WO2001073719A2 - Infrared communications device - Google Patents

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WO2001073719A2
WO2001073719A2 PCT/AT2001/000087 AT0100087W WO0173719A2 WO 2001073719 A2 WO2001073719 A2 WO 2001073719A2 AT 0100087 W AT0100087 W AT 0100087W WO 0173719 A2 WO0173719 A2 WO 0173719A2
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WO
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communication device
information
infrared communication
pulse
base
Prior art date
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PCT/AT2001/000087
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German (de)
French (fr)
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WO2001073719A3 (en
Inventor
Günter JÄKEL
Helmut Wagatha
Herbert Kastenmeyer
Original Assignee
Ruwido Austria Gesellschaft M.B.H.
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Publication date
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Priority to DE50101608T priority patent/DE50101608D1/en
Priority to AU2001242086A priority patent/AU2001242086A1/en
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Publication of WO2001073719A3 publication Critical patent/WO2001073719A3/en

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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C23/00—Non-electrical signal transmission systems, e.g. optical systems
    • G08C23/04—Non-electrical signal transmission systems, e.g. optical systems using light waves, e.g. infrared

Definitions

  • the invention relates to an infrared communication device with a base device that communicates bidirectionally with a variety of control devices.
  • Such a communication device is known from WO 97/23853.
  • Such a communication device is used, for example, for computers, set-top boxes, digital broadcasting systems, such as, for example, the dBox, audio systems, video systems, game consoles, house bus systems and other infrared applications, which use standard infrared remote controls, infrared keyboards , Infrared mice, infrared game pads and / or other infrared controls with a bidirectional IR interface can be controlled and operated. For example, several people in a room, each with an operating device, can run a computer game together. All operating devices communicate bidirectionally with the one basic device, which is connected to the computer via a known interface, such as a serial or a parallel interface.
  • the base device is connected to a large number of devices to be controlled remotely, such as a computer, a CD player, a video recorder and other devices which can be controlled remotely.
  • each operating device is assigned an individual address in one embodiment, by means of which the basic device can address the individual operating device and can also identify its signals.
  • each operating device is assigned its own communication channel, for example by frequency multiplexing, in which a different frequency is assigned to each channel.
  • the base device sends its message intended for a selected control device and then waits for a confirmation signal from this control device, whereupon the next control device is addressed in the same way.
  • WO 98/02995 describes a transmission method between a plurality of stations, e.g. a satellite and several ground stations, the transmission channel being divided into successive time windows of a predetermined length, each consisting of two parts, namely a data transmission part and a smaller channel request part.
  • a channel occupancy signal is output in the channel request part, which takes precedence for a new message in the event of a collision between the channel occupancy signal and a channel request signal.
  • the object of the invention is to provide a communication device which enables error-free and collision-free communication between a large number of operating devices and a basic device with a very simple transmission protocol. This object is achieved by the features specified in claim 1. Advantageous refinements and developments of the invention can be found in the subclaims.
  • the basic principle of the invention is that the base unit sends out a start pulse that is received by all (reachable) control units and that each operating device is assigned a time window based on the start pulse, within which it sends its information to the base device.
  • a cycle thus consists of a start pulse and a number of time windows that correspond to the number of controls. A new cycle then starts again with a start pulse.
  • the length of a cycle is variable and depends on the number of controls. It is set when the base station is configured. Depending on the type of individual operating device, the time length of the individual time windows can also be different, which can be determined when configuring the base station.
  • a start pulse is triggered at the request of an operating device. This reduces the power consumption of the base station, since a cycle is only triggered when at least one operating device has to send a message to the base device.
  • the infrared communication between the base and control device takes place by means of a two-phase modulated carrier frequency, which ensures a high level of transmission security.
  • This also gives the IR range a long range, which gives users of the control units greater freedom of movement.
  • Another advantage is the low level of interference from other sources, such as light, electromagnetic interference, etc., since the two-phase modulated carrier frequency can be easily distinguished from other sources of interference and very low reception levels are sufficient. Therefore, the individual operating devices do not have to be aligned with the base device, since reflections on objects or walls of the room are sufficient to exchange a distinguishable signal. According to a development of the invention, the transmission power of the individual control devices is automatically minimized.
  • At least one bit or pulse or also a burst with a step-wise reduced transmission power is emitted during the transmission of the infrared signal from the operating device to the basic device. If this bit or pulse is recognized by the base unit, it sends an acknowledgment signal to the control unit, which then emits with the reduced transmission power for the next sequence. In the next sequence, too, the corresponding bit or the predetermined pulse is then emitted again with a further reduced transmission power, this process being repeated until the corresponding bit or the corresponding pulse is no longer recognized by the base device. In the absence of the confirmation signal, the transmission power is then no longer reduced, but may be set one level higher.
  • an inverse confirmation signal is used, so to speak, i.e. an acknowledgment signal is only sent when the pulses reduced in the transmission power are no longer received. As long as these pulses are received, no confirmation signal is sent, and the operator panel reduces the corresponding pulses by one level in each cycle. Since less information is transmitted overall with this variant, communication is faster.
  • This procedure not only extends the life of the batteries of the control units, but also increases the security of transmission, since the transmission power is set optimally, which in turn minimizes the mutual interference of the IR receiver of the individual IR controls.
  • buttons and for movement can be transmitted separately. This can take place in the same time window of different cycles; however, it is also possible to transmit the information in different time windows of the same cycle.
  • an additional brief information of the other time window that is to say, for example, the state of the keys, and conversely, a short information about the movement when the keys are transmitted. This gives you a faster response to changes, which is particularly important for game pads.
  • FIG. 1 shows a basic circuit diagram of a basic device which communicates bidirectionally with a large number of operating devices; 2 shows a block diagram of a basic device and an operating device; Fig. 3 is a timing diagram of a sequence of communication between the
  • Fig. 5 is a timing diagram of carriers and on modulated pulses for a logic "0" and a logic "1".
  • a base device 1 which has an IR transmitter module 1s and an IR receiver module 1e.
  • the emitted or received IR rays are indicated by an arrow.
  • the base device communicates with a large number of operating devices 2, 3, 4, 5, each of which likewise has an IR transmitter module 2s, 3s, 4s, 5s and an IR receiver module 2e, 3e, 4e, 5e.
  • the number of operating devices is basically freely selectable and, as a result, only influences the cycle time described further below in connection with FIG. 3.
  • Fig. 2 shows a block diagram of base unit 1 and an operating device 2.
  • the base unit contains a microprocessor 6, which controls an IR transmitter unit 7 and an IR receiver unit 7 ', which is also connected to the microprocessor 6 is connected.
  • the basic device contains a memory component, for example an EEPROM 8, and an interface 9, which can be a serial or parallel interface and which is connected to a device to be controlled, such as a computer (not shown).
  • the control unit 2 also contains a microprocessor 10, an IR transmitter unit 11 and an IR receiver unit 12, which are each connected to the microprocessor 10.
  • the control unit 2 also contains a memory module 13, which can also be an EEPROM, a power supply 14, such as a battery, as well as one or more "interfaces" for operating elements, e.g. Keys 15, which are in principle electrical switches, and other input elements, such as Motion detector 16 of a mouse or joystick.
  • Fig. 3 shows the IR transmission protocol using the example of four operating devices.
  • the pulses emitted by the transmitter module 1s are denoted by StS and are transmitted during a first time period Tr and received by all IR receiver modules that are within range.
  • This start or trigger pulse has a predetermined length and synchronizes all operator panels. This is followed by a pause P with a predetermined length.
  • a first time window F1 then begins, in which the IR transmitter module of a first operating device transmits its message T1 to the IR receiver module 1e of the base device.
  • the time window F1 also has a predefined length.
  • the IR receiving module 1e of the base unit receives these pulses, which are referred to as StE on the receiving side.
  • a pause P whereupon the IR transmitter module of the second operating device sends its pulses T2 with a predetermined length in the time window F2, which are also received by the IR receiver module 1e of the base device.
  • the third and fourth base units then transmit in the time windows F3 and F4.
  • a cycle is ended and the base unit sends a new trigger pulse in the next time window Tr, with which a new cycle begins.
  • the individual cycles can follow one another continuously. However, it can also be provided that a cycle is only followed by a new cycle or several cycles when one of the operating devices has sent a request signal to the basic device. The cycles can also be stopped if none of the operating devices has transmitted information for a predetermined number of cycles.
  • the time windows F1-F4 are each of the same length. However, it is also possible to make the time windows of different lengths, each operating device being able to be programmed in an initialization phase, when, based on the start pulse, "its" time window begins and how long it is.
  • the base unit must of course have the same information so that it can assign received pulses to the respective control unit.
  • the basic device uses the transmitted information, such as e.g. a so-called device code, identified and not based on the time window assigned to the respective operator panel. In this case, each operator panel “knows” when "its" time window begins and ends in relation to the start pulse. In this variant, the basic device does not "know" which time window is assigned to which operating device.
  • Both identification methods i.e. Time window / device code, combine with each other, one information is then used to verify the other information. This increases data transmission security. If the identification takes place solely on the basis of the assigned time window, the device code need not be transmitted, as a result of which the transmitted word length is reduced and communication takes place more quickly.
  • Fig. 4 shows the transmission protocol that is sent within a time window.
  • the upper line shows the transmission protocol for the movement of a joystick or a mouse.
  • a first bit 1 is the start bit, which is always a logical "1" here. This is followed by five bits D5 ... DO, which identify the respective device, for example whether it is a mouse, a keyboard or another device.
  • a bit B0 which indicates the status of the battery of the control unit. Is the battery voltage has dropped below a certain value, a logical "0" is transmitted, otherwise a "1".
  • S3, S2, S1 and SO which indicate the step size, i.e. the amount of the mouse speed. Then follow four bits W3, W2, W1 and WO, which represent the angle of the mouse movement.
  • a bit Tx can follow, which contains information about the keys, for example a "1" when a mouse button is pressed and a "0" when the key is released. This means that information about the keys can also be sent in the transmission protocol for the mouse movement, which increases the processing speed, since the next time window that contains the full information about the keys is not waited for.
  • time windows not all time windows, as shown in Fig. 3, must be occupied with messages. If a control element does not send a message to the base unit in one cycle, this time window remains unoccupied. As a result, there can be no overlap of the IR information by different operating devices, which prevents interference in the IR transmission and thus also delays the information transfer, since multiple transmission of the same information is unnecessary.
  • any number of IR control elements can interact with a basic device. All operating devices work quasi-simultaneously within a cycle, since the time offset of the time windows is not noticeable for the user.
  • the cycle time is determined by the length of the trigger information, the number of operator panels and the information content (word length). In principle, the maximum number of control elements is freely programmable and only affects the cycle time.
  • the respective transmitter modules send out a carrier with a carrier frequency of here 56 kHz or a period of 17.9 ⁇ s, and a burst contains 14 carrier pulses and thus a duration of 250 ⁇ s. A pause is also 250 ⁇ s in length.
  • a bit then has a length of 500 ⁇ s.
  • a logical "1" consists of a burst (14 carrier pulses) and a pause.
  • a logical "0" consists of a pause and a burst.
  • the bottom line shows an example of a data word with the bit sequence 11001011.

Abstract

The invention relates to an infrared communications device, comprising a base unit which communicates bidirectionally with a number of operating units. Said communications device uses a transmission protocol which provides that the base unit (1) emits a start pulse (Tr) that is received by all of the operating units (2-5). A time slot (F1-F5) is allocated to each operating unit (2-5), starting from the start pulse (Tr). The operating unit then sends its information to the base unit (1) within this time slot.

Description

Infrarot-KommunikationseinrichtungInfrared communication device
Technisches GebietTechnical field
[0001] Die Erfindung betrifft eine Infrarot-Kommunikationseinrichtung mit einem Basisgerät, das bidirektional mit einer Vielzahl von Bediengeräten kommuniziert.The invention relates to an infrared communication device with a base device that communicates bidirectionally with a variety of control devices.
Stand der TechnikState of the art
[0002] Eine solche Kommunikationseinrichtung ist aus der WO 97/23853 bekannt. Eine solche Kommunikationseinrichtung wird beispielsweise für Computer, Set- Top-Boxen, digitale Broadcasting Systeme, wie z.B. die dBox, Audiosysteme, Videosysteme, Spielekonsolen, Haus-Bussysteme und weitere Infrarot- Applikationen, eingesetzt, welche mittels Standard Infrarot-Fembedienungen, Infrarot-Keyboards, Infrarot-Mäusen, Infrarot-Game-Pads und/oder anderen Infrarot-Bedienelementen mit einer bidirektionalen IR-Schnittstelle gesteuert und bedient werden können. Beispielsweise können mehrere Personen in einem Raum, die je ein Bediengerät haben, gemeinsam ein Computerspiel ausführen. Alle Bediengeräte kommunizieren dabei bidirektional mit dem einen Basisgerät, das über eine bekannte Schnittstelle, wie z.B. eine serielle oder eine parallele Schnittstelle, mit dem Computer verbunden ist. Auch ist es möglich, daß das eine Basisgerät mit einer Vielzahl von fernzusteuernden Geräten verbunden ist, wie z.B. einem Computer, einem CD-Player, einem Videorecorder und sonstigen fernsteuerbaren Geräten. [0003] Bei der eingangs genannten WO 97/23853 ist in einem Ausführungsbeispiel jedem Bediengerät eine individuelle Adresse zugewiesen, mittels derer das Basisgerät das individuelle Bediengerät ansprechen kann und auch dessen Signale identifizieren kann. In einem anderen Ausführungsbeispiel ist jedem Bediengerät ein eigener Kommunikationskanal zugewiesen, beispielsweise durch ein Frequenzmultiplexing, bei dem jedem Kanal eine unterschiedliche Frequenz zugewiesen ist. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel sendet das Basisgerät seine für ein ausgewähltes Bediengerät bestimmte Nachricht und wartet dann auf ein Bestätigungssignal von diesem Bediengerät, worauf dann das nächste Bediengerät in gleicher weise angesprochen wird.Such a communication device is known from WO 97/23853. Such a communication device is used, for example, for computers, set-top boxes, digital broadcasting systems, such as, for example, the dBox, audio systems, video systems, game consoles, house bus systems and other infrared applications, which use standard infrared remote controls, infrared keyboards , Infrared mice, infrared game pads and / or other infrared controls with a bidirectional IR interface can be controlled and operated. For example, several people in a room, each with an operating device, can run a computer game together. All operating devices communicate bidirectionally with the one basic device, which is connected to the computer via a known interface, such as a serial or a parallel interface. It is also possible that the base device is connected to a large number of devices to be controlled remotely, such as a computer, a CD player, a video recorder and other devices which can be controlled remotely. In the above-mentioned WO 97/23853 each operating device is assigned an individual address in one embodiment, by means of which the basic device can address the individual operating device and can also identify its signals. In another exemplary embodiment, each operating device is assigned its own communication channel, for example by frequency multiplexing, in which a different frequency is assigned to each channel. In a further exemplary embodiment, the base device sends its message intended for a selected control device and then waits for a confirmation signal from this control device, whereupon the next control device is addressed in the same way.
[0004] Die WO 98/02995 beschreibt ein Übertragungsverfahren zwischen einer Vielzahl von Stationen, wie z.B. einem Satelliten und mehreren Bodenstationen, wobei der Übertragungskanal in aufeinander folgende Zeitfenster von vorgegebener Länge unterteilt ist, die jeweils aus zwei Teilen bestehen, nämlich einem Datenübertragungsteil und einem kleineren Kanalanforderungsteil. Bei nicht erfolgreicher Datenübertragung wird in dem Kanalanforderungsteil ein Kanalbelegungssignal ausgegeben, das im Falle einer Kollision zwischen dem Kanalbelegungssignal und einem Kanalanforderungssignal für eine neue Nachricht Vorrang erhält.WO 98/02995 describes a transmission method between a plurality of stations, e.g. a satellite and several ground stations, the transmission channel being divided into successive time windows of a predetermined length, each consisting of two parts, namely a data transmission part and a smaller channel request part. In the event of unsuccessful data transmission, a channel occupancy signal is output in the channel request part, which takes precedence for a new message in the event of a collision between the channel occupancy signal and a channel request signal.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
[0005] Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kommunikationseinrichtung zu schaffen, die mit einem sehr einfachen UbertragungsprotokoU eine fehler- und kollisionsfreie Kommunikation zwischen einer Vielzahl von Bediengeräten und einem Basisgerät ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.The object of the invention is to provide a communication device which enables error-free and collision-free communication between a large number of operating devices and a basic device with a very simple transmission protocol. This object is achieved by the features specified in claim 1. Advantageous refinements and developments of the invention can be found in the subclaims.
[0006] Das Grundprinzip der Erfindung besteht darin, daß das Basisgerät einen Startimpuls aussendet, der von allen (erreichbaren) Bediengeräten empfangen wird, und daß jedem Bediengerät ausgehend von dem Startimpuls ein Zeitfenster zugewiesen ist, innerhalb dessen es seine Information an das Basisgerät sendet.The basic principle of the invention is that the base unit sends out a start pulse that is received by all (reachable) control units and that each operating device is assigned a time window based on the start pulse, within which it sends its information to the base device.
[0007] Ein Zyklus besteht also aus einem Startimpuls und einer Anzahl von Zeitfenstern, die der Anzahl von Bedienelementen entsprechen. Ein neuer Zyklus beginnt dann wieder mit einem Startimpuls. Die zeitliche Länge eines Zyklus' ist variabel und hängt von der Anzahl der Bedienelemente ab. Sie wird bei der Konfiguration der Basisstation festgelegt. Je nach Art des individuellen Bediengerätes kann die zeitliche Länge der einzelnen Zeitfenster auch unterschiedlich sein, was bei der Konfiguration der Basisstation festgelegt werden kann.A cycle thus consists of a start pulse and a number of time windows that correspond to the number of controls. A new cycle then starts again with a start pulse. The length of a cycle is variable and depends on the number of controls. It is set when the base station is configured. Depending on the type of individual operating device, the time length of the individual time windows can also be different, which can be determined when configuring the base station.
[0008] Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird ein Startimpuls auf Anforderung eines Bediengerätes ausgelöst. Hierdurch wird der Stromverbrauch der Basisstation reduziert, da nur dann ein Zyklus ausgelöst wird, wenn mindestens ein Bediengerät eine Nachricht an das Basisgerät zu senden hat.According to a development of the invention, a start pulse is triggered at the request of an operating device. This reduces the power consumption of the base station, since a cycle is only triggered when at least one operating device has to send a message to the base device.
[0009] Auch ist es möglich, die Zyklen solange laufen zu lassen, bis in einer vorbestimmten Anzahl von Zyklen kein Signal von irgendeinem der Bediengeräte empfangen wird. Will danach eines der Bedienelemente eine Nachricht senden, so fordert es einen neuen Zyklus an, der mit einem Startimpuls des Bediengerätes beginnt.It is also possible to run the cycles until no signal is received by any of the operating devices in a predetermined number of cycles. If one of the control elements then wants to send a message, it requests a new cycle that begins with a start impulse from the control unit.
[0010] Vorzugsweise erfolgt die Infrarot-Kommunikation zwischen Basis- und Bediengerät mittels zweiphasig modulierter Trägerfrequenz, wodurch eine hohe Übertragungssicherheit gewährleistet wird. Damit ist auch eine hohe Reichweite der IR-Strecke gegeben, womit die Benutzer der Bediengeräte eine größere Bewegungsfreiheit haben. Ein weiterer Vorteil ist die geringe Beeinträchtigung durch andere Quellen, wie Licht, elektromagnetische Störstrahlung etc., da die zweiphasig modulierte Trägerfrequenz von sonstigen Störquellen einwandfrei unterschieden werden kann und sehr geringe Empfangspegel ausreichen. Deshalb müssen die einzelnen Bediengeräte auch nicht gerade auf das Basisgerät hin ausgerichtet sein, da Reflektionen an Gegenständen oder Wänden des Raumes ausreichen, noch ein unterscheidbares Signal auszutauschen. [0011] Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird die Sendeleistung der einzelnen Bediengeräte automatisch minimiert. Hierzu wird bei der Übertragung des Infrarot-Signales von dem Bediengerät zum Basisgerät mindestens ein Bit bzw. Impuls oder auch ein Burst mit stufig verringerter Sendeleistung abgestrahlt. Wird dieses Bit bzw. dieser Impuls vom Basisgerät erkannt, so sendet es ein Bestätigungssignal an das Bediengerät, das für die nächste Sequenz dann mit der verringerten Sendeleistung strahlt. Auch in der nächsten Sequenz wird dann wieder das entsprechende Bit bzw. der vorbestimmte Impuls mit weiter verringerter Sendeleistung abgestrahlt, wobei dieser Vorgang solange wiederholt wird, bis das entsprechende Bit bzw. der entsprechende Impuls vom Basisgerät nicht mehr erkannt wird. Auf das Fehlen des Bestätigungssignals wird die Sendeleistung dann nicht mehr weiter reduziert, sondern ggf. um eine Stufe höher gestellt.Preferably, the infrared communication between the base and control device takes place by means of a two-phase modulated carrier frequency, which ensures a high level of transmission security. This also gives the IR range a long range, which gives users of the control units greater freedom of movement. Another advantage is the low level of interference from other sources, such as light, electromagnetic interference, etc., since the two-phase modulated carrier frequency can be easily distinguished from other sources of interference and very low reception levels are sufficient. Therefore, the individual operating devices do not have to be aligned with the base device, since reflections on objects or walls of the room are sufficient to exchange a distinguishable signal. According to a development of the invention, the transmission power of the individual control devices is automatically minimized. For this purpose, at least one bit or pulse or also a burst with a step-wise reduced transmission power is emitted during the transmission of the infrared signal from the operating device to the basic device. If this bit or pulse is recognized by the base unit, it sends an acknowledgment signal to the control unit, which then emits with the reduced transmission power for the next sequence. In the next sequence, too, the corresponding bit or the predetermined pulse is then emitted again with a further reduced transmission power, this process being repeated until the corresponding bit or the corresponding pulse is no longer recognized by the base device. In the absence of the confirmation signal, the transmission power is then no longer reduced, but may be set one level higher.
[0012] Bei einer anderen Variante wird sozusagen mit einem inversen Bestätigungssignal gearbeitet, d.h. es wird nur dann ein Bestätigungssignal ausgesandt, wenn die in der Sendeleistung reduzierten Impulse nicht mehr empfangen werden. Solange diese Impulse empfangen werden, wird kein Bestätigungssignal ausgesandt, und das Bediengerät reduziert in jedem Zyklus die entsprechenden Impulse um eine Stufe. Da bei dieser Variante insgesamt weniger Information übertragen wird, ist die Kommunikation schneller.In another variant, an inverse confirmation signal is used, so to speak, i.e. an acknowledgment signal is only sent when the pulses reduced in the transmission power are no longer received. As long as these pulses are received, no confirmation signal is sent, and the operator panel reduces the corresponding pulses by one level in each cycle. Since less information is transmitted overall with this variant, communication is faster.
[0013] Diese Vorgehensweise verlängert nicht nur die Lebensdauer der Batterien der Bediengeräte, sondern erhöht auch die Übertragungssicherheit, da die Sendeleistung optimal eingestellt wird, wodurch wiederum die gegenseitige Störung der IR-Empfänger der einzelnen IR-Bedienelemente minimiert wird.This procedure not only extends the life of the batteries of the control units, but also increases the security of transmission, since the transmission power is set optimally, which in turn minimizes the mutual interference of the IR receiver of the individual IR controls.
[0014] Bei bestimmten Bediengeräten, wie z.B. Joystick/Maus-Bewegung und Tasten dieser Geräte, können die Informationen für Tasten und für Bewegung getrennt übertragen werden. Dies kann jeweils in demselben Zeitfenster unterschiedlicher Zyklen erfolgen; es ist aber auch möglich, die Informationen in unterschiedlichen Zeitfenstern desselben Zyklus' zu übertragen. Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird dabei in einem Zeitfenster, beispielsweise dem für die Übertragung der Bewegung, eine zusätzliche Kurzinformation des anderen Zeitfensters, also beispielsweise den Zustand der Tasten, übertragen und umgekehrt bei der Übertragung der Tasten eine Kurzinformation über die Bewegung. Hierdurch erhält man eine schnellere Reaktion auf Änderungen, die insbesondere bei Game Pads von großer Bedeutung ist.With certain operating devices, such as joystick / mouse movement and buttons of these devices, the information for buttons and for movement can be transmitted separately. This can take place in the same time window of different cycles; however, it is also possible to transmit the information in different time windows of the same cycle. According to a development of the invention, in a time window, for example for the transmission of the movement, an additional brief information of the other time window, that is to say, for example, the state of the keys, and conversely, a short information about the movement when the keys are transmitted. This gives you a faster response to changes, which is particularly important for game pads.
[0015] Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles im Zusammenhang mit der Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigt:In the following the invention is explained in more detail using an exemplary embodiment in connection with the drawing. It shows:
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Fig. 1 ein Prinzipschaltbild eines Basisgerätes, das bidirektional mit einer Vielzahl von Bediengeräten kommuniziert; Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Basisgerätes und eines Bediengerätes; Fig. 3 ein Zeitdiagramm einer Sequenz der Kommunikation zwischen dem1 shows a basic circuit diagram of a basic device which communicates bidirectionally with a large number of operating devices; 2 shows a block diagram of a basic device and an operating device; Fig. 3 is a timing diagram of a sequence of communication between the
Basisgerät und einer Anzahl von Bediengeräten; Fig. 4 ein Beispiel von Übertragungsprotokollen; und Fig. 5 ein Zeitdiagramm von Träger und auf modulierten Impulsen für eine logische "0" und eine logische "1".Basic device and a number of operating devices; 4 shows an example of transmission protocols; and Fig. 5 is a timing diagram of carriers and on modulated pulses for a logic "0" and a logic "1".
Weg zur Ausführung der ErfindungWay of carrying out the invention
[0016] In Fig. 1 ist ein Basisgerät 1 dargestellt, das ein IR-Sendemodul 1s und ein IR-Empfangsmodul 1e aufweist. Die ausgesandten bzw. empfangenen IR- Strahlen sind mit einem Pfeil angedeutet. Das Basisgerät kommuniziert mit einer Vielzahl von Bediengeräten 2, 3, 4, 5, die jeweils ebenfalls ein IR-Sendemodul 2s, 3s, 4s, 5s und ein IR-Empfangsmodul 2e, 3e, 4e, 5e aufweisen. Die Anzahl der Bediengeräte ist grundsätzlich frei wählbar und beeinflußt im Ergebnis lediglich die weiter unten im Zusammenhang mit Fig. 3 beschriebene Zykluszeit.In Fig. 1, a base device 1 is shown, which has an IR transmitter module 1s and an IR receiver module 1e. The emitted or received IR rays are indicated by an arrow. The base device communicates with a large number of operating devices 2, 3, 4, 5, each of which likewise has an IR transmitter module 2s, 3s, 4s, 5s and an IR receiver module 2e, 3e, 4e, 5e. The number of operating devices is basically freely selectable and, as a result, only influences the cycle time described further below in connection with FIG. 3.
[0017] Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild von Basisgerät 1 und einem Bediengerät 2. Das Basisgerät enthält einen Mikroprozessor 6, der eine IR-Sendeeinheit 7 ansteuert und eine IR-Empfangseinheit 7', die ebenfalls an den Mikroprozessor 6 angeschlosssen ist. Weiter enthält das Basisgerät ein Speicherbauteil, beispielsweise ein EEPROM 8, und eine Schnittstelle 9, die eine serielle oder parallele Schnittstelle sein kann und die an ein zu steuerndes Gerät, wie z.B. einen nicht dargestellten Computer, angeschlossen ist.Fig. 2 shows a block diagram of base unit 1 and an operating device 2. The base unit contains a microprocessor 6, which controls an IR transmitter unit 7 and an IR receiver unit 7 ', which is also connected to the microprocessor 6 is connected. Furthermore, the basic device contains a memory component, for example an EEPROM 8, and an interface 9, which can be a serial or parallel interface and which is connected to a device to be controlled, such as a computer (not shown).
[0018] Das Bediengerät 2 enthält ebenfalls einen Mikroprozessor 10, eine IR- Sendeeinheit 11 und eine IR-Empfangseinheit 12, die jeweils an den Mikroprozessor 10 angeschlossen sind. Auch die Bedieneinheit 2 enthält einen Speicherbaustein 13, der ebenfalls eine EEPROM sein kann, eine Spannungsversorgung 14, wie z.B. eine Batterie, sowie eine oder mehrere "Schnittstellen" für Bedienelemente, wie z.B. Tasten 15, die im Prinzip elektrische Schalter sind, sowie sonstige Eingabeelemente, wie z.B. Bewegungsmelder 16 einer Maus oder eines Joysticks.The control unit 2 also contains a microprocessor 10, an IR transmitter unit 11 and an IR receiver unit 12, which are each connected to the microprocessor 10. The control unit 2 also contains a memory module 13, which can also be an EEPROM, a power supply 14, such as a battery, as well as one or more "interfaces" for operating elements, e.g. Keys 15, which are in principle electrical switches, and other input elements, such as Motion detector 16 of a mouse or joystick.
[0019] Fig. 3 zeigt das IR-Übertragungsprotokoll am Beispiel von vier Bediengeräten. Die vom Sendemodul 1s ausgesandten Impulse sind mit StS bezeichnet und werden während einer ersten Zeitdauer Tr abgesandt und von allen in Reichweite befindlichen IR-Empfangsmodulen empfangen. Dieser Start- oder Trigger-Impuls hat eine vorbestimmte Länge und synchronisiert alle Bediengeräte. Darauf folgt eine Pause P mit ebenfalls vorbestimmter Länge. Danach beginnt ein erstes Zeitfenster F1 , in welchem das IR-Sendemodul eines ersten Bediengerätes seine Nachricht T1 an das IR-Empfangsmodul 1e des Basisgerätes überträgt. Das Zeitfenster F1 hat ebenfalls eine vordefinierte Länge. Das IR-Empfangsmodul 1e des Basisgerätes empfängt diese Impulse, die empfangsseitig als StE bezeichnet sind. Es folgt wiederum eine Pause P, worauf das IR-Sendemodul des zweiten Bediengerätes seine Impulse T2 mit vorbestimmter Länge im Zeitfenster F2 sendet, die ebenfalls vom IR-Empfangsmodul 1e des Basisgerätes empfangen werden. In gleicher Weise, jeweils nach einer Pause, senden dann das dritte und das vierte Basisgerät in den Zeitfenstern F3 und F4. Nach einer weitere Pause P ist ein Zyklus beendet, und das Basisgerät sendet einen neuen Triggerimpuls im nächsten Zeitfenster Tr, womit ein neuer Zyklus beginnt. [0020] Wahlweise, je nach Programmierung des Basisgerätes, können die einzelnen Zyklen kontinuierlich aufeinanderfolgen. Es kann aber auch vorgesehen sein, daß auf einen Zyklus erst dann ein neuer Zyklus oder mehrere Zyklen folgen, wenn eines der Bediengeräte ein Anforderungssignal an das Basisgerät gesandt hat. Die Zyklen können auch gestoppt werden, wenn für eine vorbestimmte Anzahl von Zyklen keines der Bediengeräte eine Information übertragen hat.Fig. 3 shows the IR transmission protocol using the example of four operating devices. The pulses emitted by the transmitter module 1s are denoted by StS and are transmitted during a first time period Tr and received by all IR receiver modules that are within range. This start or trigger pulse has a predetermined length and synchronizes all operator panels. This is followed by a pause P with a predetermined length. A first time window F1 then begins, in which the IR transmitter module of a first operating device transmits its message T1 to the IR receiver module 1e of the base device. The time window F1 also has a predefined length. The IR receiving module 1e of the base unit receives these pulses, which are referred to as StE on the receiving side. There is again a pause P, whereupon the IR transmitter module of the second operating device sends its pulses T2 with a predetermined length in the time window F2, which are also received by the IR receiver module 1e of the base device. In the same way, each time after a pause, the third and fourth base units then transmit in the time windows F3 and F4. After a further pause P, a cycle is ended and the base unit sends a new trigger pulse in the next time window Tr, with which a new cycle begins. Optionally, depending on the programming of the base unit, the individual cycles can follow one another continuously. However, it can also be provided that a cycle is only followed by a new cycle or several cycles when one of the operating devices has sent a request signal to the basic device. The cycles can also be stopped if none of the operating devices has transmitted information for a predetermined number of cycles.
[0021] Im dargestellten Fall sind die Zeitfenster F1-F4 jeweils gleich lang. Es ist aber auch möglich, die Zeitfenster unterschiedlich lang zu machen, wobei jedes Bediengerät in einer Initialisierungsphase programmiert werden kann, wann, bezogen auf den Startimpuls, "sein" Zeitfenster beginnt und wie lang es ist. Gleiche Information muß natürlich auch das Basisgerät haben, damit es empfangene Impulse dem jeweiligen Bediengerät zuordnen kann. Auch ist es möglich, daß das Basisgerät die einzelnen Bediengeräte anhand übertragener Information, wie z.B. eine sog. Device-Codes, identifiziert und nicht anhand des demjeweiligen Bediengerät zugeordneten Zeitfensters. In diesem Fall "weiß" zwar jedes Bediengerät, wann "sein" Zeitfenster bezogen auf den Startimpuls beginnt und endet. Das Basisgerät "weiß" bei dieser Variante aber nicht, welches Zeitfenster welchem Bediengerät zugewiesen ist. Auch lassen sich beide Identifizierungsmethoden, d.h. Zeitfenster/Device-Code, miteinander kombinieren, wobei die eine Information dann zur Verifizierung der anderen Information verwendet wird. Dadurch wird die Datenübertragungssicherheit erhöht. Erfolgt die Identifizierung allein aufgrund des zugeordneten Zeitfensters, so braucht der Device-Code nicht übertragen zu werden, wodurch die übertragende Wortlänge verringert ist und die Kommunikation schneller erfolgt.In the case shown, the time windows F1-F4 are each of the same length. However, it is also possible to make the time windows of different lengths, each operating device being able to be programmed in an initialization phase, when, based on the start pulse, "its" time window begins and how long it is. The base unit must of course have the same information so that it can assign received pulses to the respective control unit. It is also possible that the basic device uses the transmitted information, such as e.g. a so-called device code, identified and not based on the time window assigned to the respective operator panel. In this case, each operator panel "knows" when "its" time window begins and ends in relation to the start pulse. In this variant, the basic device does not "know" which time window is assigned to which operating device. Both identification methods, i.e. Time window / device code, combine with each other, one information is then used to verify the other information. This increases data transmission security. If the identification takes place solely on the basis of the assigned time window, the device code need not be transmitted, as a result of which the transmitted word length is reduced and communication takes place more quickly.
[0022] Fig. 4 zeigt das Übertragungsprotokoll, das innerhalb eines Zeitfensters abgesandt wird. In der oberen Zeile ist das Übertragungsprotokoll für die Bewegung eines Joysticks oder einer Maus dargestellt. Ein erstes Bit 1 ist das Startbit, das hier immer eine logische "1" ist. Darauf folgen fünf Bits D5 ... DO, die das jeweilige Gerät identifizieren, also beispielsweise ob es sich um eine Maus, eine Tastatur oder ein sonstiges Gerät handelt. Darauf folgt ein Bit B0, das den Zustand der Batterie des Bediengerätes kennzeichnet. Ist die Batteriespannung unter einem bestimmten Wert abgesunken, so wird eine logische "0" übertragen, ansonsten eine "1". Es folgen vier Bits S3, S2, S1 und SO, die die Schrittweite, also den Betrag der Mausgeschwindigkeit, anzeigen. Weiter folgen dann vier Bits W3, W2, W1 und WO, die den Winkel der Mausbewegung repräsentieren.Fig. 4 shows the transmission protocol that is sent within a time window. The upper line shows the transmission protocol for the movement of a joystick or a mouse. A first bit 1 is the start bit, which is always a logical "1" here. This is followed by five bits D5 ... DO, which identify the respective device, for example whether it is a mouse, a keyboard or another device. This is followed by a bit B0, which indicates the status of the battery of the control unit. Is the battery voltage has dropped below a certain value, a logical "0" is transmitted, otherwise a "1". This is followed by four bits S3, S2, S1 and SO, which indicate the step size, i.e. the amount of the mouse speed. Then follow four bits W3, W2, W1 and WO, which represent the angle of the mouse movement.
[0023] Schließlich kann noch ein Bit Tx folgen, das eine Information über die Tasten enthält, beispielsweise eine "1", wenn eine Maustaste gedrückt ist, und eine "0", wenn die Taste losgelassen ist. Damit kann in dem Übertragungsprotokoll für die Mausbewegung auch eine Information über die Tasten übersandt werden, womit die Verarbeitungsgeschwindigkeit erhöht wird, da nicht erst das nächste Zeitfenster abgewartet wird, das die volle Information über die Tasten enthält.Finally, a bit Tx can follow, which contains information about the keys, for example a "1" when a mouse button is pressed and a "0" when the key is released. This means that information about the keys can also be sent in the transmission protocol for the mouse movement, which increases the processing speed, since the next time window that contains the full information about the keys is not waited for.
[0024] In der zweiten Zeile der Fig. 4 ist das Übertragungsprotokoll für die Tasten dargestellt. Auch hier sind ein Startbit, fünf Bits D5-D0 für die Gerätekennung, das Bit B0 für den Batteriezustand vorhanden sowie zwölf Bits T11-T0 für den Zustand verschiedener Tasten. Schließlich kann auch hier ein weiteres Bit Mx übersandt werden, das signalisiert, ob die Maus oder ein Joystick bewegt wird (logische "1") oder nicht bewegt wird (logische "0").In the second line of Fig. 4, the transmission protocol for the keys is shown. There is also a start bit, five bits D5-D0 for the device identification, bit B0 for the battery status and twelve bits T11-T0 for the status of various buttons. Finally, another bit Mx can also be sent here, which signals whether the mouse or a joystick is being moved (logical "1") or not being moved (logical "0").
[0025] Prinzipiell ist es auch möglich, die von einem Bediengerät übersandte Nachricht in zwei Zeitfenster aufzuteilen, die dann nicht unmittelbar aufeinanderfolgen, so daß im Ergebnis die Hälfte der Nachricht eines Bediengerätes ausgewertet wird, dann die Hälfte des nächsten Bediengerätes usw. und dann erst die zweite Hälfte.In principle, it is also possible to divide the message sent by an operating device into two time windows, which then do not immediately follow one another, so that, as a result, half of the message from an operating device is evaluated, then half of the next operating device, etc. and only then the second half.
[0026] Selbstverständlich müssen nicht alle Zeitfenster, wie in Fig. 3 dargestellt, mit Nachrichten belegt sein. Hat ein Bedienelement in einem Zyklus keine Nachricht an das Basisgerät zu senden, so bleibt dieses Zeitfenster unbesetzt. Im Ergebnis können somit keine Überschneidungen der IR-Informationen durch verschiedene Bediengeräte auftreten, wodurch Störungen der IR-Übertragung vermieden werden und damit auch eine Verzögerung der Informationsweitergabe, da eine Mehrfachübertragung derselben Information unnötig ist. [0027] Je nach Anwendungsfall kann eine beliebige Anzahl von IR- Bedienelementen mit einem Basisgerät zusammenwirken. Innerhalb eines Zyklus' arbeiten alle Bediengeräte quasi simultan, da der zeitliche Versatz der Zeitfenster für den Benutzer nicht spürbar ist. Die Zykluszeit wird bestimmt durch die Länge der Triggerinformation, die Anzahl der Bediengeräte und den Informationsinhalt (Wortlänge). Die maximale Anzahl von Bedienelementen ist im Prinzip frei programmierbar und beeinflußt im Ergebnis nur die Zykluszeit.Of course, not all time windows, as shown in Fig. 3, must be occupied with messages. If a control element does not send a message to the base unit in one cycle, this time window remains unoccupied. As a result, there can be no overlap of the IR information by different operating devices, which prevents interference in the IR transmission and thus also delays the information transfer, since multiple transmission of the same information is unnecessary. Depending on the application, any number of IR control elements can interact with a basic device. All operating devices work quasi-simultaneously within a cycle, since the time offset of the time windows is not noticeable for the user. The cycle time is determined by the length of the trigger information, the number of operator panels and the information content (word length). In principle, the maximum number of control elements is freely programmable and only affects the cycle time.
[0028] Aufgrund der bidirektionalen Datenübertragung können auch längere Informationen vom Basisgerät zu den Bediengeräten übertragen werden, beispielsweise Daten zur Funktionsweise oder zum Update.Because of the bidirectional data transmission, longer information can also be transmitted from the base unit to the operating units, for example data on the functioning or on the update.
[0029] Fig. 5 erläutert noch die Modulationsart. Die jeweiligen Sendemodule senden einen Träger mit einer Trägerfrequenz von hier 56 kHz bzw. einer Periode von 17,9 μs aus, und ein Burst enthält 14 Trägerpulse und damit eine Dauer von 250 μs. Eine Pause hat ebenfalls eine Länge von 250 μs.5 also explains the type of modulation. The respective transmitter modules send out a carrier with a carrier frequency of here 56 kHz or a period of 17.9 μs, and a burst contains 14 carrier pulses and thus a duration of 250 μs. A pause is also 250 μs in length.
[0030] Ein Bit hat dann eine Länge von 500 μs. Eine logische "1" besteht hier aus einem Burst (14 Trägerimpulsen) und einer Pause. Eine logische "0" besteht aus einer Pause und einem Burst. In der untersten Zeile ist ein Beispiel für ein Datenwort der Bitfolge 11001011 angegeben. A bit then has a length of 500 μs. A logical "1" consists of a burst (14 carrier pulses) and a pause. A logical "0" consists of a pause and a burst. The bottom line shows an example of a data word with the bit sequence 11001011.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patent claims
1. Infrarot-Kommunikationseinrichtung mit einem Basisgerät, das bidirektional mit einer Vielzahl von Bediengeräten kommuniziert, dadurch gekennzeichnet, daß das Basisgerät (1) einen Startimpuls (Tr) aussendet, der von allen Bediengeräten (2-5) empfangen wird und daß jedem Bediengerät (2-5) ausgehend von dem Startimpuls (Tr) ein Zeitfenster (F1-F5) zugewiesen ist, innerhalb dessen es seine Information an das Basisgerät (1) sendet.1. Infrared communication device with a base device that communicates bidirectionally with a large number of control devices, characterized in that the base device (1) sends out a start pulse (Tr) which is received by all control devices (2-5) and that each control device ( 2-5) starting from the start pulse (Tr) a time window (F1-F5) is assigned, within which it sends its information to the base unit (1).
2. Infrarot-Kommunikationseinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Startimpuls (Tr) des Basisgerätes (1) auf eine Anforderung eines Bediengerätes (2-5) ausgelöst wird.2. Infrared communication device according to claim 1, characterized in that the start pulse (Tr) of the base unit (1) is triggered by a request from an operating unit (2-5).
3. Infrarot-Kommunikationseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Infrarot-Übertragung mittels zweiphasig modulierter Trägerfrequenz erfolgt.3. Infrared communication device according to claim 1 or 2, characterized in that the infrared transmission takes place by means of a two-phase modulated carrier frequency.
4. Infrarot-Kommunikationseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, , daß die Bediengeräte pro Sequenz mindestens einen vorbestimmten Impuls mit verringerter Sendeleistung abstrahlen, daß das Basisgerät, sofern dieser mindestens ein Impuls von ihm als richtig erkannt wird, eine Information an das entsprechende Bediengerät sendet, worauf das Bediengerät in der folgenden Sequenz den mindestens einen vorbestimmten Impuls mit weiter verringerter Sendeleistung abstrahlt und dieser Vorgang solange wiederholt wird, bis der in der Sendeleistung reduzierte vorbestimmte Impuls von dem Basisgerät nicht mehr als richtig erkannt wird, worauf dann das Bediengerät in der folgenden Sequenz mit um einer Stufe erhöhten Sendeleistung sendet. 4. Infrared communication device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the operating devices emit at least one predetermined pulse with reduced transmission power per sequence, that the basic device, provided that at least one pulse is recognized by it as correct, provides information the corresponding control unit transmits, whereupon the control unit emits the at least one predetermined pulse with a further reduced transmission power in the following sequence and this process is repeated until the predetermined pulse, which is reduced in the transmission power, is no longer recognized as correct by the base unit, whereupon the Control unit sends in the following sequence with one step higher transmission power.
5. Infrarot-Kommunikationseinrichtung nach einem Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Informationen der einzelnen Bediengeräte auf mehrere, nicht unmittelbar aufeinanderfolgende Zeitfenster aufgeteilt sind.5. Infrared communication device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the information of the individual operating devices is divided into a plurality of time windows which are not immediately successive.
6. Infrarot-Kommunikationseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Bediengeräten mit mehreren Funktionen, wie z.B. Tasten- und Bewegungsfunktionen, in dem Zeitfenster für die Übertragung der einen Funktion eine Kurzinformation für die andere Funktion übertragen wird.6. Infrared communication device according to one of claims 1 to 4, characterized in that in operating devices with a plurality of functions, such as. Key and movement functions, in the time window for the transmission of one function, brief information for the other function is transmitted.
7. Infrarot-Kommunikationseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Startimpuls (Tr) beginnende Zyklen solange wiederholt werden, bis in einer vorbestimmten Anzahl von Zyklen keinerlei Informationen vom Basisgerät (1) empfangen werden. 7. Infrared communication device according to one of claims 2 to 6, characterized in that with a start pulse (Tr) beginning cycles are repeated until no information is received from the base unit (1) in a predetermined number of cycles.
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