DE69832454T2

DE69832454T2 - Datenübertragungssystem, sender und empfänger

Info

Publication number: DE69832454T2
Application number: DE69832454T
Authority: DE
Inventors: Bernard Van Steenbrugge
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Pendragon Wireless LLC
Priority date: 1997-03-25
Filing date: 1998-03-02
Publication date: 2006-08-03
Anticipated expiration: 2018-03-03
Also published as: US6327272B1; JP2000512115A; DE69832454D1; EP0914739A2; WO1998043379A3; EP0914739B1; WO1998043379A2; JP3894582B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Datenübertragungssystem mit einem Sender und wenigstens einem Empfänger; wobei der Sender und der Empfänger durch eine Datenleitung zur zeitgemultiplexten Übertragung von Datenwörtern miteinander verbunden sind. Die vorliegende Erfindung bezieht sich weiterhin auf einen Sender zur zeitgemultiplexten Übertragung von Datenwörtern über eine Datenleitung. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf einen Empfänger zum Empfangen von zeitgemultiplexten Datenwörtern über eine Datenleitung.
US 4.755.817 beschreibt ein Datenübertragungssystem, bekannt als I²S ("Inter-IC-Sound"), das in einem breiten Bereich zur Übertragung digitaler Audiodaten zwischen digitalen Audiokomponenten, wie eine digitale Eingangs/Ausgangs-Schnittstelle mit Analog-Digital-Wandlern und Digital-Analog-Wandlern und IEC 958 Transceivern, digitalen Filtern, digitalen Fehlerkorrekturschaltungen, speziellen digitalen Codierern/Decodern und digitalen Allzweck-Signalprozessoren angewandt wird. Die Sender und Empfänger sind über drei Signalleitungen verbunden: und zwar eine Taktsignalleitung (SCK), eine Wortselektionsleitung (WS) und eine serielle Datensignalleitung (SD). Die Daten werden serielle von dem Sender zu dem (den) Empfänger(n) über die serielle Datenleitung übertragen, und zwar synchron zu den periodischen Taktimpulsen des Taktsignals. Der Sender und der (die) Empfänger werden zu demselben Taktsignal synchronisiert. I²S unterstützt Datenübertragung für zwei Kanäle (den ersten und den zweiten Kanal, die mit dem linken bzw. dem rechten Audiokanal übereinstimmen). Die Daten der Kanäle werden auf eine gezeitmultiplexte Weise übertragen: nach der Übertragung eines Datenwortes des linken Kanals folgt die Übertragung eines Datenwortes des rechten Kanals und umgekehrt. Die Länge eines Datenwortes ist variabel, bis zu 32 Datenbits. Das Zweipegel-Wortselektionssignal steuert die Übertragung der Datenwörter. Eine Änderung des Signalpegels gibt den Start der Übertragung eines neuen Datenwortes an. Der Sender umfasst für jeden Datenkanal ein entsprechendes Kanalregister. Ein Registerselektionsmittel des Senders selektiert, von welchem der zwei Kanalregister ein Datenwort übertragen wird. Wenn das Wortselektionssignal niedrig ("0") wird, wird das erste Kanalregister, das mit dem linken Kanal übereinstimmt, selektiert und wenn das Wortselektionssignal hoch wird ("1"), wird das zweite Kanalregister, das mit dem rechten Kanal übereinstimmt, selektiert. Auf diese Weise gibt die Dauer des Wortselektionssignals in Taktimpulsen die Länge des Datenwortes an und der Pegel des Signals gibt an, mit welchem Kanal das Datenwort übereinstimmt. Auf eine dem Sender entsprechende Art und Weise umfasst der Empfänger zwei Kanalregister und ein Registerselektionsmittel, die für zum Empfangen von Datenwörtern funktionieren.
Für digitale Audiokanäle werden die Audiodaten typischerweise unter Anwendung einer linearen PCM Codierung codiert, wobei ein PCM Wort Eins-zu-Eins mit einem I²S Wort übereinstimmt. Es ist aber erlaubt, dass der Sender und der Empfänger mit einer anderen Wortgröße arbeiten als auf dem Systempegel verwendet und durch das Wortselektionssignal angegeben. Auch die Wortlängen des Senders und des Empfängers können verschieden sein. Um eine kompatible Wirkung zu gewährleisten, wenn verschiedene Wortgrößen verwendet werden, wird ein Datenwort übertragen, startend mit dem signifikantesten Bit (MSB). Wenn das Senderwort länger ist als das Systemwort, wird nur der signifikanteste Teil des Senderwortes übertragen, wobei eine Anzahl Bits der Länge des Systemwortes entspricht. Wenn das Senderwort kürzer ist als das Systemwort, wird das Senderwort zur Übertragung mit der erforderlichen Anzahl "0" Bits in den am wenigstens signifikanten Bitteilen ergänzt um ein Wort zu bilden, das die gleiche Länge hat wie das Systemwort. Auf gleiche Weise werden, wenn das Empfängerwort kürzer ist als das empfangene Wort nur die signifikantesten Bits des empfangenen Wortes, die in das Empfängerwort passen, verarbeitet. Wenn das Empfängerwort länger ist, wird das Empfängerwort während des Empfangs um die erforderliche Anzahl "0" Bits an den am wenigsten signifikanten Stellen ergänzt um ein Wort der gleichen Länge wie das Empfängerwort zu bilden. Anstelle von linearem PCM können andere Codierungsformate, wie MPEG-1 oder MPEG-2, angewandt werden, auch in Kombination mit einer geeigneten Art und Weise die codierten Daten in Datenwörtern zur Übertragung über I²S zu verpacken. Die WO Patentanmeldung PCT/IB96/01267 (PHN 15603) beschreibt ein Burstformat des MPEG codierten Audio zur Übertragung über das IEC 985 Übertragungssystem, wobei eine gleiche Frameabtastrate verwendet wird und die gleiche Anzahl Datenbits wie I²S in einem Frame enthält. Das in dem Burstformat beschriebene Datenformat kann auf vorteilhafte Weise auch zur Übertragung von Daten über I²S verwendet werden.
In einer typischen Applikation wird I²S in einem CD-Spieler zur Übertragung von Zweikanal-Digital-Audio, ausgelesen aus einer CD zu einem Audiodecoder zur Wiedergabe eines analogen Ausgangssignals für den linken und den rechten Audiokanal. Das digitale Audio wird auch über I²S zu einer IEC 985 Schnittstelle (auch als SPDIF bezeichnet) zur Übertragung in einer digitalen Form zu einer anderen Anordnung übertragen, wie zu einem digitalen Verstärker oder zu einer Aufzeichnungsanordnung.
Immer mehr verarbeiten Audiosysteme, wie "Surround-Sound" Systeme, mehr als nur einen linken und einen rechten Kanal. Im Wesentlichen hat die heutige MPEG2 Technologie als Standard fünf Audiokanäle (plus einem Unterstützungskanal): einen Linken, einen Rechten, einen Mitten, einen Linken Surround, einen Rechten Surround und einen weiteren oder Niederfrequenzanhebungskanal (LFE). Typischerweise werden die Kanäle von einem digitalen Medium, wie einer Digitalen Video Disk (DVD) ausgelesen, und zwar in einer codierten form und beispielsweise durch einen MPEG Decoder decodiert. DVD unterstützt auch eine variable Anzahl bis zu acht lineare PCM Audiokanäle. Die decodierten MPEG Audiokanäle oder die linearen PCM Audiokanäle können zu einem örtlichen Audiodecoder zur Wiedergabe eines analogen Ausgangssignals beispielsweise für den linken und den rechten Audiokanal übertragen werden. Die Audiokanäle können auch in digitaler Form zu einer separaten Audiowiedergabeanordnung, wie zu einem Surround-Verstärker oder zu einer Aufzeichnungsanordnung, übertragen werden. Die Übertragung von der Spieleranordnung zu der Audio-Wiedergabeanordnung oder Aufzeichnungsanordnung kann über die IEC 958 protokollierte Schnittstelle erfolgen. Für bestimmte Basissysteme oder bestimmte Applikationen (beispielsweise das Spielen einer CD) kann eine örtliche Übertragung von zwei Kanälen ausreichen. Für modernere Systeme oder Applikationen (beispielsweise das Spielen einer DVD) ist eine örtliche Übertragung von mehr als zwei Kanälen erforderlich.
I²S ist entworfen zur synchronen Übertragung von Zweikanal Digitaldaten und hat keine Vorkehrungen zur Übertragung von Daten für mehr Kanäle.
Es ist nun u. a. eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System, einen Sender und einen Empfänger zu schaffen, die imstande sind, asynchron Daten für mehr als zwei Kanäle zu übertragen. Es weiterhin eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dass ein derartiges System, ein derartiger Sender und ein derartiger Empfänger auf I²S basiert sind, was das (Neu)Entwerfen von Elementen erleichtert und was es ermöglicht, auf kosteneffiziente Art und Weise Elemente zu schaffen, die mit I²S kompatibel sind.
Um diese Aufgabe zu erfüllen umfasst das Datenübertragungssystem nach der vorliegenden Erfindung einen Sender und wenigstens einen Empfänger; wobei der Sen der und der Empfänger durch eine Datenleitung zur zeitgemultiplexten Übertragung von Datenwörtern von, in einer ersten Mode, bis zu einer vorbestimmten Anzahl von N Datenkanälen miteinander verbunden sind; wobei N größer ist als zwei und jedes Datenwort wenigstens ein Datenelement aufweist. Der Sender umfasst eine Folge von N Kanalregistern, die je mit einem anderen Datenkanal übereinstimmen; Registerselektionsmittel zum Selektieren eines der Kanalregister zum Liefern eines Datenwortes zur Übertragung; wobei die Selektion die Selektion eines ersten Registers der Kanalregister synchron zu einem Frameanfangssignal umfasst, und die Selektion eines nächsten Registers der Kanalregister synchron zu einem normalen Auslöser, geliefert von einem Wortselektionssignal; wobei das Frameanfangssignal gegenüber dem Wortselektionssignal Priorität hat; und Mittel um synchron zu einem periodischen Taktsignal ein Datenwort von dem selektierten Kanalregister über die Datenleitung zu übertragen. Der Empfänger umfasst eine Folge von N Kanalregistern, die je mit einem anderen Kanal der Datenkanäle übereinstimmen; Registerselektionsmittel zum Selektieren eines Registers der Kanalregister zum Empfangen eines Datenwortes; wobei die Selektion die Selektion eines ersten Registers der Kanalregister synchron zu dem Frameanfangssignal umfasst, und die Selektion eines nächsten Registers der Kanalregister synchron zu einem normalen Auslöser, der von dem Wortsignal geliefert wird; wobei das Frameanfangssignal gegenüber dem Wortselektionssignal Priorität hat; und Mittel um synchron zu dem periodischen Taktsignal ein Datenwort über die Datenleitung zu empfangen und das Datenwort in dem selektierten Kanalregister zu speichern. Das Wortselektionssignal gibt an, dass ein Datenwort für einen nächsten Kanal übertragen werden soll. Damit es ermöglicht wird, dass die Elemente identifizieren, für welchen Kanal Daten übertragen werden sollen (d.h. synchron zu den Kanälen) wird ein Frameanfangssignal (FB) hinzugefügt, das einen ersten Kanal der Kanäle identifiziert. Es wird vorausgesetzt, dass die Kanäle in einer vorbestimmte Reihenfolge übertragen werden. Auf diese Weise wird die I²S Funktion des Wortselektionssignals um anzugeben, dass das nächste Datenwort dem linken oder dem rechten Kanal entspricht, was nur bei zwei Kanälen wirkt, durch zwei Signale (das Wortselektionssignal und das Frameanfangssignal) ersetzt, wodurch die Übertragung von mehr als nur zwei Kanälen ermöglicht wird. Das Format und das Timing des Wortselektionssignals können dieselben bleiben wie für I²S. Auf vorteilhafte Weise ist N eine Potenz von 2, wodurch die Verwendung eines Taktsignals ermöglicht wird, das von der Potenz von 2 abweicht von einem systemweiten Taktsignal, das die Elemente speist, die an der Verar beitung der asynchronen Daten beteiligt sind. Alle Elemente können mit derselben Framerate arbeiten, wobei die Bitrate des Übertragungssystems höher ist als diejenige, die von den meisten Elementen verwendet wird. So kann beispielsweise eine Framerate von 48 kHz und eine Datenwortlänge von 16 Datenbits verwendet werden, was zu einer Bitrate von 48000·16 = 768000 bps je Kanal führt, was von den meisten Elementen zur Verarbeitung eines Kanals verwendet wird, während das Übertragungssystem eine Bitrate von 48000·16·8 = 6144000 bps zur Übertragung von 16 Bit Wörtern für acht Kanäle verwenden kann. Es sei bemerkt, dass für I²S ein Frame aus einem linken Datenwort mit einem nachfolgenden rechten Datenwort besteht und für das System nach der vorliegenden Erfindung ein Frame aus eine Folge von N Datenwörtern hinter dem Auslöser des Frameanfangsignals besteht. Vorzugsweise wird N = 8 (als "Quad I²S" bezeichnet) verwendet, was genügend Kapazität liefert zum Übertragen von Audiokanälen, ausgelesen aus einer DVD (MPEG2 Kanäle oder linear-PCM Kanäle).
Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unterstützt das System in einer zweiten Mode die Übertragung von Datenwörtern bis zu N2 Datenkanälen; wobei N2 kleiner ist als N; wobei das Frameanfangssignal ein Zweipegelsignal ist und wobei das System einen Framecontroller aufweist, der zuständig ist zur Steuerung des Frameanfangssignals und zwar dadurch:

– dass in der zweiten Mode das Frameanfangssignal auf dem ersten Pegel beibehalten wird;
– dass in der ersten Mode das Frameanfangssignal für die Dauer der Übertragung von wenigstens N2, aber weniger als N aufeinander folgender Datenwörter auf dem ersten Pegel beibehalten wird und auf einem bestimmten zweiten Pegel während der restlichen Dauer der Übertragung von N aufeinander folgenden Datenwörtern; wobei ein Übergang des Frameanfangssignals zu dem ersten Pegel der Auslöser ist, wodurch dafür gesorgt wird, dass die Sender- und Empfängerregisterselektionsmittel das erste Register der Kanalregister selektieren. Dadurch, dass das Frameanfangssignal in der ersten Mode für die ersten N2 Wörter eines Frames auf demselben konstanten Pegel gehalten wird, wie in der zweiten Mode verwendet, kann die erste Mode völlig kompatibel sein für denjenigen Teil, der mit der zweiten Mode gemeinsam ist. Das Frameanfangssignal hat keine Bedeutung in der zweiten Mode. Deswegen wird der erste Pegel vorzugsweise derart gewählt, dass er ein vorgegebener logischer Pegel ist, wodurch es einfacher gemacht wird, eine Anordnung zu schaffen, die nur in der zweiten Mode arbeiten kann. In der zweiten Mode sind keine Vor kehrungen verfügbar um zwischen mehr als N2 Kanälen zu unterscheiden. Um zwischen N Frames zu unterscheiden (wobei N größer ist als N2) wird in der ersten Mode das Frameanfangssignal in den zweiten Pegel geändert, nachdem N2 Datenwörter übertragen worden sind und bevor alle N Wörter des Frames übertragen worden sind und nach dem Start der Übertragung des ersten Datenwortes des Frames geändert wird. Vorzugsweise wird das Frameanfangssignal in den zweiten Pegel geändert, und zwar synchron zu dem Ende der Übertragung des N2. Datenwortes. Dies ermöglicht es, dass Elemente, wie der Sender oder der Empfänger, die Mode des Systems aus dem Frameanfangssignal bestimmen. Für die ersten N2 Datenwörter eines Frames ist die Verarbeitung in der ersten und zweiten Mode kompatibel. Wenn am Ende des N2. Datenwortes das Frameanfangssignal sich nicht ändert, befindet das System sich in der zweiten Mode; sonst befindet sich das System in der ersten Mode. Vorzugsweise ist für N2 = 2 das System in der zweiten Mode kompatibel mit I²S.

Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, N2 = 2; ist das Wortselektionssignal ein Zweipegelsignal, wobei ein Pegelübergang des Wortselektionssignals der Auslöser dafür ist, dass die Registerselektionsmittel ein nächstes Register der Kanalregister selektieren, und dass die Registerselektionsmittel wirksam sind um, in der zweiten Mode, das erste Register der Kanalregister zu selektieren, und zwar in Reaktion auf einen Übergang des Wortselektionssignals zu einem ersten Pegel. Auf eine Art und Weise, die kompatibel ist mit I²S, gibt in der zweiten Mode des Systems der Pegel des Wortselektionssignals an, für welchen der zwei Kanäle ein Wort übertragen werden soll.
Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das System das Kennzeichen auf, dass der Framecontroller einen Eingang aufweist zum Empfangen einer Angabe der Mode, in der der Framecontroller wirksam ist zur entsprechenden Steuerung des Frameanfangssignals. Als Alternative zu der Überwachung des Zeitpunktes, wo das Frameanfangssignal in den zweiten Pegel ändert, kann die Mode über einen separaten Eingang eingestellt werden. Ein Mikrocontroller stellt vorzugsweise die Mode in Kombination mit der Einstellung anderer Parameter zum Verarbeiten der Daten ein.
Bei einer weiteren Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung wiest das System das Kennzeichen auf, dass der Framecontroller einen Eingang aufweist zum Empfangen einer Angabe einer wirklichen Anzahl Datenkanäle, für die Datenelemente übertragen werden müssen und wobei der Framecontroller wirksam ist zur Steuerung des Frameanfangssignals für die zweite Mode, wenn die wirkliche Anzahl N2 entspricht und sonst zur Steuerung des Frameanfangssignals für die erste Mode. Insbesondere wenn das System zur Übertragung von Daten für eine variable Anzahl Kanäle angewandt wird, ist es vorteilhaft, dass nicht nur die Mode bestimmt wird, sondern auch die wirkliche Anzahl in der Mode zu übertragender Kanäle. So wird beispielsweise für ein System mit N = 8 und N2 = 2 angewandt zur Übertragung linearer PCM Audiokanäle von einer digitalen Video-Disk, die zweite Mode gewählt, wenn zwei Kanäle übertragen werden sollen, und die erste Mode, wenn eine andere Anzahl Kanäle übertragen werden soll. Wenn in der ersten Mode weniger als acht Kanäle übertragen werden, können der Sender und der (die) Empfänger eine weitere Verarbeitung der nicht benutzten Kanäle beenden.
Eine weitere Ausführungsform des Systems nach der vorliegenden Erfindung weist das Kennzeichen auf, dass das System weiterhin einen Wortcontroller aufweist, wobei der Wortcontroller einen Eingang aufweist zum Empfangen des Taktsignals und einen Ausgang zum Liefern des Wortselektionssignals, wobei das Wortselektionssignal ein Zweipegelsignal ist und der Wortcontroller wirksam ist um einen Pegelübergang des Wortselektionssignals zu verursachen, und zwar in Reaktion auf den Empfang einer vorbestimmten Anzahl Taktimpulse seit eines letzten vorhergehenden Pegelübergangs, wobei die vorbestimmte Anzahl der Anzahl Datenelemente in einem Datenwort entspricht. Auf diese Weise wird das Wortselektionssignal auf eine Art und Weise gesteuert, die mit I²S kompatibel ist.
Eine weitere Ausführungsform des Systems nach der vorliegenden Erfindung weist das Kennzeichen auf, dass der Wortcontroller einen Eingang aufweist zum Empfangen einer Angabe der vorbestimmten Anzahl Taktimpulse und wobei der Wortcontroller wirksam ist zur entsprechenden Steuerung des Wortselektionssignals. Auf diese Weise wird der Wortcontroller über die Wortlänge informiert und kann er auf entsprechende Weise das Wortselektionssignal steuern, wodurch ein System mit einer variablen Wortlänge ermöglicht wird.
Eine weitere Ausführungsform des Systems nach der vorliegenden Erfindung weist das Kennzeichen auf, dass der Sender Mittel aufweist um, wenn die wirkliche Anzahl Datenkanäle, für die Datenelemente übertragen werden sollen, kleiner ist als die vorbestimmte Anzahl, Dummy-Datenelemente zu erzeugen zur Übertragung für die Datenkanäle, für die keine Datenelemente verfügbar sind. Auf diese Weise wird ein einfaches und kosteneffektives isochrones Übertragungssystem mit einer großen Kapazität erreicht, das imstande ist, Daten für eine variable Anzahl Kanäle (bis zu der maximalen Kapazität) zu übertragen.
Eine weitere Ausführungsform des Systems nach der vorliegenden Erfindung weist das Kennzeichen auf, dass das System in der zweiten Mode mit dem I²S-System kompatibel ist.
Eine weitere Ausführungsform des Systems nach der vorliegenden Erfindung weist das Kennzeichen auf, dass N = 8 ist und in der ersten Mode das periodische Taktsignal eine Frequenz hat, die vierfach höher ist als die, welche für das I²S-System verwendet wird.
Um die Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu erfüllen umfasst der Sender zur zeitgemultiplexten Übertragung von Datenwörtern von in der ersten Mode bis zu einer vorbestimmten Anzahl N Datenkanäle über eine Datenleitung, wobei N größer ist als zwei und jedes Datenwort wenigstens ein Datenelement aufweist,:

– eine Sequenz von N Kanalregistern, die je mit einem anderen Datenkanal übereinstimmen,
– Registerselektionsmittel zum Selektieren eines der Kanalregister zum Liefern eines Datenwortes zur Übertragung; wobei die Selektion die Selektion eines ersten Kanalregisters umfasst, und zwar synchron zu einem Frameanfangssignal, und die Selektion eines nächsten Kanalregisters, und zwar synchron zu einem normalen Auslöser, geliefert von einem Wortselektionssignal; wobei das Frameanfangssignal Priorität hat vor dem Wortselektionssignal; und
– Mittel um, synchron zu einem periodischen Taktsignal, ein Datenwort von dem selektierten Kanalregister über die Datenleitung zu übertragen.

Bei einer weiteren Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung unterstützt der Sender in einer zweiten Mode die Übertragung von Datenwörtern bis zu N2 = 2 Datenkanälen; wobei das Wortselektionssignal ein Zweipegelsignal ist, wobei ein Pegelübergang des Wortselektionssignals der Auslöser für die Registerselektionsmittel ist zum Selektieren ein nächstes Register der Kanalregister; wobei das Frameanfangssignal ein Zweipegelsignal ist; und wobei die Registerselektionsmittel wirksam sind um in der ersten Mode das erste Register der Kanalregister zu selektieren, und zwar in Reaktion auf einen Übergang des Frameanfangssignals zu einem ersten Pegel; und in der zweiten Mode das erste Register der Kanalregister zu selektieren, und zwar in Reaktion auf einen Übergang des Wortselektionssignals zu einem ersten Pegel. Auf diese Weise kann der Sender in einer Sklavenrolle (d.h. gesteuert durch das Wortselektionssignal und/oder das Frameanfangssignal und wobei keine Signale erzeugt werden) in der zweiten Mode kompatibel mit einem bestehenden System, wie I²S, arbeiten und in der ersten Mode ein kräftigeres Übertragungssystem dadurch unterstützen, dass auf das komplementäre Frameanfangssignal reagiert wird.
Um die Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu erfüllen umfasst der Empfänger zum Empfangen von zeitgemultiplexten Datenwörtern in einer ersten Mode bis zu einer vorbestimmten Anzahl N Datenkanäle über eine Datenleitung, wobei N größer ist als zwei und jedes Datenwort wenigstens ein Datenelement hat, Folgendes:

– eine Sequenz von N Kanalregistern, die je mit einem anderen Datenkanal übereinstimmen,
– Registerselektionsmittel zum Selektieren eines der Kanalregister zum Empfang eines Datenwortes; wobei die Selektion die Selektion eines ersten Registers der Kanalregister synchron zu einem Frameanfangssignal umfasst, und die Selektion eines nächsten Registers der Kanalregister synchron zu einem normalen Auslöser, geliefert von einem Wortselektionssignal; wobei das Frameanfangssignal Priorität hat vor dem Wortselektionssignal; und
– Mittel um, synchron zu einem periodischen Taktsignal, über die Datenleitung ein Datenwort zu empfangen und das Datenwort in dem selektierten Kanalregister zu speichern.

Bei einer weiteren Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung unterstützt der Empfänger in einer zweiten Mode die Übertragung von Datenwörtern für N2 = 2 Datenkanäle; wobei das Wortselektionssignal ein Zweipegelsignal ist, wobei ein Pegelübergang des Wortselektionssignals der Auslöser für die Registerselektionsmittel ist zum Selektieren eines nächsten Registers der Kanalregister; wobei das Frameanfangssignal ein Zweipegelsignal ist; und wobei die Registerselektionsmittel wirksam sind um in der ersten Mode das erste Register der Kanalregister zu selektieren, und zwar in Reaktion auf einen Übergang des Frameanfangssignals zu einem ersten Pegel; und in der zweiten Mode das erste Register der Kanalregister zu selektieren, und zwar in Reaktion auf einen Übergang des Wortselektionssignals zu einem ersten Pegel. Auf diese Weise kann auch der Empfänger in einer Sklavenrolle in der zweiten Mode kompatibel mit einem bestehenden System, wie I²S, arbeiten und in der ersten Mode ein kräftigeres Übertragungssystem dadurch unterstützen, dass es auf das komplementäre Frameanfangssignal reagiert.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine Anzahl möglicher Systemkonfigurationen,
2 ein Frameformat nach der vorliegenden Erfindung,
3 eine Darstellung eines Beispiels eines Bit-Zeitablaufs des Frames,
4 eine Darstellung eines Beispiels der Synchronisation des Frames,
5 ein Blockschaltbild eines Senders nach der vorliegenden Erfindung,
6 ein Blockschaltbild eines Empfängers nach der vorliegenden Erfindung,
7 ein Blockschaltbild eines Wortcontrollers nach der vorliegenden Erfindung,
8 ein Blockschaltbild eines MPEG-Streamdecoders, wirksam als Framecontroller, und
9 eine Darstellung eines Beispiels eines Systems, wobei das Übertragungssystem nach der vorliegenden Erfindung angewandt wird.
Die vorliegende Erfindung wird nun beschrieben, wie es in einem digitalen Audiosystem angewandt wird. Es dürfte einleuchten, dass die vorliegende Erfindung in einem breiteren Bereich angewandt werden kann zur seriellen Übertragung von Daten zwischen Elementen in einem Gerät. Die vorliegende Erfindung eignet sich insbesondere zur Übertragung isochroner Daten, wie Audio oder Video, und für Applikationen, bei denen viele Datenkanäle synchron zueinander übertragen werden müssen.
1 zeigt eine Anzahl möglicher Konfigurationen, bei denen das System angewandt werden kann. Ein Sender 100 ist mit einem oder mehreren Empfängern (als Beispiel sind hier zwei Empfänger 102, 104 dargestellt) verbunden, und zwar über vier Signalleitungen: eine Datensignalleitung (SD) 110, eine Taktsignalleitung (SCK) 112, eine Wortselektionsleitung (WS) 114 und eine Frameanfangssignalleitung (FB) 116. Das Datensignal 110 wird immer von dem Sender erzeugt. Die Erzeugung der anderen Signale kann eine Funktion des Senders 100 sein, eine Funktion der Empfänger 102 oder 104, oder eine Funktion einer speziellen Steuereinheit 106. Typischerweise werden die drei Steuersignale von demselben Element gesteuert. Wenn diese Steuerfunktion mit dem Sender integriert ist, wird der Sender gesehen als Master gegenüber denjenigen Signalen; sonst ist der Sender als Sklave wirksam. Auf gleiche Weise kann ein Empfänger als Master oder als Sklave wirk sam sein. Es dürfte einleuchten, dass für ein bestimmtes Signal zu einem bestimmten Zeitpunkt nur ein einziger Master das Signal steuert. In 1A ist der Sender 100 als Master für alle drei Steuersignale wirksam; die Empfänger 102 und 104 sind als Sklave wirksam. In 1B ist der Empfänger 102 als Master wirksam und der Sender 100 und der Empfänger 104 als Sklave. In 1C ist eine separate Steuereinheit 106 als Master wirksam, während der Sender 100 und der Empfänger 102 als Sklave wirksam sind.
2 zeigt ein Frameformat des Systems nach der vorliegenden Erfindung, das in der ersten Mode arbeitet. Es ist eine einzige Frameabtastperiode dargestellt, in der Datenwörter für N Kanäle übertragen werden. In dem Beispiel ist N = 8 und die Datenwörter der Kanäle sind als ch₀ bis ch₇ nummeriert um die Übereinstimmung zwischen den Datenwörtern und den Kanälen zu zeigen. Die Datenwörter werden in Zeitmultiplex über die Datenleitung 110 übertragen, anfangend mit dem Datenwort ch₀ für den ersten Kanal der N Kanäle und endend mit dem Datenwort für den letzten Kanal (in dem Beispiel ch₇ für den N Kanal, wobei N = 8 ist). Es wird vorausgesetzt, dass die Sequenz, in der Datenwörter der Kanäle übertragen werden, für den betreffenden Sender und den (die) Empfänger bekannt ist. Eine Gruppe von N aufeinander folgenden Datenwörtern ch₀ bis ch_N-1 bilden ein Frame entsprechend einer Frameabtastperiode. Für aufeinander folgende Abtastperioden wird dasselbe Frameformat verwendet. Die Größe der Datenwörter kann derart gewählt werden, dass es den Anforderungen des Geräts, in dem das System angewandt wird, am besten entspricht. In I²S kann die Wortgröße zwischen 1 und 32 Datenbits variieren. Für ein Allzweck-Element, wie ein DSP, das die volle Wortgröße von I²S unterstützen soll, sowie imstande sein soll, in der ersten Mode nach der vorliegenden Erfindung zu funktionieren, wird bevorzugt, dass es intern wenigstens eine Wortgröße von 32 Datenbits unterstützt, damit es möglich ist, zur Speicherung von Datenwörtern in der I²S mode sowie in der ersten Mode dieselben Register zu verwenden. Es dürfte einleuchten, dass insbesondere für modernere Elemente, wie ein Digital-Analog-Wandler zur Verwendung in einem CD-Spieler die intern unterstützte Wortgröße für eine bestimmte Applikation (beispielsweise 16 Bit für einen CD-Spieler) optimal gewählt werden kann, während extern andere Wortgrößen auf kompatible Weise unterstützt werden können, wie oben für I²S beschrieben worden ist.
Das Wortselektionssignal 114 schafft einen normalen Auslöser, der angibt, dass ein Datenwort für einen nächsten Kanal übertragen werden soll. Typischerweise wird der von dem Wortselektionssignal geschaffene Auslöser zu dem Taktsignal 112 synchronisiert. Genaue Einzelheiten der Synchronisation, wie Synchronisation zu der Vorder- oder Rückflanke des Taktsignals 112, sind für die vorliegende Erfindung nicht relevant. Vorzugsweise hat der Auslöser des Wortselektionssignals eine bestimmte definierte Periode, wie eine Taktperiode, bevor die Übertragung des ersten Datenbits des nächsten Wortes startet. Dies ermöglicht es, dass ein Sklavensender den Zeitablauf der seriellen Daten, die zur Übertragung aufgestellt werden, synchron herzuleiten. Es wird auch ermöglicht, dass ein Sklavenempfänger das vorher empfangene Wort speichert und den Eingang für das nächste Wort klärt. 4 zeigt die Verwendung eines Zeitablaufs für ein Datenwort 400, wobei das Wortselektionssignal 114 eine Taktperiode vor der Übertragung des ersten Datenbits des nächsten Wortes ändert.
Es dürfte einleuchten. Dass das Wortselektionssignal mehrere Formen annehmen kann, beispielsweise in Bezug auf die Dauer eines Pegels des Signals und die Anzahl bestimmter benutzter Pegel. So kann beispielsweise das Wortselektionssignal ein Zweipegelsignal sein, das auf einem Vorgabepegel gehalten wird und wobei der Auslöser von einem kurzen Impuls auf dem anderen Pegel geliefert wird, und zwar mit einer Dauer von einer einzigen Taktperiode. Vorzugsweise ist das Wortselektionssignal ein Zweipegelsignal, wobei der Auslöser durch jeden Pegelübergang des Wortselektionssignals geliefert wird und die Dauer, für welche das Wortselektionssignal auf einem Pegel steht, im Wesentlichen mit der Länge des Wortes übereinstimmt. Auf diese Weise gibt, wie für I²S, das Wortselektionssignal die Wortlänge an, wodurch es ermöglicht wird, dass Datenwörter mit variabler Länge übertragen werden. Um einen völlig kompatiblen Vorgang mit I²S für die ersten zwei Wörter eines Frames zu ermöglichen, wenn das System in der ersten Mode arbeitet, soll das Wortselektionssignal niedrig ("0") gehalten werden um das erste Datenwort eines Frames anzugeben, und hoch ("1") um ein zweites Datenwort des Frames anzugeben. Es dürfte einleuchten, dass in der ersten Mode das Wortselektionssignal hin- und herschwankt um aufeinander folgende Datenwörter hinter den ersten zwei Datenwörtern anzugeben, dass aber unter Verwendung eines Zweipegelsignals, die Datenwörter nicht völlig identifiziert werden können. Diese bevorzugte Form des Wortselektionssignals ist in 2 dargestellt und detailliert in 3 für ein 32 Bit Datenwort. In mehr allgemeiner Form kann Kompatibilität mit einem System, das die Übertragung von Datenwörtern für N2 Kanäle unterstützt, wobei das Wortselektionssignal das zu übertragende Wort identifiziert, dadurch erreicht werden, dass dasselbe Wortselektionssignal für die ersten N2 Datenwörter des Frames für das in der ersten Mode arbeitende System nach der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Für die restlichen N-N2 Datenwörter des Frames kann das Wortselektionssignal einmal oder mehrere Male wiederholt werden. Wenn N2 nicht ein Teiler von N ist, kann die letzte Wiederholung fortgelassen werden.
Vorzugsweise wird startend mit dem signifikantesten Bit (MSB) ein Datenwort übertragen werden, wie in 4 dargestellt, wodurch ein kompatibler Vorgang ermöglicht wird für beispielsweise Audioapplikationen, wobei die Länge des übertragenen Wortes von der intern in dem Sender und/oder dem Empfänger verwendeten Wortgröße abweichen kann, wie für I²S beschrieben worden ist.
Das Frameanfangssignal 116 schafft einen normalen Auslöser, der angibt, dass ein Datenwort für den ersten Kanal des Frames übertragen werden soll. In 2 ist das Datenwort ch₀ das erste Wort des Frames. Es dürfte einleuchten, dass am Anfang eines Frames von dem Wortselektionssignal (das den Start eines neuen Wortes angibt) sowie von dem Frameanfangssignal (das den Start eines Frames angibt) ein Auslöser geliefert wird. Das Frameanfangssignal hat gegenüber dem Wortselektionssignal Priorität: ein Datenwort des ersten Kanals muss übertragen werden und nicht ein Datenwort des nächsten Kanals. In Bezug auf die Synchronisation des Frameanfangssignals zu dem Taktsignal gilt eine ähnliche Erwägung wie oben für das Wortselektionssignal 114 beschrieben. Obschon es bei praktischen Implementierungen bevorzugt wird, dieselbe Synchronisation für das Wortselektionssignal und das Frameanfangssignal zu verwenden, ist es für die vorliegende Erfindung nicht erforderlich. Insbesondere wenn eine andere Synchronisation gewählt wird, (beispielsweise der Auslöser geliefert von dem Frameanfangssignal ist um eine Taktperiode früher als der Auslöser des Wortselektionssignals), soll dafür gesorgt werden, dass gewährleistet wird, dass das Frameanfangssignal Priorität hat. Es dürfte einleuchten, dass, wie für das Wortselektionssignal 114, das Frameanfangssignal 116 mehrere Formen annehmen kann, beispielsweise in Bezug auf die Dauer eines Pegels des Signals und die Anzahl unterschiedlicher verwendeter Pegel. So kann beispielsweise das Frameanfangssignal ein Zweipegelsignal sein, das auf einem Vorgabepegel gehalten wird und wobei der Auslöser von einem kurzen Impuls auf dem anderen Pegel mit beispielsweise einer Dauer gleich einer Taktperiode geliefert wird. Vorzugsweise ist das Frameanfangssignal ein Zweipegelsignal, wobei der Auslöser von einem definierten Pegelübergang des Frameanfangssignals geliefert wird. In der zweiten Mode wird das Frameanfangssignal nicht verwendet. Es wird bevorzugt, das Frameanfangssignal konstant auf einem ersten Pegel der zwei Pegel zu halten, indem in der zweiten Mode gearbeitet wird. Um in beiden Moden möglichst auf gleiche Weise zu arbeiten, wird bevorzugt, das Frameanfangssignal während der ersten N2 Datenwörter eines Frames auf demselben ersten Pegel zu halten, wenn das System in der ersten Mode arbeitet. Auf vorteilhafte Weise ermöglicht dies die Übertragung auf dem Systempegel von Datenwörtern und Frames mit einer variablen Länge. Während der restlichen N-N2 Datenwörter wird das Frameanfangssignal in den zweiten Pegel geändert, wodurch es ermöglicht wird, dass die Änderung in den ersten Pegel am Anfang des nächsten Frames auftritt und deswegen um den Anfang der Übertragung des ersten Datenwortes in dem nächsten Frame anzugeben. Vorzugsweise wird das Frameanfangssignal von dem ersten Pegel in den zweiten Pegel geändert, und zwar synchron zu dem Anfang des N2 + 1. Datenwortes des Frames. Auf diese Weise werden die betreffenden Elemente über die Tatsache informiert, dass die Verarbeitung in erster Instanz der ersten Mode entsprechend erfolgen soll, wenn die Elemente zwischen den zwei Moden differenzieren sollen (die Verarbeitung für die ersten N2 Frames kann in den beiden Moden die gleiche sein). 2 zeigt die bevorzugte Ausführungsform für ein System, das kompatibel mit I²S arbeitet. Das Frameanfangssignal wird derart gewählt, dass es für die ersten zwei Wörter eines Frames hoch ist ("1"), und für die restlichen N – 1 Wörter des Frames niedrig.
5 zeigt ein Blockschaltbild eines Senders 100 nach der vorliegenden Erfindung, wobei beispielsweise N = 8 ist. Der Sender 100 umfasst eine Folge von N Kanalregistern 500, 502, ..., 514, wobei jedes der Kanalregister einem anderen Kanal der Datenkanäle entspricht. In dem Beispiel entspricht das Register 500 dem ersten Kanal (chan 1) und das Register 514 entspricht dem achten Kanal (chan 8). Der Sender umfasst ebenfalls ein Schieberegister 520 um synchron zu dem Taktsignal 112 seriell Daten Bits über die Datenleitung 110 zu übertragen. Typischerweise ist das Schieberegister 520 imstande, ein ganzes Wort der internen Wortlänge zu speichern. Wenn die interne Wortlänge weniger als die auf dem Systempegel maximal verwendete Wortlänge ist, ist vorzugsweise ein serieller Dateneingang 530 des Schieberegisters 520 "0", wobei gewährleistet wird, dass zusätzliche am wenigsten signifikante Bits auf "0" gesetzt werden (wobei vorausgesetzt wird, dass die Datenbits in dem Schieberegister 520 in einer derartigen Sequenz gespeichert werden, dass das signifikanteste Bit eines gespeicherten Wortes als erstes übertragen wird). Es dürfte einleuchten, dass das Konzept der Übertragung zusätzlicher "0" Bits, was für ein Audiosystem bevorzugt wird, zur Übertragung zusätzlicher Bits mit einem Dummywert, geeignet für die Applikation, verallgemeinert werden kann. Bei anderen Systemen kann beispielsweise bevorzugt werden, zusätzliche Dummybytes mit einem Wert "FF" zu übertragen.
Die Kanalregister 500, ..., 514 sind über einen Datenbus 540 mit dem Schieberegister 520 verbunden. Es wird vorausgesetzt, dass jedes Register der Kanalregister 500, ..., 514 imstande ist, wenigstens ein Datenwort zu speichern. In einer derartigen Situation wird bevorzugt, dass der Inhalt eines der Kanalregister 500, ..., 514 parallel in das Schieberegister 520 geladen wird, und zwar nach einem Auslöser des Wortselektionssignals 114. Der Sender 100 umfasst Registerselektionsmittel 550 um zu selektieren, von welchem Kanalregister 500, ..., 514 ein Datenwort zu dem Schieberegister 520 zur Übertragung kopiert werden soll. Mit Hilfe eines Steuersignals 560 ermöglichen die Registerselektionssignale 550 die Übertragung eines Datenwortes eines der Kanalregister zu dem Bus 540. Das Datenwort wird synchron zu dem Wortselektionssignal 114 aus dem Bus 540 in das Schieberegister 520 geladen. Synchron zu einem Auslöser des Frameanfangssignals 116, wie oben beschrieben, selektieren die Registerselektionsmittel 550 das erste Kanalregister (in dem Beispiel nach 5 das Kanalregister 500) und gewährleisten, dass ein Datenwort von dem selektierten Kanalregister dem Schieberegister 520 geliefert wird. Synchron zu einem normalen Auslöser, der von dem Wortselektionssignal 114 geliefert wird, wie oben beschrieben, selektieren die Registerselektionsmittel das nächste Kanalregister (wenn ein Kanalregister für den Kanal i vor dem Auslöser selektiert wurde, wird das Kanalregister für den Kanal i + 1 in Reaktion auf den Auslöser selektiert) und gewährleisten, dass ein Datenwort aus dem selektierten Kanalregister dem Schieberegister 520 zugeführt wird. Es dürfte einleuchten, dass am Anfang eines Frames ein Auslöser von dem Wortselektionssignal (das den Start eines neuen Wortes angibt) sowie von dem Frameanfangssignal (das den Start eines Frames angibt) geliefert wird. Das Frameanfangssignal hat gegenüber dem Wortselektionssignal Priorität, was dazu führt, dass die Registerselektionsmittel auf effektive Weise den Auslöser des Wortselektionssignals ignorieren, wenn ein Auslöser von dem Frameanfangssignal empfangen wird. Eine Implementierung der Registerselektionsmittel 520, wobei herkömmliche Hardwareelemente, wie Flip-Flop-Schaltungen und Zähler verwendet werden, ist unkompliziert, beispielsweise durch Modifikation der in US 4.755.817 beschriebenen Senderschaltung für I²S. Insbesondere für programmierbare Allzweckelemente, wie ein DSP, ist es auch unkompliziert die Selektion unter Ansteuerung von Software zu implementieren, durchgeführt durch den DSP. Es dürfte einleuchten, dass es für bestimmte Implementierungen nicht erforderlich ist, ein zusätzliches Schieberegister 520 als zusätzlichen Puffer für die Übertragung zu verwenden. Stattdessen kann es möglich sein, dass Datenbits mit einer ausreichenden Geschwindigkeit von den Kanalregistern erhalten wird, wodurch die Verwendung eines kleinen Puffers oder von überhaupt keinem Puffer ermöglicht wird.
6 zeigt ein Blockschaltbild eines Empfängers 102 nach der vorliegenden Erfindung, wobei beispielsweise N = 8 ist. Der Empfänger 102 umfasst eine Folge von N Kanalregistern 600, 602, ..., 614, wobei jedes der Kanalregister einem anderen Datenkanal entspricht, auf dieselbe Art und Weise wie bei dem Sender. Der Empfänger 102 umfasst ebenfalls ein Speicherelement 620 um synchron zu dem Taktsignal 112 seriell Datenbits über die Datenleitung 110 zu empfangen. Typischerweise ist das Speicherelement 620 imstande, ein ganzes Wort der internen Wortlänge zu speichern. Wenn die interne Wortlänge weniger als die auf dem Systempegel verwendete maximale Wortlänge ist, müssen zusätzlich empfangene Bits ignoriert werden. Wenn weniger Bits als die interne Wortlänge (das Systemwort ist kleiner als das interne Wort) in einem Wort empfangen werden, werden vorzugsweise die am wenigsten signifikanten Bits in dem Speicherelement 620 auf "0" gesetzt. Das Speicherelement 620 ist über einen Datenbus 640 mit den Kanalregistern 600, ..., 614 verbunden. Es wird vorausgesetzt, dass jedes der Kanalregister 600, ..., 614 imstande ist, wenigstens ein Datenwort zu speichern. In einer derartigen Situation wird bevorzugt, dass der Inhalt des Speicherelementes 620 parallel in eines der Kanalregister 600, ..., 614 nach einem Auslöser des Wortselektionssignals 114 geladen wird. Der Empfänger 102 umfasst Registerselektionsmittel 650 um zu selektieren, zu welchem der Kanalregister 600, ..., 614 ein Datenwort aus dem Speicherelement 620 kopiert werden soll. Mit Hilfe eines Steuersignal 660 ermöglichen die Registerselektionsmittel 650 die Übertragung eines Datenwortes aus dem Bus 640 zu einem der Kanalregister. Synchron zu einem Auslöser des Frameanfangssignals 116, wie oben beschrieben, selektieren die Registerselektionsmittel 650 das erste Kanalregister und gewährleisten, dass ein Datenwort aus dem Bus 640 geladen wird. Synchron zu einem regelmäßigen Auslöser, geliefert von dem Wortselektionssignal 114, wie oben beschrieben, selektieren die Registerselektionsmittel das erste Kanalregister und gewährleisten, dass ein Datenwort aus dem Bus 640 geladen wird. Synchron zu einem regelmäßigen Auslöser, geliefert von dem Wortselektionssignal 114, wie oben beschrieben, selektieren die Registerselektionsmittel 650 das nächste Kanalregister (wenn ein Kanalregister für den Kanal i vor dem Auslöser selektiert wurde, wird das Kanalregister für den Kanal i + 1 in Reaktion auf den Auslöser selektiert) und gewährleisten, dass ein Datenwort aus dem Bus 640 geladen wird. Es dürfte einleuchten, dass am Anfang eines Frames ein Auslöser von dem Wortselektionssignal (das den Start eines neuen Wortes angibt) sowie von dem Frameanfangssignal (das den Start eines Frames angibt) geliefert wird. Das Frameanfangssignal hat gegenüber dem Wortselektionssignal Priorität, was dazu führt, dass die Registerselektionsmittel 650 auf effektive Weise den Auslöser des Wortselektionssignals ignorieren, wenn ein Auslöser von dem Frameanfangssignal empfangen wird. Das Speicherelement 620 kann auf herkömmliche Art und Weise implementiert werden, beispielsweise unter Verwendung eines Registers, das selektiv von einem Zeigerbit in einem Schieberegister adressiert wird. Eine geeignete Schaltungsanordnung ist ebenfalls in US 4.755.817 beschrieben worden. Die Registerselektionsmittel 650 können auch auf eine herkömmliche Art und Weise implementiert werden, und zwar unter Verwendung von Elementen, wie Flip-Flop-Schaltungen und Zählern. Insbesondere für programmierbare Allzweckelemente, wie einen DSP, ist es auch unkompliziert die Selektion unter Ansteuerung von Software zu implementieren, durchgeführt von dem DSP. Es dürfte einleuchten, dass es für bestimmte Implementierungen nicht erforderlich ist, ein Wortgrößenspeicherelement 620 als zusätzlichen Puffer für die Übertragung zu verwenden. Stattdessen kann es möglich sein, dass Datenbits schnell genug von dem Kanalregistern erhalten werden können, wodurch es ermöglicht wird, einen kleineren Puffer oder überhaupt keinen Puffer zu verwenden.
Bei einer weiteren Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung umfasst das System einen Wortcontroller 120 zum Erzeugen des Wortselektionssignals 114. In der als Beispiel gegebenen Konfiguration nach 1 ist der Wortcontroller 120 in die Steuereinheit 106 einverleibt. Es dürfte einleuchten, dass der Wortcontroller 120 bei anderen Konfigurationen beispielsweise mit dem Sender 100 oder mit einem der Empfänger 102 oder 104 kombiniert wird. Der Wortcontroller 120, umfasst einen Eingang zum Empfangen des Taktsignals 112 und einen Ausgang zum Liefern des Wortselektionssignals 114. 7 zeigt ein Blockschaltbild einer Beispielschaltung, die den Wortcontroller 120 implementiert. In diesem Beispiel empfängt der Wortcontroller 120 das Taktsignal 112 von einem Taktsignalgenerator 700. Der Taktsignalgenerator 700 kann mit dem Wortcontroller 120 oder der Steuereinheit 106 aus 1 integriert sein und auch anderen betreffenden Elementen des Senders 100 und des (der) Empfängers) 102, 104 das Taktsignal liefern. In der Beispielsschaltung ist das erzeugte Wortselektionssignal 114 ein Zweipegelsignal und der Wortcontroller 120 sorgt für einen Pegelübergang des Wortselektionssignals in Reaktion auf den Empfang einer vorbestimmten Anzahl Taktimpulse seit eines letzten vorhergehenden Pegelübergangs. Diese vorbestimmte Anzahl entspricht der Anzahl Datenelemente in einem Datenwort. Die vorbestimmte Anzahl kann ständig einem Zähler 702 präsentiert werden oder kann variabel präsentiert werden, beispielsweise durch einen Mikrocontroller 704. Der Zähler 702 zählt die von dem Taktsignal 112 gelieferten Impulse und wird jedes Mal, dass die vorbestimmte Anzahl Taktimpulse erreicht worden ist, zurückgesetzt. Das Zurücksetzen des Zählers liefert ein Ausgangssignal, das einem Dateneingang einer Flip-Flop-Schaltung 706 zugeführt wird. Ein Takteingang der Flip-Flop-Schaltung 706 empfängt einen Taktimpuls und erzeugt dadurch das Wortselektionssignal 114 an einem Ausgang, wobei gewährleistet wird, dass das Wortselektionssignal 114 zu dem Taktsignal 112 synchronisiert ist. In der Beispielsschaltung nach 7 wird von der Flip-Flop-Schaltung 706 ein invertiertes Taktsignal 112 empfangen, was dazu führt, dass das Wortselektionssignal 114 den Pegel synchron zu einer Rückflanke des Taktimpulses ändert, wie auch in 4 dargestellt ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung umfasst das System einen Framecontroller 122 zum Erzeugen des Frameanfangssignals. In der Beispielskonfiguration nach 1 ist der Framecontroller 122 in die Steuereinheit 106 einverleibt. Es dürfte einleuchten, dass der Framecontroller 122 bei anderen Konfigurationen beispielsweise mit dem Sender 100 oder mit einem der Empfänger 102 oder 104 kombiniert werden kann. Der Framecontroller 122 umfasst einen Eingang zum Empfangen des Taktsignals 112 und einen Ausgang zum Liefern des Frameanfangssignals 116. 8 zeigt ein Blockschaltbild einer Beispielsschaltung, die den Framecontroller 122 implementiert. Der Block 804 symbolisiert einen Plattenteller beispielsweise eines DVD-Spielers und die assoziierten Auslese- und Rückkopplungsmechanismen. Assoziierte Steuersignals werden über eine Steuerstrecke 805 übertragen. Der Spieler wird von einem Mikrocontroller 806 gesteuret. Der Block 808 stellt einen MPEG2 Programmstreamdecoder und einen Audioparser dar, der den von dem Spielermechanismus 804 empfangenen Bitstrom in genormte Stereo- Audio- und Videoströme und in Mehrkanal-Audiodaten mit reduzierter Bitrate trennt. Der MPEG2 Streamdecoder ist aufgeteilt in einen Streamdemultiplexer 850, der einen verpackten Elementarstrom (PES) 807 nach der DVD-Spezifikation erzeugt. Der PES-Strom 807 wird einem Formatierer 852 zugeführt, der für das Audio den Quad-I²S (oder I²S für 2-Kanal-Stereo) Audiostrom zur Weiterverarbeitung erzeugt. 8b zeigt eine Übersicht des PES-Strompakets 807. Einem Header 860 folgt ein Datenfeld 862 für jeden Audiokanal. Das Datenfeld 862 besteht aus 16 Bits. Wenn die Wortgröße länger ist, umfasst ein etwaiges Datenfeld 864 für jedes Audiofeld die zusätzlichen Bits. Die Datenfelder 862 und 864 werden in einer festen Sequenz übertragen, ausgehend von dem ersten Kanal (channel 0). Der Header 860 enthält Information, wie die Anzahl Kanäle und die Wortgröße. Aus der Header-Information reformatiert der Formatierer 852 die Daten des PES Stromes 807 zur Übertragung über das System nach der vorliegenden Erfindung. Aus dieser Information kann der Formatierer 852 den Zeitpunkt bestimmen, wo Datenwörter der empfangenen PES Pakete über das System nach der vorliegenden Erfindung übertragen werden sollen und das Frameanfangssignal 116 auf entsprechende Weise steuern, wodurch er als Framecontroller wirksam ist. Der Formatierer 852 kann die Rolle von Framecontroller beispielsweise dadurch durchführen, dass spezielle Hardware, wie ein Sequenzer, verwendet wird oder unter Softwaresteuerung eines Mikrocontrollers oder eines DSPs. Auf vorteilhafte Weise selektiert der Formatierer 852 automatisch ob die Audiodaten über das System nach der vorliegenden Erfindung in erster oder in zweiter Mode auf Basis der Information in dem PES Header 860 übertragen werden sollen. Auf alternative Weise kann der Mikrocontroller 806 den Formatierer 852 in die erforderliche Mode setzen.
Dazu umfasst bei einer weiteren Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung der Framecontroller 122 einen Eingang zum Empfangen beispielsweise von dem Mikrocontroller 704 oder 806 einer Angabe der Mode und der Framecontroller 122 steuert auf entsprechende Weise das Frameanfangssignal.
Bei einer weiteren Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung empfängt der Framecontroller 122 beispielsweise von dem Mikrocontroller 704 oder 806 eine Angabe über die wirkliche Anzahl Datenkanäle, für die Datenelemente übertragen werden sollen. Auf Basis dieses Eingabe setzt der Framecontroller 122 die interne Mode zum Erzeugen des Frameanfangssignals 116. Die Mode wird auf die zweite Mode gesetzt, wenn die Anzahl dem Wert N2 entspricht. Die Mode wird auf die erste Mode gesetzt, wenn die Anzahl von dem Wert N2 abweicht.
Bei einer weiteren Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung umfasst der Sender 100 Mittel um, wenn die wirkliche Anzahl Datenkanäle, für die Datenelemente übertragen werden müssen, kleiner ist als die vorbestimmte Anzahl, Dummydatenelemente zur Übertragung für die Datenkanäle, für die keine Datenelemente verfügbar sind, zu erzeugen. In einem Audiosystem wird bevorzugt, dass für den nicht verwendeten Kanal "0" Bits übertragen werden. Für andere Systeme kann bevorzugt werden, dass ein spezielles Bitmuster über einen nicht benutzten Kanal übertragen wird, das angibt, dass über den Kanal keine Daten übertragen werden. Die Dummyerzeugungsmittel können mit den Registerselektionsmitteln 550 kombiniert werden, wobei die Registerselektionsmittel ein Dummyeingangskanalregister für die unbenutzten Kanäle selektieren. In einer Software-Implementierung kann dies das Kopieren eines Null-Wortes in das Übertragungsschieberegister 520 erfordern.
9 zeigt ein Audio/Videosystem, wobei das Übertragungssystem nach der vorliegenden Erfindung auf vorteilhafte Weise angewandt werden kann. Das Audio/Videosystem umfasst einen DVD-Spieler 800 und einen Mehrkanaldecoder 802. In dem Spieler 800 symbolisiert der Block 804 einen Plattenteller und assoziierte Auslese- und Rückkopplungsmechanismen. Assoziierte Steuersignale werden über eine Steuerstrecke 805 übertragen. Das System wird von einem Mikrocontroller 806 gesteuert. Der Abspielmechanismus 804 kann für eine digitale Videodisk einen MPEG2 Audiokanal oder bis zu acht lineare PCM Audiokanäle liefern. Der Block 808 stellt einen MPEG2 Programmstromdetektor und einen Audioparser dar, der den von dem Abspielmechanismus 804 empfangenen Bitstrom in genormte Stereo-Audio- und Videoströme und in Mehrkanal-Audiodaten mit reduzierter Bitrate aufteilt. Ein Videodecoder 809 verwandelt den Videostrom in ein herkömmliches Videosignal. Der Audiostrom und die Mehrkanal-Audiodaten mit reduzierter Bitrate werden unter Anwendung des Übertragungssystems nach der vorliegenden Erfindung über Signalleitungen 810 übertragen. Für eine Konsumentenapplikation mit einem relativ niedrigen Pegel reicht es, dass ein Audiodecoder 812 in dem DVD-Spieler 800 ein analoges linkes und rechtes Ausgangssignal erzeugt. Dies kann beispielsweise ein herkömmliches Stereosignal, ein prologic-codiertes Stereosignal oder ein Karaoke-codiertes Stereosignal sein. Zum Übertragen der bis zu acht linearen PCM Audio kanäle von dem Audioparser 808 zu dem Audiodecoder 812 wird das Übertragungssystem nach der vorliegenden Erfindung auf vorteilhafte Weise in der Quad I²S Mode angewandt. Zum Übertragen von MPEG codiertem Audio von dem MPEG2 Programmstromdecoder 808 zu dem Audiodecoder 812 wird genügend Kapazität geliefert indem das Übertragungssystem in der I²S kompatiblen Mode arbeitet. Das in der WO Patentanmeldung PCT/IB96/01267 (PHN 15603) beschriebene Burstformat kann auf vorteilhafte Weise auch zur Übertragung über I²S angewandt werden.
Die nachfolgende Tabelle gibt eine Übersicht der Arbeitsmoden des Audiodecoders 812 mit den entsprechenden Eingängen und Ausgängen zusammen:
Für lineare PCM sind die nachfolgenden Konfigurationen zur Speicherung von Audio auf der Disk definiert, wobei die Anzahl auf der Disk gespeicherter Kanäle die erlaubte Frame-Abtastrate (fs) und die Quantisierung (Wortlänge) definiert:
Die nachfolgende Tabelle zeigt die Zuordnung der variablen Anzahl linearer PCM Audiokanäle zu den Datenwörtern (ch₀ bis ch₇) in einem Quad I²S Frame. Die linke Spalte gibt die Anzahl übertragener Kanäle an. Ein Strich (-) gibt an, dass das Wort nicht verwendet wird. Vorzugsweise wird ein nicht verwendetes Wort mit Dummy "0" Bits aufgefüllt. Die Tabelle zeigt die Zuordnung für eine Frameabtastrate von 48 kHz (für DVD) oder 44,1 kHz (für CD-DA).
Die nachfolgende Tabelle zeigt die Zuordnung der variablen Anzahl linear-PCM Audiokanäle zu den Datenwörtern (ch₀ bis ch₇) in einem Quad I²S Frame für eine Frameabtastrate von 96 kHz (für DVD). In diesem Fall ist die Frameabtastrate des Übertragungssystems (Quad I²S) vorzugsweise 48 kHz und zwei Datenwörter in jedem Frame werden einem einzigen Audiokanal zugeordnet. Wie in der Tabelle dargestellt, werden Datenwörter die mit demselben Kanal übereinstimmen, gleichmäßig über das Frame verteilt, wodurch den betreffenden Elementen genügend Zeit geboten wird, ein Datenwort zu verarbeiten bevor das nächste Datenwort desselben Kanals verarbeitet werden muss.
Zum Erzielen einer vollen Funktionalität von MPEG2 ist eine externe Mehrkanal-Decoderbox 802 nach 9 vorgesehen. Für eine derartige Applikation werden die MPEG Daten vorzugsweise entsprechend dem in der WO Patentanmeldung PCT/IB96/01267 (PHN 15603) beschriebenen Burstformat konfigurier und von dem Spieler 800 zu der MC-Decoderbox 802 über einen Kommunikationskanal 814 entsprechend dem genormten IEC 958 Protokoll unter Verwendung eines IEC 958 Senders 820 und Empfängers 824 übertragen. Der Kanal 814 kann auf galvanischer Verbindung oder auf optischer Faser basiert sein. Wie der DVD Spieler 800 hat die MC-Decoderbox 802 eine interne Steuerstrecke 826 und einen Mikrocontroller 816 zur Steuerung der Wirkung der Decoderbox 802. Der MPEG codierte Audiostrom wird einem Mehrkanal-Decoder 818 zugeführt, der bis zu sieben Audiokanäle ausliefern kann: Links, Rechts, LFE/C, Links zentral Surround, Rechts zentral Surround, Links Surround und Rechts Surround. Vorzugsweise sind die Audiokanäle in vier I²S Schnittstellen gruppiert, und zwar für beispielsweise die Übertragung zu den betreffenden Digital-Analog-Wandlern und Verstärkern oder zu einem Recorder.
Text in der Zeichnung

2
Abtastperiode
8a
Formatierer

Claims

Datenübertragungssystem mit einem Sender (100) und wenigstens einem Empfänger (102); wobei der Sender (100) und der Empfänger (102) durch eine Datenleitung (110) zur zeitgemultiplexten Übertragung von Datenwörtern von in einer ersten Mode bis zu einer vorbestimmten Anzahl N Datenkanäle miteinander verbunden sind, wobei N größer ist als zwei und jedes Datenwort wenigstens ein Datenelement enthält, wobei der Sender (100) die nachfolgenden Elemente umfasst: – eine Sequenz von N Senderkanalregistern, die je mit einem anderen Datenkanal übereinstimmen, – Senderregisterselektionsmittel zum Selektieren eines der Kanalregister zur Lieferung eines Datenwortes zur Übertragung; wobei die Selektion die Selektion eines ersten Kanalregisters synchron zu einem Frameanfangssignal (FB) umfasst und die Selektion eines nächsten Kanalregisters synchron zu einem regelmäßigen Trigger, geliefert von einem Wortselektionssignal (Wiedergabeschirm); wobei das Frameanfangssignal (FB) Priorität hat vor dem Wortselektionssignal (WS); und – Mittel um synchron zu einem periodischen Taktsignal (SCK) ein Datenwort von dem selektierten Kanalregister über die Datenleitung (110) zu übertragen; wobei der Empfänger (102) die nachfolgenden Elemente umfasst: – eine Sequenz von N Empfängerkanalregistern, die je einem anderen Datenkanal entsprechen, – Empfängerregisterselektionsmittel zum Selektieren eines der Kanalregister zum Empfangen eines Datenwortes; wobei die Selektion die Selektion eines ersten Kanalregisters synchron zu dem Frameanfangssignal (FB) umfasst, und die Selektion eines nächsten Kanalregisters synchron zu einem regelmäßigen Trigger, geliefert von dem Wortselektionssignal (WS); wobei das Frameanfangssignal (FB) Priorität hat vor dem Wortselektionssignal (WS); und – Mittel um synchron zu dem periodischen Taktsignal (SCK) über die Datenleitung (110) ein Datenwort zu empfangen und das Datenwort in dem selektierten Kanalregister zu speichern.
System nach Anspruch 1, wobei das System in einer zweiten Mode die Übertragung von Datenwörtern bis zu N2 Datenkanälen unterstützt, wobei N2 kleiner ist als N, wobei das Frameanfangssignal (FB) ein Zweipegelsignal ist und wobei das System weiterhin einen Framecontroller (122) aufweist, der das Frameanfangssignal (FB) steuert, und zwar dadurch: – dass in der zweiten Mode das Frameanfangssignal (FB) auf dem ersten Pegel beibehalten wird; – dass in der ersten Mode das Frameanfangssignal (FB) für die Dauer der Übertragung von wenigstens N2, aber weniger als N aufeinander folgender Datenwörter auf dem ersten Pegel beibehalten wird und auf einem bestimmten zweiten Pegel während der restlichen Dauer der Übertragung von N aufeinander folgenden Datenwörtern; wobei ein Übergang des Frameanfangssignals (FB) zu dem ersten Pegel der Trigger ist, wodurch dafür gesorgt wird, dass die Sender- und Empfängerregisterselektionsmittel das erste Register der Kanalregister selektieren.
System nach Anspruch 2, wobei N2 = 2 ist; wobei das Wortselektionssignal (WS) ein Zweipegelsignal ist mit einem Pegelübergang des Wortselektionssignals (WS) der Trigger für die Sender- und Empfängerregisterselektionsmittel ist zum Selektieren eines nächsten Sender- bzw. Empfängerkanalregisters, und wobei die Sender- und Empfängerregisterselektionsmittel wirksam sind um in der zweiten Mode das erste Register der Sender- bzw. Empfängerkanalregister zu selektieren, und zwar in Reaktion auf einen Übergang des Wortselektionssignals (WS) zu einem ersten Pegel.
System nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Framecontroller (122) einen Eingang aufweist zum Empfangen einer Angabe der Mode, in der der Framecontroller (122) wirksam ist zur entsprechenden Steuerung des Frameanfangssignals (FB).
System nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Framecontroller (122) einen Eingang aufweist zum Empfangen einer Angabe einer wirklichen Anzahl Datenkanäle, für die Datenelemente übertragen werden müssen und wobei der Framecontroller (122) wirksam ist zur Steuerung des Frameanfangssignals (FB) für die zweite Mode, wenn die wirkli che Anzahl N2 entspricht und sonst zur Steuerung des Frameanfangssignals (FB) für die erste Mode.
System nach Anspruch 2, 3, 4 oder 5, wobei das System weiterhin einen Wortcontroller (120) aufweist, wobei der Wortcontroller (120) einen Eingang aufweist zum Empfangen des Taktsignals (SCK) und einen Ausgang zum Liefern des Wortselektionssignals (WS), wobei das Wortselektionssignal (WS) ein Zweipegelsignal ist und der Wortcontroller (120) wirksam ist um einen Pegelübergang des Wortselektionssignals (WSS) zu verursachen, und zwar in Reaktion auf den Empfang einer vorbestimmten Anzahl Taktimpulse seit eines letzten vorhergehenden Pegelübergangs, wobei die vorbestimmte Anzahl der Anzahl Datenelemente in einem Datenwort entspricht.
System nach Anspruch 6, wobei der Wortcontroller (120) einen Eingang aufweist zum Empfangen einer Angabe der vorbestimmten Anzahl Taktimpulse und wobei der Wortcontroller (120) wirksam ist zur entsprechenden Steuerung des Wortselektionssignals (WS).
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Sender (100) Mittel aufweist um, wenn die wirkliche Anzahl Datenkanäle, für die Datenelemente übertragen werden sollen, kleiner ist als die vorbestimmte Anzahl, Dummy-Datenelemente zu erzeugen zur Übertragung für die Datenkanäle, für die keine Datenelemente verfügbar sind.
System nach Anspruch 2, 3, 4, 5, 6 oder 7, wobei die zweite Mode mit dem I²S-System kompatibel ist.
System nach Anspruch 9, wobei N = 8 ist und in der ersten Mode das periodische Taktsignal (SCK) eine Frequenz hat, die vierfach höher ist als die, welche für das I²S-System verwendet wird.
Sender (100) zur zeitgemultiplexte Übertragung von Datenwörtern von, in einer ersten Mode, bis zu einer vorbestimmten Anzahl N Datenkanäle über eine Datenleitung (110), wobei N größer ist als zwei und jedes Datenwort wenigstens ein Datenelement enthält; wobei der Sender Folgendes umfasst: – eine Sequenz von N Kanalregistern, die je mit einem anderen Datenkanal übereinstimmen, – Registerselektionsmittel zum Selektieren eines der Kanalregister zum Liefern eines Datenwortes zur Übertragung; wobei die Selektion die Selektion eines ersten Kanalregisters umfasst, und zwar synchron zu einem Frameanfangssignal (FB), und die Selektion eines nächsten Kanalregisters, und zwar synchron zu einem normalen Trigger, geliefert von einem Wortselektionssignal (WS); wobei das Frameanfangssignal (FB) Priorität hat vor dem Wortselektionssignal (WS); und – Mittel um, synchron zu einem periodischen Taktsignal (SCK), ein Datenwort von dem selektierten Kanalregister über die Datenleitung (110) zu übertragen.
Sender (100) nach Anspruch 11, wobei der Sender (100) in einer zweiten Mode die Übertragung von Datenwörtern bis zu N2 Datenkanälen unterstützt; wobei N2 kleiner ist als N; wobei das Frameanfangssignal (FB) ein Zweipegelsignal ist und wobei der Sender (100) einen Framecontroller (122) aufweist, der das Frameanfangssignal (FB) dadurch steuert: – dass in der zweiten Mode das Frameanfangssignal (FB) auf einem ersten Pegel gehalten wird; und – dass in der ersten Mode das Frameanfangssignal (FB) für die Dauer der Übertragung von wenigstens N2 aber weniger als N aufeinander folgenden Datenwörtern auf dem ersten Pegel gehalten wird und für die restliche Dauer der Übertragung von N aufeinander folgenden Datenwörtern auf einem bestimmten zweiten Pegel gehalten; wobei ein Übergang des Frameanfangssignals (FB) zu dem ersten Pegel der Trigger ist, der dafür sorgt dass die Registerselektionsmittel das erste Register der Kanalregister selektieren.
Empfänger (102) zum Empfangen von zeitgemultiplexten Datenwörtern in einer ersten Mode bis zu einer vorbestimmten Anzahl N Datenkanäle über eine Datenleitung (110), wobei N größer ist als zwei und jedes Datenwort wenigstens ein Datenelement hat; wobei der Empfänger (102) Folgendes umfasst: – eine Sequenz von N Kanalregistern, die je mit einem anderen Datenkanal übereinstimmen, – Registerselektionsmittel zum Selektieren eines der Kanalregister zum Empfang eines Datenwortes; wobei die Selektion die Selektion eines ersten Registers der Kanalregister synchron zu einem Frameanfangssignal (FB) umfasst, und die Selektion eines nächsten Registers der Kanalregister synchron zu einem normalen Trigger, geliefert von einem Wortselektionssignal (WS); wobei das Frameanfangssignal (FB) Priorität hat vor das Wortselektionssignal (WS); und – Mittel um, synchron zu einem periodischen Taktsignal (SCK), über die Datenleitung (110) ein Datenwort zu empfangen und das Datenwort in dem selektierten Kanalregister zu speichern.
Empfänger (102) nach Anspruch 13, wobei der Empfänger (102) in einer zweiten Mode den Empfang von Datenwörtern für bis zu N2 Datenkanälen unterstützt; wobei N2 kleiner ist als N; wobei das Frameanfangssignal (FB) ein Zweipegelsignal ist; und wobei der Empfänger (102) einen Framecontroller (122) aufweist zur Steuerung des Frameanfangssignals (FB) dadurch: – dass in der zweiten Mode das Frameanfangssignal (FB) auf einem ersten Pegel gehalten wird; und – dass in der ersten Mode das Frameanfangssignal (FB) für eine Dauer der Übertragung von wenigstens N2 aber weniger als N aufeinander folgenden Datenwörtern auf dem ersten Pegel gehalten wird und für die restliche Dauer der Übertragung von N aufeinander folgenden Datenwörtern auf einem bestimmten zweiten Pegel gehalten wird; wobei ein Übergang des Frameanfangssignals (FB) zu dem ersten Pegel der Trigger ist, der dafür sorgt, dass die Registerselektionsmittel das erste Register der Kanalregister selektieren.