一种基于单总线通信协议的总线仲裁系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种基于单总线通信协议的总线仲裁系统及方法，用于单总线网络，包括：多个主机，对所述单总线网络的总线进行传输控制；所述多个主机之间依据分时段位仲裁机制进行仲裁，通过分析所述总线的事务序列，采用总线空闲判定，在所述事务序列的仲裁域上进行分布式仲裁，并利用总线竞争命令进行有限竞争。本发明专利技术中，作为从机不需要做任何修改即可直接接入依据本发明专利技术搭建的单总线系统，并且由于所搭建总线的控制权只由初始化序列和命令字、ROM码以及主设备发送、接收的数据决定，没有中央主机，所以总线没有任何预定的优先权。特殊情况下，如需支持iButton，搭建总线系统时可指定一个缺省主机。

Bus arbitration system and method based on single bus communication protocol

The present invention provides a bus arbitration system and method based on a single bus communication protocol, which is used for a single bus network, including a number of hosts, and a transmission control for the bus of the single bus network; the multiple hosts arbitrated by a time-sharing arbitration mechanism and analyzed the transaction sequence of the bus. By using the bus idle decision, distributed arbitration is carried out on the arbitration domain of the transaction sequence, and the limited competition is made by the bus competition command. In the invention, the single bus system built according to the invention can be directly connected as a slave machine without any modification, and because the control power of the built bus is determined only by the initialization sequence and the command word, the ROM code and the data sent and received by the main device, there is no central master, so the bus has no predetermined advantage. Right first. Under special circumstances, if you want to support iButton, you can specify a default host when building the bus system.

【技术实现步骤摘要】
一种基于单总线通信协议的总线仲裁系统及方法
本专利技术涉及通信协议
,具体涉及集成电路芯片间或是分布式数据采集节点间单总线通信的仲裁机制。
技术介绍
单总线(1-wire总线)是Maxim全资子公司Dallas的一项专有技术，能够在单线条件下完成主从机之间数据通信和电流传输功能，具有节省I/O口线资源、结构简单、成本低廉、便于总线扩展和维护等诸多优点。但1-Wire总线数据传输速率较低，有两种速率：标准模式16kbps，高速(超驱动)模式为142kbps。通信采用主从结构，为一主机对一或多从机。1-wire设备拥有一个64位唯一标识码(ROM码),利用这个唯一特性,在同一条总线上可以同时挂接多个1-Wire设备。设备按照1-Wire通信协议进行工作是保障系统可靠的基本条件。1-Wire总线系统主从机之间以单双工方式在同一数据总线上分时交换数据,通过对总线上电平的高低设置来传递数据位1和0。要保证1-Wire总线系统的可靠运行,主从机之间必须严格遵守1-Wire通信事务序列,进行满足时序要求的数据通信。而1-Wire事务序列都是由一系列工作时序组成，最基本的工作时序包括设备初始化、主机写时序、主机读时序。1-Wire总线上的所有事务序列(由前述3种时序组成)均以初始化开始,初始化由主机发出的复位脉冲和从机响应的应答脉冲组成。应答脉冲使主机知道总线上有从机且准备就绪。初始化之后主从机之间通过读写时序开始命令传递及数据交换,写时序分为写0和写1,写时序开始后,1-Wire设备在采样窗口内对数据总线进行检测以得到主机发送的位数据。读时序同样分为读0和读1,读时序开始后,主机在采样窗口内对数据总线进行检测以得到设备发送的位数据。因此，现有的单总线仲裁机制会导致额外时序开销，从而增加系统负担，降低系统的反应速度。
技术实现思路
为解决以上问题，本专利技术是继承原单总线特性下提出一种总线仲裁机制，使用分时段位仲裁法，并将其用于搭建遵循单总线(1-wire)通信协议的多主机多节点互连单总线网络，且兼容原1-wire器件。具体的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种基于单总线通信协议的总线仲裁系统，用于单总线网络，包括：多个主机，对所述单总线网络的总线进行传输控制；所述多个主机之间依据分时段位仲裁机制进行仲裁，通过分析所述总线的事务序列，采用总线空闲判定，在所述事务序列的仲裁域上进行分布式仲裁，并利用总线竞争命令进行有限竞争。优选的，所述仲裁域是指在所述总线上的总线信号：初始化序列、读/写时隙中由且仅由主机方驱动总线并将总线拉低的时段。更优选的，所述由主机方驱动总线并将总线拉低的时段包括：初始化序列中的复位脉冲时段、写时隙中从时隙开始总线被拉低到最后被释放为高的时段、读时隙中从时隙开始拉低总线保持1微秒为止的时段。优选的，所述总线空闲判定的具体方法为：若所述总线使用统一的电源供电且无其它独立电源节点时，当所述单总线网络的节点设备上电复位后、或完成一个总线事务序列后监测到总线为高时即可认定总线空闲；若所述总线具有多个独立电源节点，则当节点设备在其上电复位后、监测到总线为高时，再连续监测总线一个延时时间段后认定总线空闲。更优选的，所述延时时间段为总线操作序列中最长的等待时延，即其取值为以下时延中的最大值：在线侦测高时延、总线操作时隙间的恢复时延、读写1时隙中的时延、及功能操作中的等待时延。优选的，所述总线竞争命令的ROM命令码为8位的全0，后面是启动事务序列的主机的64位ROM码。优选的，所述有限竞争是指，当一主机的连续竞争失败次数大于等于其内部预设值时，该主机在随后的总线竞争中可以使用总线竞争命令对总线进行预约。优选的，所述主机使用空选搜索命令显性地标示一串连续事务序列中的最后一个，以此标示一串连续事务序列的结束。更优选的，所述空选搜索命令的ROM命令码为8位的F0，后跟64次读-读-写第0位至第63位的ROM码周期；在所述周期中，从某位开始两次读时隙的返回值是1，即显性地标示本次搜索不选择任何一个总线上的节点设备。根据本专利技术的另一个方面，还提供了一种基于单总线通信协议的总线仲裁方法，用于单总线网络，其使用上述的系统。本专利技术的优势在于：作为从机，不需要做任何修改即可直接接入依据本专利技术搭建的单总线系统，并且由于所搭建总线的控制权只由初始化序列和命令字、ROM码以及主设备发送、接收的数据决定，没有中央主机，所以总线没有任何预定的优先权。特殊情况下，如需支持iButton，搭建总线系统时可指定一个缺省主机。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1为本专利技术的初始化序列仲裁域图；图2为本专利技术的写时隙仲裁域图；图3为本专利技术的读时隙仲裁域图；图4为本专利技术的主机的仲裁过程示意图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本专利技术的示例性实施方式。虽然附图中显示了本专利技术的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本专利技术而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本专利技术，并且能够将本专利技术的范围完整的传达给本领域的技术人员。本专利技术是在继承原单总线特性下提出的一种总线仲裁机制，使用分时段位仲裁法，并将其用于搭建遵循单总线(1-wire)通信协议的多主机多节点互连单总线网络，且兼容原1-wire器件：即其作为一个从机，不需要做任何修改即可直接接入依据本机制搭建的单总线系统。通过对原单总线事务序列分析，采用特有总线空闲判定方法、在专属的仲裁域上进行分布式仲裁，并利用特殊命令进行有限竞争，且总线的竞争开销为零。由于所搭建总线的控制权只由初始化序列和命令字、ROM码以及主设备发送、接收的数据决定，没有中央主机，所以总线没有任何预定的优先权。特殊情况下，如需支持iButton，搭建总线系统时可指定一个缺省主机。本专利技术提出的单总线的仲裁机制采用分布式、无额外时序开销的分时段位仲裁机制。针对1-wire总线多节点互连网络是否采用多电源(分布式)供电方式的不同则其仲裁算法略有不同。依据本专利技术提出的仲裁机制搭建的多主机多节点互连单总线网络中所接入的节点设备功能上可分为从机或主机。主机为总线事务序列的发起者并执行仲裁(同时也响应该事务序列)；从机仅响应并反馈相应的数据。而本专利技术中单总线的仲裁基本规则为：在仲裁时域期间监测总线值是否与本主机的驱动值相同，若不同则意味着总线发生竞争，此主机立刻停止操作同时放弃对总线的控制；由于1-wire总线采用“线与”连接，则当其驱动为“1”时而发现总线为“0”，即代表本主机竞争失败应即刻放弃操作。考虑1-wire网络中有节点设备采用寄生供电，则主机在监测到总线空闲且同时满足网络中所有节点设备(主要为采用寄生供电的节点设备)电源条件时才能启动传输。而如何判断总线当前时刻是否空闲着？本专利技术中，针对当前1-wire网络是否采用多电源供电方式其判断机制是不同的，下面详细论述本专利技术提出的总线仲裁机制。本专利技术提出了一种基于单总线通信协议的总线仲裁系统，用于单总线网络，包括：多个主机，对所述单总线网络的总线进行传输控制；所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于单总线通信协议的总线仲裁系统，用于单总线网络，其特征在于，包括：多个主机，对所述单总线网络的总线进行传输控制；所述多个主机之间依据分时段位仲裁机制进行仲裁，通过分析所述总线的事务序列，采用总线空闲判定，在所述事务序列的仲裁域上进行分布式仲裁，并利用总线竞争命令进行有限竞争。

【技术特征摘要】
1.一种基于单总线通信协议的总线仲裁系统，用于单总线网络，其特征在于，包括：多个主机，对所述单总线网络的总线进行传输控制；所述多个主机之间依据分时段位仲裁机制进行仲裁，通过分析所述总线的事务序列，采用总线空闲判定，在所述事务序列的仲裁域上进行分布式仲裁，并利用总线竞争命令进行有限竞争。2.根据权利要求1所述的基于单总线通信协议的总线仲裁系统，其特征在于：所述仲裁域是指在所述总线上的总线信号中仅由所述主机驱动总线并将总线拉低的时段。3.根据权利要求2所述的基于单总线通信协议的总线仲裁系统，其特征在于：所述由主机驱动总线并将总线拉低的时段包括：初始化序列中的复位脉冲时段、写时隙中从时隙开始总线被拉低到最后被释放为高的时段、读时隙中从时隙开始拉低总线保持1微秒为止的时段。4.根据权利要求1所述的基于单总线通信协议的总线仲裁系统，其特征在于：所述总线空闲判定的具体方法为：若所述总线使用统一的电源供电且无其它独立电源节点，在所述单总线网络的节点设备上电复位后、或完成一个总线事务序列后监测到总线为高时即可认定总线空闲；若所述总线具有多个独立电源节点，则当节点设备在其上电复位后、监测到总线为高时，再连续监测总线一个延时时间段后认定总线空闲。5.根据权利要求4所述的基于单总线通信协议的...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：北京七芯中创科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11