专利名称：根据通讯协议处理来执行数据存取的方法与装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种资料存取机制，尤指一种透过软件而根据一通讯协议处理来执行 数据存取的方法与装置。
背景技术：
在无线射频识别(Radio-Frequency Identification, RFID)的应用当中，利用时 隙(time slot)侦测的方式来侦测某些装置是很常见的作法。举例来说，一 RFID系统通 常包含一射频识别读取器(RFID reader)以及复数个射频识别标签(RFID tag)，而每一张 RFID 标签包含一唯一识别码(Unique IdentificationCode, UID code), RFID 读取器系根 据一 RFID通讯协议来读取每一张RFID标签所具有的唯一识别码以辨识该RFID标签。当 一门禁系统的一感应器有复数张RFID标签靠近时，例如5张分别为编号1、2、3、4、5的RFID 标签，感应器本身会先产生复数个时隙，例如3个，分别为第1时隙、第2时隙、第3时隙， 同时告知该5张RFID标签此时隙数目3，并要求该5张RFID标签于时隙中回复感应器，而 RFID标签会藉由从感应器感应所得的电能产生随机数码，并计算时隙的个数，并于相对应 于该随机数码的时隙中回复该感应器，若一时隙中只有一 RFID标签回复，则感应器可辨识 该RFID标签，并要求该RFID标签传送一回复报告，而该回复报告中即包含有该RFID标签 本身的唯一识别码。如果时隙个数小于RFID标签的个数，则当复数个RFID标签回复同一 RFID读取器时便会发生碰撞(即单一时隙中有两张以上的RFID标签同时回复)，则此时隙 中所回复的复数个RFID标签将留到下一阶段的时隙中继续回复，直到所有RFID标签都被 RFID读取器所辨识为止。继续上面的例子，若5张RFID标签因自身所产生的随机数回复感应器，即第1时 隙中有编号4的RFID标签回复，第2时隙中有编号1、2的RFID标签回复，以及第3时隙中 有编号3、5的RFID标签回复，则此阶段的时隙中，感应器只能辨识出编号4的RFID标签， 剩余的RFID标签将留到下一阶段的时隙中以此方式继续进行唯一识别码的辨认，直到感 应器辨识出所有的RFID标签。但是一般而言，利用时隙来侦测装置的架构通常全都采用纯硬件的方式来加以实 作。请参考图1，图1为传统时隙侦测系统10的硬件方块图。传统时隙侦测系统10包含 一计时器12、一时隙控制器14以及一通讯协议处理器16。当要开始进行时隙侦测的时候， 时隙控制器14透过一通用输入输出总线18在计时器12上设定时隙的周期长短，而在每 个时隙开始计时的时候，计时器12会送出一时隙的开始信号(通常为一时隙中断(slot interrupt)信号INT_S)通知时隙控制器14，或者使用一轮询(poll)的方式通知时隙控制 器14。计时器12于送出时隙中断信号INT_S之后，会计数为期一周期的时间；而此时时隙 控制器14会藉由一致能信号S_EN来致能通讯协议处理器16，使其开始处理所有有关RFID 通讯协议的操作。当所有RFID通讯协议的操作处理完毕，通讯协议处理器16会回复一完 成信号SC给时隙控制器14，此时时隙控制器14就会藉由一去能(disable)信号S_ENB而 使通讯协议处理器16停止工作。
用硬件所组成的时隙侦测系统10有缺乏设计上的弹性的缺点。因为通讯协议处 理器16以及时隙控制器14中的内部电路系针对某一 RFID通讯协议所设计，所以当要变更 所适用的RFID通讯协议或要变更某些细部规格时，便必须重新设计另一套硬件电路来适 用该欲变更的RFID通讯协议，因此使得设计调整上相当不便。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种根据通讯协议处理来执行数据存取的方 法与装置，不但解决了设计上无弹性的问题，又能同时防止利用软件来执行时所产生的不 实时的问题。为了解决以上技术问题，本发明提供了如下技术方案本发明提供了一种根据通讯协议处理来执行数据存取的方法。该方法包含根据 一通讯协议中所规定的时隙(time slot)信息、一关键时段(Tc) (critical time)以及一 时隙个数(Ns)来计算一时隙时间与执行一特定数据处理所需的一处理时间上限；依据该 处理时间上限来设定一处理器的一频率频率；以及使用操作于该频率频率的该处理器来依 据该时隙时间执行该数据存取。本发明另提供了 一种根据通讯协议处理来执行数据存取的装置。该装置包含一时 隙时序产生器以及一处理器。该时隙时序产生器系用来根据一通讯协议中所规定的时隙信 息、一关键时段以及一时隙个数来计算一时隙时间与执行一特定数据处理所需的一处理时 间上限。该处理器系用来依据该时隙时间执行该数据存取，其中该处理器的频率频率系依 据该处理时间上限所设定。本发明再提供了一种根据通讯协议来执行数据存取的方法。该方法包含有根据 该通讯协议来找出一第一时隙的一第一时间长度；设定一关键时段及该第一时隙的一时隙 个数；根据该第一时间长度、该关键时段以及该时隙个数来产生一第二时隙；根据该第二 时隙来设定一频率信号；以及根据该频率信号来执行该数据存取。本发明采用的根据通讯协议处理来执行数据存取的方法与装置，将根据一通讯协 议处理，利用时隙来侦测装置的硬件系统中通讯协议处理器以及时隙控制器所处理的部 份，改为透过软件来处理，以增加其修改上的弹性，并计算一新的时隙时间Tsn以及执行此 数据处理所需的一处理时间Tp上限，选择一处理器所工作的适当频率，以确保数据处理的 实时性。不但解决了设计上无弹性的问题，又能同时防止利用软件来执行时所产生的不实 时的问题。
图1为传统时隙侦测系统的硬件方块图。图2为本发明的根据一通讯协议处理来执行数据存取的方法的流程图。图3为新的时隙时间较短之下的新旧时隙时间的比较图。图4为新的时隙时间较长之下的新旧时隙时间的比较图。图5为本发明根据一通讯协议处理来执行数据存取的装置的功能方块示意图。主要组件符号说明10时隙侦测系统12、506计时器
14时隙控制器500 装置504处理器1附_5时隙中断的信号S_ENB去能信号Tc关键时段Tp处理时间
S_EN致能信号 Ns时隙个数 SC完成信号
16通讯协议处理器 502时隙时序产生器 508储存装置 18通用输入输出总线Ts、TsO、Tsl、Ts2、Ts3通讯协议中所规定的时隙时间Tsn、TsnO、Tsnl、Tsn2、Tsn3 新的时隙时间100、102、104、106、108、110、112、114、116、118、120、122 步骤
具体实施例方式有鉴于此，本发明针对先前技术中由硬件所组成的时隙侦测系统在设计调整上不 便的缺点，提供了一个采用软件的解决方案，亦即将图1中通讯协议处理器16以及时隙控 制器14所执行的部份，透过软件来执行，并透过计算一新的时隙时间(Tsn)以及一处理时 间(Tp)的上限，设定一处理器的频率频率，并由操作于该频率频率的该处理器依据该时隙 时间执行数据存取，以确保使用软件执行时不会产生不实时的问题。请参考图2，图2为本发明的根据一通讯协议处理(protocol handling)来执行 数据存取的方法的流程图。本发明根据一通讯协议处理来执行数据存取的方法包含以下步 骤步骤100:开始。步骤102 根据一通讯协议中所规定的时隙时间Ts，以及一关键时段Tc和一时隙 个数Ns来计算一新的时隙时间Tsn与执行一特定数据处理所需的一处理时间Tp的上限。步骤104 根据该新的时隙时间Tsn来设定一处理器的频率，而该处理器并操作于 该被设定的频率下执行以下的步骤。步骤106 根据该新的时隙时间Tsn，起始计时器计时该新的时隙时间Tsn。步骤108 判断此流程是否应该结束？(亦即判断是否所有的时隙均已计数完毕) 若否，则执行步骤110，若是，则执行步骤122。步骤110 根据计时器所传来的时隙中断信号，判断时隙的计时是否已经开始？ 若是，则执行步骤112，若否，则执行步骤110。步骤112 进行高频的RFID通讯协议的交握程序(handshake)。步骤114 判断交握程序的结果是否正确？若是，则执行步骤116，若否，则执行步 骤 118。步骤116 判断此次操作为一有效操作，接着执 步骤120。步骤118 判断此次操作为一无效操作，接着执行步骤120。步骤120 准备跳到下一个时隙，接着回到步骤106。步骤122 结束。本发明的方法首先应根据一通讯协议中所规定的时隙时间Ts，以及一关键时段 Tc和一时隙个数Ns来计算一新的时隙时间Tsn (步骤102)，而该通讯协议中所规定的时隙时间Ts，也就是前述的全部用硬件处理时所需的时隙时间。因为硬件处理速度快，不会有 来不及的问题，亦即全部用硬件处理时必然能在此通讯协议中所规定的时隙时间内处理完 毕，故不需另外计算一新的时隙时间Tsn，然而本发明的方法系透过软件来完成此时隙侦测 的流程，故需另计算一新的时隙时间Tsn以确保数据处理能够实时完成。而关键时段Tc为 时隙时间刚开始的一小段时间，在关键时段Tc中，RFID标签必须回复RFID读取器信号，若 在关键时段Tc中无任何RFID标签回复RFID读取器信号，即表示包含此关键时段Tc的时 隙中没有任何信号回复，也就是说，此时隙为一空的时隙。时隙个数Ns系为时隙的数目，且 各时隙之间彼此于时间上连贯。至于新的时隙时间Tsn以及执行此数据处理所需的一处理 时间Tp的上限的计算方式，将于后续段落中详加叙述。于得到新的时隙时间Tsn之后，即可根据新的时隙时间Tsn来设定处理器的频率， 并使得该处理器工作于所设定的频率来进行后续的流程(步骤104)，也就是说，如果新的 时隙时间Tsn已到期，但处理器中的数据计算尚未完成，即表示此一处理器的速度太慢，无 法达到数据处理上的实时要求，因此必须重新设定一较快的频率频率(clock frequency), 或是另外选择一适当的处理器。接着根据新的时隙时间Tsn，处理器控制计时器以新的时隙 时间Tsn为周期开时计时(步骤106)。如同前述，在每个时隙开始计时的时候，计时器会送 出一时隙的开始信号，通常为一时隙中断(slot interrupt)的信号通知该处理器，或者使 用一轮询(poll)的方式通知该处理器。计时器开始计时之后，处理器需先判断此流程是否 应该结束(步骤108)，若此非最后一步骤，亦实时隙还没有全部计数完毕，则此流程会继续 进行下一步骤(步骤110)，否则的话，此流程就直接跳出来结束(步骤122)。若判断此流 程尚未结束，下一步骤则处理器会继续根据计时器所传来的时隙中断信号，判断时隙的计 时是否已经开始(步骤110)。若已收到计时器所传来的时隙中断信号，则表示时隙的计时 已经开始，可继续进行下一步骤112，另一方面，倘若尚未收到计时器所传来的时隙中断信 号，则须在留在本步骤继续等待，直到接收到该时隙中断信号才能执行下一步骤112。接下来便进行高频的RFID通讯协议的交握程序(步骤112)。此交握程序即是 判断在前述的关键时段Tc中是否有RFID标签回复RFID读取器信号，且如果有RFID标签 回复，则进一步检查数据是否被正确地接收，亦即检查RFID标签所传来的数据的前置码 (preamble)是否正确，以及是否有碰撞发生(步骤114)。若无任何RFID标签回复、RFID标 签回复的数据不正确或是有碰撞发生，此次操作为一无效操作(步骤118)，另一方面，若只 有单一 RFID标签回复(亦即没有碰撞发生)，且回复的数据正确，则RFID读取器判断此为 一有效操作(步骤116)。当RFID读取器判断此次操作为一有效操作时(步骤116)，则RFID 读取器会将该时隙中所接收到的数据存入一储存装置(例如一内存)中，接着准备跳到下 一个时隙，即准备于下一时隙接收另一笔资料(步骤120)。当RFID读取器判断此次操作为 一无效操作时(步骤118)，则RFID读取器会将一错误代码存入上述的储存装置中，接着同 样地准备跳到下一个时隙来接收下一时隙的另一笔数据(步骤120)。步骤120中准备于下 一时隙接收另一资料的运作系检查计时器是否已经计时完此新的时隙时间Tsn的周期，若 新的时隙时间Tsn的周期已到期，则可直接回到步骤106来重新起始计时器根据该新的时 隙时间Tsn计时下一时隙；若新的时隙时间Tsn的周期尚未到期，则须等到计时器计时完该 新的时隙时间Tsn时才能回到步骤106来重新开始下一时隙的计时。如前所述，检查完数 据的前置码之后，还需进行数据是否正确的检查，例如循环冗余检查(Cyclic RedundancyCheck, CRC)或检查码(checksum)的检查，而此部分常会因为处理时间不够而被延迟到整 个时隙结束后才做。请注意，图2中的各步骤的编号只是一个例子，并非用来限定该步骤所执行的顺 序，凡所有能得到大致上相同结果的步骤流程，均包含于本发明所涵盖的范围内。至于如何计算新的时隙时间Tsn以及执行一特定数据处理所需的一处理时间Tp， 本发明所提供的方法如下，请参考图3以及图4的时隙数目为4个的例子。图3为处理器 运算能力较强的情况，此时所需的处理时间Tp较短；图4则为处理器运算能力较差的情况， 此时所需的处理时间Tp较长。图3以及图4的上方系为旧的时隙时间Ts(亦即通讯协议 中原本所规定的时隙时间)的时隙TsO、时隙Tsl、时隙Ts2以及时隙Ts3，每段时隙时间的 开始均标示了一段关键时段Tc，下方则为新的时隙时间Tsn的时隙TsnO、时隙Tsnl、时隙 Tsn2以及时隙Tsn3，每段时隙时间的结束均附带了一段处理时间Tp。如前所述，在关键时 段Tc中，RFID标签必须回复RFID读取器信号，因此不论新旧的时隙时间的每一段时隙，均 应能够涵盖关键时段Tc以判断该时隙中是否有RFID标签响应。而在处理时间Tp中所进 行的步骤至少需包含判断此次操作为一有效操作或一无效操作，以及准备跳到下一个时隙 的两个步骤。以图3的新的时隙时间的时隙Tsnl为例，当新的时隙时间的时隙Tsnl为一 空的时隙时(没有RFID标签回复RFID读取器信号)，则关键时段Tc之后并没有太多的处 理步骤要进行，因此可以很迅速地进入并结束处理时间Tp，以便进入下一时隙Tsn2 ；但另 一方面为了确保新的时隙时间的时隙Tsn2要包含旧的时隙时间的时隙Ts2的关键时段Tc， 新的时隙时段的时隙Tsn2又不能太短。同理，以图4的新的时隙时间的时隙Tsnl为例，当 新的时隙时间的时隙Tsnl中有RFID标签回复时，则关键时段Tc之后需进行数据检查的步 骤，因此无法很迅速地立即进入处理时间Tp以及很快地结束处理时间Tp以进入下一时隙 Tsn2，但另一方面又必须确保新的时隙时间的时隙Tsn2要包含旧的时隙时间的时隙Ts2的 关键时段Tc，因此新的时隙时段的时隙Tsn2以及处理时间Tp又不能太长。综合上述，所得 到的新的时隙时间Tsn以及处理时间Tp的上限的计算公式如下Tp ^ (Ts-Tc) /Ns公式(1)Tsn = Ts-(Ts-Tc)/Ns公式(2)其中Ns系为通讯协议中所规定的最大的总时隙数目。此公式中Ns采用该通讯协议中所规定的最大的总时隙数目为计算基础，因为以 最大的总时隙数目为计算基础，所得的处理时间Tp上限值为最小，若所得的处理时间Tp可 小于此最小的处理时间Tp上限值，则此处理时间Tp必可满足于其它较小的总时隙数目Ns。 若处理器的频率系固定无法调整，亦可调整处理时间Tp的上限值，以及重新设定处理时间 Tp中所应执行的工作，至少须执行完判断此次操作为一有效操作或一无效操作以及准备跳 到下一个时隙的两步骤，而剩下的工作则可留到整个时隙结束之后才做。 以 进 场 通 讯 协 议 处 理(Near Field Communication protocol, NFC212/424/848protocols)对单一装置的侦测(Single Device Detection)为例，如果依 照该通讯协议中所定义的时隙时间Ts，并选择关键时段Tc为720us，时隙数目为16之时， 则新的时隙时间Tsn可计算为Ts = 256*64/fc(13. 56MHz) = 1208. 2596usTc = 720us
Ns = 16Tp ≤(Ts-Tc) /NsTp ≤ 30. 516225usTsn = Ts-(Ts-Tc)/NsTsn = 1177. 743375us请参阅图5，图5为本发明根据一通讯协议处理来执行数据存取的装置500的功 能方块示意图。本发明的装置500包含有(但不限于)一时隙时序产生器502、一处理器 504、一计时器506以及一储存装置508。时隙时序产生器502系用来根据一通讯协议中所 规定的时隙信息Ts、一关键时段Tc以及一时隙个数Ns来计算一新的时隙时间Tsn与执行 一特定数据处理所需的一处理时间Tp上限，而处理器504则是用来依据该新的时隙时间 Tsn执行数据存取，其中处理器504的频率频率可依据该处理时间Tp的上限及所需执行的 指令量所设定。另外，计时器506系用来根据该新的时隙时间Tsn计时，并产生一时隙的开 始信号(通常为一时隙中断的信号INT_S)，以及储存装置508系用来储存处理器504所产 生的一判断结果，其中处理器504系接收计时器506所传来的该时隙中断的信号INT_S，判 断时隙中的数据以产生该判断结果，以及判断计时器506所计时的新的时隙时间Tsn是否 到期。于此一实施例中，处理器504系藉由执行软件的方式来实现图1中通讯协议处理器 16以及时隙控制器14所执行的功能，而计时器506则是以纯硬件的方式来加以实作。图5 所示的装置500的运作系遵循图2所示的流程，而本发明根据通讯协议处理来执行数据存 取的方法的技术内容已详述于上，因此，熟习此项技艺者于阅读完上述说明书段落之后应 可轻易地了解图5所示的装置500中各个组件的功能与运作，故为了说明书简洁起见，进一 步说明于此便不另赘述。总之，本发明将根据一通讯协议处理，利用时隙来侦测装置的硬件系统中通讯协 议处理器以及时隙控制器所处理的部份，改为透过软件来处理，以增加其修改上的弹性，并 计算一新的时隙时间Tsn以及执行此数据处理所需的一处理时间Tp上限，选择一处理器所 工作的适当频率，以确保数据处理的实时性。本发明的方法既解决了设计上无弹性的问题， 又能同时防止利用软件来执行时所产生的不实时的问题，实为一有效又方便的作法。以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与 修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
一种根据通讯协议处理来执行数据存取的方法，其特征在于，包含根据一通讯协议中所规定的一时隙信息，以及一关键时段和一时隙个数来计算一时隙时间与执行一特定数据处理所需的一处理时间上限；依据该处理时间上限来设定一处理器的一频率频率；以及使用操作于该频率频率的该处理器来依据该时隙时间执行该数据存取。
2.如权利要求1所述的根据通讯协议处理来执行数据存取的方法，其特征在于，使用 操作于该频率频率的该处理器来依据该时隙时间执行该数据存取的步骤包含使用操作于该频率频率的该处理器来起始一计时器开始计时该时隙时间；判断是否接收到该计时器所传来的一时隙的开始信号；若接收到该计时器所传来的该时隙的开始信号，则接着判断该时隙中的数据并产生一 判断结果；储存该判断结果；以及判断该计时器所计时的该时隙时间是否到期。
3.如权利要求2所述的根据通讯协议处理来执行数据存取的方法，其特征在于，该计 时器所传来的该时隙的开始信号系为一中断信号。
4.如权利要求2所述的根据通讯协议处理来执行数据存取的方法，其特征在于，该计 时器所传来的该时隙的开始信号系为一轮询信号。
5.如权利要求1所述的根据通讯协议处理来执行数据存取的方法，其特征在于，该时 隙时间系根据该通讯协议中所规定的一时隙时间、该关键时段、以及该时隙个数所决定。
6.如权利要求1所述的根据通讯协议处理来执行数据存取的方法，其特征在于，执行 该特定数据处理所需的该处理时间上限系根据该通讯协议中所规定的一时隙时间、该关键 时段、以及该时隙个数所决定。
7.如权利要求1所述的根据通讯协议处理来执行数据存取的方法，其特征在于，该通 讯协议处理系为一近场通讯协议处理。
8.一种根据通讯协议处理来执行数据存取的装置，其特征在于，包含一时隙时序产生器，用来根据一通讯协议中所规定的时隙信息、一关键时段、及一时隙 个数来计算一时隙时间与执行一特定数据处理所需的一处理时间上限；以及一处理器，用来依据该时隙时间执行该数据存取，其中该处理器的频率频率系依据该 处理时间上限所设定。
9.如权利要求8所述的根据通讯协议处理来执行数据存取的装置，其特征在于，另包含一计时器，用来根据该时隙时间计时，并产生一时隙的开始信号；以及 一储存装置，系用来储存该处理器所产生的一判断结果；其中该处理器系接收该计时器所传来的该时隙的开始信号，判断该时隙中的数据以产 生该判断结果，以及判断该计时器所计时的该时隙时间是否到期。
10.如权利要求9所述的根据通讯协议处理来执行数据存取的装置，其特征在于，该计 时器所产生的该时隙的开始信号系为一中断信号。
11.如权利要求9所述的根据通讯协议处理来执行数据存取的装置，其特征在于，该计时器所产生的该时隙的开始信号系为一轮询信号。
12.如权利要求8所述的根据通讯协议处理来执行数据存取的装置，其特征在于，该时 隙时序产生器系根据该通讯协议中所规定的一时隙时间、该关键时段以及该时隙个数来计 算出该时隙时间。
13.如权利要求8所述的根据通讯协议处理来执行数据存取的装置，其特征在于，该时 隙时序产生器系根据该通讯协议中所规定的一时隙时间、该关键时段、以及该时隙个数来 计算出执行该特定数据处理所需的该处理时间上限。
14.如权利要求8所述的根据通讯协议处理来执行数据存取的装置，其特征在于，该通 讯协议处理系为一近场通讯协议处理。
15.一种根据通讯协议来执行数据存取的方法，其特征在于，包含有(a)根据该通讯协议来找出一第一时隙的一第一时间长度；(b)设定一关键时段及该第一时隙的一时隙个数；(c)根据该第一时间长度、该关键时段以及该时隙个数来产生一第二时隙；(d)根据该第二时隙来设定一频率信号；以及(e)根据该频率信号来执行该数据存取。
16.如权利要求15所述的根据通讯协议来执行数据存取的方法，其特征在于，该步骤(e)系包含(el)根据该频率信号来决定该第二时隙的起始时间； (e2)接收一数据信号；以及 (e3)进行通讯协议的交握。
17.如权利要求16所述的根据通讯协议来执行数据存取的方法，其特征在于，更包含有(f)检查数据信号是否能够被正确地接收。
18.如权利要求17所述的根据通讯协议来执行数据存取的方法，其特征在于，该步骤(f)包含有(fl)检查该数据信号是否有碰撞产生；或是 (f2)检查该数据信号的前置码是否正确。
19.如权利要求17所述的根据通讯协议来执行数据存取的方法，其特征在于，更包含有(g)准备于下一时隙接收另一数据信号。
20.如权利要求19所述的根据通讯协议来执行数据存取的方法，其特征在于，由一微 处理器执行，以及该方法更包含有(h)根据步骤(f)及步骤(g)的工作内容、该第一时间长度以及该第二时间长度来决定 该微处理器的一操作频率；其中该操作频率系选定为，于该第一时间长度与该第二时间长度的时间差之内，该微 处理器可完成步骤(f)及步骤(g)的工作内容。
全文摘要
本发明公开了一种根据通讯协议处理来执行数据存取的方法与装置，该方法包含根据一通讯协议中所规定的时隙信息、一关键时段以及一时隙个数来计算一时隙时间与执行一特定数据处理所需的一处理时间上限；依据该处理时间上限来设定一处理器的一频率频率；以及使用操作于该频率频率的该处理器来依据该时隙时间执行该数据存取。如此可解决全由硬件来执行此数据存取时所产生的设计上无弹性的问题，并防止利用软件来执行时所产生的不实时的问题。
文档编号H04B5/00GK101853366SQ200910131159
公开日2010年10月6日 申请日期2009年4月3日 优先权日2009年4月3日
发明者张琼宏 申请人:晨星软件研发(深圳)有限公司;晨星半导体股份有限公司