用於高速數據和電力分配的雙線通信系統的製作方法

2023-05-18 05:13:31 6

用於高速數據和電力分配的雙線通信系統的製作方法
【專利摘要】本發明的各種實施例提供了簡單的(例如，在從設備中不需要微控制器)、與嵌入式時鐘信息同步的、便宜的、汽車EMC兼容的並且具有用於大量從設備/外圍設備的足夠的速度和帶寬的雙線(例如，非屏蔽雙絞線)總線系統，並且還提供了可以用於各種通信系統(例如雙線總線系統)的各種協議。雙線總線可選地可以是自供電的，即，主設備可以在雙線總線上為從設備提供電力。本發明方法的各種實施例用於發現、配置以及協調通信系統中的主設備與從設備之間的數據通信。儘管參考雙線點對點總線系統對示例性實施例進行描述，但是方法還可以用於其它通信系統。包括了用於控制總線和從設備的順序供電的規定。
【專利說明】用於高速數據和電力分配的雙線通信系統
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本專利申請要求2011年10月5日提交的專利申請號為61/543，379的美國臨時專利申請(代理案號為2550/D57)的權益，其全部內容通過引用併入本文。
[0003]本專利申請還要求2011年10月5日提交的專利申請號為61/543，380的美國臨時專利申請(2550/D60)的權益，其全部內容通過引用併入本文。
【技術領域】
[0004]本發明通常涉及通信總線技術，並且更具體地涉及用於高速數據和電力分配的雙線通信系統。
【背景技術】
[0005]如通常已知的，通信系統常常具有與控制單元通信的各種類型的傳感器和/或致動器。例如，現代車輛通常具有頭單元，該頭單元不只是汽車收音機，而且還充當處理來自各種傳感器的信號並且將信息發送到各種致動器的控制單元(例如，用於聲音控制、免提機服務、緊急路邊援助等等)。圖1示意性地示出了具有頭端控制單元102的車輛頭端118和相關外圍設備。在該圖中，頭端控制單元102與音頻ADC106、AM/FM/藍牙RF收音機108和音頻DAC112之間的相應連接，以及音頻DAC112與放大器114之間的連接是頭單元118內的本地連接，而傳聲器104與音頻ADC106之間的連接和放大器114與揚聲器116之間的連接是與電纜的遠程連接。在該圖中，頭單元118還包括一個或者多個通信接口(例如，MOST、CAN、乙太網等等)在此由塊110表示。圖2示出了本領域公知的一些示例性傳聲器連接。圖3是示出了根據圖1所示頭單元的示例性機動車傳聲器布線的示意圖。如可以看到的，傳聲器有過量的接線，該接線是昂貴的並且增加了車輛重量。
[0006]因此，在車輛中越來越頻繁地使用傳聲器用於諸如免提系統、各種設備的聲音控制、緊急路邊援助以及其它遠程服務、有效噪聲消除乃至車載通信(例如，對講機、乘客跟乘客以及駕駛員跟乘客的通信)的事情。在機動車中，儘管在後視鏡上或者靠近後視鏡通常安裝了一個或者兩個傳聲器，但是提出額外地或者可選地在其它結構(例如車輛頂襯、安全帶皮帶和/或頭靠)中安裝傳聲器。在一些提案中，多個傳聲器(例如，數字MEMS傳聲器)將共同用於若干位置中的每一個(例如，三個獨立的傳聲器或者具有三個傳聲器的傳聲器陣列)中，例如用于波束形成或者波束控制。
[0007]在某些情況下，對於頭端控制單元可能必需或者期望向通信系統中的各種裝置發送音頻信息。
[0008]在圖1中，頭單元118可以分解其功能中的一些並且使用與電纜的遠程、數字連接用於頭端控制單元102與音頻ADC106、AM/FM/藍牙RF收音機108和音頻DACl 12之間的連結。
[0009]附加控制和狀態信息的傳輸進一步地擴展功能性並且使特徵實現為遠程控制和遠程顯示。[0010]通常，頭端控制單元需要用於連接至各種傳感器和/或致動器的多個連接器(或者埠)。
[0011]一些現有總線系統包括:
[0012]基於MAC控制器的總線系統，例如M0ST150(光學的、非常昂貴、光學電纜不實用)、M0ST50 (電學的、昂貴、在每個節點處需要轉換器和微控制器)、Flexray (複雜、有同步問題和帶寬限制)；
[0013]基於SPDIF/AES3的總線系統，例如SPDIF(192kBit/s、24位、立體聲、沒有多信道支持、昂貴的電纜)、差分(AES3)-差分、沒有多信道支持)、多信道ADAT、AESIO-MADI (昂貴的電纜和連接器)、El/Tl (ISDN)-(太慢、不足夠的信道支持)、專用總線；以及
[0014]視頻+ 音頻連結(例如 National Semiconductor 的 FPD 或者 Inova 的 APIX)。這些系統使用昂貴的電纜/連接器，是點對點系統並且對於不需要視頻連結的系統來說太昂
蟲
貝ο
[0015]可以在http:// www.1nterfacebus.com/Design Connector Automotive, html 處找到各種汽車總線的概況。
[0016]示例性實施例的
【發明內容】

[0017]一個實施例包括用於雙向點對點總線的主設備，其中主設備包括用於連接下遊雙線總線段的下遊雙線總線段接口 ；具有收發器下遊雙線接口的收發器；分別將收發器下遊雙線接口連接至下遊雙線總線段接口的第一和第二下遊交流耦合；其中收發器被配置為通過第一和第二下遊交流耦合將數據信號傳輸至下遊雙線總線段接口，數據信號被編碼以允許下遊從設備得到時鐘信息。
[0018]在各種可選實施例中，主設備可以進一步包括第一和第二下遊濾波器，分別耦合至下遊交流耦合與下遊雙線總線段接口之間的第一和第二下遊連接以對下遊雙線總線段施加來自電源的偏置電壓。濾波器可以包括鐵氧體。主設備可以包括電源，或者電源可以在主設備外部。
[0019]在某些實施例中，收發器包括發送器、接收器和開關系統，該開關系統被配置為選擇性地將發送器連接至下遊雙線總線段接口以用於將下遊數據傳輸到下遊雙線總線段上並且被配置為選擇性地將接收器連接至下遊雙線總線段接口以用於從下遊雙線總線段接收上遊數據。
[0020]主設備可以包括至少一個電源開關，用於通過第一和第二下遊濾波器選擇性地對下遊雙線總線段施加偏置電壓。至少一個電源開關可以被配置為默認為打開狀態，以使得當激活主設備時，不對下遊雙線總線段施加偏置電壓。
[0021]主設備可以包括在收發器與下遊雙線總線段接口之間耦合的下遊共模扼流圈。
[0022]主設備可以包括禁止或者限制設備耦合至下遊雙線總線段接口的電路，用於在下遊雙線總線段的雙線中的任何一個電短路或者耦合至可能是破壞性的電壓電平的情況下從下遊雙線總線段電氣地保護主設備。
[0023]主設備可以包括耦合至下遊雙線總線段接口的至少一個電路監控設備，用於檢測主設備處的明線情形、主設備處的短路情形、負線到接地的短路或者類似低電壓沉、正線到接地的短路或者類似低電壓沉、正線到高電壓電源的短路、負線到高電壓電源的短路和/或反向極性。[0024]另一個實施例包括用於雙向點對點總線的從設備，其中從設備包括用於連接上遊雙線總線段的上遊雙線總線段接口 ；用於連接下遊雙線總線段的下遊雙線總線段接口 ；具有收發器上遊雙線接口和收發器下遊雙線接口的收發器；分別將收發器上遊雙線接口連接至上遊雙線總線段接口的第一和第二上遊交流耦合；分別將收發器下遊雙線接口連接至下遊雙線總線段接口的第一和第二下遊交流耦合；其中收發器被配置為從接收自上遊雙線總線接口的編碼數據信號得到時鐘信息並且被配置為通過第一和第二下遊交流耦合將數據信號傳輸至下遊雙線總線段接口，數據信號被編碼以允許下遊從設備得到時鐘信息。
[0025]在各種可選實施例中，從設備可以進一步包括(I)第一和第二上遊濾波器，分別耦合至上遊雙線總線段接口與上遊交流耦合之間的第一和第二上遊連接以用於輸出從上遊雙線總線段分接的偏置電壓；(2)第一和第二下遊濾波器，分別耦合至下遊交流耦合與下遊雙線總線段接口之間的第一和第二下遊連接以用於對下遊雙線總線段施加從由第一和第二上遊濾波器輸出的偏置電壓得到的偏置電壓；以及(3)電源，包括被耦合以接收由第一和第二上遊濾波器輸出的偏置電壓的電源輸入和被配置為向從設備提供電力的電源輸出，其中第一和第二上遊交流耦合基本上將收發器與上遊雙線總線接口上的偏置電壓隔離。濾波器可以包括鐵氧體。
[0026]在某些實施例中，收發器可以包括發送器、接收器和開關系統，該開關系統被配置為選擇性地將發送器連接至下遊雙線總線段接口以用於將下遊數據傳輸到下遊雙線總線段上，被配置為選擇性地將接收器連接至下遊雙線總線段接口以用於從下遊雙線總線段接收上遊數據，被配置為選擇性地將發送器連接至上遊雙線總線段接口以用於將上遊數據傳輸到上遊雙線總線段上，以及被配置為選擇性地將接收器連接到上遊雙線總線段接口以用於從上遊雙線總線段接收下遊數據。開關系統可以包括接收器連接至上遊雙線總線段接口以及發送器連接至下遊雙線總線段接口的第一模式；以及接收器連接至下遊雙線總線段接口以及發送器連接至上遊雙線總線段接口的第二模式。
[0027]從設備可以包括至少一個電源開關，用於通過第一和第二下遊濾波器選擇性地對下遊雙線總線段施加偏置電壓。至少一個電源開關可以被配置為默認為打開狀態，以使得當激活從設備時，不對下遊雙線總線段施加偏置電壓。
[0028]從設備可以包括在上遊雙線總線段接口與收發器之間耦合的上遊共模扼流圈以及在收發器與下遊雙線總線段接口之間耦合的下遊共模扼流圈。
[0029]從設備可以包括禁止或者限制設備耦合至下遊雙線總線段接口的電路，用於在下遊雙線總線段的雙線中的任何一個電短路或者耦合至可能是破壞性的電壓電平的情況下電保護從設備不受下遊雙線總線段的影響。
[0030]從設備可以包括耦合至下遊雙線總線段接口的至少一個電路監控設備，用於檢測從設備處的明線情形、從設備處的短路情形、負線到接地的短路或者類似低電壓沉、正線到接地的短路或者類似低電壓沉、正線到高電壓電源的短路、負線到高電壓電源的短路和/或反向極性。
[0031]從設備可以包括生成或者消耗數據的附加部件，例如，被配置為生成用於在總線段上的傳輸的數據的傳感器(例如，傳聲器)、被配置為使用在總線段上接收的數據的致動器(例如，揚聲器)、被配置為在本地處理數據的集成的數位訊號處理器和/或被配置為將丟失或者錯誤的信息添加到從總線段接收的數據的錯誤內插器。[0032]從設備可以包括電源，該電源包括被配置為向從設備提供電力的電源輸出，該從設備還可以包括第一和第二下遊濾波器，分別耦合至下遊交流耦合與下遊雙線總線段接口之間的第一和第二下遊連接以用於向下遊雙線總線段施加從電源得到的偏置電壓。
[0033]從設備可以包括通信接口，與上遊和下遊雙線總線段接口分開，其中通過從上遊雙線總線段接口接收的數據對通信接口上的通信進行控制。
[0034]另一個實施例包括車輛限制器，該車輛限制器包括至少一個從設備。在各種可選實施例中，車輛限制器可以包括至少一個傳感器和/或致動器，位於從設備中或者在遠離從設備的限制器上。例如，從設備可以位於車輛限制器的制動器按鈕中。
[0035]這種制動器按鈕可以包括與從設備通信的至少一個傳感器和/或致動器，用於在總線段上傳輸數據和在總線段上接收數據中的至少一個。
[0036]其它實施例包括車輛反光鏡、車輛頂襯和包括至少一個從設備的車輛頭靠。
[0037]另一個實施例包括雙線總線系統，該雙線總線系統包括主設備、至少一個從設備、將主設備耦合至第一從設備的雙線總線段和對於每個附加從設備，將該從設備耦合至對應的上遊從設備的雙線總線段。
[0038]在各種可選實施例中，系統可以包括機動車輛，其中主設備、至少一個從設備和雙線總線段安裝在機動車輛中。系統可以包括耦合至主設備的主機設備。主機設備、主設備或者至少一個從設備中的至少一個包括被配置為在雙線總線系統中檢測故障的診斷電路。這種診斷電路可以被配置為確定故障的相對位置並且被配置為選擇性地隔離故障以使得在主設備與故障上遊的任何從設備之間的通信能夠繼續。主設備可以被配置為對多個從設備進行編程以相對於由主設備提供的同步信號同時採樣數據。主設備和至少一個從設備可以選擇性地被配置為使用浮點數據壓縮方案傳輸壓縮數據。
[0039]另一個實施例包括用於在通信系統中協調主設備與從設備之間的數據通信的方法，該通信系統具有通信地串聯耦合的主設備、至少一個中間從設備和最後從設備。方法包括周期性地通過主設備將同步控制幀向下遊傳輸至從設備序列中的第一中間從設備；通過每個連續的中間從設備選擇性地將同步控制幀向下遊轉發至最後從設備；通過最後從設備向上遊傳輸同步響應幀；以及通過每個連續中間從設備選擇性地將同步響應幀向上遊轉發到主設備，其中每個從設備從下遊同步控制幀得到時序信息；至少一個從設備向上遊傳輸數據；從下遊設備接收數據的每個從設備選擇性地向上遊傳輸接收的數據並且選擇性地向上遊傳輸附加數據；以及向上遊傳輸數據的每個設備在繼同步控制幀之後的至少一個指定時間間隔中傳輸數據。
[0040]在各種可選實施例中，每個從設備可以通過單獨的雙線總線段通信地耦合至對應的上遊設備。時序信息可以包括用於在從設備處本地時序的時鐘信號以及指示周期性超幀的開始的成幀信號。選擇性地傳輸從下遊設備接收的數據可以包括在不向上遊傳輸數據的情況下選擇性地移除接收的數據。
[0041]方法可以進一步包括在同步信號之後通過主設備選擇性地傳輸用於至少一個從設備的數據，其中從上遊設備接收數據的每個從設備選擇性地向下遊傳輸所接收的數據並且選擇性地向下遊傳輸附加數據以及傳輸下遊數據的每個設備在同步信號之後的指定時間間隔中傳輸數據。選擇性地傳輸從上遊設備接收的數據可以包括在不向下遊傳輸數據的情況下選擇性地移除接收的數據。[0042]同步控制幀可以包括前導碼和頭，其中通過主設備周期性地傳輸同步控制幀可以包括對報頭的一部分進行加擾。報頭的加擾部分可以包括針對每個連續傳輸改變的計數欄位，以有效地改變用於加擾報頭的加擾部分的剩餘部分的加擾參數。
[0043]同步控制幀可以包括選擇性地由主設備使用用於傳送I2C連接的主機與指定的從設備之間的通信的一組欄位。欄位組可以包括由主設備選擇性地使用以指示通信被指定用於指定的從設備本身還是用於耦合至指定的從設備的I2C設備的欄位。
[0044]由主設備發送的同步控制幀可以選擇性地包括打算用於所有從設備的廣播信息，並且其中同步響應幀可以包括用於指示從設備是否接收了廣播信息的廣播確認欄位。同步響應幀可以包括用以指示從設備需要由主設備註意的中斷幀部分。同步響應幀可以包括具體地用於中斷幀部分的第一 CRC欄位和第二 CRC欄位。第一 CRC欄位可以是16位CRC欄位以及第二 CRC欄位可以是4位CRC欄位。
[0045]在指定時間間隔中傳輸的上遊和/或下遊數據可以包括作為數據幀的一部分的奇偶校驗位。對在指定時間間隔中傳輸的上遊和/或下遊數據進行加擾。
[0046]另一個實施例包括用於在通信系統中發現和配置從設備的方法，該通信系統具有通信地串聯耦合的主設備和多個從設備。方法包括，在若干連續發現周期中的每一個中，通過主設備在下遊通信鏈路上傳輸發現信號；通過接收發現信號的每個發現的從設備在下遊通信鏈路上轉發發現信號；以及通過接收發現信號的未發現的從設備，在不在下遊通信鏈路上轉發發現信號的情況下，在上遊響應發現信號。
[0047]在各種可選實施例中，被配置為最後發現的從設備並且接收發現信號的發現的從設備可以在下遊通信鏈路上轉發發現信號並且當維持上遊通信鏈路上與主設備的通信時等待來自下遊從設備的回覆，當從下遊從設備接收發現響應時，在上遊通信鏈路上將來自新發現的從設備的發現響應轉發至主設備。被配置為最後發現的從設備並且接收發現信號的這種發現的從設備可以在轉發發現信號之前向下遊通信鏈路提供電力。向下遊通信鏈路提供電力可以包括將來自上遊通信鏈路的電力連接到下遊通信鏈路。將來自上遊通信鏈路的電源連接到下遊通信鏈路包括閉合耦合在上遊通信鏈路與下遊通信鏈路之間的至少一個開關。
[0048]方法可以包括，當發現新發現的從設備時，將新發現的從設備配置為最後發現的從設備並且將先前最後發現的從設備重新配置為不再是最後發現的從設備。發現信號可以是從設備獲得時序信息的同步控制幀的一部分。發現信號可以包括指示新發現的從設備回復發現信號的時間間隔的響應時間。
[0049]可以公開和要求附加實施例。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0050]通過以下結合附圖的進一步描述，可以更加充分地理解本發明的上述內容和優點，其中:
[0051]圖1示意性地示出了車輛頭端控制單元和相關外圍設備；
[0052]圖2示出了本領域公知的一些示例性傳聲器連接；
[0053]圖3是示出了根據圖1所示頭端單元的示例性機動車傳聲器布線的示意圖；
[0054]圖4示意性地示出了根據本發明示例性實施例的雙向點對點總線配置；[0055]圖5示意性地示出了根據示例性實施例的A2B點對點總線/設備配置；
[0056]圖6示意性地示出了向DSP提供多個PCM信道或者由DSP提供多個PCM信道的點對點總線/設備配置方案；
[0057]圖7示意性地示出了向DSP提供多個PCM信道或者由DSP提供多個PCM信道的點對點總線/設備配置方案；以及主機設備(微控制器或者DSP)通過I2C接口與主設備進行通信；
[0058]圖8示意性地示出了向DSP提供多個PCM信道或者在共享的PCM鏈路(例如I2S/TDM)上由DSP提供多個PCM信道的多個(在該示例中為兩個)總線/設備配置；以及主機設備(微控制器或者DSP)通過I2C接口與主裝置進行通信；
[0059]圖9示意性地示出了向DSP提供多個PCM信道或者在共享的PCM鏈路(例如I2S/TDM)上由DSP提供多個PCM信道的總線/設備配置，其中信道源自多個從節點並且在多個從節點處消耗；以及主機設備(微控制器或者DSP)通過I2C接口與主設備進行通信；
[0060]圖10示意性地示出了向DSP提供多個PCM信道或者在共享的PCM鏈路(例如I2S/TDM)上由DSP提供多個PCM信道的總線/設備配置，其中信道源自多個從節點並且在多個從節點處消耗；以及主機設備(微控制器或者DSP)通過I2C接口與主設備進行通信；
[0061]圖11示意性地示出了遠程節點結合從功能和主功能以便充當一個總線段上的從設備和第二總線段上的主設備(例如，由I2C和PCM鏈路(例如，I2S/TDM)連接的兩個A2B晶片可以是具有兩個總線埠的單個物理節點)的總線/設備配置方案；
[0062]圖12示意性地示出了根據本發明示例性實施例的交流耦合和直流偏置；
[0063]圖13示意性地示出了根據本發明示例性實施例的主設備的有關部件框圖；
[0064]圖14示意性地示出了根據本發明特定示例性實施例的從設備的有關部件框圖；
[0065]圖15示意性地示出了根據本發明特定示例性實施例的圖14所示從設備的某些部件的補充細節；
[0066]圖16示出了根據本發明的一個特定示例性實施例的各種浮點壓縮格式；
[0067]圖17提供了根據圖16所示浮點壓縮格式，從16位到12位的壓縮和從12位回到16位的數據的解壓縮的示例；
[0068]圖18是根據本發明示例性實施例,示出了雙向點對點串行總線和設備的補充細節的示意性框圖；
[0069]圖19是根據本發明的可選實施例的類似圖18但是僅具有單個開關的示意性框圖；
[0070]圖20示意性地示出了根據本發明的示例性實施例，從差分曼徹斯特編碼恢復時鐘的示例性時鐘恢復電路；
[0071]圖21是基本上如圖19所不的沒有共|旲扼流圈的從設備的不意圖；
[0072]圖22A和22B是在兩個總線埠處使用共模扼流圈以減少信號鏈中的共模變化的從設備的示意圖；
[0073]圖23A和23B是在兩個總線埠處使用共模扼流圈以減少信號鏈中的共模變化以及在電源上使用共模扼流圈以濾除差分電壓變化和共模電壓變化的從設備的示意圖；
[0074]圖24A和24B是在兩個總線埠處使用共模扼流圈以減少信號鏈和電源中的共模變化以及在電源上使用共模扼流圈以濾除差分電壓變化和共模電壓變化的從設備的示意圖；
[0075]圖25是在兩個總線埠處使用共模扼流圈以減少信號鏈中的共模變化以及在電源上使用具有高的低頻阻抗和高的高頻阻抗的優化共模扼流圈以濾除差分電壓變化和共模電壓變化的從設備的示意圖；
[0076]圖26是在電源上使用具有高的低頻阻抗和高的高頻阻抗的優化共模扼流圈以濾除差分電壓變化和共模電壓變化的從設備的示意圖；
[0077]圖27A是鐵氧體磁珠用於濾除直流電源的差分交流信號內容以及優化的共模扼流圈用於電源中以減少電源共模變化的從設備的示意圖；
[0078]圖27B是根據本發明的一個特定示例性實施例，配置有線路終端的，在交流耦合電容器的設備側上的信號鏈中使用兩個共模扼流圈的從設備的示意圖；
[0079]圖28是根據本發明示例性實施例，基於圖22A所示配置的原型從設備收發器的示意電路圖；
[0080]圖29是突出相關部件和電路的圖28的組成版本；
[0081]圖30示意性地示出了主設備處的明線情形；
[0082]圖31示意性地示出了主設備處的短路情形；
[0083]圖32示意性地示出了負線到地線的短路；
[0084]圖33示意性地示出了正線到地線的短路；
[0085]圖34示意性地示出了正線到高電壓電源(例如車用蓄電池)的短路；
[0086]圖35示意性地示出了負線到高電壓電源(例如車用蓄電池)的短路；
[0087]圖36示意性地示出了兩個從設備之間的明線情形；
[0088]圖37示意性地示出了兩個從設備之間的短路情形；
[0089]圖38示意性地示出了兩個從設備之間的正線與地線短路的情形；
[0090]圖39示意性地示出了兩個從設備之間的負線與地線短路的情形；
[0091]圖40示意性地示出了兩個從設備之間的正線與高電壓電源(例如車用蓄電池)短路的情形；
[0092]圖41示意性地示出了兩個從設備之間的負線與高電壓電源(例如車用蓄電池)短路的情形；
[0093]圖42是根據本發明的示例性實施例的具有附加電路以支持各種總線診斷和保護的圖18的雙向點對點串行總線和設備的示意性框圖；
[0094]圖43示意性地示出了根據本發明示例性實施例的單向總線(環形)拓撲；
[0095]圖44示意性地示出了根據本發明示例性實施例的用於單向總線中的操作的設備的框圖；
[0096]圖45提供了單向總線(環形)與雙向點對點總線的相對比較；
[0097]圖46示意性地示出了根據本發明示例性實施例的雙向多點總線；
[0098]圖47示意性地示出了根據本發明的示例性實施例的對於圖46所示類型的多點總線配置的信令和時序考慮；
[0099]圖48示意性地示出了根據本發明的示例性實施例的對於具有雙向傳輸的音頻數據的多點總線配置的信令和時序考慮；
[0100]圖49示意性地提供了根據本發明示例性實施例的節點之間的某些多點總線操作的示例；
[0101]圖50-56示意性地示出了根據本發明各種示例性實施例的各種雙向多點總線配置；
[0102]圖57示意性地示出了根據特定示例性實施例的具有下遊傳輸的初期和上遊傳輸的後期的超巾貞;
[0103]圖58示出了根據特定示例性實施例的用於I2C模式、發現模式和正常(S卩，非I2C或者發現)模式的下遊A2B同步控制幀格式；
[0104]圖59示出了根據特定示例性實施例的用於I2C模式、發現模式和正常(S卩，非I2C或者發現)模式的上遊A2B同步響應幀格式；
[0105]圖60示出了根據本發明某些實施例的示例性數據幀格式；
[0106]圖61示出了對於前導碼的內容和用於生成前導碼的邏輯握手的一個示例性建議；
[0107]圖62示意性地示出了根據本發明示例性實施例的對於雙向通信的信令和時序考慮；
[0108]圖63示意性地表明根據本發明示例性實施例的從下遊傳輸動態地移除數據和將數據插入到上遊傳輸中的概念；
[0109]圖64示意性地示出了如圖63所示從下遊傳輸動態地移除數據和將數據插入到上遊傳輸中的另一個示例；
[0110]圖65示意性地示出了如圖63所示從下遊傳輸動態地移除數據和將數據插入到上遊傳輸中的又一個不例；
[0111]圖66示意性地提供了根據本發明示例性實施例的同時採樣的示例；
[0112]圖67示意性地示出了具有通過A2B總線與頭端控制單元進行通信的一個或者多個傳聲器陣列的方案；
[0113]圖68示意性地示出了具有通過一個或者多個A2B設備與頭端控制單元進行通信的安全帶安裝的傳聲器的方案；
[0114]圖69-73示意性地示出了對於整個機動車的傳聲器和其它設備的放置的各種其它允許A2B的方案；以及
[0115]圖74示意性地示出了對於使用A2B雙向多點總線配置的整個機動車的傳聲器及其它設備的放置的各種其它允許A2B的方案。
[0116]應當注意，本文描述的前述附圖或者元件不一定是按一致的比例或者任何比例繪製的。除非上下文另有提示，相同的元件由相同的標號指示。
[0117]特定實施例的詳細說明
[0118]本發明的各種實施例提供了簡單的(例如，在從設備中不需要微控制器)、與嵌入式時鐘信息同步的、便宜的、汽車EMC兼容並且具有用於大量從設備/外圍設備的足夠的速度和帶寬的雙線(例如，非屏蔽雙絞線)總線系統，並且還提供了可以用於各種通信系統(例如雙線總線系統)的各種協議。雙線總線可選地可以是自供電的，即，主設備可以通過雙線總線向從設備提供電力。從設備不需要獨立的接地連接並且因此它們可以放置在幾乎任何地方。此外，由於通過雙線總線在信令中提供了時鐘信息，因此從設備不需要晶體振蕩器或者其它獨立時鐘源。到/來自各種傳感器/致動器以及I2S和/或I2C信令的時分多路復用數據的規定包括在某些可選實施例中。
[0119]儘管下面描述類型的雙線總線可以用於多種通信系統中的任何一種，但是它們是考慮到汽車音頻應用而設計的，因此可以被稱為汽車音頻總線或者A2B。再次參照圖1，A2B總線可以用於替換本地連接中的任何一個，其將允許設備放置在遠離頭端控制單元102的位置，例如，在整個車輛的各種位置中。
[0120]下面討論了若干總線配置，包括雙向點對點總線配置、單向環形配置和雙向多點線路配置。
[0121]1.示例性雙向點對點總線配置
[0122]現在描述示例性雙向點對點總線實施例。圖4示意性地示出了根據本發明示例性實施例的雙向點對點總線配置。這裡，主設備202與各種從設備傳感器和致動器201-204進行通信。應當注意，特定的從設備204可以是傳感器和致動器兩者，例如，顯示由主設備202提供的信息並且將輸入發送到主設備202的觸控螢幕設備、具有傳聲器和揚聲器兩者的設備等等。無論如何，通常需要或者期望允許主設備202與每個從設備204之間的雙向通信並且可選地允許從設備之間直接或者通過主設備202的通信。
[0123]在圖4所示的示例性實施例中，每對相鄰設備(例如，主設備202與第一從設備201、第一從設備201與第二從設備2042等等)由雙線總線段206 ( S卩，雙線總線段206r2065)連接，通常為具有適當連接器的非屏蔽雙絞線(UTP)接線。如在下面更充分討論的，由主設備202向所有從設備204提供電力。對應雙線總線段上的相鄰設備之間的通信基本上是半雙工的，例如，當主設備向第一從設備傳輸時，第一從設備不傳輸，反之亦然。為了允許主設備與任何給定從設備之間以及可選地在對等基礎上的備之間的通信，中間從設備基本上中繼信息。各種總線段206上的通信基本上彼此獨立，並且每個從設備204可以選擇性地傳遞其接收的信息(例如，類似中繼器)，在傳遞信息(例如，用於特定從設備的條帶信息)以前移除信息，和/或添加信息(例如，將數據插入到指定用於特定從設備的時隙中)。總線協議(在下面更充分地討論)保證向從設備適當地提供同步和時序信息。在優選實施例中，總線協議還提供I2S和I2C通信，擴展可以利用總線的應用類型。
[0124]2.示例性總線/設備配置
[0125]圖5-11示意性地示出了根據本發明示例性實施例的各種總線/設備配置方案(在這些示例中，用於數字、多信道脈衝編碼調製(PCM)信息)。
[0126]圖5示意性地並且一般地示出了根據示例性實施例的A2B點對點總線/設備配置。
[0127]圖6示意性地示出了向DSP提供多個PCM信道或者由DSP提供多個PCM信道的點對點總線/設備配置方案。示例性實施例支持各種數據尺寸，例如8、16、24和32位數據尺寸。
[0128]圖7示意性地示出了向DSP提供多個PCM信道或者由DSP提供多個PCM信道的點對點總線/設備配置方案；以及主機設備(微控制器或者DSP)通過I2C接口與主設備進行通信。
[0129]圖8示意性地示出了向DSP提供多個PCM信道或者在共享的PCM鏈路(例如I2S/TDM)上由DSP提供多個PCM信道的多個(在該示例中為兩個)總線/設備配置；以及主機設備(微控制器或者DSP)通過I2C接口與主設備進行通信。圖8還示出了從設備可以連接至共享單個PCM接口(例如I2S/TDM)的多個外圍設備。
[0130]圖9示意性地示出了向DSP提供多個PCM信道或者由信道源自多個遠程節點並且在多個遠程節點處消耗的共享PCM鏈路(例如I2S/TDM)上的DSP提供多個PCM信道的總線/設備配置；以及主機設備(微控制器或者DSP)通過I2C接口與主設備進行通信。圖9還示出了從設備可以連接至共享單個PCM接口(例如I2S/TDM)的多個外圍設備。
[0131]圖10示意性地示出了向DSP提供多個PCM信道或者由信道源自多個從節點並且在多個從節點處消耗的共享PCM鏈路(例如I2S/TDM)上的DSP提供多個PCM信道的總線/設備配置；以及主機設備(微控制器或者DSP)通過I2C接口與主設備進行通信。圖10還示出了從設備可以連接至共享單個PCM接口(例如I2S/TDM)的多個外圍設備以及可以在總線上傳送I2C信令。
[0132]圖11示意性地示出了遠程節點結合從功能和主功能以便充當一個總線段上的從設備和第二總線段上的主設備(例如，由I2C和PCM鏈路(例如，I2S/TDM)連接的兩個A2B晶片可以是具有兩個總線埠的單個物理節點)的總線/設備配置方案。
[0133]3.傳送數據、功率和時序
[0134]通常，主設備將操作單個總線埠並且每個從設備將操作兩個總線埠，一個用於上遊連接(即，朝主設備)以及一個用於下遊連接(即，朝下一個從設備)，其中最後一個從設備在正常操作期間僅操作一個埠(即，用於其上遊連接)。一般說來，每個總線埠將與收發器相關聯，因此主設備通常將具有單個收發器並且每個從設備通常將具有兩個收發器(即，一個用於上遊連接以及一個用於下遊連接)，然而應當注意，可選地，主設備可以具有兩個收發器，例如用以允許設備在主模式與從模式之間可配置或者用以允許總線以環形配置連接(下面討論的)。
[0135]每個收發器交流耦合至其對應的雙線總線段，並且使用具有適當編碼的預定形式的低壓差分信令(例如，LVDS或者MLVDS或者類似信令)傳送數據信號以提供總線上的時序信息(例如，差分曼徹斯特編碼、二相傳號編碼、曼徹斯特編碼、具有掃描寬度限制的NRZI編碼，等等)。對於電力分配(其是可選擇的，如一些節點可以被配置為具有為它們提供的局部電力)，主設備通常將直流偏置放置在其交流耦合的線路側上的總線段上(例如，通過將一個電線連接至Vdd以及另一個連接至接地)，並且每個連續的從設備可以選擇性地分接其上遊交流耦合的線路側上的上遊總線段以恢復電力，其可以用於給從設備本身(以及可選地耦合至它的設備)供電以及用於選擇性地偏置其下遊交流耦合的線路側上的下遊總線段(如將在下面討論的，在一些實施例中，可以一次對各從設備進行供電，例如，使用一個或者多個開關以選擇性地為下遊總線段施加直流偏置)。通常，必須維持給定總線段上的兩個總線線路的正確極性，然而在某些可選實施例中，即使信號線是反向的(例如，從設備可以包括電源上的全波整流器，該全波整流器與編碼方案一起允許信號線反向以及電路仍然運行)，也可以採取措施允許操作。
[0136]因此，每個總線段承載交流和直流分量。收發器的線路側上的交流耦合使收發器基本上與線路上的直流分量隔離以允許高速雙向通信。通常通過消除高頻交流分量(在示例性實施例中，總線以大約49.152MHz的頻率運行並且濾波器被選擇用於過濾該範圍中的頻率)的濾波器(例如，鐵氧體或者其它感應器)，直流分量被分接用於供電。為了由線路電壓產生預定電壓(例如，1.8V或者3.3V)，每個從設備通常包括功率調節器，一些實施例中，所述線路電壓可以沿著總線的長度下降。以這種方法，可以將電力從主設備傳送到所有從設備而同時保留在每個總線段上高速數據雙向通信的能力。
[0137]圖12示意性地示出了根據本發明示例性實施例具有交流耦合和直流偏置的配置。在該示例中，鐵氧體1002、耦合電容器1004乃至可選擇的電源開關(未示出)在A2B晶片的外部。鐵氧體1002和/或交流耦合電容器1004可以是通過適當連接器連接到A2B晶片的雙線總線段的一部分。在可選實施例中，耦合電容器和/或鐵氧體和/或(一個或者多個)開關集成至A2B晶片。
[0138]圖13示意性地示出了根據本發明示例性實施例的主設備的有關部件框圖。在這裡，主設備連接至數位訊號處理器(DSP)，然而其它配置是可能的，例如，通過I2C接口耦合至微處理器。電源(在該示例中，為低壓差或者LDO調節器，然而開關調節器或者其它電壓調節器可以用於各種可選實施例)提供用於主設備以及用於偏置總線的電力。如將在下面更充分討論的，在這裡包括模擬-數字轉換器(ADC)用於檢測各種類型的總線錯誤，例如，通過DSP或者通過獨立的診斷處理器。
[0139]圖14示意性地示出了根據本發明示例性實施例的從設備的有關部件框圖。在該示例性實施例中，發送器和接收器塊通過一組開關基本上由兩個總線埠 A和B共享(這種配置可以允許一個總線埠在另一個總線埠傳輸時接收，反之亦然，但不是兩個埠同時接收或者傳輸)，然而可選實施例可以具有用於每個總線埠的獨立發送器和接收器塊。應當注意，振蕩器(OSC)塊用虛線顯示以指示在從設備中不需要晶體振蕩器。
[0140]圖15示意性地示出了根據本發明特定示例性實施例的圖14所示從設備的某些部件的補充細節。特別令人感興趣的是標記「錯誤內插」的塊，其在該示例性實施例中補償由設備接收的丟失或者錯誤信息，例如使用內插法插入數據來代替丟失或者錯誤信息。其中信息是音頻信息，錯誤內插塊可以插入複製的或者內插的音頻幀來代替丟失的或者錯誤的音頻幀。應當注意，可以通過I2S發送器(B卩，嵌入在I2S/TDM傳輸中)將錯誤通知到晶片接口。
[0141]圖18是根據本發明示例性實施例示出了雙向點對點串行總線和設備的補充細節的示意性框圖。如上面討論的，主設備1802包括收發器1808，該收發器交流耦合至第一總線段ISoe1並且還在總線段ISoe1上放置初始直流偏置。從設備Iscm1包括收發器isio，該收發器分別在兩端交流耦合至其上遊和下遊總線段ISOei和18062，並且還選擇性地通過到從設備18042的標記Vdd和Nss的線路在下遊總線段18062上放置直流偏置。在該示例性實施例中，那些線路Vdd和Vss中的每一個包括開關1812，該開關可以用於選擇性地將偏置信號耦合至下遊總線段18062的對應線以及自下遊總線段18062的對應線解耦。除了其它方面之外，這些開關1812允許選擇性地為下一個連續的下遊從設備供電(例如，在主設備1802的控制下)。實際上，如圖19所示(開關1812在Vdd線路上顯示，然而其可以可選地在Vss線路上)，僅需要一個這種開關用以控制下遊從設備18042的電力。可選實施例可以省略(一個或者多個)開關，以使得由主設備提供的電力將自動地向下遊傳播至所有從設備。如果電力不在總線上傳播而是單獨地提供至總線節點，那麼還可以省略開關。如果電力不在總線上傳播而是單獨地提供至從節點，那麼開關可以仍然有利於在總線上向下遊放置偏置電壓，該偏置電壓充當下一個節點的電源接通的、喚醒信號。
[0142]在這裡，雖然開關僅在第一從設備1804處顯示，但是主設備1802及其它從設備還可以具有以控制的方式傳播電力的開關。
[0143]4.從時鐘恢復
[0144]如上面討論的，從節點不需要晶體。相反地，從設備從總線時鐘(通常為比周期採樣時鐘更快的1024或者2048位)生成它們的時鐘。如下面所討論的，周期性地發送具有同步報頭的控制幀(例如，每1024位)。從設備用時鐘恢復電路恢復它們的時鐘並且在同步報頭中找到周期採樣時鐘，該周期採樣時鐘饋送鎖相環(PLL)。PLL輸出成為用於其它處理的時鐘基礎。
[0145]圖20示意性地示出了根據本發明的示例性實施例的從差分曼徹斯特編碼恢復時鐘的示例性時鐘恢復電路。在這種時鐘恢復電路中，可以使用一系列門實現延遲。當然，其它時鐘恢復電路可以用於各種可選實施例。恢復的時鐘可以饋入鎖相環PLL電路中以生成用於發送器和接收器(在該示例中，差分曼徹斯特編碼器/解碼器)電路的時鐘。
[0146]5.過濾共模變化
[0147]在各種可選實施例中，為了濾除共模變化，可以在各種位置處使用一個或者多個共模扼流圈，所述共模變化可能由EMI事件所引起並且如果任其發展可以在不同節點上積累。
[0148]圖21是基本上如圖19所示的沒有共模扼流圈的從設備的示意圖。在該電路中，鐵氧體磁珠用於濾除用於直流電源的差分交流信號內容。該電路不過濾由EMI事件所引起的共模變化。它使用具有低直流電阻的鐵氧體磁珠。共模變化可以在不同節點上積累。由於信號線路上共模電壓的電位，該電路優選地使用高輸入/輸出範圍的收發器。
[0149]圖22A和22B是在兩個總線埠處使用共模扼流圈以減少信號鏈中的共模變化的從設備的示意圖。在圖22A中，共模扼流圈被安置在交流耦合電容器的線路側上。在圖22B中，共模扼流圈被安置在交流耦合電容器的設備側上，這幫助避免共模扼流圈的直流飽和。在這些電路中，鐵氧體磁珠用於濾除用於直流電源的差分交流信號內容。這些電路提供對於在信號頻率以下的較低EMI頻率的限制共模過濾並且優選地在該信號頻率處使用具有低電阻的共模扼流圈。
[0150]圖23A和23B是在兩個總線埠處使用共模扼流圈以減少信號鏈中的共模變化以及在電源上使用共模扼流圈以濾除差分電壓變化和共模電壓變化的從設備的示意圖。在圖23A中，用於總線埠的共模扼流圈被安置在交流耦合電容器的線路側上。在圖23B中，用於總線埠的共模扼流圈被安置在交流耦合電容器的設備側上，這幫助避免共模扼流圈的直流飽和。在這些電路中，鐵氧體磁珠用於濾除用於直流電源的差分交流信號內容。這些電路在信號頻率處使用具有低阻抗的信號內共模扼流圈並且使用具有高的低頻率阻抗的共模扼流圈用於電源。它們使用具有低直流電阻的共模扼流圈和鐵氧體磁珠。
[0151 ] 圖24A和24B是在兩個總線埠處使用共模扼流圈以減少信號鏈和電源中的共模變化以及在電源上使用共模扼流圈以濾除差分電壓變化和共模電壓變化的從設備的示意圖。在圖24A中，用於總線埠的共模扼流圈被安置在交流耦合電容器的線路側上。在圖24B中，用於總線埠的共模扼流圈被安置在交流耦合電容器的設備側上，這幫助避免共模扼流圈的直流飽和。在這些電路中，鐵氧體磁珠用於濾除用於直流電源的差分交流信號內容。這些電路在信號頻率處使用具有低阻抗的信號內共模扼流圈並且使用具有高的低頻率阻抗的共模扼流圈用於電源。它們使用具有非常低的直流電阻的共模扼流圈和鐵氧體磁珠。
[0152]圖25是在兩個總線埠處使用共模扼流圈以減少信號鏈中的共模變化以及在電源上使用具有高的低頻阻抗和高的高頻阻抗的優化共模扼流圈以濾除差分電壓變化和共模電壓變化的從設備的示意圖。在該電路中，優化用於電源的共模扼流圈以減少高頻和低頻處的共模變化。
[0153]圖26是在電源上使用具有高的低頻阻抗和高的高頻阻抗的優化共模扼流圈以濾除差分電壓變化和共模電壓變化的從設備的示意圖。這裡假設差分收發器在寬的共模電壓範圍內提供足夠的共模抑制。在該電路中，收發器優選地為高輸入/輸出範圍收發器，以及用於電源的共模扼流圈具有高的低頻率阻抗和高的高頻率阻抗。
[0154]圖27A是使用鐵氧體磁珠以濾除用於直流電源的差分交流信號內容以及在電源中使用優化的共模扼流圈以減少電源共模變化的從設備的示意圖。這裡假設差分收發器在寬的共模電壓範圍內提供足夠的共模抑制。
[0155]圖27B是根據本發明的一個特定示例性實施例的配置有線路終端的，在交流耦合電容器的設備側上的信號鏈中使用兩個共模扼流圈的從設備的示意圖。
[0156]6.原型從設備收發器
[0157]圖28是根據本發明示例性實施例的基於圖22A所示配置的原型從設備收發器的不意電路圖。圖29是突出相關部件和電路的圖28的組成版本。下列是相關部件和電路中的一部分。
[0158]A2B收發器路徑以虛線畫出輪廓；
[0159]S-up和S+up是與上遊鏈路的連接(即，朝主設備)；
[0160]S+dn和S-dn是與下遊鏈路的連接(即，朝下一個從設備)；
[0161]CMl和CM2是分別用於上遊鏈路和下遊鏈路的共模扼流圈(R142、R143、R144和R145是零歐姆電阻器)；
[0162]C69/C70和C71/C72是分別用於上遊鏈路和下遊鏈路的交流耦合電容器；
[0163]CM4是可選的共模扼流圈(一個示例性實施例使用兩個零歐姆電阻器代替CM4)；
[0164]L7、L8、L9 和 LlO 是鐵氧體；
[0165]R124、R125、R126、R127、R142、R143、R144 和 R145 是零歐姆電阻器；
[0166]U17是允許設備以任一極性連接到總線的全波整流器(在該示例中，是由DiodesIncorporated銷售的SDM10M45SD肖特基勢壘二極體)；
[0167]U18是電壓調節器(在該示例中，為由Analog Device Inc.銷售的ADP3335電壓調節器)，其將線路電壓轉換(在示例性實施例中，其可以高達8V)為3.3V ;
[0168]C65和C66是濾波電容器，其與設備的操作不是特別有關並且可以省略；
[0169]Q2是用於控制是否向下遊總線段提供電力的開關；以及
[0170]U13和U14是用於在上遊和下遊接收和傳輸差分MLVDS信號的MLVDS收發器晶片。
[0171]上遊共模扼流圈CMl的收發器側連接通過交流耦合電容器C69和C70耦合至收發器部分，並且通過鐵氧體L7和L8耦合至電源電路以分別提供正線路電壓信號VDDIN和負線路電壓信號VSSIN。這些線路電壓信號被傳遞至電源電路並且還用於偏置下遊總線段。
[0172]類似地，下遊共模扼流圈CM2的收發器側連接通過交流耦合電容器C71和C72耦合至收發器部分並且耦合至線路電壓信號VDDIN(通過開關Q2)和VSSIN以選擇性地為下遊總線段提供直流偏置。應當注意，從設備可以被配置為默認不為下遊總線段提供電力，如將在下面更充分討論的，除了其它方面之外，其允許主設備以順序方式聯繫和配置從設備。同樣，如將在下面更充分地討論的，如果需要並且也允許主設備和/或從設備隔離某些類型的故障，那麼除了其它方面之外，選擇性地切斷下遊總線段的電源的能力允許主設備以有序的方式關閉從設備。
[0173]在收發器部分中，接收側是如本領域公知的基本上僅僅100歐姆的終端，而如本領域公知的，用串聯電阻器將發送側作為轉換的電流驅動至電壓。
[0174]在這些電路圖中未示出用於在上遊與下遊之間切換、編碼/解碼信號以及實現數據鏈路層和較高層功能(在原型系統中，其可以使用適當編程的處理器或者FPGA進行建模)以及從總線恢復時序(其可以使用圖20所示類型的電路來完成)的部件。
[0175]在某些示例性實施例中，收發器可以是多點LVDS收發器，例如由Norwood，MA的Analog Devices Inc.銷售的零件號為ADN4690E的零件。
[0176]7.總線診斷
[0177]在許多可以使用這種總線的應用中，將需要或者期望能夠檢測、定位和隔離在沿著總線的各種點處可能發生的某些類型的故障。
[0178]圖30示意性地示出了主設備處的明線情形，其可以由主設備檢測，例如根據缺少負載電流或者建立與第一從設備的通信的失敗。
[0179]圖31示意性地示出了主設備處的短路情形，其可以例如，根據初始過電流情形、接近零的差分直流電壓或者建立與第一從設備的通信的失敗，由主設備檢測。優選地在電壓調節器(Vreg)上提供過電流保護。
[0180]圖32示意性地示出了負線到地線的短路，其可以根據負線上的電壓降或者如果沒有電壓降，那麼如圖30根據缺少負載電流或者建立與第一從設備的通信的失敗，由主設備檢測。
[0181]圖33示意性地示出了正線到地線的短路，其可以例如，根據正線上的電壓降或者建立與第一從設備的通信的失敗，由主設備檢測。優選地在電壓調節器(Vreg)上提供過電流保護。
[0182]圖34示意性地示出了正線到高電壓電源(例如車用蓄電池)的短路，其可以例如，根據反向電流或者電壓升高或者建立與第一從設備的通信的失敗，由主設備檢測。優選地在電壓調節器(Vreg)上提供過電流保護，並且優選地在Vreg和收發器上提供過電壓保護。
[0183]圖35示意性地示出了負線到高電壓電源(例如車用蓄電池)的短路，其可以例如，根據短路電流或者電壓升高或者熔斷器或者電路斷路器的跳閘或者建立與第一從設備的通信的失敗，由主設備檢測。為了魯棒性，在上面討論的某些失敗情況的事件中，應當保護Vreg免受過電壓、過電流和反向電流事件的影響。類似地，應當保護收發器電路免受過電壓事件的影響。
[0184]可以在各種可選實施例中檢測其它類型的故障情況。例如，可以以診斷模式檢測線的反向。
[0185]圖36示意性地示出了兩個從設備之間的明線情形，其可以例如根據在中斷情況下沒有與下遊從設備通信的能力，由主設備檢測。主設備能夠確定在總線上的最後一個工作的從設備並且推斷故障位置在最後一個工作從設備與下一個從設備之間。為了阻止電力向下遊傳遞，可以打開最後一個工作從設備處的開關。雖然通常為故障上遊的所有從設備保持通信，但是在故障下遊的所有從設備通信通常終止。
[0186]圖37示意性地示出了兩個從設備之間的短路情形，其可以例如根據初始過電流情形或者接近零的差分直流電壓，或者類似圖36中的情形，根據在中斷情況下沒有與下遊從設備通信的能力來檢測。主設備能夠確定總線上的最後一個工作的從設備並且推斷故障位置在最後一個工作從設備與下一個從設備之間。為了阻止電力向下遊傳遞，可以打開最後一個工作從設備處的開關。雖然通常為故障上遊的所有從設備保持通信，但是在故障的下遊所有從設備通常通信終止。
[0187]圖38示意性地示出了兩個從設備之間的正線與地線短路的情形，其可以例如根據初始過電流情形或者主設備處的正線上的電壓降，或者類似圖36中的情形根據在中斷情況下沒有與下遊從設備通信的能力來檢測。主設備能夠確定總線上的最後一個工作的從設備並且推斷故障位置在最後一個工作從設備與下一個從設備之間。為了阻止電力向下遊傳遞，可以打開最後一個工作從設備處的開關。雖然通常為故障上遊的所有從設備保持通信，但是在故障的下遊所有從設備通常通信終止。
[0188]圖39示意性地示出了兩個從設備之間的負線與地線短路的情形，其可以例如根據在中斷情況下沒有與下遊從設備通信的能力來檢測。主設備能夠確定總線上的最後一個工作的從設備並且推斷故障位置在最後一個工作從設備與下一個從設備之間。為了阻止電力向下遊傳遞，可以打開最後一個工作從設備處的開關。雖然通常為故障上遊的所有從設備保持通信，但是在故障的下遊所有從設備通常通信終止。
[0189]圖40示意性地示出了兩個從設備之間的正線與高電壓電源(例如車用蓄電池)短路的情形，其可以例如，根據正線上的反向電流或者電壓升高，但也通過與後來的從設備建立通信的失敗，由主設備檢測。優選地在電壓調節器(Vreg)上提供反向電流保護，並且優選地在開關、Vreg和收發器上提供過電壓保護。
[0190]圖41示意性地示出了兩個從設備之間的負線與高電壓電源(例如車用蓄電池)短路的情形，其可以例如，根據熔斷器或者電路斷路器的跳閘，但也通過與後來的從設備建立通信的失敗，由主設備檢測。
[0191]圖42是根據本發明的示例性實施例的具有支持各種總線診斷和保護的附加電路的圖18的雙向點對點串行總線和設備的示意性框圖。除了其它方面之外，附加電路可以包括主節點處的熔斷器4204、從設備節點處的全波整流器4206(即使電線是反向的也允許操作)和/或主設備和/或從設備節點處的二極體4208 (用於ESD保護)。
[0192]8.鏈路層協議
[0193]應當清楚的是，一般可以使用雙向點對點總線並且其不限於用於發現數據、激活數據、同步數據以及與從設備交換數據的任何特定鏈路層協議。
[0194]為這種雙向點對點總線特別設計的示例性鏈路層協議基於主設備周期性地向下遊發送同步控制幀(SCF)(可選地與打算用於一個或者多個從設備的數據一起)的原理。在一個特定示例性實施例中，以48KHz的頻率每1024位(表示超幀)傳輸同步控制幀，在49.152Mbps的總線上產生有效位速(在該特定示例性實施例中，支持其它速率，包括，例如44.1KHz)。除了其它方面之外，同步控制幀允許從設備識別每個超幀的開始，並且還與物理層編碼/信令結合，允許每個從設備從總線得到其內部操作時鐘。
[0195]如將在下面描述的，同步控制幀包括用於發送同步的開始信號的前導碼欄位以及允許各種尋址模式(例如，正常、廣播、發現)、配置信息(例如，寫入從設備寄存器)、I2C信息的傳送、從設備處的某些通用輸入/輸出(GPIO)引腳的遠程控制及其它服務的欄位。為了減小幀中信息將被誤認為新同步模式的概率，通常對繼前導碼之後的一部分同步控制幀進行加擾。同步控制幀從從設備傳遞到從設備(可選地與其它數據一起，所述其它數據通常來自主設備但是額外地或者可選地可以來自一個或者多個上遊從設備或者來自從設備本身)直到它到達最後一個從設備為止，該最後一個從設備已經由主設備配置為最後一個從設備或者將其本身自我識別為最後一個從設備。當接收同步控制幀時，最後一個從設備傳輸同步狀態幀，隨後是其被允許傳輸的任何數據(例如，指定時間間隙中的24位音頻採樣)。同步狀態幀從從設備向上遊傳遞到從設備(可選地與來自下遊從設備的數據一起)，並且根據同步狀態幀，每個從設備能夠識別在其中其被允許傳輸的時間間隙(如果有的話)。
[0196]圖62示意性地示出了根據本發明示例性實施例的對於雙向通信的信令和時序考慮。在該示例中，主設備傳輸同步控制幀(標記為Sync-Ctrl的塊)，繼之以用於特定從設備的數據(標記為Spkr Data的塊)。每個連續的從設備轉發同步控制幀並且還轉發至少指定給下遊從設備的任何數據(特定從設備可以轉發所有數據或者可以移除指定給它的數據)。當最後一個從設備接收同步控制幀時，它傳輸同步狀態幀(標記為Sync-Status的塊)，可選地繼之以允許其傳輸的任何數據。每個連續的從設備將同步狀態幀連同來自下遊從設備的任何數據一起轉發並且可選地插入它自己的數據(標記為Mic Data或者MD的塊)。在該示例中，主設備將數據發送到從設備2、5和6(其在這裡描述為有源揚聲器)並且從從設備8、7、4、3和I (其在這裡描述為傳聲器陣列)接收數據。
[0197]應當注意，圖62中描述的從設備具有各種數量的傳感器/致動器元件，並且因此不同數量的數據可以發送給或者接收自各種從設備。具體地，從設備2具有兩個元件，從設備5具有四個元件以及從設備6具有三個元件，因此由主設備傳輸的數據包括用於從設備2的兩個時間間隙、用於從設備5的四個時間間隙以及用於從設備6的三個時間間隙。類似地，從設備I具有三個元件，從設備3具有三個元件，從設備4具有三個元件，從設備7具有一個元件，以及從設備8具有四個元件，因此由那些從設備向上遊傳輸的數據包括對應數量的時間間隙。應當注意，元件與時間間隙之間不必是一對一關聯。例如，具有三個傳聲器的傳聲器陣列可以包括結合來自三個傳聲器的信號(並且可能還有從主設備或者其它從設備接收的信息)以產生單個數據採樣的數位訊號處理器，該單個數據採樣根據處理的類型可以與單個時間間隙或者多個時間間隙相對應。
[0198]圖63示意性地表明根據本發明示例性實施例的從下遊傳輸動態地移除數據和將數據插入到上遊傳輸中的概念。在這裡，如在圖62中，主設備傳輸同步控制幀(標記為SyncControl),繼之以用於從設備2、5和6的數據(標記為Spkr Data),但是注意這裡，以倒序發送數據，即，用於從設備6的數據，然後用於從設備5的數據，然後用於從設備2的數據(參見標記為「Master」的行)。當從設備2接收該傳輸時，它移除它自己的數據並僅將同步控制幀繼之以用於從設備6和5的數據轉發至從設備3 (參見標記為「Slave3」的行)。從設備3和4不變地轉發信息，以使得由從設備2轉發的信息由從設備5接收(參見標記「Slave5」的行)。從設備5移除它自己的數據並且僅將同步控制幀繼之以用於從設備6的數據轉發至從設備6，並且，類似地，從設備6移除它自己的數據並且僅將同步控制幀轉發至從設備7。從設備7將同步控制幀轉發至從設備8 (參見標記為「Last Slave」的行)。
[0199]此時，從設備8將狀態幀(標記為Resp Status)繼之以它的數據傳輸至從設備7(參見標記為「Last Slave」的行)。從設備7將狀態幀連同來自從設備8的數據和它自己的數據一起轉發至從設備6，並且從設備6接著將狀態幀連同來自從設備8和7的數據一起轉發至從設備5(參見標記為「Slave5」的行)。從設備5沒有數據要添加，因此它只是將信息轉發至從設備4，該從設備4將信息連同它自己的數據一起轉發至從設備3，該從設備3反過來將信息連同它自己的數據一起轉發至從設備2 (參見標記為「Slave3」的行)。從設備2沒有信息要添加，因此它將信息轉發至從設備1，該從設備I將信息連同它自己的數據一起轉發。因此，主設備接收狀態幀，繼之以來自從設備8、7、4、3和I的數據(參見標記為 「Master」 的行)。
[0200]圖64示意性地示出了如圖63所示從下遊傳輸動態地移除數據和將數據插入到上遊傳輸中的另一個示例，然而在該示例中，從設備是傳感器和致動器，使得主設備向下遊發送數據至所有設備並且從所有設備接收回數據，並且在這裡根據其指定或者起源自的節點號對數據進行排序。
[0201]圖65示意性地示出了如圖63所示從下遊傳輸動態地移除數據和將數據插入到上遊傳輸中的又一個示例，然而在該示例中，以順序而不是倒序向上遊和下遊傳送數據。每個從設備處的緩衝允許選擇性地添加/移除/轉發數據。
[0202]如上所述，每個從設備可以從下遊或者上遊傳輸移除信息和/或可以向下遊或者上遊傳輸添加信息。因此，例如，主設備可以向若干從設備中的每一個傳輸數據的單獨採樣，並且每個這種從設備可以移除它的數據採樣並且轉發僅打算用於下遊從設備的數據。另一方面，從設備可以從下遊從設備接收信息並且轉發連同附加信息一起的信息。傳輸如所需的信息一樣少的信息的一個優勢是減少由總線共同消耗的電力的量。
[0203]A2B系統還支持從主設備到從設備的廣播傳輸(和多播傳輸)，具體地通過從設備的下遊時隙使用的配置。通常，每個從設備將處理廣播傳輸並且將其向前傳遞至下一個從設備，然而特定從設備可以「消耗」廣播消息，即，不將廣播傳輸向前傳遞至下一個從設備。
[0204]還可以使A2B系統支持尋址的上遊傳輸，例如，從特定從設備到一個或者多個其它從設備。這種上遊傳輸可以包括單播、多播和/或廣播上遊傳輸。用這種上遊尋址，類似下遊傳輸，根據從設備的上遊時隙使用的配置，從設備可以確定是否從上遊傳輸移除數據和/或是否向前傳遞上遊傳輸到下一個上遊從設備。因此，例如，除了或者代替如通常做的將數據傳遞至主設備，數據可以由特定從設備傳遞至一個或者多個其它從設備。可以例如，通過主設備配置這種從設備-從設備關係。
[0205]那麼，本質上，從設備某種程度上操作為具有選擇性地轉發、丟棄和添加信息能力的主動/智能轉發器節點。由於每個從節點知道其將接收/傳輸數據的(一個或者多個)有關的時間間隙，因此從設備通常執行這種功能而不必解碼/檢查所有數據，並且由此可以從時間間隙移除數據或者將數據添加到時間間隙中。儘管從節點通常不需要解碼/檢查所有數據，但是從節點通常對其傳輸/轉發的數據重新計時，這傾向於使得整個系統更穩健。[0206]9.同步控制和狀態消息
[0207]沿著A2B總線的通信發生在周期性超幀中。在用於音頻應用的一個特定示例性實施例中，超幀頻率與用於系統中的音頻採樣頻率(48kHz或者44.1kHz)相同。每個超幀被劃分以下周期:下遊傳輸、上遊傳輸和無傳輸(其中總線未被驅動)。在圖57中，用由總線未被驅動的周期分隔的下遊傳輸開始時間段和稍後的上遊傳輸時間段示意性地示出了超幀。下遊傳輸從同步控制幀(SCF)開始並且繼之以X數據間隙，其中X可以是零。上遊傳輸從同步響應幀(SRF)開始並且繼之以Y數據間隙，其中Y可以是零。在晶片上生成用於A2B晶片中的時鐘並且，在特定示例性實施例中，是1024x音頻採樣頻率。這意味著在每個這種超幀中有1024位時鐘。
[0208]同步控制幀(SCF)(長度為64位)開始每個下遊傳輸。SCF以用於數據時鐘恢復和PLL同步的前導碼開始。當同步控制幀(SCF)由從節點重新傳輸時，前導碼將由從節點生成而不是重新傳輸。SCF包括用於控制A2B總線上的事務的若干欄位。
[0209]在一些情形中，可以在待機模式期間使用不同的前導碼或者不同的SCF，以便從節點不需要接收SCF的所有64位直到發送至正常模式的轉變。
[0210]圖58示出了根據一個特定示例性實施例，用於I2C模式、發現模式和正常(即，非I2C或者發現)模式的下遊A2B同步控制幀格式。
[0211]SCF包括下列欄位:
[0212]CNT (2位)-CNT欄位從用於前面超幀的值遞增(模4)。可以對接收未預期的CNT值的從節點進行編程以返回中斷。
[0213]NAM(2位)_NAM(節點尋址模式)欄位用於控制對A2B總線上從節點寄存器的訪問。正常模式根據寄存器的節點ID和地址提供從節點寄存器值的讀取和寫入。廣播事務是應該由每個從節點採取的寫入。還有對於發現模式和沒有寄存器訪問的SCF的支持。
[0214]I2C(1位)_I2C位用於遠程地訪問附接至從節點中的一個的I2C從設備。
[0215]NODE(4位)-NODE欄位用於指示正在為正常和I2C訪問尋址哪個從節點。在發現模式中，該欄位用於為新發現的節點編寫節點ID。
[0216]RW (I位)-Rff位用於控制正常訪問是讀取(RW == I)還是寫入(RW = O)。
[0217]地址(8位)-ADDRESS欄位用於通過A2B總線尋址特定寄存器。該欄位不用於發現幀。對於I2C事務，ADDRESS欄位被替換為一些I2C控制值。
[0218]數據(8位)-DATA欄位用於正常、I2C和廣播寫入。在發現模式(不需要數據)中，該欄位被替換為用於在新發現節點中編寫RESPCYCS寄存器的RESPCYCS欄位。該值乘以4用於確定在正在接收的SCF的開始與正在傳輸的SRF的開始之間應當經過多少周期。
[0219]CRC(16位)_為前導碼之後的SCF的部分生成16位CRC值。
[0220]同步響應幀(SRF)(長度為64位)開始每個上遊傳輸。在下遊傳輸的末端，總線上的最後一個從節點將等到響應周期計數器期滿為止，然後開始向上遊傳輸SRF。如果正常讀取或者寫入事務以上遊從設備作為目標，那麼上遊從設備將生成它自己的SRF並且替換從下遊接收的SRF。如果任何從節點在期望時間處沒有看到來自下遊的SRF，那麼它將生成它自己的SRF並且開始向上遊傳輸該SRF。對於發現期間的倒數第二個節點，該等待時間通常將是超過5個sysclk周期(標稱為49.152MHz)。否則，等待時間通常將是少於5個sysclk 周期。[0221]SRF的最後10位包括中斷欄位，該中斷欄位包括它自己的CRC保護並且不由它前面的CRC欄位保護。需要發送中斷信號至主節點的任何從節點將其中斷信息插入到該欄位中。這意味著具有中斷未決的從節點將具有比同樣具有中斷未決的任何更高編號的從節點更高的優先級。系統中的最後節點將總是生成中斷欄位。如果它沒有中斷未決，那麼它將把IRQ位設置為0，把IRQN0DE欄位設置為它的節點ID並且生成正確的CRC-4值。
[0222]圖59示出了用於I2C模式、發現模式和正常(即，非I2C或者發現)模式的上遊A2B同步響應幀格式。
[0223]SRF包括用於將響應傳遞迴到主節點的下列欄位:
[0224]CNT (2位)-將SCF中CNT欄位的接收值傳輸回到主節點。
[0225]ACK (2位)-生成SRF的任何從節點將插入適當的ACK欄位以確認在前面的SCF中接收的命令。返回的ACK值包括等待、ACK(確認)、NACK(不確認)和重試。
[0226]I2C(1位)-將SCF中I2C欄位的接收值傳輸回到主節點。
[0227]NODE (4位)-生成SRF的從節點將把它自己的節點ID插入到該欄位中。
[0228]DATA (8位)-放置在DATA欄位中的值將取決於事務的類型和生成SRF的從節點的ACK響應。對於發現事務，SCF中RESPCYCS欄位的接收值被傳輸回到主節點。
[0229]CRC (16位)-為前導碼與位26之間的SRF的部分生成16位CRC值。
[0230]IRQ(1位)_指示從從節點發送的中斷信號。
[0231]IRQN0DE (4位)_生成中斷欄位的從節點將把它自己的ID插入到該欄位中。
[0232]CRC-4 (4 位)-為 IRQ 和 IRQNODE (位 9 到 4)生成 4 位 CRC 值。
[0233]在某些示例性實施例中，為了減少同步字之後的位的序列將周期性地匹配前導碼(其可能被從設備誤解為新的同步周期的開始)的概率，可以對前導碼與CRC欄位之間的至少一部分同步控制幀進行加擾。在該示例性實施例中，SCF包括計數(CNT)欄位，該CNT欄位在每個同步周期遞增(模4)，以便從一個同步周期到下一個周期對接下來的加擾的報頭欄位進行不同地加擾。應當注意，本發明的某些實施例可以省略加擾。
[0234]額外地或者可選地，為了將其進一步辨別為來自其餘SCF的前導碼，前導碼通常故意地傳輸編碼錯誤(例如，違反BMC或者差分曼徹斯特編碼方案)。圖61示出了對於前導碼的內容和用於生成前導碼的邏輯握手的一個提案，然而其它前導碼格式/握手也是可能的。從設備將根據包括特徵編碼錯誤的前導碼位識別同步控制幀的開始。如同上面描述的加擾一樣，本發明的某些實施例可以省略這種錯誤編碼。
[0235]應當注意，除了或者代替例如如上面討論的加擾和/或錯誤編碼的技術，其它技術可以用於保證同步前導碼能夠由從設備唯一地識別或者用於保證同步前導碼不能在同步控制幀中的其它地方出現。例如，可以使用較長的同步序列以便減少同步控制字的其餘部分的特定編碼將與其匹配的概率。額外地或者可選地，可以建立同步控制幀的報頭部分使得同步序列不會出現，例如通過在適當的位處放置固定的「O」或者「 I」。
[0236]在圖58所示的示例性實施例中，節點尋址模式(NAM)欄位提供四種類型的節點尋址，具體地為無(即，不尋址到任何特定從設備)、正常(即，單播至NODE地址欄位中指定的特定從設備)、廣播(即，尋址到所有從設備)和發現(下面討論的)。當節點尋址模式設定為「發現」時，ADDR和DATA欄位被編碼為響應周期(RESPCYCS)值，該RESPCYCS值按位指示從下遊報頭的結束至上遊響應報頭的開始的時間，其允許新發現的從設備確定用於上遊傳輸的適當時間間隙。
[0237]對於廣播消息，優選地規定每個從設備以確認廣播消息的接收和處理，例如，通過將廣播確認傳輸至主設備。從設備還可以指示從設備是否有數據要傳輸，其可以用於例如基於需求的上遊傳輸(例如，用於非TDM數據，例如來自按鍵或者觸控螢幕的輸入)或者優先化上遊傳輸(例如，從設備需要報告錯誤或者緊急情況)。
[0238]在圖58示出的示例性實施例中，並且如上面討論的，規定將讀取和寫入請求發送至從設備，包括特定於A2B的請求和I2C請求。在這裡，主設備能夠將讀取和寫入請求(使用RW欄位指示)發送至一個或者多個指定從設備(使用NAM和NODE欄位)並且能夠指示請求是用於從設備的A2B-相關請求、用於從設備的I2C請求還是向前傳遞至附接至從設備的I2C設備的I2C請求(並且允許多個I2C埠)。
[0239]圖70示出了根據本發明某些實施例的示例性數據幀格式。
[0240]10.從設備發現/配置
[0241]在本發明的示例性實施例中，同步狀態幀可以包括與同步控制幀基本上相同類型的欄位。
[0242]在示例性實施例中，主設備使用新的從設備發現協議以發現和配置每個連續的從設備。在該示例性從設備發現協議中，主設備首先通過為總線供電和重複地發送預先確定的發現消息嘗試聯繫第一從設備。發現消息基本上是具體配置的同步控制幀(例如，NAM欄位被編碼用於具有RESPCYCS欄位中的適當值的「發現」;在可選實施例中，NODE欄位可以用於傳送用於從設備的地址或者從地址可以與發現分開配置)。
[0243]當接收發現消息(在同步之後)時，第一從設備響應主設備(例如，用ACK和節點號)，然後主設備能夠與從設備進行通信並且配置從設備，包括用成幀信息配置從設備。此時，主設備可以與第一從設備交換數據。該從設備默認是最後從設備。
[0244]—旦主設備發現並且配置了第一從設備，它就會接著試圖發現第二從設備。在該新的從設備發現協議中，主設備基本上指示第一從設備以試圖聯繫第二下遊從設備(使能下一個)。在該交換期間，第一從設備能夠在它的上遊總線上與主設備持續通信。具體地，主設備將控制字發送至第一從設備，命令它使能下一個從設備(默認為禁止下一個從設備)。在示例性實施例中，聯繫第二從設備的該嘗試包括，除了其它方面之外，第一從設備接通其下遊總線段的電源，例如，通過閉合它的一個或者多個電源開關並且在它的下遊總線段上傳輸下遊控制幀。這允許第二從設備使其本身與下遊控制報頭同步。主設備重複地發送發現消息(用第二節點號)直到第二從設備響應為止。作為總線上最後倒數第二個從設備，第一從設備將所有下遊同步控制幀轉發至第二(新)從設備。它在某個超時時間段(例如32位周期)之後生成它自己的上遊狀態響應報頭，直到它從第二從設備接收到上遊響應為止。一旦第二節點(新節點)響應發現幀，那麼它的狀態響應報頭將沿著上遊從第二從設備傳遞到嵌入所有上遊數據信息的第一從設備。假定主設備從第二、新的最後從設備接收對它的發現幀的匹配響應(無回復可能暗示在總線上沒有另外的從設備或者或許總線或者下遊從設備存在問題)，那麼它現在可以與兩個從設備交換控制和狀態信息，包括用成幀信息配置從設備。
[0245]使用剛才描述的協議交換的類型，主設備能夠指示第二從設備以試圖聯繫第三從設備等等，直到發現和配置了所有從設備並且真正最後的從設備不需要使能另一個設備。[0246]為了促進上面描述類型的雙向點對點總線上的這種從設備發現和配置，每個從設備通常具有它「知道」它還沒有被發現/配置的默認配置，並且還通常具有它的(一個或者多個)電源開關打開的默認配置，以使得它不向其下遊總線段提供電力，除非並且直到由主設備隱含地或者明確地指示這樣做。以這種方法，當特定從設備接收到發現消息時，它的默認配置阻止其錯誤地為其下遊總線段供電以及轉發發現消息；相反，從設備「知道」為了被發現和配置，它必須響應發現消息。
[0247]在主設備的控制下的每個連續總線段的選擇性供電還為總線故障檢測和隔離提供提高的機會。例如，當指示特定從設備在它的下遊總線段上提供電力時，主設備和/或從設備可以被配置用於監控各種故障情況中的任何一個(例如，過電壓、過電流等等)，並且如果檢測到這種情況，採取適當的校正措施，例如，打開(一個或者多個)電源開關以關閉下遊總線段的電源。應當注意，從設備可以包括額外的開關，例如，為了提供增強的隔離，被放置以使得從設備收發器和電源電路能夠完全地與下遊總線段斷開的開關。如同(一個或者多個)電源開關一樣，這種額外的開關通常將默認為「打開」並且將被選擇性地閉合作為下遊從設備發現過程的一部分。
[0248]應當注意，主設備可以為一個或者多個從設備編寫採樣延遲參數，例如，用以允許從設備數據採樣的同步。圖66示意性地提供了根據本發明示例性實施例同時採樣的示例。在示例性實施例中，每個從設備具有調節計數器，用以指定從設備應該何時相對於同步信號採樣數據。主設備通過RESPCYCS欄位傳送發現幀頭中的調節計數。
[0249]應當注意，剛才描述的從設備發現/配置協議僅僅是可以在此處描述的類型的雙向點到點線路總線上使用的從設備發現/配置協議的一個示例。可以在各種可選實施例中使用其它類型的協議。例如，如果所有從設備具有預編程的從地址並且總線是完全供電的(例如，從設備不具有用於選擇性地使能和禁止下遊設備的電力的開關)，那麼主設備可以僅僅輪詢各個從設備。
[0250]還應當注意，剛才描述的從設備發現/配置協議可以用於其它總線配置並且因此不限於此處描述的類型的雙向點到點線路總線。
[0251]11.可選的單向總線(環形)配置
[0252]上面討論的類型的數據、電力和時鐘可以由配置用於單向總線(環形)操作的設備提供，例如，如在圖43中示意性地顯示。在這種實施例中，不包括上面討論的類型的收發器，從設備可以配置有僅接收埠和僅傳輸埠，例如，如在圖44中示意性地顯示的。儘管在該示例中僅表示了具有傳聲器的從設備，應當注意從設備可以包括一個或者多個傳感器和/或一個或者多個致動器，例如，(一個或者多個)傳聲器和/或(一個或者多個)揚聲器。
[0253]圖43還示出了用於單向總線的示例性鏈路層同步方案。在這裡，主設備傳輸同步報頭(Sync-Header)，可選地繼之以下遊數據(在圖43中未示出)，以及每個連續從設備將同步控制幀連同來自先前的從設備的任何數據和它自己的數據採樣一起轉發。
[0254]圖43中所示類型的單向總線配置的一個問題是可能不能識別或者隔離某些故障情形中的故障位置，例如，如果沿著總線的任何地方有打開連接或者如果從設備中的一個故障。將需要額外的電路用以監控失敗的時間以及保持節點的操作，以使得它們能夠將剩餘的好信息衝出至主設備。[0255]圖45提供了對於某些示例性實施例，單向總線(環形)與雙向點對點總線的相對比較。
[0256]12.可選的雙向多點總線配置
[0257]上面所討論類型的數據、電力和時鐘可以由配置用於雙向多點總線操作的設備提供，例如，如在圖46中示意性地顯示。在圖50-56中描述了各種雙向多點總線配置。
[0258]圖46還示出了用於雙向多點總線的示例性鏈路層同步方案。在這裡，主設備傳輸同步控制幀(Sync-Ctrl)，以及指定的從設備返回同步狀態幀並且每個從設備在指時序間間隙中傳輸數據。
[0259]圖47示意性地示出了根據本發明的示例性實施例的對於圖46所示類型的多點總線配置的信令和時序考慮。在該示例中，主設備下遊數據在標記為「C」的時序中由標記為Sync-Ctrl的塊表示，而從設備上遊響應數據在標記為「S」的時序中由標記為Sync-Status的塊以及繼Sync-Status塊之後編號為1_4的時序中的Mic Data表示。
[0260]圖48示意性地示出了根據本發明的示例性實施例的對於具有雙向傳輸的音頻數據的多點總線配置的信令和時序考慮。在該示例中，主設備下遊數據在標記為「C」的時序中由標記為Sync-Ctrl的塊以及編號為2、5、6和7的時序中的Spkr Data表示，而從設備上遊響應數據在標記為「S」的時序中由標記為Sync-Status的塊以及編號為1、3、4、8、9和10的時序中的Mic Data表示。儘管沒有明確地在圖中顯示，從節點能夠在共享時間間隙或者單獨時間間隙中提供數據(例如，來自傳聲器)、消耗數據(例如，用於揚聲器)或者兩者都做。
[0261]圖49示意性地提供了根據本發明示例性實施例的節點之間的某些多點總線操作的示例。在該示例中，從設備4是傳輸同步狀態幀的指定從設備，以及設備9/10是在對應時間間隙中傳輸兩個音頻採樣的多信道設備。注意，即使從設備4傳輸同步狀態幀，它仍然在它的指時序間間隙中傳輸它的音頻採樣。主設備下遊數據由標記為「Sync-Ctrl」和「SpkrData」的塊表示,而從設備上遊響應數據由標記為Sync-Status和Mic Data的塊表示。
[0262]圖46所示類型的雙向多點總線配置的一個問題是可能不能識別或者隔離某些故障情形中的故障位置。
[0263]圖50示意性地示出了提供給總線的電力不通過開關的雙向多點總線配置。在這種配置中，將難以確定總線或者從設備故障的位置。
[0264]圖51示意性地示出了每個設備中的開關用於選擇性地切換電源和信號的雙向多點總線配置。在這種配置中，每個設備能夠選擇性地斷開它的下遊鏈路，這允許在某些下遊故障情況下的故障檢測和隔離以及持續通信。然而，開關通常必須能夠處理總線上的高供電電流和高頻率，其可以使CMOS開關在這種應用中不可用；MEMS開關可以在這種應用中可用。
[0265]圖52示意性地示出了通信線路交流耦合的雙向多點總線配置，以及每個設備中用於選擇性地僅切換通信鏈路但不切換電源的開關。這種開關通常需要具有好的交流性倉泛。
[0266]圖53示意性地示出了僅切換電源的雙向多點總線配置。
[0267]圖54示意性地示出了使用單獨的開關以單獨地切換信號線路和電源線路的雙向多點總線配置。[0268]圖55示意性地示出了如圖54所示的雙向多點總線配置，但是具有用於故障檢測和保護的額外電路，例如，保護其免受過電壓、用於反向線操作的全波整流器和用於診斷的ADC。
[0269]圖56示意性地示出了如圖53所示的雙向多點總線配置，但是具有用於故障檢測和保護的額外電路，例如，保護其免受過電壓、用於反向線操作的全波整流器和用於診斷的ADC。
[0270]13.特定示例性實施例的細節
[0271]在一個特定示例性實施例中，A2B系統在節點之間長達10米的距離上提供多信道、I2S/TDM鏈路。它將雙向同步數據(例如數字音頻)、時鐘和同步信號嵌入到單個差分線對上。它支持直接點對點連接並且允許在不同位置處的多個、菊鏈式節點以有助於時分多路復用信道內容。它還支持虛供電特性，其可以在與用於通信鏈路的菊鏈式雙絞線纜相同的菊鏈式雙絞線纜上為一個或者多個從節點提供電源電壓和電流。
[0272]該示例性A2B系統是單個主設備、多個從設備系統，其中主機控制器處的收發器晶片為主設備。它為所有從節點生成時鐘、同步和成幀。主設備A2B晶片在控制總線(I2C)上可編程用於配置和讀回。該控制總線的擴展被嵌入A2B數據流中，允許直接訪問從節點上的寄存器和狀態信息以及遠距離I2C對I2C的通信。
[0273]將為系統中的每個從節點分配唯一的ID，其將稱為節點ID或者節點號。如下面討論的，該值保持在NODE寄存器中並且當從節點被發現時分配給從節點。儘管在各種可選實施例中主節點可以具有ID，但是，在該實施例中，主節點不需要具有ID。在該示例性實施例中，附接至主節點的從設備將是從節點O並且每個連續從節點將具有比前面從節點高I的編號。例如，節點O之後的下一個從節點將是節點1，然後是節點2。該節點編號方案用於該特定示例性實施例中，然而替代從設備編號方案可以用於各種可選實施例。
[0274]配置引腳(MSTR)將晶片設置為充當A2B主節點或者從節點。
[0275]在主配置中，A2B晶片被配置為能夠通過I2C接口編程的I2C從設備，並且還被配置為輸入SCLK和SYNC的I2S/TDM從設備。PLL使用SYNC引腳或者SCLK引腳作為輸入以生成時鐘。提供中斷請求(IRQ)引腳以向主機處理器發送中斷信號。地址(ADR)引腳用於改變由晶片使用的12C地址。
[0276]在從配置中，A2B晶片被配置為可以通過I2C接口對其它部分進行編程的I2C主設備，並且還被配置為輸出SCLK和SYNC的I2S/TDM主設備。PLL使用從上遊收發器接收的數據作為輸入以生成時鐘。串行數據必須通過幀同步檢測邏輯以便幀速率可以被用作對PLL的輸入。在從配置中，A2B晶片還為多達四個脈衝密度調製的數字傳聲器的直接連接提供I3DM接口。
[0277]當A2B晶片加電時，電壓調節器將引發"電源良好"信號，其將被PLL用作通電復位。PLL中的幀同步檢測塊將等到檢測到幀同步的預定編號為止，然後PLL將同步到幀同步。幀同步來自主節點中的SYNC引腳並且來自從節點中的上遊收發器(注意，從節點通常必須使得它的上遊接收器使能，同時為了從節點從上遊總線段接收時鐘和數據，系統復位仍然有效)。
[0278]A2B晶片能夠通過多信道I2S/TDM接口和I2C埠直接連接至通用DSP、FPGA,ASIC、ADC、DAC和編解碼器。[0279]如上面討論的，每個節點可以在下遊總線段上為下面的下遊節點提供電力。例如，主節點可以為第一從節點提供電力，第一從節點可以為第二從節點提供電力，等等。通常以序列方式執行節點的供電，即，在發現和配置第一從節點之後，為了向第二從節點提供電力，主設備指示第一從節點以向它的下遊總線段提供電力；在發現和配置第二從節點之後，為了向第三從節點提供電力，主設備指示第二從節點以向它的下遊總線段提供電力；等等。應當注意，與由它的上遊總線段供電相反，A2B允許在本地供電一個或者多個從節點，並且用於給定從節點的本地電源可以用於向一個或者多個下遊從節點提供電力。
[0280]如上面討論的，A2B總線上的每個超幀將在開始處包括一個同步控制幀(SCF)和在上遊業務開始處包括一個響應幀(SRF)。這些幀包括當接收幀時用於錯誤檢測的CRC欄位。SCF和SRF幀包括16位CRC欄位，而SRF的中斷部分包括4位CRC欄位。為了方便起見，傳送中斷的SRF幀在此可以稱為"中斷幀"。
[0281]對於SCF，從節點將檢查CRC值並且在故障情況下不會執行在SCF中給定的任何命令。對於SRF，主節點將檢查CRC值並且可以在故障情況下生成主機的中斷。
[0282]具有中斷未決的任何從節點將生成包括它的節點標識符和4位CRC值的中斷幀。
[0283]當CRC錯誤出現時，可以重複寄存器訪問。
[0284]對於中斷幀，主節點將檢查4位CRC值並且將忽視在故障情況下指示的任何中斷。
[0285]在特定示例性實施例中，A2B總線能夠承載在上遊(朝主機)與下遊(遠離主機)數據之間結合的多達32個數據槽。有若干寄存器專門用於管理總線上的這些數據槽。它們是:
[0286]DNSL0TS-在主節點中，該寄存器保持下遊數據槽的總數的值。它還限定將用於由主節點接收的組合的I2S/TDM和PDM的數據槽的數量。在從節點中，該寄存器限定在節點開始去除它自己的數據之前向下遊傳遞的數據槽的數量。
[0287]LDNSL0TS-該寄存器不用於主節點中。在從節點中，該寄存器限定節點將使用並且不重新傳輸的數據槽的數量。它還連同B⑶NSLOTS限定將用於由從節點傳輸的I2S/TDM的槽的數量。
[0288]UPSL0TS-在主節點中，該寄存器保持上遊數據槽的總數的值。它還限定將用於由主節點傳輸的I2S/TDM的槽的數量。在從節點中，該寄存器限定在節點開始添加它自己的數據之前向上遊傳遞的數據槽的數量。
[0289]LUPSL0TS-該寄存器不用於主節點中。在從節點中，該寄存器限定節點將添加到上遊數據的數據槽的數量。它還限定將用於由從節點接收的組合的I2S/TDM和PDM的數據槽的數量。
[0290]B⑶NSLOTS-該寄存器不用於主節點中。在從節點中，該寄存器限定廣播數據槽的數量。廣播數據槽總是在數據欄位的開始處出現。廣播數據槽用於多個節點並且無論是否被使用由所有從節點向下遊傳遞。
[0291]SL0TFMT-該寄存器對於上遊和向下遊傳輸限定數據的格式。I2S/TDM發送器和I2S/TDM接收器的數據大小也由該寄存器確定。有效的數據大小包括8、12、16、20、24、28和32位。還有用以對於下遊和上遊業務允許浮點壓縮的位。當允許浮點壓縮時，I2S/TDM數據大小比A2B數據大小大4位。當使能數據槽時，系統中的所有節點具有相同的SL0TFMT的值，並且可以由廣播寫入對節點進行編程以便所有節點將更新為相同值。[0292]如上面討論的，某些實施例包括可以選擇性地施加的數據壓縮/解壓縮，以便可以在A2B總線上以比下一個較小數據大小質量好的給定數據大小使用更少的帶寬。在特定示例性實施例中，壓縮方案是可以用於12、16和20位的A2B數據大小的浮點壓縮。這與16、20和24位的I2S數據大小相對應。壓縮通過傳輸3位以指示多少重複的符號位在數字中而起作用，然後是數據的符號位和N-4位，其中N是A2B數據大小。當這種數據壓縮方案被包括在某些示例性實施例中時，這種數據壓縮的使用通常被認為是可選的並且可以通過主設備進行選擇/配置。
[0293]圖16示出了根據本發明的一個特定示例性實施例的各種浮點壓縮格式。圖17提供了根據圖16所示浮點壓縮格式的從16位到12位的壓縮和從12位回到16位的數據的解壓縮的示例。
[0294]每當主節點從從節點收到中斷，主節點將與從節點進行通信以獲得中斷類型。通常，這不會延遲對主機產生中斷。如果在主設備從從設備獲得中斷信息之前，主機試圖從主設備獲得中斷信息，那麼讀取將被延遲直到該信息可用為止。這可以通過例如I2C時鐘擴展或者其它機制來完成。
[0295]在一個特定示例性實施例中，A2B系統初始化很大程度上由主機通過與主設備交互來控制，然而應當注意在各種可選實施例中，主設備可以被配置為執行基本上所有的從設備發現和初始配置。在該特定示例性實施例中，系統中的每個節點從主節點開始按順序出現。下面給定的初始化序列假定從設備節點是總線供電的。
[0296]為了初始化主節點，如果有必要，主機將使得能夠向主節點供電。那麼，主機將通過SYNC引腳，例如，以系統的音頻採樣頻率(例如，通常48kHz或者44.1kHz)向主設備提供時鐘信號。主設備中的幀同步檢測邏輯通常使用SYNC引腳的上升沿作為時鐘沿。在PLL鎖到時鐘信號上之後，主節點將生成對主機的中斷(IRQ將被驅動為高)。由於PLL鎖定的完成花費時間，因此主機應該設置計時器以便可以由軟體檢測無響應的主節點。一旦初始化主節點，主節點就可以通過I2C接口進行編程。應當注意，在在系統初始化期間的這一點上，主節點是由主機發現的當前最後節點。
[0297]如下，繼初始化主節點之後，將按順序初始化每個從節點。主機將命令發送至當前最後節點，使得當前最後節點能夠在它的下遊總線段上供電。如果出現的唯一節點是主節點(並且沒有發現從節點)，那麼主節點是最後節點。主機接著向當前最後節點發送命令以啟動當前最後節點中的下遊收發器，該下遊收發器開始將超幀傳輸至在同步控制幀中僅具有同步報頭欄位的下一個從節點。主機接著向主節點發送命令以準備發現下一個從節點，包括將被發現的從節點的節點編號(即，通常，該編號對於連接到主節點的從節點將是0，並且否則將比當前最後節點的編號大一)。主機接著向當前最後節點發送命令以開始發現模式。發現模式由主設備中的狀態機控制並且從完整的同步控制幀被發送至下一個從設備開始。由於PLL鎖定的完成可能花費時間，因此主機應該設置計時器以便可以由軟體檢測無響應從節點。主機有可能通過在主設備中寫入預先確定的寄存器來中斷發現過程(例如，在失敗的發現嘗試之後)。假定發現了下一個更高編號的節點，其可以通過A2B總線進行編程，並且當發現成功時，將設置主節點中的位，該位可以用於生成對主機的中斷。可以使用主設備的N0DEADR寄存器中的適當尋址來訪問新發現的節點中的寄存器。對要出現的每個從節點重複該過程。在再次進入發現模式之前，有效從節點使能數據槽並且數據槽從有效從節點使能是可能的。
[0298]應當注意，上面的初始化序列僅是示例性的，並且實施例可以使用替代的初始化序列以完成主設備和從設備的發現和配置。上面描述的各種操作可以相比所描述的進一步分化(atomize)，例如，向設備發送命令可以包括多個交互/業務。
[0299]14.不例性機動車傳聲器安置方案
[0300]圖67示意性地示出了具有通過A2B總線與頭端控制單元通信的一個或者多個傳聲器陣列的場景。
[0301]圖68示意性地示出了具有通過一個或者多個A2B設備與頭端控制單元通信的安全帶安裝的傳聲器的方案。在頂視圖中，三個單獨的傳聲器單獨地連線到A2B連接點，該A2B連接點附接至連接頭端控制單元的A2B總線。在底視圖中，每個傳聲器具有它自己的A2B接口 ；在該示例中，傳聲器處的A2B接口通過另一個A2B接口通信，儘管這不是必要的。
[0302]應當注意，除了或者代替傳聲器，各種類型的傳感器和/或致動器(例如，揚聲器、按鍵通話按鈕，等等)可以安裝在安全帶或者座位本身(例如頭靠)中，其中所有這種傳感器/致動器通過一個或者多個A2B總線接口連接到頭端控制單元。作為一個示例，再次參照圖68，A2B接口可以併入安全帶制動器按鈕(未示出)，這將減少傳聲器及其它設備需要的接線的數量並且還將避免對安全帶的體積大的附件(其可以是圖68中示出的允許A2B的傳聲器的情況)。同樣，安全帶制動器按鈕可以容納附加設備，例如，揚聲器、按鍵通話按鈕、靜音按鈕等等。
[0303]圖69-73示意性地示出了對於整個機動車的傳聲器和其它設備的放置的各種其它允許A2B的場景。
[0304]圖74示意性地示出了對於使用A2B雙向多點總線配置的整個機動車的傳聲器及其它設備的放置的各種其它允許A2B的場景。
[0305]15.A2B系統的附加使用
[0306]儘管上面描述的示例性實施例主要集中在使用A2B系統的音頻數據的傳送上，但是應當注意A2B系統可以被配置為和用於大範圍的應用，包括，但不限於，下列:
[0307]I) MEMS傳聲器處理可以集成在A2B收發器管芯上(包括例如MEMS刺激、帽傳感器等等)。除了其它方面之外，這允許集成到具有兩個管芯的傳聲器晶片中，MEMS元件和A2B收發器兩者具有傳聲器處理。
[0308]2)使用時域反射測量法(TDR)用於線路診斷，即使在故障的線路距離測量下其也允許良好連接、短路與明線之間的區分(根據反射波至的時間)。
[0309]3)使用MEMS開關將電力從一個節點傳遞到下一個節點。這可以在相同管芯上或者在單獨的管芯上，例如，與傳聲器MEMS元件集成。
[0310]4)在A2B收發器的頂部上堆疊管芯，例如，用於無源部件(電阻器、電容器、電感器)、有源部件(例如開關)或者甚至MEMS (例如MEMS元件、MEMS開關)的堆疊管芯。額外地或可選地，可以在另一個設備(例如信號處理器)上堆疊A2B收發器；
[0311]5)在A2B發送器/接收器電路上使用變壓器用於交流耦合併且減少共模影響，可選地與共模扼流圈結合。
[0312]6)使用來自 Norwood, MA 的 Analog Devices, Inc 的 iCoupler? 技術用於 A2B 發送器/接收器連接至A2B線或者將總線和收發器與其它部件隔離。[0313]7)在收發器設備中使用具有閾值的電流感應或者電壓感應以集成診斷功能(例如，代替在主設備中使用外部ADC)。
[0314]8)使用A2B總線用於加速計和陀螺儀以及其它傳感器和致動器。
[0315]9)包括數字內容保護，如具有A2B的HDCP或者DTCP (例如，集成的或者作為外部層)。
[0316]10)通過A2B數據流將微控制器的程序代碼更新到存儲器或者快閃記憶體(閃速更新)。這可以被實現為主機與從設備之間的附加軟體通信層，例如，使用I2S/TDM和A2B作為用於快速數據交換的物理介質。
[0317]11)支持I2S和A2B上的IP數據包。
[0318]12)支持級聯不同的I2S/A2B槽的專用數據交換包。
[0319]13)支持I2S/A2B槽上的壓縮視頻幀(可選地具有內容保護)。
[0320]14)如上面討論的，可以修改此處描述的協議以允許直接的從設備對從設備通信。額外地或可選地，主節點還可以在使數據不通過主機流動的情況下直接向下遊發送接收的上遊時隙(更少延遲)。
[0321]15)例如，在主設備中、在本地供電的從設備中或者在為外圍設備提供電力的從設備中，使用開關電容器電壓轉換器(電荷泵)以提高或者降低電源電壓，其與用於降壓的線性調節器相比可以節省電力並且允許用外部電容器代替電感器來升壓。
[0322]16)使用變壓器代替共模扼流圈用於共模抑制或者使用包括共模扼流圈的集成的組合變壓器。
[0323]17)使用中心抽頭的自耦變壓器用於共模抑制來代替變壓器或者共模扼流圈(或者使用它作為對其它共模抑制電路的添加)。
[0324]16.其它
[0325]上面參考用於汽車應用的傳聲器描述了各種實施例。應當注意，在這種應用中，具有一個或者多個傳聲器的從設備(其可以與從設備集成或者與從設備分開)可以被包括在後視鏡附近或者在後視鏡中、在車輛頂襯中、在車輛限制器(例如，安全帶皮帶)中、在車輛頭靠中和/或在其它車輛部件中。在一些實施例中，多個傳聲器(例如，數字MEMS傳聲器)將共同用於若干位置中的每一個(例如，三個獨立的傳聲器或者具有三個傳聲器的傳聲器陣列)中，例如用于波束形成或者波束控制。
[0326]儘管上面參考汽車音頻應用(例如，包括傳聲器和/或揚聲器)描述了示例性實施例，還應當注意雙線總線可以用於其它應用，例如，將頭端控制單元與汽車放大器之間的MOST或者模擬鏈路替換為車輛中的有源揚聲器，作為現場總線替代方案，替換為工業自動化噪聲消除、有源揚聲器通信、對講系統、專業音頻系統等等。還應該注意各種協議(例如，用於同步、發現/同步和I2C)可以用於其它通信系統中，並且不必限於和A2B總線或者其它雙線總線一起使用(例如，可以想到，可以在單線總線系統或者其它通信系統上使用所描述的協議)。
[0327]應當注意，此處所示和描述的消息格式是示例性的，以及其它消息格式可以用於A2B總線或者類似總線上的相同或者類似功能。
[0328]應當注意，為了方便起見在上面使用標題並且不理解為以任何方式限制本發明。
[0329]還應注意，除非上下文需要，否則對特定通信協議和消息格式的參考是示例性的，並且應當清楚，可選實施例可以酌情採用這種通信協議和消息格式的變型(例如，可以隨時對協議進行修改或者擴展)或者已知或者未來開發的其它協議。
[0330]應當注意，這裡所描述的邏輯流程顯示了本發明的各個方面，並且不應當理解為將本發明限制在任何特定的邏輯流程或邏輯實現。在不改變整體結果或不背離本發明的真實範圍的前提下，可以將所描述的邏輯劃分為不同的邏輯塊(例如程序、模塊、函數或子程序)。通常，在不改變整體結果或不背離本發明的真實範圍的前提下，可以添加、修改、省略邏輯元件，以不同的順序執行邏輯元件、或使用不同的邏輯結構(例如，邏輯門、邏輯原語、條件邏輯和其他邏輯結構)來實現。
[0331]本發明的各個方面可以以許多不同的形式來實施，包括但不限於:用於結合處理器(例如，微處理器、微控制器、數位訊號處理器或通用計算機)使用的電腦程式邏輯、可用於結合可編程邏輯器件使用的編程邏輯(例如，現場可編程門陣列(FPGA)或其它PLD)、離散組件、集成電路(例如專用集成電路(ASIC))或包括其任意組合的任何其他裝置。實現一些或全部所描述的功能的電腦程式邏輯通常被實現為計算機可執行形式的電腦程式指令集，這樣存儲在計算機可讀介質，並通過作業系統控制下的微處理器來執行。實現一些或全部所描述的功能的基於硬體的邏輯可以使用一個或多個適當配置的FPGA來實現。
[0332]實現在此先前描述的全部或部分功能的電腦程式邏輯可以以多種形式實現，包括但不限於:原始碼形式、計算機可執行形式和多種中間形式(例如由彙編器、編譯器或定位器產生的形式)。原始碼可以包括以多種程式語言(例如，目標代碼、彙編語言或例如Fortran、C、C++、Java或HTML的高級語言)中任意語言實現的一系列電腦程式指令，這些指令針對多種作業系統或操作環境而使用。原始碼可以定義並使用多種數據結構和通信消息。原始碼可以是計算機可執行形式(例如通過解釋器)，或者可以將原始碼轉換(例如通過翻譯器、彙編器或編譯器)為計算機可執行形式。
[0333]實現在此先前描述的全部或部分功能的電腦程式邏輯可以在單個處理器上(例如同時地)在不同的時間執行，或者可以在多處理器上在相同或不同的時間執行以及可以在單作業系統進程/線程下運行或在不同作業系統進程/線程下運行。因此，術語「計算機處理」一般是指電腦程式指令集的執行，而不管不同計算機進程在相同或不同進程上執行，並且不管不同計算機進程運行在相同作業系統進程/線程或不同作業系統進程/線程上。
[0334]可以將電腦程式以任意形式(例如，原始碼形式、計算機可執行形式或中間形式)永久地或暫時地固定在有形存儲介質中，例如半導體存儲設備(例如，RAM、R0M、PR0M、EEPROM或快速可編程RAM)、磁性存儲設備(例如磁碟或硬碟)、光存儲設備(例如CD-ROM)、PC卡(例如PCMCIA卡)或其它存儲設備。電腦程式可以以任意形式固定在信號中，其中該信號可以使用多種通信技術，包括但不限於:模擬技術、數位技術、光技術、無線技術、網絡技術和網絡互連技術中的任意技術發送到計算機。電腦程式可以分布在具有附加的印刷或電子文件的(例如壓縮打包軟體)，計算機系統(例如，系統ROM或硬碟)預加載的，或分布在網絡(網際網路或全球資訊網)上的伺服器或電子公告板的可移動介質。
[0335]實現在此先前描述的全部或部分功能的硬體邏輯(包括用於可編程邏輯設備的可編程邏輯)可以使用傳統人工方法設計，或可以使用各種工具(例如計算機輔助設計(CAD)、硬體描述語言(例如VHDL或AHDL)或PLD程式語言(例如PALASM、ABEL或CUPL))來設計、捕獲、模擬或記載。
[0336]可編程邏輯可以永久地或暫時地固定在有形存儲器介質中，例如半導體存儲介質(例如，RAM、ROM、PROM、EEPROM或快速可編程RAM)、磁性存儲設備(例如，磁碟或硬碟)、光存儲設備(例如，CD-ROM)或者其它存儲設備。可以將可編程邏輯固定在可使用多種通信技術中的任意技術向計算機發送的信號中，這些通信技術包括但不限於:模擬技術、數位技術、光技術、無線技術(例如，藍牙)網絡技術和網際網路技術。可編程邏輯可以作為可移動介質與隨附的印刷或電子文檔(例如，壓縮打包軟體)一起發行，預裝到計算機系統(例如，系統ROM或硬碟)，或者通過網絡從伺服器或電子公告板發行。當然，本發明的一些實施例可由軟體(例如，電腦程式產品)和硬體的組合來實現。而本發明的其它實施例可完全由硬體或完全由軟體來實現。
[0337]在不偏離本發明的真實範圍的情況下，本發明可以通過其它具體形式實現，而且許多修改和變化對於本領域的技術人員來說是顯而易見的。任何提及「本發明」意在指本發明的典型實施例，除非上下文另有規定，而不應被解釋為指本發明的所有實施例。所述實施例在各方面都被認為是示例性的而不是限制性的。
【權利要求】
1.一種用於雙向點對點總線的主設備，所述主設備包括: 用於連接下遊雙線總線段的下遊雙線總線段接口； 具有收發器下遊雙線接口的收發器； 分別將所述收發器下遊雙線接口連接至所述下遊雙線總線段接口的第一和第二下遊交流耦合； 所述收發器被配置為通過所述第一和第二下遊交流耦合將數據信號傳輸至所述下遊雙線總線段接口，所述數據信號被編碼為允許下遊從設備得到時鐘信息。
2.根據權利要求1的主設備,進一步包括: 第一和第二下遊濾波器，分別耦合至所述下遊交流耦合與所述下遊雙線總線段接口之間的第一和第二下遊連接，以用於對所述下遊雙線總線段施加來自電源的偏置電壓。
3.根據權利要求2的主設備，其中所述濾波器包括鐵氧體。
4.根據權利要求2 的主設備，進一步包括: 所述電源用於產生所述偏置電壓。
5.根據權利要求1的主設備，其中所述收發器包括發送器、接收器和開關系統，所述開關系統被配置為選擇性地將所述發送器連接至所述下遊雙線總線段接口以用於將下遊數據傳輸到所述下遊雙線總線段上，並且被配置為選擇性地將所述接收器連接至所述下遊雙線總線段接口以用於從所述下遊雙線總線段接收上遊數據。
6.根據權利要求2的主設備，進一步包括: 至少一個電源開關，用於通過所述第一和第二下遊濾波器選擇性地對所述下遊雙線總線段施加所述偏置電壓。
7.根據權利要求6的主設備，其中所述至少一個電源開關被配置為默認為打開狀態，以使得當激活所述主設備時，不對所述下遊雙線總線段施加所述偏置電壓。
8.根據權利要求1的主設備,進一步包括: 下遊共模扼流圈，耦合在所述收發器與所述下遊雙線總線段接口之間。
9.根據權利要求1的主設備,進一步包括: 禁止或者限制設備耦合至所述下遊雙線總線段接口的電路，用於在所述下遊雙線總線段的雙線中的任何一個電短路或者耦合至可能是破壞性的電壓電平的情況下從所述下遊雙線總線段電氣地保護所述主設備。
10.根據權利要求1的主設備,進一步包括: 至少一個電路監控設備，耦合至所述下遊雙線總線段接口以用於檢測下列中的至少一個: 所述主設備處的明線情形； 所述主設備處的短路情形； 負線到接地或者類似低電壓沉的短路； 正線到接地或者類似低電壓沉的短路； 正線到高電壓電源的短路； 負線到高電壓電源的短路；或者 反向極性。
11.一種用於雙向點對點總線的從設備，所述從設備包括:用於連接上遊雙線總線段的上遊雙線總線段接口； 用於連接下遊雙線總線段的下遊雙線總線段接口； 具有收發器上遊雙線接口和收發器下遊雙線接口的收發器； 分別將所述收發器上遊雙線接口連接至所述上遊雙線總線段接口的第一和第二上遊交流耦合； 分別將所述收發器下遊雙線接口連接至所述下遊雙線總線段接口的第一和第二下遊交流耦合； 所述收發器被配置為從接收自所述上遊雙線總線接口的編碼數據信號得到時鐘信息並且被配置為通過所述第一和第二下遊交流耦合將數據信號傳輸至所述下遊雙線總線段接口，所述數據信號被編碼以允許下遊從設備得到時鐘信息。
12.根據權利要求11的從設備，進一步包括: 第一和第二上遊濾波器，分別耦合至所述上遊雙線總線段接口與所述上遊交流耦合之間的第一和第二上遊連接，用於輸出從所述上遊雙線總線段分接的偏置電壓； 第一和第二下遊濾波器，分別耦合至所述下遊交流耦合與所述下遊雙線總線段接口之間的第一和第二下遊連接，用於對所述下遊雙線總線段施加從所述第一和第二上遊濾波器輸出的所述偏置電壓得到的偏置電壓；以及 電源，包括耦合用於接收由所述第一和第二上遊濾波器輸出的所述偏置電壓的電源輸入和被配置為向所述從設備提供電力的電源輸出； 所述第一和第二上遊交流耦合基本上將所述收發器與所述上遊雙線總線接口上的偏置電壓隔離。
13.根據權利要求12的從設備，其中所述濾波器包括鐵氧體。
14.根據權利要求11的從設備，其中所述收發器包括發送器、接收器和開關系統，所述開關系統被配置為選擇性地將所述發送器連接至所述下遊雙線總線段接口以用於將下遊數據傳輸到所述下遊雙線總線段上，被配置為選擇性地將所述接收器連接至所述下遊雙線總線段接口以用於從所述下遊雙線總線段接收上遊數據，被配置為選擇性地將所述發送器連接至所述上遊雙線總線段接口以用於將上遊數據傳輸到所述上遊雙線總線段上，以及被配置為選擇性地將所述接收器連接到所述上遊雙線總線段接口以用於從所述上遊雙線總線段接收下遊數據。
15.根據權利要求14的從設備，其中所述開關系統包括: 所述接收器連接至所述上遊雙線總線段接口以及所述發送器連接至所述下遊雙線總線段接口的第一模式；以及 所述接收器連接至所述下遊雙線總線段接口以及所述發送器連接至所述上遊雙線總線段接口的第二模式。
16.根據權利要求12的從設備，進一步包括: 至少一個電源開關，用於通過所述第一和第二下遊濾波器選擇性地對所述下遊雙線總線段施加所述偏置電壓。
17.根據權利要求16的 從設備，其中至少一個開關被配置為默認為打開狀態，以使得當激活所述從設備時，不對所述下遊雙線總線段施加所述偏置電壓。
18.根據權利要求11的從設備，進一步包括:上遊共模扼流圈，耦合在所述上遊雙線總線段接口與所述收發器之間；以及 下遊共模扼流圈，耦合在所述收發器與所述下遊雙線總線段接口之間。
19.根據權利要求11的從設備，進一步包括: 禁止或者限制耦合至所述下遊雙線總線段接口的設備的電路，用於在所述下遊雙線總線段的雙線中的任何一個電短路或者耦合至可能是破壞性的電壓電平的情況下電氣地從所述下遊雙線總線段保護所述從設備。
20.根據權利要求11的從設備，進一步包括: 至少一個電路監控設備，耦合至所述下遊雙線總線段接口以用於檢測下列中的至少一個: 所述主設備處的明線情形； 所述主設備處的短路情形； 負線到接地或者類似低電壓沉的短路； 正線到接地或者類似低電壓沉的短路； 正線到高電壓電源的短路， 負線到高電壓電源的短路；或者 反向極性。
21.根據權利要求11的從設備，進一步包括下列中的至少一個: 傳感器，被配置為生成在總線段上傳輸的數據； 致動器，被配置為使用在總線段上接收的數據； 集成的數位訊號處理器，被配置為在本地處理數據；或者 錯誤內插器，被配置為將丟失或者錯誤的信息添加到從總線段接收的數據。
22.根據權利要求11的從設備，進一步包括: 電源，包括被配置為向所述從設備提供電力的電源輸出；以及第一和第二下遊濾波器，分別耦合至所述下遊交流耦合與所述下遊雙線總線段接口之間的第一和第二下遊連接，以用於對所述下遊雙線總線段施加從所述電源得到的偏置電壓。
23.根據權利要求11的從設備，進一步包括: 通信接口，與所述上遊和下遊雙線總線段接口分開，其中通過從所述上遊雙線總線段接口接收的數據對所述通信接口上的通信進行控制。
24.一種車輛限制器，包括根據權利要求11的至少一個從設備。
25.根據權利要求24的車輛限制器，其中至少一個傳感器和/或致動器位於所述從設備中或者在遠離所述從設備的限制器上。
26.根據權利要求25的車輛限制器，其中從設備位於所述車輛限制器的制動器按鈕中。
27.根據權利要求26的車輛限制器，其中所述制動器按鈕包括與所述從設備通信的至少一個傳感器和/或致動器，以用於在總線段上傳輸數據和在總線段上接收數據中的至少一個。
28.—種車輛反光鏡,包括至少一個根據權利要求11的從設備。
29.—種車輛頂襯，包括至少一個根據權利要求11的從設備。
30.一種車輛頭靠，包括至少一個根據權利要求11的從設備。
31.一種雙線總線系統，包括: 主設備，包括用於連接下遊雙線總線段的主下遊雙線總線段接口、具有收發器主下遊雙線接口的主收發器，以及分別將所述收發器下遊雙線接口連接至所述下遊雙線總線段接口的第一和第二主下遊交流耦合，所述主收發器被配置為通過所述第一和第二主下遊交流耦合將數據信號傳輸至所述主下遊雙線總線段接口，所述數據信號被編碼用於允許下遊從設備得到時鐘信息； 至少一個從設備，每個從設備包括用於連接上遊雙線總線段的從上遊雙線總線段接口、用於連接下遊雙線總線段的從下遊雙線總線段接口、具有收發器從上遊雙線接口和收發器從下遊雙線接口的從收發器、分別將所述收發器從上遊雙線接口連接至所述從上遊雙線總線段接口的第一和第二從上遊交流耦合，以及分別將所述收發器從下遊雙線接口連接至所述從下遊雙線總線段接口的第一和第二從下遊交流耦合，所述從收發器被配置為從接收自所述從上遊雙線總線接口的編碼數據信號得到時鐘信息，並且被配置為通過所述第一和第二從下遊交流耦合將數據信號傳輸至所述從下遊雙線總線段接口，所述數據信號被編碼用於允許下遊從設備得到時鐘信息； 將所述主設備耦合至第一從設備的雙線總線段；以及 對於每個附加從設備，雙線總線段將該從設備耦合至對應的上遊從設備。
32.根據權利要求31的系統，進一步包括機動車輛，其中所述主設備、至少一個從設備和所述雙線總線段安裝在所 述機動車輛中。
33.根據權利要求31的系統，進一步包括耦合至所述主設備的主機設備。
34.根據權利要求33的系統，其中所述主機設備、所述主設備或者所述至少一個從設備中的至少一個包括被配置為在所述雙線總線系統中檢測故障的診斷電路。
35.根據權利要求34的系統，其中所述診斷電路被配置為確定故障的相對位置並且被配置為選擇性地隔離所述故障，以使得在所述主設備與所述故障上遊的任何從設備之間的通信能夠繼續。
36.根據權利要求31的系統，其中所述主設備被配置為對多個從設備進行編程以相對於由所述主設備提供的同步信號同時採樣數據。
37.根據權利要求31的系統，其中所述主設備和所述至少一個從設備被選擇性地配置為使用浮點數據壓縮方案傳輸壓縮數據。
38.一種在具有通信地串聯耦合的主設備、至少一個中間從設備和最後從設備的通信系統中用於協調所述主設備與所述從設備之間的數據通信的方法，所述方法包括: 周期性地通過所述主設備將同步控制幀向下遊傳輸至從設備的序列中的第一中間從設備； 通過每個連續的中間從設備選擇性地將所述同步控制幀向下遊轉發至所述最後從設備; 通過所述最後從設備向上遊傳輸同步響應幀；以及 選擇性地通過每個連續中間從設備將所述同步響應幀向上遊轉發至所述主設備，其中: 每個從設備從所述下遊同步控制幀得到時序信息；至少一個從設備向上遊傳輸數據； 從下遊設備接收數據的每個從設備選擇性地向上遊傳輸所接收的數據以及選擇性地向上遊傳輸附加數據；以及 向上遊傳輸數據的每個設備在繼所述同步控制幀之後的至少一個指定時間間隔中傳輸所述數據。
39.根據權利要求38的方法，其中每個從設備通過單獨的雙線總線段通信地耦合至對應的上遊設備。
40.根據權利要求38的方法，其中所述時序信息包括用於所述從設備處的本地時序的時鐘信號以及指示周期性超幀的開始的成幀信號。
41.根據權利要求38的方法，其中選擇性地傳輸從下遊設備接收的數據包括在不向上遊傳輸所述數據的情況下選擇性地移除所接收的數據。
42.根據權利要求38的方法，進一步包括: 在所述同步信號之後選擇性地通過所述主設備傳輸用於至少一個從設備的數據，其中: 從上遊設備接收數據的每個從設備選擇性地向下遊傳輸所接收的數據並且選擇性地向下遊傳輸附加數據；以及 傳輸下遊數據的每個設備在繼所述同步信號之後的指定時間間隔中傳輸所述數據。
43.根據權利要求42的方法，其中選擇性地傳輸從上遊設備接收的數據包括在不向下遊傳輸所述數據的情況下選擇性地移除所接收的數據。
44.根據權利要求38的方法，其中所述同步控制幀包括: 前導碼；以及 報頭，其中通過所述主設備周期性地傳輸所述同步控制幀包括對所述報頭的一部分進行加擾。
45.根據權利要求44的方法，其中所述報頭的加擾部分包括針對每個連續傳輸改變的計數欄位，以有效地改變用於加擾所述報頭的加擾部分的剩餘部分的加擾參數。
46.根據權利要求38的方法，其中所述同步控制幀包括由所述主設備選擇性地使用用於傳送I2C連接的主機與指定的從設備之間的通信的一組欄位。
47.根據權利要求46的方法，其中所述欄位組包括由所述主設備選擇性地使用以指示通信被指定用於指定的從設備本身還是用於耦合至所述指定的從設備的I2C設備的欄位。
48.根據權利要求38的方法，其中由所述主設備選擇性地發送的所述同步控制幀包括意圖用於所有從設備的廣播信息，並且其中所述同步響應幀包括用於指示所述從設備是否接收了所述廣播信息的廣播確認欄位。
49.根據權利要求38的方法，其中所述同步響應幀包括用以指示所述從設備需要由所述主設備註意的中斷幀部分。
50.根據權利要求49的方法，其中所述同步響應幀包括具體地用於所述中斷幀部分的第一 CRC欄位和第二 CRC欄位。
51.根據權利要求50的方法，其中所述第一CRC欄位是16位CRC欄位，並且其中所述第二 CRC欄位是4位CRC欄位。
52.根據權利要求38的方法，其中下列中的至少一個:在指定時間間隔中傳輸的所述上遊數據包括作為所述數據幀的一部分的奇偶校驗位；或者 對在指定時間間隔中傳輸的所述上遊數據進行加擾。
53.根據權利要求42的方法，其中下列中的至少一個: 在指定時間間隔中傳輸的所述下遊數據包括作為所述數據幀的一部分的奇偶校驗位；或者 對在指定時間間隔中傳輸的所述下遊數據進行加擾。
54.一種在具有通信地串聯耦合的主設備和多個從設備的通信系統中用於發現和配置從設備的方法，所述方法包括，在若干連續的發現周期中的每一個中: 通過所述主設備在下遊通信鏈路上傳輸發現信號； 由接收所述發現信號的每個發現的從設備在下遊通信鏈路上轉發所述發現信號；以及由接收所述發現 信號的未發現的從設備在不在下遊通信鏈路上轉發所述發現信號的情況下，向上遊響應所述發現信號。
55.根據權利要求54的方法，其中配置為最後發現的從設備並且接收所述發現信號的發現的從設備在下遊通信鏈路上轉發所述發現信號並且在維持上遊通信鏈路上與所述主設備的通信的同時等待來自下遊從設備的回覆，並且當從下遊從設備接收發現響應時，在所述上遊通信鏈路上將來自新發現的從設備的所述發現響應轉發至所述主設備。
56.根據權利要求55的方法，其中配置為所述最後發現的從設備並且接收所述發現信號的該發現的從設備在轉發所述發現信號之前向所述下遊通信鏈路提供電力。
57.根據權利要求56的方法，其中向所述下遊通信鏈路提供電力包括將來自所述上遊通信鏈路的電力連接到所述下遊通信鏈路。
58.根據權利要求57的方法，其中將來自所述上遊通信鏈路的電力連接到所述下遊通信鏈路包括閉合耦合在所述上遊通信鏈路與所述下遊通信鏈路之間的至少一個開關。
59.根據權利要求55的方法，進一步包括，當發現新發現的從設備時: 將所述新發現的從設備配置為最後發現的從設備；以及 將先前最後發現的從設備重新配置為不再是最後發現的從設備。
60.根據權利要求54的方法，其中所述發現信號是所述從設備從其中獲得時序信息的同步控制幀的一部分。
61.根據權利要求54的方法，其中所述發現信號包括指示新發現的從設備回復所述發現信號的時間間隔的響應時間。
【文檔編號】H04B3/54GK103946829SQ201280055576
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2012年10月5日 優先權日:2011年10月5日
【發明者】M·凱斯勒 申請人:美國亞德諾半導體公司