總線系統及其操作方法

2023-09-16 00:10:25

專利名稱：總線系統及其操作方法
總線系艦其操肪法獄領域本發明涉及總線系^SJ操作該總線系統的方法。


為了更，地理解本發明及其優點，現在將參照結合附圖所給出的以下描述，其中圖1示出總線系統的第一實施例； 圖2示出總線系統的第二實施例； 圖3示出總線系統的第三實施例； 圖4示出總線系統的第四實施例； 圖5示出總線系統的第五實施例； 圖6示出總線系統的第六實施例； 圖7示出用於初始化總線系統的實施例的繊圖；圖8示出圖7中用於頻^^測的實施例的ii^呈亂圖9示出總線系統中的通信的實施例的時序圖；圖10示出在總線系統中使用的 格式的實施例；圖11-19示出用於總線系統中的通信的命令的實施例；和圖20A-20C示出用於總線系統中的通信的幀的實施例。具體實駄式在下文中將討論根據本發明的總線系統的實施例。之後將描述總線系統的 操^^法的實施例。圖l"6示出根據本發明的總線系統的實施例。通常，隨後將被描述的實施 例包括第一數據線，用於將數據從總線主控器(bus master)發送到一個或多 個總線從設備(bus slave);第二 線，用於將自^^M總線從設備^t 至IJ所逸總線主控器；以及時鐘線，用於向總線主控器和一個或多個總線從設備 提供公共時鐘信號。現在參考圖l，示出了在總線主控器10以及總線從設備11、 12和13之間 通信所使用的總線系統的第一實施例。如總線從設備11和12之間的點所^ 的那樣，所示的實施例並不限於三個總線從設備，而是可以有任意數目的總線 從設備。在該方面，術語"總線主控器"通常指的是控制總線操作的實體，例如向 總線從設MSHWi:等以^^由總線^il信。另一方面，術語"總線從設備" 指的題總線主控驗收這樣的信息並響應來自總線主控器的通信的實體。^^f示的實;^例中，總線主控器10是諸如i^I信系^t類的通信系統的 數字M，而總線從設備11、 12和13是模擬，。特別地，在所示的實施例 中，總線從設備被船到通信線(未示出)以經由這些通信線接收或發送模擬數 據，並將模擬繊轉換為將被轉發到總線主控器10的數字娜(其中總線主控器io作為對數字 進 一步，的數字1 )，或者m總線主控器10接收到的數字 轉換為模擬 並將其《^1信線發送。在^ 的情況 下，系統例如可以是IP語音(voice over IP)系皿POTS(簡易老式電話系統 plain old,tel印hone system)系統，但其他實施例中，也可以是其他，的語 音頗一般的音頻系統。圖1所示的總線的實施例包括第一 線14、第二娜線15和時鐘線ie。 第一數據線14將總線主控器10的接收引腳(pin) RX與總線從設備U、 12和 13的傳送弓,TX相驗，從而起至鵬 從總離設備11、 12和13 {鎖到總 線主控器10的作用。第二數據線15將總線主控器10的傳送引腳TX與總線從 設備ll、 12和13的相應接收引腳RX相連接。因此，在戶標的實施例中，第二 線15起至l將娜從總線主控器10傳超l說線從設備11、 12和13的作用。如上所提到的，總線從設備11、 12和13包括轉換器，用於將模擬信號轉 ^^^t號或反之亦然，以使所示的實施例中的第一數據線14和第二數據線 15上的 傳輸是數字串行 傳輸。棚示的實施例中，第一 線14經由上拉電阻(pull-up resistor) 17 連接到正電源電壓VDD，以使當沒有信號被加至勝一娜線H時，第一娜線 14上的電位(potential) Mfe至lj:^lf示的實施例中^f輯1的正電源電壓 VDD。類似的上拉電阻也可以被耦合到第二娜線15。在一個實施例中，上拉電 阻17可具有100 Q和500 Q之間的電阻值。圖1實施例中的總線財卜還包括將總線從設備11、 12和13的時鐘弓腳以 及總線主控器10的時鐘引腳相,的時鐘線16，所述引腳在圖1中^iB為CLK。 在本發明的實施例中，這些時鐘弓卿其中一個是輸出時鐘信號的時鐘輸出，而 其餘時鐘引腳是用於接il^f述時f鴨號以使總敏控器10和總線從設備11、 12 和13接收相同的時體號的時鐘輸入。如以下將詳細解釋的男附，時!帽號可 以由總線主控器10或總線從設備11、 12和13中的一錯出。在其他實施例中， 夕卜部時鐘信號可以被提供給時鐘線16。所示的線14、 15和16均將所有的總線從設備與總線主控器10相雜，並 且可以鄉{頓跡或統性拓撲進行安排。在圖l的實施例中，系^2包括線18、 19、 20、 21和22，皿線將總線從 設備11、 12和13以及總^i控器10的標記為鄰t. 10的可選輸A/輸出引腳互 相雜。與線14-16不同，可纖18-22是點對點驗，^m僅將兩個引腳 互相連接。可選線18-22僅僅是作為例子給出的，而在其他實施例中還可以有 其他附加線。現在將參考進一步的實施例來討論這樣的可纖的一些可能的功 能。如J^f述，在本發明的實施例中，時鐘線16上的時鐘信號可以由總線從設 備其中一個產生或由總線主控器產生。下文中，頓時鐘信號的實鵬被指定為時鐘主控器，而其餘接收來自時鐘主控器的時ltft號的實,被指定為時鐘 從設備。這些可能性將相對於圖2中所示的第二實施例和圖3中所示的第三實 施例而被進~^解釋。在圖2的第二實施例中，總線主控器30以與圖1的第一實施例類似的方式 與總線從設備31、 32和33船。特別地，根據第二實施例的總線包括第一數 據線14、第二繊線15和時鐘線16，其中第一纖線14和第二 線15的 連接和功能與圖1的第一實施例類似。而且，時鐘線16的功能與圖1的第一實 施例的功能類似，但其連接將^S—步詳細示出。特別地，在圖2的實施例中，總線從設備33用作時鐘主控器，也就是，總 線從設備33經由它的時鐘輸出CLKO/GNT向時鐘線16提供時鐘信號。在一個實 施例中，該時鐘信號可以m總線從設備33的內部鎖相環^ffi提供給總線從設 備33的時鐘輸入CLKI的參考時鐘信號(reference clock signal) PCLK來產 生。例如，參考時鐘信號PCLK例如又可以由石英振蕩器或其^1^^0財卜，時鐘線16還被連接到總線從設備31和32的時鐘輸入CLKI以及總 線主控器30的時鐘弓,CLK (其中總線主控器30的時鐘弓,CLK在圖2的實施 例中也用作時鐘輸入)，這樣總線從設備31和32以及總線主控器30 供給 有總線從設備33所輸出的時f帽號，也gp，是時鐘從設備。財卜，在圖2的實施例中，提供了類似於圖1中的線19和21的兩個可選 線34和35 。線34將RDY/GNT (,， ready/準許grant)輸A/輸出弓l腳與總皿 設備32的相應輸A/輸出引腳相連接，線35把在本例中也用作輸出引腳的 CLK0/GNT引腳與總線從設備31的RDY/GNT引腳相連接，這樣，線34和35就以 類似H^鏈(daisy chain)的方式連接總線從設備31-33。該 :還可以被擴 展到三個以上總線從設備。本發明實施例中的線34和35可用於初始化總線系 統，如之後條詳細解釋的那樣。在圖2的實施例中，如±^| 釋的總線從設備31-33具有可以麟一個以 上功能的弓,。例如，在總線從設備33中，CLKO/GNT引鵬時鐘線16上用於 輸出時鐘信號，而在總線從設備32中，它用於經由線35向總線從設備31的 RDY/GNT引腳發送信號。另一方面，在總線從設備33中，RDY/GNT引腳作為輸 出，用於經由線34向總線從設備32發送信號，而在總線從設備31和32中， 所述引腳用fm入。在其他實施例中，引腳的這些功能可被分離，例如， 提供時鐘輸出引腳，用於向另一時鐘從設備發送信息的引腳，和用於從另一時 鍾從設備接收信息的弓腳。用於更多目的的更多弓腳也可在本發明的實施例中 提供c圖3中所示的第三實施例示出一種系統，其中時f帷號由總,控器37生 成，在其他方面總線主控器37分別與圖2和1的總線主控器30或總線主控器 10對以。在Sifl為CLK的弓卿上，時鐘信號被輸出到時鐘線16並且經由時鐘線 16傳想l說線從設備31、 32和36的|祐為CLK1的時鐘輸入。圖3實施例的總 線還包括第一f^線14和第二數據線15， iM^據線是以與圖1和2的實施例 相同的方式使用的。與圖2實施例有些類似，總線從設備31、 32和36以^^鏈方式連接。在 圖3的實施例中，經由線41將總線從設備36的RDY/GNT弓胸體為邏輯1 ，總 線從設備36的CLK0/GNT弓l腳經由線38與總線從設備32的RDY/GNT弓卿耦合， 而總線從設備32的CLK0/GNT引腳經由線35與總線從設備31的RDY/GNT引腳耦合。在將在下文中被描述的系統的初始化期間，線35、 38和41再次在實施 例中被使用。如參考圖1自釋的那樣，總線從設備的數目並不限於圖2和3中所示的3 個，而是可提f射壬意數目的總線從設備。對於總線從設備是時鐘主控器的圖2 的配置而言，在圖4、 5和6中所示的實施例分別包括一個總線從設備、兩個總 線從設備和四個總線從設備。類似變化也可以在圖3的實施例中實現。特另哋，在圖4的實施例中，與圖2的總線從設備33類似的用作時鐘主控 器的單個總線從設備33被使用。在圖5中，作為時鐘主控器的總線從設備33 和另一總線從設備32被提供，以使與圖2的情況相比，省略了總皿設備31 以及與其的連接。最後，在圖6中，當與圖2相比時， 1第四總線從設備39， 其也被連接到第一繊線14、第二繊線15以及時鐘線16,並且它的RDY/GNT 引腳經由線40與總線從設備31的CLK0/GNT引腳耦合。在其他方面，圖4、 5 和6的實施例與圖2的實施例相對應。需要注意的是，在其他實施例中，所提 供總線從設備的數目可以不是四。接下來，將參考圖7和8來討論初始化總線系統的方法實施例，臓總線 系統例如是根據圖1~6實施例的總線系統。所描述的實施例提供向總線系統的 總線從設MSB^地址(base address)和延遲並且用於確定向總線系統提供 時鐘信號的時鐘主控器的機制。其他實施例可以僅實1!^些功能中的一些。轉到圖7，示出了初始4^的實施例的繊圖，其中圖7左側所示的禾聘 (方法步驟50-59)在總線主控器(例如圖1-6的實施例的總線主控器10、 30、 37) 中執行，而圖7右側麻的辦(方法步驟60-78)在總線從設備(例如圖1-6的 實施例的附圖標記11-13、 31-33、 36和39)中執行。如圖7中的箭頭所指示的 那樣，這些辦相互作用。在總線主控器中，在步驟50中，執行復位(reset)操作以啟^J^，所 述復位可以是當系統被開啟時的復位 作期間的復位。在步驟51，由總線主控^l行內部設置(setup)，在實施例中其可包括從 存儲器中讀取設置信息。而且，如果總線主控器是時鐘主控器，貝臓活時鐘輸 出。^^f討論的實施例中，f頓的時鐘頻率為32. 768 MHz (兆赫茲)。然而， 在其他實施例中，也可使用其他時鐘頻率。此外，其他實施例中，如果總線主 控器是時鐘主控器，則時鐘輸出的、,可以在步驟51和步驟52之間執行，或者與步驟52同0^行，或者在其^Mlt的點執行。在步驟52中，經由總線主控器的傳送引腳(在圖1-6的實施例中被耦合到 第二數據線15)皿8 kHz ( 茲)信號。將在以下討論總線從設備的初始 4tl遊時要加以解釋的該8 kHz信號被用作總線從設備中的時間標準(normal)。 如步驟53所J際的那樣，辦8kHz信號的縱，U脇線主控器的接收引腳 (在圖l"6的實施例中被耦合到第一數據線14)彭見為對應於例如正電源4ffi 的邏輯1。在實施例中所示的接收線的邏輯1 Jl^,有總線從設備中建立了時 鍾同步(clocking)。當出瑣返種情況時，在步驟54中，終止8kHz信號的發 送。在步驟55中，基地址和5giS^i到廣播:IM:，也就是，^^ij所有總 線從設備。如將在討論從設備側上的,時解釋的那樣，總線從設備中的一個把該總線地址和延遲視為它的基地址和延遲，並且在接收到該信息後，把指定 為RDY-位(就緒(ready)創的內部位設置為1。從而，在步驟56中，總線主 控器讀取((poll)")當前基地址的，位，也就是在步驟55中皿的 基艦，並且在步驟57中，^^直到^MI^^^劾邏輯1，以使得總魁 控器知道該基地址和延遲已被正確接收。在步驟58中，確定 (link) ^:是否完成。如果情況不^i樣，4頓 要分配給下一個總線從設備的下一基Wt和可能的不同或相同的延遲重複步驟 55-57。 ^&粒完成，則在步驟59中，體完成，也就是，所有基艦禾口 鵬都被分配給總線從設備。為確定繊粒是否完成，在不同實施例中可以f頓不同方法。例如，在 一個實施例中，總線從設備的數目可被存儲在總線主控器中，以使總線主控器 知道步驟55-57必須l^l行多少次。在其他實施例中，最後接收基Mt和， 的總線從設備向總線主控器(例如，經由第一繊線14、第二繊線15 ^^似圖1中的線22的可皿)發送信號以^^&m^:完成。在其他實施例中，當某一時間之後在步驟57中皿沒有為1的就緒位 回時，就鵬鵬粒誠，其中沒有就緒位艦回表明不雜^頓在步驟55 中皿的最後基:IW:的另夕卜總線從設備。接下來將討論用於圖7實施例的總線從設備的相離序。在步驟60中，程 序以復位作為開始，與步驟50中總線主控器側上類似，復位可以縣紅電時的復位縣鄉作期間的復位。在圖7實施例中，M31復位，各從設備的傳送 引腳被設為0，戶員#^引腳經由圖1-6的實施例中的第一 線1到總線主控器的接收引腳。總線從設備的時鐘輸出也被設為o，艦時鐘輸出對應於圖2-6的實施例中的標記為CLK0/GNT的引腳。最後，在圖7的實施例中，圖2-6 的實施例中所示的弓胸RDY/GNT也被體為0。在步驟61中，執行應用至脇線從設備的時鐘輸入(圖2~6的實施例中標記 為CLKI)的頻率的頻報測，直到鎖定(lock)—也就是穩定的頻^i依步驟 62中被確定。之後將參考圖8對該頻^t測的實施例進^^細解釋。根據該實 施例的頻^^測禾M^產生值n，它^檢測到的、是512 kHz的《，的頻率。在步驟63中，確定i^i n是否等於標頻率32. 768 MHz的64，如已經 解釋的，該頻率是實施例中所示的系 作頻率。如果在不同實施例中對系統 ^ffl不同,作頻率，貝贓步驟63中確定是否，不同的頻率。^g頻率32. 768 MHz的，^^頻率由總線系統中的另一實體產生，換 言之，該另一實體是時鐘主控器，因而在其JJg行圖7的,的總線從設備是 時鐘從設備。這種情況下，，繼續步驟64。另一方面，如果^R^這樣的頻 率，貝杯存在其他時鐘主控器，因而在其上執行，序的總線從設備是時鐘主 控器。在這種情況下，,繼續步驟71。接下來，將討論圖7的以步驟64作為開始(也就是，當總線從設備是時鐘 從設備時的情況)的附圖部分。在步驟64中，在圖l"6實施例中被纖到第一 線14的總線從設備的 傳送引腳被"釋放"，也就是，不再如J^f)^釋的步驟60中所執行的男附被設 為0。當所有的總線從設備均"釋放"它們的傳送弓腳時，鵬言之，沒有總線 從設割射鎖弓腳設為0時，圖1-6的實施例中的相繊經由上拉電阻17被上 拉到高狀態^#31輯1，因此被設為l，如步驟53中戶賺釋的那樣，這向總線 主控l^旨示己經為所有的總線從設備建立了時鐘同步。上拉電阻17可以被布置 S統板的外部或總線主控器10和總線從設備11-13的ftf可一個中。在步驟65中，將RDY/GNT引腳設置為輸入，這涉及示出總線從設備的所述 弓,的圖2和6的實施例。如圖2-6中所示，對於作為時鐘從設備的所有總線 從設備來說，使用RDY/GNT引腳作為輸入，以菊花鏈的方式連接總線從設備。 根據圖7的實施例，RDY/GNT引腳上的邏輯1向總線從設備指示在步驟55中:^ij廣播艦的下一艦和艦旨在供該總線從設釗頓。因此，在步驟66和67中，執^循環，等待著RDY/GNT弓卿的信號妙1。當RDY/GNT引腳MJ勵1時，在步驟68和69中，執行另外的等待循環直 到經由廣播艦接收到艦和鵬(參見步驟55) 0當艦和^ifi被接收到時， 這些被存儲在總線從設備中。最後，在步驟78中誠體且將總線從設備的內 部就緒位體為1之前，在步驟70中，將總線從設備的CLK0/GNT弓腳體為1, 以使在步驟57中，總線主控器可以檢測至樹該總線從設備的體誠。如下將參考其中所有總線從設備都是時鐘從設備的圖3所示的實施例 "^i 釋圖7的實施例的步驟66-70所執行的，。在這種情況下，如圖3所 示，總線從設備36的RDY/GNT引腳被饋有邏輯1。因此，當總線主控器37首次 向廣播地tt^l^艦和鵬時(圖7中的步驟55)，總線從設備36在其RDY/GNT 引腳處為l，而其餘總線從設備在其RDY/GNT引腳處為0。從而，總線從設備36 知道所發送的基地址和延遲是旨在供它艦並且存儲該基地址和鵬。隨後， 根據步驟70,總線從設備36將其CLK0/GNT引腳設置為1，而該引腳又經由線 38將總線從設備32的RDY/GNT引腳體為1。因此，總線從設備32知道，總 線主控器所廣播的下一基地址和延遲廣播是它的基地址和延遲。再次，在步驟 70中，在已經接收到其地址和Ei&t後，該總線從設備32將其CLK0/GNT引腳 設置為1，從而將總線從設備31的RDY/GNT引腳設置為1以向總m設備31 指示下一基WhJiffi於它的。換言之，參考圖3，基地址和MiEM圖3所示的 最下面的從設備到圖3所示的紅面的從設備來分配的。當然，該示意性標 並不，總線從設備在電路板上或在電子電路中的任意實P示，頃序。在圖2、 5和6的實施例中，對於除根據所示實施例作為時鐘主控器的總線 從設備33之外的總線從設Ml行缽上相同的鵬。在時鐘主控器中執行的過程將再次參考圖7進行描述。當在步驟63中確定總線從設備是時鐘主控器時，在步驟78中，時鐘主控 器的內部鎖相環(P山鵬動(boot),所述PLL被鄉於戶;fi寸論的實施例中以 根據與圖2、 4、 5和6的信號PCLK類似的參考時鐘信號產生32. 768 MHz的時 鍾信號。當已確保PLL被啟動一也就是處於穩定狀態時，在步驟73中，時鐘輸 出被歡活，爐是，在總線從設備的時鐘輸出弓腳(圖2、 4-6實施例中的引腳 CLK0/GNT)處，把所產生的時鐘信號輸出到總線的時鐘線，例如圖l-6實施例中的時鐘線16。財卜，皿引腳被釋放，也就是不再設置為0 (如在步驟64中對 時鐘從設備的情7i2J3樣)，用以表明在總線從設備(在本例中為時鐘從設備)， 建立了時鐘同步。在步驟74中，在所示的實施例中，基地址O和預定延遲被分0fi^作為時鐘 主控器的總線從設備。在其他實施例中，不同於0的基地址可以 予該該總 線從設備。在其他的實施例中，時鐘主控器娜在步驟55中由總線主控器廣播 的第一基艦和鵬。在步驟75和76中,執縛#(專送弓卿呈現值1 ，艦應於步驟53的辦(總 線從設備的{鎖引腳被齢到總線主控器的接收引腳，例如經由圖1-6的實施 例的第一繊線14)。如在步驟53的情況那樣，呈現值1的傳纖向時鐘主控n^在所有總m設備中^:了時鐘同步。隨後，在步驟77中，將總線從設備的RDY/GNT引腳設置為1，在這種情況 下，該引腳用作與如圖2和4-6所示的"下一"總線從設備的RDY/GNT引腳相 連接的輸出，因此，類似雅驟70，這向下一總線從設備指示所廣播的下一 艦和延遲旨在供它艦。如在總線從設備是時鐘從設備的情況下那樣，在步驟78中，體^W且 內部，位被設置為1。在使用圖7所示的實施例的情況下，倒可總線從設備或總線主控^可以 是時鐘主控器。艦總線主控娜基艦和延遲分配給所有的總線從設備。在 其他實施例中，可以例如M^卜部信號通知(signaling)予跣確定哪個實體是 時鐘主控器，以{頓於檢測總線從設備是時鐘從設備還是時鐘主控器的鵬(步 驟61~63)可以被省略。在其他實施例中，可將固定基JMh和5SiE分配給總線從設備，以使用於分配基地址和延遲的相應步驟可以被省略並且只有時鐘^:被執行。接下來，將參考圖8討論圖7的頻^f涉驟61的實施例。 在步驟80中，在運ffij^的從設備被復位後，內部信號rst(Lfdet被體 為、^J (active) 0在步驟81中確定出該信號一被釋放，就啟動用於頻率確定 的實,歸。例如，這一釋放可以例如在由從設備的啟^li^中提供。在步驟82中，從設備是空閒的(idle),也就是，等待，直到在步驟83 中在總線從設備的接收引腳檢測到沿(edge)，對當前實施例來說，所述沿是由總線主控器(參見圖7步驟52)提供的8 kHz信號的上升沿。只要這種情7誠 生，在步驟84中的第一測翻期期間，脈衝數目，例如被衝共給總線從設備的 時鐘輸入的信號的上升沿的數目就被計,到在步驟85中檢測到下一8kHz信號的上升沿。當這種情況出現時，所計數的數目被存儲在可以被稱為 pel—count—first的變量中，並且在步驟86中，在第二周期期間，在時鐘輸入 的信號脈衝數目被再次計隨至依步驟87中檢測到下一8 kHz信號的上升沿。 第二周期期間所計數的脈衝數目被稱為pcl_Count—second。在步驟88中，估if^驟84中的第一周期期間和步驟86中第二周期期間所 確定的兩^K十數是否相同，也就是，pcl_count_first 二 pel—count_second是 否成立。若成立，則在步驟89中，假定在時鐘輸入處，穩定的時l幅號，反 戰兩個值不同，貝IJ確定不雜穩定信號，因雌步驟82重新開$鵬以嘗試 重新來檢測穩定信號。在步驟90中，然後以預定的確定性^e估計值pcl一count—first(等於值 pel—count^second)是否等於n x 64，該實施例中，精確(exactness)為±3。 M示的實施例中，n可以從l-16、 32或64中選擇。如已提到的，因為64x 64x 8 kHz=32.768 MHz，所以n=64的值在討i侖的 實施例中意歸己經檢測到具有系統預定時1+31率的時!幅號，也就是32. 768 MHz。在這種情況下，在圖7的步驟63之後，這被卑見為指示該總線從設備是時 鍾從設備。n的可能值的一個不同值C示實施例中是l-16或32),被視為 指示像圖2和4-6的實施例的信號PLCK的參考時鐘信號MM加到將OT於產生 時鐘信號的總線從設備的時鐘輸入，也就是，在這種情況下，總線從設備是時 鍾主控器。在圖8所示的實施例中，具有頻率為1-16或32 x 512 kHz的參考 時ltft號將被接受，因為在這種情況下，n的值M從l-16或32產生。如果檢 測到與之頻率不同的信號，則不將其當作有效的參考信號或時鐘信號，因此在 步驟82重新開始該，。圖8舉例給出的值在^ffi具有不同頻率的時鐘信號和 參考時鐘信號的實施例中可以不同。財卜，如果在實施例中僅有參考時鐘512 kHz齢被接受，貝贓步驟90中允許的n艦於參考時鐘信號可斷氐到為1， 或者對於時l^號可斷氐到64。可以OT^S值(margin value)(在圖8的實施例中，^i働土3)來 考慮到由總線主控器產生的8 kHz頻率的信號，就確切的頻率而言，不需要具有很高的精度。縫值可適於臓8 kHz信號的頻率準確度或樹可其鵬乍確 定時鐘信號頻率的參考的信號。如果在步驟90中產生n的允i權，貝贓步驟91中，終止頻報測，把在 圖7的步驟62中估計的變量fjock設置為1。財卜，在總皿設備作為時鐘主 控器的情況下確定的n值可用於調整時鐘主控器的PLL的內部^^器以便根據 所衝共的S^信號頻率產生期望的時鐘頻率。圖8的頻^t測機制僅被視為一個例子，其鵬於確定被施加到總線從設 備的時鐘輸入的信號頻率的機制也可在其他實施例中^^。在系統已經被初始化並且時鐘同步、地址和延遲被粒之後，也就是，鏈 路^1被完成，系統,好進^I信。接下來^描述用於經由總線進fi^信 的協議的實施例，所述總線例如是圖1~6的實施例的總線。在圖9中，示出了示出根據協議的實施例的通信的一^S^屬性的時序圖。 隨後，將參考圖10-20進j詳述該實施例。在圖9的頂部，示出了時I嶋號CLK, Wt號出現在圖1-6實施例的時鐘線 16上。在標有附圖標記102的部分(section)，示意性地示出了從總線主控器 到總線從設備的通信，在圖1"6的實施例中，i^l信發生在第二娜線15上。 最後，在標記103的部分，示意'IM^出了從總線從設備到總線主控器的通信， 在圖1-6的實施例中，該通信發生在第一數據線14上。在圖9的時序圖中，通信在l新己為"被動的(passive)"的部分之後開始， 該部分中，沒有信號出現在總線上。例如，在先前討論的實施例中的這種情況 對應，路^l和時鐘同步^^前的情形。在標記被動的部分之後，在標記"時鐘"的部分中，^:時鐘同步，也就 是，時鐘信號CLK雜於總線的時鐘線上(先前討論的實施例中的時鐘線16)。 在第一個完全的時鐘信號周期之後，在總線主控器中產生內部信號SYNCJN，該 信號被用作經由總線發送信息的開始的參考點。Wft寸論的實施例中，信息以幀腦的形式髒控器鋭到從設備，以幀 101的形式綠設備縦到主控器。在當前討論的實施例中，自如圖9所示的內 部SYNC—IN信號經過可編程Mifi時間dl後，總線主控器開始m幀100。幀100 被在用於將主控器的傳送(TX)引腳與從設備的接收(RX)引腳耦合的線上發送， 在圖1-6的實施例中是第二娜線15。根據該實施例的圖9中描繪的幀100的部她括27位的控制字，戶;M^制字被停止位SP與24位的娜字隔開，而所 述 字文被停止位與未使用的時隙(slot)(也就是其中沒有 被發送的 部分)隔開。控制字在標記為"控制對專送"的時間間隔期間傳送，而數據字 在標記為"繊字傳送"的時間間隔期間傳送。幀格式和控帝俘的更為詳細的 實施例將在下文中 "^討論。在所示的實施例中，所發送的娜的與蟲(individual)位隨時!憔號的下 降沿而改變，並且被在時f憔號的上升沿(也就是，至少大約在^h位的中間) 在相應的接,件(主控器銀設備)採樣。^^f示的圖9實施例中^iB SP的停止位被發送，以使僅M應於停止位的 時鐘周期的前半部分發，輯1，然後線被釋放，並且因此被與圖1-6中的上拉 電阻17類似的上拉電PUl拉或保持ffil輯l。在本發明實施例中，該停止位可 以由與負責產生控制字^^灘的實腳同的實體產生。豐祐為SYNC一OUT(從設備l-n)的線中所指示的停止位還用作從設備的內部同步信號。由於基於皿設備中對接收的信號的M而引起的延遲的緣故，在 積分(integration)延ig d2之後'該同步信號就作為如圖9的103部分所描繪 的從設備的內部同步信號SYNCJN而#^。該實施例中的該積分g是,於 硬體的。然後，自該內部同步信號SYNC—IN(從設備l-n)鄉斑圖9中用於從設備l的 豐說為d3的可編程^iM^後，各總線從設備開始傳送。特別地，實施例中的可 編程延遲d3可以是被分鵬圖7實施例中的各從設備的延遲。在一個實施例中， 可編程延遲d3被這樣選擇，以使得可編程鵬d3和積分鵬d2的和對應於預 定值。,示的實施例中，從設備送回幀101，其包括由主控器皿的控制字以 及錯於控制字的繊字，該娜字可以對應於在幀滿中駐控器向從設備 傳輸的數據字或可以包括對應於控制字中的命令的 。而且，戰回的幀ioi 中，控制字和 字《^停止^^分隔。因此，機RX(主控器)中所指示的確 認接te回的、格式與確認相同的幀。在圖9所示的示例性實施例中，第一從設備送回控制字，第二從設備返回翻字。特別地，在實施例中，這繊於如何以參考圖7戶; ^釋的辦， <頓分15^從設備的從設備基》1:^$制字和 ^^配到各從設備。再次，如在線SYNC—OUT (主控器)中所指示的另孵，停止位用作到主控器的同步輸出。接下來，將參考圖10"20來討論在幀內頓的幀和命令的格式的實施例。圖10示出102部分中根據實施例的包括256位的幀，具有如上所述的 32. 768 MHz的時鐘頻率，,巾M^ffl 128 kHz的頻率傳送。為更清3i^見， 將幀在兩行中顯示，但這並不意,幀是在兩個不同的fi^上發送的。在所示 的實施例中，標記為ctrl2的部分跟隨著標記(chaimel) 3"部分的標 記為1的停止位。在不同部分的上方，給出了位編號。另外，在第二行中描繪 的幀部分的位編號128和255在幀的下方給出。幀的位0-26對應於圖9的控制字，其中位0-2用作對物理層的控制，例如 MM予Mit，也就是隨後位3-26的控律1] 被打算想,從設備的基;1 :0 在圖10中標記為控制數據1的該控制 之後，跟隨著用於MitO、 1、 2和3 的24位麵，^Nlit由圖10中的標有編號27、 52、 77和102的停止位分開。 M號對應於總線從設備的地址，以使ff^Mit 0中傳送的 ^^往具有基 地址0的總線從設M用，1的,往具有基她吐1的總線從設備，等等。 換言之，幀對應於用於傳送數據的時分多路方法，其中總線上的總時間被 " 應於不同總線從設備的不同ffiit之間劃分。在幀的後半部分中，S^重複了前 半部分的序列，開始於第二控制字(位128-154)，也包括用於^i己為ctrl2的通 謝旨定等的三個位，繼之以*^5為控制 2的23個控制 位。之後，用於 鵬4-7的24位繊跟隨著，同樣被停止位隔開。會辦看到，在艦圖10所 示的幀的實施例中，可以使用八個通道。當然，如果總線上存在更多或更少數 目的從設備，貝何以在其他實施例中修改格式以鵬更多棘更少的鵬。圖10的103部分中所示的M設備送回至lJ主控器的幀的格^f應於已經參考圖9解釋的在102部分中/Ai控器，'J從設備的幀的格式。應該注意的是，由於重複率的緣故,例如圖10所示的幀以下將被稱之為128 kHz幀。在當前討論的實施例中，麵被發超IJ8個鵬。另一方面，只提供了 兩組控制娜，因此，需要一個以上的幀來向所有通道提供相應的控制繊。 換言之，新己為M 0至IJM 7的 被以比#^為控制 1和控制 2 的數據更高的帶寬發^^從設備。這將參考圖20A-20C在隨後進行更加詳細地 解釋。圖ll示出用於到所有從設備的復位信號的實施例。頓示的實施例中，為了對所有的總線從設備復位，總線主控器發送一連串o， ^f^的實施例中，發送512個0或更多。換言之，根據該實施例，與圖10中的那些類似的兩個基續 幀被填充O以發送。圖12示出當總線是空閒或不活動時的情形。如已鄉，釋的那樣，自那以後， 當沒有信號被總線主控器或總線從設備加到總線的數據線上時，將經由上拉電 阻將線上電壓提拉到^^輯1的VDD，以^閒狀態對應於一連串1。在圖13中示出幀同步序列的實施例。幀同步向從設備指示噴的開始和結束， 如在圖IO.中戶標的另,。圖13中所示的兩個序列是以如圖10的幀格式的情況 下的ctrll、控制數據l、 ctrl2和控制數據2的幀來發送的。在這種情況下， 髒側的序列中，發送27個指示同步的0，而圖13中的右側描繪的序列中，通 道號在位0-2(對應於ctrl2)中被指示，而其餘位，如所示，部分填充l，部分 填充O。在該實施例中，給定M3t號所指示的總線從設備向總線主控器送回相應 的同步字，以保證在同一時刻只有一個從設備發送該同步字，在一個實施例中 該同步字以循環(round robin)方^L在實施例中，這種同步信號至少每 125 ns (微秒)(對應於8 kHz的周期)發送一次。圖14示出ISgj^列的實施例。再次發送27個0的序列的ctr11 (控制l) 和控制娜1，以使得也可以4頓該序列執柳貞同步。在圖14的右側示出的按 照圖10的幀格式分配給ctr12 (控制2)和控制 2的部分中，廣播鵬號 和，，其中使用位1-2作為通道號，位3-ll作為，。位23-12與圖13的 情況不同，以使得從設備會辦在輛慮所分配的Mia的瞎況下把圖14的ra信 號與圖13的同步信號區分棘。在這個方面，在其他實施例中，其他代碼(code) 也可用於位12-26。在實施例中，圖14所示的序列棚於圖7的步驟55中，以使得向RDY/GNT 弓腳已被體為1的總線從設絲配餅列中包含的鵬號和鵬。在圖15中，示出用於斷電(power down)的序列的實施例。圖15左側示出的序列的前半部分對應於圖13的序列，而右邊部分具有指示斷電 :送的不同的，列。當接收到 列時，所有從設備都執行關閉(shut down)程序。 例如，如果各接收實體或總線從設備是時鐘主控器，則在接收到回送(echo) 後關閉時鐘，所述回送即，對接收到命令的確認。如果接收者(例如，總線主控 器)負責總線系統的同步，貝贓實施例中，它離收弓腳連接至帷送引腳，並激活內部時鐘活動性^i!),以使它在時鐘再次被欽活Bim行必要的步驟。如果接 收者是"普通"的總線從設備，也就是，不是時鐘主控器等，則在實施例中， 它將異步靳牛連接到它柳鏈弓腳以呈現其斷電狀態。在圖16中，示出向某一從設^^交其，制 的序列的實施例。在控制 數據l之前，在圖10中所示的幀的ctrll欄位中，在SH個位中賦予衝宣，也 就是相應從設備的艦。娜ctrl2被體為110。然後，控制翻l和控帝擻 據2被在較高層綱如邏輯層)中的通3IM旨定的各從設備中鵬。應該注意的是，在圖13-16中，位編號開始於26並結束於0，其中位26-24 對應於圖10中的位0-2或位128-130。在圖17中，示出在圖10中的"通道0"到"Mil 7"部分中使用的M數 據格式。^^ 示實施例中，24位的 被縱。在圖18和19中，示出f頓圖16的序列而mi嗽高層的控制繊的實施 例，其中，當幀如參考圖9和10戶; | 釋的另|3#|腫復時，同樣標記為102的線 示出^i控器發超i做設備的控制數據1和控帶微據2， ^E為103的線示出從 從設備返回至'住控器的控制M 1和控審鵬2。圖18示出向從設備的諸如寄存器等之類的指^tth寫數據的實施例。寫命 令的特徵是位序列01後跟著被置為0的5位。控制數據1的位15-0指定M 將被寫入到的地址，例如寄存器的地址。然後，控制 2包括待寫 。在返回幀中，控制繊1與微幀中的一個相匹配，並且在控制娜2中存儲了實際被寫的數據。當沒有錯誤發生時，待寫數據與從設備戶;M回的被寫 相匹12。因此，返回巾M用於檢測錯誤。圖19示出對應於圖18的寫操作的讀操作的實施例。圖19左側的控律!| 1與圖18的相應部分相當，除了位23和22被顛倒(reverse)夕卜，也就是控制 開始於指雜操作的10。在所縱的如附圖l祝102所指示的幀中，控制 繊2僅包括0。抓設備戶艦回由附圖^iB103指示的幀中，控諱l鵬l與由主控器發送 的用於確認的 相同，並且控制 2包括從在控制 1指示的《1:中讀 取的數據。作。在4OT所示的實施例和圖io的幀格式的情況下， 和諸如同步信1^類的控帝瞻息可以在相同的線(在圖1-6的實施例的情況下是第一娜線14和第 二,線15)上総。因此，總線中不需要附啲同步或命令線，但是在該實 施例中，同步和命令結構被^AS順中。為給出更容易理解的例子，圖20A-2oc示出幀的實施例，戶;M幀餅列中包括64個如圖10所示的128kHz的幀。圖20A"C所示的幀，500ns，因此， 可以被以2 kHz的頻率重複。i^f貞開始於圖20A,延續到圖20B並終止於圖20C。該巾M被分為兩4^P貞，*都具有4 kHz的重複頻率^f^250 Ms，或 者分成四^Tf貞，針都具有8 kHz的重複頻率並且驗125 ns。如J^艦， 該幀包括64個如圖10所示的具有128 kHz的重M^率的幀。在每個8 kHz幀中，讀或寫命令(例如像圖18和19中的讀或寫命令)被 在最初的12個128 kHz幀中執行，可能是所需要的任何其他命令的通用命令被 在8 kHz子幀的最後4個128 kHz幀中執行。圖20A-20C中，讀命令被標記為 "讀"，寫命令被^iB為"寫"，通用命令被^iE為"cmd" o ^^令後面的括號 中的數字給出了所尋址的鵬。例如，鄉一 8 kHz子幀中，通用命令M^t 到MitO-3，綠二8 kHz子幀中，通用命令微送至!J鵬4-7，鄉三8 kHz 子幀中，通用命令被再^C^iJM0-3，並且頓示的第四8kHz子幀中，通 用命令被miUait4-7。換言之，在^4kHz子幀中，通用^^令M^IJ每財卜，在讀和寫命令後面的括號中，給出了讀或寫什麼的指示。所述指示 僅作為例子，在其他實施例皿其他瞎形中，可以讀或寫不同的值。給定縮略 詞的含義如下"邁eas" ^ii職設備中的測量寄存器。"trans"指定讀皿設備中的橫向電流(transversal current)，即 在用於通信的模擬繊(AFE)的情況下，在驗到AFE的通信線上的電流。 "dc"標在從設備的DC電壓。"uconst"關於M設^^的恆定電壓。"udac/idac"關於DC控制後退(fallback)系統的寄存器，所述 寄存娜據所測量的值被寫入。21如上所述，圖20A-20C的幀僅被視作表示如何將各種命令和M—起在諸 如圖卜6中的第一數據線14和第二數據線15之類的相同物，上傳送的例子。 當然，其艦可用鵬帶寬的劃分也是可以的。財卜，當然，如上所述，如果 所需的通道的數目不是8，則幀格式可以被相應 配。在實施例中，Jd^幀格式和協議可以與圖7和8的實施例和/或圖1-6的實 施例一起艦。然而，在這些實施例中所體現的原理也可以被相互^^tW頓。
權利要求
1、一種用於連接信號處理單元的總線系統，所述總線系統包括時鐘線；和至少一個組合的數據和同步線。
2、 根據權利要求1所述的總線系統，其中所所述至少一個組合的數據和同步 線包括第一組合的數據和同步線，用於將信息從總線主控器傳送到至少一個總 線從設備，和第二組合的數據和同步線，用於將信息從所述至少一個從設備傳送到所述總線主控器。
3、 根據權利要求1所述的總線系統，其中總線系統包括數字串行總線系統。
4、 根據權利要求1所述的總線系統，其中所述時鐘線和所至少一個組合 的數據和同步線是把被耦合到總線系統的所有信號處理單元相互連接的僅有的 信號線。
5、 根據權利要求1所述的總線系統，還包括至少一個在兩個信號處理單元 之間提供點對點連接的線。
6、 根據權利要求1所述的總線系統，還包括數位訊號處理單元，被耦合到述時鐘線和所述至少一個組合的數據和同步線；和至少一個模擬信號處理單元，被耦合到所述時鐘線和所述至少一個組合的 數據和同步線。
7、 根據權利要求6所述的總線系統，其中所述數位訊號處理單元和所述至少—個模擬處理單元包括語音處理單元。
8、 一種信號處理系統，包括 數位訊號處理單元； 多個模擬信號處理單元；和總線系統，包括時鐘線和至少一個數據線，用於將所述數字處理單元與所 述多個模擬處理單元相耦合；其中，所述數字處理單元是總線系統的主控器，所述多個模擬處理單元是 總線系統的總線從設備，並且其中，所述模擬處理單元中的一幹擾包括被耦合到所述時鐘線的時鐘發生器。
9、 根據權利要求8的信號M系統，其中所述模擬M單元和所述數字處 理單元是i^t處理單元。
10、 根據權利要求8的信號鵬系統，其中戶腿多個模擬鵬單元以菊花 鏈的形式連接。
11、 根據權利要求8的信號M系統，其中m^線系統包括所述時鐘線和兩個數據線。
12、 根據權利要求8的信號鵬系統，其中戶腐多個模擬信號鵬單元包 括用戶線接口電路。
13、 一種用於初始化總線系統中的通信的方法，所述方fe^括在被耦合到 戶皿總線系統的至少一4^號處理單元中執行以下步驟確定舒萬述信號,單元的第^ir入處的信號的頻率；根據所述確定的頻率，確定戶，信號，單元^^述總線系統的時鐘發生器。
14、 根據權利要求13自的方法，進""^包括根據^M確定的頻率，確定 fM信號，單元接收用於總^il信的時鐘信號。
15、 根據權利要求14戶腿的方法，其中，如果確定的頻率在予腕範圍內， 貝斷述信號處理單元被確定用以接收時鐘信號，並且其中，如果臓確定的頻 率不在預定範圍內，將處理單元確定為所述時鐘發生器。
16、 根據權利要求13臓的方法，進一步包括，將難頻率鵬到臓總線系統的線，其中所述頻率確定步驟包括^戶;f^sm頻率測s^述頻率。
17、 根據權利要求13所述的方法，在所述確定步驟之後，向總線主控, f彌認。
18、 根據權利要求13自的方法，進；包括，如果確定B^M信號^ffi單 元是時鐘發生器，則^^述信號處理單元中開始時鐘信號的產生，並且在所述 總線系統的時鐘線上輸出產生的時鐘信號。
19、 根據權利要求13臓的方法，進1包括，如果確定^ ^信號鵬單 元是時鐘發生器，貝鵬用於總線通信的預定基:ltt歸至'J戶;M信號處理單元。
20、 一種用於總線中的鵬粒的方法，所述方飽括 ^0f述總線系統上重複,播初始化信息； 選^^接到總線的信號鵬單元；和將當前廣播的初始化信息分配至斷ifei^擇的信號M單元。
21、 根據權利要求20戶服的方法，進一步艦，艦述分配步mt後，選 ^到戶皿總線系統的,信號處理單元中的下一個。
22、 根據權利要求21戶腐的方法，其中所i^JW^驟包括選擇戶;^信號處理單元中的第一個作為當前，的信號 單元；和在所述初始化信息已經被分配到所述當前選擇的信號，單元之後，從所 述當前選擇的信號，單元向下一信號處理單元,發皿擇信號以選擇所述 下一信號雌單元，直到預定數目的信號雌單元已經鵬擇。
23、 根據權利要求22所述的方法，其中經由點對點繊來^^M^擇信號。
24、 根據權利要求20所述的方法，其中所述初始化信息鄉基艦和/或可編程，中至少一個。
25、 根據權利要求20所述的方法，其中所驢復,播步驟包括纖地廣播用於連接至,逸總線系統的不同信號，單元的不同初始化信息， 其中，當接收到來自信號艦單元的確認時，^ff述初始化信息。
26、 一種用於總線中的通信的方法，ff^方^^括在相同物smh麟,響步信息。
27、 根據權利要求26所述的方法,其中^M物理驗包括第一線和第^a， 所述第一線離息從總線主控制專送到至少一個總線從設備，所述第二線將所述m^和同步信息;^;i^少一個總線從設^f專^'j所述總線主控器。
28、 根據權利要求26所述的方法，進"^包括^ff述物理,上^^制 命令。
29、 根據權利要求26所述的方法，其中M:^^幀5l^i行所述總線系統中的通信，所述幀包括用於傳繼制和同步信息的部分以朋於4雜繊的部分。
30、 根據權利要求26臓的方法，進一步包括-.<頓時分多路訪問，經由所述總線系統，將 傳超'侈個信號處理單元 禾口傳送來自多個信號處理單元的 。
31、 一種用於總線系統中的通信的協議，所述協議包括^\在 傳輸中 的至少一個同步碼。
32、 根據權利要求31所述的協議，進j包括傳送娜的幀格式；和所述幀格式包括存儲控制臘息的幀部分和存儲 的幀部分。
33、根據權利要求32所述的協議，其中所述存儲M的幀部他括多個連
全文摘要
本發明涉及一種總線系統及其操作方法。所述總線系統包括時鐘線；和至少一個組合的數據和同步線。所述方法包括在被耦合到所述總線系統的至少一個信號處理單元中執行以下步驟確定在所述信號處理單元的第一輸入處的信號的頻率；根據所述確定的頻率，確定所述信號處理單元是所述總線系統的時鐘發生器。
文檔編號G06F13/42GK101256543SQ20081008817
公開日2008年9月3日 申請日期2008年2月20日 優先權日2007年2月20日
發明者G·克拉姆普爾, P·利諾特納 申請人:英飛凌科技股份公司