专利名称：用于消费电子设备的复合串行与红外端口的制作方法
相关申请的交叉参见本申请要求于1999年7月6日受理的美国临时申请No.60/142,653的优先权，该申请亦收编于此作为完整说明以供参考。
图2是依据本发明的一个实施例的G-Link连接器的侧视图。
图3是依据本发明的一个实施例的位于一台TV/STB(电视机/机顶盒)中的G-Link/IR(红外)输出电路的示意图。
图4是依据本发明的一个实施例的一个G-Link从设备的接口电路的示意图。
图5是依据本发明的一个实施例的试探请求/响应过程的流程图。
图6是一个图示，显示了依据本发明的一个实施例在一个从属机与一个主控机之间传送不同包类型的数据包。
图7是一个流程图，显示了依据本发明的一个实施例初始、通信与驱动状态的交互作用。
图8是依据本发明的一个实施例的一个初始引导(自举)阶段的流程图。
图9是依据本发明的一个实施例的一个最终引导过程的流程图。
图10是依据本发明的一个实施例的一个引导计时过程的流程图。
图11是依据本发明的一个实施例的一个补丁加载阶段的流程图。
详细描述Guide-link(G-Link)是一种链接，它在象电视机(TV)和机顶盒(STB)这样的主设备与从设备之间提供一种串行接口。在此后的说明中，TV/STB代表一台电视机和/或一个机顶盒(如VCR)。G-Link使得制造商能够通过从一个从设备向一个TV/STB加载数据和软件来扩充一个EPG系统的能力。G-Link是一个物有所值的解决方案，因为它共享被用于控制电视机、电缆盒和VCR的红外鼠标，并且在硬件实施中使用了极少的门电路。
G-Link支持下面的从设备一个串行调试(排错)设备、一个示范ROM(只读存储器)设备、一个数据库扩展设备和一个调制解调器。G-Link不仅能够支持这些设备。其他设备也能够被G-Link支持，只要它们遵从G-Link协议。
串行调试接口能够在调试产品固件，即在一台TV/STV中的固件中起到帮助的作用。一个示范ROM(只读存储器)设备能够下载一个图形化的示范程序，该示范程序显示EPG和/或TV/STV的特性。示范ROM设备可以包括为一个零售商销售TV/STB所做的客户化。一个数据库扩展设备将TV/STB的数据库信息容量扩展超出了在一个EPG中的可用容量之外。一个调制解调器(或者一个RS-232接口)促进了如下特性消费者反馈、购物、或者一个万维网链接。
图1显示了一个示例，说明了一个电视机、G-Link设备和一个红外鼠标可以如何被连接在一起。G-Link拓扑结构是主/从方案，其中主设备2(即一个EPG TV/STB)与一个从(即外部的)设备4进行交互。从属机使用与一个外部红外鼠标相同的连接器与主控机相连。每个从设备必须带有一个允许红外鼠标连接的连接器。
当被置于一个红外输出模式时，G-Link从设备或者将来自G-Link连接器的LED(发光二极管)驱动电流传递到红外鼠标连接器去，或者从其自身的电源供应中获取电流。
在本发明的优选实施例中，G-Link连接器6是一个3.5毫米(0.141英寸)的微型插头，如图2所示。G-Link连接器的尖端8是数据端，而G-link连接器的套管10是接地端。
图3显示了一般位于TV/STB中的G-Link/红外输出电路。在电气上，G-Link接口在CMOS逻辑层工作。输出级是一个集电极开路，带有一个大约5千欧姆的上拉电阻。这个端口通常被一个EPG系统的红外输出端口12共用。ASIC(专用集成电路)的G-Link输入管脚具有CMOS逻辑门限。
表1到3显示了在本发明的优选实施例中G-Link的DC(直流)特性。表1显示了在连接器上的绝对最大输入电压。表2和3假设Vdd＝5.00V。表2显示了有效逻辑输入电平。表3显示了在连接器上的输出电压。
表1
表2
表3为了进行静电释放(ESD)保护和噪声过滤，G-Link信号的上升时间不应该超过5微秒。由于总上拉电阻大约为5千欧姆，在某些配置中，这允许在G-Link导线的每一端有220皮法的过滤电容14接地。G-Link电缆连接的串联电阻应当保持低于50欧姆。
如图3中所示，270欧姆的电阻20保护ASIC不受静电放电(ESD)影响。220皮法的电容器也有助于保护ASIC。典型地，一个火花间隙(spark gap)或者其他设备也被加入，以满足制造商ESD标准。
在优选实施例中，ASIC输入管脚能够经受下列测试200伏来自一个不带串联电阻的200皮法的电容器；以及1.0千伏来自一个带有1.5K串联电阻的100皮法电容器。
G-Link和红外输出设备共用相同的端口。红外输出电路通常与G-Link端口共享相同的连接器，红外输出电路包括一个高端激励晶体管(high-end driver transistor)。该晶体管通过一个限流电阻将输出拉高到Vcc，该电阻器的值取决于具体红外输出设备。红外与G-Link输出永远不能同时保持。
G-Link设备可以有多种形式。一个G-Link从设备可以由一个独立的外部电源来供电。一个低功率G-Link从设备可以不需要一个外部电源。图4显示了在本发明的一个优选实施例中，一个G-Link设备所需的最少接口组件。
在该优选实施例中，G-link硬件使用RS-232类型的起始和终止位，以38400比特/秒来进行异步传输。字符的传输使用8个数据位，没有奇偶校验，并且有1个终止位(8N1)。在替代实施例中，G-link硬件以更高的比特率来传输，并且可以用掌握本技术领域普通技术的人员所知晓的任何编码方案对字符进行编码。
G-link遵从国际标准组织开放系统互连(ISO/OSI)网络模型。传输层位于开放系统互连(OSI)模型的网络层与会话层之间。传输层控制数据包序列、调节数据包流并且识别重复数据包。
一个数据包中的一个错误由一个否定应答(NACK)来表示。如果在一个数据包中发生一个错误(NACK)，则会话层必须发起一个重发请求。
表4和表5定义在本发明的一个优选实施例中所有请求和响应包的通用格式。表4定义在一个优选实施例中的请求包格式。表5定义在一个优选实施例中的响应包格式。在一个替换实施例中，除了数据块长度必须在数据块之前以外，包起始字节、请求指令字节、数据块长度字节、序列低/序列高、以及数据块内部可以以任何顺序发生。EOP是包结束。
表4
表5每个G-Link数据事务处理是在主控机与从属机之间的一个请求/响应包序列。在多数情况下，主控机(即，EPG设备)发起G-Link事务处理，而从属机(即外部设备)遵照这些事务处理来动作。一个从设备必须处理最少8个字节的收发缓冲数据。使用这种事务处理方法有以下三个理由(1)易于在一个单-双工数据链路上实施；(2)减少数据请求冲突的机会；以及(3)消除当红外与G-Link共享相同端口时的潜在问题—从事务处理回应一个否定应答(NACK)位或者干扰红外操作。
一个请求/响应包序列可以是一个写请求(在该请求中携带数据)或者是一个读请求(在相应的响应中包含数据)。
所有的有效请求包向请求者返回一个肯定(ACK)响应包。当响应设备的传输层检测到一个错误条件(例如，没有有效SOP/EOP、无效校验和、超时、无效指令)时，一个NACK响应包被返回给请求者。
在发生一个NACK响应的情况下，传输层将不会发起一次重试。位于传输层之上的会话层负责发起一个重试数据包请求。或者由主控机或者由从属机来执行这个数据包重试。
在本发明的优选实施例中，一个数据块最大可以为255个字节。当一个事务处理具有较多的数据，一个255字节的数据块放不下时，该数据必须被分割为一系列数据包。包序列号码从零开始，并且根据需要单调增长。如果在一个包中的数据块大小不同，数据传输必须按顺序进行。
虽然传输层控制包的顺序，但请求和响应包必须包括一个序列存在位以及包序列号码。
在本发明的一个替换实施例中，一个数据块可以大于255个字节。替换实施例可以具有最大为2n-1个字节的数据块，其中n＞8。
表6列出了为所有G-Link设备所支持的标准G-Link设备指令。
表6G-Link试探过程包括G-Link主设备定期地发送一个试探请求包，以寻找一个G-Link从设备的存在。如果存在一个设备，则该从属机发送一个试探响应包。
图5显示了试探请求/响应过程。在本发明的优选实施例中，主控机每分钟发送一个试探请求包，30，直到有一个试探响应包被从属机发出。如果没有从设备存在，将不会有响应，32。如果连接了一个从设备，34，并且如果它是可工作的，那么，它将发出一个试探响应包，38，来响应36的一个试探请求包。该试探响应包包括速度和缓冲区大小信息。接收到试探响应包之后，如果从属机速度和缓冲区大小信息与主控机所具有的速度和缓冲区大小信息不同的话，主控机将调整速度和缓冲区，40。
一旦在主控机与从属机之间发生了一个试探请求与响应包的交换，主控机不再发送试探请求包一除非从属机不响应任何其他请求包类型，而在这种情况下，主控机重新发起试探请求序列。
在优选实施例中，G-Link主控机只支持同时连接一个从设备。在替换实施例中，G-Link主控机可以支持一个以上的从设备，其中实行一个优先权方案来确定哪个设备应当具有对G-Link的访问。
连接速度和缓冲区大小是通过试探请求与试探响应包的交换来确定的。G-Link主控机发出一个试探请求包，使用38400比特/秒的缺省速度和255字节的缓冲区大小。从属机以一个试探响应包来响应，该响应包定义其最大传输速度与缓冲区大小。表7列出了试探请求包格式，而表8列出了试探响应包格式。
表7
表8主控机请求格式包50是一个通用请求包，其中主控机询问从属机“你有什么要发送吗？”。这个包类型的优点是它使得从属机可以无需等待主控机发送一个特定请求包类型(例如，从属机只在接收到一个标识请求包后才发送一个标识响应包)就进行响应。图6显示了一个从属机响应主控机请求格式包有可能发送的不同包类型。一个从设备仍将响应一个特定请求包类型(即，从属机在主控机发出一个标识请求包后发送一个标识响应包)。
从属机可以响应一个主控机请求格式包，使用一个标识响应包52、一个后面跟随着一个请求包54的存储器读取、或者一个后面跟随着一个请求包56的重试包。
标识请求与标识响应包被用于标识从设备类型。如表10中所示，标识响应包含有以下数据一个设备类型/子类型和一个描述该设备的空结束字符串(以空字符结尾的字符串)。设备类型/子类型数据可以为操作固件所使用，以辨别在G-Link上安装的是什么样的从设备。空结束字符串可以为出厂测试/诊断屏幕所使用。表9列出了标识请求包格式，而表10列出了标识响应包格式。
表9
表10
表11
表12存储器写入包格式存储器写入请求包是一个由从属机发起的只请求(request-only)包。该包告诉主控机从属机希望在主控机中的什么地方储存数据以及储存多少数据。主控器不会发送一个响应包。表13列出了存储器写入请求包格式。
表13G-Link具有包状态条件。不同包类型在不同状态中工作。一种包类型可以被用于以下三种状态的一个或多个中初始(Init)、通信(Comm)、以及驱动。在初始状态中试探包被传送。在通信状态中，数据包、获取下一个包、以及重试包被传送。在驱动状态中，驱动包被传送。
在一种状态中的包类型取决于所使用的是哪种主控器与从属机事件。主控机事件是由从属机发起的。从属机事件是由主控机发起的。表14中列出了主控机与从属机事件及其相应标记。
表14在每种状态中并非所有主控机事件被允许。表15表示(使用一个*)在每种状态中何种主控机事件被允许。
表15图7显示了数据包与事件在三种状态下如何交互的一个示例。在初始状态中，试探包被传递。在通信状态中，数据包、获取下一个包和重试包被传递。在驱动状态下，驱动包被传递。
在初始状态60中，从设备忽略如表15中所示的主控机事件A，以及D到L，61。主控机对从属机进行一个初始试探，62。如果从属机响应初始试探，则试探包成功，并且进入通信状态，63。如果试探包不成功，则主控机向从属机发送一个超时试探，从属机超时，64。然后，主控机向从属机发送一个重试包，从属机进行一次重试，65。从属机试图响应该重试包，从而进入初始状态60，主控机对从属机进行另一次初始试探，62。
在通信状态中，从属机格式化下一个包以发给主控机，66。在通信状态中，从属机忽略主控机事件A(其他)以及C(试探响应)，67。
通信状态可以采用四种路径。在一个路径中，主控机向从属机请求下一个包，68。然后，从属机进行一个请求读取，而主控机用来自指定地址的数据来响应。
在一个第二路径中，主控机向从属机请求下一个包，70。从属机写入包，71。这里只有一个“下一个包请求”，而不是一个“下一个包请求”与一个“主控机写入请求”。检查一个校验和，以确定其是否有效，72。如果该校验和无效，则重试一次由从属机到主控机的包写入，从属机尝试一次重试，73。另一种可能性是从属机丢失了一个或多个字节，而主控机对于要接收的预期数目字节的等待超时。在这种情况下，从属机也会超时。
当进行一次包重试时，74，检查一个重试包计数器，75。如果重试包计数器大于零，则主控机向从属机发送一个重试包，76。如果重试包计数器不大于零，则返回到初始状态，77。“初始状态”是主控机的一次冷复位。就这一点而言，主控机假设从属机已经在上载一个补丁的过程中挂起(死机)了，而主控机试图用这种冷复位来清理其存储器。
在一个第三路径中，主控机向从属机请求下一个包，78。进入驱动状态，79，主控机事件A、F、G、H、I和J被忽略，80。主控机开始逐个数据包地加载来自从属机的驱动。进行一个测试，检查是否有更多的包，81。在同样的包被从属机正确地发送两次的情况下，主控机将其计算为只收到一个包。数据包0提供了总计数量，82。如果有更多的包要被发送，则从属机发送一个执行包，而主控机执行所发送的包，83，于是返回到初始状态，84。
在一个第四路径中，主控机向从属机请求下一个包，85。从属机发送一个执行包，主控机执行该包，83，于是返回到初始状态，84。
从通信状态中或者驱动状态中，从属机能够重置协议，在这种情况下，主控机重置协议，86；或者从属机可以超时，在这种情况下，主控机有一个出厂测试响应，87。
一个由从设备向一台TV/STB的补丁下载包括三个阶段。在自举过程中的三个阶段是(1)初始自举；(2)最终自举；以及(3)补丁加载。每个阶段提供在下一个阶段中所使用的项目。在下一个阶段开始之前，前一个阶段必须被成功地完成。
阶段1是初始自举阶段。初始自举阶段提供在阶段2-最终自举阶段中要使用的基本工具。图8显示了初始自举阶段。在成功完成初始自举阶段之后，下列项目可供下一个阶段使用快速试探包(每隔0.5秒钟)，监视计时器和阶段结束包处理器。
在初始自举阶段的开始，从设备处于其初始状态中，110。G-link主设备TV/STB定期向从设备发送一个试探请求包以寻找一个G-link从设备的存在，111。在本发明的一个优选实施例中，如果在TV/STB在5.6秒内判断存在从设备，112，则从设备发送一个标识响应包，113。TV/STB向从设备请求下一个包，114。在本发明的一个优选实施例中，如果从设备在5.6秒之内响应下一个包请求，115，则从设备对其存储器进行一个存储器写入，116。TV/STB向从设备发送另一个试探请求包，117。从设备对TV/STB进行一个存储器写入，使得TV/STB“执行”在存储器写入中的指令，118。TV/STB执行包含在来自从设备的存储器写入中的指令，119。
阶段2是最终自举阶段。图9显示了最终自举过程。最终自举阶段提供在第三阶段中被加载的补丁信息。在成功完成最终自举阶段之后，至少有下列项目是可用的TV屏幕显示，它实时显示下载完成的百分比，监视计时器(替代来自阶段1的监视计时器)；获取下一个包(取消来自阶段1的试探包)；阶段结束包处理器(替代来自阶段1的阶段结束包)；
重试包；以及一个最终补丁的大小。
在最终自举阶段的开始，TV/STB向从设备发送一个试探请求包，120。在本发明的一个优选实施例中，TV/STB判断在0.5秒之内是否有从设备向该TV/STB做出了响应，121。如果从设备在0.5秒内做出了响应，则从设备进行一次存储器写入，122，直到最终自举阶段结束，123。在最终自举阶段的结尾，存储器写入中的指令被TV/STB所执行，124。
图10显示了20秒计时器流程图，它被应用于本发明的一个优选实施例中。在最终自举阶段中，如果一个20秒计时器到时，130，则自举过程返回到初始自举阶段，131，否则自举过程正常地进行下去，132。
阶段3是补丁加载阶段。图11显示了补丁加载阶段。补丁加载阶段将来自前两个阶段的信息放入可用的补丁代码中去。在补丁加载阶段的开始，TV/STB由从设备获得一个新数据包，140。从设备从其存储器向TV/STB进行一次存储器写入，141。TV/STB判断数据包在一个计时器周期中是否被该TV/STB成功地接收到了，142。在本发明的一个优选实施例中，该计时器周期是三秒钟。如果计时器周期到时，143，则数据包没有被成功地由从设备向TV/STB传送过来。如果数据包被判断为接收成功，则计时器周期被复位，144，在电视机屏幕上所显示了完成百分比被增加，145，并且TV/STB从从设备获取下一个包，140。当到达该阶段的补丁加载结束处时，TV/STB判断一个重试计数器是否大于零，150。重试计数器代表TV/STB由于计时器周期到时将要重试一个数据包请求的次数。如果重试计数器大于零，则TV/STB将向从设备请求另一个数据包，151。如果重试计数器不大于零，则重试计数器被用尽，自举过程返回到阶段1-初始自举阶段，152。
权利要求
1.一个消费电子设备接口，用于同一个具有一个复合串行与红外输出端口的消费电子设备一起使用，该接口包括一个红外遥控发射器；并且一个从属外围设备包括一个与该复合串行与红外输出端口相连的串行端口；以及一个与该串行端口和红外遥控发射器相连的红外驱动信号通过电路。
2.权利要求1的系统，其中该从属外围设备包括一个串行调试器。
3.权利要求1的系统，其中该从属外围设备包括一个示范ROM设备。
4.权利要求1的系统，其中该从属外围设备包括一个数据库扩展设备。
5.权利要求1的系统，其中该从属外围设备包括一个调制解调器。
6.一个消费电子设备，包括一个复合红外输出与串行端口，其中该串行端口能够与一个从属外围设备进行通信。
7.权利要求2的消费电子设备，其中软件补丁被从该从属外围设备下载到该消费电子设备中去。
8.权利要求2的消费电子设备，其中该消费电子设备是一台电视机。
9.权利要求2的消费电子设备，其中该消费电子设备是一个录像机。
10.权利要求2的消费电子设备，其中该消费电子设备是一个电视机顶盒。
11.权利要求2的消费电子设备，其中该消费电子设备是一个硬盘录像机。
12.权利要求2的消费电子设备，其中该消费电子设备是一个卫星接收机。
13.权利要求2的消费电子设备，其中该消费电子设备是一个电缆盒。
14.权利要求2的消费电子设备，其中一个或多个下载指令及下载数据包括一个示范交互电子节目向导。
全文摘要
一种消费电子设备,例如一台电视机、电缆盒或VCR(录像机),它使用一种复合串行与红外输出端口。该复合端口与一个包括一个串行端口和一个红外输出端口在内的从属外围设备相连。该从属外围设备的串行端口与复合串行与红外端口相连,而其红外输出端口则通过一个红外驱动信号通过电路与一个红外遥控发射器相连。
文档编号H04N7/16GK1369174SQ00811325
公开日2002年9月11日 申请日期2000年7月6日 优先权日1999年7月6日
发明者扎法尔·克汉 申请人:英戴克系统公司