专利名称：用于将无线设备关联至控制台设备的系统的制作方法图1是示出了在其中可以实现本发明各方面的游戏控制台的框图2示出了控制器和LED指示器；图3和4示出了在绑定过程期间执行的示例性过程；图5和6示出了在发现过程期间执行的示例性过程；以及图7和8示出了传达给玩家的示例性通知和屏幕上显示。详细描述图1示出了在其中可以实现本发明的某些方面的多媒体/游戏控制台100 的功能组件。多媒体控制台100包括具有1级高速缓存102、 2级高速缓存104和闪存ROM (只读存储器)106的中央处理单元(CPU) 101。 1级高速缓存 102和2级高速缓存104临时存储数据并因此减少存储器访问周期的次数，从 而改进处理速度和吞吐量。CPU101可以设置成具有一个以上的核，以及附加 的1级和2级高速缓存102和104。闪存ROM 106可存储在多媒体控制台100 通电时在引导进程初始化阶段加载的可执行代码。图形处理单元(GPU) 108和视频编码器/视频编解码器(codec)(编码 器/解码器)114形成用于高速、高分辨率图形处理的视频处理流水线。数据经 由总线从图形处理单元108输送到视频编码器/视频编解码器114。视频处理流 水线输出数据到A/V (音频/视频)端口 140以传送到电视或其它显示器。存储 器控制器110连接到GPU 108以方便处理器访问各种类型的存储器112，诸如 但不局限于RAM (随机存取存储器)。
多媒体控制台100包括较佳地在模块118上实现的I/O控制器120、系统 管理控制器122、音频处理单元123、网络接口控制器124、第一USB主控制 器126、第二 USB控制器128和前面板I/O部件130。 USB控制器126和128 用作外围控制器142(1)-142(2)、无线适配器148、和外置存储器设备146 (例 如闪存、外置CD/DVD ROM驱动器、可移动介质等)的主机。网络接口 124 和/或无线适配器148提供对网络(例如因特网、家庭网络等)的访问并且可以 是包括以太网卡、调制解调器、蓝牙模块、缆线调制解调器等的各种不同有线 和无线适配器组件中任一种。
设置系统存储器"3，以存储在引导进程过程中加载的应用程序数据。媒 体驱动器144被设置并且可包括DVD/CD驱动器、硬盘驱动器、或其它可移 动媒体驱动器等。媒体驱动器144可以对多媒体控制台100内置或外置。应用 程序数据可经由媒体驱动器144访问，以由多媒体控制台100执行、回放等。 媒体驱动器144经由诸如串行ATA总线或其它高速连接(例如正EE 1394)的 总线连接到I/O控制器120。
系统管理控制器122提供与确保多媒体控制台100可用性的各种服务功 能。音频处理单元123和音频编解码器132形成高保真、立体声处理的对应音 频处理流水线。音频数据经由通信链路在音频处理单元123与音频编解码器 132之间传输。音频处理流水线输出数据到A/V端口 140用于由外置音频播放器或具有音频能力的设备再现。
前面板I/O部件130支持暴露在多媒体控制台100外表面上的电源按钮
150和弹出按钮152以及任何LED (发光二极管)或其它指示器的功能。系统 电源模块136向多媒体控制台100的组件供电。风扇138冷却多媒体控制台100 内的电路。
CPU 101、 GPU 108、存储器控制器110、和多媒体控制台IOO内的各个 其它组件经由一个或多个总线互连，包括串行和并行总线、存储器总线、外围 总线、和处理器总线或使用各种总线架构中任一种的局域总线。作为示例，这 种架构可以包括外围组件互连(PCI)总线、PCI-快速总线等。
当多媒体控制台100通电时，应用程序数据可从系统存储器143加载到存 储器112和/或高速缓存102、 104中并在CPU 101上执行。应用程序可呈现在 导航到多媒体控制台100上可用的不同媒体类型时提供一致的用户体验的图形 用户界面。在操作中，媒体驱动器144中包含的应用程序和/或其它媒体可从媒 体驱动器144启动或播放，以向多媒体控制台100提供附加功能。
多媒体控制台100可通过将该系统简单地连接到电视机或其它显示器而 作为独立系统操作。在该独立模式中，多媒体控制台IOO允许一个或多个用户 与该系统交互、看电影、或听音乐。然而，随着可通过网络接口 124或无线适 配器148获得宽带连接的集成，多媒体控制台100还可在较大网络社区中作为 参与者操作。
当多媒体控制台IOO通电时，可以为多媒体控制台操作系统使用的系统保 留一定量的硬件资源。这些资源可以包括存储器保留(例如，16MB) 、 CPU 和GPU循环(例如，5%)、网络带宽(例如，8kbs)等。因为这些资源是在 系统引导时间内保留的，所以所保留的资源对应用程序而言是不存在的。
更具体地，存储器保留较佳地足够大，以包含启动内核、并发的系统应用 程序和驱动程序等。CPU保留较佳地为恒定，使得若所保留的CPU用量被系 统应用程序使用，则空闲线程将消耗任何未使用的循环。
对于GPU保留，通过使用GPU中断显示由系统应用程序(例如，弹出) 生成的轻量消息，以调度代码来将弹出呈现为覆盖图。覆盖图所需的存储器量 取决于覆盖区域大小，并且覆盖图较佳地与屏幕分辨率成比例縮放。在并发的系统应用程序使用完整用户界面的情况下，优选使用独立于应用程序分辨率的 分辨率。定标器可用于设置该分辨率，从而无需改变频率，也就不会引起TV 的重新同步。
在多媒体控制台100引导且系统资源被保留之后，就执行并发的系统应用
程序来提供系统功能。系统功能封装在一组在上述所保留的系统资源中执行的 系统应用程序中。操作系统内核相对于游戏应用程序线程来标识作为系统应用
程序线程的线程。较佳地调度系统应用程序以在预定时间和时间间隔在CPU 101上运行，从而为应用程序提供一致的系统资源呈现。进行调度是为了把由 在控制台上运行的游戏应用程序所引起的高速缓存分裂最小化。
当并发的系统应用程序需要音频时，则由于时间敏感性而异步调度音频处 理给游戏应用程序。多媒体控制台应用程序管理器(如下所述)在系统应用程 序活动时控制游戏应用程序的音频水平(例如，静音、衰减)。
输入设备(例如，控制器142(1)和142(2))由游戏应用程序和系统应用程 序共享。输入设备不是所保留的资源，但却在系统应用程序和游戏应用程序之 间切换以使其各自具有设备的焦点。应用程序管理器较佳地控制输入流的切 换，而无需知晓游戏应用程序的知识，并且驱动程序维持有关焦点切换的状态 信息。
参见图2，示出了具有四象限LED指示器156(及其放大视图)的示例性无 线控制器154以及具有四象限指示器158的控制台100。控制器154经由例如 跳频扩展频谱(FHSS)无线通信链路与无线适配器148通信。该链路较佳地 能够扩展至10米。控制器154还包括振动反馈、迷你操纵杆、压敏按钮等。 游戏在屏幕160上示出。控制台指示器158被示为在电源(Power)按钮周围， 然而也可以实现其他配置。该环的每一象限可由LED点亮，它可以是单色的 或者是双色的而以多种颜色点亮。如下所述，各象限可以按指示通知、系统状 态、绑定和发现的各种图案来点亮。
为了支持其中多个控制台100和无线控制器154共存的环境，每个控制器 在逻辑上"绑定"至单个控制台100，从而仅与该控制台100建立链路。控制 器154每次绑定到不超过一个以上的控制台100。绑定是控制台100向控制器 154发送能让控制器154建立起与控制台100的链路的信息的过程。 一旦"绑定"至控制台100，则只要控制器154打开，该控制器154就尝试建立与之绑 定的控制台100的链路。
在控制台100上有四个虚拟控制器端口，在此称为"Vport (V端口)"。 Vport表示有线或是无线地连接至控制台100的活动游戏控制器。经编号的 Vport按照它们连接至控制台100的顺序被自动分配给控制器。每个Vport由 LED指示器156和控制台指示器158的一个象限所表示。于是，"发现"是在 期间控制台100识别有线或无线游戏设备，向其分配Vport并使其可用于玩游 戏的过程。
于是，"绑定"和"发现"的动作较佳地是两个彼此不同但相关的动作。 绑定动作通过按压控制器和控制台上的BIND (绑定)或CONNECT (连接) 按钮来启动。 一旦被绑定，控制器将开始发现过程，并且如果成功，将会分配 第一可用Vport，在此情况下描述为Vport 1。如果先前已经绑定并发现一至三 个控制器，就相应地分别向下一个被发现的控制器分配Vport2、 3或4。如果 已经发现了四个控制器，则绑定过程仍会执行，但是没有Vport可用于分配， 使得无法向该控制器分配Vport。尽管如此，该控制器仍可绑定至控制台，并 且若要有另外四个控制器之一关闭或绑定至新的控制台，则该控制器可被发 现。
现将参考图3-6，更为详尽地描述绑定和发现的过程。绑定或连接是允许 将新的控制器154添加至控制台(主机)100的事件。为了支持其中有多台无线 控制器154和多台控制器在LAN内共存的环境，较佳地每次向单个控制台添 加一个无线控制器154。更为优选的是，这单个控制台是无线控制器154在一 特定时刻所连接的唯一控制台。对于大多数用户而言，绑定过程仅对每个控制 台执行一次，除非该用户希望对另一控制台使用相同的控制器。从控制台100 解除控制器的绑定是没有必要的，因为可以绑定到一控制台的控制器数是无限 的。
现参考图3和4，绑定或连接过程通过按压控制台100上的CONNECT(连 接)按钮(步骤200)以及无线控制器154上的CONNECT按钮(步骤226) 来启动。当按下各自的CONNECT按钮时，各个设备将维持在这一模式中直到 绑定完成或超时。每个设备将闪烁一 LED图案以指示绑定过程开始(步骤202、228)。控制台100将发送带有绑定位的广播分组，并在广播分组内的下一个 可用时隙中发送它的FHSS调频多项式(步骤204、 206)。
控制器154选择一频道并收听来自控制台IOO的广播分组(步骤230)。 较佳地，在按压控制台100上CONNECT按钮的20秒内，控制器154将接收 到绑定分组并能连接至控制台100。在此期间，控制器154将检查是否接收到 绑定分组，并且在必要时改变频道并等待下一频道上的绑定分组(步骤232、 240、 242)。在此期间，控制台IOO将收听来自控制器154的绑定请求分组(步 骤208、 210、 216)。较佳地，若在20秒内控制台100和控制器154之间没有 交换绑定信息，则它们超时并从绑定模式退出。LED可以闪烁以指示失败(步 骤220、 246)。
在控制台和控制器用无线电建立通信之后，就交换包含绑定信息和验证的 绑定分组(步骤212、 234)。控制台154在设置其内的EEPROM上存储控制 台100的ID以及FHSS调频多项式(步骤236) 。 LED可以闪烁以指示成功 绑定(步骤214、 238)并且绑定过程完成(步骤222、 248)。
如上所述，在绑定期间，控制器154接收唯一的控制台标识(ID)代码和 调频多项式，并将它们存储在无线控制器154内。该信息用于在控制台100打 开时与控制台100建立链接。就无线控制器而言，打开无线控制器154等价于 将有线控制器"插入"控制台。绑定信息一旦被存储在无线控制器154上就较 佳地被保留，即便是移除电池包或充电电池包，并且还贯穿整个放电/充电循环。 因此，用户在换电池或用游戏/充电线缆进行充电循环之间也无需重新绑定。
此外，当控制器154绑定至第二控制台时，该用户将需要重新绑定至第一 控制台，因为ID和FHSS调频多项式会是第二控制台的。每次只能有一个控 制台的ID和调频多项式存储在控制器。
上述绑定过程不会暂停在控制台100上玩的游戏。当正玩游戏时，任何控 制器都能够在不中断游戏或不要求停止游戏或是影响其他控制器的任何语音 或数据通信的情况下绑定并加入。
绑定过程也可通过使用游戏/充电线缆(Charging Cable)而将无线控制器 154连接至控制台100来启动。在此模式中，绑定分组经由USB线缆进行交换。 控制台100主机在无线场景中将它的无线模块设备ID和调频多项式发送给控制器154。 一旦接收到该信息，控制器154就将其存储在它的EEPROM内， 自动建立与控制台100的RF链接，并且打开控制器LED指示器(参见图2) 以指示该连接状态。
关于该绑定过程的一些附加特征如下。控制器154上或控制台100上的专 用CONNECT或BINDING按钮在被按压时不会对控制器或控制台通电。 CONNECT或BINDING按钮应被按压并保持0.75秒以上来开始绑定过程。这 防止控制器和控制台上按钮的意外启动。绑定是一对一事件。按下绑定按钮将 会每次绑定一个控制器。为了绑定下一个控制器，后续用户必须在绑定或连接 进行之前的后续时刻压下控制台100上的按钮。状态通知屏幕可以显示绑定和 发现过程(绑定中...已绑定...已发现)来向用户提供反馈。可以通过在20秒 的分配时间内按压CONNECT按钮一秒钟时间来终止无线控制器154上的绑定 过程。如果绑定不成功，则无线控制器将保留所有的信息，诸如前一控制台的 ID代码。整个绑定过程较佳地在6.5秒内完成。
发现过程能让无线控制器154加入游戏会话。在发现过程期间，还执行设 备认证。发现过程可以在游戏会话之前或期间完成，并且在设备绑定至控制台 之后发生。当控制台100处于绑定模式时，较佳地不启用该设备发现过程。
主机(控制台100)执行如图5所示的示例性过程。主机(控制台)广播 分组用于发现过程。控制台100在每一帧内两次发出广播分组(步骤250、252)。 控制台100在第一可用时隙内检查数据(步骤254)。如果检测到有效数据链 路控制分组，控制台100标记被占用的时隙并解码该链路控制分组(步骤256、 258)。如果控制台100没有检测到链路控制分组，那么它将发出发现完成分 组，更新其自由时隙信息(步骤270)并返回步骤252。
如果存在有效链路控制分组，控制台随后与控制器154或其他无线设备交 换链路控制分组，并且应答确认该链路控制分组(步骤260、 262)。接下来， 控制台100通过向无线控制器154发送传输分组来启动认证过程(步骤264)。 控制台100等待认证响应，验证该响应，在其发现完成分组内设置标志来指示 发现的成功/失败(步骤266、 268)。控制台100通过更新广播分组内其自由 时隙信息来完成该过程(步骤270)，并返回步骤252。
当控制器154(或者任何无线设备)加入游戏会话时，它执行图6的示例性序列。最初，控制器154经由LED指示，它进入发现模式(步骤272、 274)。 接下来，控制器154从总频道列表中选择一个频道并收听广播分组(步骤276、 277)。设备停留在同一跳频上的持续时间约为164 ms，从而为主机遍历其所 有可能频道提供充足时间。如果没有检测到广播分组或者该分组无法被成功解 码，则控制器154移动至另一频道并且重复步骤276和277。
在接收到广播分组之后，控制器154设备执行主机ID验证以加入由其绑 定主机，即控制台100主存的正确网络。控制器154调整其时序以匹配主机的 8ms帧时序和帧计数器(步骤278-284)。控制器154检査广播分组并找出可 用时隙(步骤286)。控制器154基于广播分组内的FHSS/AFH信息更新其跳 跃频道，并占用第一可用时隙(步骤288)。如果在步骤284不存在对主机ID 的匹配，则在步骤318点亮LED以指示失败并且该过程结束(步骤320)。
控制器在下一帧内发送其链路控制分组(步骤290、 292)。如果没有检 测到广播分组，那么控制器在步骤294将后退随机量的帧并再次开始步骤288。 控制器154为了其发送的链路控制分组的ACK位而在主机广播分组内检査它 的时隙(步骤296)。
控制器154等待主机传输分组并将其转发给安全机制(步骤298-304)。 如果未接收到这些分组，则随后点亮控制器的LED以指示接收超时时段已流 逝(步骤302)。控制器154轮询安全机制并且等待认证状态(步骤306)。 一旦完成，控制器154会经由传输分组把该状态转发给控制台100(步骤308、 310)。控制器154不会发送任何数据直至认证完成(步骤312)。控制器154 完成发现过程并且基于由主机为发现成功/失败设置的标志来设置标志LED (步骤314-320)。
在发现过程期间，控制器154较佳地将尝试20次对控制台100的连接。 如果连接失败，控制器154将使用LED闪烁"没有通信"的错误消息。每次 重试可以持续达15秒，而从重试失败到新重试开始的时间会延迟250 ms至 1520 ms。这有利地提供达330秒的重试时间，从而为用户提供时间来校正错 误。
较佳地，如果无线控制器154处于无连接状态，那么诸如按钮按压或触发 器/拇指触摸(thumbstick)移动的任何输入引起控制器154自动启动其发现过程。
参见图7和8，示出了绑定和发现过程的可视化以及LED指示器156和 控制台指示器158如何在视觉上将各过程传达给玩家。如图3所示，控制器已 通电并且控制台100和控制器上的BIND按钮己被按压。在绑定过程完成之后， 则进行发现过程。因为这是由控制台100发现的第一控制器，所以它与Vportl 相关联并且指示器156和158的左上象限将点亮以用信号通知该连接。如图8 所示，如果控制台IOO发现一个以上控制器，指示器158的其他象限就相继被 点亮。这样，如果连接了两个控制器，那么指示器158的两个象限将会点亮， 依此类推，直到四个控制器和四个象限。注意到虽然附加的象限可以在控制器 上被相继点亮，但是在任何单个控制器上每次只有一个象限被点亮。
象限的位置较佳地如下对应于Vport:
1，左上象限
2，右上象限
3，左下象限
4，右下象限
此外，如图8所示，在多个玩家玩游戏的情况下，玩家在屏幕上的位置对 应于分配给他们的特定控制器的象限。
Vport较佳地根据以下规则按递增次序(l至4)分配 -如果系统由控制器通电，则向该控制器(有线的或无线)分配Vportl。 -根据以下次序自动向插入控制台的有线控制器分配下一个可用Vport: -经由集线器连接至USB端口 A的控制器。 -直接插入USB端口 A的控制器(例如，控制器142(1))。 -经由集线器连接至USB端口 B的控制器。 -直接插入USB端口B的控制器(例如，控制器142(2))。 -经由集线器连接至USB端口 C的控制器 -直接插入USB端口 C的控制器 Vport在控制器被拔出或断电时空出。在逻辑上，将断电的无线控制器 视为与从控制台IOO中拔出的有线控制器相同。 一旦通电，控制台IOO将会把 附加的有线和无线控制器以它们连接或通电的次序分配到可用Vport。在玩游戏期间，该游戏在有控制器拔出时会被通知。在拔出的控制器当前正在游戏中 使用的情况下，游戏将会暂停并显示断开连接消息。游戏还通知控制台100该
空出Vport是在有控制器重新连接时下一个重新填充的端口。如果发生后续的 连接断开，控制台就通知该游戏，该游戏报告要填充的下一 Vport。控制台将 游戏请求的下一 Vport分配维持在后进先出堆栈中。
于是，在控制器重新连接时，就根据如下规则为其分配Vport:
-如果下一Vport堆栈内有一值，则将该指定Vport分配给控制器，并且 该Vport出栈。
-如果下一Vport堆栈为空，则将编号最低的空Vport分配给控制器。 -如果没有空Vport，就不向控制器分配Vport。如果控制器是无线的，则 它将显示连接失败画面并断电。如果控制器是有线的，则控制器上没有象限被点亮。
本发明被设计为向用户提供向控制台添加和从中移除控制器的简单、 一致的方 式。尽管已结合各个附图的优选实施方式对本发明进行了描述，但是可以理解， 可以使用其它类似的实施方式，或可以对所述实施方式进行修改或添加，来实 现本发明的相同功能而不背离本发明。


一种将无线设备关联至主机的系统和方法。无线设备经由绑定和发现过程关联至主机。绑定过程建立该关联。向无线设备提供唯一标识符和其他绑定信息，并将其存储在无线设备内以建立对控制台的链接。绑定信息被保留在无线设备内。发现过程使无线设备能够加入由主机主存的会话。主机发送广播分组，这些分组则与存储在无线设备内的信息相比较。广播分组被确认并认证以完成该发现过程。主机和/或控制器上的视觉指示器可以指示或是绑定或是发现过程的成功或失败。