可編程通用io接口的制作方法
【專利說(shuō)明】
【背景技術(shù)】
[0001]本文所公開的主題涉及在傳感器控制系統(tǒng)中的傳感器和處理器之間的輸入-輸出(10)接口。
[0002]在控制系統(tǒng)中，處理器經(jīng)常耦合到傳感器，以接收關(guān)于外部設(shè)備內(nèi)部或者外部的情況的測(cè)量值。采用這些測(cè)量值，處理器控制該外部設(shè)備。在許多情形下，包括在控制系統(tǒng)中的傳感器的數(shù)量和/或類型由控制系統(tǒng)想要的用途來(lái)決定。常規(guī)地，每個(gè)控制系統(tǒng)專門為每個(gè)想要的用途來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在這種控制系統(tǒng)中，每個(gè)實(shí)現(xiàn)方式的再設(shè)計(jì)成本比使用多個(gè)設(shè)定的控制系統(tǒng)要昂貴很多。因此，可將控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)成由多個(gè)端子來(lái)實(shí)現(xiàn)，每個(gè)端子專門用于連接特定的傳感器類型。然而，具有多個(gè)專用端子的控制系統(tǒng)可能浪費(fèi)連接，這是因?yàn)槊總€(gè)連接類型可以不在每個(gè)控制系統(tǒng)中使用。此外，在這種控制系統(tǒng)，傳感器類型的比可能成不適當(dāng)比例。換句話說(shuō)，對(duì)于每個(gè)傳感器類型來(lái)說(shuō)可能不存在足夠的連接并且對(duì)于其他的傳感器類型存在太多的連接。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]范圍與本說(shuō)明書相當(dāng)?shù)奶囟▽?shí)施方式在下面進(jìn)行概述。這些實(shí)施方式并不旨在限制本說(shuō)明書的范圍，相反，這些實(shí)施方式僅僅旨在提供本說(shuō)明書的可能形式的簡(jiǎn)要概述。事實(shí)上，本說(shuō)明書可以包括多種形式，其與下面提出的實(shí)施方式類似或者不同。
[0004]在第一實(shí)施方式中，一種系統(tǒng)包括控制器，該控制器能在一個(gè)或多個(gè)傳感器以及處理器之間實(shí)現(xiàn)通信。該控制器包括構(gòu)造成耦合到該一個(gè)或多個(gè)傳感器的多個(gè)輸入-輸出端口(10端口)。此外，10端口的每個(gè)耦合到該一個(gè)或多個(gè)傳感器中的第一傳感器以及該一個(gè)或多個(gè)傳感器中的第二傳感器。第一傳感器包括該多個(gè)傳感器類型的第一傳感器類型，該第二傳感器包括該多個(gè)傳感器類型的第二傳感器類型。此外，該第一傳感器類型不同于該第二傳感器類型。該控制器還包括接口，該接口構(gòu)造成接收表示從多個(gè)模式中所選擇的模式的數(shù)據(jù)，其中該多個(gè)模式中每個(gè)模式對(duì)應(yīng)于一個(gè)傳感器類型。此外，該控制器包括開關(guān)塊，該開關(guān)塊包括多個(gè)開關(guān)。該接口觸發(fā)開關(guān)塊中的開關(guān)，以根據(jù)所選擇的模式將該處理器耦合到傳感器。
[0005]在第二實(shí)施方式中，一種集成電路提供了從一個(gè)或多個(gè)傳感器到處理器的信號(hào)轉(zhuǎn)換。該集成電路包括輸入-輸出端口(10端口)，該10端口耦合到第一和第二傳感器，其中第一傳感器采用第一通信方法耦合到該10端口，第二傳感器采用第二通信方法耦合到該10端口。該集成電路還包括接口，該接口接收表示第一通信方法或第二通信方法的數(shù)據(jù)。此外，該集成電路包括開關(guān)塊，該開關(guān)塊包括多個(gè)開關(guān)。此外，該接口根據(jù)第一通信方法的選擇來(lái)觸發(fā)該多個(gè)開關(guān)的第一子集，并且根據(jù)該第二通信方法的選擇來(lái)觸發(fā)該多個(gè)開關(guān)的第二子集。此外，該第一子集構(gòu)造成將第一傳感器耦合到處理器，第二子集構(gòu)造成將第二傳感器耦合到處理器。
[0006]在第三實(shí)施方式中，一種用于在傳感器和處理器之間進(jìn)行通信的方法，包括通過(guò)接口接收表示傳感器類型的數(shù)據(jù)。該方法還包括當(dāng)接收到表示第一傳感器類型的數(shù)據(jù)時(shí)，觸發(fā)對(duì)應(yīng)于第一傳感器類型的多個(gè)開關(guān)的第一子集。該方法還包括，當(dāng)接收到表示第二傳感器類型的數(shù)據(jù)時(shí)，觸發(fā)對(duì)應(yīng)于第二傳感器類型的多個(gè)開關(guān)的第二子集。此外，該方法通過(guò)第一電壓的輸入-輸出(10)端口從第一或第二傳感器接收傳感器信號(hào)。此外，該方法包括通過(guò)第二電壓的通道發(fā)送處理器信號(hào)給該處理器。
[0007]根據(jù)本說(shuō)明書的第一方面，提供一種系統(tǒng)，包括:
[0008]構(gòu)造成能在一個(gè)或多個(gè)傳感器與處理器之間實(shí)現(xiàn)通信的控制器，其中該控制器包括:
[0009]多個(gè)輸入-輸出(10)端口，該多個(gè)輸入-輸出端口構(gòu)造成f禹合到該一個(gè)或多個(gè)傳感器，其中10端口的每個(gè)構(gòu)造成耦合到多個(gè)傳感器類型，其中每個(gè)10端口構(gòu)造成耦合到該一個(gè)或多個(gè)傳感器的第一傳感器以及該一個(gè)或多個(gè)傳感器的第二傳感器，該第一傳感器包括該多個(gè)傳感器類型的第一傳感器類型，并且該第二傳感器包括該多個(gè)傳感器類型的第二傳感器類型，并且該第一傳感器類型不同于該第二傳感器類型；
[0010]接口，該接口構(gòu)造成接收表示第一或第二傳感器類型的數(shù)據(jù)，并且如果選擇第一傳感器類型則選擇第一模式，如果選擇第二傳感器類型則選擇第二模式；以及
[0011]開關(guān)塊，與該接口通信耦合，其中該開關(guān)塊包括多個(gè)開關(guān)，其中該多個(gè)開關(guān)中的每個(gè)開關(guān)構(gòu)造成在多個(gè)狀態(tài)中操作，該多個(gè)狀態(tài)中的每個(gè)狀態(tài)構(gòu)造成將該10端口的一個(gè)或多個(gè)耦合到處理器，并且當(dāng)由該接口選擇第一模式時(shí)，該多個(gè)開關(guān)根據(jù)相應(yīng)狀態(tài)中的第一組進(jìn)行操作，而當(dāng)由該接口選擇第二模式時(shí)，根據(jù)相應(yīng)狀態(tài)中的第二組進(jìn)行操作。
[0012]根據(jù)第一方面的該系統(tǒng)，其中該多個(gè)狀態(tài)包括:
[0013]斷開狀態(tài)；
[0014]閉合狀態(tài)；以及
[0015]“不關(guān)心”狀態(tài)。
[0016]根據(jù)第一方面的該系統(tǒng)，其中該控制器包括構(gòu)造成控制電站的可編程邏輯控制器或者分布式控制系統(tǒng)接口。
[0017]根據(jù)第一方面的該系統(tǒng)，其中該多個(gè)模式中的每個(gè)模式對(duì)應(yīng)于多個(gè)通信方法中的通?目方法。
[0018]根據(jù)第一方面的該系統(tǒng)，其中該多個(gè)傳感器類型中的每個(gè)傳感器類型對(duì)應(yīng)于該多個(gè)通信方法的相應(yīng)通信方法。
[0019]根據(jù)第一方面的該系統(tǒng)，其中該多個(gè)傳感器類型包括熱電偶裝置、電阻溫度檢測(cè)器裝置以及高速通道可尋址遠(yuǎn)程換能器(HART)裝置。
[0020]根據(jù)第一方面的該系統(tǒng)，其中至該系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)輸入包括約4mA到20mA的電流。
[0021]根據(jù)第一方面的該系統(tǒng)，其中至該系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)輸入包括約30V或以下的電壓。
[0022]根據(jù)第一方面的該系統(tǒng)，包括故障邏輯，該故障邏輯構(gòu)造成確定在控制器、該一個(gè)或多個(gè)傳感器、或者其間的通信路徑中出現(xiàn)斷路。
[0023]根據(jù)第一方面的該系統(tǒng)，其中該開關(guān)塊包括:
[0024]開關(guān)的電流塊，構(gòu)造成觸發(fā)電流源與該多個(gè)10端口的相應(yīng)10端口之間的連接；以及
[0025]開關(guān)的電壓塊，構(gòu)造成觸發(fā)電壓驅(qū)動(dòng)器與該多個(gè)10端口的相應(yīng)10端口之間的連接。
[0026]根據(jù)第一方面的該系統(tǒng)，包括至少一個(gè)差動(dòng)放大器，構(gòu)造成將來(lái)自開關(guān)塊的信號(hào)轉(zhuǎn)換為處理器的接口所用的電平。
[0027]根據(jù)該說(shuō)明書的第二方面，提供一種集成電路，該集成電路構(gòu)造成提供從一個(gè)或多個(gè)傳感器到處理器的信號(hào)轉(zhuǎn)換，包括:
[0028]輸入-輸出(10)端口，該輸入-輸出端口構(gòu)造成f禹合到第一傳感器和第二傳感器，其中該第一傳感器構(gòu)造成采用第一通信方法耦合到該10端口，并且該第二傳感器構(gòu)造成采用第二通信方法耦合到該10端口；
[0029]接口，該接口構(gòu)造成接收表示該第一通信方法或該第二通信方法的數(shù)據(jù)；以及
[0030]與該接口通信耦合的開關(guān)塊，其中該開關(guān)塊包括多個(gè)開關(guān)，其中該接口構(gòu)造成當(dāng)接收到表示第一通信方法的數(shù)據(jù)時(shí)觸發(fā)該開關(guān)塊中多個(gè)開關(guān)的第一子集，而當(dāng)接收到表示第二通信方法的數(shù)據(jù)時(shí)觸發(fā)該開關(guān)塊中多個(gè)開關(guān)的第二子集，其中該第一子集構(gòu)造成將第一傳感器耦合到該處理器，并且第二子集構(gòu)造成將第二傳感器耦合到該處理器。
[0031]根據(jù)第二方面的集成電路，包括:
[0032]至少一個(gè)電壓驅(qū)動(dòng)器；
[0033]至少一個(gè)電流源；以及
[0034]至少一個(gè)電流吸收器。
[0035]根據(jù)第二方面的集成電路，其中該至少一個(gè)電壓驅(qū)動(dòng)器包括可編程電壓驅(qū)動(dòng)器，該至少一個(gè)電流源包括可編程電流源，并且該至少一個(gè)電流吸收器包括可編程電流吸收器。
[0036]根據(jù)第二方面的集成電路，包括故障邏輯，該故障邏輯構(gòu)造成確定集成電路的芯片溫度，當(dāng)芯片溫度超過(guò)閾值溫度時(shí)，禁用該至少一個(gè)電壓驅(qū)動(dòng)器或者該至少一個(gè)電流源。
[0037]根據(jù)第二方面的集成電路，其中該接口包括串行外圍接口(SPI)總線，以及I2C接口、SMBus接口或者CAN總線接口。
[0038]根據(jù)第二方面的集成電路，其中該接口構(gòu)造成傳送(transfer) 16位數(shù)據(jù)中貞。
[0039]根據(jù)第二方面的集成電路，其中該接口構(gòu)造成響應(yīng)于在集成電路輸出端確定的期望信號(hào)性質(zhì)而從狀態(tài)機(jī)接收作為表示第一通信方法的數(shù)據(jù)的選擇。
[0040]根據(jù)該說(shuō)明書的第三方面，提供一種用于在傳感器與處理器之間進(jìn)行通信的方法，包括:
[0041]通過(guò)接口接收表示傳感器類型的數(shù)據(jù)；
[0042]響應(yīng)于表示對(duì)應(yīng)于第一傳感器的第一傳感器類型的數(shù)據(jù)，觸發(fā)對(duì)應(yīng)于第一傳感器類型的多個(gè)開關(guān)的第一子集；
[0043]響應(yīng)于表示對(duì)應(yīng)于第二傳感器的第二傳感器類型的數(shù)據(jù)，觸發(fā)對(duì)應(yīng)于第二傳感器類型的多個(gè)開關(guān)的第二子集；
[0044]通過(guò)第一電壓的輸入-輸出(10)端口從第一或第二傳感器接收傳感器信號(hào)；以及<