CN1286075C - 单极型同步通信系统 - Google Patents

Abstract

一种通信协议有助于针对各种类型的电缆以最大速度进行发送。该协议可用于在公用控制单元(12)和与之耦合的多个彼此隔开的装置(18，20)之间发送信息。或者，该协议可用于在装置之间发送信息。一个控制单元(12)或者装置(18，20)在低阻抗状态下发送时钟脉冲。当时钟脉冲源表现为高阻抗状态时，装置(18，20)在低阻抗状态下响应于时钟脉冲，并在通信链路(14)上发送数据。所发送信号的一个或多个特点可用于实施一个或多个同步功能。

Description

单极型同步通信系统

技术领域

本发明涉及在多处理器系统中的处理器之间进行信号通信的设备和方法。更具体地说，本发明涉及这种系统，在该系统中，正如在局域网中一样，处理器通过通信介质相互通信。

背景技术

在专用于监测或监控区域的多处理器系统中使用的通信电路是公知的。在Tice等人发表的标题为“烟火检测系统通信”的第4,916,432号美国专利中揭示了一个示例。另一例被公开在Tice发表的标题为“通信系统和方法”的第5,525,962号美国专利中。所提到的两个专利被转让给其受让人，并在此包含在本文中以供参考。

尽管公知系统是有用和有效的，然而期望的是能够在通信处理期间使数据与时钟信号更完全地分离。并且，将期望的是能够提供一种大体无冲突的通信环境。这种环境在监控或报警系统中以及在通用目的的局域网中将是有用的。

发明内容

通信设备使用时钟和数据脉冲的多极性表示。时钟脉冲从第一极性中的源通过通信介质作为电压脉冲被发送。该源来发送具有低输出阻抗的时钟脉冲。在时钟脉冲之间，该源切换到高输出阻抗。

至少某些数据脉冲使用相同极性在介质上作为电压脉冲被发送。大多数数据脉冲由成对时钟脉冲包围(bracket)。

在一个方面，例如表示逻辑“1”的数据脉冲可作为大体恒定宽度脉冲被发送，逻辑“0”由脉冲缺席来表示。或者，数据可用可变宽度电压脉冲来表示。逻辑“1”可使用第一宽度来发送，逻辑“0”可使用另一宽度来发送。

在一个方面，源可以但不一定与公用控制元件对应。在一个实施例中，当时钟脉冲正由控制元件生成时，能量可至少提供给与介质耦合的多个彼此隔开的单元。数据可由控制元件来发送，或者可由与介质耦合的另一单元来发送。

在另一方面，控制元件，或者另一定时单元可提供消息的成帧信号与时钟脉冲，以使线路上的通信同步。在该类型实施例中，这些单元可接收和存储成帧信号之间的电能。

在另一实施例中，这些单元各自均可包括储能电路，该储能电路可间歇地从介质接收电能。来自单元的数据信号的驱动可由储存的能量来提供。随后，例如在成帧信号之间，单元中的储能电路可重新充电。

其他优点包括：

时钟波形和装置数据波形将决不会同时出现。这可在检测电路中实施闭锁设计，这将往往会防止虚假时钟或数据检测在时钟和数据电压波形的驱动期间在线路上发生“振铃”。

设备后向布线将不会缩短通信布线。系统可确定哪些装置可后向布线而不会干扰正确布线的装置。

为了把通信期间布线上的“振铃和其他失真”降至最少，可从时钟电源驱动一可调波形形状。可对从一个水平到另一水平的电压的“旋转率”或跃迁率进行调整，以补偿各种布线构成。这将往往会把通信期间的波形失真降至最少。该波形调整将随以下各项而变：

由于电线的长度和特性阻抗而引起的布线上的信号传播时间；

在由环路上的各装置监测的通信中发生的差错；以及

在中点处，很有可能是时钟电源处的波形分析。

在另一方面，多个字节数据可与单个插入的时钟信号一起发送。或者，可仅使用后面跟随诸如一个或多个字节那样的数据串的单个同步信号来实施发送。

无冲突通信可通过使装置在进行发送的同时监测通信线路电压来实现。电压的任何失配都会使发送装置掉线(drop off)并等待下一接入期间，以便再次开始发送。

在整个系统中，可使用通信信号的特点使各种功能同步。这些特点包括在通信链路上存在的预定电压或电流的存在或缺席。

从以下对本发明及其实施例的详细说明以及从权利要求和附图中将容易了解本发明的众多其他优点和特点。

附图说明

图1是根据本发明的系统的方框图；

图1A是通信线路接口电路的方框图；

图2是可与图1的系统一起使用的电气单元的方框图；

图3是示出可与图1的系统一起使用的通信协议的一组定时图；

图4是图3的通信信号的更详细图；

图5是示出一种替代形式的通信信号的图；

图6是示出另一形式的通信信号的图；

图7是另一通信信号的总体图；

图8更详细示出了图7的信号的方面；

图9示出了图7的信号的其他方面；以及

图10示出了图7的信号的另外方面。

具体实施方式

虽然本发明易于采用许多不同形式来实施，但是本发明的特定实施例在附图中示出并且将在本文中进行说明，应该理解，本揭示的内容应被视为是本发明原理的举例说明，而不是把本发明限制为所示的特定实施例。

图1示出了可用于在要监督的一个或多个区域中监测多个条件的系统10。该系统10包括：公用控制单元12，其可作为一个或多个互连的编程的处理器来实施；以及相关的预存储指令。

单元12包括接口12a，用于例如与图1中仅作为举例目的所示的用作光缆或电缆的通信介质14耦合。

与介质14耦合的是多个环境条件检测器18和多个控制或功能单元20。应该理解，与介质14有关的多个检测器18和多个单元20的构件的相关布置不是对本发明的限制。单元12可与多个检测器18或多个单元20的构件进行通信，或者这些构件可使用下面将要讨论的协议在他们中间相互进行通信。

多个检测器18的构件可包括：侵入(intrusion)传感器，位置传感器，气体传感器，诸如烟雾传感器、热量传感器等那样的火灾传感器，以及气体传感器，所有都不受限制。多个单元20的构件可包括：螺线管驱动控制或功能实施单元，显示装置，打印机等。

而且，通过例如示为一对电缆的介质24与控制单元12耦合的是多个报警指示输出装置26。这些装置可包括可听或可视输出装置(不受限制)，语音输出装置等。装置26用于在一个或多个预定区域中广播可表示报警条件的消息。

图1A示出了接12a的其他详情。该接口包括帧/时钟驱动电路12b，该电路12b与可控开关12c-1，12c-2耦合。开关12c-1，-2当闭合时，围绕较高阻抗元件R1和R2提供一条短路路径。数据驱动电路12d、数据接收电路12e和时钟接收电路12f都在通信链路14两端之间耦合。

接口12a接收来自控制元件12g的控制信号，该控制元件12g可与编程处理器、相关预编程指令和接口电路一起实施。还应理解，元件12g可通过链路14分别接收任何其他所选的输入附加指令、程序或者数据，它们可存储在内部，供以后执行或分析用。

在整个操作中，当开关12c-1，-2处于短路或者闭合状态时，接12a通过驱动器12b提供第一极性的成帧和时钟信号，从而把低输出阻抗提供给链路14。时钟接收电路12f对与时钟脉冲相关的信号电平进行检测。应该理解，在链路14上施加的帧和时钟信号分别是预定大小的电压信号，例如24伏和5伏。

在驱动电路12b正有效输出0伏信号时，接12a将切换到高阻抗输出状态，并且开关12c-1，-2有效处于开路状态。在此时间间隔中，来自多个单元18或20中的数据可与使用第二或不同极性与介质或链路14耦合，该极性会与第一极性反向，并在数据接收电路12e内被接收。或者，在此时间间隔中，接口12a可通过数据驱动电路12d把数据发送到多个单元18或20。

数据接收电路12e包括一个或多个锁存器，这些锁存器保留来自链路14的数据直到复位。如果使用单个锁存器，则当驱动电路12b发送下一时钟脉冲时，该数据锁存器可复位。当时钟接收电路12f检测下一时钟脉冲时进行复位。最终数据值被保留在接收器12e中的存储元件内，并在下一帧开始处复位。如果提供多个数据锁存器，则它们可使用帧结束信号同时复位。

图2示出了可与系统10一起使用的示范性电气单元30。该电气单元30可不受限制地与多个检测器18的构件对应。在此情况下，如图所示，单元30将包含适当的传感器32a。或者，单元30可与多个功能模块20的构件对应。在此情况下，如图所示，单元30将包括输出功能实施电路32b。

单元30还将包括控制电路34。电路34可使用一个或多个编程处理器与其他硬布线逻辑电路一起实施。在本实施例中，预存储的可执行指令可实施各种检测、处理、通信和传感器控制功能。如果需要，可从另一单元下载指令，并将其本地存储。

单元30还包括电源36，如图2所示，该电源36可从通信介质14接收电能。该电能可提供给单元30的部件。或者，单元30可包含通过电池或另一源通电的电源，而不受限制。

单元30还包括接口电路，其一般用38来表示。接口电路38有助于在介质14上使用通信信号进行双向通信。为了与公用控制单元12进行通信，还可提供多个检测器18或多个单元20的任何其他构件(检测电路38a、38b和38c)。

根据在介质14上设置的通信协议，时钟检测电路38a检测与通信介质14有关的那些具有第一极性的信号。阈值检测电路38b检测与介质14有关的那些具有第二或反向极性的电信号。电路38c检测消息成帧信号。

可通过线路40a把由阈值电路38a根据通信协议系统10检测的那些信号作为时钟脉冲提供给控制元件34。此外，可通过线路40b提供由电路38b根据系统10的协议检测的那些信号作为数据脉冲。控制元件34还能通过线路40c和接口电路38与公用控制单元12或者多个构件18或20行通信，不受限制。

控制电路34还可包括数据输入/输出比较电路34a。电路34a可使用硬布线或编程电路整体或部分地实施。

应该理解，本协议在此处的一个用途是参照系统10来说明的。然而，系统10的目的或功能不是对本发明的限制。本协议可在不背离本发明的精神和范围的情况下与任何分布式单元通信系统一起使用。

图3是进一步示出通信协议的一组定时图。可使用控制单元12或者，需要的话，可使用多个检测器18或20的构件中的一项把电压信号50施加到通信介质14上。

波形50提供由转换50a约束的表示消息开始以及由转换50b约束的表示消息结束的消息成帧信号。在消息间隔之间，与介质14有关的波形50具有较高直流电压水平。

在消息中间的间隔中，波形50c可通过单元12中的电源以低输出阻抗与介质14耦合。如果需要，可在这些时间间隔中，把电能从控制单元12提供给多个18和20的构件。

例如在示范性单元30中的接口电路38c能够检测由成帧信号52表示的消息开始。在消息帧中，介质14上的电压在消息开始转换50a和消息结束转换50b之间具有较低值。

在帧时间间隔中，由波形52，线路40d所示，在控制单元12或者正提供成帧信号的任何其他单元中的输出电源必须能在高阻抗状态和低阻抗状态之间切换。如波形50所示，正提供包括成帧转换50a，50b在内的同步信号的单元还提供多个彼此隔开的电压时钟脉冲，该电压时钟脉冲一般用54来表示。如上所述，时钟脉冲由输出电路12a以低输出阻抗通过介质14来发送。

在各时钟脉冲存在于介质14上的时间间隔中，能量也被提供给那些诸如单元30那样具有诸如与介质14耦合的电源36那样的电源的单元。时钟脉冲54都使用第一或正极性与介质耦合。

在时钟脉冲之间，同步装置假设为高输出阻抗状态。诸如公用控制单元12或者多个构件18或20的那样的其他单元可通过介质14发送将由多个构件18和20的其他以及控制单元12接收的电压类型数据脉冲56。在数据间隔中，与介质14耦合的目前不发送数据的那些装置假设为高阻抗状态，并可接收那些数据脉冲。数据脉冲56使用与时钟脉冲54的极性不同或反向的极性在介质14上被发送。

把采用与数据脉冲不同极性的时钟脉冲施加在介质14上会使接收单元的可靠分离时钟脉冲和数据脉冲的能力最大化。由于在本协议中，时钟信号和数据信号具有不同极性，因而可容易进行时钟和数据的分离。

检测的极性将确定哪些信号表示时钟脉冲以及哪些信号表示数据脉冲。此外，根据本协议，时钟信号和数据信号将总是按不同时间间隔出现。这有助于提高本系统的信噪比，其中，如果噪声信号的极性与期望的时钟或数据信号的极性不一致，则可拒收由介质14上的振铃引起的错误时钟信号或数据信号。

然后，在线路40a上存在的检测的时钟信号以及在线路40b上存在的位移的数据信号可与控制元件34耦合，用于在单元30进行处理。或者，控制单元34可在线路40c上生成数据脉冲串，该数据脉冲串可通过介质14在时钟脉冲54之间被发送。

图4是示出图3的信号50的进一步详情的图。如图4所示，信号50具有帧开始/帧结束阈值60，该阈值60可在成帧阈值检测电路38c中进行检测。信号50还具有时钟阈值62，该阈值62可用于通过电路38a来检测多个时钟信号54的存在。

第三阈值64用于把由成帧信号和时钟信号具有的第一极性与由多个数据信号56具有的第二极性(优选的是反向极性)区别开。在一个实施例中，如果二进制值正通过介质14被发送，则反向极性电压脉冲56的存在例如可表示逻辑1的存在。逻辑0可通过用图4的56-1所示的反向极性信号56的缺席来表示。

或者，逻辑“1”信号可作为预定宽度的脉冲56来发送。用图中虚线56-2所示的逻辑“0”可采用与脉冲56不同的宽度但相同的极性来发送。

此外，稳定时间间隔T可在帧开始转换50a之后提供，并可在消息开始之前，例如在诸如56-1那样的数据位之前被发送。稳定间隔T可具有不到5毫秒(Msec)的持续时间，优选的是在2-3毫秒的范围内。

当各个装置均正在执行发送操作时，通过使多个构件18和20监测介质14，可增强无冲突通信。在各自单元的预定通信序列和在介质上检测的通信序列之间的检测电压失配会使各个装置停止发送并等待下一成帧间隔，以便重新启动发送。

电路34a可对线路40c上的一系列数据输出信号与由阈值电路38b检测的在介质14上实际存在的各自信号进行比较。如果给定数据输出脉冲序列与在介质14上存在的脉冲序列有差别，则该差别针对各自电气单元30表示，至少一个其他单元正试图同时通过介质14进行通信。

由于发送的电气单元以低阻抗输出发送诸如脉冲56那样的电压脉冲，因而这些脉冲的一个或多个存在于介质14将越控来自其他电气单元的与例如逻辑“0”56-1对应的通过各自电气单元以高阻抗输出状态输出的任何各自输出信号。因此，用于检测失配的电气单元可临时终止通信，直到它检测出后续帧开始信号，并或许是将授权通过介质14进一步传输的相关指令。

上述电压驱动协议可把由发送介质14中的泄漏引起的噪声或损耗降至最少。这将包括导电电缆、电线或者可能存在或与线路交叉并与数据发送无关的其他并联阻抗源中的泄漏。通过举例方式，如果接口12a的高水平输出阻抗相当于2000欧姆等级的某种程度，则由于发送电气单元在极低输出阻抗状态进行发送，因而即使100欧姆等级的并联阻抗也将不会干扰介质14上的数据通信。

因此，使用上述协议，多个检测器18的构件可在例如由公用控制单元12生成的消息帧期间把信息传送到多个单元20的构件。或者，并且不受限制，成帧信号和时钟脉冲可由与介质14耦合的任何其他电气单元来生成。

应该理解，正发送的消息内容以及多个检测器18或多个单元20的构件的详细电路都不是对本发明的限制。还应理解，如果需要，控制元件12可以是但不一定是系统10中的成帧和时钟信号的主源。在此情况下，多个检测器18和多个单元20的构件可以相互之间通信，而不直接与公用控制单元12进行通信，但是仍在由该公用控制单元建立的同步方案内操作。

图5示出了由波形70作示例的替代通信协议。波形70包括由帧前电压水平70b和帧后电压水平70c约束的帧间隔70a。在帧前间隔和帧后间隔中，信号70b，70c把能量提供给诸如装置18和20那样的多个装置。

消息帧70a由帧开始转换72a和帧结束转换72b来定义。在帧开始跃迁72a之后，提供稳定时间T’。在帧开始转换72a和任何一条或多条后续消息之间的该时间间隔中，通信链路14上的任何残余电流都有机会耗散或减少到将不会干扰后续消息通信的水平。

在图5的协议中，多个字节74a、74b和74c在稳定间隔T’结束和帧结束转换72b之间被串行发送。为了同步目的，字节间时钟脉冲76a和76b采用同与逻辑“1”对应的多个数据脉冲的极性反向的极性通过介质来发送。如图5所示，与逻辑“0”对应的数据信号按第3级幅度被发送。

在稳定时间间隔T’中以及在时钟脉冲76a、76b期间，该源切换到较低输出阻抗。然后，该源切换到时钟信号之间的高阻抗模式，从而可使诸如多个检测器18和多个单元20的构件那样的通信装置能使用与时钟信号极性反向的极性把数据信号电压类型脉冲施加在链路14上。

图6通过波形80示出了替代通信协议。波形80包括由帧前电平80b和帧后电平80c约束的消息帧间隔80a。在该间隔中，如果电平80b、80c存在，则可通过介质14向多个检测器18和多个单元20的构件供电。

帧80a由帧开始转换82a和帧结束转换82b来约束。在帧开始转换82a之后，提供稳定时间T”，与上述稳定时间间隔T’对应。

与图5的协议不同，图6的协议不包含以上在图4和图5中所述的时钟信号。而是，在稳定间隔T”结束时，可检测数据开始信号S，后面跟随信息的初始字节、一系列二进制1和二进制0表示。随后，提供字节间间隔B。跟随间隔B的是另一开始信号S以及由二进制1和二进制0表示所代表的第二字节信息。在另一字节间间隔B和另一开始信号S之后，第三字节信息可在相同帧中被发送。第三字节由帧结束跃迁82b来结束。

本领域技术人员应该理解，帧开始转换82a和帧结束转换82b可用作具有图5的波形70的时钟信号76a、76b的替代。在此情况下，帧开始转换82a也可使合适频率的本地时钟用于为数据信号计时。

在本发明的另一实施例中，控制单元，或者与链路耦合的其他同步装置可发送由诸如装置18n、20n和26n那样的与通信链路14或24耦合的装置使用的波形，用于进行各自装置的功能定时。这些功能可例如并不受限制地包括：

a)确定何时对传感器值进行抽样；

b)确定何时开始在通信链路上发送消息；

c)确定何时执行处理步骤；

d)确定何时把信号输出到其他装置；

e)确定何时改变输出，例如，以便将其接通或断开；以及

f)确定何时使内部时钟或计数器值超前。

在所公开的一个实施例中，控制单元12使用诸如图5的72a、72b那样的开始和结束指示符来发送波形/消息帧。控制单元12或者一个装置把消息插入在帧的消息部分中。

如果该消息没有差错，则该装置将使其时间计数器超前。该消息帧可例如每0.25秒进行发送，并由所有装置通过各自通信链路来接收。也可把实时值下载到装置中，以使这些装置可针对从下载时间存储的最新实时来更新其各自定时器。

该波形/消息的可预测性可用于在与一个或多个通信链路耦合的一个或多个装置处使各种功能启动或同步。以下说明是示范性而不是限制性的。

对传感器值进行抽样：所选装置可对从控制单元发送的波形/消息进行计数，并当数量达到20(5秒，每波形/消息0.25秒间隔)，对传感器进行抽样。然后，该装置使计数器复位，并且根据本地编程的指令开始再次计数。

开始发送消息：在发送的波形开始处，装置启动时间间隔，以确定何时开始发送消息。所有装置都将开始同时发送。位仲裁(arbitration)可用于选择性地允许最高优先级消息在不发生冲突的情况下正确发送。

执行某个处理步骤：装置可以具有本地处理某些信号的能力。例如，可以期望使用编程到装置处理器内的算法来处理一系列存储的传感器值。用于实施该功能的装置可按每波形/消息0.25秒间隔计算出从控制单元发送的40个波形/消息。然后可对存储的传感器值进行处理。

把信号输出到其他装置：该装置可直接相互通信，并会需要接收信号以执行将要及时协调的功能。例如，作为环境条件检测器实施的装置18i可能检测所选条件。该装置18i可能想要把指令传送到作为输出模块配置的模块20j。装置18i可针对特定计数来计算发送波形，然后按照合适计数把指令信号输出到装置20j。

何时调整输出：该装置可从其通过调整输出，例如，通过接通或断开而响应的其他装置接收消息。装置可根据其各自编程指令，使用在通信链路上发送的波形，对其各自一个或多个输出的调整进行定时。这些编程指令可包括，例如，在表示特定图形或代码(即：在表示可听可视编码指示符)时的一系列ON/OFF(接通/断开)事件。有效的是，该装置都将同时响应并同步。它们的内部程序也将同步。这些装置还可从其通过接通或端口输出而响应的控制单元接收波形/消息。再者，这些装置将根据所发送的波形/消息，对各自输出的接通或断开进行定时。因此，它们将总是同步。

使装置中的内部时钟超前：可定期把实时值下载到装置中。然后，可对用于把定时提供给装置的发送波形进行计数，以便更新装置中的定时器，例如，下载时间(24小时时钟)可以是01:00:00:00(时:分:秒:百:秒)。这些装置各自均通过使其各自定时器超前定时用的各发送波形/消息0.25秒来进行更新。可保持非常准确的时钟，并且控制单元定期下载新时间值，以使系统保持同步。每次下载新时间时，将用于使定时器超前的计数器复位，从而按照新的实际时间来使所有装置同步。

若干不同实施例是可行的。从用于定时的控制单元或者其他装置连续定期发送的波形或消息的特点可包括：

a)装置处的电压阈值检测。当波形与阈值交叉时，定时器在每个各自装置中超前。

1)装置处的多个阈值检测。在定时器或者时间在各自装置内超前之前，一系列阈值必须交叉。

2)装置处的时间约束。只有在规定时限内交叉的阈值才用于各自装置的定时。

b)如果装置能够检测到通信线路上的电流脉冲，则电流脉冲或者定时绘制的电流脉冲可用于使装置定时同步。

c)由控制单元或者其他指定装置发送的定期消息可用于使各自装置中的定时器超前。

1)任何位或者位组合可用于同步功能。

2)特定消息可用于同步。

·该消息可以是定期发送的相同消息。

·该消息可以改变并可以是时间指示消息。

d)定期定时的消息可由装置来发送，并可用于装置中的定时功能，从而使所有装置同步。如果消息仅允许按照定时间隔发送，则该消息可以是特定定时消息或者任何所选消息。例如，该装置可以具有交错的固定周期，在此期间，发送“I’m OK”消息，并且每个定时有某个消息正发送。

e)定期定时的合并消息可用于装置中的定时功能，其中，该消息的一部分由控制单元或者其他指定装置来发送，一部分由装置来发送。

图7通过波形100示出了另一通信协议。波形100包括消息帧间隔100a，该消息帧间隔100a由帧前电平100b和帧后电平100c来约束。在该间隔中，如果电平100b和100c存在，则电能可由介质14提供给多个检测器18和20的构件，并存储在其内。帧间隔100a由帧开始转换102a和帧结束转换102b来约束。

在帧间隔110a内有多个8位消息字节B1、B2、...Bn。每对字节均由时钟脉冲C来分隔。多字节消息由比字节间时钟C长的结束时钟EC来结束。如图虚线所示，在结束时钟EC和帧结束转换102b之间是任意差错指示符E的时间间隔。

仅用于示范目的，波形100显示成在系统地线和介质14上存在的24伏输出电位之间具有24伏单极摆动。图7所示的电压峰值和帧间电压值都不是对本发明的限制。本领域技术人员应该理解，可在不背离本发明的精神和范围的情况下使用其他电压值。

如上所述，波形100在广义上被划分为功率阶段(power phase)，其中，电压电平100b和100c通过时钟或定时生成装置与介质14耦合，该时钟或定时生成装置包括诸如电路12b那样的帧/时钟驱动电路，如图1A所示。应该理解，帧/时钟驱动电路可设置在控制单元12内或者与介质14耦合的任何其他单元内。类似说明例如适用于介质24。

在功率阶段期间，时钟生成装置具有极低输出阻抗，并且把额定24伏信号施加给介质12。在该时间间隔中，时钟生成装置通过介质14把负荷电流提供给与之耦合的电气单元，以便在消息帧间隔100a中使该电气单元通电。

当帧开始转换102a超过预定阈值(例如8伏)时，消息帧间隔100a开始。当帧结束转换102b通过该电平在其途中返回超过其帧后值100c时，消息帧间隔100a结束。应该理解，图7的波形100示出了介质14何时由时钟生成电路或由多个检测器18或多个单元20中的装置来驱动。如果该介质未被驱动，则时间间隔由波形中的折点来表示。

在数据帧或消息帧间隔100a中，例如在图2的示范性电源36那样的各自单元中的储能向各自装置供电。装置通过使用在例如5伏和10伏之间的电压脉冲把介质14驱动到由时钟生成装置表示的高阻抗负荷内，在时钟脉冲C之间使用字节格式发送数据。时钟生成装置在低阻抗状态(在帧前水平和帧后电平间隔100b和100c中，以及当在介质14上生成时钟脉冲C时)和高阻抗状态(在时钟脉冲之间)之间进行切换。在此条件下，控制单元和/或多个检测器18和多个单元20的电气装置可通过在时钟脉冲C之间与介质14耦合的数据电压脉冲(例如表示逻辑1)，在多个检测器18或多个单元20的构件或控制单元12之间发送信息。

应该理解，消息帧间隔100a和帧后间隔100c的经过时间(一个通信循环的持续时间)可在不背离本发明的精神和范围的情况下，根据介质14的特征和质量(包括其特性和长度)来改变。本领域技术人员应该理解，可选择大约200～400毫秒(不受限制)的循环时间间隔来优化给定系统的发送特性。

图8示出了协100的其他详情。时间间隔T1-T0定义帧开始转换102a，该转换以示范性示出从24伏到5伏。应该理解，该信号转换由时钟生成电路12a生成。在此时间期间中，时钟生成电路的输出阻抗较低。

稳定时间间隔T2-T1跟随帧开始转换102a。该间隔可以是各种长度，并可用作构成字节B1、B2、...Bn中的各字节的位的波特率的表示。

系统10可期望开始以最大发送速度启动通信，然后对任何数据差错进行监测。如果数据差错数太高，则可通过改变间隔T2-T1的持续时间来把发送速度减少到所表示的较低水平。多个检测器18和多个单元20的各电气装置均包括监测电路，用于监测该间隔的长度，以便正确接收和发送数据信号。

波形100包括时间间隔T3-T2，其中，介质14上的信号从其中间5伏值降到地。提供后续稳定时间间隔T4-T3，然后，时钟生成电路停止驱动介质并切换到较高阻抗状态。

高阻抗稳定间隔T5-T4使由时钟生成电路生成的帧开始相关信号与第一字节B1的数据位分离。与逻辑1对应的数据位将在时间间隔T7-T5中通过各自发送装置与介质14耦合。逻辑1的输出电压值例如可在5-10伏的范围内。多个单元18和20中的装置以及控制单元12可在时间T6对发送位进行抽样。随后，发送单元在时间间隔T8-T7内在0伏驱动介质14。

针对字节B1的图8中的位7、6和5发送逻辑1用于示范性目的。由位4所示的逻辑0由发送装置在时间间隔T10-T9中发出信号，而不是通过驱动介质14来发出信号。最后，位3(逻辑1)与介质14耦合，并且时间间隔T7-T5和T8-T7与以上参照位7所述相同。

在表示作为示范性逻辑0的位2和1时，不驱动通信介质14。最低有效位作为上述逻辑1被发送。

在时间间隔T12-T11中提供字节结束空闲时间。随后，时钟生成电路12a切换到低阻抗状态，并在介质14上生成表示电压脉冲C的时钟。该脉冲具有：上升时间，其在时间间隔T13-T12中；水平间隔，其在时间间隔T2-T13中，具有大约5伏的值；以及下降时间，其在间隔T3-T2中。时钟信号在与上述时间间隔对应的时间间隔T4-T3中保持在0伏。然后，时钟生成电路12a在间隔T5-T4中(字节B2的开始)停止驱动介质14。字节B2根据与字节B1相关的时间间隔被发送，因而无需进一步说明。类似说明适用于字节B3、B4、...Bn。

消息帧间隔100a可支持可变长度字节排列消息。图9示出了给定字节的所有数据位都具有逻辑0值的条件的波形100。在此情况下，发送装置不会驱动介质14。

多字节消息的结束由发送装置通过把消息结束时钟信号EC发送到系统中的剩余装置来表示。信号EC通过具有较长持续时间而可与字节间时钟信号C区别开。应该理解，各种时钟脉冲宽度和结束时钟脉冲宽度都可在不背离本发明的精神和范围的情况下使用。此外，应该理解，如果需要，最后字节消息可以是用于检错目的的校验和。其他形式的检错可在不背离本发明的精神和范围的情况下使用。

图10示出了差错间隔E，该间隔E被示为1位宽，但是在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以大于1位宽。间隔E可用于使任何检测到通信差错的接收装置都能在图10中被示为时间间隔T5的该时间间隔中插入数据位或者数据位组合，用于表示有必要重新发送。然后，发送装置或者已正确接收到多字节通信的另一装置可根据需要重新进行发送。

从以上说明可以看出，可以在不背离本发明的精神和范围的情况下进行大量改动和修改。应该理解，本文所述的特定设备将不受或不应认为受到任何限制。当然，意图是使所有这些在权利要求范围内的修改都应由所附权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种通信设备，该设备包括：

源；

多导体通信介质，其与源耦合，其中，该源包括驱动电路，用于把多个彼此隔开的同步信号和两者之间第一极性的多个电压类型时钟脉冲施加在该介质的至少一根导体上；

至少一个电气装置，其与介质耦合，其中，该装置包括接收器电路，用于检测同步信号，并用于在该装置中生成与该同步信号对应的电信号，其中，该装置进一步包括发送器电路，用于在至少一根导线上生成多个彼此隔开的数据脉冲，其中，数据脉冲由该装置生成作为具有相同极性的电压脉冲，并且其中，至少一些时钟脉冲位于数据脉冲之间。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述源包括生成电路，用于以较低输出阻抗生成电压时钟脉冲，并用于在时钟脉冲之间切换到较高输出阻抗，并且其中，该驱动电路包括生成电路，用于生成第一和第二彼此隔开的约束波形作为同步信号，并且两者之间设有时钟脉冲。

3.根据权利要求1所述的设备，其中，同步信号包括所选电压脉冲转换或所选电流值中的一种。

4.根据权利要求3所述的设备，其中，电气单元包括储能电路，用于在同步信号之间从介质接收和存储电能。

5.根据权利要求4所述的设备，其中，该单元包括电路，该电路曲储能电路供电，用于将数据脉冲耦合到介质。

6.根据权利要求5所述的设备，其中，由源驱动电路感应的同步信号包括具有基本相同幅度的电压转换。

7.根据权利要求1所述的设备，其中，该装置包括电路，用于把数据脉冲发送到另一装置。

8.根据权利要求7所述的设备，该设备包括第二电气装置，其与介质耦合，其中，该第二装置包括电路，该电路响应于同步信号和来自一个电气装置的数据脉冲，以执行预定的同步的功能。

9.根据权利要求8所述的设备，其中，一个装置包括条件检测器，并且另一装置包括输出功能模块，该条件检测器包括火灾检测器或气体检测器中的一种，并且输出功能模块包括可视报警指示输出装置或可听报警指示输出装置中的一种。

10.根据权利要求1所述的设备，其中，所述电气装置包括环境条件检测器，该环境条件检测器包括检测电路，用于检测环境条件，并用于在介质上发送表示该环境条件的报警指示数据脉冲；以及

多个输出装置，其与介质耦合，用于响应于报警指示数据脉冲来发射可听报警信号和可视报警信号中的至少一种，其中该输出装置响应于同步信号同步发射。

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