便攜式設(shè)備所需的CMOS電壓。晶體管64和相關(guān)元件用于當(dāng)MSM斷開時(shí)把MSM接口與其他電路隔離。來自MSM 22的‘RNG’信號輸出表示一條訪問正進(jìn)入該設(shè)備。來自GPIO 50的‘C’信號輸出進(jìn)入MSM 22把多路復(fù)用器設(shè)置成連接器底座12雙向通訊模式。當(dāng)RNG激活(低)時(shí)，晶體管64導(dǎo)通，所以RNG信號與連接器底座12斷開，除非C激活，并然后，RNG信號連接到連接器底座12。如同那些該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員明白的，電阻74、76、68、和70用于偏置并隔離該晶體管。當(dāng)RS-232信號降低到低于便攜式設(shè)備的一個(gè)安全電平時(shí)，二極管72用于將負(fù)向信號箱位到地電平。
所述較佳實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了三種用兩對通訊線(TXD/RXD和CTS/RTS)進(jìn)行用于選擇雙向通訊的多路傳輸。然而，應(yīng)當(dāng)理解成，本發(fā)明依據(jù)接口數(shù)以及通訊線對數(shù)可方便地進(jìn)行縮放。一般情況下‘n’個(gè)接口端口每次互相連接兩個(gè)。通訊線對的數(shù)目多于一對的場合，線路增加且控制信號共享，就像較佳實(shí)施例中描述的一樣。一組元件中取子元件的組合的一般數(shù)學(xué)表達(dá)式是nCk＝n！/(k！(n-k)！)讀作‘n選k’，其中n是接口數(shù)目，而k是同時(shí)互相連接的接口數(shù)目。
可能的組合數(shù)目是操作多路復(fù)用器所需的控制輸出的數(shù)目。如果有n個(gè)接口，那么每個(gè)接口的每個(gè)輸入自然需要(n-1)個(gè)緩沖器連接到該接口，以使每個(gè)其他接口能互相連接到那里。同樣，多路復(fù)用器所需的緩沖器總數(shù)是n乘以(n-1)的值?？紤]所有的情況，求解不同的n值并設(shè)置k等于2，求得如下結(jié)果。

圖5A，5B，5C，和5D中用圖表示了所述情況。圖5A描述了三個(gè)接口90、92、和94。有三種可能連接91、93、和95。因此，多路復(fù)用器需要三條控制線以選擇三種可能性。每個(gè)接口需要兩個(gè)緩沖器把其他兩個(gè)接口的輸出端連接到所選接口(n-1)。在圖5B中，有四個(gè)接口100、102、104、和106。如連線101、103、105、107、108、和109所示的，可以有六種組合互相連接這些接口。每個(gè)接口有三條互連線連接到該接口，故每個(gè)接口需要三個(gè)緩沖器。這樣，總共需要六條控制線和十二個(gè)緩沖器。在圖5C中，有五個(gè)接口110、112、114、116、和118。每個(gè)接口有四條連線111連接到該接口，所以每個(gè)接口需要四個(gè)緩沖器。有十種可能的互連線對113。這樣，要實(shí)現(xiàn)本發(fā)明需要十條控制線和二十個(gè)緩沖器。在圖5D中，有六個(gè)接口，120、121、122、123、124、和125。每個(gè)接口含有五條互連線126連接到該接口，總共有十五種互連的可能性。因此，需要十五個(gè)控制輸出和三十個(gè)緩沖器。
雖然控制線和緩沖器的數(shù)目隨著接口端口數(shù)目的增加而增長，但實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的成本仍然保持低水平。在較佳實(shí)施例中所用的緩沖器是把六個(gè)緩沖器封裝在一個(gè)組件內(nèi)(采用日本東芝公司的TC74CHC367的六緩沖器)。控制線要么可以直接利用微控制器的控制線，或利用從較小量的微處理器控制線中分離出的控制線。這樣，在三個(gè)或四個(gè)接口的情況下，需要兩個(gè)緩沖器組件。在有五個(gè)接口的情況下，需要有四個(gè)緩沖器組件。在有六個(gè)接口的情況下，需要有五個(gè)緩沖器組件。因?yàn)槌杀救绱说停疫@些組件所需的印刷電路板面積也很小，所以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的全向接口多路復(fù)用器是非常經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的。
這樣，這里結(jié)合特殊應(yīng)用的特殊實(shí)施已經(jīng)描述了本發(fā)明。因此所附的權(quán)力要求書旨在覆蓋落在本發(fā)明范疇內(nèi)的任何以及所有這些應(yīng)用、修正和實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種用于選擇性地互連多個(gè)端口的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括縱橫開關(guān)，具有多個(gè)雙向數(shù)據(jù)端口，以及控制器，可運(yùn)行地控制所述縱橫開關(guān)，以互連接所述多個(gè)雙向數(shù)據(jù)端口中的任意兩個(gè)。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述多個(gè)雙向端口適用于互連接RS-232端口。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述縱橫開關(guān)是用多個(gè)數(shù)字緩沖器來實(shí)現(xiàn)的。
4.一種設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括第一、第二、和第三個(gè)接口，每個(gè)接口具有輸入和輸出；接口控制器，具有第一、第二、和第三個(gè)控制輸出，且可運(yùn)行地允許所述輸出中的任意一個(gè)單獨(dú)地操作；第一、第二、第三、第四、第五、和第六個(gè)緩沖器，每個(gè)緩沖器具有輸入端、輸出端、和控制輸入端，其中，所述控制輸入端允許和禁止信號耦合通過所述緩沖器，其中所述第一和第二個(gè)緩沖器的所述輸出端連接到所述第一個(gè)接口的輸入；所述第三和第四個(gè)緩沖器的所述輸出端連接到所述第二個(gè)接口的輸入；所述第五和第六個(gè)緩沖器的所述輸出端連接到所述第三個(gè)接口的輸入；所述第一個(gè)接口的輸出連接到所述第四和第五個(gè)緩沖器的所述輸入端；所述第二個(gè)接口的輸出連接到所述第一和第六個(gè)緩沖器的所述輸入端；所述第三個(gè)接口的輸出連接到所述第二和第三個(gè)緩沖器的所述輸入端；所述第一個(gè)控制輸出連接到所述第一和第四個(gè)緩沖器的所述控制輸入端；所述第二個(gè)控制輸出連接到所述第三和第六個(gè)緩沖器的所述控制輸入端；所述第三個(gè)控制輸出連接到所述第二和第五個(gè)緩沖器的所述控制輸入端；
5.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括禁止所述控制輸入把所述緩沖器輸出設(shè)置成高阻抗?fàn)顟B(tài)的裝置，其中，所述接口控制器可運(yùn)行的禁止所有所述控制輸出操作。
6.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于，所述接口是串行端口接口。
7.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，所述串行端口接口是RS-232串行端口接口。
8.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，所述串行端口接口的所述輸出是發(fā)送數(shù)據(jù)輸出，所述串行端口接口的所述輸入是接收數(shù)據(jù)輸入。
9.如權(quán)利要求7中所述設(shè)備，其特征在于，所述串行端口接口的所述輸出是請求發(fā)送輸出，且所述串行端口接口的所述輸入是清除發(fā)送輸入。
10.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于，所述接口控制器合并進(jìn)所述接口中的一個(gè)接口。
11.一種設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括多個(gè)n接口，每一個(gè)具有輸入和輸出；多個(gè)n(n-1)緩沖器，每一個(gè)具有輸入、輸出、和控制輸入，其中，所述控制輸入分別允許和禁止信號耦合通過所述緩沖器；接口控制器，具有多個(gè)(nC2)控制輸出，且可運(yùn)行地允許所述多個(gè)輸出中的任意一個(gè)單獨(dú)地操作，其中；所述多個(gè)緩沖器中的獨(dú)特的(n-1)所述輸出連接到所述多個(gè)接口中每個(gè)接口的所述輸入；所述多個(gè)接口的輸出中的每個(gè)所述輸出單獨(dú)地連接到所述多個(gè)(n-1)緩沖器中一個(gè)的所述輸入，所述(n-1)緩沖器連接到所述多個(gè)接口中每個(gè)其他接口的所述輸入，這樣，每個(gè)接口的所述輸出通過所述多個(gè)緩沖器的獨(dú)特一個(gè)緩沖器連接到每個(gè)其他接口的所述輸入，及所述多個(gè)控制輸出的每一個(gè)連接到所述多個(gè)緩沖器中的兩個(gè)緩沖器的所述控制輸入，這兩個(gè)該緩沖器連接獨(dú)特一對所述接口輸入和輸出的(nC2)組合。
12.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征在于，禁止所述控制輸入將所述多個(gè)緩沖器輸出端設(shè)置成高阻抗?fàn)顟B(tài)，其中，所述接口控制器可運(yùn)行地禁止所有所述多個(gè)控制輸出的操作。
13.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征在于，所述多個(gè)接口是串行端口接口。
14.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其特征在于，所述串行端口接口是RS-232串行端口接口。
15.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其特征在于，所述串行端口接口的所述輸出是發(fā)送數(shù)據(jù)輸出，所述串行端口接口的所述輸入是接收數(shù)據(jù)輸入。
16.如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其特征在于，所述串行端口接口的所述輸出是請求發(fā)送輸出，所述串行端口接口的所述輸入是清除發(fā)送輸入。
17.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征在于，所述接口控制器合并進(jìn)所述接口中一個(gè)接口。
全文摘要
揭示了一種用于互連接和多路復(fù)用多個(gè)接口的設(shè)備。在較佳實(shí)施例中，三個(gè)串行通訊端口相連接，因此，任何兩個(gè)可以連接通訊。一種新穎電路包括多個(gè)緩沖器，用于允許由控制器選擇互連接的方案。本設(shè)計(jì)可以縮放，其特征是低成本、小印刷電路板面積要求、以及優(yōu)越的功能。在較佳實(shí)施例中，個(gè)人通訊設(shè)備的PDA、無線收發(fā)器、和連接器底座接口可以有效地互連接和多路復(fù)用。
文檔編號G06F13/40GK1589440SQ02822790
公開日2005年3月2日 申請日期2002年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月10日
發(fā)明者G·K·吳茨, C·E·斯克特 申請人:高通股份有限公司