CN100384187C - 物理层电路和接口电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及IEEE1394总线的物理层电路(21)。由无线桥接器(9)装置互相连接1394设备的两个群集器的地方。一个群集器的设备与桥接器不知道的另一群集器的设备通信。在此方案中有两种存在于各群集器中不同类型的1394设备。一个设备是桥接器入口并有桥接器功能。在群集器中的所有其它1394设备没有桥接器功能。因为有桥接器功能的设备要求有缓冲节点-ID分组数据的特殊缓冲器存储器(22)，通常有两种要求不同类型1394设备的不同类型的物理层电路。本发明涉及如何实现在不同类型的1394设备中使用同样类型的物理层电路(21)的问题。本发明由在物理层电路(21)中的配置装置(24)解决问题。此配置装置意味着由在缓冲器存储器(22)中缓存节点-ID分组数据，能配置物理层电路(21)为支持桥接器功能的桥接器入口物理层电路，或能配置物理层电路(21)为停用缓存节点-ID分组数据的标准物理层电路。新类型的物理层电路是与标准物理层电路针兼容的。

Description

物理层电路和接口电路
技术领域
本发明涉及通信总线接口电路的物理层电路及接口电路。
背景技术
IEEE1394总线在家用系统领域中已成为重要的通信总线。IEEE1394串行总线已提供国际标准，并且是从消费者电子设备领域的终端之间广泛可接受的数据交换总线，前面提到的标准的准确设计是：高性能串行总线IEEE标准，(IEEE)STD1394-1995，IEEE纽约，1996年八月。在2000年参考IEEE1394a-2000改进的版本已定案。
IEEE1394总线是有线总线，规定在总线线路上最多63个终端可参与通信。63个终端可分布在单元住房或住宅中。两个终端之间的最大距离是4.5米，然而也存在克服距离极限的解决方案。
所有有线总线系统的问题是总线电缆要求安装在总线终端所位于的各个房间。此问题给出对IEEE1394标准无线扩展的要求的增长。用无线连接或桥接器，独立设备或设备群集器与第一群集器通信。
今天，已存在能使用无线连接/桥接的无线通信系统。文件“宽带无线电广播接入网(BRAN；Hiperlan/2；基于收敛层的分组数据；部分3：IEEE1394服务规范收敛子层(SSCS))”定义在ETSI BRAN Hiperlan/2无线网上仿真IEEE连接层的子层。同样地，这可以在有线1394总线或独立无线设备之间的桥接设备中存在。
不同总线(有不同总线-ID)的内部连接涉及IEEE1394桥接器，这是当前由IEEE1394.1工作组定义的。因为使用不同总线-ID，在桥接器上的应用操作应该是桥接器知道的。
连接群集器的1394总线电缆到无线桥接器的逻辑单元必须有标准一致的1394接口，但另一方面它必须有关系到网络的自配置阶段的一些附加功能。1394总线有使用期限插入能力，并且每次设备加入或从总线移去时执行总线复位。总线复位后，各总线节点向总线发送自-ID分组数据，由此在总线上的所有其它终端知道在总线上存在多少终端。ID数是6比特数，因此可以辨别64个设备。在1394标准中有定义的特殊处理，用此ID数分配给终端。这在后面有详细的描述。
现在，对通过无线桥接器连接的两个群集器，单独解释这样做的处理是充分的。这是因为无线桥接器使得在两个群集器之间的总线复位隔离。由于在他的家中存在两个或多个1394群集器，存在的问题是消费者不接受对总线终端控制的限制。因此，消费者希望有显示一个单个群集器形式的网络拓扑，能够从不同的位置容易的控制各种设备。因此，存在的要求是配置在网络中的所有终端均属于一个1394总线，并且这要求修改自配置阶段，这是在群集器之间有桥接器电路的群集器中必须以合作方式执行的。
通过无线连接与网络连接的第二群集器的设备是不知道的。为了得到透明的运作，无线逻辑单元产生反映两方总线上拓扑的自-ID分组数据是必须。
在本申请人的欧洲专利申请01250155.7中已提出此问题的解决方案。根据此解决方案，无线桥接器逻辑单元的1394接口电路的物理层电路必须有附加的缓冲器存储器，在其中可以缓存与无线逻辑单元不相连接的群集器中的总线终端的自-ID分组数据。在每次总线复位后，进行的处理是转移在无线连接上传输桥接器的另一侧上的群集器中的总线终端的自-ID分组数据。
此解决方案的瓶颈是不同的物理层电路必须在无线连接的逻辑单元中使用，而不是两个群集器的所有其它总线终端。
从现代化的生产线需求，如果相同物理层电路可用于两种总线终端类型将是有利的，不管是部分无线连接或不是。
发明内容
本发明的目的是提供一种能用于总线终端，桥接器入口逻辑单元或桥接总线终端出口类型的通信总线的物理层电路。
由物理层电路得到此目的，其包括桥接器功能必须的缓冲器存储器，也包括配置装置，能配置物理层电路为支持桥接器功能的桥接器入口物理层电路，或配置物理层电路为在断开的缓存存储器中有缓存的自-ID分组数据的标准物理层电路。此解决方案的优点为，物理层电路的一个类型能用于不同类型的总线终端，即桥接器入口总线终端或非桥接器入口总线终端。
物理层电路的进一步的改善是可能的。配置装置可由在物理层电路中的配置寄存器组成，它有一个或多个专用于启用或断开节点-ID分组数据缓存的寄存器位置，即桥接器功能。它的优点为，在装配线上的安装过程中，简单的用软件的方法执行对配置寄存器写访问，实现配置。
物理层电路有与配置寄存器连接的针。在此情况中，在通电后自动配置物理层电路是可能的。当然相应的高或低电位需要作用到针。因此使得软件方法作配置是不必要的。
优选的，此针位于不支持桥接器功能的标准的物理层电路有电源接地针或电压源的地方。这意味着在标准总线终端的接口电路中配置针会拉向低/高电位。低/高值应该复制到配置寄存器中，当读出时必须解释桥接器功能是关闭的。通信总线的典型物理层电路有大量地/电压针，使得取走这些针之一不引起芯片设计大的问题。
典型的IEEE1394接口的物理层芯片有多于一个端口连接总线电缆。因此在包括此物理层电路的接口设备中，这些端口之一保持不使用是有利的，即不连接到相应总线电缆的插槽。这在整个网络的自配置阶段时避免了问题。如果没有用此方法，总线拓扑不可能正确的重新产生，因为在自配置阶段时只反映一个群集器的总线拓扑。
附图说明
在附图中说明本发明的实施例，并在下面的描述中更详细的解释。
图1显示通过无线桥接器互相连接的两个1394群集器；
图2显示1394总线接口电路的框图；
图3显示自-ID分组数据的格式；
图4显示没有启动的桥接器功能的标准总线终端的框图；
图5显示是有启动的桥接器功能的总线终端的无线连接的无线逻辑单元；
图6显示根据电路的物理层电路的针分配。
具体实施方式
图1显示有1394总线终端和它们之间无线桥接器的两个1394总线。第一1394总线指派参考数字7，用参考数字1和2显示第一和第二1394设备。此设备可以是消费者电子设备如电视机，VCR，便携式摄像机，机顶盒，DVD播放机等，或计算机设备如PC，笔记本电脑等。这些设备各个都是标准的一致的1394设备，并有相应的1394接口10。
无线连接9的第一收发器逻辑单元用参考数字3表示。此逻辑单元也要求有1394接口，因为它也连接到1394总线连接7线。在图1中相应接口有参考数字11。这已表示这是与设备1和2的接口不是同样的1394接口。1394接口11有涉及本发明的附加功能。收发器逻辑单元3还有另一无线传输接口12。有已经存在的支持高速通信的无线协议。作为例子提及的Hiperlan系统。文件“宽带无线电广播接入网(BRAN)；Hiperlan/2；基于收敛层的分组数据；部分3：IEEE1394服务规范收敛子层(SSCS)定义在ETSI BRAN Hiperlan/2无线网上仿真IEEE连接层的子层。其它的无线连接的无线通信协议的例子是IEEE802.11系统，蓝牙系统和DECT系统。
在此应用中术语“桥接器”用于无线逻辑单元3和6建立桥接器的定义。这由在图1中的参考数字9指出。术语“桥接器入口”用于见图1的一个无线逻辑单元3或6建立桥接器入口的定义。有时这两种表示用于作为例子的桥接器代替无线逻辑单元的不同方式，入口是逻辑单元的一部分。表示性地提到不认为在权利要求中使用的桥接器和桥接器入口的表示是有限制的。
有另一显示在图1中的1394设备的群集器，有它自己的1394总线8。描述有标准1394接口10的两个1394设备4和5。无线桥接器9的第二逻辑单元6连接到总线8。作为本发明的概念，要求在包括无线收发器逻辑单元3和6一起的两个群集器中的总线终端总量小于或等于63。这是因为有无线桥接器9的群集器一起合并，从1394设备的观点，从不同的群集器的设备之间的数据通信与在一个群集器中设备之间的通信相比较，决不是不同的。然而在1394群集器中最大允许的总线节点数是63。这规定无线桥接器的收发器逻辑单元成为根设备的总线是远程总线。在两种总线中，如果无线桥接器的收发器逻辑单元已成为根设备，则必须像如掷游戏骰子一样决定哪个设备成为根设备。
在欧洲专利申请00402901.3中描述在远程群集器中仅有一个1394设备的方案。在欧洲专利申请01400826.2中描述在远程群集器中有多于一个1394设备的方案。
图2显示1394接口10或11的原理性结构。1394接口再分成两部分，物理层部分21和数据连接层部分20。两者可集成为一个单一的芯片或两个截然不同的芯片。原则上在功能强的微控制器上运行的软件实现数据连接层部分也是可能的。修改的1394接口11也有同样的原理性结构。修改涉及在物理层部分的特殊缓冲器存储器22和它的管理装置。在欧洲专利申请01250155.7中详细描述它们。因此本发明的公开也表示性的涉及此应用。
为了了解物理层芯片的修正，首先解释在总线复位的情况中发生了什么是有帮助的。1394设备从总线拔开(断开)或插上(连接)总线时，每次执行总线复位。1394总线标准提供完全的有作用的插入能力。由提供总线复位的电子装置检测的在总线线路上的特殊电压变化，完成总线终端的插入或移去。在总线复位后网络随后自配置阶段。在自配置阶段时各总线终端发送它的自-ID分组数据到总线，通知存在于网络上的每个其它终端。
自-ID分组数据有在图3中的格式。由最后32比特是前32比特的反向的64比特组成。当然在1394标准本身中解释自-ID分组数据的所有比特。在这里表示性的解释其中的一些。在自-ID分组数据的开头有总线终端的物理ID数。此字段有相应于数字0…63的6比特长度。在自-ID分组数据的结尾有总线终端的端口P0和P2的2比特字段。用两个比特不仅能通报终端中端口的存在，也能通知端口是否是在使用中和连接到总线拓扑中的父节点或子节点。根据IEEE1394标准，总线终端能装备多到16端口。如果终端有多于3个端口，在第二或第三自-ID分组数据中报告它们的状态。在自-ID分组数据中的最后比特m有指出第二或第三自-ID分组数据是否发送的功能。在这些自-ID分组数据中，报告1394设备的端口的状态。用在半双工操作模式中的1394总线数据通信是可能的。因此，仅一个终端正在发送数据到总线并正监听复位。依赖于总线拓扑以确定的方式总线授予终端(特别是不管终端是枝或叶)。以从零开始的总线授予的次序将物理的ID-数分配给终端。为了寻址数据分组数据，不仅使用物理ID-数(节点-ID)。在寻址时也必须考虑每条总线本身的总线-ID。
在显示在图1的总线结构的情况中，在总线复位后自配置时出现许多问题。设备不知道它们通过无线连接与网络连接。桥接器设备使得总线复位隔离。自-ID分组数据需要通过无线连接从一个群集器转发到另一群集器。
现在认为总线复位发生在群集器总线7。由在群集器中的所有终端1，2，3检测复位。在总线复位后终端相继地发送它们的自-ID分组数据。为了稍后能产生正确的地址，在群集器的各终端收集在更高的软件层的相应信息，例如在收发层。在收发器逻辑单元3中的接口11也接收各个自-ID分组数据，并通过无线连接转发它们到第二收发器逻辑单元6。收发器逻辑单元3也产生自-ID分组数据并发送它们到1394总线7。在第一次尝试中无线收发器逻辑单元3运行在传代模式(legacy mode)，并且不考虑由1394电缆代替桥接器的情况产生自-ID分组数据，并将有不同的物理ID数。
在从群集器总线收集所有的自-ID分组数据后，逻辑单元3由软件方法在群集器总线上启动总线复位。自-ID分组数据再在总线上传输。不同的是当逻辑单元3转到发送它的自-ID分组数据时，不仅产生它自己的自-ID分组数据，也产生在远程群集器中的终端的所有自-ID分组数据，由此逻辑单元3考虑如果无线连接由1394电缆代替将产生的拓扑，产生自-ID分组数据。由代表在群集器总线中的终端的逻辑单元3产生的下面的自-ID分组数据称为人造自-ID分组数据。
下一步，由在逻辑单元6中的软件方法在远程总线8上也开始总线复位。逻辑单元6从群集器总线收集所有自-ID分组数据，并产生在此步骤相应的人造自-ID分组数据。在此步骤后，定案自配置并能继续正常的数据通信。
如上面解释的完成透明的操作，在无线收发器逻辑单元3和6的接口11中的物理层芯片产生反映两边总线上的拓扑是必然的。
为此，由物理层电路自动产生的人造自-ID分组数据的内容存储在可以是寄存器库或RAM的物理层电路的特殊缓冲器存储器22中。考虑自-ID分组数据的格式，仅各个自-ID分组数据的第一个四字节(first quadlet)的信息存储在此寄存器库中。各个自-ID分组数据的第二个四字节(secondquadlet)由物理层电路本身在不工作中建立(第一个四字节的逻辑反)。
每个节点的自-ID分组数据的数目依赖于每个节点实现的端口。根据IEEE1394a-2000版本最大数是每个节点的三个自-ID分组数据，在标准IEEE1394-1995中是四个。与老的版本的兼容导致缓冲器存储器的最小容量为
16字节*62节点＝992字节。
无线连接的微控制器提供人造自-ID分组数据的信息。此信息存储在物理层电路的缓冲器存储器中。
图4显示硬盘驱动器的框图。硬盘驱动器的三个主要部分是硬盘驱动器15，微控制器14和IEEE1394接口10。从这些部件中，只是接口10显示得很详细。附图还显示接口电路10包括两个主要的部件，物理层电路21和数据连接层电路20。从物理层电路21，独立显示三个1394端口23，缓冲器存储器22和配置寄存器24。硬盘驱动器配置为标准1394总线终端。在此情况中，配置寄存器24的项是0，这意味着物理层电路21不支持桥接器功能，因此，不使用缓冲器存储器22缓存通过无线桥路从远程总线接收的自-ID分组数据。在此情况中，所有三个端口23连接到在硬盘驱动器1机架的相应1394插槽上。有配置寄存器24的物理层电路21的配置是物理层电路21没有附加的桥接器功能，这特别意味着不使用缓冲器存储器22存储任何自-ID分组数据。
图5显示从图1框图的无线连接9的无线逻辑单元。此逻辑单元也由三个主要部分组成。参考数字13表示微控制器，参考数字11表示1394总线接口，参考数字12表示Hiperlan/2接口。Hiperlan/2接口如在图5中所示与接收和发送天线连接。同样只是1394接口11显示得很详细。此接口电路11由两个主要部分组成物理层电路21和数据连接层电路20。在此情况中，配置寄存器24的项是1，这意味着物理层电路21有桥接器功能，因此使用缓存通过无线桥接器9从远程总线接收的自-ID分组数据的缓冲器存储器22。仅是三个端口23中的两个与在无线逻辑单元3的机架中的相应插槽连接。三个端口23中的一个仍是开的，这意味着在此端口上没有物理的数据交换发生。然而，占用的端口23可认为虚拟端口，在此端口上发生与无线逻辑单元即无线逻辑单元6的计数器的通信。在没有占用的端口23上没有物理发生与无线逻辑单元6的通信。需要传送到此逻辑单元的并将从此逻辑单元接收的数据必须在更高层重新格式化，例如应用层，它们能转换到Hiperlan/2接口12，然后能用规定的Hiperlan/2协议与另一边通信。然而，虚拟端口是必须的，因此在总线复位后，考虑在无线桥接器之后在虚拟端口上有连接1394接口的多个设备，物理层电路21产生正确的自-ID分组数据。
在图6中显示根据本发明的物理层电路的针分配。对来自TexasInstruments TSB41LV03A现有的物理层IC，这些针除了一个针外是同样的。此修改的针是36号针。在现有的Texas Instruments IC中，此针也是，称为AGND像上面的针36的四个针的接地针。根据本发明的物理层电路在此位置有称为配置针CON。因此，此针不与IC的模拟地连接。它代替与读/写寄存器24连接。针仅连接到读/写寄存器24的一个寄存器位置是足够的。
在上面提及的Texas Instruments物理层IEEE1394IC的一览表上解释显示在图6的所有其它针分配。作为本发明的公开，因此，也表示性的涉及此一览表。独立显示的也是三个IEEE1394总线端口23和是新设计的芯片的附加部分的缓冲器存储器22。此缓冲器存储器不包含在TexasInstruments芯片TSB41LV03A中。显示在图6的实施例中，读/写寄存器24装载相应于在芯片初始化步骤时引向针36的电位值。在此初始化步骤后软件读出此读/写寄存器24，作芯片的必要的配置(例如由编程设计缓冲器管理的状态计算机)。
在上面提及的申请人的欧洲专利01250155.7申请中已解释人造自-ID分组数据如何传送到缓冲器存储器22。概要的，如果通过Hiperlan/2接口12接收人造自-ID分组数据，从更高层对在物理层电路的配置和状态寄存器部件中的特殊寄存器做写访问。此写访问解释为人造自-ID分组数据的相应输入，数据字移入缓冲器存储器22。相对地增加缓冲器存储器22的地址计算器。因此，在物理层电路中不需要此附加桥接器功能的一些附加针。
本发明不限于公开的实施例。在本应用的权利要求范围中的各种修改是可能的。配置物理层电路的针可以是，当物理层电路集成在没有桥接器功能的标准IEEE1394总线接口中时，不使用额外针。
总线电缆的端口数不要求与相应插槽都连接。依赖于应用在一个1394设备中，相比其它的端口，多个可以与相应插槽连接。
在物理层电路通电后，由硬件对配置寄存器24作自动的异步方式的写入。对此可以使用许多不同的硬件实现方法。
桥接器不必须是无线桥接器，特别不必须是Hiperlan/2桥接器。通信总线也不必须是IEEE1394总线。

Claims (8)

1.一种对第一通信总线(7)接口电路的物理层电路，物理层电路包括通过桥接器电路从第二通信总线(8)接收自-ID分组数据的缓冲器存储器(22)，其特征在于物理层电路(21)包括配置装置，通过在缓冲器存储器(22)中缓存自-ID分组数据配置物理层电路(21)作为支持桥接器功能的桥接器入口物理层电路，或通过断开自-ID分组数据的缓存，配置物理层电路(21)作为不支持桥接器功能的标准物理层电路。
2.根据权利要求1所述的物理层电路，其特征在于配置装置包括有专用于启动或断开自-ID分组数据的缓存器存储器的配置寄存器。
3.根据权利要求2所述的物理层电路，其特征在于配置寄存器是读/写寄存器。
4.根据权利要求2或3所述的物理层电路，其特征在于用于配置所述物理层电路(21)的配置管脚(CON)与专用于启动或断开自-ID分组数据的缓存器存储器的配置寄存器连接。
5.根据权利要求4所述的物理层电路，其特征在于物理层电路的管脚位于不支持桥接器功能的标准物理层电路有电源管脚，即接地管脚或电压源管脚的地方。
6.根据权利要求1所述的物理层电路，其特征在于第一和第二通信总线(7，8)是IEEE1394总线，桥接器(9)是根据Hiperlan/2标准执行无线通信的无线桥接器。
7.根据权利要求1所述的物理层电路，其特征在于第一通信总线(7)的端口(23)数n∈[2，3，…]。
8.用于第一通信总线(7)的接口设备包括根据权利要求7的物理层电路(21)，其中物理层电路(21)配置为有启动的缓存自-ID分组数据的桥接器入口物理层电路，其特征在于第一通信总线(7)的端口(23)的最大值n-1连接到用于总线电缆插入的相应的插槽。
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