CN2904486Y

CN2904486Y - 通过控制面板指示器与设备通信的通信接口

Info

Publication number: CN2904486Y
Application number: CNU2004900000143U
Authority: CN
Inventors: T·J·希汉; M·P·沙利文
Original assignee: Emerson Electric Co
Current assignee: Nidec Motor Corp
Priority date: 2003-06-24
Filing date: 2004-06-23
Publication date: 2007-05-23
Anticipated expiration: 2014-06-23
Also published as: EP1639788A1; DE602004026185D1; WO2005004440A1; US7243174B2; EP1639788B1; US20040267947A1

Abstract

本实用新型是一种通信管理模块，其用于有效控制设备中使用控制面板指示器的光接口以用于通信。该模块包括物理层、成帧层、调度层和应用层。该模块被实现以校验数据帧的完整性并使数据帧和响应与应用层中的应用程序相关。

Description

通过控制面板指示器与设备通信的通信接口

技术领域

本发明涉及设备通信方法并更具体地涉及使用光接口的设备通信方法。

背景技术

诸如洗碗机、洗衣机、烘干机、烤箱、电冰箱等的设备常常由机电部件组成。这些部件有一些具有旋钮或选择开关以便用户能控制设备的操作参数。在许多情况下，设备的全部操作被预定为一般事件并且由用户输入的设置或选择仅在某个方面修改预定操作。

例如，洗碗机的操作典型地包括注水、洗涤、排水和漂清的过程。这样的操作尤其包括水压阀、排水阀和电动机继电器的控制。这样的操作的一般顺序通常是预定的。但是，用户输入可用于改变一个循环内的操作顺序或为该序列的操作内的整个顺序或参数定义某些参数。例如，用户输入可定义洗涤循环是普通、轻还是重。序列的操作内的参数包括洗涤或漂清循环的温度。尽管整个循环的一般顺序不一定取决于洗涤循环选择而改变，但是循环序列内某些操作的长度或参数可以改变。

用于机电设备的典型用户输入界面可包括旋钮和多个按钮开关。可将旋钮连接到机械计时器，其具有控制设备内操作顺序的凸轮。该凸轮具有许多触发各设备部件操作的从动轮。这些凸轮的从动轮被放置以便用“程序化”的顺序引起各操作的执行。用户通过将旋钮旋转到与被选循环相关的特定位置，而选择特定循环。通过驱动，凸轮开始从用户选择的位置自动旋转以便从用户选择点按照凸轮“程序”上定义的那样向前触发每个操作。按钮开关用于激活/禁用不能通过凸轮激活程序获得的各选项。例如，按钮开关可用于选择性地激活诸如洗碗机中的加热干燥循环、延迟启动或高温洗涤的特征。

最近，诸如微处理器和微控制器的电子控制器已替代了旋转凸轮控制装置。电子控制器的使用提供了在典型凸轮控制装置中不能获得的灵活性和优点。而且，作为一般事件，诸如机电旋转凸轮的运动机件的替换，典型地增加了产品的可靠性。在使用电子控制器的设备中无法获得的机电设备的一个方面是正被执行的循环序列中的操作的指示。在机电设备中，凸轮通过旋钮被设置，并且该旋钮典型地包括箭头或其它指针，其指向与旋钮相邻的控制面板上的标记。通过观察旋钮和旋钮所指的标记的位置，用户能确定设备正在执行的操作。

为了提供正被执行的操作的指示，许多具有电子控制器的设备也包括指示器，诸如小电灯或发光二极管(LED)。这些指示器典型地与设备控制面板上的标记相邻。当电子控制器禁用一个操作并激活另一个时，控制器也操作一个或多个开关以关闭标识正被禁用的操作的标记旁边的指示器并开启标识正被激活的操作的标记旁边的指示器。这样，就为用户提供了关于设备的当前操作状态的可视反馈。

电子控制器的使用已增加了设备维修的复杂度。过去使用机械和机电装置来进行故障查找和维修的方法对小电子集成电路不适用。因此，电子控制设备中的故障比老式机械凸轮控制装置中的故障更难诊断和解决。

一些人已提出在具有微处理器的设备中加入红外和无线通信装置以传递故障查找数据。但是，红外和无线通信模块会明显增加设备的制造成本。由于设备制造商以相对低的利润率经营，所以即使成本增加量为一美元，但是它乘以生产量的积可能以百万为单位。因此，诸如红外和无线通信装置的远程通信模块的附加费用会显著影响设备制造商的底线。

在为具有电子控制器的设备提供低成本通信接口的尝试中，本发明的受让人已开发了一种有效地使用设备的指示器来进行通信的光学通信接口。该光学通信接口是2002年10月4日提交的申请号为10/264,888和2003年1月21日提交的申请号为10/348,305的名称分别为“Appliance control Communication Methods and Apparatus(设备控制通信方法和装置)”和“System and Method for Communication with anAppliance Through a Light Emitting Diode(用于通过发光二极管与设备进行通信的系统和方法)”的待审查的美国专利申请的主题。在此特地结合这些申请作为参考。如这些申请中阐述的那样，电子控制器可控制指示器的开启/关闭状态以提供可由外置光电晶体管或其它LED接收的数字光信号。来自设备的该数字信号可用于将来自设备的数据提供给外部数据存储器以用于分析或传送。另外，由于在设备上用作指示器的LED可作为光电晶体管对光做出响应并生成相应的电信号，所以外部装置可用相反的方式将信号传送到设备。该信号可由电子控制器接收并用于修改设备内的数据或程序控制。

虽然光接口可支持与电子控制器的通信以便能和设备交换数据，但是在接口的管理和通过该接口接收的通信中也出现数据通信问题。出现的一个问题与分配给通信接口管理的资源量有关。在设备中使用的大部分电子控制器中，程序和数据存储空间典型地是非常珍贵的。因此，接口的通信管理应该有效。关于设备中接口管理的另一问题是数据的有效性。即，控制器和外部装置必须确定被接收的数据是否是被传送的数据。而且，电子控制器必须能确定是否数据消息的所有数据单元已被接收。

虽然提供数据消息校验并确定是否已接收完整的消息的网络协议是可获得的，但是实现它们的这样的协议和程序不是用于设备中光接口控制的好的选择。一方面，它们需要大量存储资源。另一方面，它们假定将装置连接到每个装置具有唯一标识符的网络。标识符的处理和不发送到接收器的消息的转发所需要的开销处理和资源在设备中可能无法获得。因此，需要不显著增加设备制造成本的设备中的通信管理。

有必要提供不需要完全包围的(fully orbed)网络通信控制器和程序的通信管理。

发明内容

上面提到的现有通信管理程序的不足由根据本发明原理制造的系统解决。该系统包括物理层、成帧层(framing layer)、传输层和调度层，其中物理层用于通过用于操作设备的控制面板的至少一个指示器在两个计算机之间通信数据流；成帧层在两个计算机中的一个内，该成帧层用于与物理层通信数据流并生成具有帧起始定界符和帧结束定界符的帧；传输层用于校验与成帧层通信的帧；调度层用于使被校验的帧和设备内执行的应用程序相关以便帧可在调度层和相关的应用程序之间通信。本发明系统中的这些部分提供对指示器的控制，数据消息完整性的识别，以及使数据消息和控制器内的应用程序相关以便数据消息可由适当的应用程序处理。

在本发明的优选实现中，物理层是连接到指示器的通用异步收发信机(UART)。该UART在电子控制器的控制下将数据信号提供给指示器以便指示器根据该数据信号被调节。UART或等效装置的使用使控制器能在不需要电子控制器使每数据信号比特与指示器同步的情况下调节指示器。UART或实现物理层的等效装置也可接收光电晶体管或LED由于响应正由外部装置传送的光信号而发出的数据信号。该信号优选地逐字节或逐字地由UART处理，并且使得该信号可由控制器获得。

本发明的成帧层包括用于检测数据帧起始和结束的帧字符比较器。响应帧定界符字符的检测，成帧层可为传输层生成信号以识别完整的数据帧是否可用于校验或数据帧的接收是否已开始。成帧层检测数据帧中特殊字符的存在以便它可确定帧定界符字符或转义字符是否正被包括在数据帧中作为字符数据。优选地，成帧层通过检测特殊字符然后将当前数据帧中的下一数据消息字符与帧定界符字符和特殊字符进行比较以确定下一字符是否指定帧定界符字符或特殊字符，而作出这种确定。如果跟随特殊字符的下一字符是帧定界符字符，则帧定界符字符被存储在数据帧中。如果特殊字符后面跟随特殊字符，则特殊字符被包括在数据帧中作为字符数据。优选地，特殊字符是十六进制字符“07”并且帧定界符字符是十六进制字符“GO”，尽管其它值可用于这两种字符。这样，“07 CO”序列代表帧定界符字符，“GO”被存储在数据帧中，而“D7 07”序列代表转义字符，“D7”被存储在数据帧中。响应不在特殊字符之后的帧定界符字符的检测，成帧层确定是否出现帧的起始和结束。如果检测到帧的结束，则成帧层发信号给传输层以便可以开始数据帧的校验。

传输层包括校验码生成器，当字符被存储在数据帧缓冲器中时，该校验码生成器生成校验码。响应来自成帧层的表示完整数据帧已被接收的信号，传输层将为数据帧生成的校验码和数据帧内存储的校验码进行比较。如果校验码彼此相符，则数据帧接收被校验。优选地，校验码是循环冗余码(CRC)。

传输层也可比较数据帧的序号和预期序号。如果帧中存储的序号与预期序号相符，则数据帧在设备和某外部装置之间的传送中没有被丢失。如果序号不相符，则数据帧已被丢失。然后传输层发信号表示在数据传送期间已发生差错，以便可执行异常处理。

传输层优选地包括期满定时器和重试计数器，它们由传输层使用以确定被传送的数据帧是否已由外部装置中的传输层接收。传输层一把数据帧发送到成帧层以用于传送，就设置期满定时器。如果在具有最后被传送的数据帧的序号的确认消息由传输层校验之前，定时器期满，则传输层将重试计数器与差错阈值进行比较。如果重试计数器不等于差错阈值，则传输层重发最后被传送的数据帧，将期满定时器复位，并使重试计数器加1。如果在重试计数器等于差错阈值之前传输层没有校验确认帧，则发生异常处理。对于传输层接收和校验的来自外部装置的数据帧，传输层生成具有与被校验数据帧相同的序号的确认数据帧。

传输层也为调度层生成消息超时信号，以便调度层可通知等待数据帧的应用程序该数据帧还没有被接收。如果数据帧被校验并且序号与预期序号相符，则传输层将表示数据帧可由它对应的应用程序用于处理的信号提供给调度层。调度层优选地包括注册的回调功能以识别对应于数据帧的应用程序，并通知应用程序数据帧可用于处理。

对于由设备发送到外部装置的数据流，传输层为输出的数据帧生成用数据缓冲器存储的校验码。传输层也在数据帧内设置序号以正确地识别数据帧。对于传送，成帧层在给物理层提供数据帧以用于传送之前，将帧定界符字符加到数据帧的开始和结束处。它也检查以确定帧定界符字符或特殊字符是否在数据帧内。如果两种字符中的任何一种是数据帧内的部分数据，则该字符在数据帧中的特殊字符后，以便接收装置能确定数据帧内的帧定界符字符或特殊字符的存在。

实现本发明原理的电子控制器优选地包括使用数据应用程序，其用于获得设备使用数据并通过调度层将其提供给传输层以用于数据信号的成帧和生成以调节指示器。此外，控制器优选地包括识别数据应用程序，其用于通过指示器提供用于传送的设备识别数据。在另一优选实施例中，设备包括用于存储差错数据的差错数据存储器。该差错数据存储器在系统复位期间不被初始化，以便在系统关闭前存储的差错数据不会由初始化数据或存储器测试而被擦除。控制器包括操作差错应用程序，其感知即将来临的关闭并将关于控制器状态的差错数据存储在差错数据存储器中，以便在系统复位后它仍然可用于传送。可选地，控制器可包括对不由断电情况复位的这个差错部分中的数据进行分析的应用程序。

根据本发明的原理进行操作的方法也可用于克服现有设备通信接口的限制。该方法包括：通过用于操作设备的控制面板的至少一个指示器在两个计算机之间通信数据流；从具有帧起始定界符和帧结束定界符的数据流中的一个数据流生成帧；校验从数据流生成的帧；使被校验的帧和用设备执行的应用程序相关。该方法运行以提供数据帧到一个或多个指示器或提供来自一个或多个指示器的数据帧以用于与外部装置进行通信，以及通过由设备上的一个或多个指示器实现的光接口管理数据帧的通信。

本发明的系统和方法提供设备中的有效通信管理而不会显著增加设备的制造成本。

本发明的系统和方法提供设备中的有效通信管理而无需全包围的网络通信控制器和程序。

通过参照以下详细描述和附图，上述特征和优点以及其它，对于本领域的普通技术人员将更容易变得显而易见。

附图说明

本发明可具体化为各种部件和部件的配置以及各种方法。附图仅是为了说明示范实施例和可选实施例，并将不被看作是对本发明进行限制。

图1显示了其中可包括本发明一个或多个特征的示范洗碗机的透视的部分剖视图；

图2显示了包括本发明一个或多个特征的示范设备电路的示意框图；

图3显示了一部分图2中显示的光I/O电路的示意图；

图4是根据本发明的原理制造的通信管理模块的层结构的框图；

图5是使用示范UART实现部分物理层的光I/O电路的框图；

图6是包括图4中显示的通信模块的成帧层、传输层和调度层的部件的框图；

图7是实现通信管理的示范处理的流程图，该通信管理用于具有光接口的设备中的数据帧的接收；

图8是实现通信管理的示范处理的流程图，该通信管理用于具有光接口的设备中的数据帧的传送；

图9是实现通信模块中的部分成帧层的示范处理的流程图；

图10是实现通信模块中的部分传输层和调度层的示范处理的流程图；

图11是实现部分处理的示范处理的流程图，该处理用于将来自应用程序的数据帧发送到指示器以用于到外部装置的传送。

具体实施方式

图1显示了可包括本发明一个或多个方面的洗碗机50的示范实施例。洗碗机50包括机架51、控制面板52、门53和桶54。门53被可旋转地连接到机架51。门53和机架51构成其中置有桶54的外壳。控制面板52被固定到机架51。由门53和机架51构成的外壳也容纳本领域公知的控制电路和装置。门53、机架51和桶54的精确物理排列是设计选择的问题。例如，在一些实施例中可将控制面板安装在门53上。

图2显示了包括本发明一个或多个特征的示范设备电路9的示意框图。设备电路9包括控制电路10和一组机电装置。在本文描述的示范实施例中，机电装置包括电机16a、加热线圈16b、排出口16c、水压阀螺线管18a和洗涤剂释放动作器18b。这些机电装置和诸如泵、旋转喷水器、碟架等本领域公知的其它机械装置被安排在诸如图1的洗碗机50的洗碗机的机架和/或桶内。机电装置和机械装置的精确排列是设计选择的问题。

设备控制电路10控制一个或多个机电装置的操作以执行一个或多个设备操作。在本文中描述的示范实施例中，设备控制电路10对配合执行洗碗操作的装置的操作进行控制。然而，应理解的是，本发明的原理可容易地适用于洗衣机、干衣机以及其它电器设备中。

图1的洗碗机控制电路10包括开关输入电路12、光输入/输出(“I/O”)电路14、继电器控制电路16、阀控制电路18、电机启动电路20、传感器电路22、控制器24和存储器26。

开关输入电路12包括旋转位置开关32和选择开关34。根据本发明，旋转位置开关34具有和第一设备功能相关的第一位置。例如，第一位置可以是这样一个位置，在该位置第一洗涤循环从多个可能的洗涤循环中被选择。根据本发明的一个方面，旋转位置开关32进一步包括和第二设备功能相关的第二位置，该第二设备功能修改第一设备功能。例如，可从一个或多个诸如延迟启动、鼓风干燥循环等的用户选项中选择第二位置。选择开关34是可被操作到激励状态的开关。处于激励状态的选择开关34被配置成，在旋转位置开关处于第一位置时生成表示选择第一设备功能的信号。处于激励状态的选择开关34被进一步配置成在旋转位置开关处于第二位置时生成表示选择第二设备功能的信号。

选择位置开关32和选择开关34可采用各种形式。通常，旋转位置开关32包括多个旋转位置，在这些旋转位置处，用户循环选择可由用户或操作者识别，选择开关34是实际上使基于用户选择的输入信号被传送到控制器24的装置。

光I/O电路14至少包括图2中未显示(参见图3)的第一和第二光通信装置，它们与设备控制面板的外表面进行通信。第一和第二光通信装置操作以便在控制器24和外部装置之间传送信息。在优选实施例中，光I/O电路14进一步包括多个指示器，其在设备被按照惯例使用时把关于洗碗机操作的信息告知给人类操作者。电路14也包括UART，诸如由日本的Mitsubishi制造的M30620微处理外围装置UART，以便至少一个指示器可用从控制器24接收的数据被调节以用于同外部装置的通信。另外，UART可通过指示器接收来自外部装置的数据信号并传送数据单元到给控制器24以用于进一步处理。

继电器控制电路16被配置以根据从控制器24接收的控制信号控制各继电器触点的状态。继电器可操作以激活和禁用各设备机构，例如公知方式的电机16a、加热线圈16b和排气扇(vent fan)16c。

驱动器控制电路18被配置以根据从控制器24接收的信号控制洗碗机中一个或多个驱动器的操作。在本文描述的示范实施例中，驱动器控制电路18被配置以控制水压阀螺线管18a和洗涤剂释放机构18b的操作。

电机启动电路20被配置以控制电机16a的启动绕组19b和19c。根据本发明的一个方面，电机启动电路20包括连接到设备电机16a的运行绕组(run winding)的电流检测电路。该电流检测电路包括表现为印制电路板上的蚀刻线路(etched trace)的检测电阻。蚀刻线路具有定义检测电阻的阻抗的几何形状。其中电流检测电路提供了一种机制，通过该机制可获得关于电机绕组电流的信息。这种信息可用于多种用途。例如，电机绕组电流信息可由控制器24使用以确定何时激活和禁用电机16a中的启动绕组19b和19c。但是，控制器24也可使用来自电流检测电路的信息来调节水位。

传感器电路22是被配置成将表示洗碗机操作的感知情况的电信号提供到控制器24的电路。例如，本文描述的示范实施例中的传感器电路22包括温度传感器、污迹传感器和电机电流传感器。

控制器24是基于处理器的控制电路，它能响应从开关输入电路12和传感器电路22接收的输入信号，来将控制信号提供到继电器控制电路16、驱动器控制电路18和电机启动电路20。控制器24可适当地包括微处理器、微控制器和/或其它数字和模拟控制电路以及与其相关的附属电路。优选地，控制器24被配置以基于存储器26中和/或控制器24内置的存储器中存储的程序指令来执行操作。控制器24可以是通用微控制器或微处理器，诸如由日本的Mitsubishi制造的M30620，其执行存储器26中存储的程序以执行设备操作所需的控制操作。可选地，控制器24可以是专用集成芯片(ASIC)，其可执行ASIC内部存储的控制程序。

存储器26包括一个或多个电子存储器装置，其可适当地包括只读存储器，随机存取存储器(“RAM”)，电可擦除可编程只读存储器(“EEPROM”)，其它类型的存储器，或上述的任何组合。在优选实施例中，存储器26包括可编程非易失性存储器，例如EEPROM。用于普通家用电器的典型资源包括用于数据存储的4KB的RAM和用于程序和永久数据存储的2KB的EEPROM。

在洗碗机控制电路10的一般操作中，典型地，操作者通过开关输入电路12提供代表洗碗机选择循环操作的第一输入信号的输入。例如，第一输入信号可对应于全洗涤循环的请求。操作者也可通过开关输入电路12a提供代表操作修改选项的第二输入信号作为第二输入，其中操作修改选项诸如是附加加热干燥循环或延迟启动。包括洗碗机、洗衣机、干衣机等的大部分设备具有作为一般特征的主循环选择，其可由一个或多个独立选项的选择所修改。

在任何情况下，控制器24接收第一输入信号并且如果可行，控制器24还接收第二输入信号并因此开始洗碗操作。一般洗碗循环如下：1)充水，2)喷水，3)释放洗涤剂，4)喷水，5)排水，6)充水，7)喷水，和8)排水。将理解的是，如本领域公知的那样，可以容易地修改或改变上述循环。

图3显示了包括光I/O电路14的部分示范控制电路的示意图。光I/O电路14包括多个指示器36a至36i，它们在本文描述的示范实施例中为发光二极管(“LED”)。光I/O电路14进一步包括LED检测器形式的光检测器装置37。

通常，指示器36a至36i能被可操作的连接到微控制器UI。在洗碗机操作期间微控制器U1可控制地在选择时刻给指示器36a至36i通电。在设备的常规操作期间，微控制器U1响应操作者的选择而给指示器36a至36i通电。微控制器U1也给指示器36e至36i通电以显示与靠近灯36e至36i的标记对应的操作循环的各阶段。

在本文描述的示范实施例中，指示器36a至36i用下述方式连接到微控制器U1。第一LED驱动器晶体管Q1连接在微控制器输出端Li和每个指示器36a至36e的阳极之间。第二LED驱动器晶体管Q2连接在微控制器输出端L2和每个指示器36f至36i的阳极之间。指示器36a和36f的阴极通过220欧姆电阻R18连接到微控制器U1的A1输出端。指示器36b和36g的阴极通过220欧姆电阻R47连接到微控制器U1的A2输出端。指示器36c和36h的阴极通过220欧姆电阻R45连接到微控制器U1的A3输出端。指示器36d和36i的阴极通过220欧姆电阻R6连接到微控制器U1的A4输出端。指示器36e的阴极通过220欧姆电阻R36连接到微控制器U1的A5输出端。

因此，微控制器U1通过在L1或L2的任何一个与A1、A2、A3、A4和A5中的一个的唯一组合上提供输出信号来给每个指示器36x通电。例如，为给指示器灯36h通电，微控制器U1同时给L2和A3通电。

本发明使用的光接口包括可以部分用UART 90实现的物理层84。UART 90的晶体管输出端可被线或(wired OR’d)到或者被复用到晶体管Q1的基极以便用数据信号调节指示器36a至36e中的一个。微控制器U1通过激活线A1至A5其中之一，选择指示器。如在指示器37所示，数据可由特别为数据接收配置的LED接收。光检测器37通过放大晶体管Q3被连接到微控制器U1的RX输入端。特别地，光检测器37的阳极连接到晶体管Q3的基极，其中晶体管Q3是NPN双极结晶体管。光检测器37的阴极连接到偏压电源(-5V)。220k欧姆的偏压电阻R2被进一步连接在偏压电源和晶体管Q3的基极之间。晶体管Q3的集电极通过47k欧姆的偏压电阻R3接地。微控制器U1的RX输入端连接到晶体管Q3的集电极。晶体管Q3的集电极连接到偏压电源(-5V)。在这种配置中，Q3的集电极被连接到UART 90的接收线路以便外部光源对指示器37的调节使数据信号到达UART 90的接收器输入端。

可选地，当前不用于传送的其它指示器中的一个可用于数据接收。该指示器如为LED 37显示的那样被配置。优选地，指示器36f至36i中的一个被选择以简化接收控制。具体地，被选指示器的阴极连接到Q2并同时连接到晶体管Q3的基极，如为指示器37显示的那样。Q3的发射极通过微控制器U1控制下的开关连接到-5V。这样，微控制器U1可如上所述选择用于常规操作的指示器。在通信模式期间，Q2不由微控制器U1激活，所以指示器不像它在操作模式中那样进行响应。作为替代，将Q3的发射极连接到-5V的开关被激活以便LED响应射于其上的光。此外，外部光源对LED的调节使Q3选择性地开启和关闭以便在Q3的集电极生成对应的数据信号，其在UART 90的接收器输入端被接收。然后可将该信号提供到成帧层78以用于进一步处理。

在本发明的实施例中，由控制器24执行的程序部分包括如图4所示的通信管理模块70，其具有物理层74、成帧层78、传输层80、调度层84和应用层88。如下文更详细说明的那样，这些层中的每个通过电路14执行数据通信管理中的功能，以便应用层中的每个应用程序不需要包括用于通信处理的部分。

在本发明的优选实施例中，物理层是通用异步收发信机(UART)，其是光I/O电路14的元件，用于同一个或多个用于外部通信的指示器通信。如图5所示，UART 90用并联方式连接到控制器24以用于和控制器24通信，而UART 90用串联方式连接到传送器指示器94和接收器指示器98以用于数据通信。UART 90在控制器24的控制下提供数据信号到传送器指示器94。指示器根据数据信号被调节。UART或等效装置的使用使控制器24能在不需要电子控制器使每数据信号比特与指示器同步的情况下调节指示器94。UART或实现物理层的等效装置也可接收光电晶体管或接收器LED 98响应正由外部装置传送的光信号而发出的数据信号。该信号优选地，逐字节或逐字地由UART 90处理并使其可由控制器获得。即，控制器24在数据总线上用并行字节或字的格式提供数据到UART 90。然后UART 90用串行方式将字节或字的比特移出以调节被选择的传送器指示器94，其中UART 90被连接到该传送器指示器94。同样，由光脉冲激励的接收器指示器98生成串行电信号，其由UART 90转换成数据字节或字。然后UART通过中断信号将字节或字准备完毕通知给控制器24。可选地，可向UART查询数据。

成帧层78、传输层80和调度层84的相互作用如图6所示。尽管在不脱离本发明原理的情况下可使用其它协议，本发明的成帧层78优选地实现串行线因特网协议(SLIP)以校验帧完整性。成帧层78包括帧字符比较器100，其用于接收来自物理层74的数据单元并检测数据帧的起始和结束。响应起始帧定界符字符的检测，比较器将数据单元存储进帧缓冲器104并随后继续在帧缓冲器104中存储数据单元，直到帧结束定界符字符被检测到或发生缓冲器溢出。帧缓冲器104由部分存储器26组成。校验码生成器108也接收来自比较器100的数据单元或字符以用于校验码的计算。来自比较器100的信号显示数据帧的起始和结束，以便传输层80的校验码生成器108可初始化并开始其校验码的生成，或者确定完整的数据帧是否可用于校验。

成帧层78的比较器100也确定从物理层74接收的字符是否是特殊字符，该特殊字符表示作为字符的帧定界符字符或特殊字符是否实际上是数据帧的一部分。优选地，成帧层78的比较器100通过保存特殊字符直到它比较当前数据帧中的下一数据消息字符以确定下一字符是否是帧定界符字符或特殊字符，而作出这种确定。如果它是上述两种字符中的一种，则帧定界符字符或特殊字符实际上是部分数据帧。因此，帧定界符字符或特殊字符，取决于跟随初始特殊字符的类型，被存储在其中存储数据帧的缓冲器中。通过在数据字符正被接收的同时处理数据字符而不是等到帧的所有字符都被存储在数据帧中才处理数据字符，存储空间被节省，因为不需要将数据帧从帧缓冲器转移到附加的帧处理缓冲器，这样帧缓冲器仍然可用于数据接收。此外，节省了处理时间，因为传输层不需要复查数据帧中的每个字节或每个字以确定是否存在特殊字符双字节情况。

传输层80包括校验码生成器108，当字符被存储在数据帧缓冲器104中时，该校验码生成器108生成校验码。响应来自成帧层78的比较器100的表示完整数据帧已被接收的信号，校验码生成器108将为数据帧生成的校验码和数据帧缓冲器104内存储的校验码进行比较。如果校验码彼此相符，则为调度层84生成数据帧接收状态。优选地，校验码是循环冗余码(CRC)。

传输层80也可包括序号比较器110，其比较缓冲器104中存储的数据帧的序号和预期序号。如果数据帧中存储的序号与预期序号相符，则生成表示数据帧在设备和某外部装置之间的传送中没有被丢失的序列状态信号。如果序号不相符，则数据帧已被丢失。然后传输层80的序号校验器110生成表示在数据传送期间已发生差错的序列状态信号，以便可执行异常处理。

传输层80优选地包括期满定时器114，通过将数据帧转移到物理层用于传送可将其启动。如果在成帧层78为具有与最后被传送的数据帧相同的序号的确认消息生成校验码状态信号和序列校验信号之前，定时器114期满，则重传最后的数据帧，将重试计数器加1，并且将期满定时器复位。如果在具有与最后被传送的数据帧相符的序号的校验确认消息被接收之前，重试计数器等于差错阈值，则定时器114生成超时状态信号。异常处理响应超时状态信号的接收而发生。

如果数据帧从外部装置被接收和校验，则传输层80将表示数据帧可由其对应的应用程序120用于处理的信号提供到调度层84。调度层包括注册的回调功能，其由图5中的应用程序注册处所表示，并识别对应于数据帧的应用程序120且将数据帧可用于处理通知给应用程序120。

对于由设备发送到外部装置的数据帧，应用程序120向调度层84注册以便当该数据帧被接收时，期望的响应可被提供到应用程序。应用程序将数据存储在帧缓冲器104中，在这个帧缓冲器104中序列校验器110生成并存储下一消息序号。序号校验器110也将期望响应的序号加1。当数据帧的数据单元被转移到比较器100时，校验码生成器108生成校验码。当比较器100将数据帧转移到物理层74时，它将帧的开始和结束添加到数据帧。当数据帧的最后字节或字被发送到比较器100时，校验码生成器将校验码加到正被转移到比较器100的数据帧。当比较器100将帧结束定界符转移到物理层74时，它发信号到期满定时器114以启动其定时操作。如果因为在定时器114到期之前对应于最后被传送的数据帧的确认消息没有被接收而导致定时器114生成超时状态信号并且重试计数器114a被用尽，则生成超时信号以便可执行异常处理。同样，调度层84可与应用程序注册处118协商以确定哪个应用程序120将等待响应数据帧。然后调度层84可通知应用程序120确认数据帧在期望的响应周期期间没有被接收。否则，如上所述处理响应数据帧。

在本发明的优选实施例中，应用层88包括使用数据应用程序，其用于获得设备使用数据并通过调度层将其提供到传输层以用于数据信号的成帧和生成以调节指示器。同样，控制器优选地包括识别数据应用程序，其用于通过指示器提供设备识别数据以用于传送。在另一优选实施例中，设备包括用于存储差错数据的差错数据存储器。该差错数据存储器是存储器26的一部分，存储器26在系统复位期间不被初始化，以便在系统关闭前存储的差错数据不会被初始化数据或存储器测试擦除。控制器包括操作差错应用程序，其感知即将来临的关闭并将关于控制器状态的差错数据存储在差错数据存储器中，以便其在系统复位后仍然可用于传送。可选地，控制器也可包括应用程序，其分析差错数据存储器中存储的差错数据以估计关闭的原因。

用于将数据帧从使用低亮度指示器的光接口传送到设备的方法如图7所示。该方法包括从光接口的指示器捕捉数据(框150)并生成数据帧(框154)。该数据帧被校验(框158)，如下文更充分描述的那样，并使该数据帧与应用程序相关以用于处理(框160)。用于通过指示器将数据帧从应用层88内的应用程序传送到外部装置的方法如图8所示，其包括从应用程序获得数据帧的数据(框164)。然后将该数据转移到数据帧缓冲器104(框168)并且为该数据帧生成帧参数(框170)，如下文更充分描述的那样。然后该数据帧被用于调节指示器以用于同外部装置进行通信(框172)并且处理确定是否从外部装置接收确认消息以用于最后被传送的数据帧(框176)。

图9更详细地显示了将数据帧传送到应用程序的方法。该处理包括从设备指示器捕捉数据字符(框178)。该字符被估计以确定它是否是帧定界符字符(框180)。如果它不是帧定界符，则处理确定该字符是否是特殊字符(框182)。如果它是特殊字符，则处理确定特殊字符标志是否被设置(框184)。如果它还没有被设置则对它进行设置(框186)。如果它被设置，则发生特殊字符序列处理以便将特殊字符存储在数据帧缓冲器104中(框188)。如果字符既不是定界符也不是特殊字符，则将它存储在数据帧缓冲器104中(框190)。

如果字符是帧定界符字符(框180)，则处理确定特殊字符标志是否已被设置(框200)。如果它已被设置，则特殊字符序列将被处理，这样定界符被存储在数据帧缓冲器104中并且特殊字符标志被复位(框192)。否则，定界符标出帧的开始和结束。帧的结束被测试(框194)并且，如果有效，帧的开始和特殊字符标志在数据帧被提供到传输层以用于进一步处理之前被复位。如果定界符不表示帧的结束，则帧的开始条件被测试(框196)。如果定界符表示帧的开始，则帧开始标志被设置(框198)并且随后字符的处理继续进行(框180)。否则，执行异常处理。

用于校验数据帧并使它与应用程序相关以进行处理的处理如图10所示。当字符正被存储在数据帧缓冲器104中时或在帧的所有字符被存储在数据帧缓冲器104中后，生成校验码(框210)。校验码可以是循环冗余码(CRC)、校验和或某种其它公知的差错指示码。但是CRC是优选的，因为它更健壮。生成码被与缓冲器104内数据帧中的校验码进行比较(框214)。如果它们不相同，则生成表示校验码差错发生的码状态信号(框228)。否则，缓冲器104中数据帧的序号被与预期序号进行比较(框218)。如果该序号不是预期序号，则生成表示消息序列差错的序列状态信号(框230)。如果校验码和序号确认已接收到有效的数据帧，则使数据帧与其对应的应用程序相关以用于处理(框234)。如果状态信号中的任何一个表示在数据帧的接收期间发生差错，则将帧差错通知对应的应用程序(框238)。

用于将数据帧从应用程序传送到指示器的处理如图11所示。应用程序为响应数据帧进行注册，该响应数据帧是对正由应用程序传递以用于传送的数据帧的响应(框240)。来自应用程序的数据被转移到数据帧缓冲器104(框244)。为缓冲器104中的帧更新序号(框248)。用于该帧的校验码被计算并被包括在该帧数据中(框250)。帧定界符被包括在该帧数据中以标出该帧的开始和结束并识别插入该数据帧内的任何帧定界符字符(框256)。然后被处理的数据帧被用于调节指示器(框260)。在将该数据帧转移到物理层以用于传送的时刻，设置定时器114以定义循环，在该循环中确认消息被预期(框264)。如果在定时器114到期并且重试计数器到达差错阈值之前，具有与最后被传送的数据帧相同的序号的确认消息从外部装置被接收(框268)，则生成数据帧接收信号(框270)。否则，执行异常处理(框274)。

在操作中，具有使用控制面板指示器以用于通信的光接口的设备，具有安装在其存储器中的实现本发明通信管理模块的程序。诸如UART的附带硬件部分，也被安装在设备的控制电路中。此后，通过使光传送器接近接收器指示器，外部装置可开始与控制器进行通信。接收器指示器生成由物理层74捕捉的电数字信号。成帧层78将被捕捉的数据转换成帧数据并且传输层80校验该帧数据。一旦该数据帧被校验，调度层84就通知应用层88中对应的应用程序该数据帧准备好用于处理。如果应用程序生成用于传送的数据帧，则该应用程序向调度层84注册，这样该应用程序为响应帧被注册。该帧数据被存储在数据帧缓冲器中，这样校验码可被生成并存储在数据帧中。同样，用于数据帧的序号被生成并存储在数据帧中。用于响应的预期序号也被生成。成帧层包括帧定界符字符，其在数据帧中作为帧的开始和结束字符。如果任何定界符字符被包括在数据帧中，则附加的帧定界符被插入以有助于防止将字符误识别为帧结束字符。

虽然已通过示范处理和系统元件的描述对本发明进行了说明，并且已相当详细地描述了各处理和元件，但是申请人不打算将所附权利要求的范围限制到这样详细。对于本领域的技术人员，附加优点和修改也将很容易显而易见。例如，读者应理解的是，通信管理模块的元件可单独由硬件实现，单独由软件实现，或由硬件和软件的组合实现。因此本发明最广泛的方面不限于被显示和描述的具体细节、实现方法或说明性实施例。因此，在不背离申请人一般发明内容的精神和范围的情况下，可作出脱离这些细节的改变。

Claims

1.一种通过控制面板指示器与设备通信的通信接口，其包括：

物理层，其与用于操作设备的控制面板的至少一个指示器相连，并通过所述至少一个指示器在两个计算机之间通信数据流；

成帧层，其设置在所述两个计算机中的一个内部，所述成帧层与所述物理层相连，和所述物理层通信数据流，并生成具有帧起始定界符和帧结束定界符的帧；

传输层，其与所述成帧层相连，校验与所述成帧层通信的帧；和

调度层，其与所述传输层相连，使被校验的帧和所述设备内执行的应用程序相关，以便帧可在所述调度层和所述相关的应用程序之间通信。

2.如权利要求1所述的通信接口，其中所述物理层是通用异步收发信机，其与所述至少一个指示器灯连接，根据被传送的数据流调节所述灯。

3.如权利要求1所述的通信接口，其中所述成帧层包括帧字符处理器。

4.如权利要求1所述的通信接口，其中所述帧字符处理器包括特殊字符检测器和下一字符比较器。

5.如权利要求4所述的通信接口，其中所述特殊字符检测器与所述物理层相连，响应正被检测的特殊字符来生成信号以激活所述比较器。

6.如权利要求5所述的通信接口，其中所述下一字符比较器与帧缓冲器相连，并响应所述比较操作而将单字符序列和双字符序列中的一个存储在所述帧缓冲器中。

7.如权利要求6所述的通信接口，其中所述下一字符比较器响应正是帧定界符字符和特殊字符中的一个的所述下一字符而将单字符存储在所述帧缓冲器中。

8.如权利要求1所述的通信接口，所述传输层包括校验码生成器，其与所述成帧层相连，为与所述物理层通信的每个帧生成校验码。

9.如权利要求8所述的通信接口，所述传输层包括校验码比较器，其与所述校验码生成器相连，将生成的校验码和从所述成帧层接收的帧中包括的校验码进行比较以校验接收到的帧。

10.如权利要求9所述的通信接口，其中所述校验码生成器和所述校验码比较器都与所述成帧层相连，所述校验码生成器为接收到的帧生成循环冗余码，所述校验码比较器将接收到的帧中的循环冗余码与所述生成的循环冗余码进行比较以校验所述接收到的帧。

11.如权利要求1所述的通信接口，所述传输层包括期满定时器，其与所述成帧层相连，从数据帧的所述最后传送开始定时一段时间间隔。

12.如权利要求11所述的通信接口，其中所述传输层响应与所述调度层相连，在所述最后被传送的数据帧的确认消息的接收之前所述期满定时器期满的情况，将超时消息传送给所述调度层。

13.如权利要求12所述的通信接口，其中在所述期满定时器内设置重试计数器，计算响应来自所述期满定时器的超时消息而进行的所述最后被传送的数据帧的重传的次数。

14.如权利要求12所述的通信接口，其中所述调度层与所述传输层相连，将所述超时消息传送给等待响应所述被传送的帧的所述应用程序。

15.如权利要求1所述的通信接口，其进一步包括序号比较器，其设置在所述传输层内，将帧中的序号和下一序号进行比较。

16.如权利要求15所述的通信接口，其中所述传输层与所述成帧层相连，响应所述帧中的序号与所述下一序号相符的情况，对帧进行校验。

17.如权利要求15所述的通信接口，其中所述传输层与所述调度层相连，响应帧中的序号与所述下一序号相符，将帧校验消息传送给所述调度层。

18.如权利要求1所述的通信接口，其中在所述调度层内设置消息类型比较器，将被校验帧中的消息类型和多个有效消息类型进行比较。

19.如权利要求18所述的通信接口，所述调度层与在其中执行应用程序的设备相连，响应与所述多个有效消息类型中的一个消息类型相符的被校验帧中的消息类型，将被校验帧传送到所述应用程序。

20.如权利要求1所述的通信接口，所述调度层与在其中执行应用程序的设备相连，且包括注册的回调功能，用于使被校验帧和对应的应用程序相关。

21.如权利要求1所述的通信接口，其进一步包括与所述调度层相连的存储器，其存储使用数据应用程序，以收集使用数据并通过接口将所述使用数据提供给所述调度层以用于通信。

22.如权利要求1所述的通信接口，其进一步包括与所述调度层相连的存储器，其存储识别数据应用程序，以收集识别数据并通过所述接口将所述识别数据提供给所述调度层以用于通信。

23.如权利要求1所述的通信接口，其进一步包括：

用于存储差错数据的差错数据存储器，所述差错数据存储器在系统复位期间不被初始化；

操作差错检测器，其与所述差错数据存储器相连以检测系统差错；和

与所述操作差错检测器相连的存储器，其存储操作差错数据应用程序，以响应检测系统差错的所述差错检测器将差错数据存储在所述差错数据存储器中。