能减少通信过程中数据通信装置处理量的红外空间通信系统

本发明涉及红外空间通信系统，尤其是涉及利用红外线在例如计 算机的数据通信装置之间进行空间通信的红外空间通信系统。

如下文会描述的，传统的红外空间通信系统采用信号交换方法， 以致能以高可靠性在数据通信装置之间进行数据通信。然而，当一个 数据通信装置从另一个数据通信装置收到载有发射数据的红外线以 产生作为接收数据的发射数据时，上述一个数据传输装置应将接收数 据或从接收数据中测出的误差信息发射回另一个通信装置。

这就导致在通信过程中上述一个数据通信装置的处理量增加。

本发明的一个目的是提供一种红外空间通信系统，这种红外空间 通信系统不用将来自一个通信装置的接收数据及其误差信息发射回 另一个数据通信装置而能以更高可靠性进行空间通信。

本发明的另一个目的是提供一种具有上述型式的红外空间通信 系统，这种红外空间通信系统能在通信过程中减少上述一个数据通信 装置的处理量。

随着描述的进行，本发明的其它目的会变得更清楚。

在描述本发明的要点时，就能理解红外空间通信系统包括第一和 第二数据通信装置，利用红外线在第一和第二数据通信装置之间进行 空间通信。

根据本发明，在上述红外空间通信系统中，第一数据通信装置包 括：用以响应原通信数据发射载有作为发射数据的原通信数据的发射 器(13和14)。第二数据通信装置包括：用以接收载有发射数据的红 外线，产生作为主接收数据的发射数据的接收器(25、26)；以及用以 反射载有发射数据的红外线、作为反射红外线的反射器(28)。第一数 据通信装置还包括：用以接收反射红外线，以产生由反射红外线所载 有的发射数据作为副接收数据的另一个接收器(15、16)；以及用以在 副接收数据与原通信数据不一致时，控制发射器使之再发射载有原通 信数据的红外线的控制器(11、12)。

图1是传统的红外空间通信系统的方框图；

图2是根据本发明第一实施例的红外空间通信系统的方框图；

图3是用于说明图2所示的红外空间通信系统中所用的原通信数 据的帧的结构图；

图4是用于说明图2中所示的红外空间通信系统的工作的流程 图；以及

图5是根据本发明第二实施例的红外空间通信系统的方框图。

参阅图1，为了更充分地理解本发明，现在先描述传统的红外空 间通信系统。这种红外空间通信系统基本上等效于本说明书开头简述 的那种红外空间通信系统。红外空间通信系统利用红外线在数据通信 装置5和6之间进行数据通信。当从数据通信装置5向数据通信装置 6进行数据通信时，数据通信装置5的发光元件54发射红外线。数据 通信装置6的光电探测器元件65接收红外线。

数据通信装置5和6分别包括CPU(中央处理单元)51和61、串 行—并行数据转换器(下文简称为数据转换器)52和62、发射部分53 和63、发光元件(例如发光二极管)54和65、光电探测器元件(例如光 电二极管)55和65，接收部分56和66、以及存储器57和67。

当数据通信装置5进行发射时，CPU51从存储器57中读出原通 信数据。这样读出的原通信数据是并行数据。数据转换器52将原通 信数据的并行数据转换成串行数据。

响应原通信数据的串行数据，发射部分53切换发光二极管54， 对发射红外线的发光元件54进行通—断控制。用这种方式使发光元 件54发射载有作为发射数据的原通信数据的红外线，从而向数据通 信装置6进行原通信数据的串行发射。

因此，发射部分53和发光元件54组合起来可以作为发射器工 作，响应原通信数据，发射器发射载有作为发射数据的原通信数据的 红外线。

当数据通信装置6进行接收时，光电探测器元件65从数据通信 装置5的发光元件54接收红外线。接收部分66于是将光电探测器元 件65的输出信号转换成发射数据(串行数据)，后者传送到数据转换 器62，作为主接收数据。

因此，光电探测器元件65和接收部分66组合起来可以作为接收 器工作，接收器接收载有发射数据的红外线，产生作为主接收数据的 发射数据。

数据转换器62将主接收数据的串行数据转换成主接收数据的并 行数据。CPU61接收主接收数据的并行数据，将其存入存储器67。

在红外空间通信系统中，为了以更高的可靠地进行数据通信而采 用信号交换方法。根据信号交换方法，由数据通信装置6的接收器(光 电探测器元件65和接收部分66)所产生的主接收数据送回数据通信装 置5。为此，CPU61将主接收数据的并行数据传送到数据转换器62， 使数据转换器62把主接收数据的并行数据转换成主接收数据的串行 数据。通过组合发射部分63和发光元件64所构成的另一个发射器将 载有主接收数据的串行数据的红外线发射回数据通信装置5。

在上述数据通信装置5中，通过组合光电探测器元件55和接收 部分56所构成的另一个接收器接收红外线，产生主接收数据的串行 数据。数据转换器52将主接收数据的串行数据转换成主接收数据的 并行数据，后者传送到CPU51。CPU51将主接收数据的并行数据与 原通信数据的并行数据作比较，当主接收数据的并行数据与原通信数 据的并行数据不一致时，CPU51使发射器(发射部分53和发光元件 54)重新发射载有原通信数据的红外线。

采用上述信号交换方法，在通信过程中通信路径中断时或者由于 任何原因发生数据误差时都能进行检测和复原。

在上述采用信号交换的方法的传统的红外空间通信系统中，能以 高可靠性进行通信。然而，主接收数据或者从主接收数据所检测到的 误差信息必须从接收数据的通信装置发射到发射数据的通信装置。

在采用红外线的数据通信中，各发光元件消耗的电流颇大。因 此，每当进行数据通信时，接收数据的通信装置和发射数据的通信装 置各自消耗大电流。尤其是在便携式通信设备之间进行红外数据通信 时，鉴于电池工作寿命的缘故，发射时间必须尽可能短。因而，难以 将采用信号交换方法的红外空间通信系统应用于这些便携式通信设 备。

此外，接收数据的通信装置不仅接收发射数据，而且还将主接收 数据或从其中所测得的误差信息向发射数据的通信装置发射。在通信 过程中，这会导致接收数据的通信装置的处理量增加。这样，接收数 据的通信装置遭受重负载。

另一方面，旨在只用于接收的接收数据通信装置不可避免地需要 发射器，用以向发射数据通信装置发射主接收数据或从其中所测得的 误差信息。这就导致接收数据的通信装置的结构变得复杂。

为了解决上述问题，本发明提供了这样一种红外空间通信系统， 这种通信系统不需要将主接收数据或其误差信息从接收数据的通信 装置送回发射数据的通信装置就能以更高的可靠性进行通信，而且能 延长蓄电池工作寿命及减少通信过程中接收数据的通信装置的处理 重。

转到图2，根据本发明第一实施例的红外空间通信系统采用红外 线在数据通信装置1和2之间进行数据通信。

数据通信装置1和2分别包括CPU(中央处理单元)11和21，串 行—并行数据转换器(下文简称为数据转换器)12和22、发射部分13 和23、发光元件(例如，发光二极管)14和24，光电探测器元件(例如 光电二极管)15和25、接收部分16和26、存储器17和27、以及半 球形反射镜18和28。

半球形反射镜18和28分别位于光电探测器元件15和25附近， 用作反射来自对方数据通信装置的红外线的反射器，以便将红外线送 回对方数据通信装置。半球形反射镜18(或28)具有等于由发光元件 24(或14)的辐射角所确定的可通信角的立体角α。

当数据通信装置1进行发射时，CPU11从存储器17中读出第一 原通信数据。这样读出的第一原通信数据是并行数据。数据转换器12 将并行数据转换成第一原通信数据的串行数据。

响应于第一原通信数据的串行数据，发射部分13切换发光元件 14，以便对发射红外线的发光元件14进行通断控制。以这种方式， 使发光元件14发射载有作为第一发射数据的第一原通信数据的红外 线，从而向数据通信装置2进行第一原通信数据的串行发射。

因此，将发射部分13和发光元件14结合起来可作为发射器工 作，发射器响应第一原通信数据而发射载有作为第一发射数据的第一 原通信数据的红外线。

当数据通信装置2进行接收时，光电探测器元件25接收来自数 据通信装置1的发光元件14的红外线。接收部分26于是将光电探测 器元件25的输出信号转换成第一发射数据(串行数据)，后者作为第 一主接收数据传送到数据转换器22。

因此，光电探测器元件25和接收部分26组合起来可作为接收器 工作。接收器接收载有第一发射数据的红外线，产生作为第一主接收 数据的第一发射数据。

数据转换器22将第一主接收数据的串行数据转换成第一主接收 数据的并行数据。CPU21接收第一主接收数据的并行数据，将其存入 存储器27。

半球形反射镜28用作反射器，后者反射载有第一发射数据的红 外线，作为第一反射红外线。

在数据通信装置1中，光电探测器元件15接收来自数据通信装 置2的半球形反射镜28的第一反射红外线。接收部分16将光电探测 元件15的输出信号转换成第一发射数据(串行数据)，后者是由第一 反射红外光所载送的，且作为第一副接收数据传送到数据转换器12。

因此，光电探测器元件15和接收部分16组合起来可作为另一个 接收器工作，这个接收器接收第一反射红外线，产生由反射红外线所 载有的第一发射数据，作为第一副接收数据。

数据转换部分12将第一副接收数据的串行数据转换成第一副接 收数据的并行数据，后者传送到CPU11。CPU11将第一副接收数据 的并行数据与第一原通信数据的并行数据相比较，当第一副接收数据 的并行数据与第一原通信数据的并行数据不一致时，CPU11使发射器 (发射部分13和发光元件14)重新发射载有第一原通信数据的红外 线。

因此，数据转换器12和CPU11组合起来可作为控制器工作，控 制器与发射器(13和14)和接收器(15和16)相连接。控制器控制发射 器(13和14)，使发射器(13和14)在第一副接收数据与第一原通信数 据不一致时重新发射载有第1原通信数据的红外线。

当数据通信装置2进行发射时，CPU21从存储器27中读出第二 原通信数据(并行数据)。数据转换器12将并行数据转换成第二原通 信数据的串行数据。

发射部分23和发光元件24组合起来可作另一个发射器，这个发 射器响应第二原通信数据(串行数据)而发射载有作为第二发射数据 的第二原通信数据的红外线。

当数据通信装置1进行接收时，接收器(光电探测器元件15和接 收部分16)接收载有第二发射数据的红外线，产生作为第二主接收数 据的第二发射数据。

数据转换器12将第二主接收数据(串行数据)转换成第二主接收 数据的并行数据。CPU11将第二主接收数据的并行数据存入存储器 17。

数据通信装置1的半球形反射镜18用作另一个反射器，后者反 射由数据通信装置2的发射器(发射部分23和发光元件24)所发射 的、载有第二发射数据的红外线，作为第二反射红外线。

数据通信装置2的接收器(光电探测器元件25和接收部分26)接 收来自半球形反射镜18的第二反射红外线，产生由第二反射红外线 所载有的第二发射数据，作为第二副接收数据。

在数据通信装置2中，数据转换器22和CPU21组合起来用作另 一个控制器，控制器与发射器(23和24)以及接收器(25和26)相连 接。控制器控制发射器(23和24)，使发射器(23和24)在第二副接收 数据与第二原通信数据不一致时重新发射载有第二原通信数据的红 外线。

转到继续图2的图3。描述原通信数据帧的结构。假定例示的原 通信数据是从数据通信装置1发射到数据通信装置2的第一原通信数 据。在这种情况下，以多帧形式发射原通信数据，原通信数据就载在 红外线上。

原通信数据包括表示赋予数据通信装置2的识别码的地址码 “xxxxxxxxxxx”、与帧数“1”至“n”相关的多个发射数据“xxxx…… xxx”’、以及EOF(帧结束)码。帧数“1”至“n”表示通信数据的顺序。 地址码“xxxxxxxxxxx”’、发射数据“xxxx……xxx”和EOF码是以帧 形式连续发射的。

转到与图2和3相关的图4，描述有关从数据通信装置1向数据 通信装置2的原通信数据发射操作。

首先，当数据通信装置1开始发射操作时，进行发射操作的初始 化(i＝1)(图4中的步骤S1)。然后，从存储器17中读出对方数据通信 装置2的地址码(图4中的步骤S2)。将地址码发射到数据通信装置 2(图4中的步骤S3)。

在这种情况下，从存储器17读出的地址码由数据转换器12转换 成串行数据。响应由数据转换器12转换成串行数据的地址码，发射 部分13切换发光元件14，从而向数据通信装置2进行串行发射。

从数据通信装置1所发射的地址码为数据通信装置2的半球形反 射镜28所发射而送回数据通信装置1。当数据通信装置1的光电探测 器元件15接收到由半球形反射镜28所反射的红外线时，接收部分16 将光电探测器元件15所接收到的红外线转换成串行数据，传送到数 据转换器12(图4中的步骤S4)。

数据转换器12将来自接收部分16的串行数据转换成要传送到 CPU11去的并行数据。因此，CPU11接收由半球形反射镜28所反射 的作为并行数据的地址码，把地址码存入存储器17(图4中的步骤 S5)。

CPU11将向接收装置2发射的地址码与半球形反射镜28所反射 的地址码作比较(图4中的步骤S6)。当检测到它们之间不一致时，向 数据通信装置2重新发射相同的地址码。

当向数据通信装置2发射的地址码和半球形反射镜28反射的地 址码一致时，CPU11从存储器17中读出第一帧的帧数fno(1)和通信 数据DATA(1)(图4中的步骤S7)，向数据通信装置2发射第一帧的帧 数fno(1)和发射数据DATA(1)。(图4中的步骤S8)。

在这种情况下，从存储器17读出的第一帧的帧数fno(1)和发射 数据DATA(1)也由数据转换器12转换成串行数据。响应于由数据转换 器12转换成串行数据后的第一帧的帧数fno(1)和发射数据 DATA(1)，发射部分13切换发光元件14，从而向数据通信装置2进行 串行发射。

从数据发射装置1发射的第一帧的帧数fno(1)和发射数据 DATA(1)为数据通信装置2的半球形反射镜28所反射而送回数据通信 装置1。当数据通信装置1的光电探测器元件15接收到由半球形反射 镜28所反射的红外线时，接收部分16将光电探测器元件15所收到 的红外线转换成串行数据，传送到数据转换器12(图4中的步骤S9)。

数据转换器12将来自接收部分16的串行数据转换成并行数据， 传送到CPU11。这样，CPU11接收由半球形反射镜28所反射的、作 为并行数据的第一帧的帧数fno(1)和发射数据DATA(1)，将第一帧的 帧数fno(1)和发射数据DATA(1)存入存储器17(图4中的步骤S10)。

CPU11将向接收装置2所发射的第一帧的帧数fno(1)和发射数 据DATA(1)与半球形反射镜28所反射的第一帧的帧数fno(1)和发射 数据DATA(1)作比较(图4中的步骤S11)。当检测到它们之间不一致 时，向数据通信装置2重新发射第一帧的帧数fno(1)和发射数据 DATA(1)。

当向数据通信装置2所发射的第一帧的帧数fno(1)和发射数据 DATA(1)与半球形反射镜28所反射第一帧的的帧数fno(1)和发射数据 一致时，CPU11读取其后的第二帧的帧数fno(2)和发射数据 DATA(2)(图4中的步骤S13和S7)，向接收装置2发射第二帧的帧数 fno(2)和发射数据DATA(2)(图4中的步骤S8)。

数据通信装置1重复进行上述帧发射操作(图4中的步骤S7至 S13)，直至标以EOF的帧发射到数据通信装置2为止(图4中的步骤 S12)。

另一方面，当数据通信装置2开始接收操作时，进行接收操作的 初始化(j＝1，fno(0)＝0)(图4中的步骤S21)。然后，接收从对方数据 通信装置1所提供的地址码(图4中的步骤22)。

在数据通信装置2中，光电探测器元件25接收从数据通信装置1 的发光元件14所发射的红外线。接收部分26把光电探测器元件25 所接收的红外线转换成串行数据，传送到数据转换器22。

数据转换器22将从接收部分26所提供的串行数据转换成并行数 据，传送到CPU21。这样，CPU21就收到从数据通信装置1所发射 的作为并行数据的地址码。

CPU21判断从数据通信装置1所提供的地址码是否与预先赋予 数据通信装置2特定地址相一致，换言之，按照地址码的数据是否射 向数据通信装置2(图4中的步骤S23)。除非来自数据通信装置1的 地址码从特定地址相一致，CPU21就立即停止接收操作。

当从数据通信装置1提供的地址码与特定地址一致时，CPU21 接收其后从数据通信装置1所传送的帧数fno(j)和发射数据 DATA(j)(图4中的步骤S24)。

在数据通信装置2中，光电探测器元件25接收从数据通信装置1 的发光元件14所提供的红外线，接收部分26将光电探测器元件25 所接收的红外线转换成串行数据，传送到数据转换器22。

数据转换器22将从接收部分26所提供的串行数据转换成并行数 据，传送到CPU21。因此，CPU21接收来自数据通信装置1的发射 数据，作为并行数据形式的接收数据，将接收数据存入存储器27(图4 中的步骤S25)。

然后，CPU21将当时接收到的帧数fno(j)与以前收到帧数 fno(j-i)相比较(图4中的步骤S26)。当检测到它们之间不一致时， 判断上一接收帧是否正确的数据。开始下一帧号fno(j)和发射数据 DATA(j)的接收操作(图4中的步骤S29和S24)。

除非测得它们之间不一致，CPU21就判断上一接收帧是不正确 的。用当时接收帧代替上一接收帧(图4中的步骤S27)。当时接收数 据则存入存储器27(图4中的步骤S28)。

数据通信装置2重复进行上述帧接收操作(图4中的步骤S24至 S30)，直至从数据通信装置1发射标以EOF的帧(图4中的步骤S30)。

如上所述，不从数据通信装置2向数据通信装置1发射接收数 据，数据通信装置1就能检测数据通信装置2是否正确地接收数据。 响应检测结果，进行再发射操作。这样就能以更高的可靠性实现红外 空间通信，而无需将接收数据或其误差信息从数据通信装置2送回数 据通信装置1。

翻到图5，根据本发明第二实施例的红外空间通信系统包括用相 同编号表示的类似部件。除了数字通信装置1只有红外线发射功能及 数字通信装置2只有红外线接收功能之外，图5中所示的红外空间通 信系系统与图2中的红外空间通信系统相似。

有了数据通信装置1和2，就能从数据通信装置1向数据通信装 置2进行单向数据通信。数据通信装置1的发射操作和数据通信装置 2的接收操作是与结合本发明的上述第一实施例所描述的相类似的， 因而不予赘述。根据本发明的第二实施例，能以与本发明第一实施例 相似的方式以更高的可靠性实现红外空间通信。

根据本发明的第一和第二实施例中的每一个，都能以更高的可靠 性实现数据通信，而无需将主接收数据或其误差信息从接收数据通信 装置2送回发射数据通信装置1。

在这种情况下，接收数据通信装置2不必使消耗电功率颇大的发 射器(23和24)工作。因而能达到延长便携式通信设备的电池工作寿 命及减少通信过程中处理量的目的。

在旨在红外空间通信中仅执行接收的接收数据通信装置2中，不 需要用以把主接收数据或其误差信息送回发射数据通信装置1的发射 器。这样就能简化接收数据通信装置2的结构。就能减低接收数据通 信装置2的成本。