CN1134738C - 一种允许电子器件和电池之间通信的方法、一种包括电子器件和电池的装置和一种允许通信的电池 - Google Patents

Abstract

通过电子器件(102)和所附电池(103)之间的接口进行数字串行通信包括由多个比特组成的字节(300)传输。每个比特由一个高电平和一个低电平定义，每个字节的第一个比特(304)是所述高和低电平的第一个。本方法包括在紧邻所述第一个比特(304)的第一段时间(403，405)传送所述高和低电平的另一个的步骤。当一字节的第一个比特总是相同的电平(即，或高或低)并且相反电平在第一个比特之前持续一段时间时，则非常容易和简单的确保发送以及接收方准备好的通信发生并调整到实际的通信方向。

Description

一种允许电子器件和电池之间通信的方法、 一种包括电子器件和电池的装置和一种允许通信的电池

本发明涉及一种允许通过电子器件和所附电池之间的接口进行数字串行通信的方法，所述数字串行通信包括传输包括多个比特的字节，每个比特由一个高电平和低电平定义，其中每个字节的第一个比特是所述高和低电平的第一个。另外，本发明涉及一种包括电子器件和所附电池的装置和涉及一种电池。

近年来，蜂窝电话技术飞速发展，因此产生对电池和电池组领域发展的类似需求，更特别是，用于电池和诸如蜂窝电话的电子器件之间通信。蜂窝电话必须利用电池以提供移动能力。电池对蜂窝电话的用户很关键，因为电池提供了自由移动的能力而不受固定电源的约束。

因此，为了最大化使用蜂窝电话和其它便携式电子器件，重要在于用户从所附的电池能够实现最大的性能。这可以通过正确对电池充电和总能识别电池的准确充电状态来实现。这使用户能知道电话机中剩余多少备用时间。这类信息允许用户明智的决定电池的电量是否足够他的需要，或者是否需要对电池充电。

电池和电池组相关技术的新近发展为用户提供了所谓的″智能″电池，该电池能为用户提供电子器件的电源并进一步提供所附电池和电子器件之间的数据传输能力。这类电池可以包含存储装置，该存储装置包括各种数据表示信息，该信息可以例如在便携式装置的显示器中呈现给用户。电池中的信息可以包括标识号、最大容量、当前容量等。

来自电池的一些信息只在便携式电子器件内部使用，而电池的其它信息可以例如在电池或便携式电装置中的处理器处理之后提供给用户。例如，所存关于电池最大容量的信息可只用于电子器件，而当前容量可以由电子器件利用该最大容量(或前一个当前容量值)和关于电子器件功耗的知识计算出。

因此，电子器件和电池之间例如通过电子器件和所附电池之间接口的数字串行通信交换信息。

这种通信也需要某种握手以确保通信正确工作。从计算机技术已知许多协议。但是，这些技术虽然在计算机环境中很满意，但用于诸如蜂窝电话的较小和比较便宜电子器件时则太复杂和昂贵。需要一种用于串行通信的简单而小型的协议。

因此，发明的目的在于提供一种上述能够克服所述局限的方法，即简单和便宜实现的方法。

根据本发明，利用一种方法实现本发明，该方法包括在紧邻所述第一个比特之前的第一段时间传送另一个所述高和低电平的步骤。

当一字节的第一个比特总是相同的电平(即，或高或低)并且相反电平在第一个比特之前持续一段时间时，则非常容易和简单的确保发送以及接收方准备好的通信发生并调整到实际的通信方向。

另外，该方法可进一步包括传送最后一个比特为另一个所述高和低电平的每个字节，和在紧邻所述最后一个比特之后的第二段时间传送另一个所述高和低电平的步骤。当一段时间的相反电平也在该字节最后一个比特之后时，此接口停留在准备好的下一个状态传输的状态。

此外，在彼此相继传送至少两个字节的情况下，所述第一和第二段时间的总和可以定义两个连续字节之间的等待状态。如权利要求4所述，此等待状态可用于改变传输方向。另外，如权利要求5所述，通过所述接口以一个方向传送的字节可以在改变传输方向之后以相反的方向重发，其允许简单的检错。

另外，如果第二段时间超过一预置值，该接口可以设置到传送所述高和低电平的第一个的空闲状态。通过将该接口设置到空闲状态，有可能关闭放置在电池中的电路***。这意味着只有在需要传输时才供电此电路***，如此可以节约电池的能量。

另外，在空闲状态之后当一字节作为第一字节传输时，所述第一段时间可以定义苏醒状态。这意味着电池中的电路***有时间在传送该字节之前供电和启动。

如上所述，本发明还另外涉及一种装置，该装置包括电子器件、所附电池、和允许通过电子器件和电池之间的接口进行数字串行通信的装置，和包括电子器件中的第一通信电路***和电池中的第二通信电路***，所述数字串行通信包括所述第一和第二通信电路***之间的字节传输，该字节包括多个比特，每个比特由一个高电平和一个低电平定义，其中每个字节的第一个比特是所述高和低电平的第一个。

当至少一个所述第一和第二通信电路***适于对紧邻所述第一个比特之前的第一段时间传送所述高和低电平的另一个时，上述类型的装置能够克服所描述的局限，即简单和便宜实现的装置。因此，非常容易和简单的确保发送以及接收方准备好通信发生并调整到实际的通信方向。

如上所述，本发明还另外涉及一种包括通过电池和电子器件之间的接口进行数字串行通信装置的电池，和包括电池中的通信电路***，所述数字串行通信包括所述通信电路***和电子器件之间的字节传输，该字节包括多个比特，每个比特由一个高电平和低电平定义，其中每个字节的第一个比特是所述高和低电平的第一个。

当所述通信电路***适于对紧邻所述第一个比特之前的第一段时间传送所述高和低电平的另一个时，上述类型的电池能够克服所描述的局限，即简单和便宜实现的电池。因此，非常容易和简单的确保发送以及接收方准备好通信发生并调整到实际的通信方向。

现在将参照附图更全面的描述本发明，其中

图1表示根据本发明的装置，

图2说明与一部分电池接口的一部分电子器件，

图3是用于与上述传送有关的字节的例子，和

图4说明字节的传输。

图1表示包括电子器件102和所附电池或电池组103的装置101。装置101进一步包括连接电子器件102和电池103的多个连接104、105、106，因此允许电子器件102和电池103之间的通信。

电子器件102包括下面也称为第一通信装置的收发信机108和微控制器109。收发信机108和微控制器109适于交换数据，如图中的数字110和111所示。微控制器109能通过连接111传送信息到收发信机108。同样，连接110可用于从收发信机108传送数据到微控制器109。收发信机108可以是通用异步收发信机(UART)。

电池包括一个或多个电池组113、微控制器114(可以是一状态机)，电池信息捕获单元115、收发信机117和存储器116。值得注意的是，收发信机117在下面也称为第二通信装置。收发信机117也可以是通用异步收发信机(UART)。

连接104和105用于从电池103向电子器件102供电。例如，连接器104可以连接到电池103中电池组113的正极，连接器105可以连接到电池103中电池组113的电池负极(GND)。

包含在电子器件102中的收发信机108通过连接106连接到电池103中的收发信机117以允许第一和第二通信装置之间的数字串行通信，该通信包括字节传输，该字节包括多个比特。存储器116适于存储多个数据信息，例如电池的标识号、电池的最大容量、电池的当前容量等。

微控制器114连接到收发信机117、电池信息捕获单元115和存储器116。电池信息捕获单元115连接到电池组113并适于从电池组113中检索诸如当前电池容量等的电池信息。当由微控制器114命令时，电池信息捕获单元115适于传送信息到微控制器114。微控制器114适于从存储器116中存储和检索信息和通过收发信机117传送信息到电子器件102。

图2说明与一部分电池103接口的一部分电子器件102并表示适于连接与图1中所示的连接106有关的电子器件102和电池103的连接106。图2的左边说明一部分电子器件102，同时图2的右边说明一部分电池103。如图所示，电子器件102和电池103通过接口201连接。

电子器件102包括控制器202和通用异步收发信机单元203，即所谓的UART。同样，电池103包括控制单元204。电子器件102和电池103适于经接口201传送数据。通过上拉电阻207、开关205和开关206执行传输。连接电子器件中的开关205受到控制器202的控制。同样，连接电池103中的开关206受到控制单元204的控制。

开关205和开关206都连接到地电势。这允许控制单元202、204依次超过接口201传送信息。从电子器件102到电池103传输信息受到控制器202的控制。控制器202适于控制开关205并因此发送信息到电池103。例如，当开关205打开，上拉电阻207将通信线路106的电势拉到高电平。另一方面，当开关关闭时，通信线路106的电势在低电平。因此，通过控制开关205的位置，控制单元202控制通信线路106处的电势，当通信线路连接到电池103时，消息能从电子器件102传送到电池103。

同样，控制单元204可以通过开关206从电池103传送信息到电子器件102。在UART211中接收电子器件102中的开关205产生的数据，UART211可以类似于电子器件102中的UART203。

在优选实施例中，包括多个比特的字节在电子器件102和电池103之间传送。这些字节的格式在图3示出。

图3表示包括多个比特的字节的例子，该字节可相对上述传输使用。字节300被分成三段：第一段301包括两个起始位，第二段302包括多个数据比特，第三段303包括一个停止位。

第一段301包括两个起始位304、305并经常表示传输期间字节300的开始。最好，起始位具有不同的值，例如起始位304是逻辑″0″而起始位305是逻辑″1″。第二段302包括多个数据比特(例如八个)，其具有与所传送信息相关的值。第三段303包括用于表示字节结尾的停止位。从下面说明很明显，停止位经常是不必要的，例如当传送的字节由具有相应于停止位值的信号电平的一段时间隔开时，或当传输的字节具有固定长度时。

图4是说明通过电子器件102和电池103之间的通信线路106传输字节的时序图。注意时间从图的左边向右增加。

该图表示从电子器件102经通信线路106到电池103传送的第一字节401，之后是以相反方向经通信线路106传送的第二字节402，即从电池103到电子器件102。

说明第一字节传输和第二字节传输的时间间隔由图中405表示的时间间隔隔开。时间间隔405的持续时间由通信方向反向所需的响应时间和最小建立时间规定。

电池中的一个或多个电子装置，例如微处理器114可以进入工作状态或进入节电状态。在节电状态的通信线路是所谓的空闲状态。因此，在电子器件102和电池103之间不传送字节时可以降低这些电子装置的功耗。

在传输第一个字节之前，传输线路处于空闲状态，其中传输线路的信号电平等于逻辑″0″的电平。图中，空闲周期情形由数字403表示。控制单元202通过将传输线路106的信号电平变成高电平来使传输线路进入所谓的工作状态，如图的周期404所示。周期404是所谓的苏醒周期，其中电池中的一个或多个电子装置从节电状态变到正常的功耗状态。

如图的右边所示，字节402后面跟着间隔406，其中传输线路106的信号电平等于逻辑″1″的电平，即类似于间隔405所示的情形。时间间隔406的最小持续时间由通信方向反向所需的响应时间和最小建立时间规定。间隔406后面跟着从逻辑″1″的电平变到逻辑″0″的电平的一个转变，表示传输线路106进入空闲状态的情形。或者，该位移可以表示传送新的字节的开始，即该转变相应于新的起始位的开始。值得注意的是，当时间间隔406的持续时间超过给定的预定值时传输线路能进入空闲状态。

经传输线路106传输的字节可以包括指令以及数据。指令可以包括由电子器件102发送的所谓只读指令并命令电池103从存储器116中读出指定的信息和作为响应发送一个或多个数据字节的信息。例如，只读指令可以命令电池发送额定容量或电池序列号的信息。该指令可以同时包括所谓的读/写指令。例如，引起读或写电池当前剩余容量的指令。另外，指令集可以包含引起发送和接收电池通信总线修正的信息，和引起读和写动态标识号的指令。

修正信息指定支持的通信总线修正。在交换电池通信总线的修订号之后，微控制器109、114可以利用电子器件102和电池103支持的通用通信标准。因此，即使只有电子器件102和电池之一支持新近的通信标准，而另一个不支持，则可以获得电子器件102和电池之间的通信。

动态的标识号用于通信目的。电子器件102适于将给定的动态标识号存储在电池103的存储器116和电子器件102的存储器中。当电池103连接到电子器件102时，可以存储动态标识号，但还可以在任意的时间存储，只要电池103连接到电子器件102。

当电池连接到电子器件102时，动态标识号从电池103传送到电子器件102。此后，来自电池103的动态标识号与存储在电子器件102的一个或多个动态标识号比较。如果电池的动态标识号不相应于电子器件102的动态标识号，这意味着电池可以用于另一个装置或者可以是完全崭新的电池。因此电子器件102没有关于电池状态的当前信息，电子器件将从电池102中检索信息，例如关于电池102目前剩余容量的信息。另一方面，如果电池的动态标识号相应于电子器件102的动态标识号，则该电池没有被另一个装置使用，该电子器件可以利用存储在电子器件中的电池信息而不是从电池检索的信息。是否利用来自电子器件102的信息或来自电池103的信息，取决于存储在电池103中的其它信息，例如表示电池从电子器件切断连接之后是否已经再充电的信息。如果是这种情况，移动电话从电池中检索电池容量。如果不是这种情况，移动电话就利用先前存储在电池容量的内部信息。使用内部存储的信息来代替来自电池的信息的原因在于电子器件通常能够存储具有更高分辩率的信息，因为具有更大的可用内存。

值得注意的是，电子器件可以是移动电话或电池充电器。例如，移动电话和电池充电器都可以执行上述的读和写动态标识号，并据此决定是否利用先前存储的有关电池103的信息或从电池103中检索该信息。

误差处理本质上是根据用于命令和数据的反射机理，即重发命令和数据。关于图4，第一个字节401可以由电子器件102传送到电池103。当电池103收到字节401时，该字节作为字节402从电池103重发到电子器件102。当在电子器件102收到字节402时，字节402与最初发送的字节401进行比较。如果字节401和402不一致，则检测到误差。

关于写命令，重发可以下述方式实现。首先，由电池103接收由电子器件102发送的字节401。第二，收到的字节写入电池103的非易失性存储器116。第三，从电池的非易失性存储器中读出该字节。最后，从电池103重发所读出的字节到电子器件102，并执行检错。因此也检验该字节是否正确写入存储器116中。

注意，还可以对从电池103到电子器件102传送的字节执行上述的检错。

虽然已经描述和表示了本发明的优选实施例，本发明并不局限于此，但也可以具体表达为下面权利要求所定义主题范围内的其它方式。

Claims (22)

1.一种允许通过电子器件(102)和所附电池(103)之间的接口进行数字串行通信的方法，所述数字串行通信包括传输包括多个比特的字节(300)，每个比特由一个高电平和低电平定义，其中每个字节的第一个特(304)是所述高和低电平的第一个，其特征在于该方法包括在紧邻所述第一个比特(304)之前的第一段时间(404，405)传送所述高和低电平的另一个的步骤。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于该方法进一步包括

传送最后一个比特(310)为所述高和低电平另一个的每个字节，和

在紧邻所述最后一个比特之后的第二段时间(405，406)传送所述高和低电平的另一个的步骤。

3.根据权利要求2的方法，其特征在于所述第一和第二段时间的总和定义至少两个字节彼此连续传送的情况下两个连续字节之间的等待状态。

4.根据权利要求3的方法，其特征在于传输方向在所述等待状态期间改变。

5.根据权利要求4的方法，其特征在于通过所述接口以一个方向传送的字节在改变传输方向之后以相反的方向重发。

6.根据权利要求1或2的方法，其特征在于如果所述第二段时间(406)超过预置值，则该接口设置为传送所述高和低电平第一个的空闲状态。

7.根据权利要求6的方法，其特征在于当在空闲状态之后传送作为第一个字节的一个字节时，所述第一段时间(404)定义一种苏醒状态。

8.一种装置，包括电子器件(102)，所附的电池(103)和允许通过电子器件(102)和所附电池(103)之间的接口进行数字串行通信的装置，和包括电子器件中的第一通信电路***(108)和电池中的第二通信电路***(117)，所述数字串行通信包括所述第一和第二通信电路***之间的字节(300)传输，该字节包括多个比特，每个比特由一个高电平和一个低电平定义，其中每个字节的第一个比特(304)是所述高和低电平的第一个，其特征在于至少一个所述第一和第二通信电路***适于在紧邻所述第一个比特之前的第一段时间(404，405)传送所述高和低电平的另一个。

9.根据权利要求8的装置，其特征在于至少一个所述第一和第二通信电路***包括传送最后一个比特(380)为所述高和低电平另一个的每个字节的装置，和在紧邻所述最后一个比特之后的第二段时间(405，406)传送所述高和低电平的另一个的装置。

10.根据权利要求9的装置，其特征在于所述第一和第二段时间的总和构成至少两个字节彼此连续传送的情况下两个连续字节之间的等待状态。

11.根据权利要求10的装置，其特征在于至少一个所述第一和第二通信电路***包括在所述等待状态期间改变传输方向的装置。

12.根据权利要求11的装置，其特征在于至少一个所述第一和第二通信电路***包括将通过所述接口以一个方向传送的字节在改变传输方向之后以相反的方向重发的装置。

13.根据权利要求8或9的装置，其特征在于如果所述第二段时间(406)超过预置值，则该接口适于采取传送第一个所述高和低电平的空闲状态。

14.根据权利要求13的装置，其特征在于所述第二通信电路***在空闲状态之后和接收作为第一字节的字节之前适于采取所述第一段时间(404)定义的苏醒状态。

15.根据权利要求8-14的装置，其特征在于该电子器件是一蜂窝电话。

16.一种电池，包括允许电池和电子器件之间的接口进行数字串行通信的装置，和包括电池中的通信电路***(117)，所述数字串行通信包括所述第一和第二通信电路***之间的字节传输，该字节包括多个比特，每个比特由一个高电平和一个低电平定义，其中每个字节的第一个比特(304)是所述高和低电平的第一个，其特征在于所述通信电路***(117)适于在紧邻所述第一个比特之前的第一段时间(404，405)传送所述高和低电平的另一个。

17.根据权利要求16的装置，其特征在于所述通信电路***包括传送最后一个比特(310)为所述高和低电平另一个的每个字节的装置，和在紧邻所述最后一个比特之后的第二段时间(405，406)传送所述高和低电平的另一个的装置。

18.根据权利要求17的装置，其特征在于所述第一和第二段时间的总和构成至少两个字节彼此连续传送的情况下两个连续字节之间的等待状态。

19.根据权利要求18的装置，其特征在于至少一个所述第一和第二通信电路***包括在所述等待状态期间改变传输方向的装置。

20.根据权利要求19的装置，其特征在于所说通信电路***包括将通过所述接口以一个方向传送的字节在改变传输方向之后以相反的方向重发的装置。

21.根据权利要求权利要求16或17的装置，其特征在于如果所述第二段时间(406)超过预置值，则所述通信电路***适于采取传送第一个所述高和低电平的空闲状态。

22.根据权利要求21的装置，其特征在于所述通信电路***在空闲状态之后和接收作为第一字节的字节之前适于采取所述第一段时间(404)定义的苏醒状态。

Images