CN1351390A - 集成在系统通信总线上的能量系统的通信协议 - Google Patents

Abstract

一个计算机系统,该系统具有一个集成在系统通信总线上的能量系统,其中该能量系统包含多个能量设备。每个能量设备均被集成在系统通信总线上并且包含一个存储器和一个处理器。各个能量设备处理器有选择地监视系统通信总线的通信数据空闲,并且在通信数据空闲时,各个能量设备试图与能量系统的其它能量设备通信。在检测到通信数据空闲之后,能量设备按照预定顺序尝试通信。能量设备的例子是电池组,桌面充电器,分析器和无线设备。

Description

集成在系统通信总线上的能量系统的通信协议

本申请对1999年12月17日提出的美国临时专利申请第60/172，384号提出优先权要求，在此完整引用该申请的公开内容，包括所有附属文件和附录。

本发明涉及包含驻留能量系统的计算机系统。更具体地，本发明涉及一个集成在系统通信总线上的能量提供系统，其中该能量系统通过一个专门的通信协议与总线上的其它能量设备通信。

诸如蜂窝电话的便携电子设备的能量系统在电子方面正变得相当复杂。诸如可充电电池的现有能量设备通常具有电子存储器和处理能力。在美国专利5,534,765号中说明了一个具有存储器的可充电电池的例子，该专利于1996年7月9日被批准给Kreisinger等人，并且名称为“具有存储充电过程的存储器的电池”。Kreisinger公开了一个电池充电器系统，该系统包含一个提供充电电流和电压的充电器和一个具有存储专门的充电参数的存储器的充电电池。充电参数通常是与电池有关，控制电池充电的信息。电池的存储器中存储的与电池有关的信息也可以包含针对充电器的充电指令或一个对电池充电的特定过程。结果，电池必须访问系统通信总线以便向充电器传送充电指令或过程。

这样，在现有技术的便携电子设备能量系统中，只有两个能量系统设备需要共享电子设备的系统通信总线。但一个现代能量系统可以包含五个或更多的均通过系统总线互连并通信的电子设备。各种能量设备之间的通信日益增加的复杂度会扰乱总线上诸如蜂窝电话数据传送的其它数据流，并且会严重干扰电子设备的功能。

相应地，在使用几种被集成在系统通信总线上的能量设备的情况下，有必要提供足够的通信协议以便其它能量设备能够在不干扰其它电子设备诸如测量，充电，通信等等的功能的前提下彼此进行通信。 因而本发明的主要目的是提供一个得到改进的能量系统，该系统具有令人满意的，在驻留在系统通信总线上的能量设备之间进行通信的通信协议。

图1是具有一个集成能量系统的计算机系统的模块图，其中在能量系统内具有多个能量设备。

图2是说明被各个能量设备用来监视系统通信总线并且有选择地与其它能量设备通信的最优协议。

现在详细描述本发明的一个最优实施例。参照附图，在所有附图中相同的编号表示相同的部件。正如在这里的说明书和整个 书中所使用的，以下用语具有与这里的描述明确关联的含意，除非行文明确指出有其它含意：“一个”和“这个”的含意包含复数引用，“在...内”的含意包含“在...内”和“在...上”。

图1说明了一个计算机系统10，该系统具有一个在系统通信总线4上的集成能量系统12。计算机系统10出现在一个诸如蜂窝电话，需要一个诸如电池充电的有源能量管理系统的便携电子设备中。虽然这里图示的计算机系统10包含能量系统12，但一个设备也可以被任意地实现成一个单独的计算机系统10和能量系统12，或者只被实现成一个能量系统12。能量系统12包含多个诸如电池组16，分析器18，无线设备20，桌面充电器22，桌面充电器显示器24或其它能量系统设备20的能量设备，每个能量设备均被集成在系统通信总线14上并且可能通过总线14通信。系统通信总线14允许在能量设备之间进行半双工或全双工多点通信，因而每个设备均可以通过通信总线14与其它设备进行通信对话。

能量设备均包含一个能量设备处理器，使得每个能量设备处理器可以有选择地监视系统通信总线14的通信数据空闲状态，即如方块28所示的计算机的其它设备当前不使用系统通信总线14传送数据。能量设备最好还包含一个存储器，该存储器可以存储能量设备的数据，并且在通信总线14可用时能够把数据传送到其它设备。能量设备处理器可以是本领域中已知的任何处理器，微控制器和微处理器。当系统通 信总线14上没有通信数据时，各个能量设备16，18，20，22，24，26均试图以这里讨论的一个最优顺序与系统通信总线14上能量系统12的其它能量设备16，18，20，22，24，26通信。接着能量设备最好轮询系统通信总线14上的其它设备以确定是否有任何能量系统设备数据提交传送。

能量设备16，18，20，22，24，26的处理器以一个预定顺序监视通信总线，使得设备监视不会恰好导致设备误检测系统通信总线12上的通信。另外，能量设备试图按照一个协议在空闲的系统通信总线14上进行通信，该协议具有一个预定顺序，使得能量设备不会越过彼此在总线14上通信，从而防止数据冲突或其它总线中断。由于是一种串行协议，能量系统12的能量设备可以和多个设备共享一个诸如单线Dallas总线的单线系统通信总线14。但某些电池组(例如电池组16)可以包含两个针对能量系统12的Dallas半导体单线接口设备，并且每个接口设备均可以被连接到系统通信总线14。另外，桌面充电器22最好能够读取DS2502 EPROM，DS2438智能电池监视器，DS2423NVSRAM和编码电阻。

参照图2，其中示出了能量设备的串行监视和串行通信的最优协议。如步骤34所示，各个能量设备16，18，20，22，24，26均监视系统通信总线14以便通过系统通信总线14传送数据流。应当注意，能量设备可以用一个正边缘或负边缘触发器来检测通信数据。接着如判决36所示作出一个判决以确定在总线14上是否有活动，即是否有蜂窝电话的通信数据。如果有通信数据流，则如步骤38所示，设备在一个空闲状态下等待预定时间，并且接着再次监视系统通信总线14上的通信数据，即返回到步骤34。但在设备经常监视通信总线14，即经常监视或间隔诸如若干微秒的极短时间周期性监视通信总线14的情况下，步骤34的监视状态和步骤38的空闲状态可以是相同步骤。否则，在监视步骤进行循环时会进入一个等待状态。

重新监视系统通信总线14之前的示例性预定空闲时间如下所示：

无线设备20：                  10毫秒+/-499毫秒

桌面充电器22：              11毫秒+/-499毫秒

桌面充电器显示器24：        12毫秒+/-499毫秒

分析器18：                  13毫秒+/-499毫秒

其它能量系统设备26：        14毫秒+/-499毫秒

上述步进顺序的重要性在于，串行监视通信总线14以便设备不会检测到其它设备的监视活动并且不会误监视线路上的通信活动。这样，直到串行完成对通信总线14的能量设备的监视，监视通信总线14的设备之间的实际时间间隔只需要大于一个足以不干扰另一个设备的监视的时间间隔。因而可以发现诸如电池组16的其它能量设备能够轻易地被加到串行协议中，其中进行监视的空闲周期为1毫秒，早于或迟于能量系统12中现有设备的最短或最长空闲时间。

再次参照判决36，如果系统通信总线14空闲，则如步骤40所示，能量设备按照顺序尝试与能量系统12中的其它设备通信。最优传输协议以一个脉冲作为开始以便使能量系统12的所有外部数据设备复位。各个能量设备在通信总线14上产生一个复位脉冲的定时序列的一个例子如下所述：

无线设备20：            574毫秒+/-10毫秒

桌面充电器22：          553毫秒+/-10毫秒

桌面充电器显示器24：    532毫秒+/-10毫秒

分析器18：              511毫秒+/-10毫秒

其它能量系统设备：      490毫秒+/-10毫秒

针对通信总线14的串行监视，需要顺序排列复位脉冲以便设备不试图同时通过通信总线14通信并产生数据冲突。结果，上述序列是对一个避免数据冲突的序列的简单说明，并且可以任意使用复位脉冲或通信之间的其它时间间隔。

通信总线14控制的一个例子是，当一个电池组被放到一个桌面充电器22中时，充电器22把总线14改变到一个诸如高空闲状态的特定状态。如果通信总线14在一个高状态上空闲，则对一个空闲低状态的检测表明没有出现充电器22或没有发生通信，并且一个不同于充电器 的系统设备在需要通信时可以占用总线14。但在能量设备通过总线14完成通信时必须禁止这种拉升。在本发明中可以任意使用本领域中已知的其它通信总线14控制方法。

在复位脉冲之后，如判决42所示，能量设备会确定系统通信总线14是否有活动，即监视系统通信总线14以确定是否有正在流过系统通信总线14的数据。如果系统通信总线14上有通信活动，则能量设备必须假定在系统通信总线14数据线路上有通信数据，在一个空闲状态再次等待预定时间(步骤38)并且/或者在预定空闲时间之后监视总线14的通信数据。如果在复位脉冲之后系统通信总线14上没有通信数据，则如步骤44所示，系统设备可以通过系统通信总线14发送数据。在实质上，由于有本发明的，被能量设备16，18，20，22，24，26在通过系统通信总线14进行通信时使用的串行监视和传输协议，能量系统设备可以在没有很高的数据冲突可能性的情况下占用系统通信总线14。一旦能量系统设备通过系统通信总线14发送通信数据，则设备返回监视系统通信总线14的通信数据或来自另一个能量系统设备的数据，即返回到步骤34。

当在判决42中轮询系统通信总线14和检测通信数据时，桌面充电器22中断任何到达或来自电池组16的充电或放电电流也是最优的。通过使充电电流流过计算机系统10的其它部件，这样的动作使不期望的电磁干扰(EMF)最小。但在充电电流的EMF和其它干扰很小的系统中，桌面充电器22在检测到通信总线14上的通信数据时不必禁止充电电流。

前面已经描述了本发明的一个最优实施例，应当理解，在不偏离本发明如权利要求书所述的根本宗旨和范围的前提下可以在要素形式和排列上进行某些改变。

Claims (5)

1.在系统通信总线上具有一个集成能量系统的计算机系统，其中包括：

一个集成在系统通信总线上的能量系统，该能量系统包含多个能量设备，每个能量设备均被集成在系统通信总线上并且包含一个存储器和一个能量设备处理器；

其中各个能量设备处理器有选择地监视系统通信总线的通信数据空闲，并且在通信数据空闲时，各个能量设备试图与系统通信总线上的能量系统的其它能量设备通信。

2.如权利要求1所述的系统，其中各个能量设备处理器按照预定顺序有选择地监视系统通信总线的通信数据空闲。

3.如权利要求2所述的系统，其中各个能量设备处理器按照预定顺序试图在空闲系统通信总线上进行通信。

4.如权利要求1所述的系统，其中能量设备是一个桌面充电器。

5.如权利要求4所述的系统，其中在系统通信总线上出现通信数据的情况下桌面充电器禁止充电和放电电流。