專利名稱：虛擬無線電設(shè)備接口的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與內(nèi)裝微處理器的無線電通信設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域有關(guān)，具體地說，與在無線電通信設(shè)備中所使用的微處理器的體系結(jié)構(gòu)及操作系統(tǒng)有關(guān)。
通常，計算機執(zhí)行一系列適合旨在應(yīng)用的任務(wù)。一個“任務(wù)”定義為一個含有數(shù)據(jù)和可執(zhí)行程序的自封閉軟件包，這些可執(zhí)行程序?qū)?shù)據(jù)進行處理，完成邏輯功能，因此可與其它一些系統(tǒng)中的一個“進程”相比擬。在一個操作系統(tǒng)的環(huán)境中，操作系統(tǒng)提供內(nèi)務(wù)處理，或者直接控制軟件包內(nèi)的各進程。進程，或者說任務(wù)，通常由一個或幾個子程序構(gòu)成。
在一個進程中希望數(shù)據(jù)只能由該進程存取，而不能從外部，亦即不能由其他進程存取。進程可以用來實現(xiàn)“目標”、“模塊”或其他較高層次的數(shù)據(jù)抽象化。在各種通信設(shè)備中，一個產(chǎn)品系列的特點、控制和硬件平臺通常與其他產(chǎn)品系列的有所不同，因此希望有一個完全可移植的進程。在這個進程中，可以將目標、模塊和較高層次的數(shù)據(jù)抽象化從一個設(shè)計轉(zhuǎn)移到另一個設(shè)計，而不需要花多大的設(shè)計開銷。
在原有技術(shù)中，一個已知系統(tǒng)有一個重三層次的微處理器無線電操作系統(tǒng)。這個操作系統(tǒng)提供了一個可以處理對處理時間不作要求的任務(wù)的后臺執(zhí)行程序、一個可以處理要求實時處理的任務(wù)的前臺執(zhí)執(zhí)行程序。這類系統(tǒng)的問題是，所有各程序段都互相關(guān)連，以至每當要改變一個程序段時就必需也要改變其它各段。因此，延誤了時間。這類為了使各獨立程序段協(xié)調(diào)必需重新設(shè)計無關(guān)區(qū)域的缺點大大增加了成本。此外，這些系統(tǒng)非常依賴任務(wù)的時間靈敏性，從而要根據(jù)系統(tǒng)的定時靈敏性對設(shè)備的總體操作提供支持。
已經(jīng)開發(fā)出根據(jù)消息傳送而不是根據(jù)由中斷實現(xiàn)時間靈敏的操作系統(tǒng)。在這些操作系統(tǒng)中，兩個進程用消息交換數(shù)據(jù)或進行其他方面的通信。這些消息還使硬件可達到透明。一個設(shè)置在系統(tǒng)任何區(qū)域的進程現(xiàn)在就可以向處在系統(tǒng)任何區(qū)域的任何其他進程(如果知道該進程名)發(fā)送信息。這個方法雖然解決了體系結(jié)構(gòu)的某些問題，但并沒有使這種體系結(jié)構(gòu)具有可移植性。
因此，需要開發(fā)一種在各種通信設(shè)備中使用的體系結(jié)構(gòu)，這種體系結(jié)構(gòu)采用一種適合所有新的無線電產(chǎn)品的各種平臺和人機控制的通用體積結(jié)構(gòu)，從而減少了設(shè)計時間，提高了設(shè)計效率。
簡單地說，本發(fā)明所揭示的通信設(shè)置具有至少一個特點和至少一個規(guī)約，以便與其他通信設(shè)備進行通信。這種通信設(shè)備包括三個裝置，即特點/規(guī)約裝置、用戶人機控制裝置和硬件平臺。特點/規(guī)約裝置用來控制這至少一個特點和至少一個規(guī)約。用戶人機控制裝置(有一個接到特點/規(guī)約裝置的第一接口，該接口使用戶人機控制裝置的變更不會影響特點/規(guī)約裝置。硬件平臺有一個接到特點/規(guī)約裝置的第二接口，該接口使硬件平臺的變更不會影響特點/規(guī)約裝置或用戶人機控制裝置。
在本說明書的附圖中

圖1為本發(fā)明提出的微處理器控制的雙向無線電通信設(shè)備的方框圖;
圖2示出了本發(fā)明提出的控制圖1所示無線電通信設(shè)備的控制體系結(jié)構(gòu);
圖3為圖2的控制體系結(jié)構(gòu)圖的另一種表示方式;
圖4為本發(fā)明提出的特點和規(guī)約層次的各元的方框圖;以及圖5為本發(fā)明提出的硬件平臺的各元的方框圖。
圖1示出了本發(fā)明提出的一個諸如雙向無線設(shè)備之類的無線電通信設(shè)備100。在該設(shè)備中有一個與各種無線電硬件器件，或總稱為硬件220，及其他一些邏輯單元連接的微處理器或微計算機11(諸如莫托羅拉公司制造的MC68HC11)。微計算機11包括含有只讀存儲器(ROM)280和隨機存取存儲器(RAM)210的內(nèi)存儲件、輸入/輸出(I/O)接口218和串行通信接口(SCI)即低層次串行總線控制器24。其他邏輯器件有外存儲器12和支持邏輯13，為從事該技術(shù)領(lǐng)域者所周知。在這個優(yōu)選實施例中，ROM280的容量要求至少為32K字節(jié)，而RAM210的容量至少為8K字節(jié)。最好，微計算機11能采用存儲器映射，從而可用的虛擬ROM空間可以大大超過64K字節(jié)。
在此對虛擬無線電接口標準(VRIS)作一概要介紹，這將有利于對本發(fā)明的原理的理解。這個標準的各個組成的詳細情況如下。通常VRIS規(guī)定了無線電通信設(shè)備內(nèi)部的軟件和硬件之間的一個標準接口。因此，VRIS規(guī)定了一套用來開發(fā)不同的無線電通信的特點和/或用戶要求的被稱作服務(wù)的程序、方法和規(guī)則。如果這個無線電通信的特點和/或用戶要求都是采用VRIS來開發(fā)的，則為了將這些特點和/或用戶要求移到一個新的平臺(硬件)，所要做的工作就只是對以與所規(guī)定的標準兼容的方式訪問這個新硬件的服務(wù)進行開發(fā)。為了適應(yīng)各種無線電通信設(shè)備用戶接口的獨特性，VRIS還規(guī)定了一個人機控制接口，將用戶接口獨特代碼與各平臺通用代碼隔離。圖2和圖3示出了VRIS的特點及其各個層次和各個接口的情況。
在這個優(yōu)選實施例中，VRIS并沒有具體規(guī)定實際存儲器映射和/或模型應(yīng)該象是怎樣的，而是對那些可采用的選擇方案加了一些限制。其中最為突出的是，ROM280應(yīng)該有一個連續(xù)可用(亦即可供映入)的公共區(qū)段。為了獲得良好的性能;該區(qū)段應(yīng)該是一個容量大于16K字節(jié)，最好是32K字節(jié)的大存儲塊。這是支持在這個無線電接口標準中所規(guī)定的核心程序230及至少是各服務(wù)調(diào)用的入口地址和映射程序所必需的。
通信設(shè)備100還包括接收機84。接收機84接收天線82送來的射頻信號，將之耦合到射頻解調(diào)器16，進行解調(diào)。天線82與接收機84的連接可以通過天線轉(zhuǎn)換開關(guān)(來示出)來實現(xiàn)。通信設(shè)備中通常用天線轉(zhuǎn)換開關(guān)將天線有選擇地接到發(fā)射機或接收機上。經(jīng)解調(diào)器16解調(diào)后的信號饋送到微計算機11和譯碼器10。譯碼器10能對諸如中斷出境信令字(OSW)信息那樣的數(shù)字讞制數(shù)據(jù)或諸如雙音多頻(DTMF)那樣的模擬數(shù)據(jù)進行譯碼?；蛘?，這些譯碼功能可以由微計算機11直接完成。解調(diào)器16輸出的另一個信號加到靜噪電路60，以便向微計算機11提供載波檢測信息。
解調(diào)器16輸出的已經(jīng)解調(diào)的信號含有第一標準化格式，該格式可能歸于由圖3的特點/規(guī)約層次310處理的各規(guī)約中的某個規(guī)約。解調(diào)器16的輸出信號通過譯碼器10加到微計算機11的與特點/規(guī)約層次310有關(guān)的區(qū)段。在特點/規(guī)約層次310，經(jīng)解調(diào)的信息信號的標準化格式得到處理，產(chǎn)生一個控制信號和一個具有第二標準化格式的第二信號。第二信號通過第二接口304和高層次接口標準306加到人機/控制層次302。在人機/控制層次302，第二信號的第二標準化得到處理，產(chǎn)生由第二通信設(shè)備發(fā)送的信息信號。
在發(fā)送這方面，發(fā)射機80通過天線轉(zhuǎn)換開關(guān)或其他常用的耦合器接到天線82。加到發(fā)射機80的輸入信號可以來自拾音器90或數(shù)據(jù)編碼器102。發(fā)射機80用這些輸入信號對載波信號進行調(diào)制，以便在發(fā)射頻通信信道上傳輸?；蛘撸幋a器102本身就包括信令濾波器19，提供一個通過串行外圍接口18接到用戶人機控制層次302的調(diào)制器。發(fā)射機80由微計算機11發(fā)出的Tx允許信號控制，啟動工作。在發(fā)送通路中，微計算機11本地產(chǎn)生的信息信號在串行外圍接口18的控制下加到編碼器102。人機/控制層302通過接口層304和高層接口標準306接到特點/規(guī)約層310。信息信號的規(guī)約在特點/規(guī)約層310加以變換后，通過接口送到硬件平臺318，由發(fā)射機80發(fā)送。
微計算機11還通過串行外圍接口18向數(shù)字編碼器102提供一個允許信號，對數(shù)字編碼器102進行控制。在這個優(yōu)選實施例中，用一個通常稱為推講(PTT)開關(guān)的常接地瞬時開關(guān)120來請求發(fā)送信號。開關(guān)120一動作，就將由直流電源130產(chǎn)生的邏輯高電平加到微計算機11中的I/O口218，從而微計算機11中的I/O口218，從而微計算機11向發(fā)射機80發(fā)出發(fā)送允許信號。雖然，譯碼器10和編碼器102在這里示為無線電硬件平臺318中兩個分離的方框，但很容易理解，這兩者可以組合成一個既能對經(jīng)解調(diào)信號進行譯碼又能對信息信號進行編碼的接口。
此外，電源調(diào)整控制器17接到直流電源130，為無線電通信設(shè)備100中的各個部件提供合適的電源。電源調(diào)整控制器17接收一個由數(shù)模變換器22輸出的控制信號。加到模數(shù)變換器22的數(shù)字信號是通過串行外圍接口(SPI)18在信號線51上提供的。如前所述，SPI18的輸入由微計算機11通過總線230提供。
基本說來，串行外圍總線230用于在無線電硬件和一些外圍設(shè)備(諸如顯示信息的顯示器160、輸入數(shù)據(jù)和控制信息的鍵盤170等)之間建立通信。串行外圍總線230還用來通過安裝在無線電通信設(shè)備100外側(cè)面上的一個連接器與外界進行通信。無線電通信設(shè)備100的所有操作部件和附屬可選控制器都是通過這個外部串行總線230成為所訪問的，因此對將來的擴展非常方便。串行總線230是一個物理媒體，通過這個媒體可以向外界發(fā)送數(shù)據(jù)和從外界接收數(shù)據(jù)。串行通信接口24的功能是向串行總線信息提供物理接口。
微計算機11直接與無線電硬件220對接，完成與一個特定的無線電設(shè)備相關(guān)聯(lián)的許多低層次的任務(wù)。這些任務(wù)包括合成器控制21，發(fā)射功率電平控制17，音頻靜噪40，信道掃描邏輯26，接收/發(fā)射和發(fā)射/接收順序定時260，以及亞聲頻信令產(chǎn)生和檢測250。
這樣配置后，微計算機11接收有關(guān)無線電設(shè)備工作情況的信息，對無線電設(shè)備的工作模式起著十分重大的影響。例如，在中繼通信應(yīng)用模式中，微計算計11提供了必需的軟件資源，可以與中斷控制中心的信道分配和信道維護信息以及其他信令相互作用。另一方面，在傳統(tǒng)的無線電設(shè)備工作中，微計算機11將支持信道掃描工作、優(yōu)先信道掃描工作以及其他適當?shù)男帕盥氊煛?br> 無線電設(shè)備軟件中的任務(wù)由微計算機11的操作系統(tǒng)進行控制和調(diào)度。在本發(fā)明的軟件操作環(huán)境中，軟件操作系統(tǒng)是一個為莫托羅拉公司的微處理器MC68HX11開發(fā)和最佳化了的無線電設(shè)備操作系統(tǒng)(ROS)。這個操作系統(tǒng)是專為無線電設(shè)備的應(yīng)用而設(shè)計的，以便達到較高的模塊化程度和促進再次使用。該操作系統(tǒng)覆蓋了本發(fā)明的控制結(jié)構(gòu)體系，通常起著系統(tǒng)中各任務(wù)的管理器和調(diào)度器的作用。在ROS物理代碼目標模塊中，系統(tǒng)根據(jù)任務(wù)配置，而任務(wù)通信則通過一些簡單的消息模塊實現(xiàn)。一個消息是一個長度固定不變、作廢吸數(shù)據(jù)的緩沖器，這數(shù)據(jù)控制一個進程和/或供給該進程執(zhí)行操作所需的信息。因此，緩沖器載有進程或任務(wù)之間的信息、參量數(shù)據(jù)或變量。在這消息中，有一個含有發(fā)送端標識(ID)的標題，向接收任務(wù)提供有關(guān)該消息出自哪里的信息，以便接收任務(wù)正確地解釋消息中的數(shù)據(jù)。
發(fā)送給進程或任務(wù)的消息排成先進先出(FIFO)形消息隊列。有一個優(yōu)行排隊機構(gòu)，使優(yōu)先消息自動地被置于接收端消息隊列的前列。
每個進程或任務(wù)都有一個稱為“任務(wù)標識”的唯一標識符，能用來確定任務(wù)的位置。標識在進程建立時由操作系統(tǒng)指定，操作系統(tǒng)用它對進程進行物理定位。系統(tǒng)中的每個進程或任務(wù)都有一個唯一的任務(wù)標識。參照任務(wù)標識，消息發(fā)向相應(yīng)的任務(wù)。具體地說，任務(wù)標識是一個指向任務(wù)節(jié)點(即RAM210中的任務(wù)控制塊)的指針。每個任務(wù)還有一個唯一地識別任務(wù)或進程的唯一任務(wù)名。操作系統(tǒng)向任務(wù)標識翻譯提供一個任務(wù)名。
圖2示出了按照本發(fā)明所提出的一個基于VRIS的功能性的三層標準。虛線所圍的分別為VRIS的一個層，即低層270、高層390和普通層290。一個層也就是一群有關(guān)的進程或任務(wù)(例如272、282、392等)。
一個圓圈表示在用分層結(jié)構(gòu)表示系統(tǒng)時的一個ROS任務(wù)或一組ROS任務(wù)。因此，層將任務(wù)分別制成較小、較容易管理的子系統(tǒng)。這些有關(guān)的任務(wù)執(zhí)行在抽象層次上或功能性上相近的功能。
在基于VRIS功能性的三層標準中，硬件程序(如合成器編程21)和時間緊要功能(如為編碼器102、解碼器10、串行總線控制器29提供硬件接口274、276、278)形成低層次的VRIS270。因此，低層次任務(wù)的例子是串行總線命令譯碼278和其他為硬件平臺220提供接口的任務(wù)(如鍵盤掃描170、聲音路由選擇40、合成器編程21等)。
為了適應(yīng)各種無線電設(shè)備中用戶接口的獨特性，VRIS標準定義了一個控制或模型獨特的人機層次作為高層次VRIS390。這個高層次的VRIS層負責無線電設(shè)備的用戶人機控制，如鍵盤功能、音量控制、應(yīng)急鍵等。
任務(wù)292的其余部分，即各種無線電設(shè)備的特點、用戶要求和通信規(guī)約等，都是與無線電設(shè)備無關(guān)的，或者說是歷來穩(wěn)定的，這些都聚集在普通層次的VRIS290內(nèi)。因此，普通層次任務(wù)的例子是為信號的編碼294和解碼296以及音調(diào)產(chǎn)生請求299提供軟件接口。這些音調(diào)產(chǎn)生請求被送到低層次270內(nèi)的音調(diào)產(chǎn)生器231，產(chǎn)生音調(diào)。
受操作人員輸入控制的任務(wù)進一步劃分為處在低層次270的與硬件有關(guān)的數(shù)據(jù)產(chǎn)生任務(wù)272(如檢測操作員閉合一個開關(guān))和處在高層次390的與硬件無關(guān)的數(shù)據(jù)接收任務(wù)392(如執(zhí)行由對接收到開關(guān)按壓信息作出響應(yīng)的操作所選定的無線電設(shè)備操作)。
通常，源和接收器分別是無線電設(shè)備軟件在運行時所產(chǎn)生的非同步數(shù)據(jù)的產(chǎn)生裝置和使用裝置。具體地說，VRIS在功能上將一個虛擬源，也就是一個與硬件有關(guān)的數(shù)據(jù)產(chǎn)生任務(wù)272，定義為一個收集和分配以非同步方式產(chǎn)生的數(shù)據(jù)的方法。這數(shù)據(jù)包括從外界進入的外部數(shù)據(jù)(如越空信令數(shù)據(jù)10)、某些內(nèi)部產(chǎn)生的無線電設(shè)備信息(如收、發(fā)狀態(tài)指示)以及已經(jīng)提到過的象按壓用戶按鈕或扳動開關(guān)那樣的用戶輸入。這數(shù)據(jù)由低層次VRIS的與硬件有關(guān)的平臺220接收。
這樣，虛擬源提供了一個接收低層信息而與無線電平臺中的實際硬件無關(guān)的結(jié)構(gòu)。此外，虛擬源還為其他任務(wù)提供了根據(jù)請求接收或停止接收低層次信息拷貝的方式。這種接收拷貝的方式稱為向一個虛擬源預訂。低層次信息拷貝通過ROS消息發(fā)送給預訂表中的所有任務(wù)。虛擬源對非同步接收到的數(shù)據(jù)進行收集。在有些情況下，低層次VRIS還將數(shù)據(jù)在分配前處理成更為有用的形式。因此，不同形式的數(shù)據(jù)按邏輯被收集入一組虛擬源內(nèi)。
按照VRIS標準，一個進程或任務(wù)，無論是處在普通層次還是高層次的都不能直接與低層次內(nèi)的任務(wù)通信。所有與低層次任務(wù)的來往通信均在低層次VRIS定義內(nèi)進行，該定義提供了一個使其他軟件不知道低層次的實際執(zhí)行工具的邏輯接口。將高層次390和普通層次290與低層次270隔離的是低層次接口228。
層間隔離還有如圖所示的高層次接口238，該接口將高層次390與普通層次290隔離。采用多個接口的優(yōu)點是改善了提高代碼復用性的隔離。
接口228都是一組相應(yīng)預先規(guī)定的功能和/或消息格式，使得一個任務(wù)可以獨立設(shè)計和寫入，而與系統(tǒng)中的其他任務(wù)無關(guān)。構(gòu)成高層次接口238的是使該接口兩側(cè)的任務(wù)可以相互通信的一組預定ROS消息格式239。在符號上，連接任務(wù)的帶箭頭實線239表示從一個任務(wù)發(fā)級另一個任務(wù)的ROS消息。
低層次接口228包括由各個虛擬源定義的一組預先規(guī)定的ROS消息格式229。此外，低層次接口228還包括一組預先規(guī)定的VRIS功能調(diào)用227，使得處在該接口的高層次和普通層次那側(cè)的任務(wù)可以將信息發(fā)送給低層次。功能調(diào)用227在圖2中用點劃線表示。
因此，通過使接口定義形式化和標準化，使用與現(xiàn)存硬件平臺無關(guān)的接口定義，就能寫入一個高層次或普通層次的任務(wù)。這樣，這個新設(shè)計的任務(wù)就與究竟怎樣實現(xiàn)低層次無關(guān)。這種高度的獨立使接口兩側(cè)的軟件都具有較好的復用性。
所以，低層次接口228提供了一整套軟件服務(wù)，由高層次的人機控制層390和普通層次的特點層290用來與硬件平臺220通信和控制硬件平臺220。如果各種無線電設(shè)備的特點和用戶要求都是用標準的程序、方法和規(guī)則(亦即低層次VRIS服務(wù))開發(fā)的，那末為了改變特點或用戶要求以適應(yīng)一種新的無線電產(chǎn)品，所要做的就只限于開發(fā)以與所規(guī)定的標準相兼容的方式訪問新的硬件平臺的那些服務(wù)，例如一個低層次調(diào)用。形式和接口遵守VRIS的功能調(diào)用227都是軟件程序，這些軟件程序通過使用可以與ISR/驅(qū)動器440(或開關(guān)傳感器)和/或服務(wù)222一起使用的與無線電設(shè)備無關(guān)的軟件能夠?qū)崿F(xiàn)專用的無線電功能。
圖中，黑粗豎條表示是低層次接口228一部分的低層次(LL-VRIS)服務(wù)。這部分低層次VRIS接口帶有指向它的點劃線，因此是一個“接收器”。一個LL-VRIS服務(wù)可以是一個接收器222，這意味著，相應(yīng)的一個-VRIS功能是由高層次390或普通層次290中的一個任務(wù)調(diào)用的。低層次270含有各專用的無線電任務(wù)，因此接受來自普通和/或高層次調(diào)用227的控制。顯然，低層次服務(wù)必需對來自普通層次和高層次的所有其他調(diào)用功能是透明的。對接收器所接受的功能調(diào)用作出響應(yīng)產(chǎn)生ROS消息232的低層次虛擬源服務(wù)，在圖中用黑粗豎條表示，上面帶有向外發(fā)出的實線箭頭。
為了更好地理解本發(fā)明的原理，可以采用另一種方式來描述無線電通信設(shè)備100的各層次之間接口結(jié)構(gòu)的優(yōu)選實施例。這種方式示于圖3，圖中示出了通信設(shè)備100的各層情況。這些層用不同的標記號標志，以免在重疊區(qū)混淆不清。總的來說，圖2和圖3都示出了本發(fā)明所提出的VRIS接口。這兩個VRIS接口都包括多個帶接口和接口標準的層，所不同的是表示方式。這樣就更為清晰地示出了本發(fā)明的情況。
所示出的結(jié)構(gòu)具有三個層次硬件平臺318、特點/規(guī)約層次310和人機/控制層次302。這三個層次分別相當于低層次、普通層次和高層次，如上所述。這個結(jié)構(gòu)包括三個接口(數(shù)據(jù)翻譯器)304、314和316。連接這三個接口的是兩個接口標準306和320。接口標準306、310、318之間的通信標準化。高層次接口304在人機/控制層次302和特點/規(guī)約層次310之間提供一個第一標準化接口306。低層次接口314提供的低/中層次接口標準320將特點/規(guī)約層次310接到硬件平臺318。接口標準320還被中間接口316用來提供硬件平臺318和人機/控制層次302之間的接口。這幾個接口和標準使層次302、310、318都成為可移植層次。也就是說，只要保持這些接口和遵守這些接口標準，無論是層次302、310還是層次318都可以用其他同層次的代替。這種可移植性使得通信設(shè)備100具有在改變某一層次時不需要改變其他層次的能力。具體地說，例如硬件平臺318可以加以改變，以便滿足新的工作需要。這個新的硬件平臺將具適合接到低層次和中層次的接口314、316。這樣，不需要對特點/規(guī)約層次310和人機/控制層次302作相應(yīng)改變，這個新的硬件平臺就能與這兩個層次進行通信。
特點/規(guī)約層次310的功能中包括使一個單獨的信令表中的信令特點和與無線電設(shè)備無關(guān)的特點集相互配合的功能。例如，在“應(yīng)急狀態(tài)”希望無線電設(shè)備不響應(yīng)發(fā)來的“呼叫警報”。這個功能是通過特點/規(guī)約層次310提供的。
特點/規(guī)約層次310的另一個功能是為歷來穩(wěn)定的信令事件人機產(chǎn)生暫短信令音。高層次302知道哪一個暫短信令音將由普通層次310處理，即使可能還需要附加無線電設(shè)備專用的人機反饋。例如，當無線電設(shè)備掃描時在一個優(yōu)選信道上沒有靜噪，則普通層次310將發(fā)出嘟嘟聲。
特點/規(guī)約層310還有一個功能，向接到高層次302的一個固定接口提供足夠的運行時間配置選擇、控制和輸出。這本來就已經(jīng)允許一個不同的無線電設(shè)備人機控制和所預期的新的無線電設(shè)備人機控制實現(xiàn)獨特的，但是類似的，人機控制要求。例如，為了實現(xiàn)電話的特點，必需提供一個能夠DTMF“直拔”的功能輸入(即人機控制的“預拔”形式)自動地進入電話信道，用戶準備好要撥的號碼，當用戶輸入了這個號碼后，信道進入和撥號就得到自動處理。
使用了接口304、314、316和接口標準306、320，要改變通信設(shè)備100中的各個層次就十分方便。在必需改變某一部分以滿足特定的工作要求或特性時，不再需要改變一個通信設(shè)備的整個體系結(jié)構(gòu)了。
在人機/控制層次302所執(zhí)行的功能中包括為無線電設(shè)備100提供顯示、視覺指示、機械開關(guān)和所聽音的人機控制。層次302的另一個功能是控制特點/規(guī)約層次310，使得該層次根據(jù)人機控制輸入完成用戶希望完成的任務(wù)。
人機/控制層次302還提供了根據(jù)來自特點/規(guī)約層次310的事件和條件與人機控制的狀態(tài)信息和其他高層次人機控制的規(guī)則和條件的組合情況進行視覺和/或聽覺反饋的功能。對在一個信令規(guī)約特點集內(nèi)或橫跨幾個信令規(guī)約特征集的那些原本取決于無線電設(shè)備于用人機控制定義折特點的相互配合情況作出規(guī)定的人機控制規(guī)則和條件也由層次302處理。
高層次接口標準306提供了人機/控制層次和特點/規(guī)約層次相應(yīng)接口304所使用的通信標準。這個接口標準306可以被看作是處在層次302和310之間的一個中介層。當必需改變層次302或310時，無論是在層次302還是層次310的接口層304都應(yīng)該維護接口標準306。由于維護了接口標準306，因此改變?nèi)藱C/控制層次302不會對特點/規(guī)約層次310產(chǎn)生任何影響，反之亦然。
類似，接口標準320通過相應(yīng)接口夾在硬件平臺318與特點/規(guī)約層次310和人機/控制層次302之間。同樣，只要保持接口標準320和不改變接口314、316，無論改變這三個層次302、310、318中的哪一個層次都不需要改變其他兩個層次。這是非常有意義的，因為在只需要修改某一部分時，不必花貫時間和資源去重新設(shè)計其他各部分。
可以由圖3看到，人機/控制層次302包括鍵盤解釋302、特點控制3024、顯示消息3026、無線電設(shè)備模式選擇3028和翻譯器3030。這些模塊為人機/控制層302提供了各種功能。鍵盤解釋模塊3022使用一些解碼器來確定用戶的鍵盤輸入。在本優(yōu)選實施例中，由微計算機11提供鍵盤輸入的解碼功能。鍵盤170通過串行外圍接口18和總線230接到微計算機11。
特點/控制模塊3024對在一個具體的通信設(shè)備中所要實現(xiàn)的特定特點進行控制，提供用戶通過人機控制采用由特點/規(guī)約層次310給出的特點的功能。顯示消息模塊3026用于在顯示器160上顯示消息。要求顯示的信息有輸入數(shù)據(jù)、需要顯示的鍵盤輸入、警報等等。無線電設(shè)備模式選擇模塊3028可以使無線電設(shè)備工作于幾個模式(如常規(guī)、中繼等)中的一個模式。這些模式是無線電通信設(shè)備100的工作模式，對于不同的設(shè)備可以是不同的。翻譯模塊3030用來將本層次所產(chǎn)生的要送到高層次接口標準306的信息翻譯成適合于通過接口304發(fā)給特點/規(guī)約層次310的形式。翻譯模塊3030還用來翻譯要送到通過接口316接到硬件平臺318的低層次接口標準320的人機/控制層次信息。
應(yīng)該注意的是，模塊3022、3024、3026和3028是用戶通過人機/控制層次302可以選用的模塊。與人機/控制層302關(guān)聯(lián)的這些任務(wù)，都是通過模塊3022、3024、3026和3028得到執(zhí)行的。引用這些模塊只是為了說明本發(fā)明的這個優(yōu)選實施例，不應(yīng)該理解成為對本發(fā)明的限制?？梢岳斫?，根據(jù)需要，可以再增加一些其他的可和特點的改動也不需要對其他各部件進行多少重新設(shè)計?？梢岳斫?，采用了這種方案，就不再需要重新對整個通信設(shè)備100進行設(shè)計來滿足一個新的產(chǎn)品的要求。本發(fā)明的一個有意義的優(yōu)點是縮短了設(shè)計和開發(fā)時間，這是因為在只改變一個部件時并不需要相應(yīng)重新設(shè)計其他幾個部件。因此，當通信設(shè)備100的結(jié)構(gòu)按本發(fā)明所提出的方式配置時，對某一層次的改動就不會涉及其他層次。
總而言之，按照本發(fā)明，對無線電通信設(shè)備各區(qū)段(包括硬件平臺)之間的幾個標準接口作了規(guī)定，這避免了在現(xiàn)有的無線電通信設(shè)備中所常見的多余重復設(shè)計。對于這些接口還規(guī)定了一組稱為服務(wù)的程序、方法和規(guī)則。這些程序、方法和規(guī)則由無線電設(shè)備的設(shè)計者用來開發(fā)各種無電設(shè)備的特點和/或用戶要求。如果無線電設(shè)備的特點和/或用戶要求是應(yīng)用這些接口加以開發(fā)的，則為了將這特點和/或用戶要求移植到一個新的硬件平臺上，所要做的就只限于開發(fā)以與所規(guī)定的接口標準相兼容的方式訪問這個新的硬件平臺的那些服務(wù)。由于在各種無線電通信產(chǎn)品中用戶接口的獨特性，因此這些接口標準還規(guī)定了一個人機控制接口，將用戶接口的獨特代碼與各平臺通用代碼隔離。
在這種分層的體系中，從一個層次到下一個層次之間的邊界是一組由接口標準規(guī)定的服務(wù)的規(guī)則。這些接口標準所規(guī)定的軟件環(huán)境是以一個優(yōu)先任務(wù)分配內(nèi)核為基礎(chǔ)的。這個內(nèi)核就是無線電設(shè)備操作系統(tǒng)(ROS)。這個模型具有嚴格定義的接口，這些接口規(guī)定了內(nèi)選項，這并不背離本發(fā)明的精神實質(zhì)。此外，應(yīng)該注意到，硬件平臺318提供了本發(fā)明的可移植解碼裝置。
圖4示出了本發(fā)明所提出的特點/規(guī)約層次310的內(nèi)部各元。就總的來看，特點/規(guī)約層次310包括兩個子層次，即特點層次402和規(guī)約層次410。子層次402之間的連接和通信由第二中間接口404和第三接口標準406提供。同樣，由于有了第二標準化接口404，使得規(guī)約層次410或特點層次402的改變并不會影響另一個層次。特點層次402包括一組用幾個內(nèi)部模塊中的一個或多個模塊來實現(xiàn)的任務(wù)。這些模塊包括調(diào)度4022、呼叫警報4024、專用通信4028。如果需要的話，可以在特點層次402內(nèi)再增加一些另外的任務(wù)所需要的模塊。
由電話連接模塊4028執(zhí)行的任務(wù)，正如其名稱所指，是為用戶提供與一個電話系統(tǒng)連接的能力，使得用戶可以通過無線電通信設(shè)備100利用射頻通信信道進行電話通信。專用通信模塊4026用來保證無線電通信設(shè)備100和其他同類產(chǎn)品之間的專用通話通信。另一方面，呼叫警報模塊4024則是使一個二級通信機可以尋呼該通信設(shè)備100。這個特點為用戶提供了在他方便的時候回答尋呼的能力，而不象專用通話時那樣，必需立即對入呼作出響應(yīng)。
類似，規(guī)約層次410包括一組用MDC規(guī)約模塊4102、常規(guī)模塊4104、中繼模塊4106和保密模塊4108中的一個或幾個模塊來實現(xiàn)的任務(wù)。規(guī)約層次410，正如其名稱所指，負責將在通信設(shè)備100與310、318所執(zhí)行的各任務(wù)分別指定一個取自分區(qū)存儲裝置的緩沖器。在內(nèi)核508中還有一個控制處理器，用來在發(fā)生硬件中斷時對這些中斷進行處理。該內(nèi)核還負責提供一個硬件接口，將硬件平臺318接到標準化接口320上。也就是說，硬件平臺318與層次302、310之間的硬件接口是由內(nèi)核508提供的。正如所看到的那樣，內(nèi)核508的功能范圍很廣。這里所列舉的這些功能只是為了說明硬件平臺318的工作情況，因此不應(yīng)該理解為對內(nèi)核508的功能范圍有所限制。顯然，在處理內(nèi)核508外部任務(wù)上功能范圍有些不同并不違背本發(fā)明的精神實質(zhì)。
無線電操作軟件(ROS)502為任務(wù)調(diào)度通信、緩沖池管理、任務(wù)定時和存儲分配提供支持。ROS502確定由層次302、310、318實施的各種任務(wù)的調(diào)度。無論是內(nèi)部的還是在層次302、310、318之間的通信消息也都由ROS502處理。在ROS502內(nèi)可以駐留一個緩沖池管理程序，協(xié)助內(nèi)核508執(zhí)行它的緩沖池管理任務(wù)。低層次支持504包括一些編碼器、解碼器和翻譯器。編碼器用來對硬件平臺318發(fā)向低/中層次接口標準320發(fā)來的信息，并將這個信息轉(zhuǎn)換成硬件平臺318所“理解”的語言。中斷處理器506為通常用來控制通信設(shè)備100的各中斷提供服務(wù)。
熟悉該技術(shù)領(lǐng)域的人員能夠理解，內(nèi)核508可以是ROS502的一個子區(qū)段。許多由ROS502完成的功能同樣也可以由內(nèi)核508完成，反之亦然。所以用一個獨立的塊來標志內(nèi)核508的功能是為了其他設(shè)備的通信中所使用的規(guī)約公式化的任務(wù)。保密模塊4108提供了無線電通信設(shè)備100與其他通信設(shè)備之間保密通信。MDC規(guī)約是一個莫拉羅拉公司為移動和便攜式無線電產(chǎn)品之間的數(shù)據(jù)通令所制定的規(guī)約。常規(guī)規(guī)約和中繼規(guī)約在該技術(shù)領(lǐng)域中為眾所周知，前者由不使用中央控制器的無線電設(shè)備使用，而后者則要使用一個中央控制器對各設(shè)備之間的通話加以控制和處理。
總而言之，特點/規(guī)約層次310也可以是由一個特點層次和一個規(guī)約層次組成，這兩個層次通過一個提供一個第三標準化接口的第二中間層次接口相互耦合。這個標準化接口可以保證無論是改變特點層次還是規(guī)約層次都不需要改變另一個層次。
圖5示出了本發(fā)明所提出的硬件平觀318的內(nèi)部各元。硬件平臺318包括四個通用程序段，即無線電操作系統(tǒng)502、低層次支持504、中斷處理器506和內(nèi)核508。這些程序段共同工作，使硬件平臺318運行。內(nèi)核508用來提供一個內(nèi)核和一個硬件接口。內(nèi)核508執(zhí)行諸如將存儲部分210、280分區(qū)那樣的功能，以便產(chǎn)生一些緩沖器或只讀存儲體。這些緩沖器由各組成部分(包括微計算機11)用來執(zhí)行它們的功能。內(nèi)核508還對由人機/控制裝置302和特點/規(guī)約裝置310所執(zhí)行的任務(wù)進行調(diào)度。硬件平臺318執(zhí)行的任務(wù)也由內(nèi)核508處理和調(diào)度。處理在人機/控制層次302、特點/規(guī)約層次310和硬件平臺318中運行的各任務(wù)之間的消息，也是屬于內(nèi)核508的職責。內(nèi)核508包括一個緩沖池管理器，用來為由三個層次302、增強對本發(fā)明的理解。
應(yīng)該注意到，雖然以上試圖結(jié)合無線電通信設(shè)備100的各部件定義層次302、310、318的操作，然而可以充分理解，某些部件可以用來實現(xiàn)幾個操作，而不只限制在某一特定層次下才起作用。在對優(yōu)選實施例進行說明的整個過程中，已經(jīng)試圖精確地給出各層次302、310、318的功能特性和無線設(shè)備100的一個或多個部件的歸屬情況。也可以遇到或多或少和有意無意偏離這些核心功能屬性的情況。下面這一段更為明確地說明了各層和與之有關(guān)的硬件部件的相互依賴關(guān)系。
通常，與顯示器160、鍵盤170和諸如PTT120那樣的各種控制器有關(guān)的這些功能調(diào)用被看作是人機/控制層次302的部分功能。與編碼器102、解碼器10、合成器編程21和串行外圍接口有關(guān)的那些功能調(diào)用屬于特點/規(guī)約層次310。而其他各元則提供不屬于任何層次的通用功能。由此可見，由各層次執(zhí)行的這些任務(wù)和功能調(diào)用都可以利用無線電設(shè)備100某些部件。正是這些部件的各個工作情況規(guī)定了層和部件之間的基本關(guān)系。因此，無論改變部件、規(guī)約或特點中的哪一項都可以不用改變其他各項。
實驗可證明，通過改變串行外圍接口18和SCI24的操作程序，可以用不同的微計算機來代替MC68HC11，十分方便。只要接口304、314、316和接口標準306、320保持不變，通信設(shè)備100的其他部件就能接到這個新的微計算機上。類似，通信設(shè)備100的人機控制核支持任務(wù)間通信的方式，從而既保證了各功能的實時優(yōu)先化，也保證了結(jié)構(gòu)的模塊化。這提供了一種能夠用于各種硬件平臺和人機控制和通用體系結(jié)構(gòu)，設(shè)計效率非常高。也就是說，由于能夠改變某一層而不影響其他層，因此大大簡化了設(shè)計，提高了設(shè)計效率。
權(quán)利要求
1.一種具有一個硬件平臺和至少一個工作特點的無線電通信設(shè)備，其特征是這種無線電通信設(shè)備包括接收裝置，用來接收一個受到信息信號調(diào)制的射頻信號，從而產(chǎn)生一個接收信號；解調(diào)裝置，用來對接收信號解調(diào)，從而產(chǎn)生一個具有第一標準化格式的第一信號；特點/規(guī)約裝置，用來控制至少一個工作特點；第一接口裝置，用來將解調(diào)裝置產(chǎn)生的第一信號耦合到特點/規(guī)約裝置，而特點規(guī)約裝置對通過第一接口裝置耦合輸入的第一信號的第一標準化格式進行處理，從而產(chǎn)生一個控制信號和一個具有第二標準化格式的第二信號；用戶人機控制裝置，用來提供該無線電通信設(shè)備與一個用戶之間的接口；以及第二接口裝置，用來將特點/規(guī)約裝置產(chǎn)生的第二信號耦合到用戶人機控制裝置，而用戶人機控制裝置對第二信號的第二標準化格式進行處理，從而產(chǎn)生信息信號。
2.權(quán)利要求1提出的無線電通信設(shè)備，其特征是這種無線電通信設(shè)備還包括產(chǎn)生裝置，該裝置與用戶人機控制裝置耦合，用來產(chǎn)生一個發(fā)射信息信號;調(diào)制裝置，用來以發(fā)射信息信號對射頻信號進行調(diào)制，從而產(chǎn)生一個已調(diào)射頻信號;以及發(fā)射裝置，用來發(fā)射已調(diào)射頻信號。
3.權(quán)利要求2提出的無線電通信設(shè)備，其特征是其中所述第二接口裝置包括這樣一個裝置，該裝置將發(fā)射信息信號從用戶人機控制裝置耦合到特點/規(guī)約裝置，以便產(chǎn)生一個控制信號和一個具有第二標準化格式的第二發(fā)射信號。
4.權(quán)利要求2提出的無線電通信設(shè)備，其特征是，其中所述第一接口裝置包括產(chǎn)生一個具有第一標準化格式的第一發(fā)射信號的裝置。
5.權(quán)利要求4提出的無線電通信設(shè)備，其特征是其中所述第一接口裝置還包括第二發(fā)射信號耦合到調(diào)制裝置的裝置。
6.一種具有至少一個特點和至少一個用來與其他通信設(shè)備進行通信的規(guī)約的通信設(shè)備，其特征是這種通信設(shè)備包括特點/規(guī)約裝置，用來控制通信設(shè)備的至少一個特點和至少一個規(guī)約;用戶人機控制裝置，該裝置提供一個用戶接口，還有一個耦合到特點/規(guī)約裝置的第一接口，該接口使得這個用戶人機控制裝置的變更不會影響到特點/規(guī)約裝置;以及硬件裝置，該裝置有一個耦合到特點/規(guī)約裝置的第二接口，該接口使得可移植的解碼裝置的變更不會影響到特點/規(guī)約裝置或用戶人機控制裝置。
7.權(quán)利要求6提出的通信設(shè)備，其特征是這種通信設(shè)備還包括一個將用戶人機控制裝置接合到硬件裝置的第三接口。
8.一種具有一組工作模式、至少一個特點、至少一個規(guī)約和一個小鍵盤的射頻通信設(shè)備，其特征是這種通信設(shè)備包括一個硬件平臺，該平臺包括至少一個微處理器和至少一個接到微處理器上的存儲裝置;一個具有第一組任務(wù)的人機/控制裝置，該裝置包括一個翻譯通過小鍵盤輸入的消息的翻譯器和一個控制特點和工作模式的第一控制器;一個具有第二組任務(wù)的特點/規(guī)約裝置，該裝置包括一個實現(xiàn)由人機/控制裝置指定的特點的裝置和一個實現(xiàn)至少一個規(guī)約并具有使一個所希望的規(guī)約消息公式化的裝置的裝置;一個提供一個內(nèi)核和一個硬件接口、具有第三組任務(wù)的硬件裝置，該裝置包括一個劃分存儲裝置從而形成一組緩沖器的裝置，一個對第一、第二和第三組任務(wù)進行調(diào)度的裝置，一個用緩沖器組中的一個緩沖器對第一、第二和第三組任務(wù)之間的消息進行處理的消息處理裝置，一個將緩沖器組中的一個緩沖器指配給第一、第二、第三組任務(wù)中的一個任務(wù)的緩沖池管理器，一個處理硬件中斷的中斷處理裝置，以及一個接到硬件平臺、將來自硬件平臺的信號變換成具有標準化格式的信號的硬件接口裝置;一個高層次接口裝置，用來在特點/規(guī)約裝置和人機/控制裝置之間提供一個第一標準化接口，使得無論在改變特點/規(guī)約裝置或人機/控制裝置時都不需要改變另一個裝置;一個低層次接口裝置，用來在特點/規(guī)約裝置和硬件裝置之間提供一個第二標準化接口，使得無論在改變特點/規(guī)約裝置或硬件裝置時都不需要改變另一個裝置;以及一個中間層次接口裝置，該裝置使用第二標準化接口，提供人機/控制裝置和硬件裝置之間的通信。
9.一種具有一組工作模式、至少一個特點、至少一個規(guī)約和一個小鍵盤的射頻通信設(shè)備;其特征是這種通信設(shè)備包括一個包括至少一個微處理器的硬件平臺;一個具有第一組任務(wù)的人機/控制裝置，該裝置包括一個翻譯通過小鍵盤輸入的信息的翻譯器和一個控制特點和工作模式的第一控制器;一個具有第二組任務(wù)的特點/規(guī)約裝置，該裝置包括一個實現(xiàn)由人機/控制裝置指定的特點的裝置和一個實現(xiàn)至少一個規(guī)約并具有使一個所希望的規(guī)約消息公式化的裝置的裝置;一個提供一個內(nèi)核和一個硬件接口、具有第三組任務(wù)的硬件裝置，該裝置包括一個處理硬件中斷的中斷處理裝置和一個接到硬件平臺、將來自硬件平臺的信號變換成具有標準化格式的信號的硬件接口裝置;一個高層次接口裝置，用來在特點/規(guī)約裝置和人機/控制裝置之間提供一個第一標準化接口，使得無論在改變特點/規(guī)約裝置或人機/控制裝置時都不需要改變另一個裝置;一個低層次接口裝置，用來在特點/規(guī)約裝置和硬件裝置之間提供一個第二標準化接口，使得無論在改變特點/規(guī)約裝置或硬件裝置時都不需要改變另一個裝置;以及一個中間層次接口裝置，該裝置使用第二標準化接口，提供人機/控制裝置和硬件裝置之間的通信。
10.一種具有一組工作模式、至少一個特點、至少一個規(guī)約和一個小鍵盤的射頻通信設(shè)備，其特征是這種通信設(shè)備包括一個包括至少一個微處理器的硬件平臺;一個具有第一組任務(wù)的人機/控制裝置;一個具有第二組任務(wù)的特點/規(guī)約裝置;一個提供一個內(nèi)核和一個硬件接口、具有第三組任務(wù)的硬件裝置;一個高層次接口裝置，用來在特點/規(guī)約裝置和人機/控制裝置之間提供一個第一標準化接口，使得無論在改變特點/規(guī)約裝置或人機/控制裝置時都不需要改變另一個裝置;一個低層次接口裝置，用來在特點/規(guī)約裝置和硬件裝置之間提供一個第二標準接口，使得無論在改變特點/規(guī)約裝置或硬件裝置時都不需要另一個裝置;以及一個中間層次接口裝置，該裝置使用第二標準化接口，提供人機/控制裝置和硬件裝置之間的通信。
11.權(quán)利要求10提出的射頻通信設(shè)備，其特征是其中所述人機/控制裝置包括一個翻譯器，用來翻譯通過小鍵盤輸入的信息;以及一個第一控制器，用來控制特點和工作模式。
12.權(quán)利要求10提出的射頻通信設(shè)備，其特征是其中所述特點/規(guī)約裝置包括一個實現(xiàn)由人機/控制指定的特點的裝置;以及一個實現(xiàn)至少一個規(guī)約的裝置，該裝置具有使一個所希望的規(guī)約消息公式化的裝置。
13.權(quán)利要求10提出的射頻通信設(shè)備，其特征是其中所述硬件裝置包括一個劃分裝置，用來對存儲裝置進行劃分，從而形成一組緩沖器;一個調(diào)度裝置，用來調(diào)度第一、第二、第三組任務(wù);一個消息處理裝置，該裝置使用緩沖器組中的一個緩沖器對第一、第二、第三組任務(wù)之間的消息進行處理;一個緩沖池管理器，用來將緩沖器組中的一個緩沖器指配給第一、第二、第三組任務(wù)中的一個任務(wù);一個中斷處理裝置，用來處理硬件中斷;以及一個接到硬件平臺的硬件接口裝置，用來將來自硬件平臺的信號變換成具有標準化格式的信號。
14.一種具有一組工作模式、至少一個特點、至少一個規(guī)約和一個小鍵盤的射叔通信設(shè)備，其特征是這種通信設(shè)備包括一個包括至少一個微處理器的硬件平臺;一個具有第一組任務(wù)的人機/控制裝置;一個具有第二組任務(wù)的特點裝置;一個具有第三組任務(wù)的規(guī)約裝置;一個提供一個內(nèi)核和一個硬件接口、具有第四組任務(wù)的硬件裝置;一個高層次接口裝置，用來在特點裝置和人機/控制裝置之間提供一個第一標準接口，使得無論在改變特點/規(guī)約裝置或人機/控制裝置時都不需要改變另一個裝置;一個第一中間層次接口裝置，用來在規(guī)約裝置和特點裝置之間提供一個第二標準化接口，使得無論在改變規(guī)約裝置或特點裝置時都不需要改變另一個裝置;一個低層次接口裝置，用來在規(guī)約裝置和硬件裝置之間提供一個第三標準化接口，使得無論在改變規(guī)約裝置或硬件裝置時都不需要改變另一個裝置;以及一個第二中間層次接口裝置，該裝置使用第三標準化接口，提供人機/控制裝置和硬件裝置之間的通信。
全文摘要
本發(fā)明提供的通信設(shè)備(100)包括三個層次以及與其他通信設(shè)備通信的至少一個特點和至少一個規(guī)約。這三個層次為高層次的用戶人機控制層(302)、普通層次的特點/規(guī)約層(310)和低層次的硬件平臺(318)。特點/規(guī)約層(310)用來控制至少一個特點和至少一個規(guī)約。用戶人機控制層(302)有一個接到特點/規(guī)約層(310)的第一接口(304)，硬件平臺(318)有一個接到特點/規(guī)約層(310)的第二接口。
文檔編號H04B1/40GK1082278SQ9310740
公開日1994年2月16日 申請日期1993年6月19日 優(yōu)先權(quán)日1992年6月30日
發(fā)明者杰利·L·桑德沃斯, 蒂莫西·A·莫納汗-米特凱爾, 卡爾·R·維斯 申請人:莫托羅拉公司