专利名称：编码数据处理系统接口装置的制作方法
本申请涉及两个同时申请的美国专利，其发明名称分别为“用于用户设备的接口装置”以及“用于编码数据处理系统的接口装置”。
本发明涉及一种装置，用于具有不同光反射性部分的光电读取标记，例如条形码或矩阵符号，更确切地说，本发明涉及一种接口装置及方法，使得上述装置能与不同的设备，例如主处理器，事项终端以及对不同数据交换格式进行处理的数据处理器兼容。
目前已开发出各种用于读取诸如标签或物品表面上的条形码的读取标记的光学读取器和扫描仪。条形码本身一种标记的编码方式，这些标记是一系列具有不同宽度和彼此间距离的小条，这些条和距离有不同的光学反射特性。扫描系统中的读取器将这种图形标记转换成电信号，这些电信号被解码为说明物品及其特性的的字母数字字符。这些特性以数字方式表示并被作为输入到应用于销售点管理系统，存贷管理系统等的数据处理系统中。
该类型扫描系统已在下列文件中被公开，美国专利4,251,798；4,369,361；4,387,297；4,409,470；4,760,248；4,896,026，所有这些专利被转让给本申请的受让人。在上面提到的某些专利中一个具体的应用就是将它们装在一个便携式手持激光扫描仪中，通过它使使用者利用一束激光让扫描头瞄准要读取的符号。
条形码是由若干小条或宽度不同的小矩形元素组成。这些元素的特定排列根据一套规则以及所用编码的定义限定了其所代表的特性。小条和间隔的相对尺寸由所用编码类型的实际尺寸决定。(由条形码所代表的)特性数被称之为条形码密度。要给给定的特性序列编码，就要将元素的序列集连接到一块来构成完整的条形码，并使由其所代表的信息的每一特性都与元素组相对应。通常在某些符号学中，用一个特殊的“开始”和“结束”字符来代表条形码的开始和结束。另外，还有几种不同的条形码，包括UPC/EAN，码39，码128，交替码2及5等。
在已有的激光扫描系统中，激光束是通过透镜或其它光学部件构成的光路照射到表面有条码的目标物上，移动光束扫描仪的工作，是利用扫描元件(例如光源本身或光束路径上的镜子)的移动来使光束在一条或几条直线上重复扫描符号来完成的。扫描部件可能通过沿着扫描路线使扫描部件的光点扫过目标，也可能使扫描部件扫过整个待扫域，也可能两种方式兼有。
条形码读取系统还包括一个传感器或光检测器，它们用来检测从符号上反射或散射的光。光检测器或传感器置于扫描器的光路中，这样它才可捕获到从目标表面反射的光，然后它们检测所捕获的光并将之转换成一个电信号。电子电路和软件再将该电信号解码成所扫符号所代表的数据的数字表示，例如，光检测器所产生的模拟电信号通过数字转化器转化为一个调制脉宽数字化信号，其脉宽代表所扫描的条形码的实际条宽和间隔宽度。然后，这样的数字化信号被解码成编码成符号的数据的二进制表示，进而转化为所表征的字母数字特性，解码的过程依据所给定的符号所用的符号体系。
现有的条形码读取系统的解码过程通常以下述方式工作解码器从数字转化器接收调制脉宽数字信号，由软件实施的算法再对扫描结果解码，若成功完成对起始码，终止码及其中间部分的解码，则解码过程结束，并提供用户读取成功的指示(如绿灯亮或一声蜂鸣)。否则，解码器接收下一个扫描信号，并对其再次执行解码，如此循环下去，直到获得一个完整的扫描信号或再没有扫描信号送来为止。这样，根据给定的条码形体系，该信号被解码为编成符号的数据的二进制表示，以及其所表征的字母数字特性。
移动光束激光扫描仪并非是唯一的读取条形码的光设备。另外一类条形码读取装置就是兼有利用了电荷耦合器件(CCD)技术的检测器的设备。在这类装置中，检测器的大小远小于要读取的条形码符号，因为电荷耦合器件(CCD)前的物镜会缩小像的大小。整个条形码图像随着光源(如发光二极管(LED))产生的光线进入扫描系统，然后读入每一个电荷耦合器件(CCD)中的内容以检测条形码和间隔的存在。
扫描头与具有数据处理器的主机系统的接口装置使用了美国专利号5,258,604所描述的方案。在这种现有技术的方案中，接口装置含有一特定电路，该电路用于存储并将代表多用输入/输出(I/O)设备之一的标识的标识码传送到扫描仪解码器，并驱动解码器工作，以及在所选输入/输出设备和解码器间传送解码信号和命令信号。
本发明的目的是提供一种改进的用于条形码数据处理系统的接口装置。
本发明的另一目的是提供一种附件，该附件可用来快速连接或拆除一个通用扫描头与具有不同数据处理器的多个主机之一的连接。
本发明的另一个目的是提够一种双向通信接口，用于连接扫描头和基于处理器的主机，该主机具有预定的数据交换格式。
本发明的再一个的目的是提供一种可实现上述的一个或多个目的的方法。
根据下面说明书及附图的描述，本发明的其它目的、优点及新颖特征对本领域普通技术人员来说将变得显而易见。
下面对本发明的优选实施方案做具体的描述，但可以理解本发明并不仅仅局限于此。本领域普通技术人员可能会对其加以应用，修改并实施到其它领域，但这也在本发明的权利要求之保护范围之内，本发明可能具有很大的应用价值。
简单地说，本发明提供一种将条形码和控制信号转化成数据格式或数据包的接口装置或附件，上面所说的条形码和控制信号是指条形码数字信号，而数据格式和数据包则能被不同的基于处理器的带有读取条形码的扫描仪的多种不同主机之一(如计算机，主机处理器，事项处理系统，现金记录及事项处理终端)所识别。通过使用本发明的接口装置，用户可以选择一个合适的接口装置以便迅速方便地将一个扫描仪的通用扫描头连到主机设备上，这种接口装置可直接插入到主机的连接器上，因而可以自动地为扫描头提供兼容性。
更具体地说，在一种条形码数据处理系统中，包括一个扫描头和一个主机设备，所述扫描头用于读取编码符号并将之解码成数字信号，所述主机设备带有一个有预定数据交换格式的处理器，用于与外设之间接收和发送信号，本发明即提供了一种用于使所述主机和所述扫描头互相连接的配置，包括一个第一连接装置，用于与主机的直接连接；一个第二连接装置，用于将与扫描头相接的扫描头电缆(head cable)发生直接连接；以及转换装置，用于将来自扫描头的数字解码信号转换成具有与主机预定数据交换格式相兼容的格式的数字数据信号。
本发明还提供一种方法，用于在基于处理器的主机设备和条形码读取头之间传递数据，其中所述主机设备具有预定输入/输出数据交换格式，所述条形码读取头读取编码的符号并通过将表示信息的数据解码成串行数据的形式将其转换成表征编码符号所示信号的解码信号；该方法还用于沿一条通信线或总线传送串行数据，并且可拆卸地将通信线与主机连接。
本发明的新颖特征和特点可以从所附的权利要求中看出。但通过参照下面对特定实施例的说明及借助附图，可以更好地了解本发明及其它特征。
图1是根据本发明的用于使条形码数据处理系统与主机系统相连接的一个接口装置的简化图。
图2是根据本发明的一个接口装置的透视图；图3是根据本发明的另一个接口装置的断面图；图4是图3中实施例的仰视图；图5是所述接口装置的某一元件的局部连接图；图6是所述接口装置所用电缆头的放大视图；图7是接口装置的电路图。
本发明涉及前面所列举的专利中所述的用于读取条形码的光电读取头类型。在本说明书和权利要求中，“条形码”一词是广义的，它不仅专指一维的间隔条符号模式，而且也包括其它的图形模式，例如点阵列或二维矩阵，以及字母数字字符。总之，就是任何具有不同光反射特性部分的标记。
作为一个优选的实施例，可以通过如图1中所描述的手持激光条形码读取单元来加以说明。图1所示的手持设备由Swartz等人的美国专利4,760,248揭示，并转让给符号技术公司(Symbo1 Techno1ogies，Inc.)它与符号技术公司的商品代码LS2000或L83000的条形码读取器的结构相似。另外，Swartz等人的美国专利4,387,297或Shepard等人的美国专利4,409,470(以上两项专利都已转让给符号技术公司)可以用来构造图1所示的条形码读取单元。这些美国专利4,760,248；4,387,297,4,409,470在此作为参考。
下面讨论附图，数字100指手持枪式激光扫描头或含有滚筒101和柄102的读取单元。手柄102的一个较上部向前的位于滚筒101下面的是一个手动触发器154。参考上述专利可知，一个光源部件，激光二极管158位于扫描头100的内部，但这并不是必不可少的部件。
读取单元100的工作方式如下由激光二极管158或其它类似的光源在读取单元100中产生一个出射光束151，光束151通过一个面向待扫描目标的窗口159射向外面，该待扫目标例如是位于读出单元前一定距离的参照面P上的一个条形码170。光束151要么如图所示地透过窗口159直接射出，要么射向一个平面反射镜，然后经该平面反射镜反射后再射出窗口159。出射的光束151通过扫描驱动部件160在一个固定的线性路径上进行扫描，这样便在目标上产生了一条可见的扫描线。使用者正确定位手持单元，以便于使扫描线扫过整个待扫条形码。
条形码上所产生的反射光线152被读取单元中的感光器件或检测器146所检测，然后产生一系列包含条形码信息的需解码的电信号。可移动触发器154用来使用户仅当把扫描头对准待扫目标后才激活光束151和信号处理及命令电路，继而当视野内有多个待扫目标时，可以确保读入正确的目标，并可延长读出单元内自备电池的寿命。
读取单元100是为了让用户可以在一定的距离外使扫描头对准待扫描的条形码并在条形码上扫过。一般该手持条形码读取器可在几英寸的范围内工作。
在一个轻质的塑料壳155内置激光二极管158，检测器146，光学系统157，扫描驱动部件160，信号处理电路165，解码电路163，以及一个中央处理单元140和电池162。壳体155前端的透光小窗159允许出射光束151射出及入射光线152射入。另外壳体上还安装了一个键盘148和一个显示屏149。
从图1可以看出，光学系统包括一套透镜157(或多透镜系统)，它可用来将扫描光束151对准并聚焦到参考平面的条形码上，这些透镜157也可用于将反射光线152聚焦到光检测器件146上。当触发器154被拉下时，通过合适的光束成形结构，光源158被定位以将光束引导到透镜157的光轴上去。若光源158所产生的光为不可见光，那么，在读取单元中可包括一个瞄准灯，以将可见光引入到与透镜157同轴的光路。若有必要的话，瞄准灯还可产生一个与光斑151相似的可见光束进行扫描。用户可在拉下触发器154进行扫描前利用该可见光使扫描头对准待扫目标。
光检测器件146根据反射光线152的强弱产生一个模拟信号指示，该模拟信号通过数字化电路165转换成数字信号，然后再传入扫描头100内部的解码电路或解码模块163。解码电路再把该数字化信号解码成由符号表征的解码信号或数据，并以数字形式表示，如ASCII字符。数字化电路165，解码电路163和CPU140都固定在扫描头100内的印刷电路板161上。然后，根据一个协议，该数字化的解码信号被格式化为一个通信包，并传向外接电缆170，外接电缆170在图1中描述为“ZIF”电缆，并在图6中作了单独的描述。190代表外部主机系统，通常是一个具有预定数据交换格式数据处理器的计算机，它一般用作数据存储器，在其内部存储着待处理的由解码电路163产生的解码数据。
至此，每一个主机设备均可配置一个读取单元或扫描头100。由于不同的主机设备配有不同的数据交换格式微处理器，因而必须有针对性地为每一类主机设计不同的扫描头。尤其是在多处理机系统中，这是很不理想的。
根据本发明，可在外接电缆170和任何类型的主机设备190间连接一段称为“灵活电缆”的接口装置200。图2即为一个根据本发明所设计的接口装置200的透视图。由图2-4可知，接口装置200包括一个平行管状壳体，该壳体有较靠上部分202，较靠下部分204和安装在壳体各部件之间的印刷电路板206。由图4可知，在电路板206的至少一边装有一个微控制器208。由图5可知，一个由多个集成电路芯片构成的通信电路212适当地安装在206的两侧。在壳体的一端，有一个阴型RJ组合连接器210。
如图6所示，在外接电缆170的一端有一个连接器171，它是可拆卸地连接到条形码读取单元100上，并与解码电路163电性相连。外接电缆170以数据包的形式传递解码数据。外接电缆170的另一端固接着一个阳型RJ连接器172。电缆170的中间是一个线圈173。
阴型RJ连接器210通过一个内插的连接头，阳插头172与壳体外部进行通信以实现可拆卸性连接。阳插头172与阴插头210均有5个对应的内置管脚插头。外接电缆170含有至少5根导线将读取单元和阳插头172彼此相连，这样，当阳插头172和阴插头210相连时，便可实现解码数据包在外接电缆170中的传送。在图7中对这几根导线作了详细的描述。第一根导线通过其对应的第一管脚250与电压源相连；第二根导线通过其对应的第二管脚252接地，第三根导线通过其对应的第三管脚254与读取单元的解码电路163的数据输出端相连，第四根导线通过其相应的第四管脚256与读取单元的时钟输出相连，第五根导线通过其对应的第五管脚258与读取单元的屏蔽端子相连。
在接口装置200上提供有转换装置。该转换装置包括微控制器208以及通信硬件电路212，其功能是将数据包的数据格式转化为与主机数据交换格式相兼容的数字信号。
含有多根单独导线的主机电缆220，一端固接在202、204上，另一端可拆卸地连接到主机连接器230上，它可实现将微控制器208以及通信线路212连接到主机设备190上。如图7所示，通信电路212包括连接到阴插头230上对应管脚的几根导线。同时，还可从图7看出，微控制器208包括多个输入/输出端子，其中一部分连接到通信电路212，另一部分连接主机设备190。
本装置还有电源接头240和电源开关。电源接头240位于壳体的一侧。
根据本发明，可为用户提供多种通用的多功能扫描头。根据用户现有的主机设备则可为之提供合适的接口装置。这种服务并不象以前那样将其提供在扫描头中，而是在用户端特定的主机设备。
主机系统可以是任何基于处理器的设备，如计算机，现金记录系统，转换器，打印机等。
虽然作为在编码数据处理系统中的接口装置，本发明已做了详述，但由于各种结构上的稍微调整其实质与本发明并无太大出入，因而本发明并不仅局限于以上所述。
不用更详细的分析，前面所述已足以说明本发明的要点，即他人可利用本发明的主要特点而将本发明用于多种方面，然而，这些应用必将在以下权利要求的范围内。
权利要求
1.一个接口装置，用于将一个含扫描头和一个主机设备的数据处理系统中的所述扫描头和主机设备互连，其中所述扫描头用于对编码的符号进行光电式读取并解码成数字式解码信号以通过与扫描头相连的扫描头电缆进行传输；所述主机设备带有有预定数据交换格式的数据处理器，用于从外围设备接收数据和向外围设备传输数据，所述接口装置包括第一连接装置，用于连接到主机上；第二连接装置，用于连接到扫描头电缆上，以及转换装置，与上述两个连接装置相连，用于将来自扫描头的数字解码信号转换成与主机的预定数据交换格式相兼容的格式。
2.根据权利要求1的接口装置，其特征在于所述第二连接装置是一个插入式组合接插件，其电压端用于与电源相连接；其接地端用于接地；其数据端用于与扫描头的串行数据输入相连；其时钟端用于与扫描头的时钟线相连。
3.根据权利要求2的接口装置，其特征在于所述转换装置包括一个微处理器，该微处理器的一个第一输入端连接到所述数据端，一个第二输入端连接到所述时钟端。
4.根据权利要求1的接口装置，其特征在于所述结构包括一个壳体，所述第二连接装置装配在所述壳体的一个外表面上。
5.根据权利要求4的接口装置，其特征在于所述第一连接装置包括一个主机电缆，该主机电缆的一端固定地连接到所述壳体上，一个主机连接器位于所述主机电缆的另一端。
6.一个接口装置，用于在主机设备和光电读取头之间传输数据，所述主机设备有一个预定的输入/输出数据格式，所述光电读取头用于读取并解码条形码符号，并将解码的符号转换成串行解码数据，用于沿着与扫描头相连的扫描头电缆传输，该接口装置包括一个壳体；一个主机电缆，具有多个分别的导体，它们永久地固定在壳体并向外伸展以可拆卸地连接到主机设备上；一个插入式组合连接器，安装在壳体上并具有与壳体外部通信的端子，用于可拆卸地与扫描头电缆的一端相连，扫描头电缆的另一端连接在扫描头上；一个印刷电路板，安装在壳体上；一个微处理器，安装在所述电路板的至少一侧，并永久地连接到所述组合连接器的端子上；以及一个通信电路，安装在所述电路板上并永久地连接到所述主机电缆上。
7.根据权利要求6的接口装置，还包括一个安装在壳体上的第一电源连接器，它与壳体外部通信用于可拆卸地连接到与电源相连的相应的第二电源连接器上；以及一个安装在壳体上的接触开关，当所述第二电源连接器不接到所述第一电源连接器上时，它将组合连接器的一个端子及通信电路连接到第一电源连接器上。
8.根据权利要求6的接口装置，其特征在于所述组合连接器是一个阴型RJ连接器。
9.在主机设备和读取头之间传送数据的方法，所述主机设备有预定的输入/输出数据格式，所述读取头可光电式读取并将编码的符号解码成表征符号所代表信息的解码信号，该方法包括以下步骤将所述解码信号处理成串行解码数据；在一个单独的通信线上传送所述串行解码数据；可拆卸地将通信线连接到接口装置上；将接口装置连接到主机上；以及在接口装置中将串行解码数据转换成具有与主机的预定格式相兼容的格式的数字数据信号。
10.根据权利要求9的方法，其特征在于所述在一个单独的通信线上传送串行解码数据的步骤是通过在与扫描头相连的扫描头电缆上以数据包形式传送所述串行数据来完成的。
11.根据权利要求9的方法，其特征在于所述可拆卸地连接通信线的步骤是通过将一个连接器插入到接口装置上的组合连接器上来完成的。
12.根据权利要求11的方法，其特征在于所述组合连接器有多个端子，其中沿单个通信线传送数据的步骤是这样来完成的，即将控制电压加在组合连接器的电压端子上，将组合连接器的接地端接地，将扫描头的数据输出端接到组合连接器的数据端，并将扫描头的时钟输出端接到组合连接器的时钟端。
13.根据权利要求12的方法，其特征在于所述传送步骤包括将来自数据端的数据加到微处理器的第一输入端上并将来自时钟端的时钟脉冲加到微处理器的第二输入端上的步骤。
14.根据权利要求12的方法，其特征在于转换步骤包括将来自组合连接器的电压端的控制电压施加到主机设备的第一输入端并将组合连接器的接地端接到主机的第二输入端的步骤。
15.根据权利要求14的方法，其特征在于微处理器有多个输入/输出端，所述转换步骤是通过施加来自其中一个选择的输入/输出端的信号来完成的，所述选择端子是根据主机设备来选择的。
16.一种接口装置，用于在主机设备和条形码读取头之间传送数据，所述主机设备有预定的输入/输出数据格式，所述条形码读取头用于读取和解码编码的符号并将编码的符号转换成表征符号的编码信息的解码数据信号的数据包，该接口装置包括一个壳体；一个印刷电路板，安装在壳体中，在该电路板的至少一侧装有一个微处理器，该电路板永久地接在组合连接器的端子上，在所述电路板上还有一个通信电路；传送装置，连接到所述读取头上并可拆卸地连接到所述壳体上，相应于所述解码数据包的接收，用于沿一个单独的通信线传送数据包，该单独通信线包括一个读取头电缆，该电缆一端有一个阳型组合连接器，所述电缆的另一端接到读取头的解码器上。一个阴型组合连接器，安装在壳体上，具有与壳体外部通信的端子，用于可拆卸地与阳型组合连接器相连接，所述阴型和阳型组合连接器的每一个具有至少五个相应的管脚；所述读取头电缆至少五个导线，当阴型和阳型连接器相互连接时可使读取头与阳型组合连接器相连，所述电缆导线有一个第一导线，用于经第一管脚连接到控制电压源；一个第二导线，用于经第二管脚接地；一个第三导线，用于经第三管脚连接到读取头的解码器的数据输出端；一个第四导线，用于经第四管脚连接到读取头的时钟输出端上；以及一个第五导线，用于经第五管脚连接到读取头的屏蔽端；转换装置，包括微处理器和通信电路，用于将传送装置连接到数据线和主机设备上，用于将解码数据转换，具有与主机的预定格式相兼容的格式的数字信号；至少一个主机电缆，具有多个单独的导线永久地固定在壳体上并向外伸展以可拆卸地使通信电路与主机设备相连，所述通信电路包括一个连接阴型组合连接器的一个管脚上的第一输入端，用于与电压源相连，以及与阴型组合式连接器的另一个管脚相连的第二输入端，用于接地；以及所述微处理器包括多个输入/输出端，所连接的其中一个端子根据连接在其上的主机设备的情况与通信电路相连。
全文摘要
一种数据处理系统，包括一个扫描头，用于光电式读取条形码符号并将这些符号解码成数字解码信号；一个主机设备，具有预定的数据交换格式，用于与外设交换数据和控制信号；一个接口装置，用于使所述扫描头和主机设备互连，包括与主机设备直接连接的第一导线，与扫描头的扫描头电缆直接连接的第二导体；以及将来自扫描头的数字解码信号转换成具有与主机设备的预定的数据交换格式相兼容的格式的数字数据信号。
文档编号G06F3/00GK1143213SQ9610461
公开日1997年2月19日 申请日期1996年5月7日 优先权日1995年5月18日
发明者保尔·R·波罗尼维兹, 安东尼·D·比索, 尼科拉斯·布翁格威诺 申请人:符号技术公司