使用外部电源工作的数字装置及其控制方法

专利名称：使用外部电源工作的数字装置及其控制方法
技术领域：
本发明涉及数字装置领域，尤其涉及使用外部电源工作的数 字装置以及对该数字装置进行控制的方法，其通过在主设备和从 设备之间提供双向通信功能、处理功能、验证功能等，并同时通过有效定义准备好包信号(ready packet signal)、读包信号(read packet signal)、写包信号(write packet signal)等，可增强系统速 度和效率。
背景技术：
由于认识到电子锁定系统的稳定性比机械锁定系统的稳定性 相对更高，所以电子锁定系统已经得到广泛使用。电子锁定系统 包括接触型(contact-type)电子锁定系统、键输入型(key input-type)电子锁定系统、无线型电子锁定系统等。在接触型电 子锁定系统中，借助其中具有密码的钥匙自动输入密码，得以对 锁解锁而将门打开。在设有键盘的键输入型电子锁定系统中，在 锁上门之后用户通过键盘输入密码，得以对锁解锁而将门打开。 在无线型电子锁定系统中，电源由锁无线地提供给钥匙并从钥匙 输出密码，得以对锁解锁而将门打开。根据接触型电子锁定系统，如果将具有密码的钥匙插入锁中， 则钥匙的内部芯片使用由锁提供给钥匙的电源工作，从而将密码 从钥匙的内部芯片传递给锁。于是，在密码正确时，将锁解锁。将接收外部电源并输出ID值的数字装置用作芯片，例如 Dallas Semiconductor, Inc.生产的DS2401的，其基于来自外部(例 如，锁)的电源工作，如同上述接触型电子锁定系统的情况那样。不过，接收外部电源并输出ID值的传统数字装置相应于简单 输出仅储存的ID值的单向装置，例如Dallas Semiconductor, Inc. 生产的DS2401。也就是说，传统数字装置不提供双向通信功能。
此外，由于接收外部电源并输出ID值的传统数字装置不提供 双向通信功能，所以它也不提供处理功能，例如Dallas Semiconductor, Inc.生产的DS2401。另外，由于接收外部电源并输出ID值的传统数字装置不提供 处理功能，所以它也不提供验证功能，例如Dallas Semiconductor, Inc.生产的DS240K发明内容因此，本发明已经注意到上述问题，所以本发明的目的是提 供一种使用外部电源工作的数字装置以及对该数字装置进行控制 的方法，其通过在主设备和从设备之间提供双向通信功能、处理 功能、验证功能等，并同时通过有效定义准备好包信号、读包信 号、写包信号等，可增强系统速度和效率。根据本发明的一方面，提供一种使用外部电源工作的数字装 置，该数字装置包括用于供电的电源；用于确定输入信号是否 为复位信号、准备好信号、读信号或写信号的单线接口，单线 (one-wire)接口与电源相连；用于将时钟信号提供给单线接口的 振荡器；用于根据单线接口的确定结果执行复位操作、准备好操 作、读操作或写操作的控制器；用于存储数据的随机存取存储器 (RAM)和只读存储器(ROM);用于提供时间信息的定时器； 以及用于加密数据的RNG。优选地，数字装置还包括安装在该数字装置中的芯片程序-写 接口，以便将外部数据写入存储器。根据本发明的另一方面，提供对使用外部电源工作的数字装 置进行控制的方法，该方法包括在工作开始时确定输入信号是否 是复位包信号、准备好包信号、读包信号或写包信号，其中复位 包信号的时序包括低状态的复位间隔、高状态的保持间隔、以及 低状态的响应间隔，准备好包信号的时序包括低状态的请求间隔、 高状态的保持间隔、准备好响应数据、以及数据处理间隔，读包 信号的时序包括低状态的请求间隔、高状态的保持间隔、数据间 隔、以及数据处理间隔，而写包信号的时序包括低状态的请求间
隔、高状态的保持间隔、数据间隔、以及数据处理间隔。优选地，在复位包信号中，复位间隔的时间Treset大于或等于4TUNIT ，响应开始时间TRACK—START小于或等于(TTOIT+TCL0CK )， 而响应结束时间TRACK—END大于或等于(2TUNIT+TCU)CK)，并小于 或等于3TUNIT。优选地，在准备好包信号中，请求间隔的时间Treq大于或等于(TUNIT-TCLOCK)，并小于或等于TUNIT，准备好开始时间 Tready start小 于或等于(TUNIT+TCL0CK )，准备好结束时间 Tready end 大于或等于(2TUNIT+TCL0CK)，并小于或等于3T丽， 而准备好间隔时间TREADY bit intv 大于或等于10TUNIT。优选地，读包信号，请求间隔的时间Treq大于或等于(TUNIT-TCL0CK)，并小于或等于TuNrr，读开始时间TREAD_START小 于或等于(TUNIT+TCL0CK )，读结束时间TREAD—END大于或等于 (2TUNIT+TCL0CK)，并小于或等于3TUNIT，读位(read bit)间隔时间Tread bit intv大于或等于6T冊!t，而读字节(read byte)间隔时 间Tread byte intv 大于或等于2TUNITo优选地，在写包信号中，请求间隔的时间TVeq大于或等于(T讓t-TcLOCK)， 并小于或等于T画t， 与开始时间 TWRITE—START 小于或等于 (TuNIT+TcLOCK)， 与结束时间 TwRITE end 大于或等于(2TUNIT+TCL0CK)，并小于或等于3TUNIT，写位(write bit)间隔 时间TwRITE bit intv 大于或等于6Tun!t，而写字节(write byte)间隔日寸间TwRITE byte intv大于或等于2Tuwt。


本发明的前述和其他目的、特征和优点通过随后参考附图的详细介绍将变得显而易见，其中图l示出根据本发明一个实施例使用外部电源工作的数字装 置的框图；图2示出根据本发明一个实施例使用外部电源工作的数字装 置的电源的电路图；图3示出根据本发明一个实施例使用外部电源工作的数字装
置的单线接口的框图；图4示出根据本发明一个实施例使用外部电源工作的数字装 置的复位包信号的时序图；图5示出根据本发明一个实施例使用外部电源工作的数字装 置的准备好包信号的时序图；图6示出根据本发明一个实施例使用外部电源工作的数字装 置的读包信号的时序图；图7示出根据本发明一个实施例使用外部电源工作的数字装 置的写包信号的时序图；图8示出对根据本发明一个实施例使用外部电源工作的数字 装置进行控制的方法的流程图；具体实施方式
本发明的优选实施例将参考附图进行介绍。图1示出根据本发明一个实施例使用外部电源工作的数字装置 的框图。如图1所示，根据本发明一个实施例使用外部电源工作的数字 装置包括用于供电的电源24，单线接口23，振荡器22，控制器21，用 于存储数据的随机存取存储器(此后称为RAM) 25和只读存储器 (ROM) 26，用于提供时间信息的定时器27，用于加密数据的RNG28， 以及芯片程序-写接口29。单线接口23与电源24相连，并确定输入信号 是否为复位信号、准备好信号、读信号或写信号。振荡器22将时 钟信号提供给单线接口23。控制器21根据单线接口23的确定结果 执行复位操作、准备好操作、读操作或写操作。芯片程序-写接口 29安装在数字装置内以便将外部数据写入存储器。图2示出根据本发明一个实施例使用外部电源工作的数字装置 的电源24的电路图。如图2所示，根据本发明一个实施例使用外部电源 工作的数字装置的电源24包括上拉电阻R、前面连接有数据信号线 DATA的整流二极管D，以及连接在整流二极管D的阴极与地GND之间 的平滑电容器C。图3示出根据本发明一个实施例使用外部电源工作的数字装置 的单线接口23的框图。如图3所示，根据本发明一个实施例使用外部电
源工作的数字装置的单线接口23包括用于控制输入信号宽度的单位宽 度计数器231，用于调节输入信号宽度的单位宽度转换器232，用于存 储一个字节输入信号数据的单字节缓冲器233，用于存储输入信号的 CRC的CRC缓冲器234，用于比较CRC的CRC比较器235，主控制器236， 以及用于控制RAM 25的RAM控制器237。主控制器236确定输入信号 是否为复位信号、准备好信号、读信号或写信号。图8示出对根据本发明一个实施例使用外部电源工作的数字装 置进行控制的方法的流程图。如图8所示，对根据本发明一个实施例使 用外部电源工作的数字装置进行控制的方法包括步骤IO、 20、 30和40。 在步骤10中，数字装置开始其工作。在步骤20中，数字装置确定输入 信号是否为复位包信号。在步骤30中，当输入信号不是复位包信 号时，数字装置确定输入信号是否为准备好包信号。在步骤40中， 当输入信号不是准备好包信号时，数字装置确定输入信号是否为读 包信号或写包信号。在下文中，将对根据本发明一个实施例，具有如上所述结构的 数字装置以及对该数字装置进行控制的方法进行详细介绍。如果锁1与钥匙2组合，如同在接触型电子锁定系统中的情况下， 由锁1通过数据信号线DATA向电源24供电。电源24通过二极管D对来自锁1的电源进行整流，通过平滑电容器 C对整流过的电力进行平滑，并将平滑过的电源提供给装置中的各元 件。如果数字装置使用通过电源24 (S 10)电源整流和平滑过的电源 开始工作，则通过数据信号线DATA输入的信号经由单线接口23的单位 宽度转换器232传输给单字节缓冲器233。因而， 一个字节的数据在单 字节缓冲器233中缓冲，并接着传递给主控制器236。单线接口23的主控制器236确定一个字节的输入数据是否为复位 包信号(S20)。复位包信号具有如图4所示的时序结构，即，低状态的复位间隔 RESET,高状态的保持间隔HOLD，以及低状态的响应间隔RACK。此 处，复位间隔RESET的时间TRESET大于或等于4Tu肌，响应开始时 间TRACK start小于或等于(TUNIT+TCL0CK )，而响应结束时间
TRACK—end大于或等于(2TUNIT+TCL0CK)，并小于或等于3Tuwt。当输入信号是复位包信号时，单线接口 23的主控制器236通知控 制器21接收到复位包信号。不过，当输入信号不是复位包信号时，单线接口23的主控制器 236确定输入信号是否是准备好包信号(S30)。准备好包信号具有如图5所示的时序结构，g卩，低状态的请求间隔 REQ，高状态的保持间隔HOLD，准备好响应数据READY，以及数据 处理间隔BIT INTERVAL。此处，请求间隔REQ的时间treset大于或 等于(T匿t-Tclock )，并小于或等于T匿t。准备好开始时间 TREADy start小于或等于(TUNIT+TCL0CK )，而准备好结束时间 Tready一end大于或等于(2T画t+Tclock)，并小于或等于3T腹t。准 备好间隔时间TREAD y—肌jntv大于或等于10TUNIT 。当输入信号是准备好包信号时，如果存在要从从设备传输给主设 备的数据、或已经准备好接收数据，则单线接口23的主控制器236使准 备好响应数据READY处于低状态。不过，如果不存在要从从设备传输 到主设备的数据、或还未准备好接收数据，则单线接口23的主控制器 236使准备好响应数据READY处于高状态。以这种方式，主控制器236 将输入信号传递给作为主设备的控制器21 。在这期间，当输入信号不是准备好包信号时，单线接口23的主控 制器236确定输入信号是否为读包信号或写包信号(S40)。读包信号具有如图6所示的时序结构，即，低状态的请求间隔REQ， 高状态的保持间隔HOLD，数据间隔DATA，以及数据处理间隔BIT INTERVAL 。此处，请求间隔REQ的时间TRESET大于或等于(TUNIT-TCL0CK)，并小于或等于Tun!t。读开始时间treadstart小于 或等于(TUNIT+TCL0CK )，而读结束时间tread一end大于或等于(2TUNIT+TCL0CK )，并小于或等于3TUN1T 。读位间隔时间Tread bit intv 大于或等于6Tun!t，而读字节间隔时间treadbyte intv大于或等于2Tu^t。写包信号具有如图7所示的时序结构，即，低状态的请求间隔REQ， 高状态的保持间隔HOLD，数据间隔DATA，以及数据处理间隔BIT INTERVAL 。此处，请求间隔REQ的时间TRESET大于或等于 (TUNIT-TCL0CK)，并小于或等于TuN汀。写开始时间TwR!te—STAR—J、 于或等于(TUNIT+TCL0CK )，而写结束时间TwiuTE—end大于或等于(2TUNIT+TCL0CK )，并小于或等于3TUNIT 。写位间隔时间 了write bit intv 大于或等于6TUNIT ，而写字节间隔时间TwRITE—byte—intv大于或等于2T丽i丁 。当输入信号是读包信号或写包信号时，单线接口23的主控制器 236通知控制器21接收到读包信号或写包信号。如上所述，单线接口23的主控制器236确定输入信号是否为复位 信号、准备好信号、读信号或写信号，并接着将输入信号传输给 控制器21。从而，控制器21根据从主控制器236输入的信号执行处 理功能，例如复位操作、准备好操作、读操作或写操作。在执行读操作和写操作的过程中，控制器21通过单线数据信 号线DATA执行与锁1的数字装置的双向通信，即，在主设备和从 设备之间执行双向通信。此外，控制器21还可以通过如上所述的 通信功能借助验证数据对锁l进行验证。在此期间，用户可以借助安装在数字装置中的芯片程序-写接 口29将外部数据或指令写入数字装置的内部存储器。工业应用性从前面可以看出，根据本发明，可以通过在主设备和从设备 之间提供双向通信功能、处理功能、验证功能等，并同时通过有 效定义准备好包信号、读包信号、写包信号等，增强系统速度和 效率。在已经连同目前认可为最实用和优选的实施例对本发明进行 了介绍的同时，应该理解，本发明不限于所公开的实施例和图示， 而是相反，本发明覆盖所附权利要求精神和范围内的多种更改和 变化。
权利要求
1、一种使用外部电源工作的数字装置，所述数字装置包括电源，用于供电；单线接口，用于确定输入信号是否为复位信号、准备好信号、读信号或写信号，所述单线接口与所述电源相连；振荡器，用于将时钟信号提供给所述单线接口；控制器，用于根据所述单线接口的确定结果执行复位操作、准备好操作、读操作或写操作；随机存取存储器和只读存储器，用于存储数据；定时器，用于提供时间信息；以及RNG，用于加密数据。
2、 根据权利要求1所述的数字装置，还包括芯片程序-写接口， 该接口安装在所述数字装置中用以将外部数据写入所述存储器。
3、 根据权利要求1或2所述的数字装置，其中所述电源包括 上拉电阻R;整流二极管，该整流二极管前面连接有数据信号线；以及 平滑电容器，该平滑电容器连接在所述整流二极管的阴极与地之 间的。
4、 根据权利要求1或2所述的数字装置，其中所述单线接口包括单位宽度计数器，用于控制输入信号宽度； 单位宽度转换器，用于调节输入信号宽度； 单字节缓冲器，用于存储一个字节输入信号数据； CRC缓冲器，用于存储输入信号的CRC; CRC比较器，用于比较CRC;主控制器，用于确定输入信号是否为复位信号、准备好信号、读 信号或写信号；以及 RAM控制器，用于控制RAM。
5、 一种对使用外部电源工作的数字装置进行控制的方法，所述 方法包括在工作开始时确定输入信号是否是复位包信号、准备好包信 号、读包信号或写包信号的步骤，其中所述复位包信号的时序包括低状态的复位间隔，高状态的保 持间隔，以及低状态的响应间隔，所述准备好包信号的时序包括低状 态的请求间隔，高状态的保持间隔，准备好响应数据，以及数据处理 间隔，所述读包信号的时序包括低状态的请求间隔，高状态的保持间 隔，数据间隔，以及数据处理间隔，而所述写包信号的时序包括低状 态的请求间隔，高状态的保持间隔，数据间隔，以及数据处理间隔。
6、 根据权利要求5所述的方法，其中，在所述复位包信号 中，所述复位间隔的时间Tkeset大于或等于4Tuwt，响应开始时 间TRACK—START小于或等于(TUNIT+TCL0CK )，而响应结束时间 Track end 大于或等于(2TUNIT+TCIj0CK)，并小于或等于3TUNIT。
7、 根据权利要求5所述的方法，其中，在所述准备好包信 号中，所述请求间隔的时间TVeq大于或等于(Tunit-丁clock)， 并小于或等于TUNIT，准备好开始时间TREADY_START小于或等于 (TUNIT+TCL0CK )，准备好结束时间TREADY—END大于或等于 (2TUNIT+TCL0CK)，并小于或等于3TUNIT，而准备好间隔时间Tready bit intv 大于或等于10TUNIT。
8、 根据权利要求5所述的方法，其中，所述读包信号，所 述请求间隔的时间Treq大于或等于(Tunit-Tclock)，并小于或等 于TUNIT，读开始时间TREAD start 。 、于或等于(TUNIT+TCL0CK)， 读结束时间Treadjnd大于或等于(2Tunit+Tclock)，并小于或等 于3Tuwt，读位间隔时间TREAD bit intv 大于或等于6TUNIT，而读 字节间隔时间TREAD byte intv大于或等于2Tuwt。
9、 根据权利要求5所述的方法，其中，在所述写包信号中，所述请求间隔的时间Treq大于或等于(Tunit-TCL0CK)，并小于或 等于T画t，写开始时间TWRITE—START小于或等于(T画t+Tclock)，写结束时间TWRITE—END大于或等于(2TUNIT+TCL0CK)，并小于或 等于3TUNIT，写位间隔时间TWRITE—BIT—!ntv大于或等于6TUNIT， 而写字节间隔时间TWRITE byte intv 大于或等于2TUNIT。
全文摘要
公开了一种使用外部电源工作的数字装置以及该数字装置的控制方法。数字装置包括电源，用于供电；单线接口，用于确定输入信号是否为复位信号、准备好信号、读信号或写信号，该单线接口与电源相连；振荡器，用于将时钟信号提供给单线接口；控制器，用于根据单线接口的确定结果执行复位操作、准备好操作、读操作或写操作；RAM和ROM，用于存储数据；定时器，用于提供时间信息；以及RNG，用于加密数据。
文档编号E05B49/00GK101128641SQ200680006010
公开日2008年2月20日 申请日期2006年2月27日 优先权日2005年2月28日
发明者金甲植 申请人:尤派斯有限公司