CN1189726A - 高速多媒体数据网络 - Google Patents

Abstract

公开一种低成本,高速多媒体数据网络。该网络最好包括按星形布局结构分布的光纤数据总线。各种类型的设备或节点经过特殊设计的接口与总线通信。该接口能使设备与高速网络通信,而不需要该设备具有按照网络协议和要求接收和传送数据的处理能力。该接口能够与复杂的相关设备进行配置,使之与其匹配。对于智能设备,该接口能够通过其设备本身完成一些网络相关的功能。对于非智能(或“哑”)设备,该接口基本上能够完成所有网络相关的功能。

Description

高速多媒体数据网络

本发明总的来说涉及高速通信网络。更具体地说，它涉及能够传输音频，视频，数据，低带宽控制数据，以及其它类似信号的光纤高速数据网络。

经常需要在物理位置相互远离的设备之间传输信息。例如，在一些客车中，非严格的多媒体信息，象视频，音频，数据，低带宽控制数据，和其它类似信号必须在分离的设备，例如，CD播放机，控制面板，音频放大器/处理器，和扬声器之间传递。这些设备连接的方式之一是通过点对点的电连接。然而，由于需要被连接的设备数量的增加，这种专用连接可能很快将变为难以处理的。

对于应用来说，需要在若干个远程设备之间高速通信，通信网络能够提供一种低成本，高效益的数据传输媒体。数据通信网络的基本功能是通过简单的网络的连接，使得地理位置上相互远离的设备之间能够进行通信。通过将所需任务分解为多个以某种形式所组织的基本功能元素，可以将该任务进行最佳组织，该任务是为了在一个网络中有效地完成数据传输所必须完成的。这一功能集合的精确定义和结构被称为网络结构。一般来说，网络结构符合线性分层模型，其中，功能被组织成为所谓“层”的线性系列。例如，国际标准化组织(ISO)已经提出一种包括物理层，数据链路层，网络层，传输层，会话层，表示层，应用层的7层次的模型结构。物理层是该层次中的最低级，它所考虑的是在物理通信资源之间位串的透明传输(与其含义无关)。在局域网中，物理层介质可以是双绞线，同轴电缆，光纤，或无线电波。

本发明为数据通信网络的物理层以及相关的数据传输和控制协议提供一种新型的实现方法。特别是，本发明提供一种物理网络的设计，和数据传输以及控制协议，它使得可以实现简单，可靠，有效，灵活，低成本的高速局域网络。

经过网络进行通信的设备或节点通常是一些不同的设备，它们各自具有不同的信号处理能力和要求。按照本发明的方法和设备，各种具有多种信号处理能力和要求的节点可以被安放在通信网络中，为了允许节点与网络进行通信，不需要增加现有节点电子线路的处理能力。因此，为了允许节点与网络进行通信，不需要增加节点电子线路的成本。这尤其是通过在节点和网络数据总线之间安装智能接口单元来实现的。在使用高速光纤的情况下，该接口单元包括：用于耦合到网络光纤数据总线的连接；用于耦合到节点的输入和输出端口的连接；用于将接收到的光脉冲转换成为电信号，或将电信号转换成为光脉冲的转换器；以及接口电路。该接口电路与其相关的协议一起形成具有足够灵活性的接口电路，允许该电路与“智能”和“非智能”节点两者交互作用。智能节点一般具有某种级别的控制该节点与网络数据总线交互作用的微处理能力，而非智能节点一般没有或不能够获得处理能力。最好是，所构成的接口电路能够识别其相关的节点是智能节点还是非智能节点；如果节点是智能的，则将数据总线控制功能的某一部分转移到该节点；如果该节点被确定为是非智能节点，则在接口单元内基本保持所有数据总线控制(或网络数据总线的其它某些部分)。因此，通过提供一种能够处理网络协议，将与这些协议相关的某些功能转移到适当的节点的电路，同时，提供为特殊节点可以接受的格式/速率的数据，该接口电路具有将节点完全或部分地与处理高速数据总线交互作用的复杂性  隔开的能力。某些可能被分配到接口电子线路的与网络相关的复杂性包括数据结构和组织信息，被指定给该节点的发送/接收时隙，节点时钟同步，节点时钟频率和相位恢复，其它槽的定位，以及为了在网络中高速、精确地接收或传输数据所必须完成的任务。

因为该接口电路把已经存在于该节点上的电子线路与网络高速总线的细节隔开，所以本发明减轻了为了驻留在高速网络中所不得不存在于该节点电子线路中的负担(额外的开销)。例如，汽车应用中的典型的节点可以是一种小的显示器或具有足以完成节点处理任务的low-end$1微处理器的小型转换微机(switch pad)。为了与高速数据总线进行通信，节点电子线路一般需要能够接收和处理具有超高速率的数据，例如，100兆位/秒(Mbs)，并且该数据的协议或格式可能对于该节点所处理的数据来说相对复杂。一般来说，这需要更新节点电子线路，包括更加昂贵的微处理器(例如，$10)，该微处理器可以使得节点能够处理与网络的高速数据总线通信的复杂性。在本发明中不需要更新节点电子线路，本发明提供一种灵活的接口电路，如果节点还没有完成其任务时，该接口电路能够执行主节点的通信任务。与网络数据总线通信的接口部分具有按照网络格式处理与网络通信的能力，同时与节点通信的接口部分输出并接收具有一般与该节点兼容的数据特征的数据。对于所增加的适应性，每一接口都备有以通过设定接口中指定的存储寄存器而选择的若干预定的格式之一将数据输出到相关节点的能力。

该接口电路以及网络物理层的信息和控制协议被设计成为能够处理高速数据，而使用相对低成本的元件就足以实现。例如，该接口电子线路完成多种网络通信功能，诸如，为节点建立本地时钟，修正本地时钟与网络其他参考点上所出现的激励之间的频率和相位差，便于节点设备和网络之间的数据传输。

接口电子线路最好是由单一的集成电路(IC)来实现。如图2和图3所示，例如，IC64和节点70之间的通讯端口可以包含：连接到节点电源调节部分72的+V端口；同样连接到节点电源调节部分72的开/关端口；连接到节点控制器74的IIC(内部IC控制)端口；与节点数字处理部分76连接的IC时钟端口；以及同样与节点数字处理部分76连接的IIS(内部IC信号)端口。一般来说，+V连接提供电源连接，开/关端口提供可选电源模式功能，IIC是一种提供适当低带宽(直到大约为1Mb/sec)控制信号的控制接口，IC时钟用来与网络30同步，并且用于处理数据并/或作为节点本地基准，而IIS端口用来将数据传输到节点，以及从节点接收数据，它可以达到几个Mbs的速度。如图2和图3所示的IC接口只是节点数据格式的一种可能的举例，其他格式也同样是可能的。其目的是提供一种IC，该IC能够从节点接收，并发送具有足够灵活性的数据格式，装配这种IC以提供节点的正常的接口。所公布的IIC和IIS端口为普通的数字音频格式。其它已知接口可以包括，例如，SPI(串行外部设备接口)协议，该协议是适合于视频数据的串行接口协议。另外，也可以提供并行接口。作为一个例子，假设一部远方的CD播放机和一部音频处理/放大器连接到本发明的网络上。在CD播放机上，与CD播放机联接的IC的IC端口可以被构造成以适当的IIS数据速率从CD播放机接收音频数据的IIS输入端。在音频处理器中，与音频处理器接口联接的IC的IC端口可以被构造成以适当的IIS数据速率将音频数据传输到音频处理器的IIS输出端。这两种IC要与网络数据总线以网络数据速率联接，该速率大概是高速的，同时要与CD播放机和音频处理器以CD播放机和音频处理器可以读出的IIS数据速率相联接。该IC可以具有各种构成其他通信速率的端口。因此，该网络象一个连接到CD播放机和音频处理器的虚拟IIS端口。

本发明的接口电路，数据传输以及控制协议最好是作为分布在星型网络布局中的光纤数据总线的一部分来实现。特别是在汽车应用领域，星型网络布局对于高速，非严格视频，音频，以及低带宽控制数据传输具有其优越性。在举例的星型网络布局(如图1所示)中，高速数据总线包括大量的连接节点到中央集线器32的传送和接收电缆。按照本发明的数据传输在星型网络布局结构中，被唯一构造和组织，以简化高速传输。在该网络中的数据被分解为帧，并且网络中的每一节点在帧的某一部分(时隙)中被允许发送数据。从各个节点发送的数据实际上是多路复用的，以构成网络上连续的数据流。从节点发送的数据经过中央集线器32，并且提供给该网络上的所有节点。按照本发明，节点备有配置信息，借助于IC接口电路，使每一节点知道各种有关数据结构的信息，包括每个节点需要在这期间寻找被编址的数据的时隙。

在网络中主控制器被分配给每一帧数据中特别的时隙。主控制器最好是占用节点位置之一，象其它节点一样，经过接口IC与网络通信。主控制器在其时隙中传送各种信息，使得节点在该网络中正常地运行。例如，主控制器发送如上所述的配置信息，以及作为由接口单元用来同步本地时钟信息的一部分的定时数据。由主控制器所发送的时间数据包括SYNCH码元，它是特定序列的一部分，用来作为系统全部剩余部分的频率参考。每一节点从主控制器接收到的时间数据得到相互之间非常接近的节点时钟。因此，所有传输的时间同步是从共同的时基所得到的，并且是相对于共同的参考点。共同的时基最好是由主控制器来提供，并且共同的参考点由星型网络布局的集线器32来提供。

在修正相位误差时，接口IC提出了由于信号沿数据总线传输介质传输所需的时间所产生的与传输延迟相关的问题。在本发明的最佳实施例中，数据总线传输介质是布置在星型布局网络中的光纤数据总线。虽然对于长度范围在1-10米内的光纤电缆来说，传输延迟通常较小，但是在高频时将有明显的延迟，足以产生数据传输误差。同时，不同长度的电缆将产生不同的传输延迟。数据冲突的可能性将增加，除非这些定时问题得到补偿。本发明通过提供一种相对简单的IC电路配置来修正这一定时问题，该电路修正节点的本地时钟和发生在星型布局网络的中央集线器的活动之间的相位差。该IC电路配置在每一节点上(通过由主控制器所提供的信息)建立本地时钟，并且使用网络上的其它节点作为与本地时钟相位进一步同步的参考点。该电路在集线器上基本保持其本身的传输，并且使其传输超前适当的量，以便在集线器上保持适当的协调。

除了传输延迟的补偿之外，本发明还在所述传输的接收端提供时序补偿。这一过程将指出没有被早期发出信号的发射器所消除的任何残留误差。每一节点在其时隙开始时发送特殊的SOT(传输开始)码元。SOT包括两部分，即，警戒间隔和校准模式。警戒间隔提供限定能够被允许的误差量的时间窗，校准模式提供实际测量误差的标记，以便在接收器中将其补偿。该接收器接收校准模式，并识别任何偏离校准模式标定位置的偏差。这种偏差代表误差，由于接收器现在知道该误差的幅度和方向，因此该接收器能够补偿该误差。

这样，所有网络上的节点均被同步到了一个由一特殊节点(主节点)所提供给各节点的特殊的时序模式(校准模式)上。所有节点使用该校准模式作为频率和相位的参考。由于所有事情都与同一时钟源为参考，这使得能够对整个网络进行更加精确的频率和相位校准。同时，由于所公开的接口允许一定的容限窗口，它放宽了对每一个节点本地时钟的要求，因此可以适应一定量的不精确性。

本发明的一个实施例是一种通信接口单元，该单元具有：与节点接口通信的数据接口；与该数据接口及网络数据总线通信的接收器；以及与数据接口和网络数据总线通信的发送器。数据接口按照网络数据格式从接收器中接收数据，并按照与该节点兼容的节点数据格式，将从接收器所接收的数据经过接口送到外部节点。该数据接口按照节点数据格式，经过接口进一步从外部节点接收数据，并将从外部节点所接收的数据按照网络数据格式，传送到发送器。

在另一实施例中，本发明包括具有数据接口，发送器和接收器的通信接口。该数据接口与节点接口进行通信，接收器与数据接口及第一转换器进行通信。第一转换器从光数据总线的光纤传输线上接收光脉冲，并将所接收的光脉冲转换为数字数据，并将该数字数据提供给接收器。发送器与数据接口及第二转换器进行通信，第二转换器从该发送器中接收数据，并将从发送器中所接收的数字数据转换为光脉冲，并将该光脉冲提供给光数据总线的其它光纤传输线。数据接口按照网络数据格式从接收器中接收数字数据，并将从接收器中所接收的数据按照与该节点兼容的节点数据格式提供给外部节点。数据接口按照节点数据格式，进一步从外部节点接收数据，并将从外部节点所接收的数据按照网络数据格式提供给发送器。该装置还包括与数据接口，接收器和发送器进行通信的控制器。该控制器控制数据接口以确定节点数据格式。

在另一实施例中，本发明包括数据通信系统，该系统包括数据通信网络，多个节点，以及可配置的通信接口。该数据通信网络按照网络数据格式发送数据，并且，多个节点中的任何一个按照该节点所使用的节点数据格式发送和/或接收数据。可配置的通信接口与该网络和多个节点进行通信，数据通过该通信接口从节点传输到网络，或从网络传输到节点。每一可配置的通信接口能够被配置成为以与其相关节点的数据格式，从其相关的节点上接收数据，并以网络数据格式将数据发送到网络上，以网络数据格式从网络上接收数据，并以相关节点的节点数据格式将数据发送到相关节点。

通过高速网络的复杂性溶合在相对低成本、并灵活的接口中，本发明避免了为了将节点驻留在网络中，而增加节点的开销。通过设计简单的数据协议，以及通过使用可以以单一IC实现的硬件，使得接口成本保持最小。利用集中在硬件上的元件，使IC速度更快，并通过新的设计，使硬件简单化。经过从网络主控制器上发出的软件命令，允许IC被设置，以增加所需的灵活性。同时，本发明的数据格式，网络时序和传输协议使得接口IC所需要的存储器最少。实际上，数据被多路转换成为数据流格式，以便数据以一种已知和稳定的速率接收和发送，在网络总线和节点电子线路之间传输数据时，允许最小量的数据缓冲区。

通过参考以下结合附图所做的详细说明，将会最佳地了解发明本身，以及其它目的和优点。

图1图示说明分布在被动星形网络布局中的光纤通信网络。该网络可以用来实现本发明。

图2是光纤数据总线和图1所示的各接收/发送节点之一之间接口的方框图。

图3是光纤数据总线和图1所示的只接收节点之一之间的接口的方框图。

图4-8说明用来在图1所示的光纤数据总线上发送数据的最佳数据结构。

图9是说明图2和图3所示IC接口的一些主要功能块的方框图。

图10是说明图9所示的时钟恢复部分的方框图。

图11是说明图9所示的接收器部分的方框图。

图12是说明图9所示的发送器部分的方框图。

图13是说明图9所示的时钟发生部分的方框图。

图14a和图14b是图2，3和9中所示的IC接口的详细的方框图。

图1图示说明能够实现本发明的高速数据网络30的例子。数据网络30在非严格多媒体和有关通信，如，视频，音频，数据，低带宽控制数据，以及其它类似信号的高速传输中获得有益的应用。网络30可以在各种需要在两个或者两个以不同设备之间进行电子通信的环境下实施。最佳的运行环境是运输车辆，例如，汽车，面包车，卡车，公共汽车，火车或飞机。其它的运行环境也可以应用，例如，家庭，公寓建筑或办公室。

网络30在任何被连接到该网络的设备和任何被连接到该网络的其它设备之间提供“虚拟”通信路径。因此，该网络的基本功能是通过该网络使得地理位置相距较远的各种设备之间可以方便地进行通信。为了在网络中有效地实现通信传输所必须完成的任务可以通过将这些任务分成以某种形式所组织的、一系列更基本的功能来实现。这种功能集的精确定义和组成被叫做网络结构。一般来说，网络结构遵循线性分层模型，其中各功能被组织成为所谓“层”的线性系列。例如，国际标准化组织(ISO)已经提出一种由物理层，数据链路层，网络层，传输层，会话层，表示层，应用层所组成的7层次的模型结构。物理层是该层次中的最低级，它主要涉及在物理通信资源之间比特流的透明传输(与其含义无关)。在局域网中，物理层介质可以是双绞线，同轴电缆，光纤，或无线电波。

本发明主要涉及在网络30的物理通信资源中高速，有效，灵活和廉价的数据传输，而与数据是否是视频，音频，低带宽控制数据或其它类似信号无关。该网络通信的介质最好是分布在如图1所示的星形网络布局中的光纤。对于汽车中多个位置或节点之间的高速通信，分布在星形网络布局中的光纤传输介质比起点对点连接或硬接线电网络来要更便宜，更简单。

按照本发明，光纤网络30包括硬件设计和数据传输协议，它使得该网络实现起来简单，廉价，灵活和可靠。例如，该数据传输被独特地设计和组织，以利在星形网络布局中的高速传输。网络中的数据被分成帧(如图4-8所示)，并且，网络30中的每一节点被允许在帧的某些部分(或时隙)传输数据。各节点的数据传输(参考图1所示的40-58)实际上被多路传输，在网络30中一起形成连续的数据流。各节点的数据传输经过中央集线器32和被提供给网络30上的所有节点。按照本发明，节点具有配置信息，经过接口电路(参考如图2和图3中的64)，使每一节点知道各种有关数据结构的信息，包括需要寻找被编址的数据的时隙。

在网络30中，主控制器40被分配给每一帧数据特别的时隙。主控制器40在其时隙中发送各种信息，使得节点在该网络中正常地运行。例如，主控制器40发送如上所述的配置信息，与作为接口单元64所使用信息的一部分的定时数据一起用来同步它们的本地时钟。所有传输的时间同步是从共同的时基得到的。共同的时基最好是由主控制器40来提供，而共同的参考由集线器32来提供。

网络30的一个主要特征是接口(如图2和图3中62，64所示)实际上通过高速网络30能够处理所有有关通信的任务，因此，允许小节点，或没有处理能力的节点与网络30进行通信，不需要在节点上增加额外昂贵的处理能力。节点62，64将给定的设备或节点通过机械，光学，电子学方式连接到网络30上。每一接口包括电子电路，该电子电路最好由集成电路64来实现，该集成电路以与网络30兼容的格式从网络30上接收高速光数据。该电路将所接收的光数据转换成为光信号，并将所转换的光信号以与网络30兼容的格式送到网络30上。电子电路简单并廉价的设计，与有关的数据传输协议和组合一起，允许单一接口灵活地足够处理与网络或相对复杂节点的高速数据通信，或与相对简单节点的低速通信。因此，本发明，特别是IC64，提供了将各种节点类型连接到网络30的能力，不需要在现有的节点电子线路上增加额外昂贵的处理能力。

本发明还提供一种IC设计，该IC简单，足以廉价地来实现，能够处理一些更加复杂的，与数据网络30通信有关的任务。例如，IC64使用从主控制器所接收的信息，为其节点建立本地时钟频率，同时便于节点设备和光纤网络30之间的数据传送。IC64还将测出由于光线从光纤电缆的一端传递到另一端所花时间引起的传输延迟。虽然这种延迟对于几米长的光纤电缆来说很小，但是在高频时这种延迟可能会很严重，引起数据传输误差。同时不同长度的光纤电缆将产生不同的传输延迟。因此，如果节点接收电缆的长度不等，则数据从主控制器40经过集线器32被传送到各个节点的时间将不同。如果不对这些延迟进行补偿，在高频情况下，节点之间的相位将不能同步，这样，将增加总线上产生数据冲突的可能性。本发明通过相对简单的电路配置修正节点上本地时钟和中央集线器活动之间的相位差，从而，修正这一定时问题。该电路基本上保持其本身在集线器上的传输，并使其传输超前适当的量，以便在集线器上保持适当的协调。

本发明同时提供允许IC64进行电子配置以满足其相关节点的通信能力的灵活性。IC的配置可以包括各种参数和/或功能。例如，IC64可以被配置使其适应特殊节点元件的节点接口输出端的时序和数据的要求。IC64包括数据存储器，该存储器能够接收并保持以网络数据速率，从高速网络所接收数据，然后将该数据以与节点兼容的任何速率输出到IC节点接口。其它配置参数可以包括更基本的通信信息，例如，该节点为发送或接收数据从网络上得到的时隙。只要各个节点具有这样的配置信息，IC64就能够以本地的或遥控的方式运行。本地配置可以被具有板内计算能力的智能节点所利用，而遥控配置是没有足够的板内计算能力的“非智能”节点所需要的。对于非智能节点，主控制器可以提供必要的信息给IC设定时序和其它节点通信协议。智能节点具有足够的计算能力提供给必要的IC部分设定其本身的信息。在任一情况下，主控制器将所有必要信息传播给IC和/或与其相关的节点。对于非智能节点，必要信息包括总线上有关数据的信息，和表示当节点需要知道总线上的数据时的显式指令。对于智能节点，必要信息包括总线上的有关信息，并且该节点使用其本身的计算能力确定它是否需要接收数据。

现在回到最佳实施例细节，图1说明一个由在星形网络布局的中央集线器32周围的多个设备或节点所组成的光纤网络30。主控制器40以与节点相同的形式与集线器32连接。主控制器40通过常规单板可编程微处理器，随机存储器和只读存储器，具有常规的处理能力。按照本发明所提出的参数，主控制器的处理能力足够完成网络时序和配置任务(使用常规网络通信)。主控制器40一般包括外部时钟发生器，诸如定时晶体。网络配置信息给各节点分配特定的时隙，在该时隙中，特定的节点可以将数据放入网络30或从网络30上接收数据。

本发明主要针对网络30的物理层，更具体地说，利用IC64接口(如图2，3和9-14所示)将节点与复杂的网络数据总线、数据总线通信协议的特定集合，以及IC硬件设计隔离，以减少数据总线通信的相对复杂性，从而允许用相对廉价的元件来实现接口IC。本发明的物理层可以由其它被分为几层的常规网络结构来实现，转高层次的层以常规方法控制如何来完成主控制器的任务的细节。

如图1所示的节点是多媒体或其它非严格使用设备，包括放大器/扬声器48，LCD屏幕42，用户接口44，导航系统46(例如，GPS接收器)，音乐播放设备50，数字收音机52，CD转换器54，视频播放器56，以及后座音响部件58。某些节点(诸如，放大器/扬声器48和LCD屏幕42)只能够从集线器32中接收信息，而其它节点(诸如，用户接口44，导航系统46，音乐播放器50，数字收音机52，CD转换器54，视频播放器56，以及后座音响部件58)能够从集线器32接收数据，也能够向集线器32发送数据。这里所说明的节点只是可以连接到高速光纤网络30设备类型的例子，其它在这里没有说明的节点也可以和网络30相连，这并不背离本发明。

如图1所示的星形布局配置是实施本发明的网络30的最佳结构，尤其适用于汽车领域的应用。在该星形布局中，所有被送到集线器32的信息被同时送到所有与其连接的节点上。一个节点的故障不会影响信息被传送到其他的节点。当传输高带宽数据，例如，视频时，网络30的光纤数据总线比起有线网络来说具有更大的优越性，这是由于随着运行频率的增加，有线网络的成本将急剧地增加。

借助于光纤接收线路36，所有节点将被连接到中央集线器32上。另外，这些能够发送信息的节点借助于光纤发送线路34连接到集线器32上。光纤线路最好是市场可买到的、汽车等级的、柔性的、干净的能够以有限的亮度损失传输光信号的塑料管或电缆。该塑料具有一衍射角，使得光缆中的光完全从光缆的外表面反射，并继续地向光缆的另外一端传输。该光缆最好是具有较大的孔，这可使它们有效地与低成本的光纤元件相连接。

中央集线器32是一种相对简单的部件，该部件基本上是由与光纤电缆是同一种材料所构成的。在最佳实施例中，集线器32实际上是一种扁平的长方形塑料元件。所有传输电缆34都与集线器32末端连接，并且所有接收电缆36都与集线器的另外一端连接。用常规的方法，该集线器32的物理尺寸使得从传输电缆34接收的光脉冲均匀分布在整个接收电缆36中，其损失最小。然后，接收电缆36将光信号从集线器32发送到所有被连接的节点中。因此，由一个节点传输到集线器32的数据将被传输到所有与集线器32连接的节点中。

数据是由表示二进制的光脉冲在光纤网络30中传递的。光的亮脉冲代表二进制的1，无光代表二进制的0。当然，很多因素可以影响光的亮度。塑料光纤电缆将具有某些衰减，所以从一特定光缆出去的光要比进入该光缆的光的亮度要低。另外，由于分布在整个集线器32中的光，以及分散在几个接收光缆36中的光的衰减，使得集线器32出口的光比起集线器32的入口光的亮度要低，这样进一步降低了到达节点的光的亮度。

对光亮度的各种影响不应改变被发送的数据的值。实现这一目标的一个方法是提供一种能够按照接收光亮度上的各种外部影响，调整其阈值的灵活的接收器。在任何情况下，阈值光亮度都能区分二进制的1和二进制的0。阈值以上的光亮度被看做为逻辑1，该阈值以下的光亮度被看做为逻辑0。光接收器应该具有足够的灵活性，使得各种影响光亮度的因素(例如，由于长度和光纤电缆数量所产生的衰减)一般都不会导致接收器将逻辑“1”当做逻辑“0”或将逻辑“0”当做逻辑“1”的错误。这样，尽管经过网络30传递的光亮度会产生一些衰减，但是数据的完整性将被保持。

图2和图3是更加详细的、如图1所示的光纤数据总线(即，发送光缆34，接收光缆36和集线器32)和节点之一(在图2和图3中由标号70和70’表示)之间的接口的方框图。连接器62将发送光缆34和接收光缆36连接到IC64。连接器62最好是市场上可买到的汽车级连接器，具有正向锁定机构，来保证光纤电缆的连接。连接器62与发送和接收光缆34，36进行物理连接，由接收光缆36与光电二极管66进行光耦合，并且发送光缆34到LED68也是光耦合。连接器62与接口IC64，光电二极管66和LED68之间即有物理连接又有电气连接。

图2和图3中将IC64与节点70或70’分开的虚线是节点70和总线电子线路(由IC64表示)之间接口的图形表示。在给定节点中的现有电子线路将随节点而变化，并且在图2和图3中并没有必要显示所有的节点元件。如图2和图3所示的节点电子线路是可以在给定节点中找到的典型线路的一般的图形表示。典型的节点70可能包括电源调节电路72，节点控制器74，数据处理电路76和本地I/O接口78。电源调节电路72一般是电源，控制器74一般是控制节点的节点微处理器，数据处理器76代表对于网络来往的实际数据的处理。例如，如果节点70负责完成语音控制，数据处理部分76将从IC64中接收语音数据，完成低音和高音功能，然后将数据经过IC64放回到网络30上。本地I/O78可以是任何类型的本地节点输入和输出功能块，例如，具有按键和/或显示器的控制线。

IC64和节点70之间的通信端口可以包括，例如，与节点电源调节部分72连接的+V端口，同时连接到电源调节部分72的开/关端口，连接到节点控制器74的IIC端口(内部IC控制)，连接到节点数据处理部分76的IC时钟端口，和同时连接到数据处理部分76的IIS端口(内部IC信号)。一般来说，+V连接提供电源连接，开/关端口提供电源模式功能，IIC是一种提供低带宽控制信号(1Mbs以下)的控制接口，节点70IC64外部时钟信号与网络30同步，并且用来处理数据以及作为节点本地参考，IIS端口将用于实际数据的有效载荷，并能够达到10Mbs或更高的速度。如图2和图3所示的IC接口是用来举例的最佳接口，然而，其它接口也同样可以。其目的是提供一种灵活性，允许IC64根据各种节点来配置，以提供实际的接口。IIC和IIS格式是大家所熟知，并广泛地用于音响数据的串行数据格式。IC64可以具有特殊的串行数据格式，或其它类型数据的串行数据格式。例如，适合于视频的标准串行接口协议可以是SPI(串行外围设备接口)协议。

数据最好以光脉冲的形式从中央集线器32经过接口线路36传输到光电二极管66。被接收的光使光电二极管66向接口IC64发送电脉冲，该发送过程是与被接收光的亮度成正比的。IC64放大并处理作为数据的电信号。传输线34与LED68连接。为了将数据发送到网络，IC64将电脉冲送给LED68。这导致LED68将光脉冲发送到传输光缆34中，同时该光脉冲也被发送到中央集线器32，并分布到所有被连接的接收线路上。在最佳实施例中，所述LED使用波长大约为660nm的红光。

如图2和图3所示的IC64在网络和外部节点设备70，70’的数据处理子系统76之间，经过利用IIS接口发送数据。IIS是一种用于音响数据处理器的普通数据格式/协议。它只需要串行数据通信中的四种信号：数据入，数据出，位时钟，和字时钟。IIS接口上的位时钟速率是可变的，以便以低于光纤网络速度运行的设备的速率从接口IC64接收数据或将数据发送到接口IC64上。IC64具有用于捕捉从网络上接收的高速突发形式的信息的内部存储器。IC64能够将该信息以较低的传输速率转移出其存储器，该传输速率与节点现有接收/发送数据的能力是相匹配的。例如，光纤网络30能够传输比一般播放速度高出50倍的CD质量的数字音频数据。接口IC64允许CD播放机节点通过网络，以高速突发的方式，将打包的音频信息传送到放大器/扬声器上，传输标准播放频率的打包信息将花费1/50的时间。网络30利用其它49/50的正常传送时间传送另外的信息，诸如在其它节点之间传送数据视频。音响接收器上的接口IC64捕捉高速突发数据，并将数据存储在IC64上的本地存储器上。音响接收器上的IC64将数据以标准播放速率提供给接收器。因此，接口IC64完全将节点上的接收器设备与复杂的高速网络隔离，并产生一种“虚拟”连接，以便设备相互之间直接连接。

节点设备上的控制器74通过IIC兼容连接(但是最好更快)连接到IC64上。所有配置，状态，和信息数据通过这一端口都可以到达外部设备。另外，在IC64上有一种中断信号，该信号用来向节点设备发出报警。当要重新安排网络传输，并以分时方式对各种节点进行新的配置时，这是特别重要的。每一节点具有电源调节器72，它将电源提供给IC64和外部节点硬件。智能节点还具有本地I/O78，用来完成整个节点设备的数据传输。

图3说明一种只接收“非智能”节点70’的有代表性的配置。连接器62’将接收线路36连接到光电二极管66。由于只接收节点设备不传输信息到网络，所以不需要传输光缆和LED。接口IC64是相同的，除了地址线被用来选择IC64的网络地址，而不是通过IIC接口。该节点设备具有数字处理器76和本地I/O78的能力。电源调节器72用来把电力输送到IC64以及节点设备。

用于在光纤网络上传输数据的通信结构如图4-8所示。通信是以帧的形式出现在网络上的。如图4所示，在最佳实施例中，帧是以48kHz发送的，长度为256个码元。帧频的带宽被分为数据包，而记号“Master”“N2-Nx”，和“M”是帧数据包的例子。每一个数据包代表网络上特定节点所传输的数据。每一帧的发送节点的数目被限制在256个码元带宽。

如图5所示，帧的第一数据包最好由主控制器发送，而最后一个数据包最好是信息包(M)，虽然这一顺序不是必须的。所有从不同节点所传输的数据包由特殊的被称为传输开始(SOT)码元所分开。接口IC64包括检测SOT码元和识别它作为新数据包开始的电路。数据包的长度最好是变化的，其长度可以由主控制来设置。在最佳实施例中，每一码元时隙代表每秒384,000位的数据性能。根据其所产生的数据量，不同节点设备具有不同的带宽要求。例如，音频通信发送足够的数据只需要每帧1个码元时隙就可满足通信要求。然而，CD质量的音频需要每帧4个码元时隙。10倍速CD-ROM通信需要37个时隙，非压缩的视频需要50个时隙。这里所公开的配置具有足够的灵活性，以给出所有这些设备的数据包，这些数据包具有足够的带宽来满足设备的需要，而不会浪费超出的带宽量。

如图6所示，每一数据包可以被进一步分成若干数据块。例如，摄像机节点可以发送数字化的视频数据块和数字化的音频数据块。这两种数据块可以由同一数据包来发送。主控制器数据包被分成控制块和数据块。控制块是一些配置信息，从主控制器传送到其它节点。配置信息定义怎样将帧分成数据包，以及在哪些码元时隙上节点可以开始向网络发送。每一节点经过它的IC64来接收这一配置信息，并将其存储在接口IC64上的配置存储器154，156(如图14b所示)中。

主控制器40不需要马上发送所有配置信息。而配置存储器可以通过控制块在几帧的长度上传送。然而，网络最好是不改变配置，直到完整的新的配置已经被传送。这种方法允许主控制器一个接一个地发出新的配置存储器，如果要求大部分网络带宽用来传输数据，而只有很小部分保留来传输新的配置信息，这种方法是有利的。

来自主控制器40控制块的第一码元是同步(SYNC)码元。紧跟在SYNC后面的是SOT码元，该码元标志着数据包的开始。IC64包括识别特殊SOT/SYNC组合的电路。这种码元序列用来标志新一帧的开始，和控制块的位置。

信息包利用令牌传递布置，后者允许节点在帧中发送附加信息。主控制器在帧的始端给特定节点一个令牌(通过接口IC64)。该令牌允许节点在帧的信息包部分发送信息。信息长度是变化的，并且可能传送一帧以上。一旦节点完成其信息，它将传送一种信息结束码元(EOM)。EOM码元指示主控制器已经完成信息，并且标记可以传递给下一节点。节点可以用两种方法中的一种进行接收。第一，随着信息从信息产生节点的发送，该节点能够直接从集线器接收信息。第二，通过主控制器可以接收信息，并且在帧与帧之间主控制器能够传播该信息。

图7更加详细地说明主控制器包。标题码元跟着SYNC码元。标题码元用来将把帧标识符的开始从两个码元(SOT/SYNC)扩展为三个。虽然三个码元的帧开始标识符将网络带宽减少一个码元时隙，但是，较长的三码元标识符允许系统更加精确地识别帧的开始。标题码元后面是长度可变的控制块。CRC码元提供对于控制块的检查，以保证无错传输。CRC码元后面是主控制器节点的数据包。主控制器的数据包也被分为多个数据块。图6说明来自各种节点的每一个数据块也可以包括数目可变的码元。

图8更加详细地说明组成数据包的码元。如图8所示，帧中的每一码元的长度最好是9位，并且每一位表示二进制状态逻辑0或逻辑1。在光纤网络30中，逻辑1由某一阈值亮度以上的光脉冲来表示，而逻辑0由无光或亮度小于一定阈值的光脉冲来表示，在最佳实施例中，接口IC64使用4倍的过采样(oversampling)来确定一位是否是1或0。在这种程序中，IC64以高出传输速度4倍的速度对位值进行采样。然后，在该位被确认为有效之前，IC必须得到正确的时间校准，这种4倍的过采样有助于保证数据的完整性，否则系统中的噪声或变形的数据尖峰将破坏数据的完整性。

该网络的通信协议非常灵活，并且可配置。该协议可以处理多种设备，每一设备具有不同的带宽要求，并且每一设备具有可变的数据流数目。各节点的ICs通过主控制器所发送的信息可以被配置，允许将没有微处理器或其它控制机构的设备连接到网络上。

接口IC64的内部功能框图如图9所示。如图所示，IC64包括接收器80，发送器82，数据接口92，节点控制90，时钟恢复部分84和时钟发生部分88。接收器80连接到外部光电二极管上(图中没有示出)。该光电二极管发送电信号到接收器80，该电信号是与照射到光电二极管上的光的亮度成比例的。该接收器80将该信号数字化，并且将位串行数据转换成为9位码元。接收器80对于所接收的数据进行通常的错误检查，以保证接收到有效码元。9位码元被转换成为8位数据字节加标志位，然后被送到数据接口92，在那里数据可以被传送到外部节点设备。

接收器80还对接收数据进行相位修正。每一个接口IC64的本地时钟相对于中央集线器32以及其它节点存在轻微的相位差。这是由于IC64使用中央集线器32上的活动数据作为设定本地时钟的参考。然而，随着光线从中央集线器传输到各个节点，将产生传播延迟。因为各种接收和发送光缆的长度的改变，从一个节点到其它节点的延迟也将发生变化。因此，由于传播延迟的不同，网络30上所有节点的ICs64的本地时钟将与其它时钟不同相。大多数的这种相位差将通过发送器82得到补偿，发送器82判断该延迟，并利用与所判断的延迟成一定比例的量提早发送其信号。

接收器80也将补偿小的剩余相位差，该相位差是发送器在调整其传输时间时没有考虑到的。这些剩余相位差是由于在做传输补偿时所产生的误差以及节点之间产生的时钟相位漂移引起的。在最佳实施例中，每一数据包以9位的SOT码元开始。SOT码元的前4位为逻辑0状态，被称为警戒间隔。余下的位服从一种特定的校准模式。每一个IC64上的配置存储器提前告诉IC64，是哪一个码元时隙将要包含SOT码元。按照其自身的本地时钟，该IC知道在从第5到第9位的预期时间到达的位应该与校准模式相匹配。

剩余相位差将产生校准模式的预期到达时间和实际到达时间之间小的偏差。例如，校准模式到达的时间可能是第四位到第8位的预期时间。接收器80检测在不正确的时间到达的数据，并提前或延迟将数据发送到数据接口92，以修正相位差。这样，所有发送到数据接口92的数据将与该节点IC本地时钟的相位相同。4位警戒间隔被设置到逻辑0电平，以产生接收相位不同的数据而不致产生数据冲突。

发送器82取得从数据接口92接收的数据，并将其发送到网络30。发送器82与外部LED连接(图中没有示出)，该LED将来自发送器82的电脉冲转换成为适合于在网络光数据总线上传输的光脉冲。光脉冲必须经过传输光纤电缆才能从发送器82传输到集线器。该光缆在信号上增加了传播延迟。发送器82预测这一传播延迟，并按照适当的时间提前传输数据，以补偿该延迟。该发送器计算必须比该数据提前多少发出短数据传输到集线器，并测量接收其本身的短数据传输所需时间。如果传送和接收光缆近似等长，则该延迟的一半可能分布在从节点到集线器上，而另一半将是接收从集线器返回的脉冲的延迟。节点提前传输数据的时间量是发送/接收延迟的组合。

时钟恢复块84被用来产生本地采样时钟，该时钟用来对数据位进行过采样(oversample)。另外，时钟恢复84把由本地时钟所产生的帧开始信号与主控制器发送到集线器去的帧开始信息进行比较。如果本地时钟与集线器相位很不相同，则时钟恢复电路84将中止节点的发送和接收操作，并尝试修正该相位差。一旦本地节点与集线器同相位，它将恢复发送和接收。时钟恢复电路84中的压控振荡器产生，以4倍的过采样对输入的数据位的值进行采样所需的采样时钟。

时钟发生块88根据时钟恢复电路84所产生的采样时钟获得接口IC64所需的其它时钟信号。时钟发生器88通过将采样时钟频率除以4得到位时钟，通过将位时钟频率除以9得到码元时钟，通过将码元时钟频率除以256得到帧时钟。时钟发生块88还监视当前帧的哪一个码元时隙正在发送或接收。

节点控制器90协调IC64上功能块的操作。节点控制器90包括网络配置信息，并通知节点帧上的哪些时隙可以用来发送数据到网络上。该配置信息还通知每一单独的节点何时网络上的信息与该节点有关，应该接收并发送到被连接的节点设备上。节点控制器90包括配置存储器，节点控制器90将占据每一帧时隙的码元类型存储在配置存储器中，例如，该码元是数据码元还是象SOT或SYNC那样的控制码元。这将使节点控制器90在码元被接收之前知道将是一个SOT码元。接收器80通过比较实际接收码元位的时间与预期时间，能够修正其相位差。节点控制器90与IIC总线相连，允许配置信息在现有节点电子线路能够接收和处理配置信息的情况下有选择地与节点通信。

每一个IC64具有两个配置存储器--工作存储器和更新存储器。新配置信息被一个接一个地从主控制器送到节点IC64的更新存储器中。节点IC64将继续使用工作存储器中旧的配置信息，直到新的配置信息已经全部被传送，并且主控制器指示将在某一时刻使用新的配置信息为止。那时，工作存储器和更新存储器上将交换功能。更新存储器将成为工作存储器，并将用来定义新的网络配置。旧工作存储器将成为更新存储器，并将开始从主控制器上一个接一个地接收新的配置。

数据接口92在IC64和外部节点设备之间传送数据。数据接口92具有能够保持两帧信息的内部存储器。它使存储器的一个存储体能够以外部设备的数据传输速率与外部设备(节点)进行通信，而其它存储体以高速与网络进行通信。该节点数据接口上的位时钟速率(举例来说，以IIS格式显示)是可变的，它使得将要被传输的信息能够以变化的速率发送到外部设备，以及从外部设备接收。这种数据传输的灵活性减少了增加外部元件的需要，并且使IC64能够直接与各种设备进行通信。

如图9所示的各种功能块在图10-14中有更加详细的说明。图10是时钟恢复84更加详细的示意图。时钟恢复84一般包括相位检测器100(它可以是数字的或模拟的)，环路滤波器104(它可以是数字的或模拟的)，压控振荡器(VCO)106，和参考选择器102。对于多数节点来说，数字相位检测器100将本地帧时钟相位与接收器时钟80所产生的SYNC脉冲进行比较。在每一帧开始时，当接收块检测到由主控制器所发送的SOT/SYNC组合时，接收块80产生SYNC脉冲。把两个时钟信号进行比较，以提供指示说明是否从中央集线器所接收的信息与本地时钟的相位不同。如果该时钟同步，则数字相位选择器100触发闭锁状态标志。而如果不同步将使数字相位选择器100解除闭锁状态标志，并中止节点的发送和接收操作。

主控制器40使用外部时钟发生器建立网络30的帧时钟。与主控制器节点40相关的IC64把本地产生的帧时钟与外部参考时钟进行比较，以保证主节点同步。参考选择器102在SYNC信号和外部时钟之间切换时钟输入。在大多数节点上出现的参考选择REFERENCESELECTL信号将使参考选择器102使用SYNC信号作为时钟输入。然而，在主控制器上的参考选择REFERENCE SELECTL信号将指示参考选择器102使用外部参考。最好以IC64上的输入针的形式提供参考选择REFERENCE SELECTL，它使同一IC能够用来将节点70或主控制器40连接到网络30上。

数据相位检测器100将相位差的幅度和方向输出到数据环路滤波器104上。该环路滤波器104产生输出电压控制VCO106。VCO106产生IC采样时钟，它是用来对各个数据位进行过采样的时钟。在最佳实施例中，采样时钟是帧频的9216倍(256码元/帧^*9位/码元^*4次采样/位＝9216次采样/帧)。正如下面对接收块80连接所做的更加详细的讨论，VCO106具有自激振荡频率范围，该频率范围大于3倍小于6倍的网络实际位速率，以保证在非同步系统中SOT/SYNC的正常检测。

图11是如图8所示的接收块80的更加详细的视图。接收器80一般包括量化器108，SOT/SYNC检测器112，数据延迟线110，延迟线接头选择器114，接收移位寄存器116，锁存器118，码元解码器120和接收数据寄存器122。模拟电信号从外部光电二极管(图中没有示出)被传送到量化器108。模拟电信号的电压范围可以从0伏到最大光电二极管输出电压。量化器108取得这一宽范围的输入信号，并输出只有两个值的信号--0伏表示逻辑0，或VCC伏表示逻辑1。VCC一般来说是用于IC电源的直流电压。在最佳实施例中，IC64是运行在直流3.3伏或5伏电压的CMOS芯片。量化器108将任何低于截止阈值的输入电压转换成为0伏输出，并且将任何高于该阈值的输入电压转换成为表示二进制1的VCC电平。

从量化器108输出的逻辑信号被送到数据延迟线110，该延迟线可以以多接头移位存储器的形式来实现。VCO106所产生的采样时钟(如图10所示)也被输入到数据延迟线110。从量化器108输出的逻辑信号以采样时钟速率被采样，并以数字形式被存储在数据延迟线110的移位寄存器中。数据延迟线110上可用的多接头产生连续时移位置的数据。

数据延迟线110上的所有接头可以同时用于SOT/SYNC检测器112。SOT/SYNC检测器112能够识别在采样时钟周期分辨率以内，节点所接收的SOT和SYNC信号的时间位置。一旦SOT/SYNC检测器112检测到两个码元SOT/SYNC组合，它将SYNC信号送给时钟恢复电路88表示新的帧的开始。利用主控制器40所发送出去的SOT/SYNC信息，时钟恢复电路88使用这种SYNC信号与本地帧时钟同步。

SOT码元是在该节点发送数据之前，由节点发送的第一种信号。SOT信号有已知位代码，它使SOT/SYNC检测器112把位模式被接收的时间与所期望的位模式到达的时间进行比较。这两个时间的差是校准误差。数字延迟线110的若干接头并联连接到延迟线接头选择器114上。延迟线接头选择器114选择一个接头，该接头被适当地时移，以便当数据被初次接收时，它能够修正数据的相位误差。每次新的节点发送到网络时，必须进行新的相位修正。这是由于各个节点的所有本地时钟工作时会有轻微的相位差。因此，每一新发送的节点必须以SOT码元开始它的传输，以便其它节点能够锁定在SOT码元的已知位模式，并修正任何的相位差。

在压控振荡器与主控制器所发出的帧开始(SOF)码元同步之前，该振荡器会工作在某一频率范围之内，最好是从3倍到6倍的正常系统位频率。选择已知SOT/SYNC码元序列最好是使得它们能够在从3倍到6倍的位频率的所有工作频率上被识别，因此，增加了SOT/SYNC检测器112识别所需帧开始(SOF)码元的能力，使VCO106同步。

相位修正数据被串行地从延迟线接头选择器114传送到接收移位寄存器116，该位被连接成为9位码元。为保证精确度，该数据以位时钟速率被移位到接收移位寄存器116中。锁存器118以码元时钟速率选通9位码元。这使得当接收移位寄存器116开始下一码元的串行移位时，完整的码元数据可用于码元检测器120。码元检测器120得到9位码元，并进行句法检查，以确定它是否为有效码元。最好不是所有512个可能的码元组合都是有效码元。该码元的8位数据部分构成256种可能性。象SOT/SYNC这样的特殊控制信号组成另外组合。按照最佳实施例，余下的组合是无效的，并必须被标记。码元检测器120输出9位码元。开始的8位代表该码元的数据部分。第9位是特殊码元标志，它表示开始的8位是否是数据位，或者它们是控制码元，无效码元，还是其它一些类型的码元。被解码的码元在码元时钟速率下按照时钟输入到数据寄存器122中，以保证传输到数据接口块92中的数据没有毛刺信号。

图12表示发送器块82更加详细的布局。发送器82一般包括传送数据寄存器124，码元编码器ROM126，移位寄存器128，输出接头选择器130，以及输出驱动器132。8位数据字和一位特殊码元标志从数据接口块92中被送到数据寄存器124中。数据寄存器124以码元时钟速率记录所述输入数据，以保证到码元编码器126的无错传输。码元编码器126是只读存储器，它读取8位数据字和一位特殊码元标志作为地址，并输出编码后的9位码元。典型的光纤数据信道是二进制串行信道，其中信息是以固定的速率，每次被发送一位(1或0对应光的有或无)。在二进制信道上传输任意数字信息，象光纤链路中光或有或无，它通常需要将信息位编码成为大于某一信道位的数以便能够提取时间信息，并且能够更加可靠地恢复位。在指定用于这种信道的代码时，存在多种属性，它们确定怎样容易地，可靠地并有效地将信息传输。这些属性能够被粗略地分为主要影响怎样能够可靠地恢复信道位的属性，诸如信道位转换之间的最小时间，信道位转换之间的最大时间，信道位转换的时间粒度(granularity)，以及开关比(on-to-offratio)，以及那些主要影响如何有效地，方便地将信息编码的属性，诸如信道位与信息位的比，块大小和码元字母大小。属性的优化组合主要依赖于信道特性。

光纤信道本身非常快，因此，在所需速度和距离下，内部码元变形不成为问题。最大的问题是由于无源分路器所产生的大量衰减。将检测器带宽减到最小可以改进信号噪声比，但是将引起噪声出现其本身边沿位置的不确定性。为了容许这点，希望有较大的时间粒度，即信道位宽度。由于内部码元变形不是问题，所以转换之间的最小时间可以是一个信道位。现在的问题变成在被认为是1或开电平和0或关电平之间恰当地设定一个阈值。如果该信号是交流的，当需要放大时，这是一般的情况，最佳阈值漂移作为直流分量的一种功能，它是信道位流中1信号与0信号的比。采用在整个间隔上具有相等数量的1信号和0信号的方法来稳定直流分量是有帮助的。在转换之间具有短时间更快转换频率也是有帮助的，因为它将有更多的机会检查1和0之间的差，并调整该阈值。在许多系统中，对于正常时序或时钟恢复，有必要缩短转换之间的最长时间以及运行长度。总之，所希望的信道码属性是长位周期，低电平直流元件和短的运行长度。

在尽可能长地保持信道位时间的同时保持高信息速率需要高的编码效率。当很多位被组成块，并整体地进行编码时，更加容易达到高效率。其它需要考虑的是数据包的粒度，复杂性和诸如表示特殊条件的能力以及满足信道的需要。在这种情况下，8信息位的块作为使用9信道位的单一码元进行编码能够提供非常好的折衷。

使用的8位到9位代码的关键属性是低电平和有限的直流偏差，短的和有限的运行长度以及明确地表示任意数据流外部信息的能力。8位数据块可以具有256个不同的值，并且9信道位可以有512种不同的方式安排，但是这些对于满足DC直流和运行长度标准是不够的。可以将其中一些影射为数据值，同时满足运行长度，而不满足DC直流的一些可以按对提取，一个具有正向偏差，另一个具有反向偏差，以表示单一数据值。要做出选择以使得累积直流偏差最小。这一技术给出比足够的表示256个数据值组合更多的组合。其它可用于特殊目的。编码方案的主要变化能够在运行长度和/或复杂性的开销上改善平均直流性能。

已经定义三个特殊目的码元。传输码元的起始部分实际上是含有警戒间隔和起始位置标记的非信息组合。在警戒间隔期间运行长度能够被扰乱。信息码元的终结是数据结构内的无数据的明确的表示，并提供一种方便地定界数据的方法，否则该数据将是模糊的。同步SYNC码元提供一种产生符合规则的短位序列的方法，但是不能被任意数据序列模仿。在有大时间比例误差下所选择的序列也具有明确的性质，因为只需要在转换之间区分一个和两个或更多的位时间。

下面将讨论三种不同类型的8位到9位编码--最小运行长度类型，零DC类型和折衷类型。可以强加的，并且对于256个不同的可以自由组合代码仍有余地的最小运行长度是4。因为输入数据组(在这种情况下8位字节)能够以任意顺序构成，一些规则是必要的，以防止码字的并置扰乱运行长度规则。有512个潜在的9位码字。其中的258个具有4种或少于4种运行，同时，在每端有两种或少于2种运行，以使自由并置不超过极限值4。这是对具有左边2位作为特殊定界符的所有256种可能的数据字节进行编码的足够大的字母表。码字的直流分量的分布是在所有+/-9/9或+/-1可能的全部比例范围以外，+/-1/9上的1 78，在+/-3/9上的74和在+/-5/9上的6。在所有情况下，一半是“加”，一半是“减”。对于均匀分布的随机数据，直流分量是0，并且平均绝对值是满标的18.5％。将较小希望的码指定给较小使用频度的数值可以对数据的实际分布知识取平均。更重要的是得到“正”“负”代码的平衡。

作为例子，实际数字数据趋于包含比大数字更小的数字，并且最低有效位趋于最均匀分布。根据最低有效数据位，通过指定“正”和“负”代码，给出最低数据值的低偏差代码，可以改善统计规律。即使如此，最坏情况条件仍然是满标的+/-77.8％，并且能够出现同一数值的长运行。改善统计规律的已知的方法是加入伪随机序列与输入数据进行混合，以给出更加均匀的分布。在接收结束时加入同一序列以恢复数据。

另外合适的从8位到9位的编码方案在运行长度的开销上达到0直流开销。每一种数据值被指定为两个不同的代码，一种具有正向偏差，另一个具有负向偏差。在传输期间，偏差被累积，并且选择累积偏差趋于0的代码。利用这种方案，最大运行长度是21。256个数据值的双影射使用所有512种对于特殊字符没有余地的可能代码。如果需要一种或多种特殊字符，则某些字符可以个别地影射以腾出空间。这对于平均性能有小的影响，但是能够使得最坏情况的直流分量接近满标的1/9。同时，除非偏差累积被限定，否则最大运行长度能够增加。

如果具有更好平均性能的1/9绝对最坏情况可以接受，则存在最大运行长度为5和特殊字符空间的另外解决方案。有可以自由组合，不超出运行长度5的328个9位代码。当然，206具有+/-1/9的偏差，104为+/-3/9，以及18为+/-5/9。能够通过数据字符的72种双影射构成256个代码的字符集，以具有正负代码，并且个别地将其它184个字符影射到+1/9或-1/9代码。该偏差被累积，并当给出一种选择时，大约28％的时间，使用使得该累积偏差趋于0的代码。由于双影射字符一般具有3/9的偏差，所以一些双影射字符能够补偿大量个别影射字符所累积的不均匀性。该偏差累积应该饱和或减小过时间，以在试图进行补偿中，不幸长周期所引起的短周期大偏差。通过将一个双影射与两个单影射交换可以确定另外的字符。可以定义最多267个字符，而偏差限制为+/-1/9。在大约为23％的61字符点是双影射。可以再次利用已知的分布来增加补偿的频率，并且有可能使用扰频器来更加均匀地分布正和负偏差。例如，通过扰频器只修改最低有效位可以同时使用两种技术。如果允许运行长度为6，则可以得到更佳的直流特性。

有时需要有唯一位序列，例如，该序列不能出现与提供的任何任意数据序列明确的同步。方便的方法是违反规则。对于RLL代码来说，超出运行长度是最容易的，但是，如果它不是所希望的，则可以违反合并规则。对于这里所讨论的RLL代码，4个连续最大长度运行序列是足够的。如果代码010101010和101010101不包括在字符集中，则多于16交替变化1’和0’的序列不会在任意数据中出现，并且可以作为唯一的同步序列。这种序列的优点是在存在大的初始时钟误差时，比起区分00000000000，或区分111111和11111来，更加容易区分00和0，或区分11和1。

8到9位编码方案的例子如本说明书末尾的表1所示。表1中所示的形式中运行长度限制为6，而上面所讨论的运行长度限制为5。其唯一差别是可接受代码的数量。这反过来影响减少直流分量的双影射可用代码数量。表1中的“偏差”是代码中1的数量减去0的数量。它提供直流分量的测量。编码最好采用查表法来完成，根据可接受代码列表，如表1所示的特殊代码可以被任意地指定。例外的情况是双影射指定(这里给出+或-偏差的选择，以减小直流分量)由补码给出(即，1，0互换)，以减小差的大小。

使用如表1所示的信道代码的一般规则是在传输之前或之后，把数字数据与时隙号码的最低有效位进行“异”操作。在传输中(从SOT到下一个SOT)，该偏差被累积。当给出码元代码的选择时，使用一种使得偏差趋于0的代码。EOM码元选择是例外(010101010或101010101)。在表1中，根据前一码元的最后位来选择，以给出0010101010或1101010101。例外的例外是帧同步序列，其中SOT的后面是“错误”EOM。上述规则和码元编码导致唯一同步形式(..110101010101010101011..)，它可识别大频率误差，以及4/9到5/9的最坏情况直流分量。平均直流分量非常接近于50％，恰好具有恒定长运行输入数据。

如前所述，码元编码器126是一种只读存储器，它读取8位数据字和一位特殊码元标志作为地址，并输出编码后的9位码元。9位码元输出不是简单地将8位数据字和一位特殊码元标志进行并置。相反，该数据被影射到9位运行长度限制(RLL)码元空间。受运行长度限制的码元空间限制了连续发送的0或1的数量。在时钟错误出现时，限制连续发送的逻辑状态数量使数据传输的问题最小。例如，010和0110比起0111110和01111110来更加容易被区分。在图11中接收块80的码元解码器120将该编码反转，并将该码元从9位RLL码元空间转换到具有并置的特殊码元位的标准8位数据字。

编码后的9位RLL码元从码元编码器126锁存到移位寄存器128中。移位寄存器128具有许多可选接头，每一接头带有同一9位码元的时移形式。这些接头被用来修正从节点到集线器的传输延迟。从节点送到集线器的数据到达集线器时，将具有相位差，除非发送节点IC64修正信号传输经过发送光缆36传输的信号的传输延迟。由于网络最初的自举，主控制器40同时将每一个节点联机。随着每一节点的启动，节点送出，然后接收其本身的信号。在接口IC上数据接口92测量从信号传送到信号接收的延迟，存储这一延迟时间，并用它产生接头选择信号。

来自移位寄存器128的所有接头可以并联地用于输出接头选择器130。从数据接口块92送出的接头选择TAP SELECT信号选择一个接头，该接头含有按照与发送/接收周期传输延迟相同的时间量超前的数据。因此，从发送器送出的数据将被提前，以便它与发送时的本地时钟不同相位，但是，当它返回集线器被接收时，它将是同相位的。通过输出接头选择130，被发送的数据从移位寄存器128被串行地移位到输出驱动器132中。IC64直接连接到LED，并且必须具有足够的电流能力驱动LED。输出驱动器132将发送的数据放大，并且驱动LED。

图13是由时钟发生器88所产生的多种时钟的扩展的视图。时钟发生块通常包括除4电路134，除9电路136，和除256电路138。时钟发生电路88接收作为输入信号的采样时钟，该采样时钟由时钟恢复块84的VCO106产生。在最佳实施例中，除4电路134将采样时钟频率分开产生位时钟。过采样速率与4倍速不同，应按照选用的过采样速率将采样时钟分割。位时钟频率通过除9电路136分开，以产生码元时钟。除256电路138将码元时钟除以256，以产生帧时钟。时钟恢复块84将帧时钟与接收块80所产生的同步脉冲进行比较，以确定节点是否与中央集线器32同步。除256电路138也进行计算，看当前码元帧是来自哪里。

接口IC64和如图9所示的功能块的更加详细的框图如图14a和14b所示。当节点70，70’接收信息时，光从网络30的中央集线器32传输到光电二极管66。光电二极管66将该光转换成为电信号，该电信号的强度与投射到光电二极管66上的光强度成正比。输入放大器140将来自光电二极管66的信号放大，并将放大后的信号传输到量化器108。量化器108将可变强度信号转换成为逻辑信号，该逻辑信号的值只取两个电压中的一个，或0或VCC伏。量化器108的输出以采样速率数字化，并存储在数据延迟线110中，数据延迟线110是一种多接头的移位寄存器，每一个接头表示渐进的时移位置的数字化数据。

传输起始(SOT)相位校准块144用来检测被接收的数据与IC64上的本地时钟相位是否相同。接收控制器150从工作配置存储器156中读出当前网络结构。工作结构存储器156包含SOT信号应到达的时间，并提供关于SOT码元应当到达的时间的信息给接收控制器150。SOT相位校准电路144使用这种来自接收控制器150的信息，以确定被接收的SOT信号是否在所希望的时间到达，或者是否到达时不同相位。SOT相位校准电路144控制延迟线接头选择器144，发出来自已经时移接头的接收移位寄存器116的数据，以修正相位误差。然后该数据以位速率被串行地移入接收移位寄存器116中，形成9位字。锁存器118在每一码元时钟周期的边沿获得该9位字，并在下一个码元时钟周期保持该数据的稳定。当锁存器118保持前一9位字稳定时，接收移位寄存器116接收下一个字。

9位字通过锁存器118到达码元解码器120，在这里检查该数据的有效性，并根据运行长度限制数据空间将该数据解码。码元解码器120最好是259×9的只读存储器ROM，该存储器将9位字作为地址，并返回存储在该地址的9位码元。9位码元的第9位是特殊码元标志。它通知IC64第一个8位表示有效数据，无效数据，或特殊码元，例如SOT或SYNC。解码后的9位字在每一码元时钟周期结束时被记录在接收数据寄存器122中，它在那里在整个码元时钟周期内保持稳定。

接收数据寄存器122中的被接收的数据可以作为数据存储器146的输入信号。数据存储器146最好是能够存储至少两个完整帧信息的512×9双区SRAM。两个区使数据存储器146能够同时从接收数据寄存器122中接收数据，并通过接口164发送或接收数据到外部设备，接口164能够按照标准通信协议，例如IIS，IIC或SPI，或其它标准输出数据。另外，接口164能够按照可变的通信协议输出数据，其参数由网络的更高层在设备配置时，提供给接口逻辑148。每一帧之后，两个区的作用将交换。在一个区中从光纤网络接收的数据可以被传输到外部设备，由另一区从该设备接收的数据可以传输到网络30。在接收操作期间，存储控制器162和接收控制器150控制数据存储器146。接收控制器150读取工作配置存储器，以确定帧的当前码元。如果工作配置存储器156包含一种说明接收的码元包含对于特定节点重要的数据的代码，则接收控制器150将指示存储控制器162将数据存储器146设定为写模式，并存储被接收的数据。接口IC64将继续在数据存储器146中存储与该节点有关的所有信息，直到帧结束为止。在这时，数据存储器146的两个区将交换其作用，并将新的接收数据通过输出端口164传输到外部设备。输出端口164上的位时钟速率是变化的，使得接口IC64能够以适合于外部设备的适当的速率，直接与外部设备通信，这样可以免于为了与网络30进行通信而将外部设备电子线路调整到与该数据速率匹配。

在发送周期中，来自外部设备的8位数据字通过接口164发送到数据存储器146的一个存储体。一个传送帧周期之后，传送控制器152检查工作配置存储器156已经制定为当前节点传送周期的码元时隙。当这些时隙到达时，传送控制器152发出信号给存储控制器162，并指示存储控制器162将数据存储器设定为读模式。然后，数据存储器146将最后一帧来自外部设备的信息传送到发送数据寄存器124中。每次传送一个码元，并且发送数据寄存器124被以码元速率记录。发送数据寄存器124的8位输出与来自发送控制器152的特殊码元标志进行组合。该标志表示来自数据寄存器146的8位字是否代表由外部设备发送的数据，或是否它是一个由配置控制器158插入在数据存储器146中，例如SOT的特殊码元。8位字与特殊码元标志组合成为码元编码器ROM126的9位地址。码元编码器126将该8位字和特殊码元标志映射到9位运行长度限制码元空间。RLL码元空间减少码元中连续的1或0的数量，并降低了由于时序问题产生误差的风险。该9位码元被记录到传输移位寄存器128中，并且该发送移位寄存器128将该码元存储在多路时移接头中。所有接头都并联到输出接头选择器130。发送控制器152识别选择哪个接头的超前数据足够抵消到集线器的传输延迟。当节点由主控制器40第一次被联机时，发送控制器152通过发送并接收其本身信号来识别这一延迟。9位码元从发送移位寄存器128，通过输出接头选择器130串行移位到输出放大器160。输出放大器160放大被传送的位流，以便它能够直接驱动与接口IC64连接的LED68。当通过LED的被放大的数据被转换为经过发送光缆34发送到光纤网络30的中央集线器32的光脉冲时，传输完成。

数据相位检测器100开始产生本地采样时钟。数据相位检测器100将本地产生的帧速率时钟的相位与外部参考时钟进行比较。外部参考时钟由参考选择器102送到数据相位检测器100中。参考选择器102传递由主控制器所产生的SYNC脉冲，和外部参考时钟。从属节点70，70’将使用SYNC脉冲，主控制器40将使用外部参考时钟。数据相位检测器100将与外部时钟不同的本地时钟相位的幅度和方向输出给数据环路滤波器104。数据环路滤波器104向VCO106发送输出电压，使得VCO106能够产生与外部参考时钟相同相位的采样速率时钟。时钟发生块88用该采样速率时钟作为输入，并从中得到一系列时钟，例如，位速率(采样速率/4)，码元速率(位速率/9)，以及帧速率(码元速率/256)。帧速率时钟用来作为数据相位检测器100的输入，检查IC64与外部参考相位相同。另外，时钟发生块88保持对当前正在被处理的帧码元时隙的跟踪。

配置控制器158在工作配置存储器156，刷新配置存储器154，以及数据存储器146之间起接口的作用。回顾图6，主控制器40在每一帧开始时，发送一个码元控制块。该控制块包含整个网络30的配置信息，并发送到每一节点。配置控制器158从数据存储器146中读出该控制块，并将该块转换成为对于该控制块中被定义的每一码元的特殊代码。码元控制块长度是可变的，并且每次不总是定义帧中的所有码元。配置控制器158将被定义的码元类型写入刷新配置存储器154。一旦配置控制器158在刷新配置存储器154中完成整个帧的配置信息的定义，它将工作配置存储器156和刷新配置存储器154的命令交换。这时，配置控制器158将开始发出新的配置信息到旧的工作存储器156，并且刷新配置存储器154将被用来操作接收控制器150和发送控制器152。本专业的技术人员将会理解，通过接口IC64有很多不同的方法可以从主控制器中接收配置信息。配置控制器158可以有很多不同的应用，并以各种不同的方法加到IC64中。另外，有很多种定义从主控制器到IC64一块一块地发送配置信息协议的方法。本发明不对任何配置设立和控制系统的特殊的实施例加以限制。

配置控制器还负责在要发送的数据中插入特殊码元。一种实施过程使得配置控制器能够将这一信息直接写到数据存储器146中。发送控制器152读取工作配置存储器156以识别要被插入特殊码元的码元时隙。随着该码元从传送数据寄存器被传送到码元编码ROM126，发送控制器152将启动特殊码元标志，以便该码元作为特殊码元而不是数据被编码。同样这种功能的特殊操作可以有很大的变化。本专业的技术人员能够设计出各种实现在要发送的数据中插入特殊码元功能的方法。

接口IC64最好具有休眠模式(也称为“功率模式”)，在该模式中，IC64上的主要电气功能和功率消耗被暂时挂起。输入放大器140检测总线上非激活的实际周期。然后，输入放大器140向功率模式部分166发出一种信号，将IC64切换到休眠模式。在休眠模式中，IC64所消耗的功率被限制仅仅为IC64本身继续监视接收线路36的新总线活动所需的功率。如果输入放大器140检测到总线的活动，则休眠模式中止。任意节点70，更具体地说主控制器40，也能够从发送控制器152发出一种恢复信号到输出放大器160。这使输出放大器给LED68予能量，产生沿总线传输的光脉冲，并将整个网络从休眠模式切换到正常操作模式。

网络需要几个帧周期来完成其初始化。主控制器40最好是被激活的的第一个节点。主控制器40首先发送并接收一种短的数据传输，以测试发送数据的整个传输延迟。该信息由发送控制器152进行存储并使用，以选择适当的数据提前时间量，修正该传输延迟。主控制器40发出几帧SOT和SYNC信息，使得节点有机会将它们自己与中央集线器32的活动(activity occurring)同相。然后主控制器同时将每一节点联机。每一节点有机会测试并存储其本身发送/接收的延迟。当完成发送/接收操作时，总线在比一般4位警戒周期大得多的周期内保持闲置，以防止数据冲突。一旦所有的节点已经被联机，则主节点通过码元控制时钟传输新的配置信息到各节点。一旦主控制器40定义了全部帧(需要几个帧)，则网络30可以开始正常的工作。

根据上面的详细的描述，可以清楚本发明具有多个优点。按照上述发明的方法和设备，具有各种信号处理能力和需要的多种类型的节点能够与网络进行通信，而不需要为了使得该节点能与网络进行通信而在现有的节点电子线路上增加处理能力。这将通过在节点和网络数据总线之间安装智能接口来实现。在使用高速光纤的情况下，该接口单元包括：与网络光纤数据总线耦合的连接；与节点输入和输出口耦合连接，将被接收的光脉冲转换成为电信号或将电信号转换成为光脉冲的转换器；以及接口电路。该接口电路与其相关的协议，提供具有足够灵活性的接口单元，使得同一单元能与“智能”和“非智能”节点交互作用。智能节点一般具有某一级别的微处理能力，它可以用来控制与网络数据总线交互作用的节点的某一方面，而非智能节点一般即不具有处理能力也不能得到处理能力。接口电路最好能够被配置，以识别其相关节点是智能的还是非智能节点，如果该节点是智能的，则传输数据总线控制功能的某些部分，如果节点被确定将作为“非智能”节点，则在接口电路中保持所有数据总线控制(或网络数据总线的其它某些部分)。这样，接口电路具有将节点与处理通过提供能够处理网络协议的电子电路来与高速数据总线的交互作用的复杂性完全或部分地隔离的能力，所提供的电路能够把与这些协议相关的功能转移到适当的节点，而同时以适合于特殊节点的某种格式/速率提供数据。可以被指定为接口电子线路的网络相关的某些复杂性保持数据结构和组合信息，确定到节点的传输/接收时隙，节点时钟同步，节点时钟频率和相位恢复，时隙定位，和其它为了以高速在网络上准确地接收或发送数据所必须执行的任务。

由于接口电路将已经在节点上存在的电子线路与网络高速总线的细节隔离，所以本发明减轻了为了驻留在高速网络中，不得不放置在节点上的电子线路负担(以及额外的开销)。例如，节点可以是一种小显示器或具有1ow-end$1的处理器的小型转换微机(switch pad)，该处理器足够完成节点的处理任务。为了与高速数据总线进行通信，节点电子线路通常需要能够接收和处理极高速的输入数据，例如，100Mbs，以及对于该节点电子线路的处理能力来说相对复杂的格式或协议的数据。通常，为了使得节点能够处理与网络高速数据总线通信的复杂性，这需要更换具有更加昂贵的处理器(例如，$10)的节点。本发明通过提供灵活的接口电路来消除更新节点电子线路的需要，如果该节点还不具备完成主要节点的通信任务的能力，则接口电路能够执行这些任务。与网络数据总线通信的接口部分具有按照该网络格式与该网络进行通信的处理能力，与节点通信的接口部分输出并接收具有一般数据与该节点兼容的数据特性的数据。关于增加的灵活性，每一接口具有以多种预定格式中的一种格式将数据输出到相关节点的能力，其中格式由接口中所指定的寄存器来选择。

接口电路和网络物理层的信息和控制协议具有处理高速数据的能力，而只用相对低成本的元件就足以实现，例如，该接口电路完成多种网络相关的通信功能，诸如建立节点的本地时钟，修正本地时钟和发生在网络其他参考点之间的相位差，以及有助于节点设备和网络之间的数据传输。在修正相位偏差时，该节点电子线路将指出由于信号沿数据总线传输介质传输所需时间所产生的与传输延迟相关的问题。尽管这种延迟对于光缆长度在1-10米范围内来说通常很小，但是高频延迟变得很重要，足以引起数据传输误差。同时，光缆的长度不等，将引起不同的传输延迟。类似的数据冲突将增加，除非对这些时序问题进行补偿。本发明通过提供一种能够修正节点上本地时钟与中央集线器的活动之间的相位差的相对简单的电路结构来修正这一时序问题。该电路配置在每一节点建立本地时钟频率，并使用网络上其它点作为与本地时钟相位同步的参考。该电路基本上保持本身在集线器上的传输，并且使其传输提前适当的量，以便在集线器保持适当的校准。

通过以相对低的成本和灵活的接口解决高速网络的复杂性，本发明避免了增加节点成本以使其驻留在高速网络中。通过设计简单的数据协议和能够在IC中实现的硬件，该接口的成本下降。通过研究硬件方面的元件，IC能够做得更快，并且通过新的设计，硬件将被简化。由于允许借助于网络上来自主控制器的软件命令来配置所述IC，所以，增加了所需要的灵活性。

显然，对上述的最佳实施例可以进行变化和修改。因此，上述详细讨论的目的只是为了说明，而不是进行限制，而后面的权利要求书，包括所有等价条款，其目的是定义本发明的范围。

                         表1

                 8位到9位码元转换表名称或数字值：              编码后的码元：                偏差：SOT(传输开始)＝＝＞             000011101                 -1SYNC(同步模式的一部分)＝＝＞     010101010                -1EOM(信息结束)         ＝＝＞   000110111 or 111001000       +/-10      ＝00000000   ＝＝＞   111011100 or 000100011       +/-31      ＝00000001   ＝＝＞   111011010 or 000100101       +/-32      ＝00000010   ＝＝＞   111011001 or 000100110       +/-33      ＝00000011   ＝＝＞   111010110 or 000101001       +/-34      ＝00000100   ＝＝＞   111010101 or 000101010       +/-35      ＝00000101   ＝＝＞   111010011 or 000101100       +/-36      ＝00000110   ＝＝＞   111001110 or 000110001       +/-37      ＝00000111   ＝＝＞   111001101 or 000110010       +/-38      ＝00001000   ＝＝＞   111001011 or 000110100       +/-39      ＝00001001   ＝＝＞   111000111 or 000111000       +/-310     ＝00001010   ＝＝＞   110111100 or 001000011       +/-311     ＝00001011   ＝＝＞   110111010 or 001000101       +/-312     ＝00001100   ＝＝＞   110111001 or 001000110       +/-313     ＝00001101   ＝＝＞   110110110 or 001001001       +/-314     ＝00001110   ＝＝＞   110110101 or 001001010       +/-315     ＝00001111   ＝＝＞   110110011 or 001001100       +/-316     ＝00010000   ＝＝＞   110101110 or 001010001       +/-317     ＝00010001   ＝＝＞   110101101 or 001010010       +/-318     ＝00010010   ＝＝＞   110101011 or 001010100       +/-319     ＝00010011   ＝＝＞   110100111 or 001011000       +/-320     ＝00010100   ＝＝＞   110011110 or 001100001       +/-321     ＝00010101   ＝＝＞   110011101 or 001100010       +/-322     ＝00010110   ＝＝＞   110011011 or 001100100       +/-323     ＝00010111   ＝＝＞   110010111 or 001101000       +/-324     ＝00011000   ＝＝＞   101111100 or 010000011       +/-325     ＝00011001   ＝＝＞   101111010 or 010000101       +/-326     ＝00011010   ＝＝＞   101111001 or 010000110       +/-327     ＝00011011   ＝＝＞   101110110 or 010001001       +/-328     ＝00011100   ＝＝＞   101110101 or 010001010       +/-329     ＝00011101   ＝＝＞   101110011 or 010001100       +/-330     ＝00011110   ＝＝＞   101101110 or 010010001       +/-331     ＝00011111   ＝＝＞   101101101 or 010010010       +/-332     ＝00100000   ＝＝＞   011001011 or 100110100       +/-133     ＝00100001   ＝＝＞   011000111 or 100111000       +/-134     ＝00100010   ＝＝＞   010111100 or 101000011       +/-135     ＝00100011   ＝＝＞   010111010 or 101000101       +/-136     ＝00100100   ＝＝＞   010111001 or 101000110       +/-137     ＝00100101   ＝＝＞  010110110 or 101001001  +/-138     ＝00100110   ＝＝＞  010110101 or 101001010  +/-139     ＝00100111   ＝＝＞  010110011 or 101001100  +/-140     ＝00101000   ＝＝＞  010101110 or 101010001  +/-141     ＝00101001   ＝＝＞  010101101 or 101010010  +/-142     ＝00101010   ＝＝＞  010100111 or 101011000  +/-143     ＝00101011   ＝＝＞  010011110 or 101100001  +/-144     ＝00101100   ＝＝＞  010011101 or 101100010  +/-145     ＝00101101   ＝＝＞  010011011 or 101100100  +/-146     ＝00101110   ＝＝＞  010010111 or 101101000  +/-147     ＝00101111   ＝＝＞  001111100 or 110000011  +/-148     ＝00110000   ＝＝＞     011001101      +149     ＝00110001   ＝＝＞     100110010      -150     ＝00110010   ＝＝＞     011001110      +151     ＝00110011   ＝＝＞     100110001      -152     ＝00110100   ＝＝＞     011010011      +153     ＝00110101   ＝＝＞     100101100      -154     ＝00110110   ＝＝＞     011010101      +155     ＝00110111   ＝＝＞     100101010      -156     ＝00111000   ＝＝＞     011010110      +157     ＝00111001   ＝＝＞     100101001      -158     ＝00111010   ＝＝＞     011011001      +159     ＝00111011   ＝＝＞     100100110      -160     ＝00111100   ＝＝＞     011011010      +161     ＝00111101   ＝＝＞     100100101      -162     ＝00111110   ＝＝＞     011011100      +163     ＝00111111   ＝＝＞     100100011      -164     ＝01000000   ＝＝＞     011100011      +165     ＝01000001   ＝＝＞     100011100      -166     ＝01000010   ＝＝＞     011100101      +167     ＝01000011   ＝＝＞     100011010      -168     ＝01000100   ＝＝＞     011100110      +169     ＝01000101   ＝＝＞     100011001      -170     ＝01000110   ＝＝＞     011101001      +171     ＝01000111   ＝＝＞     100010110      -172     ＝01001000   ＝＝＞     011101010      +173     ＝01001001   ＝＝＞     100010101      -174     ＝01001010   ＝＝＞     011101100      +175     ＝01001011   ＝＝＞     100010011      -176     ＝01001100   ＝＝＞     011110001      +177     ＝01001101   ＝＝＞     100001110      -178     ＝01001110   ＝＝＞     011110010      +179     ＝01001111   ＝＝＞     100001101      -180     ＝01010000   ＝＝＞     011110100      +181     ＝01010001   ＝＝＞     100001011      -182     ＝01010010   ＝＝＞     011111000      +183    ＝01010011  ＝＝＞     100000111             -184    ＝01010100  ＝＝＞     100010111             +185    ＝01010101  ＝＝＞     011101000             -186    ＝01010110  ＝＝＞     100011011             +187    ＝01010111  ＝＝＞     011100100             -188    ＝01011000  ＝＝＞     100011101             +189    ＝01011001  ＝＝＞     011100010             -190    ＝01011010  ＝＝＞     100011110             +191    ＝01011011  ＝＝＞     011100001             -192    ＝01011100  ＝＝＞     100100111             +193    ＝01011101  ＝＝＞     011011000             -194    ＝01011110  ＝＝＞     100101011             +195    ＝01011111  ＝＝＞     011010100             -196    ＝01100000  ＝＝＞     100101101             +197    ＝01100001  ＝＝＞     011010010             -198    ＝01100010  ＝＝＞     100101110             +199    ＝01100011  ＝＝＞     011010001             -1100   ＝01100100  ＝＝＞     100110011             +1101   ＝01100101  ＝＝＞     011001100             -1102   ＝01100110  ＝＝＞     100110101             +1103   ＝01100111  ＝＝＞     011001010             -1104   ＝01101000  ＝＝＞     100110110             +1105   ＝01101001  ＝＝＞     011001001             -1106   ＝01101010  ＝＝＞     100111001             +1107   ＝01101011  ＝＝＞     011000110             -1108   ＝01101100  ＝＝＞     100111010             +1109   ＝01101101  ＝＝＞     011000101             -1110   ＝01101110  ＝＝＞     100111100             +1111   ＝01101111  ＝＝＞     011000011             -1112   ＝01110000  ＝＝＞     101000111             +1113   ＝01110001  ＝＝＞     010111000             -1114   ＝01110010  ＝＝＞     101001011             +1115   ＝01110011  ＝＝＞     010110100             -1116   ＝01110100  ＝＝＞     101001101             +1117   ＝01110101  ＝＝＞     010110010             -1118   ＝01110110  ＝＝＞     101001110             +1119   ＝01110111  ＝＝＞     010110001             -1120   ＝01111000  ＝＝＞     101010011             +1121   ＝01111001  ＝＝＞     010101100             -1122   ＝01111010  ＝＝＞     101010110             +1123   ＝01111011  ＝＝＞     010101001             -1124   ＝01111100  ＝＝＞     101011001             +1125   ＝01111101  ＝＝＞     010100110             -1126   ＝01111110  ＝＝＞     101011010             +1127   ＝01111111   ＝＝＞    010100101             -1128 or-128 ＝ 10000000  ＝＝＞101011100            +1129 or-127＝10000001   ＝＝＞      010100011       -1130 or-126＝10000010   ＝＝＞      101100011       +1131 or-125＝10000011   ＝＝＞      010011100       -1132 or-124＝10000100   ＝＝＞      101100101       +1133 or-123＝10000101   ＝＝＞      010011010       -1134 or-122＝10000110   ＝＝＞      101100110       +1135 or-121＝10000111   ＝＝＞      010011001       -1136 or-120＝10001000   ＝＝＞      101101001       +1137 or-119＝10001001   ＝＝＞      010010110       -1138 or-118＝10001010   ＝＝＞      101101010       +1139 or-117＝10001011   ＝＝＞      010010101       -1140 or-116＝10001100   ＝＝＞      101101100       +1141 or-115＝10001101   ＝＝＞      010010011       -1142 or-114＝10001110   ＝＝＞      101110001       +1143 or-113＝10001111   ＝＝＞      010001110       -1144 or-112＝10010000   ＝＝＞      101110010       +1145 or-111＝10010001   ＝＝＞      010001101       -1146 or-110＝10010010   ＝＝＞      101110100       +1147 or-109＝10010011   ＝＝＞      010001011       -1148 or-108＝10010100   ＝＝＞      101111000       +1149 or-107＝10010101   ＝＝＞      010000111       -1150 or-106＝10010110   ＝＝＞      110000111       +1151 or-105＝10010111   ＝＝＞      001111000       -1152 or-104＝10011000   ＝＝＞      110001011       +1153 or-103＝10011001   ＝＝＞      001110100       -1154 or-102＝10011010   ＝＝＞      110001101       +1155 or-101＝10011011   ＝＝＞      001110010       -1156 or-100＝10011100    ＝＝＞     110001110       +1157 or -99＝10011101   ＝＝＞      001110001       -1158 or -98＝10011110   ＝＝＞      110010011       +1159 or -97＝10011111   ＝＝＞      001101100       -1160 or -96＝10100000   ＝＝＞      110010101       +1161 or -95＝10100001   ＝＝＞      001101010       -1162 or -94＝10100010   ＝＝＞      110010110       +1163 or -93＝10100011   ＝＝＞      001101001       -1164 or -92＝10100100   ＝＝＞      110011001       +1165 or -91＝10100101   ＝＝＞      001100110       -1166 or -90＝10100110   ＝＝＞      110011010       +1167 or -89＝10100111   ＝＝＞      001100101       -1168 or -88＝10101000   ＝＝＞      110011100       +1169 or -87＝10101001   ＝＝＞      001100011       -1170 or -86＝10101010   ＝＝＞      110100011       +1171 or -85＝10101011   ＝＝＞      001011100       -1172 or -84＝10101100   ＝＝＞      110100101       +1173 or -83＝10101101   ＝＝＞      001011010       -1174 or -82＝10101110   ＝＝＞      110100110       +1175 or -81＝10101111   ＝＝＞      001011001        -1176 or -80＝10110000   ＝＝＞      110101001        +1177 or -79＝10110001   ＝＝＞      001010110        -1178 or -78＝10110010   ＝＝＞      110101100        +1179 or -77＝10110011   ＝＝＞      001010011        -1180 or -76＝10110100   ＝＝＞      110110001        +1181 or -75＝10110101   ＝＝＞      001001110        -1182 or -74＝10110110   ＝＝＞      110110010        +1183 or -73＝10110111   ＝＝＞      001001101        -1184 or -72＝10111000   ＝＝＞      110110100        +1185 or -71＝10111001   ＝＝＞      001001011        -1186 or -70＝10111010   ＝＝＞      110111000        +1187 or -69＝10111011   ＝＝＞      001000111        -1188 or -68＝10111100   ＝＝＞      111000011        +1189 or -67＝10111101   ＝＝＞      000111100        -1190 or -66＝10111110   ＝＝＞      111000101        +1191 or -65＝10111111   ＝＝＞      000111010        -1192 or -64＝11000000   ＝＝＞      111000110        +1193 or -63＝11000001   ＝＝＞      000111001        -1194 or -62＝11000010   ＝＝＞      111001001        +11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Claims (74)

1.一种通信接口包括：

与节点接口通信的数据接口；

与所述数据接口和网络数据总线通信的接收器；

与所述数据接口和所述网络数据总线通信的发送器；

所述数据接口按照网络数据格式从所述接收器接收数据，并将来自所述接收器的被接收数据按照与节点兼容的节点数据格式，通过所述接口提供给外部节点；

所述数据接口还按照所述节点数据格式，通过所述接口接收来自所述外部节点的数据，并将来自所述外部节点的所述被接收数据按照所述网络数据格式，提供给所述发送器。

2.根据权利要求1的装置，其特征在于：接收器和发送器包括集成电路。

3.根据权利要求1的装置，其特征在于：所述数据接口包括：

能够按照所述网络数据格式接收和输出数据的第一存储体；

能够按照所述节点数据格式接收和输出数据的第二存储体。

4.根据权利要求1的装置，其特征在于：所述网络数据格式包括大约为100Mbs的数据速率。

5.根据权利要求4的装置，其特征在于：所述节点数据格式包括适合于发送音频的格式。

6.根据权利要求4的装置，其特征在于：从所述外部节点经过所述接口所接收的所述数据包括音频数据；

所述节点数据格式包括与音频信号兼容的格式。

7.根据权利要求4的装置，其特征在于：从所述外部节点经过所述接口所接收的所述数据包括视频数据；

所述节点数据格式包括与视频信号兼容的格式。

8.根据权利要求1的装置，其特征在于还包括与所述数据接口通信的控制器，接收器和发送器，所述控制器控制所述数据接口来确定所述节点数据格式。

9.根据权利要求8的装置，其特征在于：

所述控制器含有预定的节点数据格式，并且为所述数据接口提供与所述预定节点数据格式相关的控制信息，使得所述数据接口能够据按所述预定节点数据格式之一向所述接口提供数据。

10.根据权利要求9的装置，其特征在于：所述预定节点数据格式包括与音频数据兼容的格式。

11.根据权利要求9的装置，其特征在于：所述预定节点数据格式包括与视频数据兼容的格式。

12.根据权利要求1的装置，其特征在于还包括与所述数据接口进行通信的控制器，接收器和发送器。

13.根据权利要求8的装置，其特征在于：所述控制器含有关于以下内容的信息：

所述网络适用于所述装置向该网络发送数据的时间；

网络上的信息与该装置有关，并应当由所述接收器接收和传到所述数据接口的时间；

可以从网络上接收到的各种类型的数据。

14.根据权利要求13的装置，其特征在于：所述各种类型的信息还包括有关如何识别并区分所述各种数据类型的信息。

15.根据权利要求14的装置，其特征在于：所述各种类型的信息还包括如何识别并区分在配置存储器中的各种数据类型。

16.根据权利要求1的装置，其特征在于：所述发送器包括估计从发送器经过所述网络进行传输的有关传输延迟，并调整由所述发送器所发送的信号，以补偿所述的被估计的传输延迟。

17.根据权利要求16的装置，其特征在于：所述发送器确定所述传输延迟的所述估计。

18.根据权利要求17的装置，其特征在于：所述确定所述估计的发送器方法包括测量信号从所述发送器经过所述网络数据总线到达所述接收器的传输时间。

19.根据权利要求15的装置，其特征在于：所述接收器根据所述控制器中有关如何识别并区分所述各种数据类型的所述信息，通过比较接收数据相位与期望相位检测其相位差。

20.根据权利要求19的装置，其特征在于：所述接收器根据所述接收器检测的相位差，将数据提前或延迟送到所述数据接口。

21.根据权利要求1的装置，其特征在于：所述发送器包括估计从发送器经过所述网络进行传输的有关传输延迟，并调整由所述发送器所发送的信号，以补偿所述的被估计的传输延迟；

所述发送器确定所述传输延迟的所述估计；

确定所述估计的所述发送器的方法包括测量信号从所述发送器经过所述网络数据总线到达所述接收器的传输时间。

22.根据权利要求21的装置，其特征在于：

所述接收器根据所述控制器中有关如何识别并区分所述各种数据类型的所述信息，通过比较接收数据相位与期望相位来检测其相位差；以及

所述接收器根据所述接收器检测的相位差，将数据提前或者延迟送到所述数据接口。

23.根据权利要求13的装置，其特征在于：所述控制器经过所述数据接口和所述节点接口，任选地提供给所述外部节点有关：

所述网络适用于所述装置向该网络发送数据的时间的信息；

网络上的信息与装置有关并应该由所述接收器接收和发送到所述数据接口的时间的信息；

各种可能从网络上接收到的数据类型的信息。

24.根据权利要求23的装置，其特征在于：所述控制器查询所述外部节点设备，确定所述外部节点设备当在下列情况下时是否能够接收并对所述信息起作用：

当所述网络适用于所述装置向该网络发送数据时；

当网络上的信息与装置有关，并应该由所述接收器接收和送到所述数据接口上时；

各种可以从网络上接收到的数据类型。

25.根据权利要求24的装置，其特征在于：所述控制器根据对所述外部节点设备的所述查询，任选地经过所述数据接口和所述节点接口，向所述外部节点设备提供关于以下内容的所述信息：

所述网络适用于所述装置向该网络传送数据的时间；

网络上的信息与装置有关，并应该由所述接收器接收和送到所述数据接口上的时间；

各种可以从网络上接收到的数据类型。

26.根据权利要求8的装置，其特征在于：所述网络数据格式包括大约100Mbs的数据速率。

27.根据权利要求26的装置，其特征在于：所述节点数据格式适合于传输音频。

28.根据权利要求26的装置，其特征在于：从所述外部节点经过所述接口接收的所述数据包括音频数据；

所述节点数据格式包括与音频信号兼容的格式。

29.根据权利要求26的装置，其特征在于：所述外部节点经过所述接口所接收的所述数据包括视频数据；

所述节点数据格式包括与视频信号兼容的格式。

30.通信接口包括：

与节点接口进行通信的数据接口；

与所述数据接口通信的接收器，和第一转换器，该转换器接收来自光数据总线上的光纤传输线的光脉冲，并将所述接收到的光脉冲转换成为数字数据，并将所述数据提供给所述接收器；

与所述数据接口和第二转换器进行通信的发送器，第二转换器接收来自所述发送器的数字数据，将从所述发送器接收到的数字数据转换成为光脉冲，并将所述光脉冲提供给所述光数据总线上的另一光纤传输线；

所述数据接口按照网络数据格式从所述接收器上接收数字数据，并将从所述接收器接收的数字数据按照与节点兼容的节点数据格式，提供给外部节点；

所述数据接口还按照所述节点数据格式，从所述外部节点接收数据，并将从所述外部节点接收的所述数据按照所述网络数据格式提供给所述发送器；

与所述数据接口通信的控制器，接收器和发送器；

所述控制器包括预定节点数据格式，并通过将与所述预定节点数据格式之一有关的控制信息提供给数据接口来配置所述数据接口，使得所述数据接口能够以所述预定节点数据格式向所述接口提供数据。

31.根据权利要求30的装置，其特征在于：从所述外部节点经过所述接口接收的所述数据包括音频数据；

所述节点数据格式包括与音频信号兼容的格式。

32.根据权利要求26的装置，其特征在于：所述外部节点经过所述接口所接收的所述数据包括视频数据；

所述节点数据格式包括与视频信号兼容的格式。

33.根据权利要求30的装置，其特征在于：所述发送器包括估计从发送器经过所述网络进行传输的有关传输延迟，并调整由所述发送器所发送的信号，以补偿所述的被估计的传输延迟。

34.根据权利要求16的装置，其特征在于：所述发送器确定所述传输延迟的所述估计。

35.根据权利要求17的装置，其特征在于：所述确定所述估计的发送器方法包括测量信号从所述发送器经过所述网络数据总线到达所述接收器的传输时间。

36.根据权利要求30的装置，其特征在于：

所述数据接口包括具有第一和第二部分的存储器；

所述第一部分按照所述网络数据格式，与所述接收器和所述发送器进行通信；

所述第二部分按照与节点兼容的节点数据格式，与所述接口部分进行通信。

37.根据权利要求30的装置，其特征在于：所述控制器经过所述数据接口和所述节点接口，任选地提供给所述外部节点有关：

所述网络适用于所述装置向该网络发送数据的时间信息；

网络上的信息与装置有关并应该由所述接收器接收和发送到所述数据接口的时间的信息；

各种可能从网络上接收到的数据类型的信息。

38.根据权利要求37的装置，其特征在于：所述控制器查询所述外部节点设备，确定所述外部节点设备当在下列情况下时是否能够接收并对有关信息起作用：

当所述网络适用于所述装置向该网络传送数据时；

当网络上的信息与装置有关，并应该由所述接收器接收和送到所述数据接口上时；

各种可以从网络上接收到的数据类型。

39.根据权利要求38的装置，其特征在于：所述控制器根据对所述外部节点设备的所述查询，任选地经过所述数据接口和所述节点接口，向所述外部节点设备提供有关下述内容的所述信息：

所述网络适用于所述装置向该网络传送数据的时间；

网络上的信息与装置有关，并应该由所述接收器接收和送到所述数据接口上的时间；

各种可以从网络上接收到的数据类型。

40.一种数据通信系统包括：

按照网络数据格式传输数据的数据通信网络；

多个节点，所述多个节点中的任意一个均可按照由所述多个节点中的任意一个节点所使用的节点数据格式发送或接收数据；

与所述网络和所述多个节点进行通信的可配置的通信接口，所述通信接口从所述节点向所述网络或从所述网络向所述节点传输数据。

41.根据权利要求40的系统，其特征在于：所述可配置的接口电路包括集成电路。

42.根据权利要求40的系统，其特征在于：所述多个节点还包括一种主控制器，该控制器经过所述可配置的接口与所述网络进行通信。

43.根据权利要求40的系统，其特征在于：所述网络数据格式包括：

大约100Mbs以上的数据速率；

各自指定给多个节点之一的时隙，用于在网络上经过所述可配置的接口电路之一发送数据；

利用所述主控制器经过网络发送到网络上的所有接口的同步码元，所述接口利用所述同步码元来调整每一接口的相对于所述主控制器的频率时序。

44.根据权利要求43的系统，其特征在于：所述网络数据格式还包括：

在每次所述时隙开始时所发送的起始传输码元，所述接口使用所述起始传输码元来调整每一接口的相位时序。

45.根据权利要求44的系统，其特征在于：

从所述外部节点经过所述接口接收的所述数据包括音频数据；

所述节点数据格式包括与音频信号兼容的格式。

46.根据权利要求44的系统，其特征在于：

所述外部节点经过所述接口所接收的所述数据包括视频数据；

所述节点数据格式包括与视频信号兼容的格式。

47.根据权利要求40的系统，其特征在于：所述可配置接口包括发送器，该发送器估计来自发送器进行传输的有关传输延迟，并调整由所述发送器所发送的信号，以补偿所述的被估计的传输延迟。

48.根据权利要求47的系统，其特征在于：所述发送器确定所述传输延迟的所述估计。

49.根据权利要求48的系统，其特征在于：所述确定所述估计的发送器方法包括测量信号从所述发送器经过所述网络数据总线到达所述接收器的传输时间。

50.根据权利要求40的装置，其特征在于：

所述数据接口包括具有第一和第二部分的存储器；

所述第一部分按照所述网络数据格式，与所述接口的接收器和所述接口的发送器进行通信；

所述第二部分按照与节点兼容的节点数据格式，与所述接口部分进行通信。

51.根据权利要求42的系统，其特征在于：所述接口任选地提供给所述外部节点有关：

所述网络适用于所述装置向该网络发送数据的时间的信息；

网络上的信息与接口有关并应该由所述接收器接收和发送到相关节点的时间的信息；

各种可能从网络上接收到的数据类型的信息。

52.根据权利要求51的系统，其特征在于：所述接口查询所述外部节点设备，确定所述外部节点设备当在下列情况下时是否能够接收并对所述有关信息起作用：

当所述网络适用于所述装置向该网络传送数据时；

当网络上的信息与接口有关，并应该由所述接口接收和送到其相关的节点上时；

各种可以从网络上接收到的数据类型。

53.根据权利要求52的装置，其特征在于：所述接口根据对所述外部节点设备的所述查询，任选地向所述外部节点设备提供有关下述内容的所述信息：

所述网络适用于所述装置向该网络传送数据的时间；

网络上的信息与接口有关，并应该由所述接口接收和送到其相关节点上的时间；

各种可以从网络上接收到的数据类型。

54.根据权利要求40的系统，其特征在于：

所述多个节点还包括主控制器，该控制器经过所述可再配置的接口电路中的一个与所述网络进行通信；

由所述主控制器经过网络向所有可配置接口发送同步码元，所述接口电路利用该同步码元将所述每一个接口的本地时钟与所述主控制器同步。

55.根据权利要求40的系统，其特征在于：所述节点数据格式包括：

与数字音频兼容的格式；

与数字视频兼容的格式；

与控制数据兼容的格式。

56.根据权利要求55的系统，其特征在于：所述与数字音频兼容的格式包括IIS。

57.根据权利要求55的系统，其特征在于：与数字视频兼容的所述格式包括SPI。

58.根据权利要求55的系统，其特征在于：与控制数据兼容的所述格式包括IIC。

59.根据权利要求42的系统，其特征在于：所述接口：

接收来自所述主控制器的恢复通信时钟频率，并使用所述恢复通信时钟频率，产生与所述主控制器有关的接口的频率时序；

接收恢复通信时钟相位，并使用恢复通信时钟相位，产生与所述网络上某一参考点有关的接口的相位时序；

只有在完成时钟频率和时钟相位之后才能恢复数据。

60.根据权利要求59的系统，其特征在于：包括起始传输码元的所述恢复通信时钟相位包括：

警戒间隔；

具有知道所述接口的预定模式的相位校准标记；

所述接口利用的所述警戒间隔考虑到用来检测所述相位校准标记的时间间隔。

61.根据权利要求60的系统，其特征在于：

把所述恢复通信相位中的所述相位调整标记与所述已知模式比较；

根据所述比较调整所述相位时序；

当不同节点查看同一数据时，由于传输延迟可以引起几位时间的偏差，所以要使用起始传输码元。

62.根据权利要求59的系统，其特征在于：所述接口具有对与来自所述发送器的传输有关的传输延迟的估计，并调整由所述发送器所发送的信号，以补偿所述的估计的传输延迟。

63.根据权利要求62的系统，其特征在于：所述接口确定对所述传输延迟的所述估计。

64.根据权利要求63的系统，其特征在于：所述确定所述估计的接口方法包括测量信号从所述接口经过所述网络数据总线又回到所述接口所需的传输时间。

65.根据权利要求40的系统，其特征在于：

所述网络数据格式包括9位代码；

所述节点数据格式包括8位代码；

所述接口包括将所述9位代码转换成为所述8位代码并将所述8位代码转换成为所述9位代码的装置。

66.根据权利要求40的系统，其特征在于：

所述接口包括休眠模式，在该模式中，如果出现总线休闲的一段预定时期，总线接口所消耗的功率将被限制。

67.根据权利要求48的系统，其特征在于：所述发送器确定所述估计的方法包括：

测量信号从所述发送器经过所述数据总线返回到所述接口所需的传输时间；

提前从所述发送器发送数据，以便当发送时，所述数据与所述接口的本地时钟的相位不同，但是实际上当所述数据返回到所述接口时，它将与本地时钟同相。

68.根据权利要求59的系统，其特征在于：所述恢复通信时钟频率包括同步模式，该模式将被送到压控振荡器中，以便产生时钟信号。

69.根据权利要求59的系统，其特征在于：所述恢复通信时钟相位包括：

检测传输起始码元；以及

检测从接口发送的返回的数据通信。

70.一种数据通信系统，其特征在于包括：

能够在网络上以网络数据速率传输数据的光纤通信网络；

与所述网络通信的节点，所述每一节点具有其自己的节点数据速率，它以该速率接收或发送数据；

物理上与所述节点和所述网络分离，但是可与所述节点和所述网络连接的可配置的接口电路；

当连接到所述节点和所述网络时，所述可配置接口电路放置在与所述网络进行通信的所述的一个节点上，数据从所述节点传输到所述网络，或从所述网络传输到所述节点，所述可配置接口电路能够被配置，使得每一个所述可配置接口电路从相关的节点、以相关节点的节点数据速率接受数据、以所述网络速率向所述网络发送数据，从所述网络、以所述网络数据速率接收数据、并以相关节点的节点数据速率向相关节点发送数据。

71.根据权利要求70的系统，其特征在于还包括：

与所述可配置接口电路通信的主控制器；

所述主控制器能够对所述集成电路再配置，使得每一个所述可配置接口电路从相关节点、以相关节点的节点数据速率接受数据、以所述网络数据速率、向所述网络发送数据，从所述网络、以所述网络数据速率接收数据，并以相关节点的节点数据速率向相关节点发送数据。

72.根据权利要求71的系统，其特征在于还包括：

至少一个所述节点包括只接收节点，它接收数据，但不发送数据；

至少一个所述节点包括接收/发送节点，它接收和发送数据。

73.根据权利要求72的系统，其特征在于：所述网络包括：

集线器；

将所述集线器连接到所述节点的传输光缆；

将所述集线器连接到所述节点的接收光缆。

74.一种数据通信系统，其特征在于包括：

按照网络数据格式传输数据的数据通信网络；

若干节点，所述若干节点中的任意一个具有能够按照所述若干节点中任意一个所使用的节点数据格式传输或接收数据的节点电子线路；

主控制器；

与所述网络通信的可配置接口电路，所述若干节点，以及所述主控制器，所述接口电路将数据从所述节点电子线路和所述主控制器传递到所述网络，或将数据从所述网络传递到所述节点电子线路或所述主控制器，所述可配置接口电路，该可配置接口电路可被配置成为使得任意所述可配置接口电路能够以与其相关的节点的节点数据格式，从与其相关的节点电子线路接受数据，以所述网络的数据格式将数据传送到所述网络，以所述网络数据格式从所述网络接收数据，以及按与其相关的节点的节点数据格式将数据发送到相关节点的电子线路中。

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