專利名稱：用于總線上通信的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于交換電信號的系統(tǒng)和方法，以及特別地，涉及通信總線上兩個或多個電子部件之間的數(shù)字信息的通信。
背景技術(shù)：
電氣和電子電路和系統(tǒng)以及其元件交換電信號。信號可以是模擬形式，通常用信號的一些特性，諸如電壓的大小表示。另外，信號可以是數(shù)字形式，用信號的離散值，例如二進(jìn)制信號(0/1，+1/-1，高/低等等)表示。
現(xiàn)代的電子系統(tǒng)通常在通常按組排列被稱為總線的導(dǎo)電線或?qū)Ь€上交換數(shù)字信息?？偩€可以包含多個導(dǎo)電線，以及能通過物理或邏輯地組合導(dǎo)電線而形成?？偩€能以束、編織或扁平帶狀電纜生成以及能具有適合于通過總線耦合的部件之間的接觸的端點連接器或端接器?？偩€也能通過在電子電路板上布置焊線，或通過將導(dǎo)電跡線蝕刻到半導(dǎo)體襯底中而生成。當(dāng)封裝在芯片中時，可以與封裝中的芯片一起制造總線。
由公用交換接口協(xié)會提供的一種通信總線稱為CSIX總線，用在網(wǎng)絡(luò)處理器中。CSIX總線提供用于數(shù)據(jù)通信的線路，包括頭部信息、就緒位和垂直奇偶校驗位。另一可用通信總線是來自VitesseSemiconductor Corprotion的專用Focus總線。Focus總線提供數(shù)據(jù)線、頭部信息，但無就緒位或垂直奇偶信息。CSIX和Focus總線均要求在總線外的單獨線路上交換流量控制數(shù)據(jù)，這消耗有價值的總線和管腳位置。CSIX總線除時鐘和數(shù)據(jù)線外，還需要幀開始(SOF)和奇偶校驗(PAR)線。Focus總線除時鐘和數(shù)據(jù)線外，還需要流量控制線。
當(dāng)特征、功能和通信帶寬加倍時，變得有助于或有必要優(yōu)化或有效地利用電子系統(tǒng)和設(shè)備中的通信總線。因此，通常用留下盡可能多的可用總線帶寬同時仍然實現(xiàn)所需功能的方式，來封裝和遞送數(shù)據(jù)。
解決有限總線連接問題的一種方法可以是增加總線中的通信數(shù)據(jù)線(線路)的數(shù)量。然而，這將要求相應(yīng)地增加將設(shè)備耦合到總線的連接管腳的數(shù)量，以及還將要求相應(yīng)地改變通信協(xié)議、存儲器陣列大小、通信軟件、時鐘調(diào)整以及其它設(shè)計因素。此外，增加通信總線的大小導(dǎo)致物理區(qū)(占用面積)和成本顯著更大的總線和設(shè)備。因此，開發(fā)降低需要增加總線工作和連接，有效地利用現(xiàn)有技術(shù)的線路和管腳連接的新系統(tǒng)和技術(shù)非常有用。

發(fā)明內(nèi)容
至少認(rèn)清上述問題，以及意識到由現(xiàn)代數(shù)字總線通信提出的挑戰(zhàn)的解決方案，描述用于總線上通信的新系統(tǒng)和方法。在一些方面中，總線通過利用公用時鐘信號而不是傳統(tǒng)的時鐘源，提供改進(jìn)的總線可用性、帶寬和性能。在其它方面中，總線使用有用的和新的單元格式，使得設(shè)備在不太易于出錯的現(xiàn)有硬件局限內(nèi)，以流線方式交換信息和凈荷。在一些具體實施例中，提供總線及其使用方法來滿足用在來自Starent Networks of Tewksbury，Mass.的ST-16智能移動網(wǎng)關(guān)設(shè)備或類似設(shè)備中的“F8”總線。一般來說，本總線和方法可以結(jié)合許多兼容或適用部件使用，數(shù)字通信和信號處理類型僅作為其一個例子。
本公開內(nèi)容的一個實施例針對一種用于在總線上的設(shè)備之間交換數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的方法，包括提供至少一個數(shù)據(jù)位來表示正交換的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的類型；提供至少一個數(shù)據(jù)位來表示耦合到總線的設(shè)備是否準(zhǔn)備與總線上的其它設(shè)備通信；以及提供至少一個垂直奇偶校驗位，用于校驗數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的相應(yīng)位中的錯誤狀態(tài)。
本發(fā)明的另一實施例針對一種在至少兩個設(shè)備之間傳送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的系統(tǒng)，包括具有多個通信線的通信總線，通信總線在其第一端耦合到第一設(shè)備，以及在其第二端耦合到第二設(shè)備；多個通信線的至少一個承載表示正交換的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的類型的數(shù)據(jù)位；多個通信線的至少一個承載表示耦合到通信總線的設(shè)備是否準(zhǔn)備與通信總線上的其它設(shè)備通信的數(shù)據(jù)位；以及多個通信線承載垂直奇偶校驗位，用于校驗數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的相應(yīng)位中的錯誤狀態(tài)。


為更全面理解本公開內(nèi)容的性質(zhì)和目的，應(yīng)當(dāng)結(jié)合附圖，參考下述詳細(xì)說明書，其中，使用相同的標(biāo)記來表示相同或類似的部件，其中圖1示例說明在母板上排列并通過通信總線互連的FPGA電路的示例組合；圖2示例說明數(shù)字單元的8位類型，以及用于編號位的符號；圖3示例說明示例性F8單元格式，表示包含在單元的每個字節(jié)和位中的信息；圖4示例說明數(shù)據(jù)單元中的垂直奇偶校驗的操作；圖5示例說明在示例性F8數(shù)據(jù)單元內(nèi)，包括凈荷單元的數(shù)據(jù)塊；以及圖6示例說明空單元。
具體實施例方式
圖1示例說明具有各種邏輯芯片、電路和耦合到此的通信元件的示例性母板100。母板100通常具有連接管腳(未示出)，在母板和安裝母板的計算機(jī)系統(tǒng)之間遞送電源、接地連接、數(shù)據(jù)和控制信號。計算機(jī)系統(tǒng)可以是本地的，以及具有安裝到為這些卡設(shè)計的硬件插槽中的母板100。計算機(jī)系統(tǒng)也可以是遠(yuǎn)程或分布式的，以便母板100和計算機(jī)系統(tǒng)不是彼此物理接近。
圖1的母板100包括話音數(shù)據(jù)傳輸(VDT，voice data transport)現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)芯片110，管理遞送和處理來自話音通信會話的信息方面。兩個其它的FPGA位于母板100上通用數(shù)字信號處理(GP DSP)芯片130和網(wǎng)際協(xié)議上的話音數(shù)字信號處理(VoIPDSP)芯片140。該例子中的芯片構(gòu)造成封裝集成電路(IC)以及通常安裝在卡或子板上，例如131、132，它們本身電和/或機(jī)械地耦合到母板100，但FPGA也可以直接置于母板100上的適當(dāng)配合連接上。
FPGA 130和140的每一個通過“F8”通信總線線路150連接到FPGA110。F8總線具有總共16條線，包括用于接收數(shù)據(jù)的8條線和用于發(fā)送數(shù)據(jù)的另外8條線。在圖中，用伴有數(shù)字“8”的斜杠符號、以及箭頭的方向性和字母“R”(接收)和“T”(發(fā)送)來表示。F8總線150A連接VDT110和GP DSP130，而F8總線150B連接VDT110和VoIP DSP140。當(dāng)然，并非連接各種部件的所有總線需要是相同設(shè)計或F8類型，但相反，如果適當(dāng)?shù)脑?，可以具有在單板或系統(tǒng)上表示的各種總線類型。
集成電路和相關(guān)計算部件的該系統(tǒng)提供從各種源和以一種或多種格式接收、處理、存儲和重發(fā)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的能力。例如，電路可以用來以網(wǎng)際協(xié)議(IP)、異步傳送模式(ATM)或時分復(fù)用(TDM)應(yīng)用來處理語音和數(shù)據(jù)通信。
在本發(fā)明的一個方面中，圖1示出了共享時鐘特征。時鐘源，通常是固態(tài)諧振器晶體120由子板或母板110上的一些電源供電。時鐘120生成適合于啟動和同步系統(tǒng)的其它部件的周期(CLK)信號。在所示的示例性實施例中，分別通過時鐘線121、122和123，將時鐘信號輸送到FPGA 110，130和140。從它們的源120共用到所有FPGA的時鐘信號，并將基本上同步(具有同時上升和下降沿)。
在一些實例中，共用公共時鐘信號的本系統(tǒng)優(yōu)于傳統(tǒng)的時鐘源。在傳統(tǒng)的時鐘源中，以時鐘生成時鐘信號，然后傳遞到第一電路。第一電路再將時鐘信號傳遞到第二電路，其可以將時鐘信號傳遞到第三電路等等。時鐘源通過電路之間的雙向(向后和向前)通信進(jìn)行工作。因此，時鐘源需要專用于時鐘信號信息的交換的兩條線。相反，以及如圖1所看到的，共用時鐘信號方法每個被提供時鐘的設(shè)備(121，122，123)僅需要單個時鐘線，以及在每個電路處，提供節(jié)省一條通信線。因此，在共用或公用時鐘實施例中，釋放一條額外的通信線，用于其它通信功能或數(shù)據(jù)傳送。
現(xiàn)在，我們轉(zhuǎn)到使用根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的通信總線150。如前所述，雙8通信總線，諸如F8總線能用來在兩個電路或部件之間傳送數(shù)字信息。根據(jù)預(yù)定格式執(zhí)行通信使得兩個通信部件可以適當(dāng)?shù)亟馕鲂畔⒌挠行?。作為初步步驟，在圖2中表示用于示例說明和描述信息內(nèi)容的慣例。所示的示例性字節(jié)200具有8位210。順序地從0至7表示位。每一位(二進(jìn)制數(shù)字)承載“0”或“1”(或它們的等效)信息。在該例子中，位編號0承載信息數(shù)據(jù)“1”，位編號“1”承載信息數(shù)據(jù)“0”，位編號2承載信息數(shù)據(jù)“1”等等。整個8位字節(jié)200承載數(shù)據(jù)“10001101”?？偩€150通常“不關(guān)心”它所承載的真實數(shù)據(jù)，以及通信電路是將解析和處理在總線上發(fā)送和接收的信息的元件。在本說明書中，使用速記符號220來表示承載一些有效位的信息的一組位。圖2提供在字節(jié)200的位7至5中承載的一組位“100”的例子。這組位用符號“7:5”或7至5表示。在下文中，將使用該符號來描述字節(jié)的用法以及用示例性F8格式遞送什么信息。
圖3示例說明包含幾個8位字節(jié)的信息單元的示例性格式。單元內(nèi)信息的其它大小和其它順序的數(shù)據(jù)串、結(jié)構(gòu)和字是可能的以及能通過本領(lǐng)域的技術(shù)人員實現(xiàn)。在F8示例性單元格式中，第一字節(jié)(字節(jié)0)承載三段信息第一，在位7:5中的單元類型。該圖表示能用字節(jié)0的7:5位表示的幾種單元類型。它們是000空閑-總線不承載信息(處于空閑狀態(tài))001分組中部-數(shù)據(jù)分組的前后部分010分組結(jié)束、故障分組011分組結(jié)束，良好分組100空-無凈荷存在，用于流量控制使用101分組開始110預(yù)留
111分組開始和結(jié)束，僅具有一個單元的良好分組第二，在字節(jié)號0的位編號4中，承載“就緒”位。如果就緒位的值為“0”，那么該設(shè)備不準(zhǔn)備從總線接收數(shù)據(jù)。如果就緒位的值為“1”，那么該設(shè)備準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)。
第三，預(yù)留位3:0，以及不由設(shè)備使用。
下一字節(jié)(字節(jié)1)在位6:0中承載字節(jié)計數(shù)(BC，Byte Count)，或單元中的凈荷數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)，以及預(yù)留位7。字節(jié)計數(shù)是整數(shù)，在本例子中，用7位二進(jìn)制格式表示。
應(yīng)注意到可以使用多于一個字節(jié)來表示單元中的凈荷字節(jié)數(shù)。如果凈荷字節(jié)數(shù)太大，以至不能用單字節(jié)計數(shù)字節(jié)或其一部分中的位表示時，這可以使用。
最后一個字節(jié)(編號BC+2)用于垂直奇偶校驗(VP，verticalparity)。奇偶校驗位用于錯誤校驗。錯誤在數(shù)字通信中由于各種源出現(xiàn)。例如，電干擾會使“0”位到達(dá)其目的地時為“1”位，或反之亦然。采用奇偶檢測來校驗翻轉(zhuǎn)的位。偶數(shù)垂直奇偶校驗表示偶數(shù)“1”在其原點封裝在單元列中，以及奇數(shù)垂直奇偶校驗表示奇數(shù)“1”在其原點封裝在單元列中。
圖4示例說明與上述類似的示例性F8單元，具有奇數(shù)奇偶錯誤校驗。為示例目的，示出了頭兩列310、320的數(shù)據(jù)內(nèi)容，而為簡化起見，未示出單元的數(shù)據(jù)值的其余部分。單元300的最后一行350包含VP位。位330和340分別包含用于列310和320的VP位。使每一VP位在其列中產(chǎn)生奇數(shù)總數(shù)“1”。因此，因為其列包含兩個其它“1”，位330為“1”，以及在VP位位置330中需要“1”以便使用于列310的“1”的數(shù)量等于奇數(shù)3。同樣地，在列320中，使VP位340為“0”，因為列320另外包含一個“1”值，其是奇數(shù)個“1”。當(dāng)需要保持單元的每列的“1”的總數(shù)為奇數(shù)時，使行350的其它六個位置中的VP位類似地為“0”或“1”。如果該圖用于偶數(shù)奇偶結(jié)構(gòu)，將互換VP行350的“1”和“0”。
圖5示例說明根據(jù)本示例性格式的另一F8單元400，表示在表示不同內(nèi)容的單元的每個字節(jié)中的位塊。陰影塊是預(yù)留或未使用位。圖5中所示的單元包括64個8位數(shù)據(jù)(凈荷)字節(jié)D0…D63。在一些實施例中，該凈荷字節(jié)數(shù)便于與使用TDM格式或IP分組格式的部件通信。其它實施例能具有更少、更多或無凈荷單元。
圖6示例說明“空”單元500。如前所述，字節(jié)0在位7:5中包括單元的類型。根據(jù)所使用的該例子的類型由5:7位510中的位值“100”定義。就緒位520隨后在字節(jié)0的位4中?？諉卧?00的字節(jié)1用于垂直奇偶校驗。在空單元中不承載凈荷數(shù)據(jù)，但承載就緒位以表示設(shè)備的可用性。
如在本公開內(nèi)容和附圖中所述，提供新通信總線以及用于在總線上攜帶數(shù)據(jù)的方法。在一些方面中，互連設(shè)備的共用時鐘為設(shè)備提供節(jié)省用于時鐘信號的線。在其它方面中，提供包括流量控制功能性和表示數(shù)據(jù)單元的類型，包括數(shù)據(jù)單元是否為空單元的數(shù)據(jù)單元格式。在另外的其它方面中，公開內(nèi)容教導(dǎo)通過適合于與F8總線和兼容系統(tǒng)一起使用的二進(jìn)制信息來填充數(shù)據(jù)單元的方法。所述系統(tǒng)和方法包括提供使用垂直奇偶校驗來校驗錯誤，以及改進(jìn)在總線上通信的設(shè)備的整體性能和管腳/線路可用性。因此，能在使用這些總線的數(shù)字通信系統(tǒng)中實現(xiàn)增加功能性和降低成本。
在回顧本說明書、附圖和具體示例性實施例后，將理解到可以在執(zhí)行本發(fā)明中，執(zhí)行改進(jìn)和等效替代，而不背離本發(fā)明的實質(zhì)。因此，本發(fā)明不打算由上述清楚描述的實施例限制，而應(yīng)當(dāng)由下述的權(quán)利要求的范圍構(gòu)成。
權(quán)利要求
1.一種用于在總線上的設(shè)備之間交換數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的方法，包括提供至少一個數(shù)據(jù)位來表示正交換的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的類型；提供至少一個數(shù)據(jù)位來表示耦合到總線的設(shè)備是否準(zhǔn)備與總線上的其它設(shè)備通信；以及提供至少一個垂直奇偶校驗位，用于校驗數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的相應(yīng)位中的錯誤狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)邏輯地分組為數(shù)據(jù)單元。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括在數(shù)據(jù)單元內(nèi)包括任何流量控制數(shù)據(jù)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括至少一個數(shù)據(jù)字節(jié)用于承載總線上的信息凈荷。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，進(jìn)一步包括至少一個數(shù)據(jù)位表示承載信息凈荷的數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，表示正交換的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的類型的至少一個數(shù)據(jù)位包括表示數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)是空類型，其中不承載凈荷的至少一個位組合。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括使用公用時鐘信號來定時各設(shè)備。
8.一種用于在至少兩個設(shè)備之間傳送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的系統(tǒng)，包括通信總線，具有多個通信線，通信總線在其第一端耦合到第一設(shè)備，以及在其第二端耦合到第二設(shè)備；多個通信線的至少一個提供表示正交換的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的類型的至少一個數(shù)據(jù)位；多個通信線的至少一個提供表示耦合到通信總線的任何設(shè)備是否準(zhǔn)備與通信總線上的其它設(shè)備通信的至少一個數(shù)據(jù)位；以及多個通信線提供垂直奇偶校驗位，用于校驗數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的相應(yīng)位中的錯誤狀態(tài)。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括第一設(shè)備的時鐘輸入線，所述時鐘輸入線提供與至少一個其它設(shè)備上的時鐘輸入線共用的時鐘信號。
10.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括多個通信線的至少一個提供流量控制數(shù)據(jù)。
11.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步構(gòu)造為用在通信計算機(jī)系統(tǒng)中的集成電路的一部分。
12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)接收根據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)格式的通信數(shù)據(jù)。
13.一種用于生成在通信總線上從第一設(shè)備向第二設(shè)備發(fā)送的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)單元的方法，所述單元包括包括數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)單元的類型的描述符的字節(jié)；包括表示第一設(shè)備準(zhǔn)備與第二設(shè)備交換數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的至少一位的字節(jié)；表示數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)單元中的信息凈荷字節(jié)的數(shù)量的至少一個字節(jié)；承載信息凈荷數(shù)據(jù)的至少一個字節(jié)；以及包括對應(yīng)于數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)單元中的其它數(shù)據(jù)字節(jié)的多個垂直奇偶校驗位的數(shù)據(jù)字節(jié)。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，包括數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)單元的類型的描述符的字節(jié)以及包括表示第一設(shè)備準(zhǔn)備與第二設(shè)備交換數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的至少一位的字節(jié)由包括數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)單元類型的描述符和表示第一設(shè)備就緒的至少一位的同一字節(jié)組成。
全文摘要
公開了用于在通信總線上傳送數(shù)據(jù)的系統(tǒng)和方法。在一些方面中，數(shù)據(jù)是在連接兩個或多個電子設(shè)備，諸如集成電路的多線總線上傳送的數(shù)字信息。該公開內(nèi)容提供有用格式，用于將數(shù)據(jù)排列到在總線上傳送的數(shù)據(jù)單元中，以及包括一些示例性特征，如共用時鐘信號、就緒位信息和垂直奇偶校驗。
文檔編號G06F13/42GK1817012SQ200480019242
公開日2006年8月9日 申請日期2004年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月3日
發(fā)明者哈梅德·埃斯拉吉安 申請人:思達(dá)倫特網(wǎng)絡(luò)公司