CN101146088A - 一种数据总线结构及应用该结构的数据传输方法 - Google Patents

一种数据总线结构及应用该结构的数据传输方法 Download PDF

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CN101146088A CNA2007100310510A CN200710031051A CN101146088A CN 101146088 A CN101146088 A CN 101146088A CN A2007100310510 A CNA2007100310510 A CN A2007100310510A CN 200710031051 A CN200710031051 A CN 200710031051A CN 101146088 A CN101146088 A CN 101146088A
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Abstract

本发明公开了一种数据总线结构及应用该结构的数据传输方法。它包括主机和至少一个接收单元，各接收单元采用串联的方式连接，每个接收单元包括有一总线缓冲器，总线缓冲器有条件的开通，将数据传输给下一接收单元，采用单线传送、总线连接缓冲、单元内总线开关的方式来实现地址可编码、数据总线缓冲不衰减达到长距离多节点传送的目的；其结构简单、使用可靠，可以大规模的工业化生产，廉价而方便地实现从主机到各种终端单元的数据传送、控制、显示等。本发明可广泛用在集成电路、家用电器、仪器仪表、灯饰照明、大型显示、通信及各种远程电子设备的集中控制、数据传送、数据显示等多种功能的系统，完成各种设备之间的数据传送。

Description

一种数据总线结构及应用该结构的数据传输方法
技术领域
本发明涉及一种数据传输的总线结构及应用该结构的数据传输方法，特别是一种在集成电路、家用电器、仪器仪表、灯饰照明、大型显示、通信及各种远程电子设备传送数据时可自动编址的总线结构和应用该结构的数据传输方法。
背景技术
数据传送系统，通常被称之谓“数据总线”。目前市场主流有USB总线、SPI总线、CAN总线、I2C总线等多种方式。参照图1，目前传统的数据总线通常采用由主机向固定地址传送数据的方式，实现数据采集处理，这需要先在电路设计阶段就要确定好接收单元的地址，实际应用时就可以传送数据了。这种方式的弊端就是采用固定的地址，每个不同的接收单元需要不同的地址设定，不利于大批量工业化生产，并且采用连接线较多，当传输数据较远时，由于传输电容、外部干扰及总线驱动能力的影响，导致可靠性降低，要解决这一问题，必须增加驱动放大等中继设备，这造成采用传统方法的产品价格昂贵，从而影响其大规模的应用，而仅被少数高端产品采用，不能普遍推广，使用范围受到限制。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的第一个目的在于提供一种使用可靠、可大规模工业化生产、廉价而方便的数据总线结构；
本发明的第二个目的在于提供一种基于上述数据总线结构，实现从主机到各种终端接收单元的可自动编址的数据传输方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种数据总线结构，它包括主机和至少一个接收单元，主机和接收单元以及各接收单元之间通过数据线连接；每个接收单元均包括译码器、地址寄存器、控制寄存器和数据寄存器，所述的各接收单元采用串联的方式连接，每个接收单元还包括有一总线缓冲器；主机发送数据给译码器和总线缓冲器，译码器传送数据给地址寄存器、控制寄存器和数据寄存器，地址寄存器和控制寄存器传输数据给总线缓冲器，总线缓冲器将数据传输给下一接收单元。
另外，进一步，所述的地址寄存器包括高位地址寄存器和低位地址寄存器；所述的译码器、寄存器和总线缓冲器组成一个集成块。
一种应用上述数据总线结构的数据传输方法，数据传输按照下列步骤执行：
a、主机发送系统复位信号，系统复位；
b、主机发送地址编码数据，第一接收单元中的译码器根据收到的地址编码数据对地址寄存器编码，将分配的地址写入地址寄存器并锁定地址，完成对第一接收单元的编码；
c、将控制寄存器设置为预定的值，同时打开第一接收单元中的总线缓冲器，将数据传输给下一接收单元，下一接收单元作为新的第一接收单元接收数据；
d、改变分配地址，重复步骤b和步骤c，直到最后一个接收单元，完成对整个系统的地址分配及工作方式的设定；
e、主机根据已经分配的地址，传送数据到对应的接收单元中，完成整个系统的数据传输。
本发明的有益效果是：本发明的各接收单元采用串联的方式连接，每个接收单元包括有一总线缓冲器，总线缓冲器有条件的开通，将数据传输给下一接收单元，采用单线传送、总线连接缓冲、单元内总线开关的方式来实现地址可编码、数据总线缓冲不衰减达到长距离多节点传送的目的，其结构简单、使用可靠，可以大规模工业化生产，廉价而方便地实现从主机到各种终端单元的数据传送、控制、显示等；本发明可广泛用在集成电路、家用电器、仪器仪表、灯饰照明、大型显示、通信及各种远程电子设备的集中控制、数据传送、数据显示等多种功能的系统；也可应用在集成电路内部，做成功能强大的应用方便的廉价电路，或者也可以做成一种标准接口的数字器件，完成各种设备之间的数据传送。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是现有总线传输的应用系统结构示意图；
图2是本发明的总线传输的应用系统结构示意图；
图3是本发明单个接收单元的内部结构示意图；
图4是本发明数据传输的流程图。
具体实施方式
参照图2至图4，一种数据总线结构，它包括主机1和至少一个接收单元2，主机1和接收单元2以及各接收单元2之间通过数据线3连接，每个接收单元2均包括译码器4、地址寄存器5、控制寄存器6和数据寄存器7，所述的各接收单元2采用串联的方式连接，每个接收单元2还包括有一总线缓冲器8；主机1发送数据给译码器4和总线缓冲器8，译码器4传送数据给地址寄存器5、控制寄存器6和数据寄存器7，地址寄存器5和控制寄存器6传输数据给总线缓冲器8，总线缓冲器8将数据传输给下一接收单元2。
所述的地址寄存器5包括高位地址寄存器A和低位地址寄存器B。
数据传送的总线需要具备的要素：处理数据的主机、一组可以用来传送数据的连接线或总线、各种用来完成功能的单元、各个单元自己拥有具有唯一性的地址。作为主机，它要将各种单元所要求的数据准确地送到位，必需通过总线将地址和数据传送，各个单元通过比对地址来决定接受或者放弃数据。
本发明基于上述数据总线结构的数据传输方法，数据传输按照下列步骤执行：
a、主机1发送系统复位信号，系统复位；系统复位时，地址寄存器清0，地址指向0。
b、主机1发送地址编码数据，第一接收单元2中的译码器4根据收到的地址编码数据对地址寄存器5编码，将分配的地址写入地址寄存器5并锁定地址，完成对第一接收单元2的编码；本发明的地址寄存器有两个，地址寄存器A：存储单元地址低位，初始值为0；地址寄存器B：存储单元地址高位，初始值为0。由于地址寄存器保留地址为0，因此只要将分配的地址写入A、B两个单元，在地址码只有8位时，只写A单元，就可完成对单元地址的编码。此时，由于总线输出缓冲器8关闭，因此数据不能传输到下一接收单元2。
c、译码器4将控制寄存器6设置为预定的值，同时打开第一接收单元2中的总线缓冲器8，将数据传输给下一接收单元2，下一接收单元2作为新的第一接收单元2接收数据；此时，由于上一接收单元2的数据接收工作已经完成，并且总线缓冲器8已经打开，下一接收单元2接收数据时，上一接收单元2对数据传输不加干涉。
d、改变分配地址，重复步骤b和步骤c，直到最后一个接收单元，完成对整个系统的地址分配及工作方式的设定；
e、主机1根据已经分配的地址，传送数据到对应的接收单元2中，完成整个系统的数据传输；接收单元2中的译码器4比对地址信息，传送数据到对应接收单元2的数据寄存器7中，完成整个系统的数据传输。
本发明中所述的译码器4、寄存器和总线缓冲器8组成一个集成块U，当然也可以在集成块U中一些功能模块9，功能模块9根据数据寄存器7中的数据执行相应的动作，实现一系列功能。
本发明采用单线传送、总线连接缓冲、单元内总线开关的方式来实现地址可编码、数据总线缓冲不衰减达到长距离多节点传送的目的，其结构简单、使用可靠，可以大规模工业化生产，廉价而方便地实现从主机到各种终端单元的数据传送、控制、显示等；本发明可广泛用在集成电路、家用电器、仪器仪表、灯饰照明、大型显示、通信及各种远程电子设备的集中控制、数据传送、数据显示等多种功能的系统；也可应用在集成电路内部，做成功能强大的应用方便的廉价电路，或者也可以做成一种标准接口的数字器件，完成各种设备之间的数据传送。
本发明中的总线缓冲器8可以是逻辑电路，如与门电路或非门电路等，也可以是其它有条件开通或关闭的电路如模拟开关等，只要是依照本发明的保护范围所做的修饰与变化，均仍属于本发明创造涵盖的范围内。

Claims (4)

1.一种数据总线结构，它包括主机(1)和至少一个接收单元(2)，主机(1)和接收单元(2)以及各接收单元(2)之间通过数据线(3)连接，每个接收单元(2)均包括译码器(4)、地址寄存器(5)、控制寄存器(6)和数据寄存器(7)，其特征在于所述的各接收单元(2)采用串联的方式连接，每个接收单元(2)还包括有一总线缓冲器(8)；主机(1)发送数据给译码器(4)和总线缓冲器(8)，译码器(4)传送数据给地址寄存器(5)、控制寄存器(6)和数据寄存器(7)，地址寄存器(5)和控制寄存器(6)传输数据给总线缓冲器(8)，总线缓冲器(8)将数据传输给下一接收单元(2)。
2.根据权利要求1所述的一种数据总线结构，其特征在于所述的地址寄存器(5)包括高位地址寄存器(A)和低位地址寄存器(B)。
3.根据权利要求1或2所述的一种数据总线结构，其特征在于所述的译码器(4)、寄存器和总线缓冲器(8)组成一个集成块(U)。
4.一种应用上述数据总线结构的数据传输方法，其特征在于数据传输按照下列步骤执行：
a、主机(1)发送系统复位信号，系统复位；
b、主机(1)发送地址编码数据，第一接收单元(2)中的译码器(4)根据收到的地址编码数据对地址寄存器(5)编码，将分配的地址写入地址寄存器(5)并锁定地址；
c、将控制寄存器(6)设置为预定的值，同时打开第一接收单元(2)中的总线缓冲器(8)，将数据传输给下一接收单元(2)，下一接收单元(2)作为新的第一接收单元(2)接收数据；
d、改变分配地址，重复步骤b和步骤c，直到最后一个接收单元(2)，完成对整个系统的地址分配及工作方式的设定；
e、主机(1)根据已经分配的地址，传送数据到对应的接收单元(2)中，完成整个系统的数据传输。
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