用于高速數(shù)據(jù)和電力分配的雙線通信系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)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兼容的并且具有用于大量從設備/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(tǒng)，并且還提供了可以用于各種通信系統(tǒng)(例如雙線總線系統(tǒng))的各種協(xié)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(fā)明方法的各種實施例用于發(fā)現(xiàn)、配置以及協(xié)調(diào)通信系統(tǒng)中的主設備與從設備之間的數(shù)據(jù)通信。盡管參考雙線點對點總線系統(tǒng)對示例性實施例進行描述，但是方法還可以用于其它通信系統(tǒng)。包括了用于控制總線和從設備的順序供電的規(guī)定。
【專利說明】用于高速數(shù)據(jù)和電力分配的雙線通信系統(tǒng)
[0001]相關(guān)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?zhí)枮?1/543，379的美國臨時專利申請(代理案號為2550/D57)的權(quán)益，其全部內(nèi)容通過引用并入本文。
[0003]本專利申請還要求2011年10月5日提交的專利申請?zhí)枮?1/543，380的美國臨時專利申請(2550/D60)的權(quán)益，其全部內(nèi)容通過引用并入本文。
【技術(shù)領域】
[0004]本發(fā)明通常涉及通信總線技術(shù)，并且更具體地涉及用于高速數(shù)據(jù)和電力分配的雙線通信系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0005]如通常已知的，通信系統(tǒng)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(xiàn)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并且將信息發(fā)送到各種致動器的控制單元(例如，用于聲音控制、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(guān)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(nèi)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、以太網(wǎng)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(jù)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，該接線是昂貴的并且增加了車輛重量。
[0006]因此，在車輛中越來越頻繁地使用傳聲器用于諸如免提系統(tǒng)、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，盡管在后視鏡上或者靠近后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(jié)構(gòu)(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(shù)字MEMS傳聲器)將共同用于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，對于頭端控制單元可能必需或者期望向通信系統(tǒng)中的各種裝置發(fā)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并且使用與電纜的遠程、數(shù)字連接用于頭端控制單元102與音頻ADC106、AM/FM/藍牙RF收音機108和音頻DACl 12之間的鏈接。
[0009]附加控制和狀態(tài)信息的傳輸進一步地擴展功能性并且使特征實現(xiàn)為遠程控制和遠程顯示。[0010]通常，頭端控制單元需要用于連接至各種傳感器和/或致動器的多個連接器(或者端口)。
[0011]一些現(xiàn)有總線系統(tǒng)包括:
[0012]基于MAC控制器的總線系統(tǒng)，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(jié)點處需要轉(zhuǎn)換器和微控制器)、Flexray (復雜、有同步問題和帶寬限制)；
[0013]基于SPDIF/AES3的總線系統(tǒng)，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+ 音頻鏈接(例如 National Semiconductor 的 FPD 或者 Inova 的 APIX)。這些系統(tǒng)使用昂貴的電纜/連接器，是點對點系統(tǒng)并且對于不需要視頻鏈接的系統(tǒng)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(fā)明內(nèi)容】

[0017]一個實施例包括用于雙向點對點總線的主設備，其中主設備包括用于連接下游雙線總線段的下游雙線總線段接口 ；具有收發(fā)器下游雙線接口的收發(fā)器；分別將收發(fā)器下游雙線接口連接至下游雙線總線段接口的第一和第二下游交流耦合；其中收發(fā)器被配置為通過第一和第二下游交流耦合將數(shù)據(jù)信號傳輸至下游雙線總線段接口，數(shù)據(jù)信號被編碼以允許下游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游濾波器，分別耦合至下游交流耦合與下游雙線總線段接口之間的第一和第二下游連接以對下游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(fā)器包括發(fā)送器、接收器和開關(guān)系統(tǒng)，該開關(guān)系統(tǒng)被配置為選擇性地將發(fā)送器連接至下游雙線總線段接口以用于將下游數(shù)據(jù)傳輸?shù)较掠坞p線總線段上并且被配置為選擇性地將接收器連接至下游雙線總線段接口以用于從下游雙線總線段接收上游數(shù)據(jù)。
[0020]主設備可以包括至少一個電源開關(guān)，用于通過第一和第二下游濾波器選擇性地對下游雙線總線段施加偏置電壓。至少一個電源開關(guān)可以被配置為默認為打開狀態(tài)，以使得當激活主設備時，不對下游雙線總線段施加偏置電壓。
[0021]主設備可以包括在收發(fā)器與下游雙線總線段接口之間耦合的下游共模扼流圈。
[0022]主設備可以包括禁止或者限制設備耦合至下游雙線總線段接口的電路，用于在下游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游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游雙線總線段接口的至少一個電路監(jiān)控設備，用于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于雙向點對點總線的從設備，其中從設備包括用于連接上游雙線總線段的上游雙線總線段接口 ；用于連接下游雙線總線段的下游雙線總線段接口 ；具有收發(fā)器上游雙線接口和收發(fā)器下游雙線接口的收發(fā)器；分別將收發(fā)器上游雙線接口連接至上游雙線總線段接口的第一和第二上游交流耦合；分別將收發(fā)器下游雙線接口連接至下游雙線總線段接口的第一和第二下游交流耦合；其中收發(fā)器被配置為從接收自上游雙線總線接口的編碼數(shù)據(jù)信號得到時鐘信息并且被配置為通過第一和第二下游交流耦合將數(shù)據(jù)信號傳輸至下游雙線總線段接口，數(shù)據(jù)信號被編碼以允許下游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)第一和第二上游濾波器，分別耦合至上游雙線總線段接口與上游交流耦合之間的第一和第二上游連接以用于輸出從上游雙線總線段分接的偏置電壓；(2)第一和第二下游濾波器，分別耦合至下游交流耦合與下游雙線總線段接口之間的第一和第二下游連接以用于對下游雙線總線段施加從由第一和第二上游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游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，其中第一和第二上游交流耦合基本上將收發(fā)器與上游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(fā)器可以包括發(fā)送器、接收器和開關(guān)系統(tǒng)，該開關(guān)系統(tǒng)被配置為選擇性地將發(fā)送器連接至下游雙線總線段接口以用于將下游數(shù)據(jù)傳輸?shù)较掠坞p線總線段上，被配置為選擇性地將接收器連接至下游雙線總線段接口以用于從下游雙線總線段接收上游數(shù)據(jù)，被配置為選擇性地將發(fā)送器連接至上游雙線總線段接口以用于將上游數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴嫌坞p線總線段上，以及被配置為選擇性地將接收器連接到上游雙線總線段接口以用于從上游雙線總線段接收下游數(shù)據(jù)。開關(guān)系統(tǒng)可以包括接收器連接至上游雙線總線段接口以及發(fā)送器連接至下游雙線總線段接口的第一模式；以及接收器連接至下游雙線總線段接口以及發(fā)送器連接至上游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(guān)，用于通過第一和第二下游濾波器選擇性地對下游雙線總線段施加偏置電壓。至少一個電源開關(guān)可以被配置為默認為打開狀態(tài)，以使得當激活從設備時，不對下游雙線總線段施加偏置電壓。
[0028]從設備可以包括在上游雙線總線段接口與收發(fā)器之間耦合的上游共模扼流圈以及在收發(fā)器與下游雙線總線段接口之間耦合的下游共模扼流圈。
[0029]從設備可以包括禁止或者限制設備耦合至下游雙線總線段接口的電路，用于在下游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游雙線總線段的影響。
[0030]從設備可以包括耦合至下游雙線總線段接口的至少一個電路監(jiān)控設備，用于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(shù)據(jù)的附加部件，例如，被配置為生成用于在總線段上的傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的傳感器(例如，傳聲器)、被配置為使用在總線段上接收的數(shù)據(jù)的致動器(例如，揚聲器)、被配置為在本地處理數(shù)據(jù)的集成的數(shù)字信號處理器和/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(shù)據(jù)的錯誤內(nèi)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游濾波器，分別耦合至下游交流耦合與下游雙線總線段接口之間的第一和第二下游連接以用于向下游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，與上游和下游雙線總線段接口分開，其中通過從上游雙線總線段接口接收的數(shù)據(jù)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，位于從設備中或者在遠離從設備的限制器上。例如，從設備可以位于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，用于在總線段上傳輸數(shù)據(jù)和在總線段上接收數(shù)據(jù)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(tǒng)，該雙線總線系統(tǒng)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于每個附加從設備，將該從設備耦合至對應的上游從設備的雙線總線段。
[0038]在各種可選實施例中，系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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并且被配置為選擇性地隔離故障以使得在主設備與故障上游的任何從設備之間的通信能夠繼續(xù)。主設備可以被配置為對多個從設備進行編程以相對于由主設備提供的同步信號同時采樣數(shù)據(jù)。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(shù)據(jù)壓縮方案傳輸壓縮數(shù)據(jù)。
[0039]另一個實施例包括用于在通信系統(tǒng)中協(xié)調(diào)主設備與從設備之間的數(shù)據(jù)通信的方法，該通信系統(tǒng)具有通信地串聯(lián)耦合的主設備、至少一個中間從設備和最后從設備。方法包括周期性地通過主設備將同步控制幀向下游傳輸至從設備序列中的第一中間從設備；通過每個連續(xù)的中間從設備選擇性地將同步控制幀向下游轉(zhuǎn)發(fā)至最后從設備；通過最后從設備向上游傳輸同步響應幀；以及通過每個連續(xù)中間從設備選擇性地將同步響應幀向上游轉(zhuǎn)發(fā)到主設備，其中每個從設備從下游同步控制幀得到時序信息；至少一個從設備向上游傳輸數(shù)據(jù)；從下游設備接收數(shù)據(jù)的每個從設備選擇性地向上游傳輸接收的數(shù)據(jù)并且選擇性地向上游傳輸附加數(shù)據(jù)；以及向上游傳輸數(shù)據(jù)的每個設備在繼同步控制幀之后的至少一個指定時間間隔中傳輸數(shù)據(jù)。
[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游設備。時序信息可以包括用于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。選擇性地傳輸從下游設備接收的數(shù)據(jù)可以包括在不向上游傳輸數(shù)據(jù)的情況下選擇性地移除接收的數(shù)據(jù)。
[0041]方法可以進一步包括在同步信號之后通過主設備選擇性地傳輸用于至少一個從設備的數(shù)據(jù)，其中從上游設備接收數(shù)據(jù)的每個從設備選擇性地向下游傳輸所接收的數(shù)據(jù)并且選擇性地向下游傳輸附加數(shù)據(jù)以及傳輸下游數(shù)據(jù)的每個設備在同步信號之后的指定時間間隔中傳輸數(shù)據(jù)。選擇性地傳輸從上游設備接收的數(shù)據(jù)可以包括在不向下游傳輸數(shù)據(jù)的情況下選擇性地移除接收的數(shù)據(jù)。[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(xù)傳輸改變的計數(shù)字段，以有效地改變用于加擾報頭的加擾部分的剩余部分的加擾參數(shù)。
[0043]同步控制幀可以包括選擇性地由主設備使用用于傳送I2C連接的主機與指定的從設備之間的通信的一組字段。字段組可以包括由主設備選擇性地使用以指示通信被指定用于指定的從設備本身還是用于耦合至指定的從設備的I2C設備的字段。
[0044]由主設備發(fā)送的同步控制幀可以選擇性地包括打算用于所有從設備的廣播信息，并且其中同步響應幀可以包括用于指示從設備是否接收了廣播信息的廣播確認字段。同步響應幀可以包括用以指示從設備需要由主設備注意的中斷幀部分。同步響應幀可以包括具體地用于中斷幀部分的第一 CRC字段和第二 CRC字段。第一 CRC字段可以是16位CRC字段以及第二 CRC字段可以是4位CRC字段。
[0045]在指定時間間隔中傳輸?shù)纳嫌魏?或下游數(shù)據(jù)可以包括作為數(shù)據(jù)幀的一部分的奇偶校驗位。對在指定時間間隔中傳輸?shù)纳嫌魏?或下游數(shù)據(jù)進行加擾。
[0046]另一個實施例包括用于在通信系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)和配置從設備的方法，該通信系統(tǒng)具有通信地串聯(lián)耦合的主設備和多個從設備。方法包括，在若干連續(xù)發(fā)現(xiàn)周期中的每一個中，通過主設備在下游通信鏈路上傳輸發(fā)現(xiàn)信號；通過接收發(fā)現(xiàn)信號的每個發(fā)現(xiàn)的從設備在下游通信鏈路上轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)現(xiàn)信號；以及通過接收發(fā)現(xiàn)信號的未發(fā)現(xiàn)的從設備，在不在下游通信鏈路上轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)現(xiàn)信號的情況下，在上游響應發(fā)現(xiàn)信號。
[0047]在各種可選實施例中，被配置為最后發(fā)現(xiàn)的從設備并且接收發(fā)現(xiàn)信號的發(fā)現(xiàn)的從設備可以在下游通信鏈路上轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)現(xiàn)信號并且當維持上游通信鏈路上與主設備的通信時等待來自下游從設備的回復，當從下游從設備接收發(fā)現(xiàn)響應時，在上游通信鏈路上將來自新發(fā)現(xiàn)的從設備的發(fā)現(xiàn)響應轉(zhuǎn)發(fā)至主設備。被配置為最后發(fā)現(xiàn)的從設備并且接收發(fā)現(xiàn)信號的這種發(fā)現(xiàn)的從設備可以在轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)現(xiàn)信號之前向下游通信鏈路提供電力。向下游通信鏈路提供電力可以包括將來自上游通信鏈路的電力連接到下游通信鏈路。將來自上游通信鏈路的電源連接到下游通信鏈路包括閉合耦合在上游通信鏈路與下游通信鏈路之間的至少一個開關(guān)。
[0048]方法可以包括，當發(fā)現(xiàn)新發(fā)現(xiàn)的從設備時，將新發(fā)現(xiàn)的從設備配置為最后發(fā)現(xiàn)的從設備并且將先前最后發(fā)現(xiàn)的從設備重新配置為不再是最后發(fā)現(xiàn)的從設備。發(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)信號可以包括指示新發(fā)現(xiàn)的從設備回復發(fā)現(xiàn)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(jié)合附圖的進一步描述，可以更加充分地理解本發(fā)明的上述內(nèi)容和優(yōu)點，其中:
[0051]圖1示意性地示出了車輛頭端控制單元和相關(guān)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(jù)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(jù)本發(fā)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(jù)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(jié)點并且在多個從節(jié)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(jié)點并且在多個從節(jié)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(jié)點結(jié)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芯片可以是具有兩個總線端口的單個物理節(jié)點)的總線/設備配置方案；
[0062]圖12示意性地示出了根據(jù)本發(fā)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(jù)本發(fā)明示例性實施例的主設備的有關(guān)部件框圖；
[0064]圖14示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明特定示例性實施例的從設備的有關(guān)部件框圖；
[0065]圖15示意性地示出了根據(jù)本發(fā)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(jié)；
[0066]圖16示出了根據(jù)本發(fā)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(jù)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(shù)據(jù)的解壓縮的示例；
[0068]圖18是根據(jù)本發(fā)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(jié)的示意性框圖；
[0069]圖19是根據(jù)本發(fā)明的可選實施例的類似圖18但是僅具有單個開關(guān)的示意性框圖；
[0070]圖20示意性地示出了根據(jù)本發(fā)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是在兩個總線端口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是在兩個總線端口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是在兩個總線端口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是在兩個總線端口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(yōu)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(yōu)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是鐵氧體磁珠用于濾除直流電源的差分交流信號內(nèi)容以及優(yōu)化的共模扼流圈用于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(jù)本發(fā)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(cè)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(jù)本發(fā)明示例性實施例，基于圖22A所示配置的原型從設備收發(fā)器的示意電路圖；
[0080]圖29是突出相關(guān)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(jù)本發(fā)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(jù)本發(fā)明示例性實施例的單向總線(環(huán)形)拓撲；
[0095]圖44示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的用于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(huán)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(jù)本發(fā)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(jù)本發(fā)明的示例性實施例的對于圖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(jù)本發(fā)明的示例性實施例的對于具有雙向傳輸?shù)囊纛l數(shù)據(jù)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(jù)本發(fā)明示例性實施例的節(jié)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(jù)本發(fā)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(jù)特定示例性實施例的具有下游傳輸?shù)某跗诤蜕嫌蝹鬏數(shù)暮笃诘某碡?
[0103]圖58示出了根據(jù)特定示例性實施例的用于I2C模式、發(fā)現(xiàn)模式和正常(S卩，非I2C或者發(fā)現(xiàn))模式的下游A2B同步控制幀格式；
[0104]圖59示出了根據(jù)特定示例性實施例的用于I2C模式、發(fā)現(xiàn)模式和正常(S卩，非I2C或者發(fā)現(xiàn))模式的上游A2B同步響應幀格式；
[0105]圖60示出了根據(jù)本發(fā)明某些實施例的示例性數(shù)據(jù)幀格式；
[0106]圖61示出了對于前導碼的內(nèi)容和用于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(jù)本發(fā)明示例性實施例的對于雙向通信的信令和時序考慮；
[0108]圖63示意性地表明根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的從下游傳輸動態(tài)地移除數(shù)據(jù)和將數(shù)據(jù)插入到上游傳輸中的概念；
[0109]圖64示意性地示出了如圖63所示從下游傳輸動態(tài)地移除數(shù)據(jù)和將數(shù)據(jù)插入到上游傳輸中的另一個示例；
[0110]圖65示意性地示出了如圖63所示從下游傳輸動態(tài)地移除數(shù)據(jù)和將數(shù)據(jù)插入到上游傳輸中的又一個不例；
[0111]圖66示意性地提供了根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的同時采樣的示例；
[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示意性地示出了對于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示意性地示出了對于使用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制的。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(fā)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兼容并且具有用于大量從設備/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(tǒng)，并且還提供了可以用于各種通信系統(tǒng)(例如雙線總線系統(tǒng))的各種協(xié)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并且因此它們可以放置在幾乎任何地方。此外，由于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(shù)據(jù)的規(guī)定包括在某些可選實施例中。
[0119]盡管下面描述類型的雙線總線可以用于多種通信系統(tǒng)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總線可以用于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(huán)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(xiàn)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(jù)本發(fā)明示例性實施例的雙向點對點總線配置。這里，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提供的信息并且將輸入發(fā)送到主設備202的觸摸屏設備、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之間的雙向通信并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，并且每個從設備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，用于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(shù)據(jù)插入到指定用于特定從設備的時隙中)?？偩€協(xié)議(在下面更充分地討論)保證向從設備適當?shù)靥峁┩胶蜁r序信息。在優(yōu)選實施例中，總線協(xié)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(jù)本發(fā)明示例性實施例的各種總線/設備配置方案(在這些示例中，用于數(shù)字、多信道脈沖編碼調(diào)制(PCM)信息)。
[0126]圖5示意性地并且一般地示出了根據(jù)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(shù)據(jù)尺寸，例如8、16、24和32位數(shù)據(jù)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(jié)點并且在多個遠程節(jié)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(jié)點并且在多個從節(jié)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(jié)點結(jié)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芯片可以是具有兩個總線端口的單個物理節(jié)點)的總線/設備配置方案。
[0133]3.傳送數(shù)據(jù)、功率和時序
[0134]通常，主設備將操作單個總線端口并且每個從設備將操作兩個總線端口，一個用于上游連接(即，朝主設備)以及一個用于下游連接(即，朝下一個從設備)，其中最后一個從設備在正常操作期間僅操作一個端口(即，用于其上游連接)。一般說來，每個總線端口將與收發(fā)器相關(guān)聯(lián)，因此主設備通常將具有單個收發(fā)器并且每個從設備通常將具有兩個收發(fā)器(即，一個用于上游連接以及一個用于下游連接)，然而應當注意，可選地，主設備可以具有兩個收發(fā)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(huán)形配置連接(下面討論的)。
[0135]每個收發(fā)器交流耦合至其對應的雙線總線段，并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(shù)據(jù)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)。對于電力分配(其是可選擇的，如一些節(jié)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(cè)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)，并且每個連續(xù)的從設備可以選擇性地分接其上游交流耦合的線路側(cè)上的上游總線段以恢復電力，其可以用于給從設備本身(以及可選地耦合至它的設備)供電以及用于選擇性地偏置其下游交流耦合的線路側(cè)上的下游總線段(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(guān)以選擇性地為下游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)，也可以采取措施允許操作。
[0136]因此，每個總線段承載交流和直流分量。收發(fā)器的線路側(cè)上的交流耦合使收發(fā)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的頻率運行并且濾波器被選擇用于過濾該范圍中的頻率)的濾波器(例如，鐵氧體或者其它感應器)，直流分量被分接用于供電。為了由線路電壓產(chǎn)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(diào)節(jié)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(shù)據(jù)雙向通信的能力。
[0137]圖12示意性地示出了根據(jù)本發(fā)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(guān)(未示出)在A2B芯片的外部。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芯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(guān)集成至A2B芯片。
[0138]圖13示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的主設備的有關(guān)部件框圖。在這里，主設備連接至數(shù)字信號處理器(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(diào)節(jié)器，然而開關(guān)調(diào)節(jié)器或者其它電壓調(diào)節(jié)器可以用于各種可選實施例)提供用于主設備以及用于偏置總線的電力。如將在下面更充分討論的，在這里包括模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)用于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(jù)本發(fā)明示例性實施例的從設備的有關(guān)部件框圖。在該示例性實施例中，發(fā)送器和接收器塊通過一組開關(guān)基本上由兩個總線端口 A和B共享(這種配置可以允許一個總線端口在另一個總線端口傳輸時接收，反之亦然，但不是兩個端口同時接收或者傳輸)，然而可選實施例可以具有用于每個總線端口的獨立發(fā)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(jù)本發(fā)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(jié)。特別令人感興趣的是標記“錯誤內(nèi)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(nèi)插法插入數(shù)據(jù)來代替丟失或者錯誤信息。其中信息是音頻信息，錯誤內(nèi)插塊可以插入復制的或者內(nèi)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(fā)送器(B卩，嵌入在I2S/TDM傳輸中)將錯誤通知到芯片接口。
[0141]圖18是根據(jù)本發(fā)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(jié)的示意性框圖。如上面討論的，主設備1802包括收發(fā)器1808，該收發(fā)器交流耦合至第一總線段ISoe1并且還在總線段ISoe1上放置初始直流偏置。從設備Iscm1包括收發(fā)器isio，該收發(fā)器分別在兩端交流耦合至其上游和下游總線段ISOei和18062，并且還選擇性地通過到從設備18042的標記Vdd和Nss的線路在下游總線段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(guān)1812，該開關(guān)可以用于選擇性地將偏置信號耦合至下游總線段18062的對應線以及自下游總線段18062的對應線解耦。除了其它方面之外，這些開關(guān)1812允許選擇性地為下一個連續(xù)的下游從設備供電(例如，在主設備1802的控制下)。實際上，如圖19所示(開關(guān)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(guān)用以控制下游從設備18042的電力?？蛇x實施例可以省略(一個或者多個)開關(guān)，以使得由主設備提供的電力將自動地向下游傳播至所有從設備。如果電力不在總線上傳播而是單獨地提供至總線節(jié)點，那么還可以省略開關(guān)。如果電力不在總線上傳播而是單獨地提供至從節(jié)點，那么開關(guān)可以仍然有利于在總線上向下游放置偏置電壓，該偏置電壓充當下一個節(jié)點的電源接通的、喚醒信號。
[0142]在這里，雖然開關(guān)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(guān)。
[0143]4.從時鐘恢復
[0144]如上面討論的，從節(jié)點不需要晶體。相反地，從設備從總線時鐘(通常為比周期采樣時鐘更快的1024或者2048位)生成它們的時鐘。如下面所討論的，周期性地發(fā)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并且在同步報頭中找到周期采樣時鐘，該周期采樣時鐘饋送鎖相環(huán)(PLL)。PLL輸出成為用于其它處理的時鐘基礎。
[0145]圖20示意性地示出了根據(jù)本發(fā)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(xiàn)延遲。當然，其它時鐘恢復電路可以用于各種可選實施例。恢復的時鐘可以饋入鎖相環(huán)PLL電路中以生成用于發(fā)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事件所引起并且如果任其發(fā)展可以在不同節(jié)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，鐵氧體磁珠用于濾除用于直流電源的差分交流信號內(nèi)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(jié)點上積累。由于信號線路上共模電壓的電位，該電路優(yōu)選地使用高輸入/輸出范圍的收發(fā)器。
[0149]圖22A和22B是在兩個總線端口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(cè)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(cè)上，這幫助避免共模扼流圈的直流飽和。在這些電路中，鐵氧體磁珠用于濾除用于直流電源的差分交流信號內(nèi)容。這些電路提供對于在信號頻率以下的較低EMI頻率的限制共模過濾并且優(yōu)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是在兩個總線端口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，用于總線端口的共模扼流圈被安置在交流耦合電容器的線路側(cè)上。在圖23B中，用于總線端口的共模扼流圈被安置在交流耦合電容器的設備側(cè)上，這幫助避免共模扼流圈的直流飽和。在這些電路中，鐵氧體磁珠用于濾除用于直流電源的差分交流信號內(nèi)容。這些電路在信號頻率處使用具有低阻抗的信號內(nèi)共模扼流圈并且使用具有高的低頻率阻抗的共模扼流圈用于電源。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是在兩個總線端口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，用于總線端口的共模扼流圈被安置在交流耦合電容器的線路側(cè)上。在圖24B中，用于總線端口的共模扼流圈被安置在交流耦合電容器的設備側(cè)上，這幫助避免共模扼流圈的直流飽和。在這些電路中，鐵氧體磁珠用于濾除用于直流電源的差分交流信號內(nèi)容。這些電路在信號頻率處使用具有低阻抗的信號內(nèi)共模扼流圈并且使用具有高的低頻率阻抗的共模扼流圈用于電源。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是在兩個總線端口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(yōu)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(yōu)化用于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(yōu)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。這里假設差分收發(fā)器在寬的共模電壓范圍內(nèi)提供足夠的共模抑制。在該電路中，收發(fā)器優(yōu)選地為高輸入/輸出范圍收發(fā)器，以及用于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于直流電源的差分交流信號內(nèi)容以及在電源中使用優(yōu)化的共模扼流圈以減少電源共模變化的從設備的示意圖。這里假設差分收發(fā)器在寬的共模電壓范圍內(nèi)提供足夠的共模抑制。
[0155]圖27B是根據(jù)本發(fā)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(cè)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(fā)器
[0157]圖28是根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的基于圖22A所示配置的原型從設備收發(fā)器的不意電路圖。圖29是突出相關(guān)部件和電路的圖28的組成版本。下列是相關(guān)部件和電路中的一部分。
[0158]A2B收發(fā)器路徑以虛線畫出輪廓；
[0159]S-up和S+up是與上游鏈路的連接(即，朝主設備)；
[0160]S+dn和S-dn是與下游鏈路的連接(即，朝下一個從設備)；
[0161]CMl和CM2是分別用于上游鏈路和下游鏈路的共模扼流圈(R142、R143、R144和R145是零歐姆電阻器)；
[0162]C69/C70和C71/C72是分別用于上游鏈路和下游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肖特基勢壘二極管)；
[0167]U18是電壓調(diào)節(jié)器(在該示例中，為由Analog Device Inc.銷售的ADP3335電壓調(diào)節(jié)器)，其將線路電壓轉(zhuǎn)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(guān)并且可以省略；
[0169]Q2是用于控制是否向下游總線段提供電力的開關(guān)；以及
[0170]U13和U14是用于在上游和下游接收和傳輸差分MLVDS信號的MLVDS收發(fā)器芯片。
[0171]上游共模扼流圈CMl的收發(fā)器側(cè)連接通過交流耦合電容器C69和C70耦合至收發(fā)器部分，并且通過鐵氧體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并且還用于偏置下游總線段。
[0172]類似地，下游共模扼流圈CM2的收發(fā)器側(cè)連接通過交流耦合電容器C71和C72耦合至收發(fā)器部分并且耦合至線路電壓信號VDDIN(通過開關(guān)Q2)和VSSIN以選擇性地為下游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游總線段提供電力，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(lián)系和配置從設備。同樣，如將在下面更充分地討論的，如果需要并且也允許主設備和/或從設備隔離某些類型的故障，那么除了其它方面之外，選擇性地切斷下游總線段的電源的能力允許主設備以有序的方式關(guān)閉從設備。
[0173]在收發(fā)器部分中，接收側(cè)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(lián)電阻器將發(fā)送側(cè)作為轉(zhuǎn)換的電流驅(qū)動至電壓。
[0174]在這些電路圖中未示出用于在上游與下游之間切換、編碼/解碼信號以及實現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層和較高層功能(在原型系統(tǒng)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(fā)器可以是多點LVDS收發(fā)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(fā)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(jù)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(jù)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(yōu)選地在電壓調(diào)節(jié)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(jù)負線上的電壓降或者如果沒有電壓降，那么如圖30根據(jù)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(jù)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(yōu)選地在電壓調(diào)節(jié)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(jù)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(yōu)選地在電壓調(diào)節(jié)器(Vreg)上提供過電流保護，并且優(yōu)選地在Vreg和收發(fā)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(jù)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(fā)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(jù)在中斷情況下沒有與下游從設備通信的能力，由主設備檢測。主設備能夠確定在總線上的最后一個工作的從設備并且推斷故障位置在最后一個工作從設備與下一個從設備之間。為了阻止電力向下游傳遞，可以打開最后一個工作從設備處的開關(guān)。雖然通常為故障上游的所有從設備保持通信，但是在故障下游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(jù)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(jù)在中斷情況下沒有與下游從設備通信的能力來檢測。主設備能夠確定總線上的最后一個工作的從設備并且推斷故障位置在最后一個工作從設備與下一個從設備之間。為了阻止電力向下游傳遞，可以打開最后一個工作從設備處的開關(guān)。雖然通常為故障上游的所有從設備保持通信，但是在故障的下游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(jù)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(jù)在中斷情況下沒有與下游從設備通信的能力來檢測。主設備能夠確定總線上的最后一個工作的從設備并且推斷故障位置在最后一個工作從設備與下一個從設備之間。為了阻止電力向下游傳遞，可以打開最后一個工作從設備處的開關(guān)。雖然通常為故障上游的所有從設備保持通信，但是在故障的下游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(jù)在中斷情況下沒有與下游從設備通信的能力來檢測。主設備能夠確定總線上的最后一個工作的從設備并且推斷故障位置在最后一個工作從設備與下一個從設備之間。為了阻止電力向下游傳遞，可以打開最后一個工作從設備處的開關(guān)。雖然通常為故障上游的所有從設備保持通信，但是在故障的下游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(jù)正線上的反向電流或者電壓升高，但也通過與后來的從設備建立通信的失敗，由主設備檢測。優(yōu)選地在電壓調(diào)節(jié)器(Vreg)上提供反向電流保護，并且優(yōu)選地在開關(guān)、Vreg和收發(fā)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(jù)熔斷器或者電路斷路器的跳閘，但也通過與后來的從設備建立通信的失敗，由主設備檢測。
[0191]圖42是根據(jù)本發(fā)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(jié)點處的熔斷器4204、從設備節(jié)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(jié)點處的二極管4208 (用于ESD保護)。
[0192]8.鏈路層協(xié)議
[0193]應當清楚的是，一般可以使用雙向點對點總線并且其不限于用于發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)、激活數(shù)據(jù)、同步數(shù)據(jù)以及與從設備交換數(shù)據(jù)的任何特定鏈路層協(xié)議。
[0194]為這種雙向點對點總線特別設計的示例性鏈路層協(xié)議基于主設備周期性地向下游發(fā)送同步控制幀(SCF)(可選地與打算用于一個或者多個從設備的數(shù)據(jù)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(chǎn)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，并且還與物理層編碼/信令結(jié)合，允許每個從設備從總線得到其內(nèi)部操作時鐘。
[0195]如將在下面描述的，同步控制幀包括用于發(fā)送同步的開始信號的前導碼字段以及允許各種尋址模式(例如，正常、廣播、發(fā)現(xiàn))、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字段。為了減小幀中信息將被誤認為新同步模式的概率，通常對繼前導碼之后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(shù)據(jù)一起，所述其它數(shù)據(jù)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游從設備或者來自從設備本身)直到它到達最后一個從設備為止，該最后一個從設備已經(jīng)由主設備配置為最后一個從設備或者將其本身自我識別為最后一個從設備。當接收同步控制幀時，最后一個從設備傳輸同步狀態(tài)幀，隨后是其被允許傳輸?shù)娜魏螖?shù)據(jù)(例如，指定時間間隙中的24位音頻采樣)。同步狀態(tài)幀從從設備向上游傳遞到從設備(可選地與來自下游從設備的數(shù)據(jù)一起)，并且根據(jù)同步狀態(tài)幀，每個從設備能夠識別在其中其被允許傳輸?shù)臅r間間隙(如果有的話)。
[0196]圖62示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的對于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)，繼之以用于特定從設備的數(shù)據(jù)(標記為Spkr Data的塊)。每個連續(xù)的從設備轉(zhuǎn)發(fā)同步控制幀并且還轉(zhuǎn)發(fā)至少指定給下游從設備的任何數(shù)據(jù)(特定從設備可以轉(zhuǎn)發(fā)所有數(shù)據(jù)或者可以移除指定給它的數(shù)據(jù))。當最后一個從設備接收同步控制幀時，它傳輸同步狀態(tài)幀(標記為Sync-Status的塊)，可選地繼之以允許其傳輸?shù)娜魏螖?shù)據(jù)。每個連續(xù)的從設備將同步狀態(tài)幀連同來自下游從設備的任何數(shù)據(jù)一起轉(zhuǎn)發(fā)并且可選地插入它自己的數(shù)據(jù)(標記為Mic Data或者MD的塊)。在該示例中，主設備將數(shù)據(jù)發(fā)送到從設備2、5和6(其在這里描述為有源揚聲器)并且從從設備8、7、4、3和I (其在這里描述為傳聲器陣列)接收數(shù)據(jù)。
[0197]應當注意，圖62中描述的從設備具有各種數(shù)量的傳感器/致動器元件，并且因此不同數(shù)量的數(shù)據(jù)可以發(fā)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?shù)臄?shù)據(jù)包括用于從設備2的兩個時間間隙、用于從設備5的四個時間間隙以及用于從設備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游傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包括對應數(shù)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(guān)聯(lián)。例如，具有三個傳聲器的傳聲器陣列可以包括結(jié)合來自三個傳聲器的信號(并且可能還有從主設備或者其它從設備接收的信息)以產(chǎn)生單個數(shù)據(jù)采樣的數(shù)字信號處理器，該單個數(shù)據(jù)采樣根據(jù)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(jù)本發(fā)明示例性實施例的從下游傳輸動態(tài)地移除數(shù)據(jù)和將數(shù)據(jù)插入到上游傳輸中的概念。在這里，如在圖62中，主設備傳輸同步控制幀(標記為SyncControl),繼之以用于從設備2、5和6的數(shù)據(jù)(標記為Spkr Data),但是注意這里，以倒序發(fā)送數(shù)據(jù)，即，用于從設備6的數(shù)據(jù)，然后用于從設備5的數(shù)據(jù)，然后用于從設備2的數(shù)據(jù)(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(shù)據(jù)并僅將同步控制幀繼之以用于從設備6和5的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至從設備3 (參見標記為“Slave3”的行)。從設備3和4不變地轉(zhuǎn)發(fā)信息，以使得由從設備2轉(zhuǎn)發(fā)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(shù)據(jù)并且僅將同步控制幀繼之以用于從設備6的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至從設備6，并且，類似地，從設備6移除它自己的數(shù)據(jù)并且僅將同步控制幀轉(zhuǎn)發(fā)至從設備7。從設備7將同步控制幀轉(zhuǎn)發(fā)至從設備8 (參見標記為“Last Slave”的行)。
[0199]此時，從設備8將狀態(tài)幀(標記為Resp Status)繼之以它的數(shù)據(jù)傳輸至從設備7(參見標記為“Last Slave”的行)。從設備7將狀態(tài)幀連同來自從設備8的數(shù)據(jù)和它自己的數(shù)據(jù)一起轉(zhuǎn)發(fā)至從設備6，并且從設備6接著將狀態(tài)幀連同來自從設備8和7的數(shù)據(jù)一起轉(zhuǎn)發(fā)至從設備5(參見標記為“Slave5”的行)。從設備5沒有數(shù)據(jù)要添加，因此它只是將信息轉(zhuǎn)發(fā)至從設備4，該從設備4將信息連同它自己的數(shù)據(jù)一起轉(zhuǎn)發(fā)至從設備3，該從設備3反過來將信息連同它自己的數(shù)據(jù)一起轉(zhuǎn)發(fā)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(zhuǎn)發(fā)至從設備1，該從設備I將信息連同它自己的數(shù)據(jù)一起轉(zhuǎn)發(fā)。因此，主設備接收狀態(tài)幀，繼之以來自從設備8、7、4、3和I的數(shù)據(jù)(參見標記為 “Master” 的行)。
[0200]圖64示意性地示出了如圖63所示從下游傳輸動態(tài)地移除數(shù)據(jù)和將數(shù)據(jù)插入到上游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，使得主設備向下游發(fā)送數(shù)據(jù)至所有設備并且從所有設備接收回數(shù)據(jù)，并且在這里根據(jù)其指定或者起源自的節(jié)點號對數(shù)據(jù)進行排序。
[0201]圖65示意性地示出了如圖63所示從下游傳輸動態(tài)地移除數(shù)據(jù)和將數(shù)據(jù)插入到上游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游和下游傳送數(shù)據(jù)。每個從設備處的緩沖允許選擇性地添加/移除/轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。
[0202]如上所述，每個從設備可以從下游或者上游傳輸移除信息和/或可以向下游或者上游傳輸添加信息。因此，例如，主設備可以向若干從設備中的每一個傳輸數(shù)據(jù)的單獨采樣，并且每個這種從設備可以移除它的數(shù)據(jù)采樣并且轉(zhuǎn)發(fā)僅打算用于下游從設備的數(shù)據(jù)。另一方面，從設備可以從下游從設備接收信息并且轉(zhuǎn)發(fā)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(yōu)勢是減少由總線共同消耗的電力的量。
[0203]A2B系統(tǒng)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游時隙使用的配置。通常，每個從設備將處理廣播傳輸并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(tǒng)支持尋址的上游傳輸，例如，從特定從設備到一個或者多個其它從設備。這種上游傳輸可以包括單播、多播和/或廣播上游傳輸。用這種上游尋址，類似下游傳輸，根據(jù)從設備的上游時隙使用的配置，從設備可以確定是否從上游傳輸移除數(shù)據(jù)和/或是否向前傳遞上游傳輸?shù)较乱粋€上游從設備。因此，例如，除了或者代替如通常做的將數(shù)據(jù)傳遞至主設備，數(shù)據(jù)可以由特定從設備傳遞至一個或者多個其它從設備?？梢岳纾ㄟ^主設備配置這種從設備-從設備關(guān)系。
[0205]那么，本質(zhì)上，從設備某種程度上操作為具有選擇性地轉(zhuǎn)發(fā)、丟棄和添加信息能力的主動/智能轉(zhuǎn)發(fā)器節(jié)點。由于每個從節(jié)點知道其將接收/傳輸數(shù)據(jù)的(一個或者多個)有關(guān)的時間間隙，因此從設備通常執(zhí)行這種功能而不必解碼/檢查所有數(shù)據(jù)，并且由此可以從時間間隙移除數(shù)據(jù)或者將數(shù)據(jù)添加到時間間隙中。盡管從節(jié)點通常不需要解碼/檢查所有數(shù)據(jù)，但是從節(jié)點通常對其傳輸/轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)重新計時，這傾向于使得整個系統(tǒng)更穩(wěn)健。[0206]9.同步控制和狀態(tài)消息
[0207]沿著A2B總線的通信發(fā)生在周期性超幀中。在用于音頻應用的一個特定示例性實施例中，超幀頻率與用于系統(tǒng)中的音頻采樣頻率(48kHz或者44.1kHz)相同。每個超幀被劃分以下周期:下游傳輸、上游傳輸和無傳輸(其中總線未被驅(qū)動)。在圖57中，用由總線未被驅(qū)動的周期分隔的下游傳輸開始時間段和稍后的上游傳輸時間段示意性地示出了超幀。下游傳輸從同步控制幀(SCF)開始并且繼之以X數(shù)據(jù)間隙，其中X可以是零。上游傳輸從同步響應幀(SRF)開始并且繼之以Y數(shù)據(jù)間隙，其中Y可以是零。在芯片上生成用于A2B芯片中的時鐘并且，在特定示例性實施例中，是1024x音頻采樣頻率。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)開始每個下游傳輸。SCF以用于數(shù)據(jù)時鐘恢復和PLL同步的前導碼開始。當同步控制幀(SCF)由從節(jié)點重新傳輸時，前導碼將由從節(jié)點生成而不是重新傳輸。SCF包括用于控制A2B總線上的事務的若干字段。
[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(jié)點不需要接收SCF的所有64位直到發(fā)送至正常模式的轉(zhuǎn)變。
[0210]圖58示出了根據(jù)一個特定示例性實施例，用于I2C模式、發(fā)現(xiàn)模式和正常(即，非I2C或者發(fā)現(xiàn))模式的下游A2B同步控制幀格式。
[0211]SCF包括下列字段:
[0212]CNT (2位)-CNT字段從用于前面超幀的值遞增(模4)?？梢詫邮瘴搭A期的CNT值的從節(jié)點進行編程以返回中斷。
[0213]NAM(2位)_NAM(節(jié)點尋址模式)字段用于控制對A2B總線上從節(jié)點寄存器的訪問。正常模式根據(jù)寄存器的節(jié)點ID和地址提供從節(jié)點寄存器值的讀取和寫入。廣播事務是應該由每個從節(jié)點采取的寫入。還有對于發(fā)現(xiàn)模式和沒有寄存器訪問的SCF的支持。
[0214]I2C(1位)_I2C位用于遠程地訪問附接至從節(jié)點中的一個的I2C從設備。
[0215]NODE(4位)-NODE字段用于指示正在為正常和I2C訪問尋址哪個從節(jié)點。在發(fā)現(xiàn)模式中，該字段用于為新發(fā)現(xiàn)的節(jié)點編寫節(jié)點ID。
[0216]RW (I位)-Rff位用于控制正常訪問是讀取(RW == I)還是寫入(RW = O)。
[0217]地址(8位)-ADDRESS字段用于通過A2B總線尋址特定寄存器。該字段不用于發(fā)現(xiàn)幀。對于I2C事務，ADDRESS字段被替換為一些I2C控制值。
[0218]數(shù)據(jù)(8位)-DATA字段用于正常、I2C和廣播寫入。在發(fā)現(xiàn)模式(不需要數(shù)據(jù))中，該字段被替換為用于在新發(fā)現(xiàn)節(jié)點中編寫RESPCYCS寄存器的RESPCYCS字段。該值乘以4用于確定在正在接收的SCF的開始與正在傳輸?shù)腟RF的開始之間應當經(jīng)過多少周期。
[0219]CRC(16位)_為前導碼之后的SCF的部分生成16位CRC值。
[0220]同步響應幀(SRF)(長度為64位)開始每個上游傳輸。在下游傳輸?shù)哪┒?，總線上的最后一個從節(jié)點將等到響應周期計數(shù)器期滿為止，然后開始向上游傳輸SRF。如果正常讀取或者寫入事務以上游從設備作為目標，那么上游從設備將生成它自己的SRF并且替換從下游接收的SRF。如果任何從節(jié)點在期望時間處沒有看到來自下游的SRF，那么它將生成它自己的SRF并且開始向上游傳輸該SRF。對于發(fā)現(xiàn)期間的倒數(shù)第二個節(jié)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于5個sysclk 周期。[0221]SRF的最后10位包括中斷字段，該中斷字段包括它自己的CRC保護并且不由它前面的CRC字段保護。需要發(fā)送中斷信號至主節(jié)點的任何從節(jié)點將其中斷信息插入到該字段中。這意味著具有中斷未決的從節(jié)點將具有比同樣具有中斷未決的任何更高編號的從節(jié)點更高的優(yōu)先級。系統(tǒng)中的最后節(jié)點將總是生成中斷字段。如果它沒有中斷未決，那么它將把IRQ位設置為0，把IRQN0DE字段設置為它的節(jié)點ID并且生成正確的CRC-4值。
[0222]圖59示出了用于I2C模式、發(fā)現(xiàn)模式和正常(即，非I2C或者發(fā)現(xiàn))模式的上游A2B同步響應幀格式。
[0223]SRF包括用于將響應傳遞回到主節(jié)點的下列字段:
[0224]CNT (2位)-將SCF中CNT字段的接收值傳輸回到主節(jié)點。
[0225]ACK (2位)-生成SRF的任何從節(jié)點將插入適當?shù)腁CK字段以確認在前面的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字段的接收值傳輸回到主節(jié)點。
[0227]NODE (4位)-生成SRF的從節(jié)點將把它自己的節(jié)點ID插入到該字段中。
[0228]DATA (8位)-放置在DATA字段中的值將取決于事務的類型和生成SRF的從節(jié)點的ACK響應。對于發(fā)現(xiàn)事務，SCF中RESPCYCS字段的接收值被傳輸回到主節(jié)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(jié)點發(fā)送的中斷信號。
[0231]IRQN0DE (4位)_生成中斷字段的從節(jié)點將把它自己的ID插入到該字段中。
[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，為了減少同步字之后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字段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(shù)(CNT)字段，該CNT字段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字段進行不同地加擾。應當注意，本發(fā)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余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示出了對于前導碼的內(nèi)容和用于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(jù)包括特征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(fā)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(shù)，其它技術(shù)可以用于保證同步前導碼能夠由從設備唯一地識別或者用于保證同步前導碼不能在同步控制幀中的其它地方出現(xiàn)。例如，可以使用較長的同步序列以便減少同步控制字的其余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(xiàn)，例如通過在適當?shù)奈惶幏胖霉潭ǖ摹癘”或者“ I”。
[0236]在圖58所示的示例性實施例中，節(jié)點尋址模式(NAM)字段提供四種類型的節(jié)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地址字段中指定的特定從設備)、廣播(即，尋址到所有從設備)和發(fā)現(xiàn)(下面討論的)。當節(jié)點尋址模式設定為“發(fā)現(xiàn)”時，ADDR和DATA字段被編碼為響應周期(RESPCYCS)值，該RESPCYCS值按位指示從下游報頭的結(jié)束至上游響應報頭的開始的時間，其允許新發(fā)現(xiàn)的從設備確定用于上游傳輸?shù)倪m當時間間隙。
[0237]對于廣播消息，優(yōu)選地規(guī)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(shù)據(jù)要傳輸，其可以用于例如基于需求的上游傳輸(例如，用于非TDM數(shù)據(jù)，例如來自按鍵或者觸摸屏的輸入)或者優(yōu)先化上游傳輸(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，并且如上面討論的，規(guī)定將讀取和寫入請求發(fā)送至從設備，包括特定于A2B的請求和I2C請求。在這里，主設備能夠?qū)⒆x取和寫入請求(使用RW字段指示)發(fā)送至一個或者多個指定從設備(使用NAM和NODE字段)并且能夠指示請求是用于從設備的A2B-相關(guān)請求、用于從設備的I2C請求還是向前傳遞至附接至從設備的I2C設備的I2C請求(并且允許多個I2C端口)。
[0239]圖70示出了根據(jù)本發(fā)明某些實施例的示例性數(shù)據(jù)幀格式。
[0240]10.從設備發(fā)現(xiàn)/配置
[0241]在本發(fā)明的示例性實施例中，同步狀態(tài)幀可以包括與同步控制幀基本上相同類型的字段。
[0242]在示例性實施例中，主設備使用新的從設備發(fā)現(xiàn)協(xié)議以發(fā)現(xiàn)和配置每個連續(xù)的從設備。在該示例性從設備發(fā)現(xiàn)協(xié)議中，主設備首先通過為總線供電和重復地發(fā)送預先確定的發(fā)現(xiàn)消息嘗試聯(lián)系第一從設備。發(fā)現(xiàn)消息基本上是具體配置的同步控制幀(例如，NAM字段被編碼用于具有RESPCYCS字段中的適當值的“發(fā)現(xiàn)”;在可選實施例中，NODE字段可以用于傳送用于從設備的地址或者從地址可以與發(fā)現(xiàn)分開配置)。
[0243]當接收發(fā)現(xiàn)消息(在同步之后)時，第一從設備響應主設備(例如，用ACK和節(jié)點號)，然后主設備能夠與從設備進行通信并且配置從設備，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(shù)據(jù)。該從設備默認是最后從設備。
[0244]—旦主設備發(fā)現(xiàn)并且配置了第一從設備，它就會接著試圖發(fā)現(xiàn)第二從設備。在該新的從設備發(fā)現(xiàn)協(xié)議中，主設備基本上指示第一從設備以試圖聯(lián)系第二下游從設備(使能下一個)。在該交換期間，第一從設備能夠在它的上游總線上與主設備持續(xù)通信。具體地，主設備將控制字發(fā)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(lián)系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游總線段的電源，例如，通過閉合它的一個或者多個電源開關(guān)并且在它的下游總線段上傳輸下游控制幀。這允許第二從設備使其本身與下游控制報頭同步。主設備重復地發(fā)送發(fā)現(xiàn)消息(用第二節(jié)點號)直到第二從設備響應為止。作為總線上最后倒數(shù)第二個從設備，第一從設備將所有下游同步控制幀轉(zhuǎn)發(fā)至第二(新)從設備。它在某個超時時間段(例如32位周期)之后生成它自己的上游狀態(tài)響應報頭，直到它從第二從設備接收到上游響應為止。一旦第二節(jié)點(新節(jié)點)響應發(fā)現(xiàn)幀，那么它的狀態(tài)響應報頭將沿著上游從第二從設備傳遞到嵌入所有上游數(shù)據(jù)信息的第一從設備。假定主設備從第二、新的最后從設備接收對它的發(fā)現(xiàn)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游從設備存在問題)，那么它現(xiàn)在可以與兩個從設備交換控制和狀態(tài)信息，包括用成幀信息配置從設備。
[0245]使用剛才描述的協(xié)議交換的類型，主設備能夠指示第二從設備以試圖聯(lián)系第三從設備等等，直到發(fā)現(xiàn)和配置了所有從設備并且真正最后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(fā)現(xiàn)和配置，每個從設備通常具有它“知道”它還沒有被發(fā)現(xiàn)/配置的默認配置，并且還通常具有它的(一個或者多個)電源開關(guān)打開的默認配置，以使得它不向其下游總線段提供電力，除非并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(fā)現(xiàn)消息時，它的默認配置阻止其錯誤地為其下游總線段供電以及轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)現(xiàn)消息；相反，從設備“知道”為了被發(fā)現(xiàn)和配置，它必須響應發(fā)現(xiàn)消息。
[0247]在主設備的控制下的每個連續(xù)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游總線段上提供電力時，主設備和/或從設備可以被配置用于監(jiān)控各種故障情況中的任何一個(例如，過電壓、過電流等等)，并且如果檢測到這種情況，采取適當?shù)男Ｕ胧?，打開(一個或者多個)電源開關(guān)以關(guān)閉下游總線段的電源。應當注意，從設備可以包括額外的開關(guān)，例如，為了提供增強的隔離，被放置以使得從設備收發(fā)器和電源電路能夠完全地與下游總線段斷開的開關(guān)。如同(一個或者多個)電源開關(guān)一樣，這種額外的開關(guān)通常將默認為“打開”并且將被選擇性地閉合作為下游從設備發(fā)現(xiàn)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采樣延遲參數(shù)，例如，用以允許從設備數(shù)據(jù)采樣的同步。圖66示意性地提供了根據(jù)本發(fā)明示例性實施例同時采樣的示例。在示例性實施例中，每個從設備具有調(diào)節(jié)計數(shù)器，用以指定從設備應該何時相對于同步信號采樣數(shù)據(jù)。主設備通過RESPCYCS字段傳送發(fā)現(xiàn)幀頭中的調(diào)節(jié)計數(shù)。
[0249]應當注意，剛才描述的從設備發(fā)現(xiàn)/配置協(xié)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(fā)現(xiàn)/配置協(xié)議的一個示例?？梢栽诟鞣N可選實施例中使用其它類型的協(xié)議。例如，如果所有從設備具有預編程的從地址并且總線是完全供電的(例如，從設備不具有用于選擇性地使能和禁止下游設備的電力的開關(guān))，那么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(fā)現(xiàn)/配置協(xié)議可以用于其它總線配置并且因此不限于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(huán)形)配置
[0252]上面討論的類型的數(shù)據(jù)、電力和時鐘可以由配置用于單向總線(環(huán)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(fā)器，從設備可以配置有僅接收端口和僅傳輸端口，例如，如在圖44中示意性地顯示的。盡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還示出了用于單向總線的示例性鏈路層同步方案。在這里，主設備傳輸同步報頭(Sync-Header)，可選地繼之以下游數(shù)據(jù)(在圖43中未示出)，以及每個連續(xù)從設備將同步控制幀連同來自先前的從設備的任何數(shù)據(jù)和它自己的數(shù)據(jù)采樣一起轉(zhuǎn)發(fā)。
[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(jiān)控失敗的時間以及保持節(jié)點的操作，以使得它們能夠?qū)⑹Ｓ嗟暮眯畔_出至主設備。[0255]圖45提供了對于某些示例性實施例，單向總線(環(huán)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(shù)據(jù)、電力和時鐘可以由配置用于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還示出了用于雙向多點總線的示例性鏈路層同步方案。在這里，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(tài)幀并且每個從設備在指時序間間隙中傳輸數(shù)據(jù)。
[0259]圖47示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的對于圖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，主設備下游數(shù)據(jù)在標記為“C”的時序中由標記為Sync-Ctrl的塊表示，而從設備上游響應數(shù)據(jù)在標記為“S”的時序中由標記為Sync-Status的塊以及繼Sync-Status塊之后編號為1_4的時序中的Mic Data表示。
[0260]圖48示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的對于具有雙向傳輸?shù)囊纛l數(shù)據(jù)的多點總線配置的信令和時序考慮。在該示例中，主設備下游數(shù)據(jù)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，而從設備上游響應數(shù)據(jù)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。盡管沒有明確地在圖中顯示，從節(jié)點能夠在共享時間間隙或者單獨時間間隙中提供數(shù)據(jù)(例如，來自傳聲器)、消耗數(shù)據(jù)(例如，用于揚聲器)或者兩者都做。
[0261]圖49示意性地提供了根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的節(jié)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(tài)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采樣的多信道設備。注意，即使從設備4傳輸同步狀態(tài)幀，它仍然在它的指時序間間隙中傳輸它的音頻采樣。主設備下游數(shù)據(jù)由標記為“Sync-Ctrl”和“SpkrData”的塊表示,而從設備上游響應數(shù)據(jù)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(guān)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(guān)用于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游鏈路，這允許在某些下游故障情況下的故障檢測和隔離以及持續(xù)通信。然而，開關(guān)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(guān)在這種應用中不可用；MEMS開關(guān)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，以及每個設備中用于選擇性地僅切換通信鏈路但不切換電源的開關(guān)。這種開關(guān)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(guān)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，但是具有用于故障檢測和保護的額外電路，例如，保護其免受過電壓、用于反向線操作的全波整流器和用于診斷的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，但是具有用于故障檢測和保護的額外電路，例如，保護其免受過電壓、用于反向線操作的全波整流器和用于診斷的ADC。
[0270]13.特定示例性實施例的細節(jié)
[0271]在一個特定示例性實施例中，A2B系統(tǒng)在節(jié)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(shù)據(jù)(例如數(shù)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并且允許在不同位置處的多個、菊鏈式節(jié)點以有助于時分多路復用信道內(nèi)容。它還支持虛供電特性，其可以在與用于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(jié)點提供電源電壓和電流。
[0272]該示例性A2B系統(tǒng)是單個主設備、多個從設備系統(tǒng)，其中主機控制器處的收發(fā)器芯片為主設備。它為所有從節(jié)點生成時鐘、同步和成幀。主設備A2B芯片在控制總線(I2C)上可編程用于配置和讀回。該控制總線的擴展被嵌入A2B數(shù)據(jù)流中，允許直接訪問從節(jié)點上的寄存器和狀態(tài)信息以及遠距離I2C對I2C的通信。
[0273]將為系統(tǒng)中的每個從節(jié)點分配唯一的ID，其將稱為節(jié)點ID或者節(jié)點號。如下面討論的，該值保持在NODE寄存器中并且當從節(jié)點被發(fā)現(xiàn)時分配給從節(jié)點。盡管在各種可選實施例中主節(jié)點可以具有ID，但是，在該實施例中，主節(jié)點不需要具有ID。在該示例性實施例中，附接至主節(jié)點的從設備將是從節(jié)點O并且每個連續(xù)從節(jié)點將具有比前面從節(jié)點高I的編號。例如，節(jié)點O之后的下一個從節(jié)點將是節(jié)點1，然后是節(jié)點2。該節(jié)點編號方案用于該特定示例性實施例中，然而替代從設備編號方案可以用于各種可選實施例。
[0274]配置引腳(MSTR)將芯片設置為充當A2B主節(jié)點或者從節(jié)點。
[0275]在主配置中，A2B芯片被配置為能夠通過I2C接口編程的I2C從設備，并且還被配置為輸入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(fā)送中斷信號。地址(ADR)引腳用于改變由芯片使用的12C地址。
[0276]在從配置中，A2B芯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，并且還被配置為輸出SCLK和SYNC的I2S/TDM主設備。PLL使用從上游收發(fā)器接收的數(shù)據(jù)作為輸入以生成時鐘。串行數(shù)據(jù)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芯片還為多達四個脈沖密度調(diào)制的數(shù)字傳聲器的直接連接提供I3DM接口。
[0277]當A2B芯片加電時，電壓調(diào)節(jié)器將引發(fā)"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，然后PLL將同步到幀同步。幀同步來自主節(jié)點中的SYNC引腳并且來自從節(jié)點中的上游收發(fā)器(注意，從節(jié)點通常必須使得它的上游接收器使能，同時為了從節(jié)點從上游總線段接收時鐘和數(shù)據(jù)，系統(tǒng)復位仍然有效)。
[0278]A2B芯片能夠通過多信道I2S/TDM接口和I2C端口直接連接至通用DSP、FPGA,ASIC、ADC、DAC和編解碼器。[0279]如上面討論的，每個節(jié)點可以在下游總線段上為下面的下游節(jié)點提供電力。例如，主節(jié)點可以為第一從節(jié)點提供電力，第一從節(jié)點可以為第二從節(jié)點提供電力，等等。通常以序列方式執(zhí)行節(jié)點的供電，即，在發(fā)現(xiàn)和配置第一從節(jié)點之后，為了向第二從節(jié)點提供電力，主設備指示第一從節(jié)點以向它的下游總線段提供電力；在發(fā)現(xiàn)和配置第二從節(jié)點之后，為了向第三從節(jié)點提供電力，主設備指示第二從節(jié)點以向它的下游總線段提供電力；等等。應當注意，與由它的上游總線段供電相反，A2B允許在本地供電一個或者多個從節(jié)點，并且用于給定從節(jié)點的本地電源可以用于向一個或者多個下游從節(jié)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)和在上游業(yè)務開始處包括一個響應幀(SRF)。這些幀包括當接收幀時用于錯誤檢測的CRC字段。SCF和SRF幀包括16位CRC字段，而SRF的中斷部分包括4位CRC字段。為了方便起見，傳送中斷的SRF幀在此可以稱為"中斷幀"。
[0281]對于SCF，從節(jié)點將檢查CRC值并且在故障情況下不會執(zhí)行在SCF中給定的任何命令。對于SRF，主節(jié)點將檢查CRC值并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(jié)點將生成包括它的節(jié)點標識符和4位CRC值的中斷幀。
[0283]當CRC錯誤出現(xiàn)時，可以重復寄存器訪問。
[0284]對于中斷幀，主節(jié)點將檢查4位CRC值并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總線能夠承載在上游(朝主機)與下游(遠離主機)數(shù)據(jù)之間結(jié)合的多達32個數(shù)據(jù)槽。有若干寄存器專門用于管理總線上的這些數(shù)據(jù)槽。它們是:
[0286]DNSL0TS-在主節(jié)點中，該寄存器保持下游數(shù)據(jù)槽的總數(shù)的值。它還限定將用于由主節(jié)點接收的組合的I2S/TDM和PDM的數(shù)據(jù)槽的數(shù)量。在從節(jié)點中，該寄存器限定在節(jié)點開始去除它自己的數(shù)據(jù)之前向下游傳遞的數(shù)據(jù)槽的數(shù)量。
[0287]LDNSL0TS-該寄存器不用于主節(jié)點中。在從節(jié)點中，該寄存器限定節(jié)點將使用并且不重新傳輸?shù)臄?shù)據(jù)槽的數(shù)量。它還連同B⑶NSLOTS限定將用于由從節(jié)點傳輸?shù)腎2S/TDM的槽的數(shù)量。
[0288]UPSL0TS-在主節(jié)點中，該寄存器保持上游數(shù)據(jù)槽的總數(shù)的值。它還限定將用于由主節(jié)點傳輸?shù)腎2S/TDM的槽的數(shù)量。在從節(jié)點中，該寄存器限定在節(jié)點開始添加它自己的數(shù)據(jù)之前向上游傳遞的數(shù)據(jù)槽的數(shù)量。
[0289]LUPSL0TS-該寄存器不用于主節(jié)點中。在從節(jié)點中，該寄存器限定節(jié)點將添加到上游數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)槽的數(shù)量。它還限定將用于由從節(jié)點接收的組合的I2S/TDM和PDM的數(shù)據(jù)槽的數(shù)量。
[0290]B⑶NSLOTS-該寄存器不用于主節(jié)點中。在從節(jié)點中，該寄存器限定廣播數(shù)據(jù)槽的數(shù)量。廣播數(shù)據(jù)槽總是在數(shù)據(jù)字段的開始處出現(xiàn)。廣播數(shù)據(jù)槽用于多個節(jié)點并且無論是否被使用由所有從節(jié)點向下游傳遞。
[0291]SL0TFMT-該寄存器對于上游和向下游傳輸限定數(shù)據(jù)的格式。I2S/TDM發(fā)送器和I2S/TDM接收器的數(shù)據(jù)大小也由該寄存器確定。有效的數(shù)據(jù)大小包括8、12、16、20、24、28和32位。還有用以對于下游和上游業(yè)務允許浮點壓縮的位。當允許浮點壓縮時，I2S/TDM數(shù)據(jù)大小比A2B數(shù)據(jù)大小大4位。當使能數(shù)據(jù)槽時，系統(tǒng)中的所有節(jié)點具有相同的SL0TFMT的值，并且可以由廣播寫入對節(jié)點進行編程以便所有節(jié)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(shù)據(jù)壓縮/解壓縮，以便可以在A2B總線上以比下一個較小數(shù)據(jù)大小質(zhì)量好的給定數(shù)據(jù)大小使用更少的帶寬。在特定示例性實施例中，壓縮方案是可以用于12、16和20位的A2B數(shù)據(jù)大小的浮點壓縮。這與16、20和24位的I2S數(shù)據(jù)大小相對應。壓縮通過傳輸3位以指示多少重復的符號位在數(shù)字中而起作用，然后是數(shù)據(jù)的符號位和N-4位，其中N是A2B數(shù)據(jù)大小。當這種數(shù)據(jù)壓縮方案被包括在某些示例性實施例中時，這種數(shù)據(jù)壓縮的使用通常被認為是可選的并且可以通過主設備進行選擇/配置。
[0293]圖16示出了根據(jù)本發(fā)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(jù)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(shù)據(jù)的解壓縮的示例。
[0294]每當主節(jié)點從從節(jié)點收到中斷，主節(jié)點將與從節(jié)點進行通信以獲得中斷類型。通常，這不會延遲對主機產(chǎn)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，那么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(tǒng)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(zhí)行基本上所有的從設備發(fā)現(xiàn)和初始配置。在該特定示例性實施例中，系統(tǒng)中的每個節(jié)點從主節(jié)點開始按順序出現(xiàn)。下面給定的初始化序列假定從設備節(jié)點是總線供電的。
[0296]為了初始化主節(jié)點，如果有必要，主機將使得能夠向主節(jié)點供電。那么，主機將通過SYNC引腳，例如，以系統(tǒng)的音頻采樣頻率(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鎖到時鐘信號上之后，主節(jié)點將生成對主機的中斷(IRQ將被驅(qū)動為高)。由于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件檢測無響應的主節(jié)點。一旦初始化主節(jié)點，主節(jié)點就可以通過I2C接口進行編程。應當注意，在在系統(tǒng)初始化期間的這一點上，主節(jié)點是由主機發(fā)現(xiàn)的當前最后節(jié)點。
[0297]如下，繼初始化主節(jié)點之后，將按順序初始化每個從節(jié)點。主機將命令發(fā)送至當前最后節(jié)點，使得當前最后節(jié)點能夠在它的下游總線段上供電。如果出現(xiàn)的唯一節(jié)點是主節(jié)點(并且沒有發(fā)現(xiàn)從節(jié)點)，那么主節(jié)點是最后節(jié)點。主機接著向當前最后節(jié)點發(fā)送命令以啟動當前最后節(jié)點中的下游收發(fā)器，該下游收發(fā)器開始將超幀傳輸至在同步控制幀中僅具有同步報頭字段的下一個從節(jié)點。主機接著向主節(jié)點發(fā)送命令以準備發(fā)現(xiàn)下一個從節(jié)點，包括將被發(fā)現(xiàn)的從節(jié)點的節(jié)點編號(即，通常，該編號對于連接到主節(jié)點的從節(jié)點將是0，并且否則將比當前最后節(jié)點的編號大一)。主機接著向當前最后節(jié)點發(fā)送命令以開始發(fā)現(xiàn)模式。發(fā)現(xiàn)模式由主設備中的狀態(tài)機控制并且從完整的同步控制幀被發(fā)送至下一個從設備開始。由于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件檢測無響應從節(jié)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(fā)現(xiàn)過程(例如，在失敗的發(fā)現(xiàn)嘗試之后)。假定發(fā)現(xiàn)了下一個更高編號的節(jié)點，其可以通過A2B總線進行編程，并且當發(fā)現(xiàn)成功時，將設置主節(jié)點中的位，該位可以用于生成對主機的中斷?？梢允褂弥髟O備的N0DEADR寄存器中的適當尋址來訪問新發(fā)現(xiàn)的節(jié)點中的寄存器。對要出現(xiàn)的每個從節(jié)點重復該過程。在再次進入發(fā)現(xiàn)模式之前，有效從節(jié)點使能數(shù)據(jù)槽并且數(shù)據(jù)槽從有效從節(jié)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，并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(fā)現(xiàn)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(fā)送命令可以包括多個交互/業(yè)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，盡管這不是必要的。
[0302]應當注意，除了或者代替?zhèn)髀暺?，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接口可以并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(shù)量并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示意性地示出了對于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示意性地示出了對于使用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(tǒng)的附加使用
[0306]盡管上面描述的示例性實施例主要集中在使用A2B系統(tǒng)的音頻數(shù)據(jù)的傳送上，但是應當注意A2B系統(tǒng)可以被配置為和用于大范圍的應用，包括，但不限于，下列:
[0307]I) MEMS傳聲器處理可以集成在A2B收發(fā)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芯片中，MEMS元件和A2B收發(fā)器兩者具有傳聲器處理。
[0308]2)使用時域反射測量法(TDR)用于線路診斷，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(qū)分(根據(jù)反射波至的時間)。
[0309]3)使用MEMS開關(guān)將電力從一個節(jié)點傳遞到下一個節(jié)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(fā)器的頂部上堆疊管芯，例如，用于無源部件(電阻器、電容器、電感器)、有源部件(例如開關(guān))或者甚至MEMS (例如MEMS元件、MEMS開關(guān))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(fā)器；
[0311]5)在A2B發(fā)送器/接收器電路上使用變壓器用于交流耦合并且減少共模影響，可選地與共模扼流圈結(jié)合。
[0312]6)使用來自 Norwood, MA 的 Analog Devices, Inc 的 iCoupler? 技術(shù)用于 A2B 發(fā)送器/接收器連接至A2B線或者將總線和收發(fā)器與其它部件隔離。[0313]7)在收發(fā)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總線用于加速計和陀螺儀以及其它傳感器和致動器。
[0315]9)包括數(shù)字內(nèi)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(shù)據(jù)流將微控制器的程序代碼更新到存儲器或者閃存(閃速更新)。這可以被實現(xiàn)為主機與從設備之間的附加軟件通信層，例如，使用I2S/TDM和A2B作為用于快速數(shù)據(jù)交換的物理介質(zhì)。
[0317]11)支持I2S和A2B上的IP數(shù)據(jù)包。
[0318]12)支持級聯(lián)不同的I2S/A2B槽的專用數(shù)據(jù)交換包。
[0319]13)支持I2S/A2B槽上的壓縮視頻幀(可選地具有內(nèi)容保護)。
[0320]14)如上面討論的，可以修改此處描述的協(xié)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(jié)點還可以在使數(shù)據(jù)不通過主機流動的情況下直接向下游發(fā)送接收的上游時隙(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(guān)電容器電壓轉(zhuǎn)換器(電荷泵)以提高或者降低電源電壓，其與用于降壓的線性調(diào)節(jié)器相比可以節(jié)省電力并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于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于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]上面參考用于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)可以被包括在后視鏡附近或者在后視鏡中、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(shù)字MEMS傳聲器)將共同用于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]盡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于其它應用，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(xiàn)場總線替代方案，替換為工業(yè)自動化噪聲消除、有源揚聲器通信、對講系統(tǒng)、專業(yè)音頻系統(tǒng)等等。還應該注意各種協(xié)議(例如，用于同步、發(fā)現(xiàn)/同步和I2C)可以用于其它通信系統(tǒng)中，并且不必限于和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(tǒng)或者其它通信系統(tǒng)上使用所描述的協(xié)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于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并且不理解為以任何方式限制本發(fā)明。
[0329]還應注意，除非上下文需要，否則對特定通信協(xié)議和消息格式的參考是示例性的，并且應當清楚，可選實施例可以酌情采用這種通信協(xié)議和消息格式的變型(例如，可以隨時對協(xié)議進行修改或者擴展)或者已知或者未來開發(fā)的其它協(xié)議。
[0330]應當注意，這里所描述的邏輯流程顯示了本發(fā)明的各個方面，并且不應當理解為將本發(fā)明限制在任何特定的邏輯流程或邏輯實現(xiàn)。在不改變整體結(jié)果或不背離本發(fā)明的真實范圍的前提下，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(shù)或子程序)。通常，在不改變整體結(jié)果或不背離本發(fā)明的真實范圍的前提下，可以添加、修改、省略邏輯元件，以不同的順序執(zhí)行邏輯元件、或使用不同的邏輯結(jié)構(gòu)(例如，邏輯門、邏輯原語、條件邏輯和其他邏輯結(jié)構(gòu))來實現(xiàn)。
[0331]本發(fā)明的各個方面可以以許多不同的形式來實施，包括但不限于:用于結(jié)合處理器(例如，微處理器、微控制器、數(shù)字信號處理器或通用計算機)使用的計算機程序邏輯、可用于結(jié)合可編程邏輯器件使用的編程邏輯(例如，現(xiàn)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(xiàn)一些或全部所描述的功能的計算機程序邏輯通常被實現(xiàn)為計算機可執(zhí)行形式的計算機程序指令集，這樣存儲在計算機可讀介質(zhì)，并通過操作系統(tǒng)控制下的微處理器來執(zhí)行。實現(xiàn)一些或全部所描述的功能的基于硬件的邏輯可以使用一個或多個適當配置的FPGA來實現(xiàn)。
[0332]實現(xiàn)在此先前描述的全部或部分功能的計算機程序邏輯可以以多種形式實現(xiàn)，包括但不限于:源代碼形式、計算機可執(zhí)行形式和多種中間形式(例如由匯編器、編譯器或定位器產(chǎn)生的形式)。源代碼可以包括以多種編程語言(例如，目標代碼、匯編語言或例如Fortran、C、C++、Java或HTML的高級語言)中任意語言實現(xiàn)的一系列計算機程序指令，這些指令針對多種操作系統(tǒng)或操作環(huán)境而使用。源代碼可以定義并使用多種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和通信消息。源代碼可以是計算機可執(zhí)行形式(例如通過解釋器)，或者可以將源代碼轉(zhuǎn)換(例如通過翻譯器、匯編器或編譯器)為計算機可執(zhí)行形式。
[0333]實現(xiàn)在此先前描述的全部或部分功能的計算機程序邏輯可以在單個處理器上(例如同時地)在不同的時間執(zhí)行，或者可以在多處理器上在相同或不同的時間執(zhí)行以及可以在單操作系統(tǒng)進程/線程下運行或在不同操作系統(tǒng)進程/線程下運行。因此，術(shù)語“計算機處理”一般是指計算機程序指令集的執(zhí)行，而不管不同計算機進程在相同或不同進程上執(zhí)行，并且不管不同計算機進程運行在相同操作系統(tǒng)進程/線程或不同操作系統(tǒng)進程/線程上。
[0334]可以將計算機程序以任意形式(例如，源代碼形式、計算機可執(zhí)行形式或中間形式)永久地或暫時地固定在有形存儲介質(zhì)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(例如磁盤或硬盤)、光存儲設備(例如CD-ROM)、PC卡(例如PCMCIA卡)或其它存儲設備。計算機程序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(shù)，包括但不限于:模擬技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、光技術(shù)、無線技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)和網(wǎng)絡互連技術(shù)中的任意技術(shù)發(fā)送到計算機。計算機程序可以分布在具有附加的印刷或電子文件的(例如壓縮打包軟件)，計算機系統(tǒng)(例如，系統(tǒng)ROM或硬盤)預加載的，或分布在網(wǎng)絡(因特網(wǎng)或萬維網(wǎng))上的服務器或電子公告板的可移動介質(zhì)。
[0335]實現(xiàn)在此先前描述的全部或部分功能的硬件邏輯(包括用于可編程邏輯設備的可編程邏輯)可以使用傳統(tǒng)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)、硬件描述語言(例如VHDL或AHDL)或PLD編程語言(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(zhì)中，例如半導體存儲介質(zhì)(例如，RAM、ROM、PROM、EEPROM或快速可編程RAM)、磁性存儲設備(例如，磁盤或硬盤)、光存儲設備(例如，CD-ROM)或者其它存儲設備?？梢詫⒖删幊踢壿嫻潭ㄔ诳墒褂枚喾N通信技術(shù)中的任意技術(shù)向計算機發(fā)送的信號中，這些通信技術(shù)包括但不限于:模擬技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、光技術(shù)、無線技術(shù)(例如，藍牙)網(wǎng)絡技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)絡技術(shù)?？删幊踢壿嬁梢宰鳛榭梢苿咏橘|(zhì)與隨附的印刷或電子文檔(例如，壓縮打包軟件)一起發(fā)行，預裝到計算機系統(tǒng)(例如，系統(tǒng)ROM或硬盤)，或者通過網(wǎng)絡從服務器或電子公告板發(fā)行。當然，本發(fā)明的一些實施例可由軟件(例如，計算機程序產(chǎn)品)和硬件的組合來實現(xiàn)。而本發(fā)明的其它實施例可完全由硬件或完全由軟件來實現(xiàn)。
[0337]在不偏離本發(fā)明的真實范圍的情況下，本發(fā)明可以通過其它具體形式實現(xiàn)，而且許多修改和變化對于本領域的技術(shù)人員來說是顯而易見的。任何提及“本發(fā)明”意在指本發(fā)明的典型實施例，除非上下文另有規(guī)定，而不應被解釋為指本發(fā)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(quán)利要求】
1.一種用于雙向點對點總線的主設備，所述主設備包括: 用于連接下游雙線總線段的下游雙線總線段接口； 具有收發(fā)器下游雙線接口的收發(fā)器； 分別將所述收發(fā)器下游雙線接口連接至所述下游雙線總線段接口的第一和第二下游交流耦合； 所述收發(fā)器被配置為通過所述第一和第二下游交流耦合將數(shù)據(jù)信號傳輸至所述下游雙線總線段接口，所述數(shù)據(jù)信號被編碼為允許下游從設備得到時鐘信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的主設備,進一步包括: 第一和第二下游濾波器，分別耦合至所述下游交流耦合與所述下游雙線總線段接口之間的第一和第二下游連接，以用于對所述下游雙線總線段施加來自電源的偏置電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的主設備，其中所述濾波器包括鐵氧體。
4.根據(jù)權(quán)利要求2 的主設備，進一步包括: 所述電源用于產(chǎn)生所述偏置電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的主設備，其中所述收發(fā)器包括發(fā)送器、接收器和開關(guān)系統(tǒng)，所述開關(guān)系統(tǒng)被配置為選擇性地將所述發(fā)送器連接至所述下游雙線總線段接口以用于將下游數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿鱿掠坞p線總線段上，并且被配置為選擇性地將所述接收器連接至所述下游雙線總線段接口以用于從所述下游雙線總線段接收上游數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的主設備，進一步包括: 至少一個電源開關(guān)，用于通過所述第一和第二下游濾波器選擇性地對所述下游雙線總線段施加所述偏置電壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的主設備，其中所述至少一個電源開關(guān)被配置為默認為打開狀態(tài)，以使得當激活所述主設備時，不對所述下游雙線總線段施加所述偏置電壓。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的主設備,進一步包括: 下游共模扼流圈，耦合在所述收發(fā)器與所述下游雙線總線段接口之間。
9.根據(jù)權(quán)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游雙線總線段接口的電路，用于在所述下游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游雙線總線段電氣地保護所述主設備。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的主設備,進一步包括: 至少一個電路監(jiān)控設備，耦合至所述下游雙線總線段接口以用于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。
11.一種用于雙向點對點總線的從設備，所述從設備包括:用于連接上游雙線總線段的上游雙線總線段接口； 用于連接下游雙線總線段的下游雙線總線段接口； 具有收發(fā)器上游雙線接口和收發(fā)器下游雙線接口的收發(fā)器； 分別將所述收發(fā)器上游雙線接口連接至所述上游雙線總線段接口的第一和第二上游交流耦合； 分別將所述收發(fā)器下游雙線接口連接至所述下游雙線總線段接口的第一和第二下游交流耦合； 所述收發(fā)器被配置為從接收自所述上游雙線總線接口的編碼數(shù)據(jù)信號得到時鐘信息并且被配置為通過所述第一和第二下游交流耦合將數(shù)據(jù)信號傳輸至所述下游雙線總線段接口，所述數(shù)據(jù)信號被編碼以允許下游從設備得到時鐘信息。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的從設備，進一步包括: 第一和第二上游濾波器，分別耦合至所述上游雙線總線段接口與所述上游交流耦合之間的第一和第二上游連接，用于輸出從所述上游雙線總線段分接的偏置電壓； 第一和第二下游濾波器，分別耦合至所述下游交流耦合與所述下游雙線總線段接口之間的第一和第二下游連接，用于對所述下游雙線總線段施加從所述第一和第二上游濾波器輸出的所述偏置電壓得到的偏置電壓；以及 電源，包括耦合用于接收由所述第一和第二上游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； 所述第一和第二上游交流耦合基本上將所述收發(fā)器與所述上游雙線總線接口上的偏置電壓隔離。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的從設備，其中所述濾波器包括鐵氧體。
14.根據(jù)權(quán)利要求11的從設備，其中所述收發(fā)器包括發(fā)送器、接收器和開關(guān)系統(tǒng)，所述開關(guān)系統(tǒng)被配置為選擇性地將所述發(fā)送器連接至所述下游雙線總線段接口以用于將下游數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿鱿掠坞p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游雙線總線段接口以用于從所述下游雙線總線段接收上游數(shù)據(jù)，被配置為選擇性地將所述發(fā)送器連接至所述上游雙線總線段接口以用于將上游數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿錾嫌坞p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游雙線總線段接口以用于從所述上游雙線總線段接收下游數(shù)據(jù)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的從設備，其中所述開關(guān)系統(tǒng)包括: 所述接收器連接至所述上游雙線總線段接口以及所述發(fā)送器連接至所述下游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游雙線總線段接口以及所述發(fā)送器連接至所述上游雙線總線段接口的第二模式。
16.根據(jù)權(quán)利要求12的從設備，進一步包括: 至少一個電源開關(guān)，用于通過所述第一和第二下游濾波器選擇性地對所述下游雙線總線段施加所述偏置電壓。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的 從設備，其中至少一個開關(guān)被配置為默認為打開狀態(tài)，以使得當激活所述從設備時，不對所述下游雙線總線段施加所述偏置電壓。
18.根據(jù)權(quán)利要求11的從設備，進一步包括:上游共模扼流圈，耦合在所述上游雙線總線段接口與所述收發(fā)器之間；以及 下游共模扼流圈，耦合在所述收發(fā)器與所述下游雙線總線段接口之間。
19.根據(jù)權(quán)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游雙線總線段接口的設備的電路，用于在所述下游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游雙線總線段保護所述從設備。
20.根據(jù)權(quán)利要求11的從設備，進一步包括: 至少一個電路監(jiān)控設備，耦合至所述下游雙線總線段接口以用于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(jù)權(quán)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?shù)臄?shù)據(jù)； 致動器，被配置為使用在總線段上接收的數(shù)據(jù)； 集成的數(shù)字信號處理器，被配置為在本地處理數(shù)據(jù)；或者 錯誤內(nèi)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(shù)據(jù)。
22.根據(jù)權(quán)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；以及第一和第二下游濾波器，分別耦合至所述下游交流耦合與所述下游雙線總線段接口之間的第一和第二下游連接，以用于對所述下游雙線總線段施加從所述電源得到的偏置電壓。
23.根據(jù)權(quán)利要求11的從設備，進一步包括: 通信接口，與所述上游和下游雙線總線段接口分開，其中通過從所述上游雙線總線段接口接收的數(shù)據(jù)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(jù)權(quán)利要求11的至少一個從設備。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的車輛限制器，其中至少一個傳感器和/或致動器位于所述從設備中或者在遠離所述從設備的限制器上。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的車輛限制器，其中從設備位于所述車輛限制器的制動器按鈕中。
27.根據(jù)權(quán)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，以用于在總線段上傳輸數(shù)據(jù)和在總線段上接收數(shù)據(jù)中的至少一個。
28.—種車輛反光鏡,包括至少一個根據(jù)權(quán)利要求11的從設備。
29.—種車輛頂襯，包括至少一個根據(jù)權(quán)利要求11的從設備。
30.一種車輛頭靠，包括至少一個根據(jù)權(quán)利要求11的從設備。
31.一種雙線總線系統(tǒng)，包括: 主設備，包括用于連接下游雙線總線段的主下游雙線總線段接口、具有收發(fā)器主下游雙線接口的主收發(fā)器，以及分別將所述收發(fā)器下游雙線接口連接至所述下游雙線總線段接口的第一和第二主下游交流耦合，所述主收發(fā)器被配置為通過所述第一和第二主下游交流耦合將數(shù)據(jù)信號傳輸至所述主下游雙線總線段接口，所述數(shù)據(jù)信號被編碼用于允許下游從設備得到時鐘信息； 至少一個從設備，每個從設備包括用于連接上游雙線總線段的從上游雙線總線段接口、用于連接下游雙線總線段的從下游雙線總線段接口、具有收發(fā)器從上游雙線接口和收發(fā)器從下游雙線接口的從收發(fā)器、分別將所述收發(fā)器從上游雙線接口連接至所述從上游雙線總線段接口的第一和第二從上游交流耦合，以及分別將所述收發(fā)器從下游雙線接口連接至所述從下游雙線總線段接口的第一和第二從下游交流耦合，所述從收發(fā)器被配置為從接收自所述從上游雙線總線接口的編碼數(shù)據(jù)信號得到時鐘信息，并且被配置為通過所述第一和第二從下游交流耦合將數(shù)據(jù)信號傳輸至所述從下游雙線總線段接口，所述數(shù)據(jù)信號被編碼用于允許下游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 對于每個附加從設備，雙線總線段將該從設備耦合至對應的上游從設備。
32.根據(jù)權(quán)利要求31的系統(tǒng)，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(jù)權(quán)利要求31的系統(tǒng)，進一步包括耦合至所述主設備的主機設備。
34.根據(jù)權(quán)利要求33的系統(tǒng)，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(tǒng)中檢測故障的診斷電路。
35.根據(jù)權(quán)利要求34的系統(tǒng)，其中所述診斷電路被配置為確定故障的相對位置并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游的任何從設備之間的通信能夠繼續(xù)。
36.根據(jù)權(quán)利要求31的系統(tǒng)，其中所述主設備被配置為對多個從設備進行編程以相對于由所述主設備提供的同步信號同時采樣數(shù)據(jù)。
37.根據(jù)權(quán)利要求31的系統(tǒng)，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(shù)據(jù)壓縮方案傳輸壓縮數(shù)據(jù)。
38.一種在具有通信地串聯(lián)耦合的主設備、至少一個中間從設備和最后從設備的通信系統(tǒng)中用于協(xié)調(diào)所述主設備與所述從設備之間的數(shù)據(jù)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游傳輸至從設備的序列中的第一中間從設備； 通過每個連續(xù)的中間從設備選擇性地將所述同步控制幀向下游轉(zhuǎn)發(fā)至所述最后從設備; 通過所述最后從設備向上游傳輸同步響應幀；以及 選擇性地通過每個連續(xù)中間從設備將所述同步響應幀向上游轉(zhuǎn)發(fā)至所述主設備，其中: 每個從設備從所述下游同步控制幀得到時序信息；至少一個從設備向上游傳輸數(shù)據(jù)； 從下游設備接收數(shù)據(jù)的每個從設備選擇性地向上游傳輸所接收的數(shù)據(jù)以及選擇性地向上游傳輸附加數(shù)據(jù)；以及 向上游傳輸數(shù)據(jù)的每個設備在繼所述同步控制幀之后的至少一個指定時間間隔中傳輸所述數(shù)據(jù)。
39.根據(jù)權(quán)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游設備。
40.根據(jù)權(quán)利要求38的方法，其中所述時序信息包括用于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(jù)權(quán)利要求38的方法，其中選擇性地傳輸從下游設備接收的數(shù)據(jù)包括在不向上游傳輸所述數(shù)據(jù)的情況下選擇性地移除所接收的數(shù)據(jù)。
42.根據(jù)權(quán)利要求38的方法，進一步包括: 在所述同步信號之后選擇性地通過所述主設備傳輸用于至少一個從設備的數(shù)據(jù)，其中: 從上游設備接收數(shù)據(jù)的每個從設備選擇性地向下游傳輸所接收的數(shù)據(jù)并且選擇性地向下游傳輸附加數(shù)據(jù)；以及 傳輸下游數(shù)據(jù)的每個設備在繼所述同步信號之后的指定時間間隔中傳輸所述數(shù)據(jù)。
43.根據(jù)權(quán)利要求42的方法，其中選擇性地傳輸從上游設備接收的數(shù)據(jù)包括在不向下游傳輸所述數(shù)據(jù)的情況下選擇性地移除所接收的數(shù)據(jù)。
44.根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(xù)傳輸改變的計數(shù)字段，以有效地改變用于加擾所述報頭的加擾部分的剩余部分的加擾參數(shù)。
46.根據(jù)權(quán)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于傳送I2C連接的主機與指定的從設備之間的通信的一組字段。
47.根據(jù)權(quán)利要求46的方法，其中所述字段組包括由所述主設備選擇性地使用以指示通信被指定用于指定的從設備本身還是用于耦合至所述指定的從設備的I2C設備的字段。
48.根據(jù)權(quán)利要求38的方法，其中由所述主設備選擇性地發(fā)送的所述同步控制幀包括意圖用于所有從設備的廣播信息，并且其中所述同步響應幀包括用于指示所述從設備是否接收了所述廣播信息的廣播確認字段。
49.根據(jù)權(quán)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注意的中斷幀部分。
50.根據(jù)權(quán)利要求49的方法，其中所述同步響應幀包括具體地用于所述中斷幀部分的第一 CRC字段和第二 CRC字段。
51.根據(jù)權(quán)利要求50的方法，其中所述第一CRC字段是16位CRC字段，并且其中所述第二 CRC字段是4位CRC字段。
52.根據(jù)權(quán)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?shù)乃錾嫌螖?shù)據(jù)包括作為所述數(shù)據(jù)幀的一部分的奇偶校驗位；或者 對在指定時間間隔中傳輸?shù)乃錾嫌螖?shù)據(jù)進行加擾。
53.根據(jù)權(quán)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?shù)乃鱿掠螖?shù)據(jù)包括作為所述數(shù)據(jù)幀的一部分的奇偶校驗位；或者 對在指定時間間隔中傳輸?shù)乃鱿掠螖?shù)據(jù)進行加擾。
54.一種在具有通信地串聯(lián)耦合的主設備和多個從設備的通信系統(tǒng)中用于發(fā)現(xiàn)和配置從設備的方法，所述方法包括，在若干連續(xù)的發(fā)現(xiàn)周期中的每一個中: 通過所述主設備在下游通信鏈路上傳輸發(fā)現(xiàn)信號； 由接收所述發(fā)現(xiàn)信號的每個發(fā)現(xiàn)的從設備在下游通信鏈路上轉(zhuǎn)發(fā)所述發(fā)現(xiàn)信號；以及由接收所述發(fā)現(xiàn) 信號的未發(fā)現(xiàn)的從設備在不在下游通信鏈路上轉(zhuǎn)發(fā)所述發(fā)現(xiàn)信號的情況下，向上游響應所述發(fā)現(xiàn)信號。
55.根據(jù)權(quán)利要求54的方法，其中配置為最后發(fā)現(xiàn)的從設備并且接收所述發(fā)現(xiàn)信號的發(fā)現(xiàn)的從設備在下游通信鏈路上轉(zhuǎn)發(fā)所述發(fā)現(xiàn)信號并且在維持上游通信鏈路上與所述主設備的通信的同時等待來自下游從設備的回復，并且當從下游從設備接收發(fā)現(xiàn)響應時，在所述上游通信鏈路上將來自新發(fā)現(xiàn)的從設備的所述發(fā)現(xiàn)響應轉(zhuǎn)發(fā)至所述主設備。
56.根據(jù)權(quán)利要求55的方法，其中配置為所述最后發(fā)現(xiàn)的從設備并且接收所述發(fā)現(xiàn)信號的該發(fā)現(xiàn)的從設備在轉(zhuǎn)發(fā)所述發(fā)現(xiàn)信號之前向所述下游通信鏈路提供電力。
57.根據(jù)權(quán)利要求56的方法，其中向所述下游通信鏈路提供電力包括將來自所述上游通信鏈路的電力連接到所述下游通信鏈路。
58.根據(jù)權(quán)利要求57的方法，其中將來自所述上游通信鏈路的電力連接到所述下游通信鏈路包括閉合耦合在所述上游通信鏈路與所述下游通信鏈路之間的至少一個開關(guān)。
59.根據(jù)權(quán)利要求55的方法，進一步包括，當發(fā)現(xiàn)新發(fā)現(xiàn)的從設備時: 將所述新發(fā)現(xiàn)的從設備配置為最后發(fā)現(xiàn)的從設備；以及 將先前最后發(fā)現(xiàn)的從設備重新配置為不再是最后發(fā)現(xiàn)的從設備。
60.根據(jù)權(quán)利要求54的方法，其中所述發(fā)現(xiàn)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(jù)權(quán)利要求54的方法，其中所述發(fā)現(xiàn)信號包括指示新發(fā)現(xiàn)的從設備回復所述發(fā)現(xiàn)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(yōu)先權(quán)日:2011年10月5日
【發(fā)明者】M·凱斯勒 申請人:美國亞德諾半導體公司