专利名称：一种电脑外围装置及其图像数据传送方法
技术领域：
本发明涉及一种电脑外围装置及其图像数据传送方法，尤指一种可降低总线所需频宽的电脑外围装置及其图像数据传送方法。
随着电脑多媒体时代的到来，电脑所连接的外围装置愈来愈包罗万象，尤其是应用于图像获取的相关产品，如扫描器、数字相机、多功能事务机(MFP，Multifunctional Peripherals)等。由于图像数据的传输需要具有较大频宽的总线，而总线的频宽愈大，价钱也愈昂贵，因此造成电脑外围装置的成本提高。因此如何降低总线所需的频宽以降低电脑外围装置的制造成本是一个重要的课题。
请参考
图1。图1为常规电脑外围装置10的功能方块图。电脑外围装置10是电连接于一电脑12。电脑外围装置10包含有一图像产生器14，用来获取一目标物的图像并产生多个相对应的图像信号；一输出缓冲器16，用来暂时储存该图像信号；一输出电路18，用来将该图像信号输出至电脑12；以及一控制器19，用来控制电脑外围装置10的操作。电脑12包含有一图像处理程序20，用来接收输出电路18所传送来的图像信号并将该图像信号加以处理以形成一图像文件。输出电路18与电脑12之间的数据传输是经由一输出输入总线来完成(未显示)。
当图像产生器14获取一目标物的图像并产生多个相对应的图像信号时，图像产生器14会将该图像信号输出至输出缓冲器16，再由输出缓冲器16将该图像信号输出至输出电路18以将该图像信号输出至电脑12。由于输出缓冲器16必须自图像产生器14接受该图像信号的输入，以及输出该图像信号至输出电路18，因此平均而言，输出缓冲器16的总线所需的频宽约为图像产生器14输出数据的速度与输出电路18的输出输入总线传输数据的速度的总和。随着通信科技的进步，图像产生器14输出数据的速度与输出电路18的输出输入总线传输数据的速度愈来愈快，因此输出缓冲器16的总线所需的频宽也愈大。输出缓冲器16通常是一个随机存取存储器(random accessmemory，RAM)，而处理数据的速度愈快的随机存取存储器，其总线的频宽愈大，价钱也愈昂贵，因此提高了电脑外围装置10的制作成本。
因此，本发明的主要目的在于提供一种可降低总线所需频宽的电脑外围装置及其图像数据传送方法，以降低电脑外围装置的制作成本。
本发明可降低总线所需频宽的电脑外围装置。该电脑外围装置连接于一电脑，并包含有一图像产生器，用来获取一目标物的图像并产生多个相对应的图像信号；一输出缓冲器，用来暂时储存该图像信号，以及一输出电路，用来将该图像信号输出至该电脑；以及一传输模块，用来将该图像产生器所输出的多个图像信号依序编列成多个传输单位，每一传输单位包含有该多个图像信号的一部分，并依据该多个传输单位产生的先后顺序，依序赋予每一个传输单位一相对应的首标；一控制器，用来控制该电脑外围装置的操作，并检测该输出电路的状态；其中若该输出电路为工作状态，则将该传输单位与其相对应的首标存入该输出缓冲器，该相对应首标与该传输单位相结合后可形成一分组；若该输出电路为待命状态，则经由一首标结合模块，将该传输单位与其相对应的首标结合以形成一分组，并将该分组以不存入该输出缓冲器的方式直接传送至该输出电路输出至该电脑；于该输出电路为待命状态且该图像产生器未输出图像信号时，将存入该输出缓冲器内的传输单位与其相对应的首标所形成的分组传送至该输出电路输出至该电脑，该电脑依据所接收到的分组的首标将该分组内的图像信号加以重组。
图1为常规电脑外围装置的功能方块图。
图2为本发明电脑外围装置的功能方块图。
图3为一分组的示意图。
本发明为一种电脑外围装置及其图像数据的传送方法，而本发明电脑外围装置连接于一电脑。由于在可预见的未来，输出输入总线(I／O bus)，如USB2，1394，将会以分组(packet)做为基本的传输单位。因此我们可以将分组的概念应用于本发明电脑外围装置，以达到降低其制作成本且高速传递的目的。如扫描器之类的电脑外围装置，其一行一行对图像文件进行扫描，而所得的图像数据也是一行一行进行传输，而每一行图像数据包含有多个图像信号，因此可以利用一预定数目的图像信号来形成一分组，以作为图像数据传输的传输单位。
请参考图2。图2为本发明电脑外围装置30的功能方块图。电脑外围装置30是连接于一电脑38。电脑外围装置30包含有一图像产生器32，用来获取一目标物的图像并产生多个相对应的图像信号，一输出缓冲器34，用来暂时储存该图像信号，一输出电路36，用来将该图像信号输出至电脑38，一控制器40，用来控制电脑外围装置30的操作，以及一传输模块42，用来将图像产生器32所输出的图像信号依序编列成多个传输单位52。传输模块42中包含有图像信号组合电路48，首标结合模块43，以及接口电路35。图像信号组合电路48，是用来将图像产生器32所输出的一预定数目的该图像信号合成一传输单位52，因此，每一传输单位52包含有该多个图像信号的一部分，传输模块42并会依据该多个传输单位52产生的先后顺序，依序赋予每一个传输单位52一相对应的首标50。而首标结合模块43以及接口电路35则受控制器40的控制，分别在不同的状况下用来将首标50加入传输单位52中以形成一分组44，以下将会有更详细的说明。
其中，由于电脑外围装置30的图像产生器32是以一行一行的方式对图像文件进行扫描，因此也是以一行多个图像信号接着下一行多个图像信号的方式来送出数据。而实际上在图像产生器32获取完一行图像数据后再开始下一行图像数据的获取之前，通常会有一些空余时间。
请参考图3。图3为一分组44的示意图，每一分组44内含有一首标(header)50以及传输单位52。首标50可能采用各种不同的编码原则，为便于理解，本说明书提出其中两种编码方式。第一种编码方式记录分组44是图像数据的第几行的几个分组，由于每一分组44包含有一首标50来表示其属于第几行图像数据的第几个分组，因此分组44可以任意顺序送至电脑38。而电脑38包含有一图像处理程序46用来接收输出电路36所传送来的分组44，并将所有分组44内的图像信号依其首标50重组而形成一图像文件。第二种编码方式依据图像产生器32产生图像传输单位52的先后顺序(即通过图2中A点的次序)，将扫描或摄影产生的图像传输单位52依序编上首标，而不管其属于第几行图像数据的第几个分组。依据本发明的精神，只要能使电脑38的图像处理程序46得以将分组44内的图像信号重组而还原成原来的图像文件，分组44的首标50是采用何种方式编码并不是那么重要。
请参考图2。输出电路36包含一乒乓缓冲器(Ping-Pong buffer)54。乒乓缓冲器54包含两个可交替使用的缓冲单元56a、56b。当二缓冲单元56a、56b中有任何一个缓冲单元(56a或56b)可接受数据输入、或是两者都可接受数据输入时，输出电路36会输出一代表待命(ready)状态的状态信号，并且将其后输入的数据存入缓冲单元56a或56b。而当二缓冲单元56a以及56b都被传输模块42所传送来的分组44填满时，输出电路36则会输出一代表工作(busy)状态的状态信号。
当电脑外围装置30的图像产生器32开始获取一目标物的一行图像数据以产生多个相对的图像信号、并且将该图像信号传输至传输模块42时，传输模块42的图像信号组合电路48会将从图像产生器32传送来的一预定数目的图像信号合成一传输单位52。若传送来的图像信号的数目少于该预定数目，因为电脑38可以预先得知或设定一行图像数据长度，所以将长度未满一个分组的数据变成分组的动作可能有几种不同的作法，将在稍后说明。
图像信号组合电路48依序将扫描该行图像数据所得的传输单位52传输至A点。控制器40会根据上述第一种、或是第二种编码原则对每一个传输单位52分配首标50；并且，控制器40会根据输出电路36是在待命(ready)状态、还是在工作(busy)状态，以决定该传输单位52应该由A→B→首标组合模块43→C→D的路径进入输出电路36，还是经由A→E→接口电路35→输出缓冲器34→接口电路35→F→D的路径进入输出电路36；控制器40同时也必须记录有哪些传输单位52是经由A→B→首标组合模块43→C→D的路径进入输出电路36、又有哪些传输单位52是经由A→E→接口电路35→输出缓冲器34→接口电路35→F→D的路径进入输出电路36。
需要说明的是，若图像产生器32传送来的图像信号的数目少于该预定数目以组成一分组44，可以有几种不同的处理方法。(1)若该分组是经由A→B→首标组合模块43→C→D送入输出电路36的乒乓缓冲器(ping-pongbuffer)34的话，可令输出电路36强制将乒乓缓冲器34内的数据输出至电脑38，此时乒乓缓冲器34内未填满部分的数据将一起送出。电脑38的图像处理程序46因为知道一行数据长度，故会忽略未填满的部分。(2)若该分组是经由A→E→接口电路35→输出缓冲器34→接口电路35→F→D进入输出电路36的话，由于输出缓冲器34的分配是以分组44为单位，所以该分组44存在输出缓冲器34内的长度还是一个分组44的长度，只不过分组44里面填入的数据的长度未满一个分组的数据长度而已。同样地当该分组44送出至电脑38时，电脑38端的图像处理程序46因为知道一行数据长度，故在重组该行图像数据时会忽略未填满的部分。(3)另外，若输出电路36没有强制输出的功能，因为一行图像数据的长度是由控制器40决定的，因此控制器40可预先规划，使一行图像数据的长度恰为分组数据长度的整数倍。
如果输出电路36输出一代表待命(ready)状态的状态信号，则传输单位52会被经由B、C两点传输至D点，而在传输的过程中，控制器40会依据上述编码原则，将该传输单位52所分配到的首标50在首标组合模块43中加入传输单位52以形成一分组44并传输至输出电路36，然后，输出电路36再将分组44传输至电脑38。
如果输出电路36输出一代表工作(busy)状态的状态信号，则传输单位52会被经由E点及接口电路35传输至输出缓冲器34。于此状况下，控制器40有两种加入首标50的方式(1)当传输单位52存入输出缓冲器34内的一预定储存位置37时，传输单位52即与分配给该传输单位52的首标50形成一分组44。当图像产生器32结束该行图像数据的获取，而尚未开始下一行图像数据的获取时，若输出电路36为待命(ready)状态、且并无新的传输单位52欲经由A→B→首标组合模块43→C→D进入输出电路36，则控制器40会利用此一空档将输出缓冲器34内所存的分组44送进输出电路36；若此时输出电路36仍为工作(busy)状态，则控制器40会等到输出电路36变成待命(ready)状态、且并无新的传输单位52欲经由A→B→首标组合模块43→C→D进入输出电路36时，才将输出缓冲器34内所存的分组44送进输出电路36。
或者，(2)当输出电路36输出一代表工作(busy)状态的状态信号时，传输单位52会被经由E点及接口电路35传输至输出缓冲器34。当图像产生器32结束该行图像数据的获取，尚未开始下一行图像数据的获取，并且输出电路36转变为待命状态时，控制器40会利用此一空档将所有存入至输出缓冲器34的传输单位52加入分配给该传输单位52的首标50以形成分组44，再将所有的分组44经由输出电路36输出至电脑38。换句话说，传输单位52并不是在刚进入输出缓冲器34时就加入首标50，而是在控制器40有空档时，才为这些暂存在输出缓冲器34的传输单位52加上其分别对应的首标50。
此外，还有另外一种对存入输出缓冲器34的传输单位52加上首标50的方法，即是在传输单位52尚未存入输出缓冲器34前预先写入首标。假设此时输出缓冲器34的储存位置37已存放有其他传输单位，如前所述，如果输出电路36输出一代表待命(ready)状态的状态信号，则传输单位52会以不存入输出缓冲器34的方式直接由A→B→首标组合模块43→C→D的路径进入输出电路36，此时接口电路35则可先将一个传输单位52的首标50预先写入于输出缓冲器34的下一个预定储存位置，即储存位置39。当传输下一个传输单位52时，如果输出电路36转变为工作(busy)状态，则此一传输单位52则可直接存放至储存位置39。因储存位置39已预先储存有该传输单位52相对应的首标50，因此在传输单位52存放至储存位置39时，一个完整的分组44自然就形成，不需要后续再找机会插入首标。如果此时输出电路36仍为待命(ready)状态，则此一传输单位仍以不存入输出缓冲器34的方式直接由A→B→首标组合模块43→C→D的路径进入输出电路36，而接口电路35则可先将再下一个传输单位的首标预先写入储存位置39，一旦输出电路36转变为工作(busy)状态时，则此一传输单位可直接存放至储存位置39，而形成一个完整的分组44。
如上所述，将存放于输出缓冲器34的传输单位52加入首标50的方式可以有两种，一则是当传输单位52尚未存入输出缓冲器34时预先写入首标，另一则是先将传输单位52存入输出缓冲器34后，于控制器40有空档时才补写首标。
为有助于了解本发明，以下以一简化的实施例加以说明。假设图像产生器32在获取一目标物的一行图像数据时，依序产生a、b、c、d、e、f、g、h、i、j等10个图像信号。传输模块42的图像信号组合电路48将每3个图像信号合成一传输单位52，因此共将产生abc、def、ghi、j等四个传输单位。图像信号组合电路48将这四个传输单位传到A点。控制器40会根据这四个传输单位52通过A点的次序(即传输单元产生的先后顺序)，依序分别分配相对应的首标给各传输单位，因此传输单位abc分配到首标1；def分配到首标2；ghi分配到首标3；j分配到首标4。
若此时输出电路36为待命(ready)状态，则控制器40会令abc经由A→B→首标组合模块43→C→D的路径进入输出电路36、并在首标组合模块43中插入abc所分配到的首标1；若此时输出电路36转变为工作(busy)状态，则def经由A→E及接口电路35进入输出缓冲器34，并在输出缓冲器34内部插入所分配到的首标2；若此时输出电路36仍为工作(busy)状态，则ghi仍经由A→E及接口电路35进入输出缓冲器34，并在输出缓冲器34内部完成插入成分配到的首标3；若此时输出电路36再度转变为待命(ready)状态，则j经由A→B→首标组合模块43→C→D的路径进入输出电路36，并在首标组合模块43中插入所分配到的首标4。当输出电路36为待命(ready)状态，且无其他传输单位52欲经由A→B→首标组合模块43→C→D的路径进入输出电路36时(例如当图像产生器32结束该行图像数据的获取、而尚未开始下一行图像数据的获取时)，首标2的def、首标3的ghi将由输出缓冲器34→接口电路35→F→D而进入输出电路36。
在上述的简化实施例中，控制器40是将传输单位def、ghi存入输出缓冲器34内的不同预定储存位置，以与该些传输单位def、ghi所分配到的首标2、3形成两个分组。在另一实施例中，控制器40是在图像产生器32结束一行图像数据的获取、而尚未开始下一行图像数据的获取时，利用此空档将所有传入至输出缓冲器34的传输单位def、ghi加入分配的首标2、3，以形成两个分组，再将分组经由输出电路36输出至电脑38。
输出电路36藉由内部的乒乓缓冲器54将一个个包含首标50及传输单位52的分组44传送至电脑38。电脑38内的图像处理程序46根据首标50，将这些分组44依序排好(1abc、2def、3ghi、4j)，因此得到正确的原始图像数据a、b、c、d、e、f、g、h、i、j。
在本简化实施例中，不足三个图像信号的j是经由A→B→首标组合模块43→C→D进入输出电路36，因此输出电路36会将未填满的数据形成分组jxx一起送出。电脑38的图像处理程序46因为知道一行数据长度，故会忽略未填满的xx部分。
由以上所述可知，由于输出缓冲器34是先从传输模块42陆续输入传输单位52之后，再利用扫描目标物行与行之间的间隔，将其内的所有分组44输出至输出电路36，而非同时进行输入及输出，因此输出缓冲器34的总线所需的频宽只需为图像产生器32输出数据的速度与输出电路36的输出输入总线传输数据的速度之中的最大者，而非两者的总和。
相比于常规电脑外围装置10，本发明电脑外围装置30的输出缓冲器34的总线所需的频宽降低，因此输出缓冲器34可使用一较慢速的随机存取存储器。由于通常说来，速度较慢的随机存取存储器，其价格较低廉，因此可以有效降低电脑外围装置30的制作成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求书所做的均等变化与修饰，都应属本发明专利的涵盖范围。
权利要求
1．一种电脑外围装置的图像数据传送方法，所述电脑外围装置连接于一电脑，所述电脑外围装置包含有一图像产生器，用来获取一目标物的图像并产生多个相对应的图像信号，一输出缓冲器，用来暂时储存所述图像信号，以及一输出电路，用来将所述图像信号输出至所述电脑，所述方法包含有将所述图像产生器所输出的多个图像信号依序编列成多个传输单位，每一传输单位包含有所述多个图像信号的一部分；依据所述多个传输单位产生的先后顺序，依序赋予每一个传输单位一相对应的首标；检测所述输出电路的状态，包含有下列步骤(1)若所述输出电路为工作状态，则将所述传输单位与其相对应的首标存入所述输出缓中器，所述首标与所述传输单位相结合后可形成一分组；(2)若所述输出电路为待命状态，则经由一首标结合模块，将所述传输单位与其相对应的首标结合以形成一分组，并将所述分组以不存入所述输出缓中器的方式直接传送至所述输出电路输出至所述电脑；(3)于所述输出电路为待命状态且所述图像产生器未输出图像信号时，将所述步骤(1)存入所述输出缓冲器内的传输单位与其相对应的首标所形成的分组传送至所述输出电路输出至所述电脑；以及由所述电脑依据所接收到的分组的首标将所述分组内的图像信号加以重组。
2．如权利要求1的方法，其中每一分组内含有一预定数目的所述图像信号。
3．如权利要求1的方法，其中所述电脑内存有一图像处理程序用来接收所述输出电路所传送来的分组并将所有分组内的图像信号依其内的首标重组而形成一图像文件。
4．如权利要求1的方法，其中所述输出电路内设一乒乓缓冲器，所述乒乓缓冲器含有二可交替使用的缓冲单元，当所述二缓冲单元中的任一缓冲单元可接受数据输入时，所述输出电路会输出一代表所述待命状态的状态信号，并且将其后输入的数据存入所述缓冲单元，而当所述输出电路所传送来的分组填满所述缓冲单元后，若所述乒乓缓冲器的另一缓冲单元亦可接受数据输入时，所述输出电路会自动将输入的数据存入所述另一缓冲单元，但如果所述另一缓冲单元为不可接受输入数据时，所述输出电路则会输出一代表工作状态的状态信号。
5．如权利要求1的方法，其中所述电脑外围装置包含有一图像信号组合电路，用来将所述图像产生器所输出的一预定数目的所述图像信号合成一传输单位，以及一控制器，用来控制所述电脑外围装置的操作，其中当所述输出电路为待命状态时，所述控制器会将所述传输单位附加上一首标以形成一分组，并将所述分组以不存入所述输出缓冲器的方式直接传送至所述输出电路以便后续输出至所述电脑。
6．如权利要求5的方法，其中当所述输出电路为工作状态时，所述控制器会将所述传输单位存入所述输出缓冲器内一预定储存位置以与一预先存放的首标形成一分组。
7．如权利要求5的方法，其中当所述输出电路为工作状态时，所述控制器会将所述传输单位先存入所述输出缓冲器的一预定储存位置，并于而后所述控制器有空档时再加入一首标以使所述存入的传输单位形成一分组。
8．如权利要求5的方法，其中所述电脑外围装置另包含一接口电路，所述控制器经由所述接口电路将存入所述输出缓冲器的传输单位加入一首标以形成一分组。
9．一种电连接于一电脑的电脑外围装置，其包含有一图像产生器，用来获取一目标物的图像并产生多个相对应的图像信号；一输出缓冲器，用来暂时储存所述图像信号；一输出电路，用来将所述图像信号输出至所述电脑；以及一传输模块，用来将所述图像产生器所输出的多个图像信号依序编列成多个传输单位，每一传输单位包含有所述多个图像信号的一部分，并依据所述多个传输单位产生的先后顺序，依序赋予每一个传输单位一相对应的首标；一控制器，用来控制所述电脑外围装置的操作，并检测所述输出电路的状态；其中若所述输出电路为工作状态，则将所述传输单位与其相对应的首标存入所述输出缓冲器，所述相对应首标与所述传输单位相结合后可形成一分组；若所述输出电路为待命状态，则经由一首标结合模块，将所述传输单位与其相对应的首标结合以形成一分组，并将所述分组以不存入所述输出缓冲器的方式直接传送至所述输出电路输出至所述电脑；于所述输出电路为待命状态且所述图像产生器未输出图像信号时，将存入所述输出缓冲器内的传输单位与其相对应的首标所形成的分组传送至所述输出电路输出至所述电脑，所述电脑依据所接收到的分组的首标将所述分组内的图像信号加以重组。
10．如权利要求9的电脑外围装置，其中每一分组内含有一预定数目个所述图像信号。
11．如权利要求9的电脑外围装置，其中所述电脑内存有一图像处理程序用来接收所述输出电路所传送来的分组，并将所有分组内的图像信号依其内的首标重组而形成一图像文件。
12．如权利要求9的电脑外围装置，其中所述输出电路内设一乒乓缓冲器，所述乒乓缓冲器含有二可交替使用的缓冲单元，当所述有二缓冲单元中的任一缓冲单元可接受数据输入时，所述输出电路会输出一代表所述待命状态的状态信号，并且将其后输入的数据存入所述缓冲单元，而当所述输出电路所传送来的分组填满所述缓冲单元后，若所述乒乓缓冲器的另一缓冲单元亦可接受数据输入时，所述输出电路会自动将输入的数据存入所述另一缓冲单元，但如果所述另一缓冲单元为不可接受输入数据时，所述输出电路则会输出一代表所述工作状态的状态信号。
13．如权利要求9的电脑外围装置，其中所述传输模块包含有一图像信号组合电路，用来将所述图像产生器所输出的一预定数目个所述图像信号合成一传输单位，其中当所述输出电路为待命状态时，所述控制器会将所述传输单位附加上一首标以形成一分组，并将所述分组以不存入所述输出缓冲器的方式直接传送至所述输出电路以便后续输出至所述电脑。
14．如权利要求13的电脑外围装置，其中当所述输出电路为工作状态时，所述控制器会将所述传输单位存入所述输出缓冲器内的一预定储存位置以与一预先存放的首标形成一分组。
15．如权利要求13的电脑外围装置，其中当所述输出电路为工作状态时，所述控制器会将所述传输单位先存入所述输出缓冲器的一预定储存位置，并于而后所述控制器有空档时再加入一首标以使所述存入的传输单位形成一分组。
16．如权利要求13的电脑外围装置，其中所述传输模块另包含一接口电路，所述控制器经由所述接口电路将存入所述输出缓冲器的传输单位加入一首标以形成一分组。
全文摘要
一种可降低总线所需频宽的电脑外围装置及其图像数据传送方法。该电脑外围装置连接于一电脑,并包含有一图像产生器,用来获取一目标物的图像并产生多个相对应的图像信号,一输出缓冲器,用来暂时储存该图像信号,以及一输出电路,用来将该图像信号输出至该电脑,以及一传输模块,用来将该图像产生器所输出的多个图像信号依序编列成多个传输单位,每一传输单位包含有该多个图像信号的一部分,一控制器,用来控制该电脑外围装置的操作,并检测该输出电路的状态。
文档编号G06F13/00GK1289970SQ99120720
公开日2001年4月4日 申请日期1999年9月27日 优先权日1999年9月27日
发明者钟自强 申请人:明碁电脑股份有限公司