專利名稱：具有電源電壓的串行數(shù)據(jù)和控制總線的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權利要求1前序部分的總線系統(tǒng)，用于傳輸數(shù)字化的測量數(shù)據(jù)或者控制命令。已經公開了很多的這樣的系統(tǒng)，這些系統(tǒng)的區(qū)別在于數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞?、尋址的方式、導線的數(shù)量和能量傳輸不同。
大部分總線系統(tǒng)并行傳輸數(shù)據(jù)。這里將不再考慮這種系統(tǒng)，因為它與本發(fā)明無關。第二大部分的工作方式是串行傳輸數(shù)據(jù)，在現(xiàn)有技術中提供了這種總線系統(tǒng)。
在較窄的意義中，通過系統(tǒng)構成現(xiàn)有技術，其中大量用戶以有源或/和無源的屬性(所謂的總線收發(fā)機，BT)連接到真正的數(shù)據(jù)總線上。
例如在EP 0 146 045 A2(簡稱D1)，US 4,497,391(D2)，EP 0540 449 A1(D3)和EP 0 728 621 A2(D4)中公開了這樣的總線系統(tǒng)。
D1說明一種載頻系統(tǒng)，其中使用一種傳統(tǒng)的電源線作為數(shù)據(jù)總線，在D2中說明一種電梯控制器，它通過兩個四線系統(tǒng)一方面是固定的選擇站，另一面是位于電梯中的選擇站-在這被選擇的定義中所有總線收發(fā)機的定義中-和真正的電梯控制器或者主站連接。通過時隙系統(tǒng)實現(xiàn)尋址，在每個地址周期內為每個BT兩次分配一個特定的時間定義的地址，第一次用于從BT向主站傳輸信號，第二次用于相反方向。
在D3中公開了一個快速的數(shù)據(jù)連接系統(tǒng)，基本上用于計算機設備中或者外部。這個系統(tǒng)特別在高傳輸速率上進行優(yōu)化。在接收和發(fā)送后分別實現(xiàn)每個BT的數(shù)據(jù)傳輸，同樣為數(shù)據(jù)總線提供了大量導線，考慮這些導線分別以對的方式用于構成差分信號。
另外在D4中公開一個特別為機動車輛中使用而設計的總線系統(tǒng)，它的數(shù)據(jù)傳輸基于脈沖高度選擇，其中對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行脈沖寬度調制編碼，并且具有一個較高的電壓，這個電壓作為一線總線系統(tǒng)的電壓。0參考電壓基本是用作到電池回線的車輛底座的電位。本發(fā)明的另外特征是梯形的電流脈沖形式，用來降低不連續(xù)的過渡。例如這里列出的四個系統(tǒng)中的每一個都具有一個本質特征，并且為一個特別的應用而設計。在另一個的典型應用范圍內應用一個系統(tǒng)一般會遇到大的困難。另外在所有引用的文檔中建議系統(tǒng)包括電流源-至少需要三根導線并且在所有情況下具有通過專業(yè)人員安裝的BT(這還不排除安裝錯誤；參見D2)。
通過本發(fā)明完成的任務是建立一個總線系統(tǒng)，用于使用大量可單獨尋址的BT串行傳輸數(shù)據(jù)。上述可單獨尋址的BT通過一個僅僅兩線的公共總線連結，該總線可以保證提供BT的電源以及分別和這些BT連結的負載的電源。使用這個總線系統(tǒng)，一方面可以從精確到一個發(fā)射的BT同時向精確到一個、兩個或者若干個接收的BT傳輸數(shù)字化的數(shù)據(jù)，另一方面可以從兩個或若干個同時發(fā)射的BT向精確到一個、兩個或者可能情況下更多的接收的BT傳輸一個邏輯基本運算的結果，也就是各自的邏輯和(或-運算)或者各個邏輯積(和運算)的結果或者數(shù)字化的數(shù)據(jù)，其中在沒有使用軟件的情況下，這個總線系統(tǒng)工作并且可以操作，并且可以補充設計使它排除極性變換錯誤。
在權利要求1的特征部分關于基本特征，在權利要求2至20關于特別優(yōu)選的特征和優(yōu)選的設計說明所提出任務的解決方案。
圖中

圖1根據(jù)本發(fā)明總線系統(tǒng)的原理圖；圖2BT根據(jù)本發(fā)明的空間組成；圖3一個主BT的原理電路圖；圖4一個從BT1的原理電路圖；圖5具有極性變換保護的從BT5的一個變型的原理電路圖；圖6在傳輸一個傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)位期間在總線4的兩線之間的時間電壓曲線；圖7在傳輸一個具有一個同步信號的循環(huán)的最后的數(shù)據(jù)位期間在總線4的兩線之間的時間電壓曲線；圖8根據(jù)本發(fā)明具有一個I/O端口的實施例的框圖；圖9在作為主BT1的功能中一個BT的詳細電路圖；圖10在作為主BT1的功能中一個BT的詳細電路圖；因為每個專業(yè)人員都知道并且熟悉這里使用的功能組件的不同的實施形式，所以下面僅在單獨情況下基本的基本電路元件的水平上詳細規(guī)定這些實施形式。
在圖1中敘述了根據(jù)本發(fā)明總線系統(tǒng)的一個原理圖。一個主BT1被連接到具有電壓U0的一個直流電壓源9上，并且在包括導線2、3的總線4上提供了電能而且還提供了時鐘信息。在這個總線4上，另外并行連結了大量從BT5。這兩個導線2、3可以包括兩條單獨的線，但是也可能包括一條線和一個車輛的金屬底座。每個BT以編碼形式存儲它的地址。每次至少兩個BT具有同一個地址。
圖2以圖的形式說明一個根據(jù)本發(fā)明空間上的組件BT。例如提供一個主信號板6和一個輔助信號板7。在信號板6、7上安排的或者另外對用戶可訪問BT一般情況下和輸入設備例如按鍵或者開關連結，或者和顯示測量值或者狀態(tài)監(jiān)視器等等連結。另一個BT和激勵器、開關、傳感器或者相類似的東西連結，這個BT一般情況下不能被用戶直接訪問。
BT執(zhí)行監(jiān)控、測量和控制功能它傳輸數(shù)字編碼的信息如輸入/輸出狀態(tài)、測量值或者控制命令。一般情況下為每個不能被直接訪問的BT分配一個在主信號板BT6的BT，例如從中選擇，一個在從信號板上的一個BT。分配意味著BT存儲相同地址。根據(jù)需要，每個BT可以或者配置成發(fā)射器或者配置成收發(fā)機，象后面說明的一樣。
圖3說明一個主BT1的原理電路圖。在總線4的兩個導線2、3的導線2上設置一個直流電流源8，這個直流電流源8在他一側位于具有電壓U0的直流電壓源9上，而第二個導線3位于電位0上。一個使用電子裝置的實現(xiàn)的開關10，在后面說明的時間控制器11的影響下，對于每個將單獨傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位，連接相互連續(xù)的節(jié)點Po、Do和Eo到導線2。節(jié)點P0永久位于電位零。一旦導線2和節(jié)點Po連結，那么兩個導線2、3基本上短路，因此一個值為0暫停信號P出現(xiàn)在總線4上。一個另外同樣使用電子裝置實現(xiàn)的開關12確定節(jié)點Do位于哪個電位上。如果作為發(fā)射器配置的主BT1在一個預定的時刻上發(fā)出一個值為0的數(shù)據(jù)位，那么開關12閉合，節(jié)點D0位于電位零上，因此總線的兩條導線2、3短路。如果與此相反，對于當前位，主BT被配置作為接收器，那么開關12保持開，并且主BT接收在這個時刻位于總線上的位的值。假如從主BT1發(fā)送一個值0的數(shù)據(jù)位，那么在一個位于暫停信號P后面的數(shù)據(jù)信號D的持續(xù)時間期間，兩條導線2、3同樣短路。直流電流源8為了高的抗干擾性，提供一個相當高的電流I，例如100mA的數(shù)量級，這個直流電流源8在開關建立期間確定在導線2上的靜電位。如果將傳輸一個值為1的數(shù)據(jù)位，那么導線2不被短路。直流電流源引出導線2，此后所有的充電電容被再充電，直到直流電壓源9的電位上。緊接著數(shù)據(jù)信號D，導線2和節(jié)點E0連結，這個節(jié)點E0和直流電壓源9的正極連結。在導線2上，出現(xiàn)電壓U0，這里一個位于總線4上的能量信號E，resp對應于一個同步信號S，后面將提到這些。顯然導線的導電能力2、3必需與所選擇的對于各自應用必需的電流強度相匹配。
圖4說明一個從BT5的原理電路圖。代替在主BT1中的開關12，這里使用一個相應的、可以電實現(xiàn)的開關13。如果作為發(fā)送器配置的從BT5在一個預定的時刻發(fā)送一個值為0的數(shù)據(jù)位，那么開關13閉合，因此總線的兩條導線被短路。如果相反，從BT5被配置成接收器，那么這個開關永遠保持開，從BT5接收在這個時刻出現(xiàn)在總線4上的位的值。假如所在位的值等于1，那么直流電流源8的電流i被導入下面說明的能量存儲元件38。從BT5包括一個這樣的儲能元件38，通過下面方法實現(xiàn)這個元件總線4的導線2和一個導通的二極管14連結，它的輸出位于一個存儲電容15上。如果一個能量信號E或者一個同步信號出現(xiàn)在導線2上，那么對存儲電容15充電。一個同樣位于這個存儲電容15上的穩(wěn)壓管在它的輸出提供例如5V的穩(wěn)定的電壓，這個電壓用于向這個從BT5提供能量，以及用于向和這個從BT5連結的負載供電。顯然，可能對從BT5直接提供能量。因此必需設計一個從一個電源到這個從BT5的一個附加的二線導線。本發(fā)明的一個基本優(yōu)點是即用于每個BT的能量和每個和這個BT連結的負載的能量可能都通過總線4提供，因此不需要。如果在一個某一時刻，一個相互不同的附屬的BT閉合它的開關13，在主BT1的情況下開關12，那么總線4短路，這在正邏輯中對應于一個邏輯積，也就是一個線路邏輯與邏輯運算(“線路與”)所有開關13，確切的說12，所有具有相同地址的閉合的開關必需打開，因此總線4上出現(xiàn)一個正電壓，也就是邏輯1。如果相反，僅在一些具有相同地址的BT中，閉合這個開關13，確切的說12，那么總線4短路，這在負邏輯中對應于一個邏輯和，也就是線路邏輯或邏輯運算(“線路或”)，因此在總線上沒有電壓，也就是邏輯0。這兩個基本的邏輯運算例如能夠使來自同一個接收器的例如一個繼電器上不同的控制設備起作用。
圖5說明一個具有極性變換保護的從BT5的一個變型的原理電路圖。這個變型唯一不同于在圖4中說明的實施例的內容是總線4的導線2、3不是直接而是通過一個全波整流器17和從BT5連結。因此保證了在安裝根據(jù)本發(fā)明的總線系統(tǒng)時，可能不出現(xiàn)極性變換錯誤，這相應簡化了安裝。
圖6說明在傳輸一個傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)位時，總線4的兩條導線2、3之間理想的時間電壓曲線。在通過主BT1-以后對此說明-設置第一個同步信號S后，這個主BT1被它的同樣將在后面說明的時間控制器11控制，循環(huán)重復一個標志位的隊列，其中這些位的每個都要求一個位間隔時間T?？梢栽诩夹g的范圍內原則上自由預選這個位間隔時間T。它的倒數(shù)1/T是總線系統(tǒng)可行的傳輸速率的上限。在一個循環(huán)內位的數(shù)量原則上是任意的，優(yōu)選的計為一個二的冪，也就是2n，這里例如210＝1024。在結束這1024個相互連續(xù)的位后，或者一個變型中1024的整數(shù)倍，隨著一個新的同步信號S開始一個新的周期。在這個實施例中，在位開始時出現(xiàn)的暫停信號P持續(xù)時間為間隔時間T的六分之一，象直接跟在它后面的數(shù)據(jù)信號D一樣。連接到數(shù)據(jù)總線D的能量信號E持續(xù)時間為位間隔時間T其余的三分之二。同樣根據(jù)本發(fā)明，但是位時間間隔T分配到一位的三個不同的信號P、D、E是顯而易見的。
圖7說明在使用同步信號S傳輸一個周期的最后一位期間，總線4的兩個導線2、3之間理想的時間電壓曲線。代替在傳輸一個習慣上的數(shù)據(jù)位后通常出現(xiàn)的暫停信號P，作為連續(xù)位的開始，實現(xiàn)一個同步信號S，同步信號S表明下一個周期的開始。同步信號S的持續(xù)時間ΔT在這個實施例中總計為位間隔時間T的三分之一。這里同樣根據(jù)本發(fā)明這個信號的另一個持續(xù)時間也是顯而易見的。同步信號S或者從一個新周期的第一位的第一個暫停信號得出，在說明的變型中從下面整數(shù)周期的第一個周期的第一個暫停信號中得出。每位均具有一個下降沿和一個上升沿。出現(xiàn)在每個暫停信號P開始的下降沿這時定義一個新位的開始。
圖8說明BT的一個實施例的框圖，它對于所有BT，不僅對于主BT1而且對于其余的從BT5基本上都是一樣的。儲能元件38和它的功能已經在圖4和圖5中說明，因此這里不再對它進行說明。
每個BT包括一個I/O端口26、一個總線接口28、一個主總線接口31、一個時間控制和同步電路29和一個I/O配置元件27，這些元件都是不相同的，并且以一個適合的方法和總線4連接。I/O端口26具有一定數(shù)量的并行的輸入/輸出。這些輸入/輸出的數(shù)量原則上可以任意給定，但是從實際出發(fā)大部分是二的冪，例如23。如果每8位傳輸這樣的字節(jié)，如一般的并且例如這里提供的一樣，那么因此一個完整周期的1024之8是必需的，因此可能得出BT最大的可能的不同地址數(shù)量1024/8＝128。通過調整I/O配置元件27，可以以位方式作為發(fā)送器或者接收器任意配置8位，并且可以任意分開，例如1×2位和1×8位，或者可能例如2×4位，因此在一個字節(jié)長度范圍內，可能傳輸兩次4位信息。I/O端口26進一步包括對于存儲這8位必需的存儲元件，以及在一個變型中，用于比較下面兩個直接連續(xù)的周期相互對應的值D0-D7的比較器。這個存儲和比較元件不再分別表示，因此在已經公開的技術狀態(tài)中已經說明。在這個變型中，可以為了無錯傳輸，可以通過配置元件27將I/O端口26配置用于雙傳輸首先在兩個具有相互一致值的兩個周期后，在I/O端口26上得出值D0-D7的變化。通過總線接口28，分別通過主總線接口31和總線4連接。時間控制和同步電路29包括一個時基18、一個位計數(shù)器22、一個字節(jié)計數(shù)器23、一個地址存儲器25和一個比較器24，它們同樣相互連接并且以適合的方式和總線4連接。特別的時基18通過總線接口28和總線4連接。每個從BT紀錄在開始循環(huán)時出現(xiàn)在總線4上的同步信號S，并且必需的信號復位34分別產生主-復位35，使用這個復位信號，和從BT連接的時基18、同樣和它連接計數(shù)器位計數(shù)器22和字節(jié)計數(shù)器23，被復位為零，因此在圖10的說明中，對此進一步說明。不僅字節(jié)計數(shù)器23而且地址存儲器25都和比較器24連接。這個比較器將在地址存儲器25中自由預選的地址和字節(jié)計數(shù)器23的內容比較。如果這些內容一致，那么在下一個時隙中使用所有具有這個特定地址的BT傳輸總線4上下一個8位。通過同樣預選調整各個I/O配置元件27給出是否發(fā)送或者接收這8位。地址存儲器25和I/O配置元件在技術上可能是DIP-8開關，還可以通過開關設置不同的靜態(tài)的短路段來實現(xiàn)，對于BT這種作為發(fā)送器或者接收器的配置至少一個起決定性作用的。同樣根據(jù)本發(fā)明在一個復用模式中地址或者I/O配置通過至少一個附加的電輸入來實現(xiàn)，通過附加的在每個BT中的Pin動態(tài)輸入，因此能夠配置BT作為發(fā)送器或者接收器，一種方法，這種方法對于專業(yè)人員將是熟知的。
圖8基本上說明主BT的結構，然而它作為直接供電的開始站(kopfstation)，不具有儲能元件38。另外在接口上有區(qū)別總線接口28在主BT1中通過主總線接口31產生，在圖3和圖4的說明中已經分別對此進行說明。
在圖9中，再次給出作為主BT1使用的一個BT的詳細電路圖。主BT1包括一個時基18，這個實際包括一個內部的振蕩器19、一個時鐘分配器20和一個輔助計數(shù)器21。振蕩器例如使用1MHz的頻率振蕩。顯而易見原則上每個另外的頻率都是可行的。通過選擇位間隔時間、在總線系統(tǒng)中可行地址的預期數(shù)量以及通過每I/O端口26的預期數(shù)量確定頻率。在時鐘分配器20中，這個時鐘分配器串聯(lián)連接到振蕩器19上，例如振蕩器19的頻率五次二分，那么頻率被降低到振蕩器的頻率的1/32。頻率二分的數(shù)量一方面依賴于振蕩器的頻率，另一方面依賴于在總線4上力求的位頻率。時鐘分配器20的輸出位于輔助計數(shù)器21的輸入。這種方法具有兩個替換設置在傳統(tǒng)位的標準情況下，輸入頻率被除以6。在它的輸出上的信號的周期持續(xù)時間因此對應于位間隔時間T，象在圖6中說明的一樣。它的輸出和位計數(shù)器22的輸入連接，位計數(shù)器22重新在它的輸入上對信號頻率分配，這里除以8。位計數(shù)器22的輸出位于字節(jié)計數(shù)器23的輸入上，字節(jié)計數(shù)器23再次分它的輸入信號的頻率，這里除以128。在執(zhí)行1024完整周期后，在變型中執(zhí)行每1024位的整數(shù)周期后，不僅在一個在位計數(shù)器22中另外存在的輸出上出現(xiàn)最高有效位37，且在一個在字節(jié)計數(shù)器23中另外存在的輸出上，出現(xiàn)一個邏輯1。這兩個輸出37和36和一個與門30的輸入連接，這個與門產生這兩個輸入的一個邏輯積。與門的輸出位于在輔助計數(shù)器21中另外存在的輸入上。如果在這個輸入上出現(xiàn)邏輯1，那么轉接輔助計數(shù)器，它將不再象通常情況中對輸入信號的頻率除以6而是新除以8。因此周期的持續(xù)時間并且因此這些特定位的持續(xù)時間延長時間間隔ΔT。輔助計數(shù)器21的輸出和主總線接口31連接，這個總線接口的輸出在它一側位于總線4的導線2上。因此在總線4上看上去，緊接著能量信號E，出現(xiàn)在圖7說明的同步信號S，這個同步信號可以作為一個延長時間間隔ΔT的能量信號E來說明。
圖10敘述作為從BT5的功能的一個BT的詳細電路圖，這個從BT基本上具有和主BT相同的元件。與主BT1的區(qū)別是一方面替代主總線接口31，使用一個被修改的并且上面已經說明的總線接口，另一方面每個從BT5，補充在圖9中已經說明中已經提到的元件具有兩個另外的元件。這些附加的元件是一個負沿探測器33和一個位長探測器32。負沿探測器33的輸入和總線接口28連接并且在開始位于總線4上的脈沖信號P時在它的輸出上產生一個信號復位34。不僅時鐘分配器20而且輔助計數(shù)器21象一般計數(shù)器中一樣具有輸入，通過這個輸入，這些計數(shù)器20、21可以被復位到零。負沿探測器33的輸出和這個輸入連接。在開始每位時，使用這種方法不僅復位時鐘分配器20而且復位輔助計數(shù)器21到零。代替輔助計數(shù)器21，這里負沿探測器33的輸出位于位計數(shù)器22上并且因此實現(xiàn)位計數(shù)器22和字節(jié)計數(shù)器23的同步關閉，因為用于從的時鐘信號已負沿的形式通過總線4共同傳播。輔助計數(shù)器21的輸出相反位于位長計數(shù)器32的輸入。這里時基18對于時間測量時必須的，使用時基，位長探測器32確定是否在總線上存在一個傳統(tǒng)的或者一個使同步信號信號S即時間間隔信號ΔT延長的位。如果在最后的情況中，那么位長探測器32在它的輸出產生一個信號主—復位35。這些輸出和在位計數(shù)器22中并且在字節(jié)計數(shù)器23中存在的輸入連接，通過這個信號，可以復位這些計數(shù)器22、23。如果一個同步信號S也位于總線4上，那么因此在所有從BT5中不僅位計數(shù)器22而且字節(jié)計數(shù)器23被復位為零。
由于主BT1和從BT5的結構上很大程度的相似性，在一個變型中，一個BT的基本形式，包括主BT1的所有元件，而且包括從BT的所有元件，使用一些較少同時的開關，電氣或者機械實現(xiàn)的開關或者作為主BT1或者作為從BT5來設計，并且總是斷開不需要的元件，并且不同元件的輸入和輸出以預期的、上面設計的形式共同設計。
同樣根據(jù)本發(fā)明，顯然能夠在一個單一的芯片上集成對于一個BT必需的部分元件的一個部分或者全部。這可以使用這種方法，例如運算放大器一般是公開的，通過最簡單的外電路作為主BT1或者作為從BT5來設計，并且均作為發(fā)送器或者作為接收器配置。
根據(jù)本發(fā)明的總線系統(tǒng)根據(jù)上面說明的特性，特別適合于大量的應用，在這些應用中，傳輸時間不需要特別短，例如在數(shù)量級上，人的反應時間大約十分之一秒，而同時線路費用將保持小。對此一個典型的例子是在一個船中的線路例如將一個工作狀態(tài)傳輸?shù)揭粋€顯示器上，或者傳輸車輛或者其他負載的開關的命令，在這里，在遲鈍的系統(tǒng)中，一般是對時間不敏感的。另一個典型的例子是飛機和車輛電子中的線路，例如對于門的開關狀態(tài)，用于傳輸燈的命令，或者用于相類似的東西。作為另外的應用，根據(jù)本發(fā)明的總線系統(tǒng)可以用于控制電梯，并且不僅在位置固定中而且移動的選擇站中使用。與傳統(tǒng)的控制器相比最大的優(yōu)點是開放性。但是在大量簡單的應用中，例如在一個若干個家庭房屋中門鈴的線路中，通過使用根據(jù)本發(fā)明的總線系統(tǒng)降低全部費用，例如可以節(jié)省所有鈴變壓器，并且同時大大降低線路費用。
權利要求
1.用于在秒的很小范圍內，在大量的分別通過一個總線接口(28、31)和一個總線(4)連接的總線收發(fā)機(BT)之間，抗干擾、循環(huán)、串行傳輸數(shù)字化的測量數(shù)據(jù)或者數(shù)字化的控制命令的總線系統(tǒng)，其中每個BT具有一個特有的、和這個BT連接的I/O端口(26)，這個I/O端口包括存儲一個字節(jié)的存儲器元件，其特征在于，-在一個整數(shù)的傳輸周期后，重復傳輸，-這些周期的每一個周期包括所給定數(shù)目的字節(jié)，-這些字節(jié)中的每一個字節(jié)具有至少兩位的相等的長度，-總線(4)包括兩根導線(2、3)，-使每個BT存儲一個從大量可能的二進制地址中選出的地址，-存在著一個裝置，使用該裝置，每個連接到總線(4)上的BT，分別對于每位，可以或者配置作為發(fā)送器，或者配置作為接收器，-大量BT中的至少每兩個具有相同地址，其中分別對于每位，或者少做一個作為發(fā)送器，可能至少一個作為接收器，-在每個連接到總線(4)上的BT中，具有一個比較器(24)，當在這個BT中存儲的地址和總線(4)上存在字節(jié)相對應的地址相等時，產生一個信號，這個信號允許傳輸對應于這個字節(jié)的所有位，-在每一位中，所有作為發(fā)送器配置的BT，使用相同的、和這位相對應的地址，在一個和這位相對應的時刻上，同時發(fā)送他們各自的值，并且所有這些值的邏輯初等運算的結果，在這個時刻上作為這些位的待傳輸值出現(xiàn)在總線(4)上，-在總線(4)上，時鐘信號以負沿的形式存在，并且通過總線(4)傳輸，-所有作為接收器配置的具有相同的和這位相對應的地址BT包括裝置(22、23)，以便于對這個時鐘信號計數(shù)，并且在每位中，剛好在和這個位相對應的時刻上同時接收位于總線(4)上的值，-存在著裝置，使用該裝置，實現(xiàn)所有BT以及和它連接的負載的電源，實現(xiàn)所有BT關于第一個周期開始的同步，實現(xiàn)所有BT關于每位開始的同步，以及實現(xiàn)該位通過總線(4)的真正傳輸。
2.根據(jù)權利要求1的總線系統(tǒng)，其特征在于，該裝置，使用該裝置，或者可以作為發(fā)送器配置或者可以作為接收器配置每個連接到總線(4)的BT，該裝置中-每個BT包括一個配置元件(27)，這個配置元件(27)和這個BT連接，-配置元件(27)至少包括一個和這個配置元件(27)連接的、對于配置這個BT作為發(fā)送器或者接收器起決定性作用的機械短路開關，-通過調節(jié)現(xiàn)有的起決定性作用的短路開關，可以靜態(tài)固定I/O配置。
3.根據(jù)權利要求1的總線系統(tǒng)，其特征在于，該裝置，使用該裝置，或者可以作為發(fā)送器或者作為接收器配置每個與總線(4)連接的BT，該裝置中-每個BT包括一個配置元件(27)，這個配置元件(27)和這個BT連接，-配置元件(27)包括一個電輸入，-通過這個輸入，在一個復用模式中，可以動態(tài)輸入I/O配置，-一個BT作為發(fā)送器，另一個BT作為接收器，配置這個已知的輸入。
4.根據(jù)權利要求2或者3中任一個的總線系統(tǒng)，其特征在于，-通過配置元件(27)可以將I/O端口(26)配置成雙傳輸，-I/O端口(26)包括存儲和比較元件，用于比較來自兩個直接相互連續(xù)周期的相互對應的值(D0-D7)，-在用于雙傳輸?shù)呐渲弥校琁/O端口(26)得出，這些值(D0-D7)的變化，直到兩個周期之后，在I/O端口26上具有相互一致值(D0-D7)。
5.根據(jù)權利要求1的總線系統(tǒng)，其特征在于，-每字節(jié)傳輸?shù)奈坏臄?shù)量是一個二的冪，-每周期傳輸?shù)奈坏臄?shù)量同樣是一個二的冪。
6.根據(jù)權利要求1的總線系統(tǒng)，其特征在于，-每字節(jié)傳輸位的數(shù)量是23＝8，-每周期傳輸位的數(shù)量是210＝1024。
7.根據(jù)權利要求1的總線系統(tǒng)，其特征在于，該裝置，使用該裝置實現(xiàn)所有BT電源，實現(xiàn)所有BT關于第一個周期的開始的同步、關于每一位開始的所有的BT的同步，以及這些位通過總線(4)的真正傳輸，-包括所有連接到總線上的BT，這些BT被設計成為主BT，-主BT(1)和一個外部的能源(8，9)連接，-主BT(1)包括一個時間控制器和同步電路(29)，-時間控制器和同步電路(29)包括一個時間控制電路(11)和一個電開關(10)，-通過時間控制電路(11)控制這個開關(10)，在每個給定時間間隔期間，對于每位連續(xù)的，首先一個脈沖信號P，然后在總線(4)上放置一個數(shù)據(jù)信號D和與之連續(xù)的一個能量信號E，-通過時間控制電路(11)控制開關(10)，在一個整數(shù)周期后，這個周期包括大量的位，在總線(4)上放置一個同步信號S。
8.根據(jù)權利要求1的總線系統(tǒng)，其特征在于，該裝置，使用該裝置實現(xiàn)所有BT電源，實現(xiàn)所有BT關于第一個周期的開始的同步、關于每一位開始的所有BT的同步，以及這些位通過總線(4)的真正傳輸，-包括所有連接到總線上的BT，這些BT被設計成為從BT(5)，-每個從BT(5)包括一個時間控制器和同步電路(29)，-通過時間控制和同步電路(29)控制每個BT，在總線(4)上出現(xiàn)脈沖信號P期間，每個從BT將它的時間控制電路(11)的復位到相應于位開始的狀態(tài)，-通過時間控制和同步電路(29)控制每個從BT(5)，在總線(4)上出現(xiàn)數(shù)據(jù)信號D期間，假如使這個BT存儲地址，那么這個BT傳輸相應的位，-每個從BT(5)包括一個儲能元件(38)，-通過時間控制和同步電路(29)控制每個從BT(5)，在總線(4)上出現(xiàn)能量信號E期間，它的儲能元件(38)的引線和總線(4)的導線(2、3)連接，因此每個從BT(5)的儲能元件(38)被再次充電，-儲能元件(38)的輸出和從BT(5)的供電輸入連接，-通過時間控制和同步電路(29)控制每個從BT(5)，在總線(4)上出現(xiàn)同步信號S時，在一個周期開始時，這個從BT復位與大量位相對應的狀態(tài)。
9.根據(jù)權利要求7或者8中任一個總線系統(tǒng)，其特征在于，-儲能元件(38)在它的輸入端包括一個二極管(14)，不僅存儲電容器(15)而且穩(wěn)壓管(16)的輸入和它的輸出連接，-穩(wěn)壓二極管(16)的輸出構成儲能元件(38)的輸出。
10.根據(jù)權利要求7或者8中任一個的總線系統(tǒng)，其特征在于，在兩個同步信號S之間具有大量位的整數(shù)周期精確為1。
11.根據(jù)權利要求7或者8中任一個的總線系統(tǒng)，其特征在于，在兩個同步信號S之間具有大量位的整數(shù)周期大于1。
12.根據(jù)權利要求7或者8中任一個的總線系統(tǒng)，其特征在于-具有的一個直流電壓源(9)和一個直流電流源(8)和總線(4)串聯(lián)，-在P脈沖信號期間，主BT短路導線(2、3)，-在D脈沖信號期間，主BT短路導線(2、3)，為了發(fā)送值為0的一位，并且斷開，以便于發(fā)送值為1的一位，-主BT(1)不僅在能量信號E期間而且在同步信號S期間，將直流電壓源(9)的節(jié)點和導線(2、3)連接，同時短路直流電流源(8)的節(jié)點。
13.根據(jù)權利要求7或者8中任一個的總線系統(tǒng)，其特征在于，-時間控制和同步電路(29)在它的時基(11)中包括一個振蕩器(19)，這個振蕩器(19)的輸出和時鐘分配器(20)的輸入連接，時鐘分配器(20)將振蕩器(19)的頻率按一個已知的數(shù)量半分，-時鐘分配器(20)的輸出和一個同樣位于時基(11)中的輔助計數(shù)器(21)的輸入連接，這個輔助計數(shù)器一般情況下用六除這個頻率，在特殊情況下當出現(xiàn)一個同步信號S時，用八除，-時間控制和同步電路(29)另外具有一個位計數(shù)器(22)、一個字節(jié)計數(shù)器(23)和一個具有兩個輸入的與門(30)，該電路和位計數(shù)器(22)的最高有效位(37)的輸出連接，并且和字節(jié)計數(shù)器(23)的最高有效字節(jié)連接(36)的輸出連接，并且它的輸出和一個在輔助計數(shù)器(21)中存在的另外的輸入連接，用于復位這些計數(shù)器到零。
14.根據(jù)權利要求13的總線系統(tǒng)，其特征在于，主BT(1)的輔助計數(shù)器(21)在狀態(tài)零中，直到第一次提高計算器狀態(tài)，一個脈沖信號P，在第一次和第二次提高之間，一個數(shù)據(jù)信號D，在傳統(tǒng)位的一般情況下，在第二次和第七次提高之間，一個能量信號E，在同步信號S的特定情況下，在第七次和第八次提高之間，在總線(4)上附加放置一個同步信號S，因此脈沖信號P和數(shù)據(jù)信號D持續(xù)相同的時間，同步信號S的持續(xù)時間是脈沖信號P的兩倍，能量信號E的持續(xù)時間是同步信號S的兩倍。
15.根據(jù)權利要求13的總線系統(tǒng)，其特征在于，-振蕩器(19)具有250kHz和4MHz之間的頻率，-時鐘分配器(20)將振蕩器(19)的頻率五次半分，即通過32除。
16.根據(jù)權利要求13的總線系統(tǒng)，其特征在于，在時間控制和同步電路(29)中，當作為主BT(1)設計BT時，輔助計數(shù)器(21)的輸出不僅和位計數(shù)器(22)的輸入而且和主總線接口(31)的輸入連接。
17.根據(jù)權利要求13的總線系統(tǒng)，其特征在于，在時間控制和同步電路(29)中，當作為從BT(5)設計BT時，-含有一個具有一個輸入和一個輸出的位長探測器(32)，-輔助計數(shù)器(21)的輸出和位長探測器(32)的輸入連接，-位長探測器(32)的輸出不僅和位計數(shù)器(22)的復位輸入連接，而且和字節(jié)計數(shù)器(23)的復位輸入連接，-位長探測器(32)當在總線(4)上存在著一個同步信號S時，產生一個信號主-復位(35)，因此位計數(shù)器(22)和字節(jié)計數(shù)器(23)被復位為零，-存在一個具有一個輸入和一個輸出的負沿探測器(33)，-負沿探測器(33)的輸入和總線接口(28)連接，-負沿探測器(33)的輸出不僅和時鐘分配器(20)復位輸入連接，而且和輔助計數(shù)器(21)的復位輸入連接，-負沿探測器(33)，在開始每個脈沖信號P時，作為一個新的位開始，探測在總線(4)上出現(xiàn)的負沿，并且作為結果，產生一個信號復位(34)，因此時鐘分配器(20)和輔助計數(shù)器(21)復位為零。
18.根據(jù)權利要求16或者17中任一個的總線系統(tǒng)，其特征在于，在I/O配置元件(27)中存在著一個已知數(shù)量的同時接通的開關，使用這種開關，可以接通附屬的BT，使這些BT作為主BT(1)或者從BT(5)來設計，通過斷開當時不需要的元件，不同元件的輸入和輸出分別以在主BT(1)中相應于從BT(5)的方式一起接通。
19.根據(jù)權利要求1至18中任一個的總線系統(tǒng)，其特征在于，直到所有連接到總線(4)的BT在它的輸入之前首先具有一個和它連接的全波整流器(7)，因此在安裝總線系統(tǒng)時排除極性錯誤。
20.根據(jù)權利要求1至19中任一個的總線系統(tǒng)，其特征在于，在一個BT中含有的大量的組件集成在一個唯一的芯片中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種總線系統(tǒng),用于使用大量可單獨尋址的總線收發(fā)機(BT)串行傳輸數(shù)字化數(shù)據(jù),總線收發(fā)機通過一個僅僅兩線公共總線(4)連接,通過公共總線(4),在BT之間不僅交換同步信號而且交換數(shù)字化數(shù)據(jù)和能量。作為位的值,這時所有具有相同地址的同時發(fā)送的BT的值的一個邏輯初等運算(與或者或)的結果同時傳輸?shù)剿芯哂型粋€、同樣相同地址的接收BT。每個BT包括一個具有一個時基(18)時間控制和同步電路(29)、一個位計數(shù)器(22)、一個字節(jié)計數(shù)器(23)和一個比較器(24)。當存儲的和出現(xiàn)在總線(4)上的地址相同時,通過一個I/O端口(26),串行傳輸數(shù)字化數(shù)據(jù)的一個字節(jié)。在不使用軟件的情況下,總線系統(tǒng)被置為工作狀態(tài),并且工作,其中在安裝時排除極性錯誤。
文檔編號G06F13/38GK1250533SQ98803339
公開日2000年4月12日 申請日期1998年10月9日 優(yōu)先權日1997年11月19日
發(fā)明者D·梅徹爾 申請人:曼尼科股份公司