一种使一个电池中的通信装置与一个电子设备中的通信装置同步的方法,一种设备和一种电池

摘要

本发明涉及一种使连接到一个电子设备的一个电池中的第二通信装置与所述电子设备中的第一通信装置同步的方法,其中利用所述第一和第二通信装置使用一个数字、串行通信在所述电子设备和所述电池之间传输由多个比特组成的字节。其中,在从所述第一通信装置发送到所述第二通信装置之前,将一个预定比特序列添加给至少一些字节。在由所述第二通信装置接收的信号中检测所述比特序列。测量所检测的比特序列中给定转变之间的时间间隔,并利用所述测量出的时间间隔来执行所述同步。本发明还涉及一种电池和一种包括一个具有通信装置的电池的设备,所述通信装置适合于根据一个接收信号被同步。

说明书

本发明涉及一种使连接到一个电子设备的一个电池中的第二通信装置与所述通信设备中的第一通信装置同步的方法，其中利用所述第一和第二通信装置使用数字串行通信在所述电子设备和所述电池之间传输由多个比特组成的字节。本发明还涉及一种相应的设备和一种相应的电池。

近年来，蜂窝电话技术已经快速发展，因此在电池和电池组领域中产生类似的发展要求，用于电池和诸如蜂窝电话的电子设备之间的通信。蜂窝电话机必须使用电池来提供移动性。电池对于蜂窝电话机的用户是很关键的，因为电池提供自由移动能力，而不需要连接到固定电源上。

因此，为了使蜂窝电话机和其它便携式电子设备的使用最佳，用户从所安装的电池上获得最佳的性能是非常重要的。这可以通过给电池正确地充电并始终能够识别电池的正确充电状态来实现。这使用户能够知道电话机上剩下多长的待机时间。这种信息使用户能够明智地确定电池电量是否满足他的需要，或者是否需要给电池充电。

电池和电池组相关技术的最新发展已经向用户提供了所谓的“智能”电池，它可以向用户提供一种用于电子设备的电源，并提供电池和所连接的电子设备之间的数据传输能力。这种电池可以包含适合于存储各种数据表示信息的存储装置，所述数据表示信息可以在诸如便携式设备的显示器上显示给用户。电池中的信息可以包含不同的信息，例如标识号、最大容量、当前容量和其它相关信息。

来自电池的一些信息仅在便携式电子设备中内部使用。而来自电池的其它信息可以被显示给用户，例如在已经由电池或便携式电子设备中的处理器处理之后。例如，所存储的电池最大容量的相关信息可以仅在电子设备中使用，而当前容量可以由电子设备使用最大容量(或当前容量的先前值)和电子设备功耗的相关信息来计算。

因此，在电子设备和电池之间交换数据。通常在电子设备中的通信装置和电池中的通信装置之间的接口上使用能够进行数字串行异步通信的装置执行这种数据交换。

当使用保存多个不同数据的电池时，对使用能够在双向上传输数据的双向通信装置感兴趣。例如当电子设备用作主机和电池用作从机时，电子设备可以通过向电池发送命令并从响应的电池接收数据来提取所需要的信息。

为了进行通信，电子设备中的通信装置和电池中的通信装置必须被同步，因为当必须正确地接收所发射的信号时，对于这些通信之间的可接受的定时变化存在一个绝对限制。在小型系统中，串行异步通信的波特率通常是固定的。这意味着两个单元需要精确的晶振以确保稳定的定时。其缺点在于这是一种昂贵的解决方法，因此对于将价格作为一个重要参数的便携式电子设备和电池来说，通常对此不感兴趣。而且，在最小化电池大小时，在电池中使用晶振是有意义的。

本发明的一个目的是提供一种上述类型的方法，该方法比根据现有技术的方法更加简单和廉价。

根据本发明通过一种方法实现这个目的，在该方法中，在从所述第一通信装置传输到所述第二通信装置之前将一个预定比特序列附加到至少一些字节上，在由所述第二通信装置接收的信号中检测所述比特序列，测量所检测的比特序列中给定转变之间的时间间隔，并利用所述测量的时间间隔来执行所述同步。

因此，因为可以连续地执行基于所述测量时间间隔的同步，通过使用与根据现有技术所使用的昂贵晶振相比稳定性稍差、更简单和更便宜的振荡电路，可以在电池中执行波特率定时。

优选地，在传输所述字节中的其余比特之前传输所述附加比特序列，并在接收所述其余比特之前执行所述同步。

优选地，所述比特序列包括不同值的两个比特，并且由定义第一比特开始的转变和所述两个比特之间的转变来指定所述时间间隔。通过减少用于同步目的的比特附加字节的数量，降低了将被发送的比特数量。

优选地，所述字节中的每个字节都包括所述附加预定比特序列。因此，在每次接收到一个字节时可以执行同步。

在另一种实施例中，至少一个所述字节并不包括一个附加预定比特序列。因此，可以减少被发送的比特总数。

如上所述，本发明还涉及一种设备，包括一个电子设备，与之相连的一个电池，使在电子设备和电池之间的一个接口上能够进行数字、串行通信的装置，并包括电子设备中的第一通信装置和电池中的第二通信装置，所述数字、串行通信包括在所述第一和第二通信装置之间由多个比特组成的字节的传输。

在根据本发明的一种设备中，所述第一通信装置适合于在发送给所述第二通信装置之前将具有至少两个转变的一个预定比特序列添加给至少一些字节，所述第二通信装置还适合于在所接收的信号中检测所述比特序列，测量在所述比特序列中给定转变之间的时间间隔，并利用所述测量出的时间间隔使所述第二通信装置与所述第一通信装置同步。

因此，因为可以连续地执行基于所述测量出的时间间隔的同步，可以利用与根据现有技术所用的昂贵晶振相比稳定性较差、更简单和更便宜的振荡电路来在电池中执行波特率定时。

根据一种实施例，所述第一通信装置适合于在发送所述字节中的其余比特之前发送所述附加比特序列，并且所述第二通信装置适合于在接收所述其余比特之前执行所述同步。因此，确保在接收其余比特时所述第二通信装置刚刚与所述第一通信装置同步。

优选地，所述第一通信装置适合于添加包括不同值的两个比特的一个预定比特序列，并且所述第二通信装置适合于根据一个时间间隔来执行所述同步，通过定义第一比特开始的一个转变和所述两个比特之间的一个转变来指定所述时间间隔。通过减少用于同步目的的附加比特数量，减少了将要发送的比特数量。

根据一种优选实施例，所述第一通信装置适合于将所述预定比特序列添加给所述每个字节。

根据另一种优选实施例，所述第一通信装置适合于将所述预定比特序列添加给所述字节中的一些字节，而其它字节不被添加所述预定比特序列。

优选地，所述电子设备是一个蜂窝电话机。

本发明还涉及一种电池，包括使在电池和电子设备之间的接口上能够进行数字、串行通信的装置，并包括电池中的通信装置，所述数字、串行通信包括由发往和来自所述通信装置的多个比特组成的字节的传输。

在根据本发明的电池中，所述通信装置包括同步装置，适合于检测所接收字节中的预定比特序列，测量所述比特序列中给定转变之间的时间间隔，并根据所测量的时间间隔来同步所述通信装置。因此，根据所接收的信号可以使电池的通信装置同步，导致与现有技术相比更简单和更便宜的解决方法。

现在，将参考附图更完整地描述本发明，在附图中：

图1图示根据本发明的一种设备；

图2图示与电池的一部分相连接的一个电子设备的一部分；

图3是关于上述传输使用的一个字节的例子；

图4图示字节的传输；和

图5是图示电池中振荡器同步的状态图。

图1图示一个设备，包括一个电子设备102和连接到其上的一个电池或电池组103。设备101还包括连接电子设备102和电池103从而允许电子设备102和电池103之间通信的多条连接104、105、106。

电子设备102包括一个收发信机108，在下文也称作第一通信装置，和一个微控制器109。收发信机108和微控制器109适合于交换数据，所述数据使用附图中的参考符号110和111来表示。微控制器109可以使用连接111向收发信机108发送信息。类似地，连接110可以被用于从收发信机108向微控制器109发送数据。收发信机108可以是通用同步接收机发射机(UART)。

电池包括一个或多个电池单元113、一个微控制器114(可以是一个状态机)、一个电池信息获取单元115、一个收发信机117和一个存储器116。注意收发信机117在下文也被称作第二通信装置。而且，收发信机117可以是一个通用异步接收机发射机(UART)。

连接104和105用于将电源从电池103提供给电子设备102。例如，连接器104可以被连接到电池103中电池单元113的正极，连接器105可以被连接到电池103中电池单元113的电池负极(GND)。

在电子设备102中包括的收发信机108利用连接106连接到电池103中的收发信机117，使能够在第一和第二通信装置之间进行数字、串行通信，所述通信包括由多个比特组成的字节的传输。存储器116适合于存储多个数据信息，例如电池的标识号、电池的最大容量和电池的当前容量等。

微控制器114被连接到收发信机117、电池信息获取单元115和存储器116。电池信息获取单元115被连接到电池单元113，并适合于从电池单元113提取电池信息，例如当前电池容量等。电池信息获取单元115适合于向微控制器114发送信息，当微控制器114指示这样做的时候。微控制器114适合于存储和从存储器116提取信息，并利用收发信机117向电子设备102发送信息。

图2图示与电池103的一部分相连接的电子设备102的一部分，并表示适合于连接电子设备102的连接106和与图1所示的连接106相关的电池103。图2的左侧表示电子设备102的一部分，而图2的右侧表示电池103的一部分。如该图所示，电子设备102和电池103通过接口201被连接。

电子设备102包括一个控制单元202和一个通用异步接收机发射机单元203即所谓的UART。类似地，电池103包括控制单元204。电子设备102和电池103适合通过接口201发送数据。利用上拉电阻207、开关205和开关206执行传输。电子设备中的开关205被连接到控制单元202以由其控制。类似地，电池103中的开关206被连接到控制单元204以由其控制。

开关205和开关206都连接到地电位。这使控制单元202、204能够在接口201上按顺序发送信息。从电子设备102到电池103的信息传输由控制单元202控制。控制单元202适合于控制开关205，从而向电池103发送信息。例如，当开关205打开时，上拉电阻207将通信线106上的电势提升到高电平。另一方面，当开关闭合时，通信线106上的电势在低电平上。因此，通过控制开关205的位置，控制单元202控制通信线106上的电势，并且因为通信线被连接到电池103，信息可以被从电子设备102发送到电池103。

类似地，控制单元204可以利用开关206将信息从电池103发送到电子设备102。在电子设备102中由开关205生成的数据可以在UART211中被接收，所述UART可以类似于电子设备102中的UART203。

在优选实施例中，包括多个比特的字节可以在电子设备102和电池103之间被传输。这些字节的格式在图3中被图示。

图3表示由多个比特组成的一个字节的例子，所述字节可以在上述传输中被使用。字节300被划分成三部分：包括两个开始比特的第一部分301、包括多个数据比特的第二部分302和包括一个停止比特的第三部分303。

第一部分301包括两个开始部分304、305，并用于在传输过程中指示字节300的开始。优选地，开始比特具有不同的值，例如开始比特304是逻辑“0”，而开始比特305是逻辑“1”。第二部分302包括多个数据比特(例如八个)，所述数据比特具有取决于所发送信息的数值。第三部分303包括用于指示字节结束的一个停止比特。如在下文将变得更清楚的，停止比特经常是不需要的，例如当所发送的字节由具有对应于停止比特值的信号电平的周期来划分时，或者当所发送的字节具有固定长度时。

图4是表示在电子设备102和电池103之间的通信线106上字节传输的定时图。注意在图中时间从左向右递增。

该图表示第一字节401经通信线路106被从电子设备102发送到电池103，随后第二字节402经通信线106在相反的反向上即从电池103到电子设备102被发送。

时间间隔表示第一字节的传输和第二字节的传输在图中用405所示的时间间隔分开。时间间隔405的持续时间由所需要的响应时间和用于反转通信方向的最小建立时间来指定。

电池中的一个或多个电子装置，例如微处理器114，可以在工作状态或省电状态中。在省电状态中，通信线路在所谓的空闲状态中。因此，在没有字节在电子设备102和电池103之间被传输的时间内可以降低这些电子装置的功耗。

在第一字节的传输之前，传输线在空闲状态中，其中传输线上的信号电平等于逻辑电平“0”。在该图中，空闲周期情况用参考符号403表示。通过将传输线106上的信号电平提高到在图中用周期404所示的高电平，控制单元202使传输线进入所谓的工作状态。周期404是所谓的唤醒周期，其中电池中一个或多个电子装置被从省电状态带入正常功耗状态。

如图中右边所述，字节402继之以一个间隔406，其中传输线106上的信号电平等于逻辑电平“1”，即类似于间隔405所示情况的一种情况。时间间隔406的最小周期由所需要的响应时间和用于反转通信方向的最小建立时间来指定。间隔406继之以从逻辑电平“1”到逻辑电平“0”的转变，表示传输线106被带入空闲状态的情况。转变也可以表示被发送的新字节的开始，即对应于新开始比特的启始的转变。注意当时间间隔406的持续时间超过一个给定的预定值时，传输线可以被带入空闲状态。

经传输线路106被发送的字节可以包括指令以及数据。指令可以包括由电子设备102发送的所谓的只读指令，指示电池103从存储器116读取指定信息并作为响应发送一个或多个数据字节的信息。例如，只读指令可以指示电池发送额定容量或电池序列号的相关信息。指令还可以包括所谓的读/写指令。例如，指令导致读或写电池的当前剩余容量。而且，指令组可以包括导致发送和接收电池通信总线版本信息和导致动态标识号读和写的指令。

版本信息指定所支持的通信总线版本。在交换电池通信总线的版本号之后，微控制器109、114可以使用由电子设备102和电池103共同支持的公用通信标准。因此，可以实现电子设备102和电池之间的通信，即使两者之一仅支持比另一个较晚的通信标准。

动态标识号用于通信目的。电子设备102适合于在电池103的存储器116和电子设备102的存储器中存储一个给定的动态标识号。动态标识号可以在电池103被连接到电子设备102时被存储，也可以在任意时间上被存储，假设电池103被连接到电子设备102。

当电池被连接到到电子设备102上时，动态标识号被从电池103发送到电子设备102。此后，比较来自电池103的动态标识号和在电子设备102中存储的一个或多个动态标识号。如果电池的动态标识号并不对应于来自电子设备102的一个动态标识号，这意味着电池已经由其它装置使用或者它可能是一个全新品牌的新电池。因此，电子设备102没有关于电池状态的当前信息，电子设备将从电池103提取信息，例如电池103当前剩余容量的相关信息。反之，如果电池的动态标识号对应于来自电子设备102的一个动态标识号，电池未被其它装置使用，电子设备可以使用在电子设备中存储的电池相关信息，而不从电池提取信息。无论来自电子设备102的信息还是来自电池103的信息都根据在电池103中存储的其它信息来使用，所述其它信息是例如表示自从与电子设备断开之后电池是否被重新充电的信息。如果是这种情况，移动电话机从电池提取电池容量，如果不是这种情况，移动电话替之以使用预先存储的关于电池容量的内部信息。希望使用内部存储的信息而不是来自电池的信息的原因在于电子设备通常能够使用更高的分辨度来存储信息，因为它具有更大的可用存储器。

注意电子设备可以是一个移动电话机或一个电池充电器。例如，移动电话机和电池充电器可以执行上述动态标识号的读写，并据此确定使用先前存储的电池103的相关信息还是从电池103中提取信息。

错误处理基本上根据用于命令和数据的反应机制，即命令和数据相关的重新传输。参考图4，第一字节401可以由电子设备102发送给电池103。当字节401由电池103接收时，该字节作为字节402被从电池103重新传输到电子设备102。当在电子设备102中接收到字节402时，比较字节402与原先发送的字节401。如果字节401和字节402不一致，则检测到一个错误。

与写命令相关，可以以下述方式执行重新传输。首先，由电子设备102发送的字节401由电池103接收。然后，所接收的字节被写入到电池103的非易失性存储器116中。第三，从电池非易失性存储器中读取该字节。最后，所读取的字节被从电池103重新发送给电子设备102，并可以执行错误检测。因此，还检查字节是否被正确地写入存储器116。

注意，上述错误检测还可以在从电池103发送到电子设备102的字节上执行。

现在，参考图4，在电子设备和电池之间传输的字节包括第一开始比特304(逻辑“0”)和第二字节305(逻辑“1”)，开始比特用于根据所接收的信号来使电池103中的硬件定时器同步，如图5所示。

图5是表示利用所接收的字节使电池中的振荡器同步的一个状态图。在待机状态501中，即当传输线106在空闲状态中时，传输线106上的信号电平(也称作“BATTCOM”)对应于逻辑“0”，即BATTCOM＝0。只要BATTCOM＝0。状态是待机状态501。当到BATTCOM＝1的转变出现时，即当传输线106上的信号电平达到对应于逻辑“1”的一个值时，到达状态502。参考图4，状态502在唤醒周期404中出现。只要BATTCOM＝1，该状态保持。

当到BATTCOM＝0的转变出现时，到达状态503。参考图4，当在被发送字节401中指定第一开始比特304开始的转变出现时，出现这种情况。当到达这种状态时，初始化和启动硬件定时器。注意位于电池103中的硬件定时器在图中未被图示，但是可以作为示例包括在微控制器114中。此后，到达状态504。这个状态保持，只要BATTCOM＝0，即等于第一开始比特宽度(时间)的一个时间间隔。当到BATTCOM＝1的转变出现时，即当到第二开始比特305的转变出现时，到达状态505。定时器的值被从硬件定时器中读取并存储在存储器116中，到达状态506。

在状态506中，被存储的定时器的数值和硬件定时器被用于同步所发送字节的其余比特的接收，如果作为响应，一个或多个字节被从电池103发送给电子设备102，并用于发送这些字节。此后，到达状态507。如果通信序列未被完成，到达状态502，即等待第一开始比特的出现。反之，如果通信序列被完成，到达状态508。只要BATTCOM＝1，保持这个状态。当到BATTCOM＝0的转变出现时，到达状态501。

如上所述，可使用一个定时器来执行所述同步，因为不断的同步和因此对振荡频率持久稳定性较低的要求，所述定时器可以用一个简单的低成本的振荡器来提供时钟。振荡器例如可以是一个RC振荡器。因此，可以制造电池103，而不需要昂贵的晶振，当使电池和包括电池的电子设备的制造成本最佳化时，这是有意义的。

优选地，包括开始比特的所有字节将被用于根据所接收的信号来使硬件定时器同步。但是，取决于振荡器，如果它稳定地足以保持长时间的同步，并不需要所有的字节都包括用于同步目的的开始字节。

尽管已经描述和图示了本发明的优选实施例，本发明并不限制于此。在随后的权利要求书所定义的主题内还可以以其它方式来实施。例如，开始比特的数目可以被包括在所发送的字节中，因此使用定时器的同步可以基于比单个比特持续时间更长的时间间隔。