面向主从设备通信的单总线及通信方法技术

本发明专利技术公开一种面向主从设备通信的单总线，该单总线用于实现主控制器与至少一个从器件间的半双工双向通信及电源传输，该单总线通过一数据及电源传输引脚和一接地引脚与该从设备连接。本发明专利技术同时公开一种面向主从设备通信的单总线通讯方式。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开一种面向主从设备通信的单总线，该单总线用于实现主控制器与至少一个从器件间的半双工双向通信及电源传输，该单总线通过一数据及电源传输引脚和一接地引脚与该从设备连接。本专利技术同时公开一种面向主从设备通信的单总线通讯方式。【专利说明】
本专利技术涉及通信领域，特别涉及在嵌入式应用系统中集成电路芯片与外设通信的方面，是一种新型面向主从设备通信的串行总线的实现方法。
技术介绍
降低任何嵌入式设计的体积和成本的常用方法是使用具有较少I/O引脚的通信总线。虽然从并行总线发展到串行总线可明显减小体积和降低成本，但是从一种串行总线发展为另一种具有较少引脚的串行总线也很有用。用串行总线替代并行总线时，传输速度是一个关键参数。在小体积是最重要参数的设计中，使用具有较少引脚的串行总线很有优势。随着微电子与通信总线技术的发展，在集成电路芯片中集成有多种不同的串行接口。在同步接口中，I2C与SPI总线的使用逐渐成为当前实现通信最有效的解决方案。I2C双向二进制串行总线包含两条总线，一条串行数据线SDA和一条时钟线SCL。SPI是一种同步的全双工通信总线，在芯片的管脚上占用四根线，分别是:设备选择线SS、时钟线SCK、串行输出数据线SD0、串行输入数据线SDI。相对于并行总线，I2C与SPI占用的端口资源更少，因而大大减少了电路板的空间和芯片管脚的数量，降低了互联成本。在异步串口中，常用的有UNI/Ο和UART总线。UNI/Ο总线是一种新的单线总线标准，采用3引脚封装，支持电源、地和数据连接，数据线用来传输时钟和数据，使用曼彻斯特编码进行通信。UART总线是异步串口，因此一般比前两种同步串口的结构要复杂很多，一般由波特率产生器(产生的波特率等于传输波特率的16倍)、UART接收器、UART发送器组成，硬件上由两根线，一根用于发送，一根用于接收。随着嵌入式系统小型化的发展趋势，市场对减少器件间通信所用的I/O引脚数的需求与日俱增。小型化系统的下一步发展就是寻求更小的、使用单个I/o进行通信的总线。虽然现有的总线技术都有各自的优势，但针对目前小型化系统的发展趋势，这些总线都难以满足这种技术需求。因此，专利技术使用单总线进行通信的总线就显得特别有意义。
技术实现思路
为了克服现有技术中存在的缺陷，本专利技术提供一种可以使用单总线进行通信的总线。为了实现上述专利技术目的，本专利技术公开一种面向主从设备通信的单总线，其特征在于，该单总线用于实现主控制器与至少一个从器件间的半双工双向通信及电源传输。更进一步地，该单总线为三端结构，分别为数据输入端、数据输出端、数据及电源传输端。更进一步地，该单总线的数据输入端、数据输出端与该主控制器连接，该从器件以漏极开路的方式连接该单总线的数据及电源传输端。更进一步地，该单总线的数据输入端连接一电阻。更进一步地，该从设备的工作电源通过一从设备内部的线性稳压器从该单总线的数据及电源传输端获取。更进一步地，本专利技术同时公开一种面向主从设备通信的通信方法，其特征在于，包括:利用一单总线实现主控制器与至少一个从器件间的半双工双向通信及电源传输。更进一步地，该单总线为三端结构，分别为数据输入端、数据输出端、数据及电源传输端，该单总线的数据输入端、数据输出端与该主控制器连接，该单总线的数据及电源传输端与该从器件连接。更进一步地，该利用一单总线实现主控制器与至少一个从器件间的半双工双向通信及电源传输具体包括:定义该单总线的高低电平分别为Vih与Vm数据传输的位周期为Tb ;数据输入时，通过该主控制器向该从器件发送不同占空比的高低电平信号实现；数据输出时，所述主控制器要持续向从设备发送高低电平分别为Vih与Vtt的方波信号，主控制器通过检测总线数据输出端高电平信号的电压值来判断从设备的输出信号。更进一步地，该数据输入时，在一个位周期中，若高电平与低电平的比例为1:η (5 ^ 15),则传输的数据为O ;在一个位周期中，若高电平与低电平的比例为1:1，则传输的数据为I。更进一步地，该数据输出时，当该从器件输出数据为O时，该单总线的高电平被拉低，当该从器件输出数据为I时，该单总线的高电平不变。与现有技术相比较，本专利技术所公开的采用单根总线完成主从器件间通信的技术方案有效减少了器件通 信所需要的I/o数量，满足了技术需求。由于从器件是通过内部线性稳压器LDO从总线VCCIO上获取工作电压，因此相对于其他的寄生供电技术，本专利技术所阐述的方案使器件工作更加稳定，数据传输的速率不受供电的影响。【专利附图】【附图说明】关于本专利技术的优点与精神可以通过以下的专利技术详述及所附图式得到进一步的了解。图1是本专利技术所示的总线的结构示意图；图2是本专利技术所示总线的数据输入示意图；图3是本专利技术所示总线的数据输出示意图；图4是本专利技术所示总线的基本字节传输帧结构的示意图；图5是本专利技术所示总线的包含保持过程的字节传输帧结构示意图；图6是本专利技术所示总线的完整通信帧格式；图7是本专利技术所示总线的从机与主机的接口原理图；图8是本专利技术所示总线的从机内部电路示意图。【具体实施方式】下面结合附图详细说明本专利技术的具体实施例。本专利技术仅用一根数据线就可以实现主控制器与一个或一个以上从器件之间的半双工双向通信，从器件的工作电源可通过线性稳压器LDO从总线上获取不需要单独的电源支持。概括来说，支持Sino总线(所述单总线的简称)的器件用一个双向VCCIO端口与VSS就可以保证从器件全速运行，工作电源不再需要通过VDD管脚外接电源来实现，这样器件的接口数目将大大减小。Sino总线是一种单主机多从机的总线系统，总线可以挂载多个从器件，每种从器件采用漏极开路的方式连接到总线上，总线不需要外接上拉电阻。总线上的每个从器件都有唯一的特征编码，主机可以发送相应的特征编码来选择与之通信的从设备。Sino器件在工作时不能主动的发送数据，只有在主控制器对其进行命令指示时才会响应。图1是本专利技术所示的总线的结构示意图。如图1所示，主控制器的数据输入端VCCI和数据输出端VCCO均与从机的数据输入输出口 VCCIO连接，电源也通过该VCCIO端提供给从机。主机向从机数据输入时本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案如下:1.数据的输入输出与供电方式的实现如图1所示，数据的输入和输出都是通过VCCIO引脚。定义数据总线VCCIO上的高低电平分别为Vih与Vtt，数据传输的位周期为Tb。其中，VIH, Vil, Tb的大小可由用户根据实际情况定义。Vtt与Vih的电压值需保证从器件能正确的捕获总线VCCIO所传输的信号，且保证从器件能从VCCIO上获得稳定的工作电压。Tb的大小决定数据传输的速率。为了解释说明本专利，本文中定义Vih为5.9V，Vil为4.2V，Tb为8us。(I)数据输入数据输入是主器件通过VCCI向从器件送入5.9V/4.2V的不同占空比的高低电平信号来实现。0/1的定义如下:在一个位周期中，若高电平与低电平的比例为1:η (5 ^ 15),则传输的数据为O ;在一个位周期中，若高电平与低电平的比例为1:1，则传输的数据为I。`如图2所示，在位周期为8us的时间内，数据O是0.5us的高电平和7.5us的低电平，数据I是4us的高电平和4us的低电平。(2)数据输出参照图1，数据输本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种面向主从设备通信的单总线，其特征在于，所述单总线用于实现主控制器与至少一个从器件间的半双工双向通信及电源传输。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨维，张文荣，陆健，王成，
申请(专利权)人：上海晟矽微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31