專利名稱：?jiǎn)螛O型同步通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在多處理器系統(tǒng)中的處理器之間進(jìn)行信號(hào)通信的設(shè)備和方法。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及這種系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，正如在局域網(wǎng)中一樣，處理器通過(guò)通信介質(zhì)相互通信。
背景技術(shù)：
在專用于監(jiān)測(cè)或監(jiān)控區(qū)域的多處理器系統(tǒng)中使用的通信電路是公知的。在Tice等人發(fā)表的標(biāo)題為“煙火檢測(cè)系統(tǒng)通信”的第4,916,432號(hào)美國(guó)專利中揭示了一個(gè)示例。另一例被公開(kāi)在Tice發(fā)表的標(biāo)題為“通信系統(tǒng)和方法”的第5,525,962號(hào)美國(guó)專利中。所提到的兩個(gè)專利被轉(zhuǎn)讓給其受讓人，并在此包含在本文中以供參考。
盡管公知系統(tǒng)是有用和有效的，然而期望的是能夠在通信處理期間使數(shù)據(jù)與時(shí)鐘信號(hào)更完全地分離。并且，將期望的是能夠提供一種大體無(wú)沖突的通信環(huán)境。這種環(huán)境在監(jiān)控或報(bào)警系統(tǒng)中以及在通用目的的局域網(wǎng)中將是有用的。

發(fā)明內(nèi)容
通信設(shè)備使用時(shí)鐘和數(shù)據(jù)脈沖的多極性表示。時(shí)鐘脈沖從第一極性中的源通過(guò)通信介質(zhì)作為電壓脈沖被發(fā)送。該源來(lái)發(fā)送具有低輸出阻抗的時(shí)鐘脈沖。在時(shí)鐘脈沖之間，該源切換到高輸出阻抗。
至少某些數(shù)據(jù)脈沖使用相同極性在介質(zhì)上作為電壓脈沖被發(fā)送。大多數(shù)數(shù)據(jù)脈沖由成對(duì)時(shí)鐘脈沖包圍(bracket)。
在一個(gè)方面，例如表示邏輯“1”的數(shù)據(jù)脈沖可作為大體恒定寬度脈沖被發(fā)送，邏輯“0”由脈沖缺席來(lái)表示?；蛘?，數(shù)據(jù)可用可變寬度電壓脈沖來(lái)表示。邏輯“1”可使用第一寬度來(lái)發(fā)送，邏輯“0”可使用另一寬度來(lái)發(fā)送。
在一個(gè)方面，源可以但不一定與公用控制元件對(duì)應(yīng)。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)時(shí)鐘脈沖正由控制元件生成時(shí)，能量可至少提供給與介質(zhì)耦合的多個(gè)彼此隔開(kāi)的單元。數(shù)據(jù)可由控制元件來(lái)發(fā)送，或者可由與介質(zhì)耦合的另一單元來(lái)發(fā)送。
在另一方面，控制元件，或者另一定時(shí)單元可提供消息的成幀信號(hào)與時(shí)鐘脈沖，以使線路上的通信同步。在該類型實(shí)施例中，這些單元可接收和存儲(chǔ)成幀信號(hào)之間的電能。
在另一實(shí)施例中，這些單元各自均可包括儲(chǔ)能電路，該儲(chǔ)能電路可間歇地從介質(zhì)接收電能。來(lái)自單元的數(shù)據(jù)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)可由儲(chǔ)存的能量來(lái)提供。隨后，例如在成幀信號(hào)之間，單元中的儲(chǔ)能電路可重新充電。
其他優(yōu)點(diǎn)包括時(shí)鐘波形和裝置數(shù)據(jù)波形將決不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)。這可在檢測(cè)電路中實(shí)施閉鎖設(shè)計(jì)，這將往往會(huì)防止虛假時(shí)鐘或數(shù)據(jù)檢測(cè)在時(shí)鐘和數(shù)據(jù)電壓波形的驅(qū)動(dòng)期間在線路上發(fā)生“振鈴”。
設(shè)備后向布線將不會(huì)縮短通信布線。系統(tǒng)可確定哪些裝置可后向布線而不會(huì)干擾正確布線的裝置。
為了把通信期間布線上的“振鈴和其他失真”降至最少，可從時(shí)鐘電源驅(qū)動(dòng)一可調(diào)波形形狀。可對(duì)從一個(gè)水平到另一水平的電壓的“旋轉(zhuǎn)率”或躍遷率進(jìn)行調(diào)整，以補(bǔ)償各種布線構(gòu)成。這將往往會(huì)把通信期間的波形失真降至最少。該波形調(diào)整將隨以下各項(xiàng)而變
由于電線的長(zhǎng)度和特性阻抗而引起的布線上的信號(hào)傳播時(shí)間；在由環(huán)路上的各裝置監(jiān)測(cè)的通信中發(fā)生的差錯(cuò)；以及在中點(diǎn)處，很有可能是時(shí)鐘電源處的波形分析。
在另一方面，多個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)可與單個(gè)插入的時(shí)鐘信號(hào)一起發(fā)送?；蛘撸蓛H使用后面跟隨諸如一個(gè)或多個(gè)字節(jié)那樣的數(shù)據(jù)串的單個(gè)同步信號(hào)來(lái)實(shí)施發(fā)送。
無(wú)沖突通信可通過(guò)使裝置在進(jìn)行發(fā)送的同時(shí)監(jiān)測(cè)通信線路電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)。電壓的任何失配都會(huì)使發(fā)送裝置掉線(drop off)并等待下一接入期間，以便再次開(kāi)始發(fā)送。
在整個(gè)系統(tǒng)中，可使用通信信號(hào)的特點(diǎn)使各種功能同步。這些特點(diǎn)包括在通信鏈路上存在的預(yù)定電壓或電流的存在或缺席。
從以下對(duì)本發(fā)明及其實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明以及從權(quán)利要求和附圖中將容易了解本發(fā)明的眾多其他優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的方框圖；圖1A是通信線路接口電路的方框圖；圖2是可與圖1的系統(tǒng)一起使用的電氣單元的方框圖；圖3是示出可與圖1的系統(tǒng)一起使用的通信協(xié)議的一組定時(shí)圖；圖4是圖3的通信信號(hào)的更詳細(xì)圖；圖5是示出一種替代形式的通信信號(hào)的圖；圖6是示出另一形式的通信信號(hào)的圖；圖7是另一通信信號(hào)的總體圖；圖8更詳細(xì)示出了圖7的信號(hào)的方面；圖9示出了圖7的信號(hào)的其他方面；以及圖10示出了圖7的信號(hào)的另外方面。
具體實(shí)施例方式
雖然本發(fā)明易于采用許多不同形式來(lái)實(shí)施，但是本發(fā)明的特定實(shí)施例在附圖中示出并且將在本文中進(jìn)行說(shuō)明，應(yīng)該理解，本揭示的內(nèi)容應(yīng)被視為是本發(fā)明原理的舉例說(shuō)明，而不是把本發(fā)明限制為所示的特定實(shí)施例。
圖1示出了可用于在要監(jiān)督的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域中監(jiān)測(cè)多個(gè)條件的系統(tǒng)10。該系統(tǒng)10包括公用控制單元12，其可作為一個(gè)或多個(gè)互連的編程的處理器來(lái)實(shí)施；以及相關(guān)的預(yù)存儲(chǔ)指令。
單元12包括接口12a，用于例如與圖1中僅作為舉例目的所示的用作光纜或電纜的通信介質(zhì)14耦合。
與介質(zhì)14耦合的是多個(gè)環(huán)境條件檢測(cè)器18和多個(gè)控制或功能單元20。應(yīng)該理解，與介質(zhì)14有關(guān)的多個(gè)檢測(cè)器18和多個(gè)單元20的構(gòu)件的相關(guān)布置不是對(duì)本發(fā)明的限制。單元12可與多個(gè)檢測(cè)器18或多個(gè)單元20的構(gòu)件進(jìn)行通信，或者這些構(gòu)件可使用下面將要討論的協(xié)議在他們中間相互進(jìn)行通信。
多個(gè)檢測(cè)器18的構(gòu)件可包括侵入(intrusion)傳感器，位置傳感器，氣體傳感器，諸如煙霧傳感器、熱量傳感器等那樣的火災(zāi)傳感器，以及氣體傳感器，所有都不受限制。多個(gè)單元20的構(gòu)件可包括螺線管驅(qū)動(dòng)控制或功能實(shí)施單元，顯示裝置，打印機(jī)等。
而且，通過(guò)例如示為一對(duì)電纜的介質(zhì)24與控制單元12耦合的是多個(gè)報(bào)警指示輸出裝置26。這些裝置可包括可聽(tīng)或可視輸出裝置(不受限制)，語(yǔ)音輸出裝置等。裝置26用于在一個(gè)或多個(gè)預(yù)定區(qū)域中廣播可表示報(bào)警條件的消息。
圖1A示出了接口12a的其他詳情。該接口包括幀/時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)電路12b，該電路12b與可控開(kāi)關(guān)12c-1，12c-2耦合。開(kāi)關(guān)12c-1，-2當(dāng)閉合時(shí)，圍繞較高阻抗元件R1和R2提供一條短路路徑。數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)電路12d、數(shù)據(jù)接收電路12e和時(shí)鐘接收電路12f都在通信鏈路14兩端之間耦合。
接口12a接收來(lái)自控制元件12g的控制信號(hào)，該控制元件12g可與編程處理器、相關(guān)預(yù)編程指令和接口電路一起實(shí)施。還應(yīng)理解，元件12g可通過(guò)鏈路14分別接收任何其他所選的輸入附加指令、程序或者數(shù)據(jù)，它們可存儲(chǔ)在內(nèi)部，供以后執(zhí)行或分析用。
在整個(gè)操作中，當(dāng)開(kāi)關(guān)12c-1，-2處于短路或者閉合狀態(tài)時(shí)，接口12a通過(guò)驅(qū)動(dòng)器12b提供第一極性的成幀和時(shí)鐘信號(hào)，從而把低輸出阻抗提供給鏈路14。時(shí)鐘接收電路12f對(duì)與時(shí)鐘脈沖相關(guān)的信號(hào)電平進(jìn)行檢測(cè)。應(yīng)該理解，在鏈路14上施加的幀和時(shí)鐘信號(hào)分別是預(yù)定大小的電壓信號(hào)，例如24伏和5伏。
在驅(qū)動(dòng)電路12b正有效輸出0伏信號(hào)時(shí)，接口12a將切換到高阻抗輸出狀態(tài)，并且開(kāi)關(guān)12c-1，-2有效處于開(kāi)路狀態(tài)。在此時(shí)間間隔中，來(lái)自多個(gè)單元18或20中的數(shù)據(jù)可與使用第二或不同極性與介質(zhì)或鏈路14耦合，該極性會(huì)與第一極性反向，并在數(shù)據(jù)接收電路12e內(nèi)被接收?；蛘撸诖藭r(shí)間間隔中，接口12a可通過(guò)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)電路12d把數(shù)據(jù)發(fā)送到多個(gè)單元18或20。
數(shù)據(jù)接收電路12e包括一個(gè)或多個(gè)鎖存器，這些鎖存器保留來(lái)自鏈路14的數(shù)據(jù)直到復(fù)位。如果使用單個(gè)鎖存器，則當(dāng)驅(qū)動(dòng)電路12b發(fā)送下一時(shí)鐘脈沖時(shí)，該數(shù)據(jù)鎖存器可復(fù)位。當(dāng)時(shí)鐘接收電路12f檢測(cè)下一時(shí)鐘脈沖時(shí)進(jìn)行復(fù)位。最終數(shù)據(jù)值被保留在接收器12e中的存儲(chǔ)元件內(nèi)，并在下一幀開(kāi)始處復(fù)位。如果提供多個(gè)數(shù)據(jù)鎖存器，則它們可使用幀結(jié)束信號(hào)同時(shí)復(fù)位。
圖2示出了可與系統(tǒng)10一起使用的示范性電氣單元30。該電氣單元30可不受限制地與多個(gè)檢測(cè)器18的構(gòu)件對(duì)應(yīng)。在此情況下，如圖所示，單元30將包含適當(dāng)?shù)膫鞲衅?2a?；蛘?，單元30可與多個(gè)功能模塊20的構(gòu)件對(duì)應(yīng)。在此情況下，如圖所示，單元30將包括輸出功能實(shí)施電路32b。
單元30還將包括控制電路34。電路34可使用一個(gè)或多個(gè)編程處理器與其他硬布線邏輯電路一起實(shí)施。在本實(shí)施例中，預(yù)存儲(chǔ)的可執(zhí)行指令可實(shí)施各種檢測(cè)、處理、通信和傳感器控制功能。如果需要，可從另一單元下載指令，并將其本地存儲(chǔ)。
單元30還包括電源36，如圖2所示，該電源36可從通信介質(zhì)14接收電能。該電能可提供給單元30的部件?；蛘?，單元30可包含通過(guò)電池或另一源通電的電源，而不受限制。
單元30還包括接口電路，其一般用38來(lái)表示。接口電路38有助于在介質(zhì)14上使用通信信號(hào)進(jìn)行雙向通信。為了與公用控制單元12進(jìn)行通信，還可提供多個(gè)檢測(cè)器18或多個(gè)單元20的任何其他構(gòu)件(檢測(cè)電路38a、38b和38c)。
根據(jù)在介質(zhì)14上設(shè)置的通信協(xié)議，時(shí)鐘檢測(cè)電路38a檢測(cè)與通信介質(zhì)14有關(guān)的那些具有第一極性的信號(hào)。閾值檢測(cè)電路38b檢測(cè)與介質(zhì)14有關(guān)的那些具有第二或反向極性的電信號(hào)。電路38c檢測(cè)消息成幀信號(hào)。
可通過(guò)線路40a把由閾值電路38a根據(jù)通信協(xié)議系統(tǒng)10檢測(cè)的那些信號(hào)作為時(shí)鐘脈沖提供給控制元件34。此外，可通過(guò)線路40b提供由電路38b根據(jù)系統(tǒng)10的協(xié)議檢測(cè)的那些信號(hào)作為數(shù)據(jù)脈沖?？刂圃?4還能通過(guò)線路40c和接口電路38與公用控制單元12或者多個(gè)構(gòu)件18或20進(jìn)行通信，不受限制。
控制電路34還可包括數(shù)據(jù)輸入/輸出比較電路34a。電路34a可使用硬布線或編程電路整體或部分地實(shí)施。
應(yīng)該理解，本協(xié)議在此處的一個(gè)用途是參照系統(tǒng)10來(lái)說(shuō)明的。然而，系統(tǒng)10的目的或功能不是對(duì)本發(fā)明的限制。本協(xié)議可在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下與任何分布式單元通信系統(tǒng)一起使用。
圖3是進(jìn)一步示出通信協(xié)議的一組定時(shí)圖?？墒褂每刂茊卧?2或者，需要的話，可使用多個(gè)檢測(cè)器18或20的構(gòu)件中的一項(xiàng)把電壓信號(hào)50施加到通信介質(zhì)14上。
波形50提供由轉(zhuǎn)換50a約束的表示消息開(kāi)始以及由轉(zhuǎn)換50b約束的表示消息結(jié)束的消息成幀信號(hào)。在消息間隔之間，與介質(zhì)14有關(guān)的波形50具有較高直流電壓水平。
在消息中間的間隔中，波形50c可通過(guò)單元12中的電源以低輸出阻抗與介質(zhì)14耦合。如果需要，可在這些時(shí)間間隔中，把電能從控制單元12提供給多個(gè)18和20的構(gòu)件。
例如在示范性單元30中的接口電路38c能夠檢測(cè)由成幀信號(hào)52表示的消息開(kāi)始。在消息幀中，介質(zhì)14上的電壓在消息開(kāi)始轉(zhuǎn)換50a和消息結(jié)束轉(zhuǎn)換50b之間具有較低值。
在幀時(shí)間間隔中，由波形52，線路40d所示，在控制單元12或者正提供成幀信號(hào)的任何其他單元中的輸出電源必須能在高阻抗?fàn)顟B(tài)和低阻抗?fàn)顟B(tài)之間切換。如波形50所示，正提供包括成幀轉(zhuǎn)換50a，50b在內(nèi)的同步信號(hào)的單元還提供多個(gè)彼此隔開(kāi)的電壓時(shí)鐘脈沖，該電壓時(shí)鐘脈沖一般用54來(lái)表示。如上所述，時(shí)鐘脈沖由輸出電路12a以低輸出阻抗通過(guò)介質(zhì)14來(lái)發(fā)送。
在各時(shí)鐘脈沖存在于介質(zhì)14上的時(shí)間間隔中，能量也被提供給那些諸如單元30那樣具有諸如與介質(zhì)14耦合的電源36那樣的電源的單元。時(shí)鐘脈沖54都使用第一或正極性與介質(zhì)耦合。
在時(shí)鐘脈沖之間，同步裝置假設(shè)為高輸出阻抗?fàn)顟B(tài)。諸如公用控制單元12或者多個(gè)構(gòu)件18或20的那樣的其他單元可通過(guò)介質(zhì)14發(fā)送將由多個(gè)構(gòu)件18和20的其他以及控制單元12接收的電壓類型數(shù)據(jù)脈沖56。在數(shù)據(jù)間隔中，與介質(zhì)14耦合的目前不發(fā)送數(shù)據(jù)的那些裝置假設(shè)為高阻抗?fàn)顟B(tài)，并可接收那些數(shù)據(jù)脈沖。數(shù)據(jù)脈沖56使用與時(shí)鐘脈沖54的極性不同或反向的極性在介質(zhì)14上被發(fā)送。
把采用與數(shù)據(jù)脈沖不同極性的時(shí)鐘脈沖施加在介質(zhì)14上會(huì)使接收單元的可靠分離時(shí)鐘脈沖和數(shù)據(jù)脈沖的能力最大化。由于在本協(xié)議中，時(shí)鐘信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)具有不同極性，因而可容易進(jìn)行時(shí)鐘和數(shù)據(jù)的分離。
檢測(cè)的極性將確定哪些信號(hào)表示時(shí)鐘脈沖以及哪些信號(hào)表示數(shù)據(jù)脈沖。此外，根據(jù)本協(xié)議，時(shí)鐘信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)將總是按不同時(shí)間間隔出現(xiàn)。這有助于提高本系統(tǒng)的信噪比，其中，如果噪聲信號(hào)的極性與期望的時(shí)鐘或數(shù)據(jù)信號(hào)的極性不一致，則可拒收由介質(zhì)14上的振鈴引起的錯(cuò)誤時(shí)鐘信號(hào)或數(shù)據(jù)信號(hào)。
然后，在線路40a上存在的檢測(cè)的時(shí)鐘信號(hào)以及在線路40b上存在的位移的數(shù)據(jù)信號(hào)可與控制元件34耦合，用于在單元30進(jìn)行處理?；蛘?，控制單元34可在線路40c上生成數(shù)據(jù)脈沖串，該數(shù)據(jù)脈沖串可通過(guò)介質(zhì)14在時(shí)鐘脈沖54之間被發(fā)送。
圖4是示出圖3的信號(hào)50的進(jìn)一步詳情的圖。如圖4所示，信號(hào)50具有幀開(kāi)始/幀結(jié)束閾值60，該閾值60可在成幀閾值檢測(cè)電路38c中進(jìn)行檢測(cè)。信號(hào)50還具有時(shí)鐘閾值62，該閾值62可用于通過(guò)電路38a來(lái)檢測(cè)多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)54的存在。
第三閾值64用于把由成幀信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)具有的第一極性與由多個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)56具有的第二極性(優(yōu)選的是反向極性)區(qū)別開(kāi)。在一個(gè)實(shí)施例中，如果二進(jìn)制值正通過(guò)介質(zhì)14被發(fā)送，則反向極性電壓脈沖56的存在例如可表示邏輯1的存在。邏輯0可通過(guò)用圖4的56-1所示的反向極性信號(hào)56的缺席來(lái)表示。
或者，邏輯“1”信號(hào)可作為預(yù)定寬度的脈沖56來(lái)發(fā)送。用圖中虛線56-2所示的邏輯“0”可采用與脈沖56不同的寬度但相同的極性來(lái)發(fā)送。
此外，穩(wěn)定時(shí)間間隔T可在幀開(kāi)始轉(zhuǎn)換50a之后提供，并可在消息開(kāi)始之前，例如在諸如56-1那樣的數(shù)據(jù)位之前被發(fā)送。穩(wěn)定間隔T可具有不到5毫秒(Msec)的持續(xù)時(shí)間，優(yōu)選的是在2-3毫秒的范圍內(nèi)。
當(dāng)各個(gè)裝置均正在執(zhí)行發(fā)送操作時(shí)，通過(guò)使多個(gè)構(gòu)件18和20監(jiān)測(cè)介質(zhì)14，可增強(qiáng)無(wú)沖突通信。在各自單元的預(yù)定通信序列和在介質(zhì)上檢測(cè)的通信序列之間的檢測(cè)電壓失配會(huì)使各個(gè)裝置停止發(fā)送并等待下一成幀間隔，以便重新啟動(dòng)發(fā)送。
電路34a可對(duì)線路40c上的一系列數(shù)據(jù)輸出信號(hào)與由閾值電路38b檢測(cè)的在介質(zhì)14上實(shí)際存在的各自信號(hào)進(jìn)行比較。如果給定數(shù)據(jù)輸出脈沖序列與在介質(zhì)14上存在的脈沖序列有差別，則該差別針對(duì)各自電氣單元30表示，至少一個(gè)其他單元正試圖同時(shí)通過(guò)介質(zhì)14進(jìn)行通信。
由于發(fā)送的電氣單元以低阻抗輸出發(fā)送諸如脈沖56那樣的電壓脈沖，因而這些脈沖的一個(gè)或多個(gè)存在于介質(zhì)14將越控來(lái)自其他電氣單元的與例如邏輯“0”56-1對(duì)應(yīng)的通過(guò)各自電氣單元以高阻抗輸出狀態(tài)輸出的任何各自輸出信號(hào)。因此，用于檢測(cè)失配的電氣單元可臨時(shí)終止通信，直到它檢測(cè)出后續(xù)幀開(kāi)始信號(hào)，并或許是將授權(quán)通過(guò)介質(zhì)14進(jìn)一步傳輸?shù)南嚓P(guān)指令。
上述電壓驅(qū)動(dòng)協(xié)議可把由發(fā)送介質(zhì)14中的泄漏引起的噪聲或損耗降至最少。這將包括導(dǎo)電電纜、電線或者可能存在或與線路交叉并與數(shù)據(jù)發(fā)送無(wú)關(guān)的其他并聯(lián)阻抗源中的泄漏。通過(guò)舉例方式，如果接口12a的高水平輸出阻抗相當(dāng)于2000歐姆等級(jí)的某種程度，則由于發(fā)送電氣單元在極低輸出阻抗?fàn)顟B(tài)進(jìn)行發(fā)送，因而即使100歐姆等級(jí)的并聯(lián)阻抗也將不會(huì)干擾介質(zhì)14上的數(shù)據(jù)通信。
因此，使用上述協(xié)議，多個(gè)檢測(cè)器18的構(gòu)件可在例如由公用控制單元12生成的消息幀期間把信息傳送到多個(gè)單元20的構(gòu)件?；蛘撸⑶也皇芟拗?，成幀信號(hào)和時(shí)鐘脈沖可由與介質(zhì)14耦合的任何其他電氣單元來(lái)生成。
應(yīng)該理解，正發(fā)送的消息內(nèi)容以及多個(gè)檢測(cè)器18或多個(gè)單元20的構(gòu)件的詳細(xì)電路都不是對(duì)本發(fā)明的限制。還應(yīng)理解，如果需要，控制元件12可以是但不一定是系統(tǒng)10中的成幀和時(shí)鐘信號(hào)的主源。在此情況下，多個(gè)檢測(cè)器18和多個(gè)單元20的構(gòu)件可以相互之間通信，而不直接與公用控制單元12進(jìn)行通信，但是仍在由該公用控制單元建立的同步方案內(nèi)操作。
圖5示出了由波形70作示例的替代通信協(xié)議。波形70包括由幀前電壓水平70b和幀后電壓水平70c約束的幀間隔70a。在幀前間隔和幀后間隔中，信號(hào)70b，70c把能量提供給諸如裝置18和20那樣的多個(gè)裝置。
消息幀70a由幀開(kāi)始轉(zhuǎn)換72a和幀結(jié)束轉(zhuǎn)換72b來(lái)定義。在幀開(kāi)始躍遷72a之后，提供穩(wěn)定時(shí)間T’。在幀開(kāi)始轉(zhuǎn)換72a和任何一條或多條后續(xù)消息之間的該時(shí)間間隔中，通信鏈路14上的任何殘余電流都有機(jī)會(huì)耗散或減少到將不會(huì)干擾后續(xù)消息通信的水平。
在圖5的協(xié)議中，多個(gè)字節(jié)74a、74b和74c在穩(wěn)定間隔T’結(jié)束和幀結(jié)束轉(zhuǎn)換72b之間被串行發(fā)送。為了同步目的，字節(jié)間時(shí)鐘脈沖76a和76b采用同與邏輯“1”對(duì)應(yīng)的多個(gè)數(shù)據(jù)脈沖的極性反向的極性通過(guò)介質(zhì)來(lái)發(fā)送。如圖5所示，與邏輯“0”對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)信號(hào)按第3級(jí)幅度被發(fā)送。
在穩(wěn)定時(shí)間間隔T’中以及在時(shí)鐘脈沖76a、76b期間，該源切換到較低輸出阻抗。然后，該源切換到時(shí)鐘信號(hào)之間的高阻抗模式，從而可使諸如多個(gè)檢測(cè)器18和多個(gè)單元20的構(gòu)件那樣的通信裝置能使用與時(shí)鐘信號(hào)極性反向的極性把數(shù)據(jù)信號(hào)電壓類型脈沖施加在鏈路14上。
圖6通過(guò)波形80示出了替代通信協(xié)議。波形80包括由幀前電平80b和幀后電平80c約束的消息幀間隔80a。在該間隔中，如果電平80b、80c存在，則可通過(guò)介質(zhì)14向多個(gè)檢測(cè)器18和多個(gè)單元20的構(gòu)件供電。
幀80a由幀開(kāi)始轉(zhuǎn)換82a和幀結(jié)束轉(zhuǎn)換82b來(lái)約束。在幀開(kāi)始轉(zhuǎn)換82a之后，提供穩(wěn)定時(shí)間T”，與上述穩(wěn)定時(shí)間間隔T’對(duì)應(yīng)。
與圖5的協(xié)議不同，圖6的協(xié)議不包含以上在圖4和圖5中所述的時(shí)鐘信號(hào)。而是，在穩(wěn)定間隔T”結(jié)束時(shí)，可檢測(cè)數(shù)據(jù)開(kāi)始信號(hào)S，后面跟隨信息的初始字節(jié)、一系列二進(jìn)制1和二進(jìn)制0表示。隨后，提供字節(jié)間間隔B。跟隨間隔B的是另一開(kāi)始信號(hào)S以及由二進(jìn)制1和二進(jìn)制0表示所代表的第二字節(jié)信息。在另一字節(jié)間間隔B和另一開(kāi)始信號(hào)S之后，第三字節(jié)信息可在相同幀中被發(fā)送。第三字節(jié)由幀結(jié)束躍遷82b來(lái)結(jié)束。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，幀開(kāi)始轉(zhuǎn)換82a和幀結(jié)束轉(zhuǎn)換82b可用作具有圖5的波形70的時(shí)鐘信號(hào)76a、76b的替代。在此情況下，幀開(kāi)始轉(zhuǎn)換82a也可使合適頻率的本地時(shí)鐘用于為數(shù)據(jù)信號(hào)計(jì)時(shí)。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，控制單元，或者與鏈路耦合的其他同步裝置可發(fā)送由諸如裝置18n、20n和26n那樣的與通信鏈路14或24耦合的裝置使用的波形，用于進(jìn)行各自裝置的功能定時(shí)。這些功能可例如并不受限制地包括a)確定何時(shí)對(duì)傳感器值進(jìn)行抽樣；b)確定何時(shí)開(kāi)始在通信鏈路上發(fā)送消息；c)確定何時(shí)執(zhí)行處理步驟；d)確定何時(shí)把信號(hào)輸出到其他裝置；e)確定何時(shí)改變輸出，例如，以便將其接通或斷開(kāi)；以及f)確定何時(shí)使內(nèi)部時(shí)鐘或計(jì)數(shù)器值超前。
在所公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例中，控制單元12使用諸如圖5的72a、72b那樣的開(kāi)始和結(jié)束指示符來(lái)發(fā)送波形/消息幀?？刂茊卧?2或者一個(gè)裝置把消息插入在幀的消息部分中。
如果該消息沒(méi)有差錯(cuò)，則該裝置將使其時(shí)間計(jì)數(shù)器超前。該消息幀可例如每0.25秒進(jìn)行發(fā)送，并由所有裝置通過(guò)各自通信鏈路來(lái)接收。也可把實(shí)時(shí)值下載到裝置中，以使這些裝置可針對(duì)從下載時(shí)間存儲(chǔ)的最新實(shí)時(shí)來(lái)更新其各自定時(shí)器。
該波形/消息的可預(yù)測(cè)性可用于在與一個(gè)或多個(gè)通信鏈路耦合的一個(gè)或多個(gè)裝置處使各種功能啟動(dòng)或同步。以下說(shuō)明是示范性而不是限制性的。
對(duì)傳感器值進(jìn)行抽樣所選裝置可對(duì)從控制單元發(fā)送的波形/消息進(jìn)行計(jì)數(shù)，并當(dāng)數(shù)量達(dá)到20(5秒，每波形/消息0.25秒間隔)，對(duì)傳感器進(jìn)行抽樣。然后，該裝置使計(jì)數(shù)器復(fù)位，并且根據(jù)本地編程的指令開(kāi)始再次計(jì)數(shù)。
開(kāi)始發(fā)送消息在發(fā)送的波形開(kāi)始處，裝置啟動(dòng)時(shí)間間隔，以確定何時(shí)開(kāi)始發(fā)送消息。所有裝置都將開(kāi)始同時(shí)發(fā)送。位仲裁(arbitration)可用于選擇性地允許最高優(yōu)先級(jí)消息在不發(fā)生沖突的情況下正確發(fā)送。
執(zhí)行某個(gè)處理步驟裝置可以具有本地處理某些信號(hào)的能力。例如，可以期望使用編程到裝置處理器內(nèi)的算法來(lái)處理一系列存儲(chǔ)的傳感器值。用于實(shí)施該功能的裝置可按每波形/消息0.25秒間隔計(jì)算出從控制單元發(fā)送的40個(gè)波形/消息。然后可對(duì)存儲(chǔ)的傳感器值進(jìn)行處理。
把信號(hào)輸出到其他裝置該裝置可直接相互通信，并會(huì)需要接收信號(hào)以執(zhí)行將要及時(shí)協(xié)調(diào)的功能。例如，作為環(huán)境條件檢測(cè)器實(shí)施的裝置18i可能檢測(cè)所選條件。該裝置18i可能想要把指令傳送到作為輸出模塊配置的模塊20j。裝置18i可針對(duì)特定計(jì)數(shù)來(lái)計(jì)算發(fā)送波形，然后按照合適計(jì)數(shù)把指令信號(hào)輸出到裝置20j。
何時(shí)調(diào)整輸出該裝置可從其通過(guò)調(diào)整輸出，例如，通過(guò)接通或斷開(kāi)而響應(yīng)的其他裝置接收消息。裝置可根據(jù)其各自編程指令，使用在通信鏈路上發(fā)送的波形，對(duì)其各自一個(gè)或多個(gè)輸出的調(diào)整進(jìn)行定時(shí)。這些編程指令可包括，例如，在表示特定圖形或代碼(即在表示可聽(tīng)可視編碼指示符)時(shí)的一系列ON/OFF(接通/斷開(kāi))事件。有效的是，該裝置都將同時(shí)響應(yīng)并同步。它們的內(nèi)部程序也將同步。這些裝置還可從其通過(guò)接通或端口輸出而響應(yīng)的控制單元接收波形/消息。再者，這些裝置將根據(jù)所發(fā)送的波形/消息，對(duì)各自輸出的接通或斷開(kāi)進(jìn)行定時(shí)。因此，它們將總是同步。
使裝置中的內(nèi)部時(shí)鐘超前可定期把實(shí)時(shí)值下載到裝置中。然后，可對(duì)用于把定時(shí)提供給裝置的發(fā)送波形進(jìn)行計(jì)數(shù)，以便更新裝置中的定時(shí)器，例如，下載時(shí)間(24小時(shí)時(shí)鐘)可以是01:00:00:00(時(shí):分:秒:百:秒)。這些裝置各自均通過(guò)使其各自定時(shí)器超前定時(shí)用的各發(fā)送波形/消息0.25秒來(lái)進(jìn)行更新。可保持非常準(zhǔn)確的時(shí)鐘，并且控制單元定期下載新時(shí)間值，以使系統(tǒng)保持同步。每次下載新時(shí)間時(shí)，將用于使定時(shí)器超前的計(jì)數(shù)器復(fù)位，從而按照新的實(shí)際時(shí)間來(lái)使所有裝置同步。
若干不同實(shí)施例是可行的。從用于定時(shí)的控制單元或者其他裝置連續(xù)定期發(fā)送的波形或消息的特點(diǎn)可包括a)裝置處的電壓閾值檢測(cè)。當(dāng)波形與閾值交叉時(shí)，定時(shí)器在每個(gè)各自裝置中超前。
1)裝置處的多個(gè)閾值檢測(cè)。在定時(shí)器或者時(shí)間在各自裝置內(nèi)超前之前，一系列閾值必須交叉。
2)裝置處的時(shí)間約束。只有在規(guī)定時(shí)限內(nèi)交叉的閾值才用于各自裝置的定時(shí)。
b)如果裝置能夠檢測(cè)到通信線路上的電流脈沖，則電流脈沖或者定時(shí)繪制的電流脈沖可用于使裝置定時(shí)同步。
c)由控制單元或者其他指定裝置發(fā)送的定期消息可用于使各自裝置中的定時(shí)器超前。
1)任何位或者位組合可用于同步功能。
2)特定消息可用于同步。
·該消息可以是定期發(fā)送的相同消息。
·該消息可以改變并可以是時(shí)間指示消息。
d)定期定時(shí)的消息可由裝置來(lái)發(fā)送，并可用于裝置中的定時(shí)功能，從而使所有裝置同步。如果消息僅允許按照定時(shí)間隔發(fā)送，則該消息可以是特定定時(shí)消息或者任何所選消息。例如，該裝置可以具有交錯(cuò)的固定周期，在此期間，發(fā)送“I’m OK”消息，并且每個(gè)定時(shí)有某個(gè)消息正發(fā)送。
e)定期定時(shí)的合并消息可用于裝置中的定時(shí)功能，其中，該消息的一部分由控制單元或者其他指定裝置來(lái)發(fā)送，一部分由裝置來(lái)發(fā)送。
圖7通過(guò)波形100示出了另一通信協(xié)議。波形100包括消息幀間隔100a，該消息幀間隔100a由幀前電平100b和幀后電平100c來(lái)約束。在該間隔中，如果電平100b和100c存在，則電能可由介質(zhì)14提供給多個(gè)檢測(cè)器18和20的構(gòu)件，并存儲(chǔ)在其內(nèi)。幀間隔100a由幀開(kāi)始轉(zhuǎn)換102a和幀結(jié)束轉(zhuǎn)換102b來(lái)約束。
在幀間隔110a內(nèi)有多個(gè)8位消息字節(jié)B1、B2、...Bn。每對(duì)字節(jié)均由時(shí)鐘脈沖C來(lái)分隔。多字節(jié)消息由比字節(jié)間時(shí)鐘C長(zhǎng)的結(jié)束時(shí)鐘EC來(lái)結(jié)束。如圖虛線所示，在結(jié)束時(shí)鐘EC和幀結(jié)束轉(zhuǎn)換102b之間是任意差錯(cuò)指示符E的時(shí)間間隔。
僅用于示范目的，波形100顯示成在系統(tǒng)地線和介質(zhì)14上存在的24伏輸出電位之間具有24伏單極擺動(dòng)。圖7所示的電壓峰值和幀間電壓值都不是對(duì)本發(fā)明的限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，可在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下使用其他電壓值。
如上所述，波形100在廣義上被劃分為功率階段(power phase)，其中，電壓電平100b和100c通過(guò)時(shí)鐘或定時(shí)生成裝置與介質(zhì)14耦合，該時(shí)鐘或定時(shí)生成裝置包括諸如電路12b那樣的幀/時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)電路，如圖1A所示。應(yīng)該理解，幀/時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)電路可設(shè)置在控制單元12內(nèi)或者與介質(zhì)14耦合的任何其他單元內(nèi)。類似說(shuō)明例如適用于介質(zhì)24 。
在功率階段期間，時(shí)鐘生成裝置具有極低輸出阻抗，并且把額定24伏信號(hào)施加給介質(zhì)12。在該時(shí)間間隔中，時(shí)鐘生成裝置通過(guò)介質(zhì)14把負(fù)荷電流提供給與之耦合的電氣單元，以便在消息幀間隔100a中使該電氣單元通電。
當(dāng)幀開(kāi)始轉(zhuǎn)換102a超過(guò)預(yù)定閾值(例如8伏)時(shí)，消息幀間隔100a開(kāi)始。當(dāng)幀結(jié)束轉(zhuǎn)換102b通過(guò)該電平在其途中返回超過(guò)其幀后值100c時(shí)，消息幀間隔100a結(jié)束。應(yīng)該理解，圖7的波形100示出了介質(zhì)14何時(shí)由時(shí)鐘生成電路或由多個(gè)檢測(cè)器18或多個(gè)單元20中的裝置來(lái)驅(qū)動(dòng)。如果該介質(zhì)未被驅(qū)動(dòng)，則時(shí)間間隔由波形中的折點(diǎn)來(lái)表示。
在數(shù)據(jù)幀或消息幀間隔100a中，例如在圖2的示范性電源36那樣的各自單元中的儲(chǔ)能向各自裝置供電。裝置通過(guò)使用在例如5伏和10伏之間的電壓脈沖把介質(zhì)14驅(qū)動(dòng)到由時(shí)鐘生成裝置表示的高阻抗負(fù)荷內(nèi)，在時(shí)鐘脈沖C之間使用字節(jié)格式發(fā)送數(shù)據(jù)。時(shí)鐘生成裝置在低阻抗?fàn)顟B(tài)(在幀前水平和幀后電平間隔100b和100c中，以及當(dāng)在介質(zhì)14上生成時(shí)鐘脈沖C時(shí))和高阻抗?fàn)顟B(tài)(在時(shí)鐘脈沖之間)之間進(jìn)行切換。在此條件下，控制單元和/或多個(gè)檢測(cè)器18和多個(gè)單元20的電氣裝置可通過(guò)在時(shí)鐘脈沖C之間與介質(zhì)14耦合的數(shù)據(jù)電壓脈沖(例如表示邏輯1)，在多個(gè)檢測(cè)器18或多個(gè)單元20的構(gòu)件或控制單元12之間發(fā)送信息。
應(yīng)該理解，消息幀間隔100a和幀后間隔100c的經(jīng)過(guò)時(shí)間(一個(gè)通信循環(huán)的持續(xù)時(shí)間)可在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，根據(jù)介質(zhì)14的特征和質(zhì)量(包括其特性和長(zhǎng)度)來(lái)改變。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，可選擇大約200～400毫秒(不受限制)的循環(huán)時(shí)間間隔來(lái)優(yōu)化給定系統(tǒng)的發(fā)送特性。
圖8示出了協(xié)議100的其他詳情。時(shí)間間隔T1-T0定義幀開(kāi)始轉(zhuǎn)換102a，該轉(zhuǎn)換以示范性示出從24伏到5伏。應(yīng)該理解，該信號(hào)轉(zhuǎn)換由時(shí)鐘生成電路12a生成。在此時(shí)間期間中，時(shí)鐘生成電路的輸出阻抗較低。
穩(wěn)定時(shí)間間隔T2-T1跟隨幀開(kāi)始轉(zhuǎn)換102a。該間隔可以是各種長(zhǎng)度，并可用作構(gòu)成字節(jié)B1、B2、...Bn中的各字節(jié)的位的波特率的表示。
系統(tǒng)10可期望開(kāi)始以最大發(fā)送速度啟動(dòng)通信，然后對(duì)任何數(shù)據(jù)差錯(cuò)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。如果數(shù)據(jù)差錯(cuò)數(shù)太高，則可通過(guò)改變間隔T2-T1的持續(xù)時(shí)間來(lái)把發(fā)送速度減少到所表示的較低水平。多個(gè)檢測(cè)器18和多個(gè)單元20的各電氣裝置均包括監(jiān)測(cè)電路，用于監(jiān)測(cè)該間隔的長(zhǎng)度，以便正確接收和發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)。
波形100包括時(shí)間間隔T3-T2，其中，介質(zhì)14上的信號(hào)從其中間5伏值降到地。提供后續(xù)穩(wěn)定時(shí)間間隔T4-T3，然后，時(shí)鐘生成電路停止驅(qū)動(dòng)介質(zhì)并切換到較高阻抗?fàn)顟B(tài)。
高阻抗穩(wěn)定間隔T5-T4使由時(shí)鐘生成電路生成的幀開(kāi)始相關(guān)信號(hào)與第一字節(jié)B1的數(shù)據(jù)位分離。與邏輯1對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)位將在時(shí)間間隔T7-T5中通過(guò)各自發(fā)送裝置與介質(zhì)14耦合。邏輯1的輸出電壓值例如可在5-10伏的范圍內(nèi)。多個(gè)單元18和20中的裝置以及控制單元12可在時(shí)間T6對(duì)發(fā)送位進(jìn)行抽樣。隨后，發(fā)送單元在時(shí)間間隔T8-T7內(nèi)在0伏驅(qū)動(dòng)介質(zhì)14。
針對(duì)字節(jié)B1的圖8中的位7、6和5發(fā)送邏輯1用于示范性目的。由位4所示的邏輯0由發(fā)送裝置在時(shí)間間隔T10-T9中發(fā)出信號(hào)，而不是通過(guò)驅(qū)動(dòng)介質(zhì)14來(lái)發(fā)出信號(hào)。最后，位3(邏輯1)與介質(zhì)14耦合，并且時(shí)間間隔T7-T5和T8-T7與以上參照位7所述相同。
在表示作為示范性邏輯0的位2和1時(shí)，不驅(qū)動(dòng)通信介質(zhì)14。最低有效位作為上述邏輯1被發(fā)送。
在時(shí)間間隔T12-T11中提供字節(jié)結(jié)束空閑時(shí)間。隨后，時(shí)鐘生成電路12a切換到低阻抗?fàn)顟B(tài)，并在介質(zhì)14上生成表示電壓脈沖C的時(shí)鐘。該脈沖具有上升時(shí)間，其在時(shí)間間隔T13-T12中；水平間隔，其在時(shí)間間隔T2-T13中，具有大約5伏的值；以及下降時(shí)間，其在間隔T3-T2中。時(shí)鐘信號(hào)在與上述時(shí)間間隔對(duì)應(yīng)的時(shí)間間隔T4-T3中保持在0伏。然后，時(shí)鐘生成電路12a在間隔T5-T4中(字節(jié)B2的開(kāi)始)停止驅(qū)動(dòng)介質(zhì)14。字節(jié)B2根據(jù)與字節(jié)B1相關(guān)的時(shí)間間隔被發(fā)送，因而無(wú)需進(jìn)一步說(shuō)明。類似說(shuō)明適用于字節(jié)B3、B4、...Bn。
消息幀間隔100a可支持可變長(zhǎng)度字節(jié)排列消息。圖9示出了給定字節(jié)的所有數(shù)據(jù)位都具有邏輯0值的條件的波形100。在此情況下，發(fā)送裝置不會(huì)驅(qū)動(dòng)介質(zhì)14。
多字節(jié)消息的結(jié)束由發(fā)送裝置通過(guò)把消息結(jié)束時(shí)鐘信號(hào)EC發(fā)送到系統(tǒng)中的剩余裝置來(lái)表示。信號(hào)EC通過(guò)具有較長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間而可與字節(jié)間時(shí)鐘信號(hào)C區(qū)別開(kāi)。應(yīng)該理解，各種時(shí)鐘脈沖寬度和結(jié)束時(shí)鐘脈沖寬度都可在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下使用。此外，應(yīng)該理解，如果需要，最后字節(jié)消息可以是用于檢錯(cuò)目的的校驗(yàn)和。其他形式的檢錯(cuò)可在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下使用。
圖10示出了差錯(cuò)間隔E，該間隔E被示為1位寬，但是在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以大于1位寬。間隔E可用于使任何檢測(cè)到通信差錯(cuò)的接收裝置都能在圖10中被示為時(shí)間間隔T5的該時(shí)間間隔中插入數(shù)據(jù)位或者數(shù)據(jù)位組合，用于表示有必要重新發(fā)送。然后，發(fā)送裝置或者已正確接收到多字節(jié)通信的另一裝置可根據(jù)需要重新進(jìn)行發(fā)送。
從以上說(shuō)明可以看出，可以在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下進(jìn)行大量改動(dòng)和修改。應(yīng)該理解，本文所述的特定設(shè)備將不受或不應(yīng)認(rèn)為受到任何限制。當(dāng)然，意圖是使所有這些在權(quán)利要求范圍內(nèi)的修改都應(yīng)由所附權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求
1.一種通信設(shè)備，該設(shè)備包括源；多導(dǎo)體通信介質(zhì)，其與源耦合，其中，該源包括驅(qū)動(dòng)電路，用于把多個(gè)彼此隔開(kāi)的同步信號(hào)和兩者之間第一極性的多個(gè)電壓類型時(shí)鐘脈沖施加在該介質(zhì)的至少一根導(dǎo)線上；至少一個(gè)電氣裝置，其與介質(zhì)耦合，其中，該裝置包括接收器電路，用于檢測(cè)同步信號(hào)，并用于在該裝置中生成與該同步信號(hào)對(duì)應(yīng)的電信號(hào)，其中，該裝置還包括發(fā)送器電路，用于在至少一根導(dǎo)線上生成多個(gè)彼此隔開(kāi)的數(shù)據(jù)脈沖，其中，該數(shù)據(jù)脈沖由該裝置生成作為具有相同極性的電壓脈沖，并且其中，至少某些時(shí)鐘脈沖位于數(shù)據(jù)脈沖之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述源包括電路，用于以較低輸出阻抗生成電壓時(shí)鐘脈沖，并用于在時(shí)鐘脈沖之間切換到較高的輸出阻抗。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中，所述驅(qū)動(dòng)電路包括生成電路，用于生成第一和第二彼此隔開(kāi)的約束波形作為同步信號(hào)，并且兩者之間設(shè)有時(shí)鐘脈沖。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述同步信號(hào)包括所選的電壓脈沖轉(zhuǎn)換。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述同步信號(hào)包括所選的電流值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述介質(zhì)在同步信號(hào)之間提供將在裝置內(nèi)存儲(chǔ)的電能。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中，電氣單元包括儲(chǔ)能電路，用于在同步信號(hào)之間從介質(zhì)接收和存儲(chǔ)電能。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中，該單元包括電路，該電路由儲(chǔ)能電路供電，用于使數(shù)據(jù)脈沖與介質(zhì)耦合。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中，由源驅(qū)動(dòng)電路感應(yīng)的同步信號(hào)包括具有基本相同幅度的電壓轉(zhuǎn)換。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，該裝置包括電路，用于把數(shù)據(jù)脈沖發(fā)送到另一裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，該設(shè)備包括第二電氣裝置，該第二電氣裝置與介質(zhì)耦合，其中，該第二裝置包括電路，該電路響應(yīng)于同步信號(hào)和來(lái)自第一裝置的數(shù)據(jù)脈沖，以執(zhí)行預(yù)定的同步功能。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中，一個(gè)裝置包括條件檢測(cè)器，并且另一裝置包括輸出功能模塊。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中，所述源包括用于定義電壓脈沖的幀的源。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中，所述條件檢測(cè)器包括火災(zāi)檢測(cè)器和氣體檢測(cè)器中的一種，并且輸出功能模塊包括可視報(bào)警指示輸出裝置和可聽(tīng)報(bào)警指示輸出裝置中的一種。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述電氣裝置包括環(huán)境條件檢測(cè)器，該環(huán)境條件檢測(cè)器包括電路，它用于檢測(cè)環(huán)境條件，并用于在介質(zhì)上發(fā)送表示該環(huán)境條件的報(bào)警指示數(shù)據(jù)脈沖；以及多個(gè)輸出裝置，其與介質(zhì)耦合，用于響應(yīng)于報(bào)警指示數(shù)據(jù)脈沖來(lái)發(fā)射可聽(tīng)報(bào)警信號(hào)和可視報(bào)警信號(hào)中的至少一種，其中，輸出裝置響應(yīng)于同步信號(hào)來(lái)同步發(fā)射。
16.一種通信設(shè)備，該設(shè)備包括電壓驅(qū)動(dòng)源；至少一個(gè)用于通信的兩線介質(zhì)，其與源耦合，其中，該源包括驅(qū)動(dòng)電路，用于在該介質(zhì)上施加在兩線兩端之間的第一極性的多個(gè)彼此隔開(kāi)的電壓類型時(shí)鐘脈沖以及多個(gè)同步信號(hào)；電氣裝置，其與介質(zhì)耦合，其中，該裝置包括電路，用于檢測(cè)電壓類型時(shí)鐘脈沖和同步信號(hào)，并用于在該裝置中生成與該同步信號(hào)對(duì)應(yīng)的電信號(hào)；其中，該裝置包括儲(chǔ)能電路，用于存儲(chǔ)在同步信號(hào)之間接收到的能量；以及其中，該裝置還包括發(fā)送器電路，用于從該裝置中的電源，使用兩線兩端之間具有相同極性的多個(gè)彼此隔開(kāi)的電壓類型數(shù)據(jù)脈沖來(lái)驅(qū)動(dòng)介質(zhì)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中，該源包括電路，用于生成電壓類型同步信號(hào)和同步電流信號(hào)中的至少一種。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中，該裝置包括電路，用于建立至少一個(gè)閾值檢測(cè)電平，并包括與之耦合的電路，用于檢測(cè)同步信號(hào)。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，該設(shè)備包括第二裝置，其中，該裝置包括用于在兩者之間發(fā)送消息的電路。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其中，一個(gè)裝置包括檢測(cè)器，該檢測(cè)器具有傳感器，并且另一裝置包括模塊，該模塊具有輸出變換器，其中，該變換器根據(jù)同步信號(hào)及時(shí)激勵(lì)的。
21.一種在通信系統(tǒng)中的通信方法，它包括下列步驟通過(guò)相對(duì)預(yù)定值改變第一極性的線路電壓來(lái)提供幀開(kāi)始指示符；生成具有第一極性的時(shí)鐘脈沖電壓；在高和低阻抗時(shí)間間隔之間切換；在高阻抗時(shí)間間隔中發(fā)送相同極性的數(shù)據(jù)脈沖；通過(guò)把線路電壓返回到預(yù)定值來(lái)提供消息的幀結(jié)束指示符。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，該方法包括在一個(gè)裝置處檢測(cè)幀開(kāi)始指示符，并響應(yīng)于此，采用數(shù)據(jù)脈沖形式生成到不同裝置的消息。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，這些裝置如果不發(fā)送數(shù)據(jù)脈沖，則表現(xiàn)為高阻抗。
24.一種通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括生成電路，用于順次生成多個(gè)通信循環(huán)，其中，每個(gè)循環(huán)均包括數(shù)據(jù)階段和功率階段，每個(gè)數(shù)據(jù)階段均包括數(shù)據(jù)階段開(kāi)始信號(hào)和多個(gè)彼此隔開(kāi)的電壓時(shí)鐘脈沖，其中，將時(shí)鐘脈沖使用第一極性輸出，同時(shí)電路具有第一輸出阻抗，并且每個(gè)功率階段具有第一極性的輸出電壓，同時(shí)電路具有第一輸出阻抗，并且其中，電路在時(shí)鐘脈沖之間具有第二較高輸出阻抗；有線通信介質(zhì)，其與電路耦合，并從該電路延伸；多個(gè)電氣單元，其與介質(zhì)耦合，其中，這些單元各自均包括儲(chǔ)能電路，用于在功率階段期間從介質(zhì)接收能量，其中，該儲(chǔ)能電路在數(shù)據(jù)階段期間與介質(zhì)去耦。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其中，這些單元各自均包括接口電路，其與介質(zhì)耦合，并具有第三和第四輸出阻抗，第三輸出阻抗基本大于第四輸出阻抗；控制電路，其與接口電路耦合，用于在時(shí)鐘脈沖之間把多個(gè)二進(jìn)制數(shù)據(jù)序列通過(guò)接口電路與介質(zhì)耦合，其中，至少某些數(shù)據(jù)序列包括彼此隔開(kāi)的位的位置，某些位的位置使用第四輸出阻抗與介質(zhì)耦合，并且其中，在某些位的位置中的數(shù)據(jù)由具有第一極性的電壓脈沖來(lái)表示。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其中，每個(gè)功率階段均以循環(huán)開(kāi)始轉(zhuǎn)換結(jié)束，并且每個(gè)數(shù)據(jù)階段均以循環(huán)結(jié)束轉(zhuǎn)換結(jié)束。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其中，一個(gè)轉(zhuǎn)換是與另一轉(zhuǎn)換反向的。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其中，循環(huán)生成電路不會(huì)在時(shí)鐘脈沖之間把電能賦予介質(zhì)。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其中，如果所選二進(jìn)制值將不與這些單元耦合，則這些單元不會(huì)在時(shí)鐘脈沖之間把電能賦予介質(zhì)。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中，如果另一個(gè)二進(jìn)制值將與這些單元耦合，則這些單元不會(huì)在時(shí)鐘脈沖之間把電能賦予介質(zhì)。
31.根據(jù)權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其中，多個(gè)二進(jìn)制數(shù)據(jù)序列與數(shù)據(jù)字節(jié)對(duì)應(yīng)，并且循環(huán)轉(zhuǎn)換通過(guò)具有可變數(shù)目的字節(jié)來(lái)約束發(fā)送。
32.根據(jù)權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其中，所述循環(huán)生成電路在循環(huán)結(jié)束轉(zhuǎn)換之前生成結(jié)束時(shí)鐘。
33.根據(jù)權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中，循環(huán)生成電路在循環(huán)開(kāi)始轉(zhuǎn)換之后生成傳輸速率標(biāo)記。
34.根據(jù)權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括在循環(huán)結(jié)束轉(zhuǎn)換之前的時(shí)間間隔，其中，一個(gè)單元可通過(guò)介質(zhì)把傳輸質(zhì)量指示符發(fā)送到其他單元。
35.根據(jù)權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其中，至少某些單元包括至少一個(gè)環(huán)境條件傳感器。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的系統(tǒng)，其中，傳感器是從某一類別中選擇的，該類別包括煙霧傳感器，氣體傳感器，熱傳感器，移動(dòng)傳感器，以及位置傳感器。
37.根據(jù)權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其中，這些單元包括處理器和可執(zhí)行指令，用于在數(shù)據(jù)階段通過(guò)介質(zhì)把消息發(fā)送到其他單元。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括與介質(zhì)耦合的系統(tǒng)控制裝置。
39.根據(jù)權(quán)利要求37所述的系統(tǒng)，其中，一些單元包括用于執(zhí)行輸出功能的電路。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的系統(tǒng)，其中，輸出功能是從某一類別中選擇的，該類別包括使螺線管通電，使可視輸出裝置通電，使可聽(tīng)輸出裝置通電，以及使氣動(dòng)裝置斷電。
全文摘要
一種通信協(xié)議有助于針對(duì)各種類型的電纜以最大速度進(jìn)行傳輸。該協(xié)議可用于在公用控制單元(12)和與之耦合的多個(gè)彼此隔開(kāi)的裝置(18，20)之間發(fā)送信息?；蛘?，該協(xié)議可用于在裝置之間發(fā)送信息。一個(gè)控制單元(12)或者裝置(18，20)在低阻抗?fàn)顟B(tài)下發(fā)送時(shí)鐘脈沖。當(dāng)時(shí)鐘脈沖源假設(shè)為高阻抗?fàn)顟B(tài)時(shí)，裝置(18，20)在低阻抗?fàn)顟B(tài)下響應(yīng)于時(shí)鐘脈沖，并在通信鏈路(14)上發(fā)送數(shù)據(jù)。所發(fā)送信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)特點(diǎn)可用于實(shí)施一個(gè)或多個(gè)同步功能。
文檔編號(hào)G08B26/00GK1531718SQ01818355
公開(kāi)日2004年9月22日 申請(qǐng)日期2001年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月31日
發(fā)明者丹尼爾·C·霍金森, 馬克·C·博安農(nóng), 戴維·C·多利, 羅伯特·J·克洛, J 克洛, C 博安農(nóng), C 多利, 丹尼爾 C 霍金森 申請(qǐng)人:彼特威公司