用于高速数据和电力分配的双线通信系统技术方案

本发明专利技术涉及用于高速数据和电力分配的双线通信系统。本发明专利技术的各种实施例提供了简单的(例如，在从设备中不需要微控制器)、与嵌入式时钟信息同步的、便宜的、汽车EMC兼容的并且具有用于大量从设备/外围设备的足够的速度和带宽的双线(例如，非屏蔽双绞线)总线系统，并且还提供了可以用于各种通信系统(例如双线总线系统)的各种协议。双线总线可选地可以是自供电的，即，主设备可以在双线总线上为从设备提供电力。本发明专利技术方法的各种实施例用于发现、配置以及协调通信系统中的电子设备与从设备之间的数据通信。尽管参考双线点对点总线系统对示例性实施例进行描述，但是方法还可以用于其它通信系统。包括了用于控制总线和从设备的顺序供电的规定。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】用于高速数据和电力分配的双线通信系统本申请是进入中国国家阶段申请日为2014年5月13日、申请号为201280055576.7，专利技术名称为“用于高速数据和电力分配的双线通信系统”的专利技术专利申请的分案申请。相关申请的交叉引用本专利申请要求2011年10月5日提交的专利申请号为61/543，379的美国临时专利申请(代理案号为2550/D57)的权益，其全部内容通过引用并入本文。本专利申请还要求2011年10月5日提交的专利申请号为61/543，380的美国临时专利申请(2550/D60)的权益，其全部内容通过引用并入本文。
本专利技术通常涉及通信总线技术，并且更具体地涉及用于高速数据和电力分配的双线通信系统。
技术介绍
如通常已知的，通信系统常常具有与控制单元通信的各种类型的传感器和/或致动器。例如，现代车辆通常具有头单元，该头单元不只是汽车收音机，而且还充当处理来自各种传感器的信号并且将信息发送到各种致动器的控制单元(例如，用于声音控制、免提机服务、紧急路边援助等等)。图1示意性地示出了具有头端控制单元102的车辆头端118和相关外围设备。在该图中，头端控制单元102与音频ADC 106、AM/FM/蓝牙RF收音机108和音频DAC 112之间的相应连接，以及音频DAC 112与放大器114之间的连接是头单元118内的本地连接，而传声器104与音频ADC 106之间的连接和放大器114与扬声器116之间的连接是与电缆的远程连接。在该图中，头单元118还包括一个或者多个通信接口(例如，MOST、CAN、以太网等等)在此由块110表示。图2示出了本领域公知的一些示例性传声器连接。图3是示出了根据图1所示头单元的示例性机动车传声器布线的示意图。如可以看到的，传声器有过量的接线，该接线是昂贵的并且增加了车辆重量。因此，在车辆中越来越频繁地使用传声器用于诸如免提系统、各种设备的声音控制、紧急路边援助以及其它远程服务、有效噪声消除乃至车载通信(例如，对讲机、乘客跟乘客以及驾驶员跟乘客的通信)的事情。在机动车中，尽管在后视镜上或者靠近后视镜通常安装了一个或者两个传声器，但是提出额外地或者可选地在其它结构(例如车辆顶衬、安全带皮带和/或头靠)中安装传声器。在一些提案中，多个传声器(例如，数字MEMS传声器)将共同用于若干位置中的每一个(例如，三个独立的传声器或者具有三个传声器的传声器阵列)中，例如用于波束形成或者波束控制。在某些情况下，对于头端控制单元可能必需或者期望向通信系统中的各种装置发送音频信息。在图1中，头单元118可以分解其功能中的一些并且使用与电缆的远程、数字连接用于头端控制单元102与音频ADC 106、AM/FM/蓝牙RF收音机108和音频DAC 112之间的链接。附加控制和状态信息的传输进一步地扩展功能性并且使特征实现为远程控制和远程显示。通常，头端控制单元需要用于连接至各种传感器和/或致动器的多个连接器(或者端口)。一些现有总线系统包括:基于MAC控制器的总线系统，例如MOST 150 (光学的、非常昂贵、光学电缆不实用)、M0ST50(电学的、昂贵、在每个节点处需要转换器和微控制器)、FleXray (复杂、有同步问题和带宽限制)；基于SPDIF/AES3的总线系统，例如SPDIF(192kBit/s、24位、立体声、没有多信道支持、昂贵的电缆)、差分(AES3)-差分、没有多信道支持)、多信道ADAT、AES10-MADI (昂贵的电缆和连接器)、El/Tl (ISDN)-(太慢、不足够的信道支持)、专用总线；以及视频+ 音频链接(例如 Nat1nal Semiconductor 的 FPD 或者 Inova 的 APIX)。这些系统使用昂贵的电缆/连接器，是点对点系统并且对于不需要视频链接的系统来说太昂虫贝ο可以在 http:// www.1nterfacebus.com/Design Connector Automotive, html处找到各种汽车总线的概况。示例性实施例的
技术实现思路
一个实施例包括用于双向点对点总线的主设备，其中主设备包括用于连接下游双线总线段的下游双线总线段接口 ；具有收发器下游双线接口的收发器；分别将收发器下游双线接口连接至下游双线总线段接口的第一和第二下游交流耦合；其中收发器被配置为通过第一和第二下游交流耦合将数据信号传输至下游双线总线段接口，数据信号被编码以允许下游从设备得到时钟信息。在各种可选实施例中，主设备可以进一步包括第一和第二下游滤波器，分别耦合至下游交流耦合与下游双线总线段接口之间的第一和第二下游连接以对下游双线总线段施加来自电源的偏置电压。滤波器可以包括铁氧体。主设备可以包括电源，或者电源可以在主设备外部。在某些实施例中，收发器包括发送器、接收器和开关系统，该开关系统被配置为选择性地将发送器连接至下游双线总线段接口以用于将下游数据传输到下游双线总线段上并且被配置为选择性地将接收器连接至下游双线总线段接口以用于从下游双线总线段接收上游数据。主设备可以包括至少一个电源开关，用于通过第一和第二下游滤波器选择性地对下游双线总线段施加偏置电压。至少一个电源开关可以被配置为默认为打开状态，以使得当激活主设备时，不对下游双线总线段施加偏置电压。主设备可以包括在收发器与下游双线总线段接口之间耦合的下游共模扼流圈。主设备可以包括禁止或者限制设备耦合至下游双线总线段接口的电路，用于在下游双线总线段的双线中的任何一个电短路或者耦合至可能是破坏性的电压电平的情况下从下游双线总线段电气地保护主设备。主设备可以包括耦合至下游双线总线段接口的至少一个电路监控设备，用于检测主设备处的明线情形、主设备处的短路情形、负线到接地的短路或者类似低电压沉、正线到接地的短路或者类似低电压沉、正线到高电压电源的短路、负线到高电压电源的短路和/或反向极性。另一个实施例包括用于双向点对点总线的从设备，其中从设备包括用于连接上游双线总线段的上游双线总线段接口 ；用于连接下游双线总线段的下游双线总线段接口 ；具有收发器上游双线接口和收发器下游双线接口的收发器；分别将收发器上游双线接口连接至上游双线总线段接口的第一和第二上游交流耦合；分别将收发器下游双线接口连接至下游双线总线段接口的第一和第二下游交流耦合；其中收发器被配置为从接收自上游双线总线接口的编码数据信号得到时钟信息并且被配置为通过第一和第二下游交流耦合将数据信号传输至下游双线总线段接口，数据信号被编码以允许下游从设备得到时钟信息。在各种可选实施例中，从设备可以进一步包括(I)第一和第二上游滤波器，分别耦合至上游双线总线段接口与上游交流耦合之间的第一和第二上游连接以用于输出从上游双线总线段分接的偏置电压；(2)第一和第二下游滤波器，分别耦合至下游交流耦合与下游双线总线段接口之间的第一和第二下游连接以用于对下游双线总线段施加从由第一和第二上游滤波器输出的偏置电压得到的偏置电压；以及(3)电源，包括被耦合以接收由第一和第二上游滤波器输出的偏置电压的电源输入和被配置为向从设备提供电力的电源输出，其中第一和第二上游交流耦合基本上将收发器与上游双线总线接口上的偏置电压隔离。滤波器可以包括铁氧体。在某些实施例中，收发器可以包括发送本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种被配置用于通信总线上的低延迟通信的电子设备，包括：第一电路，用于：在通信总线上与至少一个上游设备通信，其中所述至少一个上游设备包括主设备，周期性地从所述主设备接收在所述通信总线上向下游传送的同步控制帧，以及在所述通信总线上向上游发送同步响应帧，其中所述同步响应帧来源于所述通信总线上的最下游设备；第二电路，用于从所述同步控制帧得到时序信息；以及第三电路，当下游设备耦合至所述通信总线时：向下游地将所述同步控制帧发送至所述下游设备，以及从所述下游设备接收所述同步响应帧。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·凯斯勒，
申请(专利权)人：美国亚德诺半导体公司，
类型：发明
国别省市：美国;US