信号传送装置、接收装置、信号传送与接收系统及其方法

摘要

本发明公开了一种信号传送装置、接收装置、信号传送与接收系统及其方法，装置与系统系将多笔感测数据组合成一数据封包，来进行数据封包的传输；方法以独立数据封包为传输基础的机制下，来处理和收发数据封包。因此，本发明透过将多笔感测数据与一特性描述区数据组合为一数据封包，减少冗余的特性描述区数据，来降低实际数据传送至传输信道上所花的时间，达到提高数据交换和电能使用上的效率。

说明书

技术领域

本发明关于一种信号传送装置、信号接收装置及其传送与接收方法，特别 是指一种将多笔数据组合成一数据封包，来进行数据封包传输的信号传送装 置、信号接收装置及其传送与接收方法。

背景技术

一般来说，人机接口装置(Human Interface Device，HID)指一种供使用 者来与一机器或一系统互动的媒介装置，使用者用以与个人计算机或笔记型计 算机进行操作的鼠标便是一种常见的HID。而HID又可依据传输的方式的不同 分为有线HID或无线HID。

无线HID相较于有线HID使用上较为便利，其无须受限于传输线配线便 能达成数据传输的目的。以下以无线鼠标作为一无线HID举例说明。以目前市 售的鼠标来说，有线鼠标配备的传输线大约1.5米，无线鼠标，例如以蓝牙传 输为基础的无线鼠标，有效的传输距离便可达10米之远。不过，无线HID仍 存有某些待改进的特征，简单来说，当无线HID开始传输数据时，无线HID 便会消耗大量电力来进行传输，且传输的数据易受外在环境的干扰，因而造成 电池寿命较短与具有数据封包遗失风险的缺点，往往造成使用者于使用上负面 的观感。

请参考图1所示，图1为现有人机接口蓝牙封包的示意图。一般来说， 用以接收蓝牙鼠标位置信息的计算机会以一预设时间，周期性的发送一询问信 号(polling signal)至蓝牙鼠标，以取得蓝牙鼠标的位置。当蓝牙鼠标接收到 此询问信号时，则将目前的位置信息回报给计算机，而蓝牙鼠标与计算机间的 数据交换则以一标准的蓝牙封包来进行传输。换言之，每当计算机发送一询问 信号，蓝牙鼠标便会将其位置信息包裹为一蓝牙封包发送至计算机。蓝牙封包 包括一特性描述区(overhead)10及一HID数据区(HID data)11，特性描述区 10具有供蓝牙传输所必需的数据，特性描述区10至少包括有一存取码(Access code)101及一标头档(header)102，HID数据区11则包括蓝牙鼠标的位置信息。

上述特性描述区10所包含的供蓝牙传输所必需的数据，主要是为了让组 件之间可互相沟通所设计的传输标准，亦即标准的蓝牙通讯协议。但对于蓝牙 鼠标的应用来说，各蓝牙封包间的差异仅在于位置信息的不同(亦即HID数据 区内的数据)，若每一次的回报都必须将位置信息连同重复的特性描述区10 包裹为一新的蓝牙封包，冗余的特性描述区10占据了封包大部份的长度及传 输通道上的时间，亦增加了电能的消耗。

因此，如何透过一种方法或手段来达到无线HID与主机之间更有效的数据 传输，让收发模式切换所花的时间以及将实际数据传送至无线传输信道上所花 的时间都能够降低，以达成提高数据交换的效率和节能的效果，此乃相关研发 制造厂商努力的目标。

发明内容

为了增进人机接口装置(Human Interface Device，HID)在数据传输的效 率以及节能的效果，本发明提供一种将多个HID数据合并后，共享一特性描述 区数据的封包传输装置，透过缩短封包的长度，来降低实际数据传送至传输信 道上所花的时间，进而达到提高数据交换和电能使用上的效率。

根据本发明所公开的一种信号传送装置，信号传送装置由一感测模块、一 第一处理模块及一第一收发传输模块所组成。感测模块根据一第一周期依序取 样多笔感测数据，这些感测数据占有一固定位数。第一处理模块将感测模块所 取样的多笔感测数据与一预定的特性描述区组合成一数据封包。第一收发传输 模块，依序接收多个询问信号，对应该等感测数据，并每隔第一周期的倍数时 间，根据这些询问信号发送对应的数据封包。

根据本发明所公开的一种信号接收装置，对应前述的信号传送装置，信号 接收装置由一第二收发传输模块与一第二处理模块所组成。第二收发传输模块 根据一第二周期时间依序发送多个询问信号及依序接收多个数据封包，其中， 这些数据封包包括多笔感测数据及一预定的特性描述区数据。第二处理模块用 以解析这些数据封包，并批次还原这些数据封包内各笔感测数据以对应如前述 多个询问信号。

根据本发明所公开的一种信号传送与接收系统，信号传送与接收系统整合 上述的信号传送装置与信号接收装置，信号传送与接收系统由一感测模块、一 第一处理模块、一第一收发传输模块、一第二处理模块及一第二收发传输模块 所组成。第一收发传输模块用以接收由第二收发传输模块所发出的询问信号， 并对应询问信号发送数据封包至第二收发传输模块。

本发明另提供一种将多个HID数据合并后，共享一特性描述区数据来进行 封包传输方法，以一独立数据封包为传输基础的机制下，处理和收发多笔HID 数据。

根据本发明所公开的一种信号传送方法，首先，每隔一第一周期时间取样 一笔感测数据，各感测数据占有一固定位数，接着，将所取样的多笔感测数据 与一预定的特性描述区数据组合成一数据封包，并间隔第一周期的倍数时间接 收一询问信号，根据询问信号发送数据封包。

根据本发明所公开的一种信号接收方法，首先，每隔一第二周期发送一询 问信号，以接收一数据封包，数据封包具有多笔感测数据与一预定的特性描述 区数据，接着，解析数据封包，并以一第三周期的间隔时间，批次还原数据封 包内各笔感测数据。

根据本发明所公开的一种信号传送与接收方法，一发送端每隔一第一周期 时间取样一笔感测数据，该感测数据占有一固定位数，并将所取样的多笔感测 数据与一预定的特性描述区数据组合成一数据封包，一接收端每隔一第二周期 的时间发送一询问信号至发送端，发送端根据所接收到的询问信号发送数据封 包至接收端，接收端解析所接收的数据封包，并每间隔一第三周期的时间，依 序还原数据封包内各笔感测数据。

因此，藉由上述的系统装置与方法，本发明透过将多笔感测数据与一特性 描述区数据组合为一数据封包，以一独立数据封包的传输基础下，来进行多笔 感测数据的处理与传输。此举缩短了数据封包的长度，减少冗余的特性描述区 数据，来降低实际数据传送至传输信道上所花的时间，进而达到提高数据交换 和电能使用上的效率。

有关本发明的特征、实作与功效，配合附图作最佳实施例详细说明如下。

附图说明

图1为现有人机接口蓝牙封包的示意图；

图2为本发明数据封包结构示意图；

图3为本发明信号传送装置一实施例的示意图；

图4为本发明信号接收装置一实施例的示意图；

图5为本发明信号传送与接收系统的示意图；

图6为本发明应用信号传送与接收系统，信号传递时间关系的示意图；

图7为本发明信号传送方法的流程图；

图8为本发明信号接收方法的流程图；

图9为本发明信号传送与接收方法的流程图。

其中，附图标记：

10  特性描述区              101 存取码

102 标头档                  11  人机接口装置数据区

20  数据封包                201 特性描述区

202 存取码                  203 标头档

3   信号传送装置            31  感测模块

311 感测数据                32  第一处理模块

33  第一收发传输模块        331 询问信号

332 确认信息                4   信号接收装置

40  第二收发传输模块        41  第二处理模块

42  操作系统

T1  第一周期时间

T2  第二周期时间

具体实施方式

请参考图2及图3所示，图2为本发明数据封包结构示意图，图3为本发 明信号传送装置实施例的示意图。信号传送装置3包括一感测模块31、一第 一处理模块32及一第一收发传输模块33。感测模块31根据一第一周期依序 取样多笔感测数据311，这些感测数据311占有一固定位数。第一处理模块32 将感测模块31所取样的多笔感测数据311与一预定的特性描述区201组合成 一数据封包20。第一收发传输模块33，依序接收多个询问信号331，对应该 等感测数据，并每隔第一周期的倍数时间，根据这些询问信号331发送数据封 包20。

其中，当第一收发传输装置33发送数据封包20后，第一处理模块32会 接受一确认信息332并根据确认信息332对应调整数据封包20内感测信号311 的数目。根据数据封包20接收的状况，确认信号332可分为两种，一种为数 据封包20无法被完全接收时，第一处理模块32则减少数据封包20所包含的 感测数据311的数目；另一种则为数据封包20可以被完全接收时，第一处理 模块32则在一预定的最大位数内，增加数据封包20所包含的感测数据311 的数目。此乃欲在增加数据封包的合并数目与确保完整数据传输二者之间，取 得较佳的实施方式。由于确保完整数据传输仍然是成功发送数据的首要任务， 因此在能确保完整数据传输的前提下，便可以依照无线HID的实际使用状况， 调整数据封包的合并数目。数据封包20于传送或接收的传输规范，符合一蓝 牙传输规范，值得注意的是本发明并非意图限定信号传输装置3的传输规范， 亦可为其它应用于非注册的2.4兆赫(GHz)频率的传输规范，只要数据封包可 以进行合并并共享特性描述区，便能够加以适当地修改而适用本发明的系统与 方法。

于本实施例中，信号传送装置3可于包括但不限于鼠标或动态感知装置 (如电玩游戏杆)或车用无线遥控钥匙等装置上实施。由于此类的无线装置于使 用时，皆需要经常地且连续地与主机进行数据传输，因此便能适用本发明的系 统与方法。信号传送装置3的类型可根据感测模块的不同，而适用于不同的信 号传送装置。以鼠标为例说明，感测模块31为一光学感测模块，用以感测信 号传送装置3与一工作表面(如鼠标垫)的一相对位移关系，以取得对应的感测 数据311；对动态感知装置而言，感测模块31则为一运动感测模块，用以感 测信号传送装置3于因运动位移所产生的速度值或加速度值，来取得对应的感 测数据311，其中运动感测模块可藉由陀螺仪检测速度值或重力加速度计检测 加速度值。为使本说明书的内容具有一致性，本说明书于后描述其它关于信号 传送装置3时，仍将以鼠标为例来进行说明，此仅为教示之用，并非用以限制 本发明的技术特征。

于本实施例中，数据封包的结构包括预定的特性描述区数据201及多笔感 测数据311。特性描述区数据201包含至少一存取码(Access Code)202及一标 头档(Header)203，关于符合蓝牙传输规范的特性描述区数据201为本发明所 属领域技术人员所知的技术，故在此不加以累述。然而，相较于现有数据封包， 现有数据封包仅由一单一感测数据与一特性描述区数据所组成，本发明的数据 封包20则具有多个感测数据311串接而成。举例来说，一鼠标在一时间内， 分别在不同时间点取样四笔表示鼠标相对位置的感测数据311时，依现有传统 的作法，鼠标在接收到四个询问信号时，会依次将所取样的四笔感测数据全部 发送出去。在本发明的系统与方法下，由于四笔感测数据311已整合为一笔数 据封包20，因此当鼠标于第四次接收到询问信号331时，便能对应第一次接 收到的询问信号331，直接将所取样的感测数据311完整发出，以便让主机一 次收到四笔感测数据。相较于现有技术，本发明以整合后发送感测数据的方式， 延迟回复询问信号的时间，不但能降低封包发送的次数，以减少实际数据传送 至传输信道上所花的时间，更能进一步降低信号发送装置3电能的消耗。

请参考图4所示，图4为本发明信号接收装置实施例的示意图。信号接收 装置4类似于上述的信号传送装置，应用着相同的传输规范以及相同结构的数 据封包。

于本实施例中，信号接收装置4由一第二收发传输模块40与一第二处理 模块41所组成。第二收发传输模块40根据一第二周期时间依序发送多个询问 信号331及依序接收多个数据封包20，其中，该等数据封包20包括多笔感测 数据311及一预定的特性描述区数据201。第二处理模块41用以解析该等数 据封包20，并批次还原该等数据封包20内各笔感测数据311以对应如前述的 多个询问信号。相较于上述的信号发送装置，第二周期的间隔时间可为第一周 期时间的倍数，依设计者可自行调整。举例来说，若感测模块取样的第一周期 时间为8毫秒(millisecond，ms)，为让数据封包20得以串接四笔感测数据 311，则可设定第二周期时间为32毫秒。值得注意的是，有鉴于本发明的数据 封包20特点在于将多笔感测数据311整合，相较现有的方法，本发明的第二 收发传输模块40得以拉长发送询问信号331的间隔时间，降低信号接收装置 4发送询问信号331的次数，进而达到省电的效果。然而，上述的秒数时间的 设定仅是用于例示说明，并非用于限定本发明的任何技术特征。

于本实施例中，信号接收装置4可为一蓝牙接收器(dongle)或是具有蓝牙 功能的计算机主机，信号接收装置4在接收到数据封包20时，第二处理模块 41会进行解析的动作，将原本串接的多个感测数据311在一第三周期的时间 依序被拆解还原出来，并供后续使用。对于蓝牙鼠标为例，信号接收装置会将 所取得的感测数据311于一定周期的间隔时间，发送感测数据311至操作系统 42，使得操作系统42了解蓝牙鼠标的位置。

请参考图5所示，图5为本发明信号传送与接收系统的示意图。信号传送 与接收系统整合上述的信号传送装置与信号接收装置，相关技术与手段与信号 传送装置和信号接收装置相同，于此不加以累述。

请参考图6所示，图6为应用信号传送与接收系统，信号传递时间关系的 示意图。为了进一步说明本发明，特以图6的信号传递时间关系的示意图搭配 蓝牙鼠标的例子来进行说明上述的第一周期时间T1与第二周期时间T2的关 系。如图6所示，在一个64毫秒的时间内鼠标(即信号传送装置)以每8毫秒 取样一感测数据311，连同最初取得的感测数据，共取得9笔感测数据311， 而8毫秒即为第一周期时间T1。在这64毫秒期间内，鼠标持续接收到主机(信 号接收装置)所传送过来的询问信号331，但鼠标会将4笔感测数据311为一 组，整合至一数据封包20发送至主机，第一组数据封包20与第二组数据封包 20的间隔时间即为32毫秒，亦即第二周期时间T2。主机于接收到数据封包 20后解析数据封包20，并批次将数据封包20内的感测数据311发送至操作系 统层，而这些解析的感测数据311彼此的间的间隔时间仍可维持8毫秒。从图 6很清楚的可以发现，鼠标与主机间只有四次的信号传递，若传统现有的方式 则需有较多次的信号传递，换言之，本发明有效地降低数据封包传送的次数， 进而达到省电的效果。然而，上述的秒数时间的设定仅是用于例示说明，并非 用于限定本发明的任何技术特征。

请参考图7所示，图7为本发明信号传送方法的流程图。信号传送方法包 括步骤有：每隔一第一周期时间取样一笔感测数据(步骤700)，各感测数据 占有一固定位数，接着，将所取样的多笔感测数据与一预定的特性描述区数据 组合成一数据封包(步骤701)，并间隔第一周期数倍时间接收一询问信号(步 骤702)，根据询问信号发送数据封包(步骤703)。

其中，信号传送方法于步骤703后更包括步骤有：接收一确认信息(步骤 704)，并根据确认信息，调整数据封包所包含的感测数据数目(步骤705)。 步骤705内包括一判断步骤(步骤706)，判断数据封包是否被完全接收。当 确认信息代表数据封包无法被完全接收时，减少数据封包内感测数据的数目 (步骤707)。当确认信息代表数据封包被完全接收时，于一预设的最大预定 位数内，增加数据封包内感测数据的数目(步骤708)。此动态调整数据封包 内感测数据的数目，可预防因干扰而造成封包需要重送导致额外耗电的情况。

请参考图8所示，图8系本发明信号接收方法的流程图。信号接收方法包 括步骤有：每隔一第二周期时间发送一询问信号(步骤800)，以接收一数据 封包(步骤801)，数据封包具有多笔感测数据与一预定的特性描述区数据， 接着，解析数据封包(步骤802)，并每隔一第三周期的时间，批次还原数据 封包内各笔感测数据(步骤803)。

其中，信号接收方法于步骤803后，更包括一步骤804，其根据数据封包 的接收状况，传送一确认信息。

请参考图9所示，图9为本发明信号传送与接收方法的流程图。信号传送 与接收方法包括步骤有：一发送端每隔一第一周期时间取样一笔感测数据(步 骤900)，该感测数据占有一固定位数，并将所取样的多笔感测数据与一预定 的特性描述区数据组合成一数据封包(步骤901)，一接收端每隔一第二周期 时间发送一询问信号至发送端(步骤902)，发送端根据所接收到的询问信号 发送数据封包至接收端(步骤903)，接收端解析所接收的数据封包(步骤904)， 并每间隔一第三周期的时间，依序解析还原数据封包内各笔感测数据(步骤 905)。发送端与接收端可为上述信号传送装置及信号接收装置。

其中，信号传送与接收方法于步骤904后，更包括步骤有：接收端根据数 据封包接收状况，发送一确认信息至发送端(步骤906)。发送端根据确认信 息，调整数据封包内所包含的感测数据的数目(步骤907)。步骤907内包括 一判断步骤908，判断步骤908判断数据封包是否被完全接收。当确认信号代 表数据封包无法被完全接收时，减少数据封包内感测数据的数目(步骤909)。 当确认信号代表数据封包被完全接收时，于一预设的最大预定位数内，增加数 据封包内感测数据的数目(步骤910)。

因此，通过上述的系统装置与方法，本发明通过将多笔感测数据与一特性 描述区数据组合为一数据封包，以一独立数据封包的传输基础下，来进行多笔 感测数据的处理与传输。此举缩短了数据封包的长度，减少冗余的特性描述区 数据，来降低实际数据传送至传输信道上所花的时间，进而达到提高数据交换 和电能使用上的效率。