CN1921434A - 操作数据总线系统和传输站的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于操作数据总线系统的方法，该数据总线系统包括若干站点(10－15)，至少包括两个传输站(11，12，15)，每个传输站(11，12，15)可以切换到一个活动模式，在这个模式中，相关的传输站(11，12，15)以数字形式传输一个相应的数据流，连接所述若干个站点(10－15)的总线装置(17，18a，18b)，用于控制哪些传输站(11，12，15)同时工作在活动模式的资源控制装置(11)。该方法包括：资源控制装置保证同时工作在活动模式的传输站的自己的数据流所需的特殊传输容量的总和不超过总线装置的可用的传输容量，至少一个传输站使通过总线装置能读出一个代表所述至少一个传输站的自己的数据流所需的特殊传输容量的码，并且资源控制装置通过总线装置读出该码，并基于所读出的码进行保证。

Description

操作数据总线系统和传输站的方法

本发明涉及一种用于操作数据总线系统的方法，该数据总线系统包括：

-若干站点，至少包括两个传输站，每个传输站可以切换到一个活动模式，在这个模式中，相关的传输站以数字形式传输一个自己的数据流，对这个数据流，至少需要一个相关传输站特定的传输容量，

-总线装置，其互连所述若干个站点，并且具有一个可用于在站点间传输自己的数据流的传输容量，

-资源控制装置，用于控制哪些传输站同时工作在活动模式。

本发明还涉及一种用于操作用在这种数据总线系统中的一组传输站的方法。

对于这种方法的具体例子，参考在IEEE标准出版物中提出的P1394总线系统。例如一个数据流代表一个声频信号或一个视频信号。在这种情况下，一个传输站是例如一个CD播放器、一个调谐器或一个录象机，并只要它处于活动模式就通过总线装置传输这样一个数据流。

本发明的一个目的就是，保证工作在活动模式下的所有站点都能传输它们自己的数据流。

根据本发明，这一目的是在一种操作数据总线系统的方法中完成的，其特征在于，该方法包括：

-资源控制装置保证同时工作在活动模式的传输站的自己的数据流所需的特定传输容量的总和不超过总线装置的可用的传输容量，

-至少一个传输站使通过总线装置能读出一个代表所述至少一个传输站的自己的数据流所需的特定传输容量的码，

-以及资源控制装置通过总线装置读出该码，并使所述保证基于所读出的码。

本发明还涉及一种操作数据总线系统的一组传输站的方法，该方法包括：

-该组的不同成员需要相互不同的特定传输容量用于传输自己的数据流，以及

-每个传输站还包括使通过总线装置能读出代表组中的相关传输站传输自己的数据流所需的特定传输容量的自己的码的读装置。

如果涉及多于一个数据流，则通过总线接收数据流的站点必须能够确定它们必须接收的是哪一个数据流。

这可以在数据总线系统中完成，其中资源控制装置被安排成通过总线装置给希望在活动模式下工作的不同传输站指定不同的数据流标识符，所述传输站被安排成将指定给相关传输站的标识符提供给其相应数据流的每个可分开接收部分。

因此，资源控制装置可以确保不同的数据流可以被接收站区分开来。基于数据流标识符，一个传输站可以决定是否必须处理相关的数据流。

资源控制装置可被安排成在从一个传输站接收到对数据流标识符的请求时给所述传输站指定一个数据流标识符。

数据总线系统的传输站可以包括通过总线装置的通信连接，并且可以切换到一个活动模式，在这个模式中，传输站通过总线装置以数字形式传输一个自己的数据流，该传输站还可以包括标识接收装置，并被安排成在传输时给数据流的每个可分开接收部分提供由标识接收装置接收的标识符。

标识用于使一个接收站可以确定帧是否形成要由那个站点来处理的数据流的一部分。原则上讲，多个接收站可以处理同一数据流。资源控制装置可以确保总是发出不同的标识符。

传输站被进一步安排成仅在接收到标识符时切换到活动模式。

传输站可以进一步被安排成在切换出活动模式时将标识符返还给资源控制装置。采用这种方式，标识符可以为其他数据流再次利用。

传输站还可以包括标识接收装置，用于接收数据流标识符。

本发明的这些和其他方面将从下面描述的实施例中明显看到，并将参考实施例阐明。

在图中：

图1显示了一个数据总线系统，

图2显示了一个具有周期的时间轴，

图3显示了一个传输站，

图4显示了一个具有一帧的时间轴。

图1显示了一个具有若干站10、11、12、13、14、15的数据总线系统。站10、11、12、13、14、15通过总线连接相互间连接在一起。不同类型的连接是可行的。在图中，每个站对于总线连接有同样的三个连接；例如，站12有一个“母”连接17和两个“子”连接18a、b。

这样，数据总线系统有一个树结构，其中一个站10是树结构的“根”站。两个“子”站11、12连接于“根”站10。另外一个“子”站连接于“子”站11。另两个“子”站14、15连接于“子”站12。没有另外的“子”站连接于“子”站13、14、15，所以这些站是树结构中的“叶”站。

在运行时，数据流在站10-15间传送。例如，如果一个传输站12工作于活动模式，则它通过连接18a、b传输一个数据流。这个数据流然后到达三个直接相邻的站10、14、15，这些站自己通过相应的连接传送这个数据流到它们直接的邻站11。这些邻站再传送这个数据流到它们的邻站，以使这个数据流最终到达树结构中的所有站10-15。这样，必须处理这个数据流的所有的站10-15就能真正收到这个数据流。

树结构中若干个传输站可以同时工作于活动模式。为使所有站能传输一个自己的数据流，总线系统的传输容量在工作于活动模式的站间分配。这可以例如通过时间共享实现。

图2描绘了基于时间共享的不同站对若干数据流的传输。在图中，画了一个被下分为周期20a-b的时间轴。为了描述的目的，假设三个传输站(例如站11、12和15)同时工作于活动模式。在每个周期20a-b中这些站将传输自己的数据流的一部分，每次在相应周期的一个自己的时间段22a-b、23a-b、24a-b内。这样，总线的总传输容量被一个周期20a、b的持续期定义，并且每个传输站要求的传输容量被在每个周期20a、b中相应站传输使用的时间间隔22a、b、23a、b、24a、b的持续期所定义。如果一个周期的持续期是，例如125微秒，并且可以在一个周期中传输大约12,500比特，例如，用于一个3Mb每秒的音频数据流的传输站本身将要求一个大约3％周期的时间间隔。

明显地，传输容量还可以以另外的方式分配，例如以不同频带的形式，不同的传输站可以在其中传输数据，或以站间可用的所有N条导线的一部分M/N的形式(例如在这种情况下连接17包括N条导线)。

哪一个传输站在一个周期的哪一个部分处于活动模式的选择可以以不同的方式进行，例如通过事先分配给处于活动模式的每个站一个周期20a、b的时隙，但还要通过总线竞争。在一个总线竞争的例子中，每个要传输自己的一部分数据流的站先检查总线是否空闲。在那种情况下，这个站通过向连接于它的母连接的站发送一个占用信号试图占用总线。这个站一般把所述占用信号传到连接于它的母连接的站，等等，直到到达根站。

如果若干个站同时试图抢占总线，则至少一个站在它的子连接上将收到两个占用信号。然后这个站判决哪一个信号被继续传递。根站也可能收到两个占用信号，然后根站也决定选择哪一个信号。这样，在根站中剩下一个赢得判决的信号。根站告诉它的子站哪个信号赢得了判决。子站再将所述返回信号送到它们的子站，这样哪个站赢得了判决就会清楚。这个站然后就可以通过总线传输自己数据流的相关部分。

传输后，剩下的活动站可以再试图占用总线以传输它们的数据流部分。只要同时工作于活动模式的站的数量不太大，而且这些站在一个周期中不希望传输太多的数据，每个工作于活动模式的站将会有机会传输它们自己的数据流。

为了确保所有工作于活动模式的站可以传输它们自己的数据流，系统包括一个资源控制站和一个资源分配站(例如两个都在站11中)。资源控制站接收在站间建立连接和启动数据流的请求。作为回答，资源控制站选择要置为活动模式的传输站，决定需要传输容量的哪一部分，并要求资源分配站为每个所述传输站分配相应的传输容量。资源分配站保证不分配超过总线可提供的传输容量。如果更多的传输容量被要求，例如分配站返回一个拒绝信号以使资源控制站能够，例如传送给用户一个错误信号。

资源控制站从每个要被切换到活动模式的传输站读取相关站要求多少传输容量。这样，多种站可以连接于数据总线系统，而不需资源控制站事先知道所需传输容量的大小。

图3显示了一个传输站30的实施例。这个站包括一个母连接31和两个子连接32a、b。站30包括一个连接于母连接31和于连接32a、b的总线接口33。总线接口33还与两个寄存器35、36和一个数据流源37相连。

总线接口被安排为使得能从寄存器35、36通过连接31、32a、b并在另一个站的控制下读出信息，以及能通过连接31、32a、b将该信息传送到所述另一个站。寄存器35中的信息然后构成一个关于所需传输容量大小的码。这个信息可以是永久性的，例如当这个站是一个光盘播放器时，对此必须保持一个固定的信息率(例如，一个频率为44.1kHz的2*32比特的字)。这个信息还可以是可变的，如当一个站可以产生不同种类的数据流时。

工作时，资源控制站从寄存器35读取这个信息，按照这个信息保留传输容量，并随后传送一个命令给站30，这样后者被切换到活动模式。站30然后可以开始通过总线连接31、32a、b从源37传送数据流，所用的传输容量不超过寄存器35中的信息规定的值。

这样，传输站可以构成一组传输站的一部分，每个传输站具有图3所示的结构。这样的一组的每个成员对传输它的数据流要求一个自己的传输容量。取决于所要求的传输容量的大小，从寄存器35读出的信息对传输站组中的不同的成员是不同的。如果一个单一站可以在不同类型的活动模式中传送，要求相互不同的传输容量(例如，具有音频、视频、压缩视频数据流的模式)，在一个单一站中寄存器35中的信息也可以不同，这取决于站要传输时处于的传输模式所要求的传输容量的大小。

一个数据流要求的带宽可以不仅依赖于数据流自身的性质，还依赖于总线的结构。例如，在图1所示的树结构中，从一个叶站(例如14)到另一个叶站(例如13)传输一个数据流所需时间大于从根站10到另一个站(例如13)传输一个数据流所需时间。这个时间依赖于系统中的总线连接的结构。

只要在一个周期中被一个传输站传送的数据流的尾部还未传播经过整个树结构，其他传输站就不能开始传输。因此，对于从这个传输站到所有“叶”站传输数据所需的时间，传输容量的一部分也必须被分配(这适用于“广播”传输，其中所有站原则上可以接收和处理数据流，并适用于点到点传输，其中一个单一的已知站接收和处理数据流)。

进一步，判决所需的时间随树结构中的站与根站的距离的增加而增加。传输容量的一部分必须分配给这个判决的时间。

另一个依赖于结构的例子涉及一个线性结构，其中所有的站并行地连接于总线。在那种情况下，总线连接的物理长度必须被考虑。这个连接越长，必须分配更多的时间。在总线呈一个环状结构的时候，沿这个环的站的数目必须被考虑。

为了能考虑这样的开销，分配控制站存储关于总线的拓扑结构的信息(例如，如下事实，与树结构相关，还有根站和叶站间的站的最大数目，或者关于总线的物理长度的信息)。当分配控制站从寄存器35中读取关于所需的传输容量的信息后，基于关于拓扑结构的信息，它计算实际需要多少传输容量并随后保留这部分传输容量。

这个计算可以通过不同的方式进行。例如，可采用最坏情况的容量；例如，图1中的情况，这可以这样进行，把相距最远的两个叶站的传输时间加到数据流所需的时间上，并加上最坏情况的判决所需的时间(即，从叶站到根站传输占用信号和反之赢得判决的确认的传输时间)。作为另外一种选择，分配控制站可以进行一种依站而定的计算，其中对具体的传输站所需的开销被考虑。图1的情况中，例如从根站10的传输将比叶站13的传输分配更少的附加传输时间。

除了分配传输容量，数据总线系统还可以被用于控制不同数据流的识别。如果涉及多于一个的数据流，则通过总线接收数据流的站必须能够决定它们必须接收哪一个数据流。

图4显示了沿时间轴的一个周期40。在这个周期中，表示了一个消息帧42，它包括一个标识ID和数据DATA。所有的处于活动模式的传输站把它们自己的数据流下分为这样的帧并传输，例如每次一周期一帧。标识ID用于使每个接收站能够决定这个帧是否形成将被这个相关站处理的数据流的一部分。若干接收站原则上可以处理同一数据流。

数据流的标识应该是独特的。这在数据总线系统中通过提供一个标识控制站来实现。收到请求时，这个站输出一个标识，在一个传输站切换到活动模式前传输给它。在传输站中，标识被写入，例如第二个寄存器36。在传输时，这个标识总是被加入帧中作为标识ID。标识控制站保证总是发送不同的标识。当一个传输站被切换出活动模式，所用的标识和带宽被分别归还于标识控制站和分配站，以使它们能用于其他数据流。

用于控制各种数据流标识的数据总线系统，还可以包括：若干站点10-15，至少包括两个传输站11、12、15，每个传输站11、12、15可以切换到一个活动模式，在这个模式中，相关的传输站11、12、15以数字形式传输一个相应的数据流；连接所述若干个站点10-15的总线装置17、18a、18b；以及资源控制装置11，用于控制哪些传输站11、12、15同时工作在活动模式。在这种数据总线系统中，资源控制装置11被安排通过总线装置17、18a、18b给希望在活动模式下工作的各个传输站11、12、15指定不同的数据流标识符，传输站11、12、15被安排成把赋予相关传输站11、12、15的标识符提供给其相应的数据流的每个可分开接收部分。

在这种数据总线系统中，资源控制装置11被安排成一旦从所述传输站11、12、15接收到对于数据流标识符的请求就给一个传输站11、12、15指定一个数据流标识符。

在这种数据总线系统中，传输站11、12、15可被进一步安排成只有当接收到标识符时才切换到活动模式。

在这种数据总线系统中，传输站11、12、15可被进一步安排成一旦切换出活动模式就将标识符返还给资源控制装置11。

在这种数据总线系统中，传输站11、12、15还包括用于接收数据流标识符的标识接收装置36。

这种数据总线系统的传输站11、12、15，可以包括通过总线装置17、18a、18b的通信连接，并且可以切换到一个活动模式，在这个活动模式中，它以数字形式通过总线装置17、18a、18b传输一个自己的数据流，其中传输站11、12、15还包括标识接收装置36，并被安排成在传输时向数据流的每个可分开接收部分提供由标识接收装置36收到的标识符。

传输站可进一步被安排成只有当接收到标识符时才切换到一个活动模式。

传输站可进一步被安排成一旦切换出活动模式将标识符返还给资源控制装置11。

Claims (7)

1.一种用于操作数据总线系统的方法，所述数据总线系统包括：

-若干站点，至少包括两个传输站，每个传输站可以切换到一个活动模式，在这个模式中，相关的传输站以数字形式传输一个自己的数据流，对这个数据流，至少需要相关传输站特定的传输容量，

-总线装置，其互连所述若干站点，并且具有可用于在站点间传输自己的数据流的传输容量，

-资源控制装置，用于控制哪些传输站同时工作在活动模式，其特征在于，所述方法包括：

-资源控制装置保证同时工作在活动模式的传输站的自己的数据流所需的特定传输容量的总和不超过总线装置的可用的传输容量，

-至少一个传输站使通过总线装置能读出代表所述至少一个传输站的自己的数据流所需的特定传输容量的码，

-并且资源控制装置通过总线装置读出该码，并使保证基于所读出的该码。

2.如权利要求1所述的用于操作数据总线系统的方法，其中，每个站点在数据总线系统的拓扑结构中有它自己的位置，其中，用于每个传输站的数据流的传输所需的拓扑传输容量取决于相关的传输站的特定传输容量以及自己的位置，所述方法还包括：

-资源控制装置更新拓扑结构的表示，并保证可用的总线装置的传输容量不小于同时工作于活动模式的传输站的相应数据流所需的拓扑传输容量的进一步总和，如果所有所述站点要在使所要求的拓扑传输容量最大的拓扑结构中占据一个位置的话。

3.如权利要求1所述的用于操作数据总线系统的方法，其中，每个站点在数据总线系统的拓扑结构中有它自己的位置，其中，用于每个传输站的数据流的传输所需的拓扑传输容量取决于相关传输站的相应传输容量以及自己的位置，所述方法还包括：

-资源控制装置更新拓扑结构的表示，并保证同时工作于活动模式的传输站的相应数据流所需的拓扑传输容量的进一步总和不超过总线装置的可用的传输容量。

4.如权利要求1、2或3所述的用于操作数据总线系统的方法，其中，所述码是传输容量的数字数值表示，它可以直接进行算术操作。

5.如权利要求1、2、3或4所述的用于操作数据总线系统的方法，其中，资源控制装置包括一个资源控制站，并且所述方法还包括：

-资源控制站通过总线装置控制传输站。

6.如权利要求5所述用于操作数据总线系统的方法，其中，资源控制装置包括一个资源分配站，所述方法还包括：

-响应通过总线装置接收一个请求，只要有足够的未保留的传输容量可用于相关的传输站，资源分配站就为一个传输站保留一部分可用传输容量。

7.一种操作用在数据总线系统中的一组传输站的方法，所述数据总线系统包括：

-若干站点，至少包括两个传输站，每个传输站可以切换到一个活动模式，在这个模式中，相关的传输站以数字形式传输一个自己的数据流，对此，至少需要相关传输站特定的传输容量，

-总线装置，其互连所述若干站点并具有一个可用于在站点间传输自己数据流的传输容量，

-资源控制装置，用于控制哪些传输站同时工作在活动模式，

其特征在于，所述方法包括：

-所述组的不同成员需要相互不同的特定传输容量用于传输自己的数据流，以及

-每个传输站还包括使通过总线装置能读出代表由所述组的相关传输站传输自己的数据流所需的特定传输容量的自己的码的读装置。

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