CN105718414A - 一种可寻址的总线结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可寻址的总线结构，采用单一连接线作为系统总线，用于寻址、编址或控制信息的传输，被寻址器件设有单一接口作为器件的系统总线接口，所述系统总线接口用于实现寻址及控制功能，在系统总线和各个器件的系统总线接口之间分别增加一个接入电阻，不同器件与系统总线间所加的接入电阻的阻值不同。本发明所述的可寻址的总线结构，用最少的连接线资源实现多器件寻址、编址和控制，只需要一条连接线就可寻访到两个以上的器件(例如寻访五个器件只需要一条连接线，传统的多线寻址方式需要三条连接线)，且器件内部不需设置单独的地址或编码，节省了连接线及器件接口数量，这对于一些资源和空间有限的电子系统将具有很大的优势。

Description

一种可寻址的总线结构
技术领域
本发明涉及总线结构及寻址技术领域，具体说是一种可寻址的总线结构。尤指一种单线(单连接线)可寻址的总线结构。
背景技术
现有技术中，对于包含多个器件的电子系统，为了寻找某一特定器件并和其通讯，系统需要对该特定器件进行寻址。目前常见的寻址方式有以下几种：
1)多线寻址方式：系统中各器件内部如无特定地址编码(如所有器件都完全一样)，其寻址方式通常采用空间分割的方式来寻址，即：根据需要寻址的器件(亦称为被寻址器件)的数量来确定由多条连接线(亦称为地址线)组合起来实现寻址。例如：一条连接线最多可以寻址两个器件(21＝2)，两条连接线最多可以寻址四个器件(22＝4)，三条连接线最多可以寻址八个器件(23＝8)，以此类推。
这种传统的多线寻址方式简单直观，如图1所示，但是，系统需要建立相应数量的连接线，而每个被寻址器件也要提供相对应数量的接口来与连接线相连，这会占用较多连接线与接口资源，特别是在有四个或更多被寻址器件的系统中更是如此，资源的占用更为严重。这对于资源和空间非常有限的便携式电子系统特别是可穿戴式电子设备十分不利。
2)单线寻址方式：多线寻址之外，单线寻址也是常见寻址方式，即：采用单一连接线(简称单线)进行寻址及控制。目前以单线进行寻址及控制的多采用时分方式或频分方式，但均需要有另外的引线、引脚或预置地址编址。
时分方式是指：按时间分割为若干个时隙，每个器件占用一个特定的时隙，在规定的时隙内与该器件进行通讯和控制。
频分方式是指：以不同的频率来区分和识别不同器件。
这两种单线寻址及控制的方式，均需有另外的连接线及相应接口来提供时钟或频率等信号。
采用时分或频分的单线寻址及控制方式也面临类似的需占用额外的连接线与接口资源的问题，在一些资源有限的应用中不宜采用。
3)“1-Wire”单总线寻址方式：另外还有一种单线寻址方式，称为“1-Wire”的单总线寻址方式(由DallasSemiconductor/Maxim提出和使用)，1-Wire总线是一种简单的信号交换架构，其采用预置地址，通过一条连接线在主机与周边器件之间，或在主控制器与周边器件之间进行双向通信。
所有的1-Wire总线都具有一个共同的特征：每个器件都有一个互不重复的、工厂光刻的序列号，因此，每个器件都是唯一的。这样就允许从众多连到同一总线的器件中独立选择任何一个器件。
当一个、两个甚至多个1-Wire器件共用一条线路进行通信，可以采用二进制位检索法依次查找每一个器件。一旦器件的序列号已知，通过寻址该序列号，就可以唯一地选出该器件进行通信。
所有通信的第一步都需要总线控制器发出一个‘复位’信号以使总线同步，然后选择一个受控器件进行随后的通信，这可以通过选择所有的受控器件或者选择一个特定的受控器件(利用该器件的序列号进行选择)或者通过对半检索法找到总线上的下一个受控器件来实现。一旦一个特定的器件被选中，那么在下次复位信号发出之前，所有其它器件都被挂起而忽略随后的通信。
“1-Wire“寻址及控制方式的缺点是：需要对每一个器件进行内部的单独编码，这将占用器件内部资源，并且在某些大批量生产的器件中是难以实现的，限制了其应用范围；另外，其枚举过程复杂，同时不借助其它连接线或内部编码不能确定物理位置。
本发明涉及以下技术术语：
寻址：按地址寻找。在电子系统中，寻址是指：通过赋予每个器件独特的地址从而能够通过该地址找到相对应的器件并与其通讯的过程。寻址的方式通常包括：空间分割、静电参数分割、时变电参数分割。空间分割是指在空间上采用多条连接线，静电参数分割是指电压或电流等电参数，时变电参数分割是指电参数随时间的跳变和频率的变化。
编址：赋予电路中的器件不同个体识别信息的过程，所述识别信息包括空间、静电参数以及时变电参数等。
控制：操作目的功能的信号，包括空间、静电参数和时变电参数。
总线：总线是一种内部结构，一个电子系统中各个器件之间传送信息的公共通路叫做总线，总线上所传送的信息通常包括：数据信息、地址信息以及控制信息等。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种可寻址的总线结构，解决了在电子系统中采用单一连接线实现寻址、编址和控制的技术问题。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种可寻址的总线结构，其特征在于，包括：
采用单一连接线作为系统总线，用于寻址、编址或控制信息的传输，
被寻址器件设有单一接口作为器件的系统总线接口，所述系统总线接口用于实现寻址及控制功能，
在系统总线和各个器件的系统总线接口之间分别增加一个接入电阻，
不同器件与系统总线间所加的接入电阻的阻值不同。
在上述技术方案的基础上，所述接入电阻串联在系统总线和器件的系统总线接口之间。
在上述技术方案的基础上，所述接入电阻并联在系统总线和器件的系统总线接口之间。
在上述技术方案的基础上，每个器件的系统总线接口端接收到的电压会产生一定的差异，差异的大小取决于所加的接入电阻的阻值的大小。
在上述技术方案的基础上，被寻址器件内部的系统总线接口处，内置一个采样保持电路，该采样保持电路用来识别和存储系统总线接口端的电压信息以达到寻址及控制目的。
在上述技术方案的基础上，系统在初次上电时，总线上的各个器件将记录和保持各自的初始地址，
该初始地址为端口电压值，不同的接入电阻产生不同的端口电压值。
在上述技术方案的基础上，记录和保持初始地址对应的端口电压值时，使用采样保持电路短时间保持注入或吸出一个电流前的状态、与注入或吸出后的状态变化来作为其编址依据。
在上述技术方案的基础上，系统初次上电后，各器件根据来自总线的寻址指令，将寻址指令中的电压值与初始地址相比较来完成相应的动作。
在上述技术方案的基础上，可控制器件的数量取决于不同接入电阻的阻值以及内部电路能够可靠识别的不同电压值的数量。
本发明所述的可寻址的总线结构，用最少的连接线资源实现多器件寻址、编址和控制，只需要一条连接线就可寻访到两个以上的器件(例如寻访五个器件只需要一条连接线，传统的多线寻址方式需要三条连接线)，且器件内部不需设置单独的地址或编码，节省了连接线及器件接口数量，这对于一些资源和空间有限的电子系统将具有很大的优势。
本发明所述的可寻址的总线结构，只需采用单一连接线即可对多个器件进行寻址、编址和控制，并且不需要对每一器件进行单独编码，被寻址器件上也仅需设置单一的连接线接口，除此之外不需要额外的连接线和相应的接口，有效地节省了宝贵的系统资源以及器件资源，节省了空间，在便携式电子产品、可穿戴式电子产品的应用中占据优势。同时本发明不需对器件内部进行单独的编码或预置地址，节省了器件资源。
附图说明
本发明有如下附图：
图1空间分割寻址控制方式示意图；
图2本发明的单线寻址控制方式示意图一；
图3本发明的单线寻址控制方式示意图二。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图2、3所示，本发明所述的可寻址的总线结构，包括：
采用单一连接线作为系统总线，用于寻址、编址或控制信息的传输，
被寻址器件设有单一接口作为器件的系统总线接口，所述系统总线接口用于实现寻址及控制功能，
在系统总线和各个器件(指被寻址器件)的系统总线接口之间分别增加一个接入电阻，
所述接入电阻串联(参见图2)在系统总线和器件的系统总线接口之间，或所述接入电阻并联(参见图3)在系统总线和器件的系统总线接口之间，
不同器件与系统总线间所加的接入电阻的阻值不同。
由于这一新增加的接入电阻的存在，每个器件的系统总线接口端接收到的电压会产生一定的差异，差异的大小取决于所加的接入电阻的阻值的大小(不同的电阻上会产生不同的压降)。
在上述技术方案的基础上，被寻址器件内部的系统总线接口处，内置一个采样保持电路，该采样保持电路用来识别和存储系统总线接口端的电压信息以达到寻址及控制目的。
在上述技术方案的基础上，系统在初次上电时，总线上的各个器件将记录和保持各自的初始地址，
该初始地址为端口电压值，不同的接入电阻产生不同的端口电压值。
在上述技术方案的基础上，记录和保持初始地址对应的端口电压值时，使用采样保持电路短时间保持注入或吸出一个电流前的状态、与注入或吸出后的状态变化来作为其编址依据。
在上述技术方案的基础上，系统初次上电后，各器件根据来自总线的寻址指令，将寻址指令中的电压值与初始地址相比较来完成相应的动作，如关断或开启。
这样就通过单一总线及不同的电阻值完成了对两个以上器件的控制，其可控制器件的数量取决于不同接入电阻的阻值以及内部电路能够可靠识别的不同电压值的数量。
采用此种方法通常可以较为容易的实现单一总线控制4至8个器件(4至8个器件是实际电路系统中比较常用到的数量，但并非本发明所仅能实现的被寻址器件数量范围)，从而有效地节省了资源。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (9)

1.一种可寻址的总线结构，其特征在于，包括：
采用单一连接线作为系统总线，用于寻址、编址或控制信息的传输，
被寻址器件设有单一接口作为器件的系统总线接口，所述系统总线接口用于实现寻址及控制功能，
在系统总线和各个器件的系统总线接口之间分别增加一个接入电阻，
不同器件与系统总线间所加的接入电阻的阻值不同。
2.如权利要求1所述的可寻址的总线结构，其特征在于：所述接入电阻串联在系统总线和器件的系统总线接口之间。
3.如权利要求1所述的可寻址的总线结构，其特征在于：所述接入电阻并联在系统总线和器件的系统总线接口之间。
4.如权利要求1或2或3所述的可寻址的总线结构，其特征在于：每个器件的系统总线接口端接收到的电压会产生一定的差异，差异的大小取决于所加的接入电阻的阻值的大小。
5.如权利要求1或2或3所述的可寻址的总线结构，其特征在于：被寻址器件内部的系统总线接口处，内置一个采样保持电路，该采样保持电路用来识别和存储系统总线接口端的电压信息以达到寻址及控制目的。
6.如权利要求5所述的可寻址的总线结构，其特征在于：系统在初次上电时，总线上的各个器件将记录和保持各自的初始地址，
该初始地址为端口电压值，不同的接入电阻产生不同的端口电压值。
7.如权利要求6所述的可寻址的总线结构，其特征在于：记录和保持初始地址对应的端口电压值时，使用采样保持电路短时间保持注入或吸出一个电流前的状态、与注入或吸出后的状态变化来作为其编址依据。
8.如权利要求6所述的可寻址的总线结构，其特征在于：系统初次上电后，各器件根据来自总线的寻址指令，将寻址指令中的电压值与初始地址相比较来完成相应的动作。
9.如权利要求1或2或3所述的可寻址的总线结构，其特征在于：可控制器件的数量取决于不同接入电阻的阻值以及内部电路能够可靠识别的不同电压值的数量。
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