專利名稱：一種智能天線系統(tǒng)的多點(diǎn)數(shù)據(jù)采集和傳輸裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及智能天線系統(tǒng)的多點(diǎn)數(shù)據(jù)采集和傳輸，特別是WCDMA智能天線系統(tǒng)的多點(diǎn)數(shù)據(jù)采集和傳輸。
背景技術(shù)：
目前在WCDMA智能天線系統(tǒng)里，系統(tǒng)經(jīng)常要求對(duì)來自射頻前端的信號(hào)，比如前向功率，駐波比告警，低噪放過欠流告警，電源狀態(tài)等；另外還有射頻單元的場(chǎng)強(qiáng)指示，靜態(tài)功率控制，發(fā)信機(jī)功率，頻綜等大量的信號(hào)進(jìn)行處理，這些信號(hào)既有數(shù)字信號(hào)，又有模擬信號(hào)，對(duì)于這些大量信號(hào)的處理，我們常常選用帶有多通道采樣的芯片，如果要采樣的數(shù)據(jù)通道數(shù)不超過所選擇的芯片通道數(shù)時(shí)，可以滿足要求，但是當(dāng)需要采樣的數(shù)據(jù)通道大大超過單芯片采樣通道數(shù)時(shí)，不得不增加這樣的多通道采樣芯片。隨之而來的問題是由于這種芯片常常價(jià)格昂貴，從而提高了系統(tǒng)成本。特別是隨著通訊業(yè)務(wù)的快速增長(zhǎng)，數(shù)據(jù)量急劇加大時(shí)，一片這樣的芯片往往不能滿足數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)要求，常常需要幾片這樣的芯片才能滿足要求，這樣不但加大了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的成本，而且也將占用控制數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的控制系統(tǒng)大量資源，系統(tǒng)擴(kuò)展很不方便，隨著系統(tǒng)的擴(kuò)展，整個(gè)系統(tǒng)的復(fù)雜程度提高，這對(duì)控制系統(tǒng)的要求相應(yīng)提高，必須選用資源充足、可靠性更高的控制系統(tǒng)。這無疑也將間接導(dǎo)致控制系統(tǒng)的成本提高。
另一方面，數(shù)據(jù)采集完成后，一般的處理方法是通過專門的數(shù)據(jù)總線以并行方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。當(dāng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位數(shù)不是這些數(shù)據(jù)線的整數(shù)倍時(shí)，無疑將浪費(fèi)數(shù)據(jù)線資源。如果改用串行方式傳輸則必須占用芯片寶貴的串口資源，這在某些需要利用串口進(jìn)行通訊的場(chǎng)合是不允許的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提出一種智能天線系統(tǒng)的多點(diǎn)數(shù)據(jù)采集和傳輸裝置，并提出用此裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)姆椒?，解決多點(diǎn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中由于采用多通道芯片帶來的高成本和占用控制系統(tǒng)資源多的問題。
本發(fā)明中的多點(diǎn)數(shù)據(jù)采集和傳輸裝置，包括具有IIC接口功能的控制系統(tǒng)，帶有IIC接口的數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，帶有IIC接口的傳輸芯片，由數(shù)據(jù)線和時(shí)鐘線組成的IIC總線，IIC總線的擴(kuò)展芯片；所述控制系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)線(SDA)和時(shí)鐘線(SCL)與數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片、傳輸芯片、總線擴(kuò)展芯片相連；所述控制系統(tǒng)在IIC總線通訊中發(fā)起始命令和中止命令；所述數(shù)據(jù)模轉(zhuǎn)換芯片和傳輸芯片接受控制系統(tǒng)的指令，與控制系統(tǒng)通訊完成數(shù)據(jù)的接收和上傳；所述IIC總線擴(kuò)展芯片降低總線的負(fù)載電容和對(duì)數(shù)據(jù)線和時(shí)鐘線進(jìn)行緩沖，以增強(qiáng)總線的帶載能力。所述控制系統(tǒng)是一個(gè)帶IIC接口功能的主控芯片?？刂葡到y(tǒng)還通過下發(fā)地址(一般是7位)和讀寫控制信號(hào)來控制掛接在IIC總線上的芯片與主控芯片通訊。因?yàn)閽旖拥男酒^多，只有芯片自身的地址和主控器件下發(fā)的地址一致的那個(gè)芯片將作出響應(yīng)。此外它也對(duì)IIC總線的狀態(tài)進(jìn)行處理，當(dāng)總線狀態(tài)非法時(shí)采取停止總線或重發(fā)原先的命令。掛接在IIC總線上的帶IIC接口的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換芯片和傳輸芯片，它接受控制系統(tǒng)的指令，與控制系統(tǒng)通訊完成數(shù)據(jù)的接收和上傳功能，并對(duì)總線的正常狀態(tài)和非法狀態(tài)作出響應(yīng)。IIC總線包括一根數(shù)據(jù)線SDA和一根時(shí)鐘線SCL，它將控制系統(tǒng)和各數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換芯片、傳輸芯片以及擴(kuò)展芯片完整的聯(lián)系起來，是完成IIC總線通訊的路徑。IIC總線擴(kuò)展芯片對(duì)IIC總線具有增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)擴(kuò)展功能。由于IIC總線的400PF的容限使得通訊距離有限，為了完成遠(yuǎn)處數(shù)據(jù)的正常采集與傳輸必須延長(zhǎng)通訊距離，使用IIC總線擴(kuò)展芯片后，它能有效降低總線的負(fù)載電容，又由于對(duì)數(shù)據(jù)線和時(shí)鐘都具有緩沖功能使得采用一般的連接線來擴(kuò)展IIC總線長(zhǎng)度成為可能。
本發(fā)明中多點(diǎn)數(shù)據(jù)采集和傳輸方法，其方法步驟如下第一步IIC總線初始化第二步多點(diǎn)數(shù)據(jù)采集和傳輸，本步驟又可以包括如下幾步1、區(qū)分對(duì)模擬量和數(shù)字量的處理；對(duì)于模擬量，采用主發(fā)主收的工作模式，先采樣，然后通過IIC總線將數(shù)據(jù)放到存儲(chǔ)區(qū)，這一過程一直持續(xù)到一個(gè)芯片的所有模擬通道的模擬量采樣完畢；對(duì)于數(shù)字量，直接采用主收的工作模式，數(shù)據(jù)直接通過IIC總線放到存儲(chǔ)區(qū)；2、IIC總線初始化重復(fù)第一步；3、下一個(gè)芯片進(jìn)入工作狀態(tài)，重復(fù)上述1、2、3步驟直到IIC總線上的所有芯片全部工作結(jié)束。
第三步總線結(jié)束，關(guān)閉IIC總線中斷。
本發(fā)明與現(xiàn)有的通過單純選用多通道芯片獲得多點(diǎn)數(shù)據(jù)采集以及通過專用數(shù)據(jù)總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)相比它有如下優(yōu)點(diǎn)1、通過選用通道數(shù)少的低價(jià)位芯片級(jí)聯(lián)獲得多點(diǎn)數(shù)據(jù)采集和傳輸功能，只要選用的芯片合適，在總線驅(qū)動(dòng)許可的條件下總可以滿足多點(diǎn)數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)男枨螅瑫r(shí)避免帶多通道的單芯片在需采樣和傳輸?shù)馁Y源通道數(shù)少于芯片的通道數(shù)時(shí)產(chǎn)生的通道閑置資源浪費(fèi)問題。
2、通過通道數(shù)少的低價(jià)位芯片級(jí)聯(lián)獲得與多通道芯片同樣的功能，由于其價(jià)位低廉，降低了系統(tǒng)的構(gòu)建成本，同時(shí)多片級(jí)聯(lián)，其中某一個(gè)通道損壞只需更換相應(yīng)的芯片，其它的芯片仍然可以正常工作，降低了維護(hù)成本；3、本發(fā)明采用的中斷方法并不占用主控芯片的外部硬件中斷口，它采用軟中斷的方法來實(shí)現(xiàn)，節(jié)省了主控芯片的硬件中斷資源。另外采用該技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)也是在IIC總線上完成的，不需要占用主控芯片的專用數(shù)據(jù)線，數(shù)據(jù)采集，中斷，傳輸全部通過IIC總線完成，無疑節(jié)省了資源。
4、由于該技術(shù)中IIC總線采用了擴(kuò)展芯片，使得多點(diǎn)數(shù)據(jù)采集和傳輸裝置可以遠(yuǎn)距離發(fā)揮作用。


圖1是本發(fā)明中的多點(diǎn)數(shù)據(jù)采集和傳輸裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明中的多點(diǎn)數(shù)據(jù)采集和傳輸方法的主發(fā)主收工作模式總流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)技術(shù)方案的實(shí)施作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
如圖1所示，圖中101和111表示IIC總線的數(shù)據(jù)線；103和112表示IIC總線的時(shí)鐘線；105和107表示IIC總線的擴(kuò)展時(shí)鐘線；106和108表示IIC總線的擴(kuò)展數(shù)據(jù)線。
裝置包括帶有IIC接口功能的主控芯片(具體實(shí)施中，主控芯片可以用單片機(jī))100，數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片102、113，數(shù)據(jù)傳輸芯片104、114，IIC總線擴(kuò)展芯片109、110組成。其中的帶有IIC接口功能的主控芯片處于主控器件的地位；數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片一方面要將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，另一方面還要將對(duì)應(yīng)各轉(zhuǎn)換通道的數(shù)據(jù)傳給主控器件，在系統(tǒng)中處于從器件地位；數(shù)據(jù)傳輸芯片直接將數(shù)字信號(hào)傳給主控器件，在系統(tǒng)中也處于從器件地位；IIC總線擴(kuò)展芯片不受主控器件的控制，它只起到對(duì)數(shù)據(jù)線和時(shí)鐘線的緩沖作用，增強(qiáng)總線在遠(yuǎn)距離擴(kuò)展時(shí)的帶載能力。
下面詳細(xì)說明處理步驟多點(diǎn)數(shù)據(jù)采集和傳輸要根據(jù)處理信號(hào)的性質(zhì)采用不同的流程，如果是處理模擬信號(hào)，則必須經(jīng)過模擬到數(shù)字的變換和過程，然后再進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸工作。如果處理數(shù)字信號(hào)則直接傳輸即可。根據(jù)IIC總線的協(xié)議，總線的工作模式有四種主發(fā)，主收，從發(fā)，從收。本發(fā)明只使用主工作模式。
如圖2所示，首先進(jìn)行IIC總線初始化，該步驟又可細(xì)分如下1、將IIC總線中的數(shù)據(jù)線和時(shí)鐘線分別置于高電平；2、設(shè)立標(biāo)志將IIC總線標(biāo)識(shí)為開始狀態(tài)；3、將IIC總線的中斷控制寄存器中的中斷使能位置于高電平，即使能中斷；4、寫IIC總線控制寄存器使總線釋放并處于啟動(dòng)狀態(tài)；5、等待總線正常結(jié)束。
總線正常結(jié)束后；再次將IIC總線標(biāo)識(shí)為開始狀態(tài)。
IIC總線初始化到第5步時(shí)，流程將跳入IIC中斷處理(中斷處理過程也就是數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)倪^程，為了順利完成這一過程，主控芯片根據(jù)總線的各種狀態(tài)，即狀態(tài)寄存器的值，來分別控制總線使之處于啟動(dòng)，停止，讀寫地址，讀寫數(shù)據(jù)，應(yīng)答等狀態(tài)，同時(shí)協(xié)調(diào)多個(gè)芯片的工作順序，從而保證總線順利完成數(shù)據(jù)采集和傳輸功能)。IIC中斷的中斷號(hào)設(shè)置為5，此時(shí)總線的工作模式為主發(fā)工作模式。當(dāng)IIC總線的狀態(tài)寄存器的狀態(tài)值為08H時(shí)，將掛接在總線上的從器件的寫地址和寫方向位裝入IIC總線的數(shù)據(jù)寄存器，然后設(shè)置總線的控制寄存器的值為16進(jìn)制的C4，狀態(tài)寄存器的狀態(tài)值為10H時(shí)，表示總線重新啟動(dòng)。下面所進(jìn)行的工作也是裝入從器件的寫地址和寫方向位，設(shè)置總線的控制寄存器的值為16進(jìn)制的C4；當(dāng)IIC總線的狀態(tài)寄存器的狀態(tài)值為18H時(shí)，此時(shí)要將從器件的控制字送入數(shù)據(jù)寄存器，也就是選擇模數(shù)轉(zhuǎn)換器件的轉(zhuǎn)換通道。然后設(shè)置總線控制寄存器的值為16進(jìn)制的C4。如果模數(shù)轉(zhuǎn)換器件的轉(zhuǎn)換通道多于一個(gè)，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)通道轉(zhuǎn)換完畢時(shí)，總線的狀態(tài)寄存器的值將為28H，將下一個(gè)轉(zhuǎn)換通道的通道號(hào)送入總線的數(shù)據(jù)寄存器，即選擇下一個(gè)通道進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。同時(shí)設(shè)置總線的控制寄存器的值為16進(jìn)制C4，如果所有的轉(zhuǎn)換通道全部工作完畢，則將控制寄存器的值設(shè)置為16進(jìn)制的D4。在此狀態(tài)時(shí)還要設(shè)立標(biāo)志表示總線發(fā)送數(shù)據(jù)完畢，為下面將要進(jìn)行的總線初始化做準(zhǔn)備。如果總線的狀態(tài)寄存器的值為20H，表示主控器件發(fā)送從器件寫地址和寫方向位后，從器件沒有返回應(yīng)答，此時(shí)將控制寄存器要設(shè)置為16進(jìn)制D4，下達(dá)總線停止命令。如果總線的狀態(tài)寄存器的值為30H，表示主控器件發(fā)送數(shù)據(jù)后，從器件沒有返回應(yīng)答，控制寄存器也要設(shè)置為16進(jìn)制D4。總線的狀態(tài)寄存器的狀態(tài)為38H也是一種錯(cuò)誤轉(zhuǎn)狀態(tài)，此時(shí)將控制寄存器的值設(shè)置為16進(jìn)制的E4，以等待總線釋放重新進(jìn)入啟動(dòng)狀態(tài)。
主發(fā)模式結(jié)束后，總線重新進(jìn)入初始化狀態(tài)。初始化結(jié)束后，進(jìn)入中斷流程。根據(jù)IIC總線的狀態(tài)寄存器來給總線的控制寄存器設(shè)置不同的值，此時(shí)總線的工作模式已經(jīng)改為主收模式。當(dāng)總線狀態(tài)寄存器的值分別處于08H和10H狀態(tài)時(shí)除了將從器件的讀地址和讀方向位送入數(shù)據(jù)寄存器這一點(diǎn)與主發(fā)模式不同外，對(duì)控制寄存器的設(shè)置分別與主發(fā)模式相同。當(dāng)總線狀態(tài)寄存器的值為38H時(shí)，總線錯(cuò)誤，將控制寄存器設(shè)置為16進(jìn)制E4，以等待總線釋放重新進(jìn)入啟動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)總線狀態(tài)寄存器的值為40H時(shí)，將控制寄存器設(shè)置為16進(jìn)制C4，主控器件將接收數(shù)據(jù)。當(dāng)總線狀態(tài)寄存器的值為48H時(shí)，將控制寄存器設(shè)置為16進(jìn)制D4，因發(fā)送讀地址和讀方向位后未收到應(yīng)答，因此下達(dá)總線停止命令。當(dāng)總線狀態(tài)寄存器的值為50H時(shí)，進(jìn)入數(shù)據(jù)接收狀態(tài)，如果數(shù)據(jù)接收完畢則將控制寄存器設(shè)置為16進(jìn)制C0，總線將結(jié)束；否則將控制寄存器設(shè)置為16進(jìn)制C4，繼續(xù)做好接收數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。當(dāng)總線狀態(tài)寄存器的值為58H時(shí)，將控制寄存器設(shè)置為16進(jìn)制D4，發(fā)送總線停止條件，同時(shí)設(shè)立標(biāo)志表示總線結(jié)束，為下次總線初始化做好準(zhǔn)備。
至此模擬信號(hào)的處理流程結(jié)束，數(shù)字信號(hào)的處理流程省去主發(fā)模式只需要主收模式如圖2中的虛線框內(nèi)的部分，流程處理完全同上。
上面的流程是關(guān)于單芯片的詳細(xì)工作流程的，多點(diǎn)數(shù)據(jù)采集和傳輸系統(tǒng)中的其它芯片工作流程完全與此相同，根據(jù)信號(hào)是模擬信號(hào)還是數(shù)字信號(hào)分別選擇主發(fā)主收和主收兩種工作流程即可。當(dāng)一個(gè)芯片工作完畢時(shí)，下一個(gè)芯片只要將總線初始化后即可進(jìn)入工作狀態(tài)，因此多點(diǎn)數(shù)據(jù)采集和傳輸系統(tǒng)的工作模式可以簡(jiǎn)單地表述為一個(gè)芯片工作—總線初始化—另一個(gè)芯片工作—總線初始化……總線結(jié)束。
最后，所有芯片工作結(jié)束，關(guān)閉IIC總線，關(guān)閉IIC總線中斷。
權(quán)利要求
1.一種智能天線系統(tǒng)的多點(diǎn)數(shù)據(jù)采集和傳輸裝置，其特征在于，包括具有IIC接口功能的控制系統(tǒng)，帶有IIC接口的數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，帶有IIC接口的傳輸芯片，由數(shù)據(jù)線和時(shí)鐘線組成的IIC總線，IIC總線的擴(kuò)展芯片；所述控制系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)線和時(shí)鐘線與數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片、傳輸芯片、總線擴(kuò)展芯片相連；所述控制系統(tǒng)在IIC總線通訊中發(fā)起始命令和中止命令；所述數(shù)據(jù)模轉(zhuǎn)換芯片和傳輸芯片接受控制系統(tǒng)的指令，與控制系統(tǒng)通訊完成數(shù)據(jù)的接收和上傳；所述IIC總線擴(kuò)展芯片降低總線的負(fù)載電容和對(duì)數(shù)據(jù)線和時(shí)鐘線進(jìn)行緩沖，以增強(qiáng)總線的帶載能力。
2.權(quán)利要求1所述的智能天線系統(tǒng)的多點(diǎn)數(shù)據(jù)采集和傳輸裝置，其特征在于，所述控制系統(tǒng)是帶IIC接口功能的主控芯片。
3.權(quán)利要求2所述的智能天線系統(tǒng)的多點(diǎn)數(shù)據(jù)采集和傳輸裝置，其特征在于，所述主控芯片是單片機(jī)。
4.一種進(jìn)行智能天線系統(tǒng)的多點(diǎn)數(shù)據(jù)采集和傳輸方法，包括以下步驟4.1 IIC總線初始化；4.2 對(duì)總線上的一塊芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和傳輸對(duì)于模擬量，采用主發(fā)主收的工作模式，先采樣，將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，然后通過IIC總線將數(shù)據(jù)放到存儲(chǔ)區(qū)，直到一個(gè)芯片的所有模擬通道的模擬量采樣完畢；對(duì)于數(shù)字量，直接采用主收的工作模式，數(shù)據(jù)直接通過IIC總線放到存儲(chǔ)區(qū)；4.3 再對(duì)IIC總線初始化后，對(duì)下一個(gè)芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和傳輸；4.4 對(duì)IIC總線上的所有芯片數(shù)據(jù)采集和傳輸工作結(jié)束，關(guān)閉IIC總線中斷。
5.權(quán)利要求4所述的進(jìn)行智能天線系統(tǒng)的多點(diǎn)數(shù)據(jù)采集和傳輸方法，其特征在于，所述IIC總線初始化的方法為5.1 將IIC總線中的數(shù)據(jù)線和時(shí)鐘線分別置于高電平；5.2 設(shè)立標(biāo)志將IIC總線標(biāo)識(shí)為開始狀態(tài)；5.3 將IIC總線的中斷控制寄存器中的中斷使能位置于高電平，即使能中斷；5.4 寫IIC總線控制寄存器使總線釋放并處于啟動(dòng)狀態(tài)。
全文摘要
一種智能天線系統(tǒng)的多點(diǎn)數(shù)據(jù)采集和傳輸裝置及方法，在包括具有IIC接口功能的控制系統(tǒng)、帶有IIC接口的數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片、傳輸芯片、IIC總線、IIC總線的擴(kuò)展芯片的裝置中，先進(jìn)行IIC總線初始化；然后對(duì)多點(diǎn)數(shù)據(jù)采集和傳輸，對(duì)模擬量和數(shù)字量分別進(jìn)行處理；每對(duì)一塊芯片采集和傳輸完畢，對(duì)IIC總線初始化后采集和傳輸另一塊芯片的數(shù)據(jù)，直到IIC總線上的所有芯片全部工作結(jié)束。本發(fā)明可以滿足多點(diǎn)數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)男枨螅瑫r(shí)避免帶多通道的單芯片在需采樣和傳輸?shù)馁Y源通道數(shù)少于芯片的通道數(shù)時(shí)產(chǎn)生的通道閑置資源浪費(fèi)；降低了系統(tǒng)的構(gòu)建成本和維護(hù)成本；采用擴(kuò)展芯片，使得多點(diǎn)數(shù)據(jù)采集和傳輸裝置可以遠(yuǎn)距離發(fā)揮作用。
文檔編號(hào)G06F13/40GK1808931SQ20051003288
公開日2006年7月26日 申請(qǐng)日期2005年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月18日
發(fā)明者毛建華, 李景毅, 王顏, 康鳳岐 申請(qǐng)人:中興通訊股份有限公司