CN1133282C - 用于交换数据的方法与设备 - Google Patents

Abstract

本发明是用于交换数据的通信单元(18)。更具体地，此单元(18)包括利用单个时基交换数据的启动器(20)与应答器(24)。在一个实施例中，此启动器(20)生成用于确定将数据传送给此应答器(24)的多个速率的时基输出信号。当从此应答器(24)中接收到数据时，此时基信号用于附加抽样此数据，以确定来自此应答器(24)的数据是有效的时间点。

Description

用于交换数据的方法与设备

技术领域

本发明一般涉及数据通信，并且更具体地涉及用于交换串行数据的通信单元。

背景技术

公知的通信系统广泛地与许多类型的电子设备一起使用。这些通信系统用于在两个电子设备之间发送串行数据。例如，一些公知的计算机利用通信系统来以高速率在两个计算机之间来回发送串行数据，此串行数据一般使用同步或异步通信系统在这两个计算机之间进行发送。

在同步通信系统中，时钟脉冲与数据同时通过电缆从第一设备发送给第二设备。来自设备第一部分的时钟脉冲建立用于交换数据的速度。正应答此设备第一部分的此设备第二部分使用这些时钟脉冲的边沿来恢复从此设备第一部分中发送的数据并且也定时发送给此设备第一部分的数据的返回。在从此设备第一部分至此设备第二部分的数据的传输期间，这些时钟脉冲与数据由于电缆的长度与负载而经历相等的延迟。结果，在此设备第二部分上保存由此设备第一部分发送的数据与时钟脉冲的相位关系。在反向此数据链路方向并且从此设备第二部分中发送数据给此设备第一部分时，此电缆延迟不仅在数据从此设备第一部分传播到此设备第二部分时延迟此时钟，而且还在此数据从此设备第二部分传播回到此设备第一部分时将此数据延迟相同的时间量。仅具有用于抽样返回数据的原始时钟脉冲的此设备第一部分呈现为具有被延迟未知时间量的数据，此时间是电缆负载与长度的函数。结果，可靠的数据交换限于信号的往返延迟和此设备第一部分对时钟与数据之间偏离的容限。

在其他的公知通信系统中，使用异步通信系统在第一设备与第二设备之间发送串行数据。异步系统通过要求第一设备与第二设备都保持独立的时基来克服往返延迟的问题。通过从发射机中预先附加或发送起始比特来传送数据传输的开始给接收机。此起始比特的起始边沿允许此接收机锁定具有此起始比特的相位并恢复保持具有此起始比特的相位的后续比特。结果，只要此第一设备与第二设备的时基设置为同一频率，就保持可靠的数据交换。另外，第一设备与第二设备必须在发送此起始比特的时间和接收到与此起始比特相关的最后数据比特的时间之间保持这两个时基之间小百分比的偏移，否则将不正确地接收此数据。

如上所述，发送串行数据的这些公知方法均受其发送数据的能力的限制。这些限制时常要求折衷分析来确定这两种方法之中哪一种方法产生最大益处。

发明内容

希望提供用于发送串行数据的设备与方法，使用时基来确定数据传输的速度并且不受电缆延迟的限制。

根据本发明的第一方面，提供在包括启动器与应答器的系统中交换数据的一种方法，此启动器构造为生成发送时钟脉冲与时基时钟脉冲，此应答器构造为以利用这些启动器发送时钟脉冲确定的速率接收与发送数据，所述方法包括以下步骤：发送这些启动器发送时钟脉冲给此应答器；从此启动器中发送数据比特给此应答器；在此应答器上接收数据比特；从此应答器中发送数据比特给此启动器，和以利用这些时基时钟脉冲确定的速率抽样从此应答器中接收的数据，其中该时基时钟脉冲是发送时钟脉冲的整数倍。

根据本发明的第二方面，提供一种用于交换数据的通信系统，包括：启动器，用于发送与接收串行数据，所述启动器构造为生成发送时钟脉冲与时基时钟脉冲，和使用这些发送时钟脉冲来控制从所述启动器中发送的串行数据流并使用这些时基时钟脉冲来抽样在所述启动器上接收的串行数据，其中该时基时钟脉冲是发送时钟脉冲的整数倍；和应答器，构造为以利用这些启动器发送时钟脉冲确定的速率接收与发送串行数据。

根据本发明的第三方面，提供一种用于交换数据的通信单元，包括启动器与应答器，所述通信单元构造为：利用此启动器来生成发送时钟脉冲与时基时钟脉冲；从此启动器中发送这些发送时钟脉冲给此应答器；以利用这些启动器发送时钟脉冲确定的速率从此启动器中发送数据给此应答器；以利用这些启动器发送时钟脉冲确定的速率从此应答器中发送数据给此启动器；和以利用这些时基时钟脉冲确定的速率抽样从此应答器中接收的数据，其中该时基时钟脉冲是发送时钟脉冲的整数倍。

利用在一个实施例中包括生成时基的启动器与应答器的通信链路或单元可以实现这些与其他目标。使用此启动器时基，能准确地在此启动器与此应答器之间传送数据。

更具体地，并且在一个示例性实施例中，此通信单元具有两种模式或状态。这些操作状态有时在此称为发送状态与接收状态。此发送状态指从此启动器中传送数据给此应答器的状态。在发送数据给此应答器之前，生成从中产生发送时钟输出信号的时基时钟输出信号。随后发送数据与此发送时钟信号给此应答器。

此接收状态指从此应答器中传送数据给此启动器的状态。通过附加抽样传送给此启动器的数据，使用此时基时钟信号，此启动器能确定此数据的中心点。一旦定义此中心点，就可以正确地确定传送数据的所有比特。在接收到下一个起始比特时，再次确定此中心点以便正确识别从此应答器中发送的数据比特。

利用此时基时钟信号，此单元能确定正确的定时来接收发送的数据。结果，此单元不要求独立的时基。另外，此单元的传送速度不受电缆延迟的限制。

上述通信单元允许数据使用单个时基可靠地进行发送而不受电缆延迟的限制。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的通信系统的方框图。

具体实施方式

图1是根据本发明一个实施例的通信系统10的方框图。通信系统10包括第一微计算机14、第二微计算机16与通信链路或单元18。微计算机14与16在操作中一般耦合到各种输入装置(未示出)，例如，存储装置与例如键盘的操作员输入装置。使用来自这些输入装置的信息，微计算机14与16能生成数据，此数据随后能使用通信单元18与其他微计算机进行交换。通信单元18包括启动器20与应答器24。

数据信号使用数据总线26双向耦合在微计算机14与启动器20之间。启动器20包括用于发送串行数据给应答器24的发射机30和用于从应答器24中接收串行数据的接收机32。发射机30与接收机32耦合到数据总线26上。时基生成器34耦合到来自微计算机14的时钟信号，以生成脉冲的时基时钟输出信号。此时基时钟信号耦合到接收机32和生成脉冲的发送时钟输出信号的时钟分频器36，此发送时钟信号耦合到发射机30。以利用生成器34与分频器36确定的速率从发射机30中传送并由接收机44接收此串行数据，具体地，发送时钟信号。在一个实施例中，例如，发射机30与接收机32可以是将来自数据总线26的并行数据变换为串行数据的移位寄存器，时基生成器34可以是计数器，并且时钟分频器36可以是N分频计数器。时钟分频器36将此时基时钟信号除以一个整数，例如，4。

应答器24利用双向总线40耦合到微计算机16，以便可以在微计算机16与应答器24之间传送数据。具体地，使用总线40将数据从微计算机16耦合到接收机44与发射机46。在一个实施例中，例如，接收机44是与接收机32相同的移位寄存器，并且发射机46是与发射机30相同的移位寄存器。例如，可以根据来自微计算机14与16的数据宽度(例如，8比特、16比特等)选择移位寄存器并行总线的宽度。

使用多导线电缆50在启动器20与应答器24之间传送串行数据。具体地，电缆50将发送时钟信号从发射机30耦合到接收机44、将串行数据从发射机30耦合到接收机44并将串行数据从发射机46耦合到接收机32。

在通信领域中也明白上述组成部分的许多功能与修改。本申请不涉及这样的不讲自明与公知的功能与修改。相反地，本申请涉及如下面更具体描述的用于交换数据的方法与设备。

还有，应明白：本申请能利用许多可选择的微计算机来实施，而不限于只结合微计算机14与16来实施。因此，如此所使用的术语微计算机不限于只表示本领域中称为微计算机的那些集成电路，而广义地指微计算机、处理器、微控制器、应用特定的集成电路、其他可编程电路以及其他的数据生成装置。

通信单元18具有两种不同的模式或操作状态。这些操作状态在此称为发送状态与接收状态。单元18的发送状态指在从启动器20中发送数据给应答器24时单元18的状态。在发送状态中，使用通信系统18从微计算机14中传送数据给微计算机16。更具体地，启动器20的发射机30使用电缆发送或传送发送时钟信号与串行数据给应答器24的接收机44。特别地，在发送启动器发送时钟信号给应答器24的同时，在从启动器20中发送数据比特给应答器24之前预先附加或发送单个起始比特。此起始比特通知接收机44：串行数据将跟随。在接收到此起始比特之后，接收机44开始从发射机30中接收串行数据。通过以利用从启动器20中发送的发送时钟信号确定的速率抽样此串行数据在接收机44上接收此串行数据。具体地，在此发送时钟信号的前转换沿上抽样此串行数据。在接收机44上接收到串行数据比特时，使用双向总线40将此数据传送给微计算机16。

单元18的接收状态指在从应答器24中发送数据给启动器20时单元18的状态。在接收状态中，使用通信系统18从微计算机16中传送数据给微计算机14。更具体地，应答器24的发射机46使用电缆50发送串行数据给启动器20的接收机32。在传送第一数据比特之前，使用电缆50从应答器24中预先附加或发送单个起始比特给启动器20。此起始比特通知接收机32：串行数据将跟随。在发送此起始比特之后，以利用发送时钟信号确定的速率从发射机46中发送此串行数据并在接收机32上接收此串行数据。通过观察此起始比特的前转换沿，启动器接收机32能通过以利用生成器34产生的时基时钟信号确定的速率附加抽样此数据来确定第一与后续数据比特的中心点。当在接收机32上接收到串行数据比特时，使用数据总线26将此数据传送给微计算机14。在接收到下一个起始比特时，再次确定此中心点以便正确识别从应答器中发送的数据比特。

上述通信单元允许数据利用单个时基可靠地进行传送。使用单个时基不需要建立应答器，这是因为由启动器设置传送速率。此通信单元在允许应答器同步发送与接收数据的同时也允许启动器同步传送数据与异步接收数据。另外，数据传送速率不受电缆延迟的限制。因此，不必在启动器与应答器二者中设置数据传送速率。

在另一实施例中，通信系统10包括单个启动器18与多个应答器24。通过发送唯一地址给每个应答器24在启动器18与选择的应答器24之间交换数据。仅启动具有等于发送地址的地址的应答器24，并且仅在启动的应答器24与启动器18之间交换数据，如上所述。在完成数据传送之后，通过发送不同的地址给应答器24可以在不同的应答器24与启动器18之间交换数据。

从前面本发明的各个实施例的描述中，实现本发明的目的是显然的。虽然已经具体描述与说明了本发明，但显然将明白这仅用于说明与示例并且不作为限制。因此，本发明的精神与范畴仅利用所附的权利要求书来限制。

Claims (15)

1.在包括启动器与应答器的系统中交换数据的一种方法，此启动器构造为生成发送时钟脉冲与时基时钟脉冲，此应答器构造为以利用这些启动器发送时钟脉冲确定的速率接收与发送数据，所述方法包括以下步骤：

发送这些启动器发送时钟脉冲给此应答器；

从此启动器中发送数据比特给此应答器；

在此应答器上接收数据比特；

从此应答器中发送数据比特给此启动器，和

以利用这些时基时钟脉冲确定的速率抽样从此应答器中接收的数据，其中该时基时钟脉冲是发送时钟脉冲的整数倍。

2.根据权利要求1的方法，其中在此应答器上接收数据比特包括在这些启动器发送时钟脉冲的边沿上抽样发送给此应答器的数据的步骤。

3.根据权利要求1的方法，其中从此应答器中发送数据比特包括利用这些启动器发送时钟脉冲的边沿对此数据进行排序的步骤。

4.根据权利要求3的方法，其中从此应答器中发送数据比特给此启动器还包括发送起始比特的步骤。

5.根据权利要求1的方法，其中发送这些启动器发送时钟脉冲给此应答器包括以下步骤：

通过将这些时基时钟脉冲除以预先选择的一个整数来生成这些发送时钟脉冲。

6.根据权利要求5的方法，其中从此应答器中发送数据比特给此启动器包括以下步骤：

检测起始比特。

7.一种用于交换数据的通信系统，包括：

启动器，用于发送与接收串行数据，所述启动器构造为生成发送时钟脉冲与时基时钟脉冲，和使用这些发送时钟脉冲来控制从所述启动器中发送的串行数据流并使用这些时基时钟脉冲来抽样在所述启动器上接收的串行数据，其中该时基时钟脉冲是发送时钟脉冲的整数倍；和

应答器，构造为以利用这些启动器发送时钟脉冲确定的速率接收与发送串行数据。

8.根据权利要求7的通信系统，其中所述应答器还构造为发送起始比特。

9.根据权利要求7的通信系统，其中从这些时基时钟脉冲中生成所述发送时钟脉冲。

10.一种用于交换数据的通信单元，包括启动器与应答器，所述通信单元构造为：

利用此启动器来生成发送时钟脉冲与时基时钟脉冲；

从此启动器中发送这些发送时钟脉冲给此应答器；

以利用这些启动器发送时钟脉冲确定的速率从此启动器中发送数据给此应答器；

以利用这些启动器发送时钟脉冲确定的速率从此应答器中发送数据给此启动器；和

以利用这些时基时钟脉冲确定的速率抽样从此应答器中接收的数据，其中该时基时钟脉冲是发送时钟脉冲的整数倍。

11.根据权利要求10的通信单元，其中为了发送数据给此应答器，所述通信单元构造为在这些发送时钟脉冲的边沿上抽样在此应答器上接收的数据。

12.根据权利要求10的通信单元，其中为了从此应答器中发送数据，所述通信单元构造为利用这些启动器发送时钟脉冲的边沿对此数据进行排序。

13.根据权利要求12的通信单元，其中为了从此应答器中发送数据给此启动器，所述通信单元还构造为发送起始比特。

14.根据权利要求10的通信单元，其中为了发送这些启动器发送时钟脉冲给此应答器，所述通信单元构造为：

在此启动器中生成时基时钟脉冲；

通过将这些时基时钟脉冲除以预先选择的一个整数来生成这些发送时钟脉冲。

15.根据权利要求14的通信单元，其中为了在此启动器上从此应答器中接收数据，所述通信单元构造为：

检测此起始比特；和

以利用这些时基时钟脉冲确定的速率抽样从此应答器中接收的数据。

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