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使用发光二极管并发显示和数据通信的系统和方法

来源:优w88   发布时间:2019-11-26   点击量:31

使用发光二极管并发显示和数据通信的系统和方法

提供一种使用发光二极管(LED)发射的可见光的基于数字信息的调制和编码的并发信令和数据通信系统。一种通用的系统包括耦合到相应的计算机系统(10,12)的发射机(14a)和接收机电路(16)。发射机(14a)进一步耦合到用于同时显示和数据通信的LED信标(14b),LED点阵显示(22),或其他的LED配置。耦合到发射机(14a)的计算机(10)用于控制LEDs的数据通信功能,并且还可用于控制显示功能。一个分离的计算机还可以用于控制与数据通信功能不同的显示功能。耦合到接收机的计算机(12)解释经发射机(14a)和接收机(16)之间的光链路通信的数据,并且还可以将该信息显示给系统用户。提供两种发射机和接收机设计,一种用于非多任务分配环境以及另一种设计用于多任务分配环境。提供通用系统的几种应用,包括车速限定应用,车位和指引系统应用,以及一个便携式旅行信息和位置系统应用。

使用Manchester编码具有三个优点。首先,其易于实现。第二,其提供一个从发射机到接收机的附加计时信号。第三,其保持具有50%工作循环的恒定LEDs亮度。然而,该编码方案需要两个比特以表示一个数据比特,并且由此二等分系统带宽。使用Manchester编码,图3所述的1024字节的数据帧仅发送512字节的实际数据。尽管Manchester编码是本发明的优选编码方案,应该认识到也可以使用很多其它的编码技术,并且这些都处于本发明的范围之内。

图11是与图9中的数字数据接收机有关的操作条件的示意图,其中在帧之间接收空闲字节。当发射机的PC比发射机的SIO慢地送出数据时出现该情况。图11示出该情况下接收机接收数据所需的定时。接收机的PC将等待下一个输入帧的开始。在SIO 154已接收一个页面开始之后,PC开始从刚被SIO写入的页面读出数据。

如根据优选实施例所详细描述的,这些仅是本发明的很多优点中的一些优点。正如可以认识到,本发明可以是其它以及与下面特定列出的实施例不同的实施例,并且其细节可以在各个方面进行修改,所有这些都不脱离本发明。因此,优选实施例的附图和描述仅被认为是示意性的,而不具有限定性。

在实现图9所示的设计时应考虑与来自发射机的空闲字节的接收有关的几个操作条件,以及差错帧的来源。在下面描述的图10-12示出这三个条件。

回到附图,图4是用于本发明的并发显示和数据通信系统的优选数字数据发射机40的方框图。该设计(设计一)最好用于操作一个非多任务分配操作系统的PC,工作站,或嵌入式计算机。发射机40可被耦合到图1所示的信标LED14,或图2所示的LED点阵显示器22。该优选发射机40包括:并行口接口42;数据锁存器44;接口控制电路43;系统振荡器56;系统控制电路50;波特率预标量58;循环计数器54;并行到串行转换器48;以及数据发射机46。

在回到讨论用于数据发射机(14或22)和接收机(16)的两个设计之前,考虑本发明的几个数据通信方面是有益的,包括:(i)误码率;(ii)协议设计;和(iii)编码方案。

串行到并行电路70是一个8位串行输入/并行输出移位寄存器,8位串行输入/并行输出移位寄存器用于将串行数据转换为到数据锁存器66的并行数据。串行到并行电路70由来自系统控制电路72的定时信号RXCLK控制。该数据锁存器66锁存用于PC的并行口的62的并行数字数据。数据锁存器66是一个具有3态输出的八进制D-型触发器。当PC要得到数据时,来自PC的信号GetDATA启动数据锁存器66的输出。接着,由于用于存储缓冲数据的信号(“StrBUFF”)到达数据锁存器66,将其输入的并行数据锁存到其输出。

使用发光二极管并发显示和数据通信的系统和方法

图2是使用LED点阵显示22作为并发部件的根据本发明的通用并发显示和数据通信系统的示意图。该LED显示面板22用于以信息的并发显示的形式提供可见消息信号,以及数据传输。该系统的传输侧包括两个计算机10A,10B。计算机10A中的一个用于控制并发LED显示22的数据通信功能,而另一个计算机10B控制LED点阵22的信息显示功能。这些计算机10A,10B通过一个适当的接口电路20耦合到LED点阵22,该接口电路20可以包括一个发射机电路(与图1中的14A以及下面讨论的14A的实施例类似),并且还可以包括用于控制点阵22的显示功能的电路。作为一种替换,取代用于控制点阵22的计算机10A,10B,可以仅使用一个计算机通过接口电路20管理两个功能。一个可执行计算机程序运行在这两个计算机上,一个计算机用于控制显示的数据通信功能而另一个计算机用于显示面板22上的字符,装饰模式或消息的可视显示控制。

使用Manchester编码具有三个优点。首先,其易于实现。第二,其提供一个从发射机到接收机的附加计时信号。第三,其保持具有50%工作循环的恒定LEDs亮度。然而,该编码方案需要两个比特以表示一个数据比特,并且由此二等分系统带宽。使用Manchester编码,图3所述的1024字节的数据帧仅发送512字节的实际数据。尽管Manchester编码是本发明的优选编码方案,应该认识到也可以使用很多其它的编码技术,并且这些都处于本发明的范围之内。

PC和SIO的两个地址计数器124,116最好为分开的计数器。这两个计数器由信号PCNext以及INC(来自定时控制电路112)增加以产生双口RAM 122的地址。这两个计数器由来自PC的FrameStx信号复位。它们还产生被称为TerSIO以及TerPC的两个信号以分别指示SIO和PC的存储器存取结束。

在图19示出的系统,调制由规定区域内的交通灯182,路灯180,消息显示牌184或路标186(或类似装置)上的发光二极管(LED)发射的可见光,以便可见信号带有位置,本地区地图,公共交通站,相邻区域内的主要景点/建筑物和/或指引信息或其它类型的信息或数据。交通灯182,路灯180,消息显示牌184或路标186还可以包括用于接收旅行者请求信号的装置270。旅行者或徒步旅行者具有一个便携式信息和定位系统290,该系统包括用于从并发显示/数据通信部件(180,182,184,186)接收调制信息并将信息发送回与这些部件有关的接收机270的装置。可以由显示装置272显示位置,旅行和指引信息,显示装置272作为便携式系统290的一部分,并且位置,旅行和指引信息还可以通过所加入的扬声器280表示为音频信号。显示装置272可以包括具有使用十字准线的指示旅行者的位置地图显示278,用于向旅行者显示信息选择菜单的信息接口274,用于向旅行者显示位置选择菜单的位置接口276,选择按钮282,以及用于通过接口菜单移动的滚动按钮284。在接口内还可以提供其它部件。

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