DE10058793A1

DE10058793A1 - Datenbus

Info

Publication number: DE10058793A1
Application number: DE10058793A
Authority: DE
Inventors: Alfred Selz; Veit Armbruster
Original assignee: Deutsche Thomson Brandt GmbH
Current assignee: Deutsche Thomson Brandt GmbH
Priority date: 2000-11-27
Filing date: 2000-11-27
Publication date: 2002-06-13
Also published as: JP3752220B2; US20040124871A1; CN1218257C; WO2002042916A3; DE60139709D1; AU2002219116A1; US7003602B2; MXPA03004342A; WO2002042916A2; EP1337925B1; EP1337925A2; CN1474972A; KR100806670B1; KR20030068552A; JP2004515144A

Abstract

Bei über einen I2C Bus gesteuerten bzw. betätigten Vorrichtungen (1, 2, 3) kann es erforderlich sein, Maßnahmen zur Unterdrückung von Störsignalen am Datensignal-Eingang/Ausgang der jeweiligen Vorrichtung zu treffen, ohne dabei den Datentransport zu beeinträchtigen. In der Datenleitung (SDA) am Datensignal-Eingang/Ausgang ist ein als Tiefpaß ausgebildetes RC-Glied (R¶S¶, C) mit einer zum RC-Glied (R¶S¶, C) parallel geschalteten Diode (D) vorgesehen, mit dem aufgrund der Tiefpaßwirkung auf den Datensignal-Eingang/Ausgang einwirkende Störsignale unterdrückbar sind und mit dem aufgrund der Durchlaßwirkung der Diode (D) andererseits ein vom Datensignal-Eingang/Ausgang abgehendes Datensignal (ACK) unbeträchtigt bleibt.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Datenübertragungsytem mit einem Datenbus, insbesondere mit einem I2C Datenbus, gemäß Oberbegriff von Anspruch 1.

Ein I2C Bus, der im einfachsten Anwendungsfall eine sogenannte serielle Datenleitung SDA (Serial Data Line) und eine sogenannte serielle Clock-Leitung SCL (Serial Clock Line) umfaßt, wird bekannterweise für eine bidirektionale Übertragung von Daten- und Clocksignalen miteinander kommunizierender Geräte und/oder Gerätekomponenten verwendet, im folgenden Vorrichtungen genannt. Dabei agiert jeweils eine der Vorrichtungen als Transmitter und/oder als sogenannter Master während eine andere als Receiver, im folgenden angesprochene Vorrichtung genannt, reagiert.

Aufgrund von Störsignalen - insbesondere aufgrund von Übersprechen hochfrequenter Signalanteile im Clocksignal der als Transmitter und/oder Master agierenden Vorrichtung auf den Daten-Eingang/Ausgang einer dabei nicht angesprochenen Vorrichtung - kann es erforderlich sein, entsprechende Maßnahmen zur Störsignalunterdrückung zu treffen, um Funktionsstörungen bei den Vorrichtungen zu vermeiden. Bekannte Maßnahmen sind Torschaltungsfunktionen, auch I2C bus gating genannt, mittels integrierter Schaltungen und/oder weniger wirksame Mittel wie elektrische Abschirmungen von Bus-Leitungen und eine entsprechende Vorsorge beim Schaltungs-Layout.

Ein weiteres Mittel zur Störsignalunterdrückung ist die Verwendung eines Tiefpasses mit einem in Serie mit Daten- Eingang/Ausgang der jeweiligen Vorrichtung geschalteten Widerstand R_S, wobei jedoch mit der Verwendung eines derartigen Datenübertragungsystems (siehe I2C Bus- Spezifikation z. B. I2C-bus allocation table General, 1997 March 03, von PHILIPS) verbundene Bedingungen - insbesondere infolge der Anforderungen an Anstiegs- und Abfallzeit der Impulsflanken von Daten- und Clocksignalen - die Dimensionierung eines solchen Widerstandes R_S stark einschränken. Darüber hinaus beinträchtigt ein mit einem RC- Glied gebildeter Tiefpaß die sogenannte "Acknowledge"- Funktion derartiger Vorrichtungen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, bei einem Datenübertragungsytem mit einem Datenbus Störsignale ohne Beeinträchtigung des Datenverkehrs mit relativ einfachen Mitteln zu unterdrücken.

Diese Aufgabe wird durch ein in Anspruch 1 angegebenes Datenübertragungsytem mit einem Datenbus gelöst.

Der Erfindung beruht auf folgenden Erfordernissen und Erkenntnissen: Wenn Vorrichtungen über einen I2C Bus gesteuert bzw. betätigt werden - wie z. B. in heutigen Fernsehgeräten der Tuner durch die Vorrichtungen zur Bedienung des Gerätes - ist es forderlich, von dem über den Bus angesprochenen Tuner für jedes übertragene Datenwort zur Bestätigung eine Rückmeldung zu erhalten, auch Acknowledge (ACK) genannt. Maßnahmen zur Unterdrückung von Störsignalen auf der Datenleitung sind dabei aufgrund der Impedanz- und Signalgrößenverhältnisse während der Datenübertragung für die angesprochene Vorrichtung - bzw. hier für den angesprochenen Tuner - im Prinzip nicht erforderlich; jedoch kommt es auf eine eindeutige Detektierbarkeit des jeweiligen zur Rückmeldung vorgesehenen Bits (ACK) durch die als Transmitter und Master agierende Bedienungsvorrichtung an.

Wenn allerdings eine andere Vorrichtung - wie beispielsweise ein im Fernsehgerät zur Video- und/oder Audiosignaleinstellung vorgesehener sogenannter Mikrocontroller - von der Bedienungsvorrichtung angesprochen wird, sind Störsignale vom entsprechenden Daten- Eingang/Ausgang des nun nicht mehr angesprochenen Tuners fernzuhalten, was sich im Prinzip mit einem als Tiefpaß ausgebildeten RC-Glied realisieren ließe, wenn dem nicht die Beeinträchtigung der Übertragungsqualität für die Rückmeldung vorgesehener Bits (ACK) durch einen derartigen Tiefpaß entgegenstehen würde.

Die Erfindung überwindet diesen Nachteil, den eine bloße Verwendung eines als Tiefpaß ausgebildeten RC-Gliedes unter Berücksichtigung der bereits erwähnten I2C Bus- Spezifikation mit sich bringen würde, indem parallel zum RC- Glied eine Diode geschaltet wird derart, daß das RC-Glied Störsignale wirkungsvoll zu unterdrücken vermag und anderseits - wenn eine Vorrichtung über einen derartigen Datenbus angesprochen wird - die Übertragungsqualität von Datensignalen praktisch nicht beeinträchtigt.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß sie mit relativ einfachen elektrischen Bauelementen realisierbar ist und die Übertragung von für die Rückmeldung vorgesehener Bits (ACK) sicherer macht.

Weitere Vorteile und Weiterbildungen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Ansprüchen.

Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt

Fig. 1 eine vereinfachte Darstellung ein Datenübertragungsytem in einem Gerät;

Fig. 2 eine Übertragung von Bits in diagrammartiger Darstellung.

Fig. 1 zeigt in blockartiger Darstellung über einen I2C Bus 4 kommunikationsfähige Vorrichtungen 1-3 wie z. B. einen Tuner 1, eine einen Mikroprozessor aufweisende Gerätebedien- und Steuerungsvorrichtung 2 und eine elektronische Einstellvorrichtung 3 für Video- und Audiosignale in einem nicht dargestellten Fernsehgerät.

Der I2C Bus 4 umfaßt in an sich bekannter Weise eine serielle Datenleitung SDA und eine serielle Clockleitung SCL für eine bidirektionale Übertragung von Datensignalen DATAN1-DATAN3 und Clocksignalen SCLKN1-SCLKN3, wobei Datenleitung SDA und Clock-Leitung SCL über je einen sogenannten pull-up Widerstand R_P mit einer positiven Versorgungsspannung VDD elektrisch verbunden sind. Die Clockleitung SCL ist mit dem Clock-Signaleingang der jeweiligen Vorrichtung 1-3 elektrisch verbunden, wobei der Clock-Signaleingang einer Vorrichtung bekannter Weise zugleich auch deren Clock-Signalausgang ist.

Die Datenleitung SDA dagegen ist jeweils über einen Tiefpaß, der mit einem Widerstand R_S und einem Kondensator C gebildet wird, mit dem Daten-Signaleingang der jeweiligen Vorrichtung 1-3 elektrisch verbunden - im folgenden Datensignal-Eingang/Ausgang genannt, da auch der Daten- Signaleingang einer derartigen Vorrichtung 1-3 zugleich auch deren Daten-Signalausgang ist. Dabei ist in Parallelschaltung zum Widerstand R_S des jeweiligen Tiefpasses erfindungsgemäß eine Diode D vorgesehen, indem diese mit ihrer Anode mit der Datenleitung SDA und mit ihrer Kathode mit dem Datensignal-Eingang/Ausgang der entsprechenden Vorrichtung 1-3 elektrisch verbunden ist. Bei der Tiefpaß-Dimensionierung ist allerdings zu beachten, daß gemäß I2C Bus Spezifikation die sogenannte Bus-Lastkapazität begrenzt ist (z. B. auf 400 pf). Bei der Aufteilung der Bus- Lastkapazität in Bezug auf die Kapazitätswerte derartiger Tiefpässe kann jedoch unterschiedlich vorgegangen werden, beispielweise unter Berücksichtigung der Störanfälligkeit der jeweiligen Vorrichtung 1-3.

Zum leichteren Verständnis der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtungen 1-3 sei ergänzend darauf hingewiesen, daß dem jeweiligen Clock-Signaleingang sowie dem jeweiligen Daten- Signaleingang die Signaleingänge der innerhalb der jeweiligen Vorrichtung 1-3 symbolisch dargestellten Verstärker A_1a-A_3b entsprechen. Den Signalausgängen der Vorrichtungen 1-3 entsprechen dabei die Drain-Anschlüsse der als Ausgangsverstärker verwendeten Feldeffektransistoren T_1a -T_3b.

Die Arbeitsweise der Schaltungsanordnung wird im folgenden anhand an sich bekannter Impuls-Diagramme a-c (Fig. 2) für den Datenverkehr auf einem I2C Bus beschrieben: So soll z. B. während der Kommunikation zweier Vorrichtungen die Gerätebedien- und Steuervorrichtung 2 als Transmitter und Master agieren und der Tuner 1 als Receiver reagieren. Hierzu wird von der Gerätebedien- und Steuervorrichtung 2 ein an den Tuner 1 adressiertes Datensignal 4 (Diagramm a) - in Verbindung mit der Einspeisung eines entsprechenden impulsartigen Clocksignals 5 (Diagramm c) in die Clockleitung SCL - in die Datenleitung SDA eingespeist. Das Datensignal 4 besteht bekannterweise aus einer Folge impulsartiger Datenworte, die jeweils die Dauer von acht Clockimpulsen haben und aufgrund entsprechender Adressierung von dem Tuner 1 lesbar sind, wobei der Tuner 1 zur Empfangsbestätigung am Ende eines derartigen Datenwortes - d. h. während des jeweiligen neunten Clockimpulses - einen als ACK bezeichneten Impuls (Diagramm b) auf die Datenleitung SDA gibt, indem der als Ausgangsverstärker verwendete Feldeffektransistor T_1b für eine vorgegebene Dauer derart leitend gesteuert wird, daß dessen Drain- Anschluß praktisch Bezugspotential führt. Dadurch kann Strom durch Diode D fließen. Damit wird die Größe vorgenannten Impulses ACK lediglich durch die Dioden-Durchlaßspannung vermindert, die z. B. bei Verwendung einer Germaniumdiode etwa 0,2 Volt beträgt, so daß Impulse ACK zur Empfangsbestätigung von Datenworten - trotz Verwendung eines derartigen Tiefpasses zur Unterdrückung von Störsignalen - praktisch unbeeinträchtigt bleiben.

Darüber hinaus ergibt sich der Vorteil, daß bei einem derartigen Tiefpaß entsprechend größere Werte für den Widerstand R_S und die Kapazität C verwendet werden können, die ohne die erfindungsgemäße Verwendung der Diode D sonst die I2C BUS Spezifikation verletzen würden. Denn ohne die erfindungsgemäße Verwendung der Diode D bestimmt nämlich der maximale erlaubte Spannungsabfall über dem Widerstand R_S dessen maximalen Wert wenn die Datenleitung SDA vom sogenannten Impuls HIGH level V_OH zum sogenannten maximalen Impuls LOW level V_OLmax (z. B. 0.4 Volt bei 3 Milliampere Ausgangsstrom) geschaltet wird. Gemäß der I2C BUS Spezifikation wird jedoch die Anstiegszeit t_r der Impulsflanken hauptsächlich von der Bus-Lastkapazität und dem pull-up Widerstand R_P beeinflußt. Das bedeutet, daß bei Vergrößerung der Tiefpaß-Kapazität C lediglich eine entsprechende Verkleinerung des pull-up Widerstands R_P zu berücksichtigen ist.

Die Ermittlung von entsprechend größeren Werten für den Widerstand R_S und die Kapazität C kann beispielweise anhand von Messungen unter Einhaltung der maximal zulässigen Impuls-Anstiegszeit t_rmax (von z. B. 1000 Nanosekunden) erfolgen.

Claims

1. Datenübertragungsystem miteinander kommunizierender Vorrichtungen mit einem eine serielle Datenleitung (SDA) und eine serielle Clocksignalleitung (SCL) aufweisenden Datenbus und mit Störsignal- Unterdrückungsmitteln zur Vermeidung von Signalübersprechen von der Clocksignalleitung (SCL) auf die Datenleitung (SDA) und/oder umgekehrt, dadurch gekennzeichnet, daß in der Datenleitung (SDA) zum Datensignal-Eingang/Ausgang einer mit dem Datenbus verbundenen Vorrichtung (1, 2, 3) ein als Tiefpaß ausgebildetes RC-Glied (R_S, C) mit einer zum RC-Glied (R_s, C) parallel geschalteten Diode (D) angeordnet ist, mit dem aufgrund der Tiefpaßwirkung auf den Datensignal-Eingang/Ausgang einwirkende Störsignale unterdrückbar sind und mit dem aufgrund der Durchlaßwirkung der Diode (D) andererseits ein vom Datensignal-Eingang/Ausgang abgehendes Datensignal (ACK) unbeträchtigt bleibt.

2. Datenübertragungsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Diode (D) eine Germaniumdiode verwendet wird.

3. Datenübertragungsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Tiefpaß ausgebildete RC-Glieder (R_S, C) für derartige Vorrichtungen (1, 2, 3) unterschiedliche Grenzfrequenzen aufweisen.