DE102012218454A1

DE102012218454A1 - Selbstsynchronisierendes datenkommunikationsverfahren und selbstsynchronisierende datenkommunikationsvorrichtung

Info

Publication number: DE102012218454A1
Application number: DE102012218454A
Authority: DE
Inventors: Stefan Kampfer; Christian Reidl; Wolfgang Scherr
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2011-10-14
Filing date: 2012-10-10
Publication date: 2013-04-18
Anticipated expiration: 2032-10-11
Also published as: US20140198833A1; DE102012218454B4; US20130094373A1; US8971206B2; US8699371B2

Abstract

Ein Verfahren zum Empfangen einer Datenübertragung umfasst ein Erfassen eines ersten Schaltens eines Übertragungssignals auf einen ersten Signalwert und ein Starten einer Messung einer Dauer eines ersten Zeitintervalls, das mit dem Erfassen des ersten Schaltens des Übertragungssignals beginnt. Das Verfahren umfasst ferner ein Erfassen eines zweiten Schaltens des Übertragungssignals auf einen zweiten Signalwert, ein Beenden der Messung der Dauer des ersten Zeitintervalls und ein Starten einer zweiten Messung einer Dauer eines zweiten Zeitintervalls. Ein drittes Schalten des Übertragungssignals auf den ersten Signalwert oder auf einen dritten Signalwert wird erfasst, und ansprechend auf das Erfassen des dritten Schaltens wird die zweite Messung beendet. Das Verfahren umfasst ferner ein Bestimmen einer Beziehung der jeweiligen Dauer des ersten und des zweiten Zeitintervalls anhand der ersten und der zweiten Messung sowie ein Bestimmen eines Datenwerts des Übertragungssignals auf der Basis der Beziehung der jeweiligen Dauer des ersten und des zweiten Zeitintervalls.

Description

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf ein Verfahren zum Empfangen einer Datenübertragung, ein Datenübertragungsverfahren und eine Datenkommunikationsvorrichtung. Manche Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf eine Datenübertragung über eine (einzelne) Kommunikationsleitung unter Verwendung einer Pulsbreitenmodulation.
Elektronische Systeme können aus einer Mehrzahl von Teilmodulen oder Komponenten gebildet sein, die über Drähte, Kabel, Leiterbahnen (im Fall gedruckter Schaltungsplatinen oder Halbleiterchips) usw. miteinander verbunden sein können.
Manche Komponenten weisen lediglich eine geringe Anzahl von Anschlüssen (pins) auf, die für eine Übertragung von Informationen an die und/oder von der Komponente verwendet werden können. Gelegentlich kann es erwünscht sein, einen Zugriff auf die Komponente für ein Diagnosemodul auf problemlose Weise zu ermöglichen, d. h. der Zugriff von dem Diagnosemodul auf die Komponente erfordert die Einrichtung lediglich einiger weniger Verbindungen, ermöglicht jedoch trotzdem eine Übertragung von Informationen an die Komponente sowie einen Empfang (oder ein Auslesen) von Informationen von bzw. aus der Komponente.
Eine derartige Fähigkeit, mit der Komponente zu kommunizieren, kann wünschenswert sein, um Testmodi einer integrierten Schaltung zu aktivieren, das Innenleben von Komponenten zu untersuchen oder von Fehlern zu befreien, die Komponente (anfänglich) zu konfigurieren und/oder kalibrieren (beispielsweise anhand von E-Fuses, eines elektrisch löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speichers (EEPROM – electrically erasable programmable read only memory) oder sonstiger einmalig programmierbarer (OTP – one-time-programmable) oder programmierbarer Funktionen), oder um einen Kunden (einen Käufer oder Nutzer der Komponente) in die Lage zu versetzen, selbst eine Parametrisierung der Komponente durchzuführen.
Angesichts dieser Situationen, die eine Kommunikation mit der Komponente erfordern, kann es wünschenswert sein, die Anzahl von Verbindungen gering zu halten, um die Integration der Komponente für eine kundenspezifische Anwendung so problemlos wie möglich zu entwerfen oder um eine Verwendung der Komponente mit Produkten zu ermöglichen, die eine geringe Anzahl von Anschlüssen aufweisen, oder mit Produkten, die es sich nicht leisten können, viele für diesen Zweck vorgesehene Anschlüsse zu verwenden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Verfahren sowie Datenkommunikationsvorrichtungen mit verbesserten Charakteristika zu liefern.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterbildungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
Ausführungsbeispiele aus der vorliegenden Erfindung liefern ein Verfahren zum Empfangen einer Datenübertragung. Das Verfahren weist ein Erfassen eines ersten Schaltens eines Übertragungssignals auf einen ersten Signalwert auf, wobei das erste Schalten einer Flanke des Übertragungssignals entspricht. Das Verfahren weist ferner ein Starten einer Messung einer Dauer eines ersten Zeitintervalls auf, das mit dem Erfassen des ersten Schaltens des Übertragungssignals beginnt. Ferner weist das Verfahren zum Empfangen einer Datenübertragung ein Erfassen eines zweiten Schaltens des Übertragungssignals auf einen zweiten Signalwert, ein Beenden der Messung der Dauer des ersten Zeitintervalls und ein Starten einer zweiten Messung einer Dauer eines zweiten Zeitintervalls auf. Das Verfahren weist ein Erfassen eines dritten Schaltens des Übertragungssignals auf den ersten Signalwert oder auf einen dritten Signalwert und ein Beenden der zweiten Messung ansprechend auf ein Erfassen des dritten Schaltens auf. Ferner weist das Verfahren ein Bestimmen einer Beziehung der jeweiligen Dauer des ersten Zeitintervalls und des zweiten Zeitintervalls anhand der ersten und der zweiten Messung und ein Bestimmen eines Datenwerts des Übertragungssignals auf der Basis der Beziehung der jeweiligen Dauer des ersten Zeitintervalls und des zweiten Zeitintervalls auf.
Weitere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung liefern ein Datenübertragungsverfahren. Das Datenübertragungsverfahren weist ein Einstellen einer Zyklusdauer für eine bevorstehende Übertragung eines Datenwertes durch eine Übertragungseinrichtung, ein Bestimmen einer Beziehung zwischen der jeweiligen Dauer eines ersten Zeitintervalls und eines zweiten Zeitintervalls auf der Basis des zu übertragenden Datenwerts und ein Bestimmen der Dauer des ersten Zeitintervalls und des zweiten Zeitintervalls auf der Basis der Zyklusdauer und der Beziehung auf. Ferner weist das Datenübertragungsverfahren ein Schalten eines Übertragungssignals auf einen ersten Signalwert, um eine Flanke des Übertragungssignals zu erzeugen, ein Halten des ersten Signalwerts während des ersten Zeitintervalls und ein Schalten des Übertragungssignals auf einen zweiten Signalwert, um eine andere Flanke des Übertragungssignals zu erzeugen, auf. Ferner weist das Verfahren ein Halten des zweiten Signalwerts während des zweiten Zeitintervalls und ein Schalten des Übertragungssignals auf den ersten Signalwert oder einen dritten Signalwert auf, um ein Ende des zweiten Zeitintervalls einer Empfangseinrichtung anzuzeigen, die dazu konfiguriert ist, die Flanken des Übertragungssignals, die durch das Schalten des Übertragungssignals bewirkt werden, zu erfassen.
Weitere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung liefern eine Datenkommunikationsvorrichtung, die einen Übertragungssignaleingang, einen Flankendetektor, einen Zähler, eine Zustandsmaschine und einen Zählerauswerter aufweist. Der Übertragungssignaleingang ist dazu konfiguriert, ein durch eine entfernte Datenkommunikationsvorrichtung emittiertes Übertragungssignal zu empfangen. Der Flankendetektor ist dazu konfiguriert, zumindest entweder eine vorauseilende Flanke und/oder eine nacheilende Flanke eines Signalwerts des Übertragungssignals zu erfassen. Der Zähler ist dazu konfiguriert, auf einen Empfang einer vorauseilenden Flanke in einer ersten Richtung zu zählen und auf einen Empfang einer nacheilenden Flanke in einer zu der ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung zu zählen. Die Zustandsmaschine ist dazu konfiguriert, zumindest ein erstes Zeitintervall und ein zweites Zeitintervall eines Pulsbreitenmodulationszyklus zu identifizieren, wobei das erste Zeitintervall durch eine vorauseilende Flanke und eine nacheilende Flanke begrenzt wird und das zweite Zeitintervall durch die nacheilende Flanke und eine weitere vorauseilende Flanke des Übertragungssignals begrenzt wird, oder umgekehrt. Der Zählerauswerter ist dazu konfiguriert, zu bestimmen, ob ein Zählerwert des Zählers an einem Ende des zweiten Zeitintervalls über oder unter einem anfänglichen Zählerwert zu Beginn des ersten Zeitintervalls liegt. Der Zählerauswerter ist ferner dazu konfiguriert, aus der Tatsache, dass der Zählerwert am Ende des zweiten Zeitintervalls über oder unter dem anfänglichen Zählerwert liegt, einen Datenwert abzuleiten, der von der entfernten Datenkommunikationseinrichtung an die Datenkommunikationseinrichtung übertragen werden soll.
Weitere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung liefern eine Datenkommunikationsvorrichtung, die einen Übertragungssignaleingang, einen Flankendetektor, einen Arbeitszyklusauswerter und einen Datenwertbereitsteller aufweist. Der Übertragungssignaleingang ist dazu konfiguriert, ein durch eine entfernte Datenkommunikationsvorrichtung emittiertes Übertragungssignal zu empfangen. Der Flankendetektor ist dazu konfiguriert, zumindest entweder eine vorauseilende Flanke und/oder eine nacheilende Flanke in dem Übertragungssignal zu erfassen. Der Arbeitszyklusauswerter ist dazu konfiguriert, Flankenerfassungsinformationen von dem Flankendetektor zu empfangen, die eine Bestimmung einer Beziehung einer Dauer eines ersten Zeitintervalls und einer Dauer eines zweiten Zeitintervalls eines Pulsbreitenmodulationszyklus in dem Übertragungssignal ermöglichen. Der Arbeitszyklusauswerter ist ferner dazu konfiguriert, Arbeitszyklusinformationen auf der Basis der jeweiligen Dauer des ersten Zeitintervalls und des zweiten Zeitintervalls zu bestimmen. Der Datenwertbereitsteller ist dazu konfiguriert, auf der Basis der ermittelten Arbeitszyklusinformationen einen Datenwert bereitzustellen, der über das Übertragungssignal an die Datenkommunikationsvorrichtung übertragen wird.
Weitere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung liefern eine Datenkommunikationsvorrichtung, die eine Einrichtung zum Empfangen eines durch eine entfernte Datenkommunikationsvorrichtung emittierten Übertragungssignals, eine Einrichtung zum Erfassen einer Flanke in dem Übertragungssignal und eine Einrichtung zum Bestimmen eines Arbeitszyklus eines Pulsbreitenmodulationszyklus in dem Übertragungssignal auf der Basis von Flankenerfassungsinformationen, die durch die Einrichtung zum Erfassen einer Flanke bereitgestellt werden, aufweist. Der Arbeitszyklus ist für ein Verhältnis einer jeweiligen Dauer von zwei Zeitintervallen, die durch Flanken in dem Übertragungssignal begrenzt werden, repräsentativ. Die Datenkommunikationsvorrichtung weist ferner eine Einrichtung zum Bestimmen einer Beziehung des Arbeitszyklus und einer Schwelle und eine Einrichtung zum Bereitstellen – auf der Basis der ermittelten Beziehung des Arbeitszyklus und der Schwelle – eines Datenwerts, der über das Übertragungssignal an die Datenkommunikationsvorrichtung übertragen wird, auf.
Weitere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung liefern eine Datenkommunikationsvorrichtung, die einen Datenwerteingang, eine Zyklusdauereinstellvorrichtung, einen Arbeitszyklusbestimmer, einen Zeitintervalldauerbestimmer und eine Übertragungssignalschaltvorrichtung aufweist. Der Datenwerteingang ist dazu konfiguriert, einen Datenwert, der durch die Datenkommunikationsvorrichtung übertragen werden soll, zu empfangen. Die Zyklusdauereinstellvorrichtung ist dazu konfiguriert, eine Zyklusdauer für eine bevorstehende Übertragung eines Datenwertes durch eine Übertragungseinrichtung einzustellen. Der Arbeitszyklusbestimmer ist dazu konfiguriert, einen Arbeitszyklus eines Pulsbreitenmodulationszyklus zu bestimmen, wobei der Arbeitszyklus dem zu übertragenden Datenwert entspricht und ein Verhältnis einer Dauer des ersten Zeitintervalls und einer Dauer des zweiten Zeitintervalls angibt. Der Zeitintervalldauerbestimmer ist dazu konfiguriert, die jeweilige Dauer des ersten Zeitintervalls und des zweiten Zeitintervalls auf der Basis des ermittelten Arbeitszyklus und der ermittelten Zyklusdauer zu bestimmen. Die Übertragungssignalschaltvorrichtung ist dazu konfiguriert, ein Übertragungssignals von einem ersten Signalwert auf einen zweiten Signalwert zu schalten, und umgekehrt. Die Übertragungssignalschaltvorrichtung wird durch den Zeitdauerbestimmer bezüglich der jeweiligen Dauer des ersten Zeitintervalls und des zweiten Zeitintervalls gesteuert. Das erste Zeitintervall liegt zwischen einem ersten Schaltereignis und einem zweiten Schaltereignis, die durch die Übertragungssignalschaltvorrichtung durchgeführt werden. Das zweite Zeitintervall liegt zwischen dem zweiten Schaltereignis und einem dritten Schaltereignis, die durch die Übertragungssignalschaltvorrichtung durchgeführt werden.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 ein schematisches Schaltbild zweier Komponenten und einer Verbindung zwischen den zwei Komponenten für Datenübertragungszwecke;
2 die Übertragung eines Bits von einer Masterkomponente, das Decodieren derselben durch eine Slavekomponente und die Antwort eines Bits von der Slavekomponente an die Masterkomponente;
3, die ähnlich 2 ist, einen anderen Fall der Übertragung eines einzelnen Bits und der Antwort eines einzelnen Bits;
4 einige weitere Signalverläufe von Spannungen und/oder Signalen, die während einer Übertragung eines Bits von der Masterkomponente an die Slavekomponente und eines entsprechenden Antwortbits von der Slavekomponente auftreten;
5 ein Übertragungssignal, das Frequenz-Bursts während einer Übertragung eines Bits von einer Masterkomponente verwendet, das Decodieren derselben durch eine Slavekomponente und die Antwort eines Bits von der Slavekomponente an die Masterkomponente;
6, die ähnlich der 5 ist, einen weiteren Fall der Übertragung eines einzelnen Bits und der Antwort eines einzelnen Bits;
7 ein schematisches Blockdiagramm einer Schaltung, die Teil der Slavekomponente sein kann;
8 zwei Signaldiagramme für Signale, die seitens der Slavekomponente empfangen oder erzeugt werden;
9 ein schematisches Flussdiagramm eines Datenübertragungsverfahrens gemäß den hierin offenbarten Lehren;
10 ein schematisches Flussdiagramm eines Verfahrens zum Empfangen einer Datenübertragung gemäß den hierin offenbarten Lehren;
11 ein Zeitdiagramm einer Datenübertragung eines vollständigen Wortes;
12 ein Zeitdiagramm von Datenübertragungen zwischen einem Master und mehreren Slaves;
13 auf schematische Weise eine Verbindung mehrerer Vorrichtungen über eine Verbindung;
14 ein schematisches Schaltbild einer anderen Konfiguration der hierin offenbarten Lehren, die die Übertragung eines alternativen Signals von dem Master an den Slave über die SICI-Leitung ermöglicht;
15 ein schematisches Schaltbild einer weiteren Konfiguration der hierin offenbarten Lehren, die eine zusätzliche Leitung zwischen dem Master und dem Slave für Anwendungs-Eingangs-/Ausgangs- oder alternative Test-/Diagnose-Funktionen verwendet, die durch SICI-Schnittstellenbefehle aktiviert werden;
16 ein schematisches Schaltbild einer weiteren Konfiguration der hierin offenbarten Lehren, die die Verwendung der SICI-Leitung für eine durch SICI-Schnittstellenbefehle aktivierte alternative Test-/Diagnose-Funktion ermöglicht;
17 ein schematisches Schaltbild gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der hierin offenbarten Lehren;
18 ein schematisches Schaltbild einer weiteren Konfiguration der hierin offenbarten Lehren;
19 einen Auswertungsmodus, der einen externen Programmierer verwendet;
20 einen Auswertungsmodus, der eine Anwendungsmikrosteuerung (μC) verwendet;
21 eine Konfiguration, die zum schaltungsintegrierten Programmieren unter Verwendung eines externen Programmierers verwendet werden soll;
22 einen Auswertungsmodus, der eine Mikrosteuerung plus eine externe Programmierung verwendet; und
23 ein schematisches Blockdiagramm einer Datenkommunikationsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der hierin offenbarten Lehren.
Bevor Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben werden, soll darauf hingewiesen werden, dass gleiche oder funktionell gleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen sind und dass auf eine wiederholte Beschreibung von mit denselben Bezugszeichen versehenen Elementen verzichtet wird. Ferner können manche funktionell gleichen Elemente auch mit ähnlichen Bezugszeichen versehen sein, wobei die zwei letzten Ziffern gleich sind. Somit sind Beschreibungen, die für Elemente mit denselben Bezugszeichen oder mit ähnlichen Bezugszeichen bereitgestellt werden, austauschbar, wenn nichts anderes angegeben ist.
Für viele Anwendungen, die eine Kommunikation mit einer Komponente oder einem Teilmodul eines elektronischen Systems beinhalten, wäre ein flexibles Zeitsteuerungsverhalten wünschenswert, das es ermöglicht, einerseits auf die Übertragungsqualität (lange Übertragungsleitungen, parasitäre und tatsächliche (reale) Komponenten, die einen Einfluss auf die Übertragungsrate aufweisen, usw.) und andererseits auf große Oszillatordifferenzen oder Zeitbasisdifferenzen zwischen den Komponenten (beispielsweise um eine Kommunikation mit einer Komponente einzurichten, deren Oszillator noch nicht justiert und/oder kalibriert wurde) zu reagieren. Die hierin offenbarten Lehren beziehen sich auf eine Datenkommunikation, die eine flexible Zeitsteuerung ermöglicht, und/oder auf eine selbstsynchronisierende bidirektionale Vollduplex-Einzeldrahtschnittstelle. Die Datenkommunikation kann möglicherweise bidirektional sein und/oder auf lediglich einer einzelnen Leitung erfolgen (wobei diese Signalleitung üblicherweise zusätzlich zu einer Leitung zum Bereitstellen eines Referenzpotenzials zwischen den an der Kommunikation beteiligten Vorrichtungen, beispielsweise eines Massepotenzials, vorliegt).
Ferner kann eine robuste Kommunikation gewünscht sein, die geringe oder keine Auswirkungen auf die Zeitsteuerungsanforderungen der beteiligten Komponenten hat, da stabile Taktquellen bei z. B. kostengünstigen Komponenten nicht unbedingt verfügbar sind.
1 zeigt ein schematisches Schaltbild zweier Komponenten und einer Verbindung zwischen den zwei Komponenten für Datenübertragungszwecke, wobei die Verbindung eine serielle Prüfungs-/Konfigurationsschnittstelle (SICI – serial inspection/configuration interface) bereitstellt. In der in 1 veranschaulichten Situation ist eine der zwei Komponenten dazu konfiguriert, als Masterkomponente 110 zu fungieren, und die andere der zwei Komponenten ist dazu konfiguriert, als Slavekomponente 160 zu fungieren. Die Definition, dass eine der zwei Komponenten die Masterkomponente ist und die andere Komponente die Slavekomponente ist, kann fest verdrahtet, konfigurierbar, festgelegt, vordefiniert oder dynamisch sein. In dem dynamischen Fall kann jede Komponente der zwei Komponenten zu einem gegebenen Zeitpunkt und/oder unter bestimmten Umständen vorübergehend als Masterkomponente fungieren, während die andere(n) Komponente(n) als Slavekomponente(n) fungiert bzw. fungieren, und umgekehrt.
Die Masterkomponente 110 und die Slavekomponente 160 sind anhand einer Verbindung 150 miteinander verbunden. Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Verbindung 150 einen elektrischen Leiter auf. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann die Verbindung 150 eine kapazitive Verbindung (kapazitive Kopplung), eine induktive Verbindung (induktive Kopplung), eine optische Verbindung oder eine andere Art von Verbindung sein. Die Verbindung 150 erstreckt sich zwischen einem Eingang 112 der Masterkomponente 110 und einem Eingang/Ausgang 162 (der mit „Vorrichtungsanschluss einschl. SICI” bezeichnet ist) der Slavekomponente 160. Der Übertragungssignaleingang 112 der Masterkomponente 110 wird während einer Datenübertragung von dem Slave an den Master verwendet und ist dazu konfiguriert, ein Übertragungssignal zu empfangen, das seitens einer entfernten Datenkommunikationsvorrichtung, d. h. der Slavekomponente 160, emittiert wird. Für eine Datenübertragung von dem Master 110 an den Slave 160 fungiert der Eingang/Ausgang 162 der Slavekomponente 160 als Übertragungssignaleingang, der ebenfalls dazu konfiguriert ist, ein Übertragungssignal zu empfangen, das seitens einer entfernten Datenkommunikationsvorrichtung, d. h. in diesem Fall des Masters 110, emittiert wird. Die Verbindung 150 ist üblicherweise mit einem Massepotenzial kapazitiv gekoppelt (in 1 nicht veranschaulicht, siehe beispielsweise 13). Diese kapazitive Kopplung wird üblicherweise durch Störeffekte an dem elektrischen Leiter, der die Verbindung 150 bildet, verursacht. Trotzdem kann ein zweckgebundener Kondensator ebenfalls vorgesehen sein, beispielsweise um eine Spannung V_SICI zwischen dem elektrischen Leiter 150 und der Masse zu glätten oder zu stabilisieren. Der elektrische Leiter der Verbindung 150 ist ferner über einen Pull-up-Widerstand R_PU mit dem Bezugszeichen 156 mit einem elektrischen Versorgungspotenzial verbunden. Der Pull-up-Widerstand 156 verhindert das Auftreten eines undefinierten elektrischen Potenzials (eines floatenden Potenzials) an dem elektrischen Leiter der Verbindung 150, wenn der elektrische Leiter an dem Eingang 112 der Masterkomponente 110 und auch an dem Eingang/Ausgang 162 der Slavekomponente 160 floatet. In dieser Situation zieht der Pull-up-Widerstand 156 das Potenzial an dem elektrischen Leiter der Verbindung 150 im Wesentlichen auf die Versorgungsspannung, da über den Pull-up-Widerstand 158 kein elektrischer Strom fließt. Gleichzeitig wird der (parasitäre) Kapazitätswert zwischen dem elektrischen Leiter und dem Massepotenzial ungefähr auf die Versorgungsspannung geladen. Somit weist der elektrische Leiter ein standardmäßiges elektrisches Potenzial auf, das einem bestimmten Übertragungssignalwert entspricht (im Fall einer binären Übertragung z. B. einer logischen „0”). Alternativ dazu, was in 1 gezeigt ist und oben beschrieben wurde, könnte die Masterkomponente 110 einen Pull-down-Widerstand und ein Schaltelement aufweisen, die zwischen den elektrischen Leiter der Verbindung und das Versorgungspotenzial geschaltet sind. Demgemäß wäre das standardmäßige Potenzial des elektrischen Leiters das Massepotenzial (aufgrund der Wirkung des Pull-down-Widerstands), und das Schaltelement wäre dazu konfiguriert, das Potenzial des elektrischen Leiters selektiv auf die Versorgungsspannung zu ziehen.
Der Signalwert kann durch einen Spannungspegel, einen Pegel oder einen Betrag eines elektrischen Stroms, ein Frequenz-Burst, ein Dualton-Mehrfrequenzsignal (d. h. DTMF-Signal, DTMF = dual-tone multi-frequency), eine Emission von Strahlung mit einer spezifischen Eigenschaft (z. B. einer spezifischen Wellenlänge) oder andere physikalische Größen dargestellt werden. Beispielsweise kann der Betrag eines elektrischen Stroms zwischen zwei Pegeln variiert werden, wobei jeder Pegel einen Signalwert darstellt.
Die Masterkomponente 110 weist ferner einen Eingangsverstärker 118, beispielsweise einen Schmitt-Trigger, auf, der mit dem Eingang 112 verbunden ist. Der Eingangsverstärker 118 fungiert als Flankendetektor, der dazu konfiguriert ist, zumindest eine einer vorauseilenden Flanke, einer nacheilenden Flanke, einer ansteigenden Flanke und einer abfallenden Flanke eines Signalwerts des Übertragungssignals zu erfassen. Ein Ausgang des Eingangsverstärkers 118 gibt einen logischen SICI-Pegel an, der durch den Master 110 erfasst wird und der einer Spannung an der Verbindung 150, die auf das Massepotenzial bezogen ist, entspricht. Insbesondere kann der Ausgang des Eingangsverstärkers 118 als binäre Darstellung der Spannung V_SICI an dem elektrischen Leiter der Verbindung 150 angesehen werden. Der Eingang 112 und der Eingangsverstärker 118 der Masterkomponente 110 sind optional und deshalb bei manchen Ausführungsbeispielen der hierin offenbarten Lehren, bei denen die Masterkomponente 110 lediglich Informationen an die Slavekomponente 160 sendet (unidirektionale Kommunikation) nicht vorhanden. Falls sie vorhanden sind, sind der Eingang 112 und der Eingangsverstärker 118 der Masterkomponente 110 dazu konfiguriert, ein ankommendes Übertragungssignal an dem elektrischen Leiter der Verbindung 150 zu erfassen, wobei das ankommende Übertragungssignal durch eine entfernte Datenkommunikationsvorrichtung wie beispielsweise die Slavekomponente 160 erzeugt wird. Auf diese Weise kann die Masterkomponente 110 eine Datenübertragung von der Slavekomponente 160 empfangen, falls eine bidirektionale Kommunikation zwischen der Masterkomponente 110 und der Slavekomponente 160 gewünscht wird und implementiert ist.
Für eine Datenübertragung von der Masterkomponente 110 an die Slavekomponente 160 weist die Masterkomponente 110 einen Ausgang 114 auf, der dazu konfiguriert ist, ein durch die Masterkomponente 110 erzeugtes Gatetreibersignal auszugeben. Das Gatetreibersignal wird an ein Gate eines Feldeffekttransistors 124 angelegt, der als das Schaltelement oder Ausgangstreiber für das Übertragungssignal fungiert, das von der Masterkomponente 110 über den elektrischen Leiter der Verbindung 150 an die Slavekomponente 160 geleitet wird. Statt eines Feldeffekttransistors können auch andere Schaltelemente verwendet werden. Bei dem in 1 veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist ein Drainanschluss des Feldeffekttransistors 124 mit dem elektrischen Leiter 150 verbunden, und ein Sourceanschluss des Feldeffekttransistors 124 ist mit dem Massepotenzial verbunden. 1 veranschaulicht zwei mögliche Konfigurationen der Masterkomponente 110. Eine erste Konfiguration ist durch einen mit durchgezogener Linie gezeichneten Kasten angegeben, und eine zweite Konfiguration weist eine Erweiterung der ersten Konfiguration auf, die durch einen in Strichlinien gezeichneten Kasten angegeben ist. Gemäß der ersten Konfiguration, bei der der in Strichlinien gezeichnete Kasten nicht zu der Masterkomponente 110 gehört, ist der Feldeffekttransistor 124 eine externe Komponente bezüglich der Masterkomponente 110. Demgemäß liefert die Masterkomponente 110 ein Steuersignal (d. h. das Gatetreibersignal) an den Feldeffekttransistor 124. Der Ausgang 114 kann als Übertragungssignalschaltvorrichtung angesehen werden, die dazu konfiguriert ist, ein Schalten des Übertragungssignals von einem ersten Signalwert auf einen zweiten Signalwert und umgekehrt zu bewirken. Der Feldeffekttransistor 124 kann als Schaltelement angesehen werden, das den tatsächlichen Schaltvorgang ausführt, wie er durch das Gatetreibersignal gesteuert wird, das dem Gate des Feldeffekttransistors 124 seitens des Ausgangs 114 bereitgestellt wird.
Die Slavekomponente 160 weist einen Eingangsverstärker 168 auf, wobei ein Eingang desselben mit dem Eingang/Ausgang 162 verbunden ist. Der Eingangsverstärker 168 fungiert üblicherweise als Flankendetektor, der dazu konfiguriert ist, zumindest eine einer vorauseilenden Flanke, einer nacheilenden Flanke, einer ansteigenden Flanke und einer abfallenden Flanke eines Signalwerts des Übertragungssignals zu erfassen. An einem Ausgang des Eingangsverstärkers 168 (beispielsweise eines Schmitt-Triggers) steht eine binäre Darstellung des Übertragungssignals zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung. Das Ausgangssignal „SICI ein” des Eingangsverstärkers 168 kann beispielsweise einem Decodierer bereitgestellt werden, der einen Zähler, eine Zustandsmaschine und einen Zählerauswerter aufweist, wie nachstehend erläutert wird. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel kann das Ausgangssignal „SICI ein” des Eingangsverstärkers an eine Schaltung weitergeleitet werden, die einen Flankendetektor, einen Arbeitszyklusauswerter und einen Datenwertbereitsteller aufweist. Der Eingang/Ausgang 162 ist auch mit einem Drainanschluss eines Feldeffekttransistors 164 verbunden, der Teil der Slavekomponente 160 und dahin gehend konfiguriert ist, als Ausgangstreiber (SICI-OD, OD = output driver) zu fungieren. Der Feldeffekttransistor 164 hat eine ähnliche Rolle wie der Feldeffekttransistor 124, der durch das Gatetreibersignal gesteuert wird, das durch die Masterkomponente 110 erzeugt wird. Insbesondere ist der Feldeffekttransistor 164 dazu konfiguriert, ein Übertragungssignal an dem elektrischen Leiter 150 während einer Datenübertragung von der Slavekomponente 160 an die Masterkomponente 110 von einem ersten Signalwert auf einen zweiten Signalwert zu schalten (und umgekehrt). Das Gate des Feldeffekttransistors 164 ist mit einem Ausgang eines logischen ODER-Gatters 163 verbunden. Ein erster Eingang für das ODER-Gatter 163 ist ein SICI-Aus-Signal, d. h. der bzw. die Datenwert(e), der bzw. die von der Slavekomponente 160 an die Masterkomponente 110 zu übertragen ist bzw. sind. Ein weiterer Eingang für das ODER-Gatter 163 ist ein Signal, das durch eine alternative (Anwendungs-)Funktion, z. B. eine als Fast-OverCurrent(FOC)-Funktionalität bekannte Funktionalität bereitgestellt wird, oder ein Test-/Fehlersuchsignal, das während eines Test-/Fehlersuchmodus der Vorrichtung 160 erzeugt wird.
Unter erneuter Bezugnahme auf die Masterkomponente 110 fungiert der Feldeffekttransistor 124 der Masterkomponente 110 üblicherweise als Übertragungssignalschaltelement, und er kann zu einer Übertragssignalschaltvorrichtung gehören. Während einer Datenübertragung von der Masterkomponente 110 an die Slavekomponente 160 kann der Feldeffekttransistor 124 anhand eines geeigneten Gatetreibersignals, das durch die Masterkomponente 110 erzeugt wird, beispielsweise dadurch, dass eine Gate-Source-Spannung des Feldeffekttransistors 124 größer ist als eine Schwellenspannung V_th des Feldeffekttransistors 124, in einen leitenden Zustand versetzt werden. Das Gatetreibersignal kann durch eine Kombination eines Datenwerteingangs, einer Zyklusdauereinstellvorrichtung, eines Arbeitszyklusbestimmers und eines Zeitintervalldauerbestimmers (nicht gezeigt) erzeugt werden. Der Datenwerteingang ist dazu konfiguriert, einen Datenwert zu empfangen, der seitens der Datenkommunikationsvorrichtung, d. h. der Masterkomponente 110, übertragen werden soll. Der zu übertragende Datenwert kann beispielsweise über eine SICI-Softwareschnittstellte bereitgestellt werden. Die Zyklusdauereinstellvorrichtung ist dazu konfiguriert, eine Zyklusdauer für eine bevorstehende Übertragung eines Datenwerts durch die Masterkomponente einzustellen. Der Arbeitszyklusbestimmer ist dazu konfiguriert, einen Arbeitszyklus eines Pulsbreitenmodulationszyklus zu bestimmen, wobei der Arbeitszyklus dem zu übertragenden Datenwert entspricht. Dies bedeutet, dass die verschiedenen möglichen logischen Werte der zu übertragenden Daten (z. B. logische „0” und logische „1”) auf entsprechende Arbeitszyklen (z. B. etwa 33% bzw. etwa 66%) abgebildet werden, die eine Beziehung oder ein Verhältnis einer ersten Zeitintervalldauer und einer zweiten Zeitintervalldauer angeben. Die Beziehung der ersten und der zweiten Zeitintervalldauer kann einfach angeben, ob das erste Zeitintervall länger ist als das zweite Zeitintervall oder umgekehrt. Der Zeitdauerbestimmer ist dazu konfiguriert, die Dauer des ersten Zeitintervalls und des zweiten Zeitintervalls auf der Basis des ermittelten Arbeitszyklus und der ermittelten Zyklusdauer zu bestimmen. Ferner steuert der Zeitdauerbestimmer die Übertragungssignalschaltvorrichtung und insbesondere den Feldeffekttransistor 124.
In dem leitenden Zustand liefert der Feldeffekttransistor 124 im Wesentlichen einen Kurzschluss zwischen dem elektrischen Leiter 150 und dem Massepotenzial. Das entsprechende elektrische Potenzial oder die entsprechende Spannung an dem elektrischen Leiter 150 (etwa 0 V bezogen auf das Massepotenzial) kann als erster Signalwert des Übertragungssignals angesehen werden. Durch Variieren des Gatetreibersignals kann der Feldeffekttransistor 124 in einen blockierenden Zustand (nicht-leitenden Zustand) versetzt werden, so dass im Wesentlichen kein elektrischer Strom durch den Feldeffekttransistor 124 fließt. Wenn der elektrische Leiter 150 nicht an einer anderen Stelle oder mittels einer anderen Komponente mit einem definierten elektrischen Potenzial verbunden ist, zieht der Pull-up-Widerstand 156 die elektrische Spannung V_SICI des elektrischen Leiters 150 nahe an die Versorgungsspannung heran, wodurch der Kapazitätswert zwischen dem elektrischen Leiter und der Masse geladen wird. Die Spannung V_SICI des elektrischen Leiters 150 kann in diesem Zustand einen zweiten Signalwert des Übertragungssignals darstellen. Während einer Datenübertragung von der Masterkomponente 110 an die Slavekomponente 160 befindet sich der Feldeffekttransistor 164 der Slavekomponente 160 üblicherweise in einem blockierenden Zustand. Deshalb kann der Eingangsverstärker 168 der Slavekomponente 160 den Signalwert des Übertragungssignals an dem elektrischen Leiter 150 erfassen und an seinem Ausgang einen entsprechenden Datenwert als SICI-ein-Signal bereitstellen.
Während einer Datenübertragung von der Slavekomponente 160 an die Masterkomponente 110 wird der Feldeffekttransistor 164 de Slavekomponente 160 durch das Ausgangssignal des ODER-Gatters 163 gesteuert, das auf dem Signal SICI aus, das die zu übertragenden Datenwerte darstellt, beruht. Somit beeinflusst der Feldeffekttransistor 164 den Signalwert des (Antwort-)Übertragungssignals an dem elektrischen Leiter 150. Dieses Signal kann dann durch den Eingangsverstärker 118 der Masterkomponente 110 erfasst und durch den Eingangsverstärker 118 in ein entsprechendes binäres Signal umgewandelt werden, das für den durch die Masterkomponente 110 erfassten SICI-Pegel repräsentativ ist.
Die Datenübertragung von der Masterkomponente 110 an die Slavekomponente 160 findet unter Verwendung einer Pulsbreitenmodulation (PWM – pulse width modulation) statt. Die Pulsbreitenmodulation definiert bereits die Zeitsteuerung für die (anschließende) Datenübertragung von der Slavekomponente 160 an die Masterkomponente 110. Die Slavekomponente 160 ist dazu konfiguriert, sowohl die pulsbreitenmodulierte Datenübertragung von der Masterkomponente 110 an die Slavekomponente 160 zu decodieren als auch die Zeitsteuerung für die umgekehrte Datenübertragung von der Slavekomponente 160 an die Masterkomponente 110 zu bestimmen. Zu diesem Zweck kann die Slavekomponente 160 einen einzelnen Zähler und eine kleine Zustandsmaschine verwenden, wie nachstehend erläutert wird.
Im Folgenden werden eine Anzahl verschiedener Konfigurationen und Implementierungen der Masterkomponente 110, der Slavekomponente 160 und der Verbindung 150 erörtert. Ein Übertragungssignalausgang der Masterkomponente 110 oder der Slavekomponente 160 kann dazu konfiguriert sein, über eine elektrische Verbindung mit einer entfernten Datenkommunikationsvorrichtung verbunden zu sein, wobei ein elektrisches Potenzial an der elektrischen Verbindung für das Übertragungssignal repräsentativ ist. Die Übertragungssignalschaltvorrichtung kann ein Schaltelement 124, 164 aufweisen, das dazu konfiguriert ist, ansprechend auf ein Schaltelementsteuersignal, das auf dem durch den Arbeitszyklusbestimmer ermittelten Arbeitszyklus beruht, selektiv ein elektrisches Potenzial an die elektrische Verbindung anzulegen. Das Schaltelement kann zwischen die elektrische Verbindung und ein Referenzpotenzial geschaltet sein, und ein Pull-up-Widerstand (oder ein Pull-down-Widerstand) kann zwischen die elektrische Verbindung und ein Versorgungspotenzial geschaltet sein, so dass das Schaltelement dazu konfiguriert ist, das Referenzpotenzial an die elektrische Verbindung anzulegen, wenn das Schaltelement in einem leitenden Zustand ist, und so dass das Versorgungspotenzial aufgrund einer Wirkung des Pull-up-Widerstands an die elektrische Verbindung angelegt wird, wenn sich das Schaltelement in einem nicht-leitenden Zustand befindet.
Die Masterkomponente 110 und/oder die Slavekomponente 160 kann bzw. können ferner einen Zeitgeber aufweisen, der dazu konfiguriert ist, eine Zeitbasis für die Datenkommunikationsvorrichtung zu liefern. Der Arbeitszyklusbestimmer kann dazu konfiguriert sein, zu bestimmen, dass die Dauer des ersten und des zweiten Zeitintervalls jeweils ein Vielfaches einer durch den Zeitgeber bereitgestellten Grundzeiteinheit ist.
Die Masterkomponente 110 und/oder die Slavekomponente 160 kann bzw. können ferner einen Übertragungssignaleingang aufweisen, der dazu konfiguriert ist, ein ankommendes Übertragungssignal von einer entfernen Datenkommunikationsvorrichtung zu empfangen und einen Signalwert des ankommenden Übertragungssignal zu bestimmen. Der Arbeitszyklusbestimmer kann ferner dazu konfiguriert sein, den Übertragungssignaleingang während eines auf das zweite Zeitintervall folgenden dritten Zeitintervalls zu aktivieren, um eine Datenkommunikation innerhalb des ankommenden Übertragungssignals von der entfernten Datenkommunikationsvorrichtung zu empfangen und zu verarbeiten. Der Arbeitszyklusbestimmer kann ferner dazu konfiguriert sein, eine Dauer des dritten Zeitintervalls als Funktion der Dauer des ersten bzw. des zweiten Zeitintervalls zu bestimmen.
Die Masterkomponente 110 und/oder die Slavekomponente 160 kann bzw. können ferner einen Programmierungsspannungserzeuger aufweisen, der dazu konfiguriert ist, eine Programmierungsspannung für einen elektrisch löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EEPROM – electrically erasable programmable read-only memory) zu erzeugen, wobei der elektrisch löschbare programmierbare Nur-Lese-Speicher einer entfernten Datenkommunikationsvorrichtung zugeordnet ist, die anhand einer elektrischen Verbindung mit der Datenkommunikationsvorrichtung verbunden ist. Der Programmierungsspannungserzeuger und das Übertragungssignalschaltelement können beide mit der elektrischen Verbindung zwischen der Datenkommunikationsvorrichtung und der entfernten Datenkommunikationsvorrichtung verbunden sein, so dass die elektrische Verbindung sowohl für Datenkommunikationszwecke als auch für Zwecke eines Programmierens des elektrisch löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speichers genutzt wird.
Die Masterkomponente 110 kann ferner einen Abfrageanforderungsgenerator aufweisen, der dazu konfiguriert ist, eine Abfrageanforderung an zumindest eine entfernte Datenkommunikationsvorrichtung zu erzeugen, wobei die Abfrageanforderung einen spezifischen Datenwerteverlauf aufweist, der durch den Arbeitszyklusbestimmer verarbeitet werden soll, um der Übertragungssignalschaltvorrichtung eine entsprechende Steuersignalsequenz bereitzustellen, wobei die Steuersignalsequenz eine Mehrzahl von nacheinander zu übertragenden Datenwerten aufweist. Die Masterkomponente 110 kann ferner einen Abfrageantwortauswerter aufweisen, der dazu konfiguriert ist, eine Abfrageantwort von der zumindest einen entfernten Datenkommunikationsvorrichtung zu empfangen und auszuwerten, wobei die Abfrageantwort angibt, ob die zumindest eine entfernte Datenkommunikationsvorrichtung Daten zur Verfügung hat, die von der zumindest einen entfernten Datenkommunikationsvorrichtung an die Datenkommunikationsvorrichtung kommuniziert werden sollen.
2 veranschaulicht die Übertragung eines Bits von der Masterkomponente 110, die Decodierung derselben durch die Slavekomponente 160 und die Antwort eines Bits von der Slavekomponente 160 an die Masterkomponente 110. 2 veranschaulicht zwei Fälle. In beiden Fällen wird von der Masterkomponente 110 eine „0” an die Slavekomponente 160 gesendet. In dem ersten Fall antwortet der Slave dem Master mit einer logischen „1”, und in dem zweiten Fall antwortet der Slave mit einer logischen „0”.
Ein in 2 gezeigter Signalverlauf 250a veranschaulicht die Spannung an dem SICI-Anschluss 162 der Slavekomponente 160 und somit die Spannung an dem elektrischen Leiter der Verbindung 150 in dem ersten Fall. Die Spannung 250a kann durch drei verschiedene Elemente beeinflusst werden, nämlich den Ausgangstreiber 124 der Masterkomponente 110, den Ausgangstreiber 164 der Slavekomponente 160 und dem Pull-up-Widerstand 156. Um zu veranschaulichen, welches dieser Elemente derzeit die Spannung 250a vorwiegend steuert, wurden unterschiedliche Liniendicken verwendet. Eine dicke Linie gibt an, dass der Ausgangstreiber 164 die Spannung 250a steuert. Eine mitteldicke Linie gibt an, dass der Ausgangstreiber 124 die Spannung 250a steuert. Eine dünne Linie gibt an, dass der Pull-up-Widerstand 156 die Spannung 250a steuert. Dasselbe Veranschaulichungsschema wird für die Spannungen 250b, 350a und 350b in 2 und 3 verwendet.
Zu Beginn der Übertragung eines Datenbits von dem Master 110 an den Slave 160 wird angenommen, dass die Spannung 250a bei oder nahe bei einem zweiten Pegel (PEGEL2), z. B. der Versorgungsspannung Vdd, liegt. Zu einem Zeitpunkt T₁ beginnt die Spannung 250a an dem SICI-Anschluss zu sinken, was dadurch bewirkt wird, dass der Ausgangstreiber 124 in einen leitenden Zustand versetzt wird. Kurz nach dem Zeitpunkt T₁ fällt die Spannung 250a unter eine Hoch/Niedrig-Schwelle (H/L-Schwelle, H/L = high/low) ab. Dies bildet eine abfallende Flanke der Spannung 250a, d. h. des Übertragungssignals, die durch den Eingangsverstärker 168 der Slavekomponente 160 erfasst werden kann. Die abfallende Flanke des Übertragungssignals, die durch die Spannung 250a dargestellt wird, veranlasst einen internen Pulsbreitenmodulationszähler (PWM-Zähler) der Slavekomponente 160, in einer ersten Richtung zu zählen. Bei dem in 2 veranschaulichten Ausführungsbeispiel wird der interne PWM-Zähler dazu veranlasst, vorwärts zu zählen, so dass ein PWM-Zählerwert 278 im Anschluss an die Erfassung der abfallenden Flanke der Spannung 250a anzusteigen beginnt. Die abfallende Flanke der Spannung 250a kann erhalten werden, indem der Feldeffekttransistor 124, der durch die Masterkomponente 110 gesteuert wird, in einen leitenden Zustand versetzt wird, so dass der Kapazitätswert 158 relativ rasch über den Feldeffekttransistor 124 entladen wird (siehe 1), so dass die abfallende Flanke relativ schnell oder steil ist. Der Zeitpunkt T₁ markiert auch den Beginn eines ersten Zeitintervalls t1 für die Masterkomponente 110. Aufgrund der Zeit, die die Spannung 250a benötigt, um von dem Pegel2 auf die H/L-Schwelle abzufallen, beginnt das erste Zeitintervall t1 für die Slavekomponente 160 etwas später.
Die Spannung 250a sinkt weiter von der H/L-Schwelle auf einen ersten Pegel (PEGEL1), z. B. etwa 0 V, wo sie bis zum Ende des ersten Zeitintervalls t1 verbleibt. Das erste Zeitintervall t1 endet zu einem zweiten Zeitpunkt T₂. Ein zweites Zeitintervall t2 beginnt zu dem zweiten Zeitpunkt T₂. Bei dem Ausführungsbeispiel und der Situation einer Übertragung einer „0” von der Masterkomponente an die Slavekomponente 160, die in beiden Fällen in 2 veranschaulicht ist, ist das zweite Zeitintervall t2 länger als das erste Zeitintervall t1, d. h. t2 > t1. Beispielsweise kann das zweite Zeitintervall t2 ungefähr doppelt so lang sein wie das erste Zeitintervall t1, d. h. t2 ≈ t1·2. Wie nachstehend im Zusammenhang mit der Beschreibung der 3 erläutert wird, hängt der zweite Zeitpunkt T₂ und somit auch die Beziehung zwischen dem ersten und dem zweiten Zeitintervall t1 und t2 von dem Datenwert ab, der von der Masterkomponente 110 an die Slavekomponente 160 übertragen werden soll. Beginnend mit dem Zeitpunkt T₂ beginnt die Spannung 250a anzusteigen, was dadurch bewirkt wird, dass der Feldeffekttransistor 124 in einen nicht-leitfähigen Zustand versetzt wird (siehe 1). Da der Kapazitätswert zwischen dem elektrischen Leiter und dem Massepotenzial nun über den Pull-up-Widerstand 156 geladen wird, der üblicherweise relativ hochohmig ist, nimmt die Spannung 250a mit geringerer Geschwindigkeit zu als während der abfallenden Flanke zu dem ersten Zeitpunkt T₁. Wenn die Spannung 250a die H/L-Schwelle übersteigt, erfasst der Eingangsverstärker 168 der Slavekomponente 160 dies als ansteigende Flanke, was den internen PWM-Zähler veranlasst, in der entgegengesetzten Richtung, d. h. nach unten, zu zählen zu beginnen. Die Spannung 250a nimmt weiter zu, bis sie PEGEL2 (z. B. die Versorgungsspannung Vdd) erreicht, und verbleibt während des restlichen zweiten Zeitintervalls t2 auf PEGEL2.
Das Ende des zweiten Zeitintervalls t2 ist durch einen dritten Zeitpunkt T₃ markiert, zu dem die Masterkomponente 110 den Feldeffekttransistor 124 veranlasst, wieder in einem leitenden Zustand zu sein, so dass die Spannung 250a wieder zu sinken beginnt, wodurch eine weitere abfallende Flanke erzeugt wird. Wenn die Spannung 250a unter die H/L-Schwelle abfällt, wird der interne PWM-Zähler der Slavekomponente 160 dahin gehend gesteuert, wieder vorwärts zu zählen, d. h. in der ersten Richtung zu zählen. Die abfallende Flanke, die kurz nach dem Zeitpunkt T₃ durch die Slavekomponente 160 erfasst wird, markiert das Ende des zweiten Zeitintervalls t2. Der abschließende Zählerwert des PWM-Zählers hängt von einer Beziehung zwischen dem ersten Zeitintervall und dem zweiten Zeitintervall ab, d. h. davon, ob das erste Zeitintervall länger ist als das zweite Zeitintervall oder umgekehrt. Unter der Annahme, dass ein anfänglicher Zählerwert zu dem Zeitpunkt T₁ bei einem anfänglichen Wert (z. B. null) lag und dass der interne PWM-Zähler der Slavekomponente 160 mit derselben Geschwindigkeit in der ersten Richtung und in der zweiten Richtung zählt, gibt der abschließende Zählerwert zu dem Zeitpunkt T₃ an, ob das erste Zeitintervall t1 länger war als das zweite Zeitintervall t2 oder umgekehrt. In 2 ist das zweite Zeitintervall t2 länger als das erste Zeitintervall t1, so dass der abschließende Zählerwert zu dem Zeitpunkt T₃ unter dem anfänglichen Wert liegt, d. h. abschließender Zählerwert < anfänglicher Zählerwert. Diese Beziehung zwischen dem abschließenden Zählerwert und dem anfänglichen Zählerwert zu dem Zeitpunkt T₃ wird seitens der Slavekomponente 160 als logische „0”, die empfangen wurde, interpretiert.
Die abfallende Flanke der Spannung 250a zu dem Zeitpunkt T₁ gibt den Start eines Pulsbreitenmodulationssignalverlaufs an, und die abfallende Flanke zu dem weiteren Zeitpunkt T₃ gibt das Ende des Pulsbreitenmodulationssignalverlaufs an. Wenn der Pulsbreitenmodulationssignalverlauf abgeschlossen ist, ist die Datenübertragung eines Datenbits von der Masterkomponente 110 an die Slavekomponente 160 ebenfalls abgeschlossen. Die Slavekomponente 160 ist in der Lage, die pulsbreitenmodulierte Spannung 250a ungeachtet der absoluten Dauer des ersten Zeitintervalls und/oder des zweiten Zeitintervalls zu decodieren. Vielmehr wird eine Beziehung zwischen dem ersten Zeitintervall und dem zweiten Zeitintervall t2 ausgewertet, nachdem das zweite Zeitintervall abgeschlossen ist. Die Beziehung zwischen dem ersten Zeitintervall t1 und dem zweiten Zeitintervall t2 kann beispielsweise eine Information sein, die angibt, ob das erste Zeitintervall t1 länger ist als das zweite Zeitintervall t2. Auf diese Weise kann der Pulsbreitenmodulationssignalverlauf zwischen den Zeitpunkten T₁ und T₃ eine relativ willkürliche Dauer aufweisen (selbstverständlich innerhalb bestimmter Grenzen, beispielsweise aufgrund von Anstiegs/Abfallzeiten der Spannung 250a oder einer Zählerauflösung und eines Zählerüberlaufs des internen PWM-Zählers). Desgleichen hängt die Datenübertragung nicht davon ab, dass die Dauer des ersten Zeitintervalls t1 und/oder des zweiten Zeitintervalls t2 innerhalb eines bestimmten absoluten Bereichs liegt.
Im Fall einer unidirektionalen Kommunikation oder Datenübertragung von der Masterkomponente 110 an die Slavekomponente 160 ist der Pulsbreitenmodulationssignalverlauf der Spannung 250a mit der Ausführung der abfallenden Flanke anschließend an den Zeitpunkt T₃ abgeschlossen. Nach einer weiteren ansteigenden Flanke, um die Spannung 250a auf den PEGEL2 zurückzubringen, und nach einem Zurücksetzen des Zählers auf den anfänglichen Zählerwert könnte die Übertragung des nächsten Bits im Prinzip mit einer neuen abfallenden Flanke gestartet werden. Jedoch veranschaulicht 2 eine bidirektionale Übertragung, bei der ein Bit von der Masterkomponente 110 an die Slavekomponente 160 übertragen wird und anschließend ein Datenbit von der Slavekomponente 160 an die Masterkomponente 110 übertragen wird. Die Übertragung des Datenbits von der Slavekomponente 160 an die Masterkomponente 110 beginnt mit dem Zeitpunkt T₃, d. h. anschließend an das zweite Zeitintervall. Zum Zeitpunkt T₃ bzw. – genauer gesagt – wenn die Slavekomponente 160 die abfallende Flanke erfasst, wird ein Gatesignal des Ausgangstreibers 164 der Slavekomponente 160 in Abhängigkeit von dem an die Masterkomponente 110 zu übertragenden Datenbit (wie es durch das Signal SICI aus vorgesehen wird) über das ODER-Gatter 163 gesteuert. In dem in 2 gezeigten Fall 1 weist das an die Masterkomponente 110 zu übertragende Datenbit den Datenwert „1” auf. Demgemäß ist der Serielle-Prüfungs-/Konfigurationsschnittstelle-Ausgangstreiber (SICI-OD) 164 aktiviert, so dass die Spannung 250a sogar nachdem der Ausgangstreiber 124 den elektrischen Leiter der Verbindung 150 freigibt, auf dem PEGEL1 (z. B. 0 V) verbleibt. Der Ausgangstreiber 164 der Slavekomponente 160 wird bis zu dem Ende eines dritten Zeitintervalls t3 in einem aktivierten Zustand gehalten (d. h. in einem leitenden Zustand im Fall eines Aufbaus, der dem in dem Schaltbild der 1 gezeigten ähnlich ist). Der Master muss das Datenbit an der Verbindung 150 lesen, bevor oder wenn das dritte Zeitintervall t3 abläuft. Die Zeitspanne, während derer die Spannung 250a an dem elektrischen Leiter der Verbindung 150 durch den Ausgangstreiber 164 der Slavekomponente 160 gesteuert wird, ist in 2 durch ein dickes Liniensegment angegeben. Die Dauer des dritten Zeitintervalls t3 kann ein vorbestimmter Absolutwert sein, oder sie kann auf der Basis der jeweiligen Dauer des ersten Zeitintervalls t1 und/oder des zweiten Zeitintervalls t2 bestimmt werden. Beispielsweise kann die Dauer des dritten Zeitintervalls t3 der Absolutwert sein, der auf die Differenz der jeweiligen Dauer des ersten und des zweiten Intervalls t1 und t2 bezogen ist, insbesondere der Absolutwert der Differenz der Dauer, d. h. t3 = abs(t1 – t2). Allgemein kann die Dauer des dritten Zeitintervalls eine Funktion der Differenz der jeweiligen Dauer des ersten und des zweiten Zeitintervalls sein, d. h. t₃ = f(t₁ – t₂). Ein Verfahren zum Empfangen einer Datenübertragung kann deshalb die Schritte des Einstellens einer Dauer des dritten Zeitintervalls anschließend an das zweite Zeitintervall auf das Basis der jeweiligen Dauer des ersten und des zweiten Zeitintervalls und ein Übertragen eines Antwortsignals während des dritten Zeitintervalls aufweisen. Insbesondere kann die Dauer des dritten Zeitintervalls als Absolutwert einer Differenz der jeweiligen Dauer des ersten und des zweiten Zeitintervalls bestimmt werden.
Ein zweiter Fall der bidirektionalen Datenübertragung zwischen der Masterkomponente 110 und der Slavekomponente 160 ist in 2 durch den Spannungssignalverlauf 250b veranschaulicht. Während des ersten Zeitintervalls t1 und des zweiten Zeitintervalls t2 ist der Spannungssignalverlauf 250b im Wesentlichen identisch mit dem Spannungssignalverlauf 250a des Falles 1, so dass wieder einmal eine „0” von der Masterkomponente 110 an die Slavekomponente 160 übertragen wird. In dem zweiten Teil der bidirektionalen Datenübertragung, während dessen die Slavekomponente 160 ein Datenbit an die Masterkomponente 110 überträgt, wird anstatt einer logischen „1” eine logische „0” übertragen, wie dies bei dem Spannungssignalverlauf 250a in dem ersten Fall der Fall war. Demgemäß bleibt der Ausgangstreiber 164 der Slavekomponente 160 im Anschluss an eine Erfassung der abfallenden Flanke in dem dritten Zeitintervall t3 deaktiviert (nicht-leitend). Dies bedeutet, dass die Spannung an dem elektrischen Leiter der Verbindung 150 durch die Wirkung des Pull-up-Widerstands 156 wieder auf den PEGEL2 hochgezogen wird, nachdem der durch die Masterkomponente 110 gesteuerte Ausgangstreiber 124 den elektrischen Leiter der Verbindung 150 zum Zeitpunkt T₃ freigibt (d. h. der Ausgangstreiber 124 wird dahin gehend gesteuert, in einen nicht-leitenden Zustand zu wechseln).
Die Masterkomponente 110 oder genauer gesagt der Eingangsverstärker 118 kann die Spannung an dem elektrischen Leiter der Verbindung 150 abtasten, wenn das dritte Zeitintervall t3 abläuft, d. h. ungefähr zum Zeitpunkt T₄. Dies gibt der Spannung 250b genügend Zeit, über die Hoch/Niedrig-Schwelle (H/L-Schwelle) hinaus nach oben gezogen zu werden. Man beachte, dass die Neigung der ansteigenden Flanke in dem dritten Zeitintervall t3 durch den Wert des Pull-up-Widerstands 156 und durch den Kapazitätswert des elektrischen Leiters 150 gegen das Massepotenzial beeinflusst wird. Ein hochohmiger Pull-up-Widerstand 156 und/oder einen großen Kapazitätswert zwischen dem elektrischen Leiter 150 und Masse erhöht die Anstiegszeit der ansteigenden Flanke. Folglich muss das dritte Zeitintervall t3 lang genug sein, so dass die Spannung an dem elektrischen Leiter 150 genügend Zeit hat, die H/L-Schwelle zu übersteigen, bevor die Masterkomponente 110 die Spannung abtastet. Man beachte, dass die Masterkomponente 110 die Anstiegszeit der ansteigenden Flanke schätzen kann, indem sie die Zeit zwischen dem Zeitpunkt T₂ und dem Zeitpunkt, zu dem die Spannung an dem elektrischen Leiter 150 die H/L-Schwelle übersteigt, misst. Diese geschätzte Anstiegszeit kann dann während des dritten Zeitintervalls t3 seitens der Masterkomponente 110 zum zeitlichen Steuern des Abtastmoments der Spannung oder zum Bestimmen der Dauer des dritten Zeitintervalls t3 verwendet werden. Letzteres kann erzielt werden, indem der Zeitpunkt T₃, zu dem die abfallende Flanke auftritt, die durch die Masterkomponente 110 gesteuert wird und der Slavekomponente 160 das Ende des zweiten Zeitintervalls t2 signalisiert, variiert wird. Bei der in 2 veranschaulichten Konfiguration muss die Slavekomponente 160 die Dauer des dritten Zeitintervalls t3 lediglich im Fall 1 kennen, in dem eine logische „1” von der Slavekomponente 160 an die Masterkomponente 110 gesendet werden soll, so dass die Slavekomponente 160 den Ausgangstreiber 164 bis zum Ende des dritten Zeitintervalls t3 in einem leitenden Zustand hält. Im Fall 2, d. h. der Übertragung einer logischen „0” von der Slavekomponente 160 an die Masterkomponente 110, bleibt der Ausgangstreiber 164 der Slavekomponente 160 trotzdem deaktiviert.
In dem Zusammenhang des Verfahrens zum Empfangen der Datenübertragung kann die Messung des ersten Zeitintervalls ein Zählen von Zeiteinheiten aufweisen, und die Messung der Dauer des zweiten Zeitintervalls kann ebenfalls ein Zählen von Zeiteinheiten aufweisen. Ein Bestimmen der Beziehung zwischen der jeweiligen Dauer des ersten und des zweiten Zeitintervalls kann ein Bestimmen dessen aufweisen, ob ein erster Zeiteinheitszählwert größer ist als ein zweiter Zeiteinheitszählwert, wobei der erste Zeiteinheitszählwert einer Anzahl von Zeiteinheiten in dem ersten Zeitintervall entspricht und der zweite Zeiteinheitszählwert einer Anzahl von Zeiteinheiten in dem zweiten Zeitintervall entspricht. Während des ersten Zeitintervalls können die Zeiteinheiten in einer ersten Richtung bis zu dem ersten Zeiteinheitszählwert gezählt werden. Während des zweiten Zeitintervalls können die Zeiteinheiten beginnend von dem ersten Zeiteinheitszählwert in einer zu der ersten Richtung entgegengesetzten Richtung gezählt werden. Anschließend kann bestimmt werden, ob am Ende des zweiten Zeitintervalls der zweite Zeiteinheitszählwert höher oder niedriger ist als ein anfänglicher Zeiteinheitszählwert zu einem Beginn des ersten Zeitintervalls, um die Beziehung der jeweiligen Dauer des ersten und des zweiten Zeitintervalls zu bestimmen.
Auf das dritte Zeitintervall t3 folgt ein viertes Zeitintervall t4, das eine willkürliche „Pause” zwischen (bidirektionalen) Bitübertragungen ist.
Während des dritten Zeitintervalls t3 zählt der Zähler der Slavekomponente 160 in der Richtung des anfänglichen Zählerwerts (z. B. 0). Da der von der Masterkomponente 110 an die Slavekomponente 160 übertragene Datenwert eine logische „0” war, war der Zählerwert, der zum Zeitpunkt T₃ erreicht wurde, niedriger als der anfängliche Wert. Demgemäß zählt der Zähler während des dritten Zeitintervalls t3 vorwärts. Aufgrund der Beziehung zwischen der jeweiligen Dauer des ersten, des zweiten und des dritten Zeitintervalls t3 = abs(t1 – t2) fällt das Ende des dritten Zeitintervalls t3 damit zusammen, dass der Zähler wieder den anfänglichen Wert erreicht. Am Ende des dritten Zeitintervalls, d. h. zum Zeitpunkt T₄, wird der Zähler angehalten und verbleibt bei dem anfänglichen Wert, bis seitens der Slavekomponente 160 eine neue abfallende Flanke erfasst wird.
3 veranschaulicht die Übertragung und Antwort eines einzelnen Bits auf eine schematische Weise ähnlich der 2. Ein Unterschied zwischen den 2 und 3 besteht darin, dass in 3 eine logische „1” von der Masterkomponente 110 an die Slavekomponente 160 übertragen wird, wohingegen im Zusammenhang mit 2 eine logische „0” übertragen wurde. Der Beginn eines Übertragungszyklus wird durch eine abfallende Flanke der Spannungen 350a (Fall 1) und 350b (Fall 2) an dem elektrischen Leiter der Verbindung 150 angegeben. Die abfallende Flanke wird durch den Ausgangstreiber 124 bewirkt, der durch die Masterkomponente 110 gesteuert wird oder einen Teil derselben darstellt. Wie in dem in 2 veranschaulichten Fall erfasst die Slavekomponente 160, wann die Spannung an dem elektrischen Leiter 150 unter die H/L-Schwelle abfällt, und steuert ihren internen PWM-Zähler dahin gehend, infolge der Erfassung der abfallenden Flanke von dem anfänglichen Wert vorwärts zu zählen. Der aktuelle Zählerwert 378 des internen PWM-Zählers ist ebenfalls in 3 angegeben. Der Ausgangstreiber 124 wird über eine relativ lange Zeit in dem leitenden Zustand gehalten und erhält dadurch während des ersten Zeitintervalls t1 die Spannung 350a, 350b auf dem PEGEL1. Zum Zeitpunkt T₂, der das Ende des ersten Zeitintervalls und den Beginn des zweiten Zeitintervalls t2 für die Masterkomponente 110 markiert, wird der Ausgangstreiber 124 dahin gehend gesteuert, den elektrischen Leiter 150 freizugeben, so dass die Spannung 350a, 350b durch den Pull-up-Widerstand 156 nach oben gezogen werden kann. Da eine logische „0” von der Masterkomponente 110 an die Slavekomponente 160 übertragen wird, wird das zweite Zeitintervall t2 kürzer gewählt als das erste Zeitintervall t1. Deshalb ist der Zählerwert 378 höher als der anfängliche Zählerwert, wenn die Slavekomponente 160 die weitere abfallende Flanke anschließend an den Zeitpunkt T₃ erfasst. Die Slavekomponente 160 ist somit in der Lage, zwischen einer übertragenen logischen „0” (2) und einer logischen „1” (3) zu unterscheiden. Im Fall einer logischen „1” können die jeweilige Dauer des ersten und des zweiten Zeitintervalls wie folgt aufeinander bezogen sein: t2 < t1, z. B. t2 ≈ 1/2·t1.
Der interne PWM-Zähler der Slavekomponente 160 wird dahin gehend gesteuert, ansprechend auf das Erfassen der abfallenden Flanke innerhalb des dritten Zeitintervalls t3 rückwärts zu zählen, bis der Zählerwert den anfänglichen Zählerwert erreicht. Wenn der Zählerwert den anfänglichen Zählerwert erreicht, gibt dies das Ende des dritten Zeitintervalls t3 an, so dass der Ausgangstreiber 164 der Slavekomponente 160 zu diesem Zeitpunkt freigegeben werden kann, falls während des dritten Zeitintervalls t3 eine logische „1” von der Slavekomponente 160 an die Masterkomponente 110 übertragen wurde (Fall 1). Ungeachtet dessen, ob der Slave eine logische „0” oder eine logische „1” gesendet hat, werden während des vierten Zeitintervalls t4, das auf den Zeitpunkt T₄ folgt, beide Ausgangstreiber 124 und 164 den elektrischen Leiter der Verbindung 150 freigegeben haben.
Die Masterkomponente 110 kann im Zusammenhang mit der Erzeugung des Übertragungsprotokolls eine „Zeiteinheit” (a) oder ein Vielfaches der Zeiteinheit verwenden, um die oben erwähnten Zeitintervalle t1, t2, t3 und t4 zu erzeugen. Die Masterkomponente 110 beginnt jedes einzelne Bit, das an die Slavekomponente 160 übertragen werden soll, mit einem niedrigen Puls, gefolgt von einer „Hoch”-Zeit, die durch einen weiteren niedrigen Puls beendet wird. Das Verhältnis oder die Beziehung der Zeiten, während derer die Spannung 250a, 250b und 350a, 350b auf einem hohen Pegel (PEGEL2, z. B. Vdd) oder einem niedrigen Pegel (PEGEL1, z. B. 0 V) war, definiert ein übertragenes Bit („0” oder „1”).
Die Decodierung findet statt, indem der Slave bei einer abfallenden Flanke von dem anfänglichen Wert (z. B. 0) in einer ersten Richtung zu zählen beginnt und die Zählrichtung bei der ansteigenden Flanke ändert. Der Zählerwert bei der zweiten abfallenden Flanke, der nun größer oder kleiner sein kann als der anfängliche Wert, definiert das übertragene Bit.
Mit anderen Worten kann der Bitwert einfach von dem Vorzeichen der Differenz zwischen dem Zählerwert und dem anfänglichen Zählerwert abgeleitet werden.
Der Absolutwert des Zählerwerts definiert ferner die Antwortzeit der Slavekomponente 160. Zu Beginn der zweiten abfallenden Flanke (oder bei der Erfassung der zweiten abfallenden Flanke) zählt die Slavekomponente 160 rückwärts bis 0. Während dieser Zeit kann der Slave nun den elektrischen Leiter der Verbindung 150 ebenfalls auf den niedrigen Pegel (PEGEL1) ziehen oder ermöglichen, dass er auf den hohen Pegel (PEGEL2) zurückgesetzt wird, nachdem die Masterkomponente 110 ihren Puls beendet hat. Vor dem Ende dieser Zeit, die durch die Differenz zwischen der Niedrig-Zeit und der Hoch-Zeit (d. h. bei der in 2 und 3 veranschaulichten Konfiguration und bei ähnlichen Konfigurationen zwischen dem ersten Zeitintervall und dem zweiten Zeitintervall) definiert wird und durch die Masterkomponente 110 vorbestimmt wird, muss die Masterkomponente die Antwort der Slavekomponente 160 wiedergewinnen (beispielsweise indem sie die Spannung an dem elektrischen Leiter der Verbindung 150 abtastet).
Anschließend kann die Übertragung des nächsten Bits begonnen werden.
4 zeigt einige andere Signalverläufe von Spannungen und/oder Signalen, die während einer Übertragung eines Bits von der Masterkomponente 110 an die Slavekomponente 160 und eines entsprechenden Antwortbits von der Slavekomponente 160 auftreten. Insbesondere die Übertragung eines einzelnen Bits an die Slavekomponente 160 und eines entsprechenden Antwortbits von der Slavekomponente 160 ist in 4 in Bezug auf die Zeiteinheit (a) und realistische elektrische Signalverläufe veranschaulicht. 4 zeigt ein Gatetreibersignal 414, das durch die Masterkomponente 110 erzeugt wurde, eine SICI-Anschlussspannung 450, die im Wesentlichen gleich der Spannung an dem elektrischen Leiter der Verbindung 150 ist, und eine SICI-Pegelerfassung 418 der Masterkomponente 110. Wie man an dem Gatetreibersignal 414 sehen kann, sind das erste Zeitintervall t1 und das zweite Zeitintervall t2 Vielfache der Zeiteinheit (a). Im Fall einer Übertragung einer logischen „0” von der Masterkomponente 110 an die Slavekomponente 160 ist die Dauer des ersten Zeitintervalls t1 gleich der Zeiteinheit (a), d. h. t_s1 = a. Das erste Zeitintervall endet mit einer abfallenden Flanke des Gatetreibersignals 414, wie es durch den gestrichelten Teil des Gatetreibersignals 414 angegeben ist, wobei der gestrichelte Teil der zeitlichen Steuerung einer Übertragung einer logischen „0” an die Slavekomponente 160 entspricht. Das zweite Zeitintervall t2 ist doppelt so lang wie das erste Zeitintervall t1, so dass t_s2 = 2a. Am Ende des zweiten Zeitintervalls weist das Gatetreibersignal 414 wieder eine ansteigende Flanke auf. Bei der in 1 gezeigten Konfiguration bewirkt ein hoher Pegel des Gatetreibersignals 414, dass sich der Ausgangstreiber 124 in einem leitenden Zustand befindet, so dass die Spannung an dem elektrischen Leiter 150 nahe an das elektrische Massepotenzial, per definitionem üblicherweise 0 V, heran nach unten gezogen wird. Demgemäß entspricht ein hoher Pegel des Gatetreibersignals 414 einem niedrigen Pegel des Übertragungssignals, d. h. der SICI-Anschlussspannung 450, und umgekehrt. Ferner entspricht eine ansteigende Flanke des Gatetreibersignals 414 einer abfallenden Flanke der SICI-Anschlussspannung 450 und umgekehrt. Jedoch hängt diese Beziehung zwischen dem Gatetreibersignal 414 und der SICI-Anschlussspannung 450 von der spezifischen Konfiguration der Übertragungsschaltung ab, so dass auch andere Beziehungen zwischen dem Gatetreibersignal 414 und der SICI-Anschlussspannung 450 denkbar sind.
Was die SICI-Anschlussspannung 450 angeht, entspricht die in dem ersten Teil des Signalverlaufs (d. h. während des ersten und des zweiten Zeitintervalls) gezeigte gestrichelte Linie einer Übertragung einer logischen „0” an die Slavekomponente 160. Der Fall einer Übertragung einer logischen „1” ist in 4 veranschaulicht, bei der das Gatetreibersignal 414 und die SICI-Anschlussspannung 450 mit durchgezogener Linie gezeichnet sind. Dort, wo das Gatetreibersignal 414 und die SICI-Anschlussspannung lediglich mit durchgezogener Linie gezeichnet sind, fallen die Signale für den Fall einer Übertragung von „0” und den Fall einer Übertragung von „1” im Wesentlichen zusammen. In dem Fall, in dem eine logische „1” an die Slavekomponente 160 übertragen wird, weist das erste Zeitintervall t1 eine Dauer t_s1 = 2a auf, und das zweite Intervall t2 weist eine Dauer t_s2 = a auf. Demgemäß ist in diesem Fall das erste Zeitintervall ungefähr doppelt so lang wie das zweite Zeitintervall.
Die zeitliche Steuerung der ansteigenden Flanke der SICI-Anschlussspannung 450 wird durch die Werte des Pull-up-Widerstands R_PU 156 und die Kapazität an dem elektrischen Leiter der Verbindung 150 bezüglich des Massepotenzials bestimmt. Im Gegensatz dazu werden die (schnelleren) abfallenden Flanken durch Treiber mit offenem Drain wie beispielsweise den Ausgangstreiber 124, der durch die Masterkomponente 110 gesteuert wird, und den Ausgangstreiber 164 der Slavekomponente 160 bestimmt. Somit kann die Zeitkonstante a durch den Pull-up-Widerstandswert und die Lastkapazität an dem Bus bestimmt werden, beispielsweise durch a ≥ 3·R_PU·C_L.
Die Übertragung eines Sendebits an die Slavekomponente 160 findet während des ersten Zeitintervalls und des zweiten Zeitintervalls statt. Das zweite Zeitintervall wird durch eine ansteigende Flanke des Gatetreibersignals 414 und eine entsprechende abfallende Flanke der SICI-Anschlussspannung 450 beendet. Auf die ansteigende Flanke des Gatetreibersignals 414 folgt kurz danach eine abfallende Flanke, beispielsweise nach einem Zeitintervall, das eine Dauer t_r1 = a/4 aufweist. Das dritte Zeitintervall, das eine Dauer t_{slave_resp} aufweist, beginnt ebenfalls bei der ansteigenden Flanke des Gatetreibersignals 414. Die Dauer des dritten Zeitintervalls beträgt ungefähr t_{slave_resp} ≈ (a – R_PUC_L)...(a + R_PUC_L). Wiederum können im Zusammenhang mit dem dritten Zeitintervall zwei Fälle unterschieden werden, nämlich eine Übertragung einer logischen „eins” von der Slavekomponente 160 an die Masterkomponente 110 (die durch eine gestrichelte Linie der SICI-Anschlussspannung 450 veranschaulicht ist) und die Übertragung einer logischen „0” an die Masterkomponente 110 (die durch eine durchgezogene Linie der SICI-Anschlussspannung 450 angegeben ist).
Anschließend an die abfallende Flanke des Gatetreibersignals 414 in dem dritten Zeitintervall kann die SICI-Anschlussspannung 450 durch die Slavekomponente 160 gesteuert werden. In dem Fall, dass die Slavekomponente 160 eine logische „0” sendet, wird die SICI-Anschlussspannung 450 unmittelbar nach der abfallenden Flanke des Gatetreibersignals 414 in dem dritten Zeitintervall freigegeben, da der Ausgangstreiber 164 der Slavekomponente 160 deaktiviert, d. h. in einem nicht-leitenden Zustand, verbleibt, so dass der Pull-up-Widerstand 156 die SICI-Anschlussspannung 450 auf ungefähr den PEGEL2 hochziehen kann. 4 veranschaulicht ferner ein SICI-Pegelerfassungssignal 418, das beispielsweise durch den Eingangsverstärker und Schmitt-Trigger 118 der Masterkomponente 110 erzeugt wird. Wiederum entspricht die gestrichelte Linie des SICI-Pegelerfassungssignals 418 der Übertragung einer logischen „0” an die und von der Slavekomponente 160. Das SICI-Pegelerfassungssignal 418 gibt an, ob die SICI-Anschlussspannung 450 oberhalb oder unterhalb zweier Schwellen V_high und V_low liegt. Die obere Schwelle V_high entspricht ungefähr 0,7·Vdd. Die untere Schwelle V_low entspricht ungefähr 0,3·Vdd. Das SICI-Pegelerfassungssignal 418 befindet sich auf einem (logischen) niedrigen Pegel, falls die SICI-Anschlussspannung 450 kleiner ist als die untere Schwelle V_low, und auf einem (logischen) hohen Pegel, falls die SICI-Anschlussspannung 450 größer ist als die höhere Schwelle V_high. In dem Bereich zwischen der unteren Schwelle V_low und der höheren Schwelle V_high hängt der Wert des SICI-Pegelerfassungssignals 418 davon ab, ob die SICI-Anschlussspannung eine ansteigende Flanke oder eine abfallende Flanke aufweist (Hysterese). Falls die SICI-Anschlussspannung 450 von einem Wert, der kleiner ist als V_high, auf einen Wert, der größer ist als V_high, ansteigt, gelangt das SICI-Pegelerfassungssignal 418 von einem logischen niedrigen Pegel zu einem logischen hohen Pegel. Falls die SICI-Anschlussspannung 450 von einem Wert, der größer ist als V_low, auf einen Wert, der kleiner ist als V_low, abfällt, gelangt das SICI-Pegelerfassungssignal 418 von einem logischen hohen Pegel zu einem logischen niedrigen Pegel.
Wenn sie ein Datenbit von der Slavekomponente 160 empfängt, wertet die Masterkomponente 110 den Wert des SICI-Pegelerfassungssignals 418 (ungefähr) am Ende des dritten Zeitintervalls aus. Falls die Slavekomponente 160 eine logische „0” sendet, hat die SICI-Anschlussspannung 450 üblicherweise bereits PEGEL2 erreicht oder zumindest die obere Schwelle V_high überschritten. Im umgekehrten Fall, wenn die Slavekomponente 160 eine logische „1” sendet, liegt die SICI-Anschlussspannung 450 im Wesentlichen immer noch bei dem Massepotential GND = 0 V. Somit kann der von der Slavekomponente 160 an die Masterkomponente 110 übertragene Datenwert bestimmt werden, indem das SICI-Pegelerfassungssignal 418 zu dem angegebenen Zeitpunkt ausgewertet wird („hier Bit abrufen”). Dies gilt auch dann, wenn bezüglich der ansteigenden Flanke bei der SICI-Anschlussspannung 450 eine Zeitsteuerungsungewissheit vorliegt. Diese ansteigende Flanke der SICI-Anschlussspannung 450, die im Fall einer Übertragung einer logischen „1” an die Masterkomponente 110 dadurch erzeugt wird, dass der Ausgangstreiber 164 der Slavekomponente 160 in den nicht-leitenden Zustand versetzt wird, tritt ungefähr t_r2 = a/2 nach Auftreten der abfallenden Flanke in dem Gatetreibersignal 414 während des dritten Zeitintervalls auf. Jedoch kann die ansteigende Flanke bei der SICI-Anschlussspannung 450 auch zu einem späteren Zeitpunkt beginnen. Der Grund dafür besteht darin, dass die Slavekomponente 160 den Beginn und die Dauer des dritten Zeitintervalls auf der Basis der Zeitpunkte, zu denen die SICI-Anschlussspannung 450 die zwei Schwellen V_high und V_low überschreitet und/oder unterschreitet, bestimmt. Dies bedeutet, dass die Slaveantwortzeit t_{slave_resp} innerhalb einer gewissen Bandbreite variieren kann. Bei der oben angegebenen Auswahl von a ≥ 3·R_PU·C_L kann die Slaveantwortzeit ungefähr als 2/3·a ≤ t_{slave_resp} ≤ 4/3·a variieren. Allgemein kann die Slaveantwortzeit t_{slave_resp} ungefähr als (a – R_PUC_L) ≤ a ≤ (a + R_PUC_L) variieren. Falls die Lastkapazität C_L auf der Leitung und/oder der Wert des Pull-up-Widerstands des R_PU unbekannt sind, kann die Masterkomponente 110 die Zeitkonstante R_PU·C_L schätzen, indem sie die Zeit zwischen einer abfallenden Flanke des Gatetreibersignals 414 und somit einer Freigabe der Spannung an dem elektrischen Leiter 150 und einem Überschreiten der SICI-Anschlussspannung 450 der oberen Schwelle V_high auswertet.
Die Pause zwischen zwei Bitübertragungen kann eine Dauer von beispielsweise t_r3 = a + a/2 aufweisen. Während dieser Zeit kann sich die SICI-Anschlussspannung 450 bei PEGEL2 stabilisieren, da beide Ausgangstreiber 124, 164 die SICI-Anschlussspannung 450 freigegeben haben.
Man beachte, dass die Signalflanken des SICI-Pegelerfassungssignals 418 der Masterkomponente 110 aufgrund parasitärer Effekte an dem elektrischen Leiter der Verbindung 150 etwas „verschwommen” sein können.
5 veranschaulicht ein Übertragungssignal, das Frequenzbursts während einer Übertragung eines Bits von einer Masterkomponente und die Antwort eines Bits von der Slavekomponente an die Masterkomponente verwendet. Demgemäß wird ein Frequenzburst als Alternative zu Spannungspegeln, wie in 2 veranschaulicht, oder Strompegeln verwendet. In 5 überträgt die Masterkomponente während des ersten Zeitintervalls, das eine Dauer t_s1 aufweist, eine „1” an die Slavekomponente und erzeugt einen Frequenzburst. Der Frequenzburst kann eine Sequenz von Rechteckpulsen bei einer spezifischen Frequenz sein. Der Frequenzburst entspricht somit einem bestimmten Signalwert, beispielsweise dem in 2 veranschaulichten Signalwert „hoch”. Während des Frequenzbursts zählt der Slave seinen inneren Zählerwert vorwärts. Wenn der Frequenzburst endet, erfasst der Slave diesen Umstand („Erfassungsfenster (Slave)”) und zählt den inneren Zählerwert während des zweiten Zeitintervalls, das eine Dauer t_s2 aufweist, rückwärts. Man beachte, dass das Erfassungsfenster des Slaves die Bursterkennung aufgrund einer Signalverarbeitungsverzögerung verzögern kann. Das Ende des zweiten Zeitintervalls wird der Slavekomponente durch einen weiteren Frequenzburst angegeben, der relativ kurz ist. In 5 kann man erkennen, dass t_s1 > t_s2, was seitens der Slavekomponente als logische „1” interpretiert wird, die seitens der Masterkomponente übertragen wurde.
Im Anschluss an den Empfang eines Bits von dem Master hat die Slavekomponente die Gelegenheit, ein Bit an die Masterkomponente zurückzusenden. Zu diesem Zweck erzeugt die Slavekomponente entweder einen Frequenzburst während des dritten Zeitintervalls, das auf das zweite Zeitintervall folgt, oder sie bleibt still. Der durch die Slavekomponente erzeugte Frequenzburst kann dieselbe Frequenz aufweisen wie der durch die Masterkomponente erzeugte Frequenzburst oder er kann eine andere Frequenz aufweisen. In 5 ist der Fall der Übertragung einer logischen „0” von der Slavekomponente an die Masterkomponente veranschaulicht, so dass die Slavekomponente während des dritten Zeitintervalls still bleibt. Die Masterkomponente prüft während eines „Burst-Antwort-Prüffensters”, ob die Slavekomponente einen Frequenzburst übertragen hat, und leitet den Datenwert des Antwortbits von dem Vorliegen oder Nichtvorliegen eines Frequenzbursts während des Burst-Antwort-Prüffensters ab. Nach einer Pause beginnt der nächste Rahmen (frame) mit der Übertragung eines Frequenzbursts seitens der Masterkomponente.
Als Alternative dazu, dass die Masterkomponente während des zweiten Zeitintervalls still bleibt, könnte die Masterkomponente einen anderen Frequenzburst mit einer anderen Frequenz erzeugen. Dies gilt auch für die Slavekomponente, die einen Frequenzburst einer ersten Frequenz erzeugen könnte, um die Übertragung einer logischen „0” anzugeben, und einen anderen Frequenzburst einer zweiten Frequenz, um die Übertragung einer logischen „1” anzugeben.
6 ähnelt 5 und veranschaulicht einen weiteren Fall der Übertragung eines einzelnen Bits und der Antwort eines einzelnen Bits. Die Masterkomponente überträgt eine logische „0” an die Slavekomponente, und demgemäß ist das erste Zeitintervall kürzer als das zweite Zeitinvervall, d. h. t_s1 < t_s2. Während des dritten Zeitintervalls erzeugt die Slavekomponente einen Frequenzburst, den die Masterkomponente während des „Antwort-Prüffensters” erfassen kann, und ferner kann die Masterkomponente das Vorliegen des Frequenzbursts als logische „1” für den Datenwert des Antwortbits interpretieren.
Das Datenkommunikationsverfahren gemäß den hierin offenbarten Lehren kann einen oder mehrere der folgenden Aspekte liefern oder implementieren.

• Eine Datenübertragung in einem Arbeitszyklus eines PWM-Signals, d. h. die Informationen sind in dem Arbeitszyklus
• Der gesamte PWM-Zyklus wird berücksichtigt und ausgewertet
• Bitweise bidirektionale Vollduplex-Kommunikation; derzeit 16 Bit gleichzeitig übertragen/empfangen, willkürliche Wortbreiten sind möglich
• Kein Erfordernis analoger Komponenten; das Signal kann direkt mit einem FPGA oder einer Mikrosteuerung übertragen/empfangen werden
• Datenrate kann von einem Bit zum nächsten Bit auf willkürliche Weise variieren
• Anpassbarkeit, falls Datenrate durch elektrische Bedingungen zwischen maximalen Taktraten bei den Teilnehmern oder den PWM-Zeitsteuerungsbreiten vorgegeben wird
• Sender führt für jede einzelne Übertragung einer Zeitsteuerung ein, jeder Teilnehmer in dem Bus kann der „Master” sein
• Multi-Master-Unterstützung anhand eines zusätzlichen Adresskopfes (z. B. wie bei ARP (Address Resolution Protocol), das bei Ethernet verwendet wird, und/oder anhand von Kollisionserfassungs-/Kollisionsvermeidungsverfahren (viele Verfahren möglich)
• Jeder Teilnehmer kann seine eigene Datenrate beim Senden eines Pakets verwenden; die anderen Teilnehmer halten sich beim Decodieren automatisch an diese Datenrate

7 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Schaltung, die Teil der Slavekomponente 160 sein kann und dazu dienen kann, die Datenübertragung von der Masterkomponente 110 zu decodieren. Ferner kann die in 7 schematisch gezeigte Schaltung auch dazu dienen, eine Übertragung eines Datenbits von der Slavekomponente 160 an die Masterkomponente 110 zu steuern. Die Schaltung 570 weist einen Zähler 572, einen Komparator 574 und eine Zustandsmaschine 576 auf. Die Zustandsmaschine 576 ist dazu konfiguriert, ein Signal sici_in zu empfangen, das eine digitale Darstellung der SICI-Anschlussspannung 450 ist. Beispielsweise kann das Signal sici_in anhand des Eingangsverstärkers oder Schmitt-Triggers 168 erhalten werden. Die Zustandsmaschine 576 kann dazu konfiguriert sein, abfallende Flanken und ansteigende Flanken in dem Signal sici_in zu erfassen. Wenn die Zustandsmaschine 576 in einem Ruhezustand („idle”) oder in einem Wartezustand ist, bewirkt eine abfallende Flanke in dem Signal sici_in, dass die Zustandsmaschine 576 in einen Zustand „erstes Zeitintervall” eintritt (siehe auch 8). Gleichzeitig kann die Zustandsmaschine 576 den Zähler 572 dahin gehend steuern, vorwärts zu zählen. Wenn die Zustandsmaschine 576 dann eine ansteigende Flanke empfängt, tritt die Zustandsmaschine 576 in einen Zustand „zweites Zeitintervall” ein und steuert den Zähler 572 dahin gehend, rückwärts, d. h. in die entgegengesetzte Richtung, zu zählen. Die Erfassung einer weiteren abfallenden Flanke in dem Signal sici_in bewirkt, dass die Zustandsmaschine 576 die Zählrichtung erneut ändert und den vorzeichenbehafteten Zählerwert an den Komparator 574 ausgibt. Der Komparator 574 ist dazu konfiguriert, den vorzeichenbehafteten Zählerwert mit dem anfänglichen Zählerwert zu vergleichen, um zu bestimmen, ob der aktuelle Zählerwert größer als, gleich dem oder kleiner als der anfängliche Zählerwert ist. Das Ergebnis des durch den Komparator 574 durchgeführten Vergleichs gibt den Datenwert des von der Masterkomponente 110 an die Slavekomponente 160 übertragenen Datenbits an. Ferner wird das Ergebnis des Vergleichs an die Zustandsmaschine 576 zurückgemeldet, die die Zählrichtung des Zählers 572 für das anschließende dritte Zeitintervall bestimmt. Falls der Zählerwert am Ende des zweiten Zeitintervalls t2 positiv ist, steuert die Zustandsmaschine 576 den Zähler 572 dahin gehend, rückwärts zu zählen, bis er 0, d. h. den anfänglichen Wert, erreicht. Desgleichen steuert die Zustandsmaschine 576 den Zähler 572 dahin gehend, vorwärts zu zählen, falls das Vergleichsergebnis negativ ist. Falls ein Datenbit von der Slavekomponente 160 an die Masterkomponente 110 übertragen werden soll, kann die Zustandsmaschine 576 ein entsprechendes Ausgangssignal sici_out liefern. Das Signal sici_out kann als Gatetreibersignal für den Ausgangstreiber 164 der Slavekomponente 160 verwendet werden. Das Signal sici_out befindet sich üblicherweise auf einem logischen niedrigen Pegel, so dass der Ausgangstreiber 164 in einem nicht-leitenden Zustand ist, es sei denn, die Slavekomponente 160 möchte eine logische „1” an die Masterkomponente 110 übertragen. In diesem Fall steuert die Zustandsmaschine 576 das Signal sici_out dahin gehend, auf einem logischen hohen Pegel zu sein, so dass der Ausgangstreiber 164 während des dritten Zeitintervalls leitend wird und somit die SICI-Anschlussspannung 450 bei 0 V oder nahe 0 V (jedenfalls kleiner als die untere Schwelle V_low) aufrechterhält.
Die Zustandsmaschine kann dazu konfiguriert sein, den Zähler dahin gehend zu steuern, am Ende des zweiten Zeitintervalls in der zweiten Richtung, die von dem Zählerwert beginnt, der am Ende des zweiten Zeitintervalls erreicht wurde, bis zu dem anfänglichen Wert zu zählen. Die Datenkommunikationsvorrichtung 570 kann ferner eine (nicht gezeigte) Übertragungssignalschaltvorrichtung aufweisen, die dazu konfiguriert ist, ein Rückübertragungssignal von einem zweiten Signalwert auf einen ersten Signalwert zu schalten, wobei das Rückübertragungssignal während des dritten Zeitintervalls von der Datenkommunikationsvorrichtung an die entfernte Datenkommunikationsvorrichtung übertragen werden soll, wobei die Übertragungssignalschaltvorrichtung ferner dazu konfiguriert ist, den Signalwert des Rückübertragungssignals auf der Basis eines Datenwerts einzustellen, der von der Datenkommunikationsvorrichtung an die entfernte Datenkommunikationsvorrichtung übertragen werden soll. Eine Dauer des dritten Zeitintervalls kann als Absolutwert der Differenz der jeweiligen Dauer des ersten und des zweiten Zeitintervalls bestimmt werden.
Drei weitere Leitungen 578 werden dazu verwendet, die Zustandsmaschine 576 mit einer (nicht gezeigten) Protokolleinheit zu verbinden, die die Zustandsmaschine mit neuen Daten versorgt und die empfangenen Daten von der Zustandsmaschine abruft. Eine der von der Zustandsmaschine 576 abgehenden. Leitungen 578 gibt an, ob die empfangenen Daten gültig sind (= nächste zu sendende Daten).
8 zeigt zwei Signaldiagramme für Signale, die seitens der Slavekomponente 160 empfangen oder erzeugt werden. Das obere Signaldiagramm veranschaulicht den Fall des Empfangs einer logischen „0” an der Slavekomponente 160, und das untere Signaldiagramm veranschaulicht den Fall des Empfangs einer logischen „1” an der Slavekomponente 160.
Das als „SICI_dig_in” bezeichnete Signal ist eine binäre Darstellung der in 4 gezeigten SICI-Anschlussspannung 450. Die Digitalisierung der SICI-Anschlussspannung 450 kann durch den Eingangsverstärker oder Schmitt-Trigger 168 der Slavekomponente 160 bezüglich der zwei Schwellen V_high und V_low durchgeführt worden sein. Das Signaldiagramm gibt auch einen aktuellen Zustand der Zustandsmaschine 576 an (7). Ferner zeigt das Signaldiagramm auch den aktuellen Zählerwert des Zählers 572.
Anfänglich befindet sich die Zustandsmaschine 576 in einem Ruhezustand und wartet auf den Empfang eines neuen Datenbits von der Masterkomponente 110. Wenn in dem Signal SICI_dig_in eine abfallende Flanke erfasst wird, ändert die Zustandsmaschine 576 ihren Zustand zu „pin_low”. Die Zeitspanne, während derer sich die Zustandsmaschine in dem Zustand „pin_low” befindet, fällt ungefähr mit dem ersten Zeitintervall zusammen. Die abfallende Flanke des Signals SICI_dig_in bewirkt ferner, dass der Zähler 572 vorwärts zählt, bis in dem Signal SICI_dig_in eine ansteigende Flanke auftritt. Zu diesem Zeitpunkt wechselt die Zustandsmaschine 576 in einen neuen Zustand „pin_high”, und der Zähler kehrt seine Zählrichtung um, so dass er rückwärts zählt, wobei er bei dem Zählerwert beginnt, der zum Zeitpunkt der ansteigenden Flanke in dem Signal SICI_dig_in erreicht wurde. Eine weitere abfallende Flanke in dem Signal SICI_dig_in bewirkt, dass die Zustandsmaschine 576 zu einem Zustand „treiben” (drive) wechselt, was bedeutet, dass die Slavekomponente 160 nun eventuell die Steuerung des elektrischen Leiters der Verbindung 150 (z. B. eines Kommunikationsbusses) übernimmt, um ein Datenbit an die Masterkomponente 110 zu senden. Die weitere abfallende Flanke markiert ferner das Ende des zweiten Zeitintervalls, und durch Vergleichen der jeweiligen Dauer des ersten Zeitintervalls und des zweiten Zeitintervalls kann der Datenwert des von der Masterkomponente 110 übertragenen Bits bestimmt werden. Zu diesem Zweck wird der Zählerwert zum Zeitpunkt der weiteren abfallenden Flanke ausgewertet. Man kann erkennen, dass der Zählerwert in dem oberen Signaldiagramm negativ ist, was bedeutet, dass eine logische „0” von der Masterkomponente 110 an die Slavekomponente 160 übertragen wurde. Im Gegensatz dazu ist der Zählerwert zum Zeitpunkt der weiteren abfallenden Flanke in dem Signal SICI_dig_in in dem unteren Signaldiagramm positiv, was bedeutet, dass die Masterkomponente 110 eine logische „1” übertragen hat.
Während sich die Zustandsmaschine 576 in dem Zustand „treiben” befindet, tritt in dem Signal SICI_dig_in eine weitere ansteigende Flanke auf, die dazu dient, die Verbindung 150 für die nächste Bitübertragung vorzubereiten. Insbesondere darf die Spannung an dem elektrischen Leiter der Verbindung 150 seitens des Pull-up-Widerstands 156 nach oben gezogen werden. Das Ende des Zustands „treiben” wird dadurch angegeben, dass der Zählerwert wieder 0 erreicht. Die Zustandsmaschine 576 ändert ihren Zustand zu „new_bit_or finished”. Dieser Zustand kann über einen vorbestimmten Zeitraum hinweg aufrechterhalten werden, bevor die Zustandsmaschine wieder in den Zustand „idle new_bit” eintritt und somit bereit für die Übertragung eines nachfolgenden Datenbits von der Masterkomponente 110 ist.
Die hierin offenbarten Lehren liefern eine selbstsynchronisierende Duplex-/bidirektionale Schnittstelle. Im Gegensatz zu dem SENT/SPC-Standard, der beispielsweise bei Automobilanwendungen eingesetzt wird, liefern die hierin offenbarten Lehren nicht nur eine unidirektionale Übertragung von Daten über eine einzelne Leitung wie beispielsweise einen einzelnen elektrischen Leiter (üblicherweise zusätzlich zu einer Masseverbindung), sondern auch eine flexiblere Wahl der Zeitsteuerung, d. h. bei den hierin offenbarten Lehren ist es nicht notwendig, feststehende Zeiteinheiten für hohe Zyklen und niedrige Zyklen aufrechtzuerhalten, wie dies bei dem SENT/SPC-Standard der Fall war, was zu Problemen führen kann, falls Taktschwankungen auftreten.
Die SPC-Erweiterung des SENT-Standards ermöglicht eine synchrone Halbduplexkommunikation. Trotzdem wird die Datenübertragung des Masters an den Slave durch die Länge eines Triggerimpulses (Auslöseimpulses) vorbestimmt und dadurch beschränkt. Ferner wird die grundlegende Zeitsteuerung auf feststehende Weise vorbestimmt, oder Zeitsteuerungsschwankungen treten eventuell lediglich innerhalb vordefinierter enger Grenzen auf. Die hierin offenbarten Lehren überwinden zumindest manche dieser Einschränkungen.
Die hierin offenbarten Lehren unterscheiden sich auch von der LIN-Schnittstelle (LIN Local Interconnect Network), die eine bidirektionale Halbduplexschnittstelle ist. Bei der LIN-Schnittstelle sendet der Master einen Rahmen (frame), um verschiedene Slaves zu adressieren, die anschließend ihre Antwort senden. Dieser sogenannte „Kopf” enthält bereits die Zeitsteuerungsanforderung, mit der der adressierte Slave antworten muss. Mit anderen Worten ist der Slave in der Lage, sich an die Übertragungsrate oder die Geschwindigkeit des Masters anzupassen. Trotzdem muss zu diesem Zweck eine „anfängliche” Geschwindigkeit oder Übertragungsrate definiert werden, und die Übertragung muss innerhalb vordefinierter Grenzen um diese Geschwindigkeit herum stattfinden. Jedoch kann eine Vorherbestimmung problematisch sein, da die Geschwindigkeit oder Übertragungsrate im Fall von Kommunikationsproblemen (z. B. lange Leiter, parasitäre Elemente, ...) eventuell nicht einfach anzupassen ist. Im Gegensatz dazu ermöglichen die hierin offenbarten Lehren, dass die Übertragungszeitsteuerung und/oder die Datenübertragungsrate abhängig von den Eigenschaften der Verbindung zwischen der Masterkomponente und der Slavekomponente angepasst werden. Bei zumindest manchen Ausführungsbeispielen gemäß den hierin offenbarten Lehren können die Eigenschaften der Verbindung 150 durch die Masterkomponente 110, die Slavekomponente 160 oder beide geschätzt werden. Diese Informationen können dann berücksichtigt werden, wenn Daten von der Masterkomponente 110 an die Slavekomponente 160 und möglicherweise auch in der anderen Richtung übertragen werden.
Andere Lösungen, die ein Minimum an elektrischen Verbindungen verwenden, wie sie beispielsweise bei Mikrosteuerungen eingesetzt werden, beruhen üblicherweise auf Teststandards wie z. B. JTag, die üblicherweise nicht bei Produkten mit geringer Komplexität (z. B. Sensorprodukten) ohne die entsprechende Chiparchitektur eingesetzt werden können.
Die oben erwähnten Lösungen sind tendenziell ebenfalls komplex und haben beträchtliche Auswirkungen auf die Chipfläche, vor allem wenn sie in Produkte mit „geringer Komplexität” integriert werden müssen.
Die Lösung gemäß den hierin offenbarten Lehren bietet eine bidirektionale Datenübertragung über eine einzelne Übertragungsleitung, wobei die Zeitsteuerung flexibel ist und wobei nach der Übertragung eines Rahmens beide Seiten (Master und Slave) sowohl Daten gesendet als auch Daten empfangen haben.
Ferner ist die Erzeugung des Befehls (wie er in einem Übertragungsrahmen des Übertragungssignals enthalten ist) der Masterkomponente 110 sowie das Decodieren des Befehls in der Slavekomponente 160 relativ einfach und kann unter Verwendung lediglich geringer Chipfläche implementiert werden.
Die Masterkomponente 110 und die Slavekomponente 160 sind mit dem Pull-up-Widerstand 156 verbunden und können Daten senden, indem sie das elektrische Potenzial auf der Leitung auf „niedrig” des Massepotenzials ziehen. Die Datenübertragung von der Masterkomponente 110 findet unter Verwendung von Pulsbreitenmodulation (PWM) statt, wobei die Pulsbreitenmodulation bereits die Zeitsteuerung für die Datenübertragung von der Slavekomponente 160 zurück zu der Masterkomponente 110 definiert oder einstellt. Wie oben beschrieben wurde, kann das Übertragungsprotokoll in den Masterkomponenten 110 unter Verwendung einfacher Zeiteinheiten (oder von Vielfachen derselben) erzeugt werden. Das Übertragungsprotokoll kann in der Slavekomponente 160 unter Verwendung eines Zählers und einiger weniger logischer Schaltungen mit einem relativ geringen Hardwareaufwand decodiert werden.
9 zeigt ein schematisches Flussdiagramm eines Datenübertragungsverfahrens gemäß den hierin offenbarten Lehren. Obwohl das Datenübertragungsverfahren in 9 als Sequenz einzelner Schritte veranschaulicht ist, ist die Reihenfolge der Schritte nicht unbedingt auf diese Weise festgelegt. Vielmehr können zumindest manche der Verfahrensschritte in einer alternativen Reihenfolge durchgeführt werden.
Bei einem Schritt 702 wird eine Zyklusdauer einer bevorstehenden Übertragung eines Datenwerts durch eine Übertragungseinrichtung (beispielsweise eine Masterkomponente 110, wie oben beschrieben wurde) eingestellt. Wie oben erläutert wurde, ist die Zeitsteuerung der Datenübertragung äußerst flexibel, so dass für jede bevorstehende Übertragung eines Datenwerts, d. h. jedes Datenbits, eine neue Zeitsteuerung verwendet werden kann, obwohl dies für ein ordnungsgemäßes Funktionieren der Datenübertragung nicht notwendig ist.
Trotzdem wird die Datenübertragung weniger vorhersehbar, indem die Zeitsteuerung relativ oft variiert wird, so dass ein unbefugtes Abgreifen der Datenübertragung behindert wird, zumindest solange die variierende Zeitsteuerung und/oder das ordnungsgemäße Verfahren zum Decodieren der Datenübertragung der für das unbefugte Abgreifen verwendeten Vorrichtung nicht bekannt ist.
Ein weiterer Zweck zum Einstellen der Zyklusdauer für eine bevorstehende Übertragung kann eine Anpassung der Zyklusdauer an die Eigenschaften der Verbindung zwischen der Masterkomponente 110 und der Slavekomponente 160 sein. Beispielsweise kann eine elektrische Verbindung einen relativ hohen Kapazitätswert aufweisen, der relativ lange Anstiegszeiten und/oder Abfallzeiten der Signalflanken in dem Übertragungssignal bewirkt. Gemäß den hierin offenbarten Lehren kann die Zyklusdauer dahin gehend modifiziert werden, „inhärent” mit den Eigenschaften der Verbindung 150 übereinzustimmen, d. h. ohne eine konzertierte Rekonfiguration der Masterkomponente 110 und der Slavekomponente(n) 160 zu erfordern.
Bei Schritt 704 wird der zu übertragende Datenwert (z. B. eine logische „0” oder eine logische „1”) dazu verwendet, eine Beziehung zwischen der jeweiligen Dauer eines ersten Zeitintervalls und eines zweiten Zeitintervalls zu bestimmen, die während der anschließenden Datenübertragung verwendet werden sollen. Wie bei 706 angegeben ist, beruht die jeweilige Dauer des ersten Zeitintervalls und des zweiten Zeitintervalls auf der Zyklusdauer und der Beziehung.
Bei Schritt 708 wird das Übertragungssignal auf einen ersten Signalwert geschaltet, um eine Flanke des Übertragungssignals zu erzeugen. Die Flanke des Übertragungssignals kann eine ansteigende Flanke oder eine abfallende Flanke, eine vorauseilende Flanke oder eine nacheilende Flanke sein. Diese Flanke, die das Übertragungssignal auf den ersten Signalwert bringt, gibt der Slavekomponente, d. h. dem Empfänger der Datenübertragung, den Beginn des ersten Zeitintervalls an. Der erste Signalwert wird während des ersten Zeitintervalls gehalten, wie bei 710 angegeben ist. Die Dauer des ersten Zeitintervalls wurde durch den Verfahrensschritt 706 bestimmt. Die Dauer des ersten Zeitintervalls kann unter Verwendung eines Zählers, einer Zeitsteuerung oder eines Takts oder einer Kombination derselben zeitlich gesteuert werden.
Nach Ablauf des ersten Zeitintervalls wird das Übertragungssignal auf einen zweiten Signalwert geschaltet, um eine weitere Flanke des Übertragungssignals zu erzeugen. Die andere Flanke, die das Übertragungssignal auf den zweiten Übertragungswert bringt, gibt das Ende des ersten Zeitintervalls und ferner den Beginn des zweiten Zeitintervalls an. Während des zweiten Zeitintervalls wird das Übertragungssignal auf dem zweiten Signalwert gehalten.
Am Ende des zweiten Zeitintervalls wird das Übertragungssignal auf den ersten Signalwert zurückgeschaltet, um einer Empfangseinrichtung (beispielsweise einer Slavekomponente 160, wie sie oben beschrieben wurde) ein Ende des zweiten Zeitintervalls anzugeben, wie durch den Verfahrensschritt 716 angegeben ist. Alternativ dazu kann das Übertragungssignal auf einen dritten Signalwert geschaltet werden, der sich von dem ersten Signalwert und dem zweiten Signalwert unterscheidet. Die Empfangseinrichtung ist bzw. sind üblicherweise die Slavekomponente(n) 160 und ist bzw. sind dazu konfiguriert, die Flanken des Übertragungssignals, die durch das Schalten des Übertragungssignals bewirkt werden, zu erfassen.
Im Gegensatz zu existierenden Pulsbreitenmodulationsschemata für eine Datenübertragung müssen das erste und das zweite Zeitintervall keine vorbestimmte Dauer aufweisen, ihre jeweilige Dauer wird jedoch auf der Basis einer Beziehung zwischen dem ersten und dem zweiten Zeitintervall und einer Gesamtzyklusdauer (beispielsweise der Summe der jeweiligen Dauer des ersten und des zweiten Zeitintervalls), die vorab bestimmbar ist, bestimmt. Die Beziehung zwischen der jeweiligen Dauer des ersten und des zweiten Zeitintervalls ist wiederum eine Funktion des zu übertragenden Datenwerts. Dies bedeutet, dass der zu übertragende Datenwert nicht unter Verwendung einer feststehenden Dauer codiert wird, beispielsweise des ersten Zeitintervalls, das im Fall einer logischen „0” 1 μs lang ist und im Fall einer logischen „1” 2 μs lang ist, sondern vielmehr je nachdem, ob das erste Zeitintervall länger ist oder kürzer ist als das zweite Zeitintervall.
Das Datenübertragungsverfahren kann ferner einen bzw. eines der folgenden Verfahrensschritte oder Merkmale aufweisen. Während eines dritten Zeitintervalls, der auf das zweite Zeitintervall folgt, kann von der Empfangseinrichtung ein Antwortsignal empfangen werden. Eine Dauer des dritten Zeitintervalls kann als Funktion der jeweiligen Dauer des ersten und des zweiten Zeitintervalls bestimmt werden. Insbesondere kann die Dauer des dritten Zeitintervalls im Wesentlichen gleich einem Absolutwert einer Differenz der jeweiligen Dauer des ersten und des zweiten Zeitintervalls sein. Das erste Zeitintervall und das zweite Zeitintervall können einen Pulsbreitenmodulationszyklus bilden, wobei ein Arbeitszyklus des Pulsbreitenmodulationszyklus einer Beziehung oder einem Verhältnis der jeweiligen Dauer des ersten und des zweiten Zeitintervalls entspricht und für den durch die Übertragungseinrichtung zu übertragenden Datenwert repräsentativ ist. Eine Abfrageanforderung kann von der Übertragungseinrichtung an die (entfernte) Empfangseinrichtung übertragen werden, und eine Bestimmung kann durchgeführt werden, ob die Empfangseinrichtung eine Antwort an die Abfrageanforderung sendet. Eine Datenanforderung bezüglich angeforderter Daten kann an die (entfernte) Empfangseinrichtung übertragen werden, falls die Empfangseinrichtung eine positive Antwort auf die Abfrageanforderung gesendet hat. Anschließend können die angeforderten Daten von der Empfangseinrichtung empfangen werden. Die Abfrageanforderung kann an zumindest eine weitere Empfangseinrichtung (d. h. nicht nur eine Empfangseinrichtung, sondern eine Mehrzahl von Empfangseinrichtungen) übertragen werden, wobei die Datenanforderung an die Empfangseinrichtung eine Identifikation der Empfangseinrichtung aufweist.
10 zeigt ein schematisches Flussdiagramm eines Verfahrens zum Empfangen einer Datenübertragung gemäß den hierin offenbarten Lehren. Die Reihenfolge zumindest mancher der Verfahrensschritte könnte sich von der in 10 gezeigten unterscheiden.
Bei einem Verfahrensschritt 802 wird ein erstes Schalten eines Übertragungssignals auf einen ersten Signalwert erfasst. Das erste Schalten entspricht einer Flanke (ansteigend, abfallen, vorauseilend, nacheilend usw.) des Übertragungssignals. Bei Schritt 804 wird eine Messung einer Dauer eines ersten Zeitintervalls begonnen. Das erste Zeitintervall beginnt mit der Erfassung des ersten Schaltens des Übertragungssignals.
Auf ein Erfassen eines zweiten Schaltens des Übertragungssignals auf einen zweiten Signalwert hin, wie bei Verfahrensschritt 806 angegeben ist, wird die Messung der Dauer des ersten Zeitintervalls beendet. Außerdem wird eine zweite Messung einer Dauer eines zweiten Zeitintervalls begonnen. Das Beenden der Messung einer Dauer des ersten Zeitintervalls und das Beginnen der zweiten Messung der Dauer des zweiten Zeitintervalls kann zusammenfallen, beispielsweise bei einer Konfiguration, bei der ein Verfahren zum Empfangen einer Datenübertragung einen Zählerwert während eines ersten Zeitintervalls in einer ersten Richtung, z. B. einer Vorwärtsrichtung, und während des zweiten Zeitintervalls in einer zweiten Richtung, z. B. in einer Rückwärtsrichtung, zählt.
Bei 808 wird ein drittes Schalten des Übertragungssignals auf den ersten Signalwert oder einen dritten Signalwert erfasst. Dies löst das Beenden der zweiten Messung ansprechend auf das Erfassen des dritten Schaltens aus. Man beachte, dass sich die Aufzählung der Schaltereignisse als „erstes Schalten”, „zweites Schalten” und „drittes Schalten” üblicherweise auf alle erwähnten Schaltereignisse des Übertragungssignals bezieht, ungeachtet dessen, ob das Schaltereignis das Übertragungssignal auf den ersten Signalwert oder den zweiten Signalwert oder möglicherweise den dritten Signalwert bringt. Mit anderen Worten entspricht ein „Schalten” des Übertragungssignals üblicherweise einer Flanke, ungeachtet dessen, ob es sich um eine ansteigende Flanke oder eine abfallende Flanke handelt.
Bei Schritt 810 wird eine Beziehung der jeweiligen Dauer des ersten und des zweiten Zeitintervalls anhand der ersten und der zweiten Messung bestimmt. Beispielsweise kann die Beziehung einfach angeben, ob das erste Zeitintervall länger war als das zweite Zeitintervall oder umgekehrt. Bei 812 wird ein Datenwert des Übertragungssignals auf der Basis der Beziehung der jeweiligen Dauer des ersten und des zweiten Zeitintervalls bestimmt.
11 veranschaulicht ein Zeitdiagramm einer Datenübertragung eines vollständigen Wortes (wobei ein Wort n Bits, z. B. 8 Bits, 16 Bits oder 32 Bits aufweist) über eine Serielle-Prüfungs-/Konfigurationsschnittstelle(SICI)-Leitung. Genauer gesagt wird ein Wort von der Masterkomponente 110 an die Slavekomponente 160 übertragen, und ein anderes Wort wird von der Slavekomponente 160 an die Masterkomponente 110 übertragen. Die Bits der zwei Datenwörter werden verschachtelt, so dass auf ein von dem Master an den Slave übertragenes Datenbit abwechselnd ein von dem Slave an den Master übertragenes Bit folgt. Die Übertragung der Datenwörter beginnt mit dem höchstwertigen Bit (MSB – most significant bit) und endet mit dem niedrigstwertigen Bit (LSB – least significant bit). Auf diese Weise wird auf einer Logische-Verknüpfung-Ebene eine Vollduplexkommunikation zwischen dem Master und dem Slave erzielt. „Vollduplex” auf einer Logische-Verknüpfung-Ebene bedeutet, dass für jede Übertragung eines Datenrahmens ein Wort mit willkürlicher Bitlänge gleichzeitig (auf eine bitverschachtelte Weise) gesendet und empfangen wird. Der Begriff „Übertragungsrahmen”, der an verschiedenen Stellen hierin verwendet wird, bezeichnet die Übertragung eines Bitpaares, wobei ein Bit von dem Master 110 an den Slave 160 übertragen wird und das andere Bit von dem Slave 160 an den Master 110 übertragen wird. Demgemäß weist ein Datenrahmen n Übertragungsrahmen auf.
Obwohl dies in 11 nicht veranschaulicht ist, kann zwischen einer Übertragung eines Datenbits von dem Slave an den Master und einer anschließenden Übertragung eines Datenbits von dem Master an den Slave eine Pause vorliegen. Insbesondere kann die Masterkomponente 110 die Übertragung eines neuen Bits an den Slave und den Empfang eines Bits von dem Slave üblicherweise auf relativ willkürliche Weise initiieren, solange eine bestimmte Mindestpause beibehalten wird, die ermöglicht, dass sich die Spannung auf der SICI-Leitung auf den standardmäßig vorgegebenen Wert, z. B. PEGEL2 (z. B. VDD), einschwingt.
11 veranschaulicht einen vollständigen Datenrahmen auf vereinfachte Weise. 12 veranschaulicht ein Zeitdiagramm von Datenübertragungen zwischen einem Master und mehreren Slaves. Tatsächlich kann ein Master mehrere Slaves adressieren, indem ein Kopf implementiert wird.
Der Master könnte beispielsweise eine Anforderung senden oder rundsenden, und jeder Slave, der einen Datentransfer an den Master vornehmen möchte, zieht ein niedriges Bit in einem dem jeweiligen Slave zugewiesenen Zeitschlitz zurück. 12 zeigt drei Datenrahmen 1010, 1012, und 1014. Während des ersten Datenrahmens 1010 fragt der Master die Slaves ab. Jedem der Slaves ist ein Antwortbit zugewiesen, das von dem höchstwertigen Bit (MSB) anfängt und bis hinunter zu dem niedrigstwertigen Bit (LSB) reicht. Der exemplarische Slave Sm, dem an den Master zu übertragende Daten zur Verfügung stehen, antwortet während des dritten Zeitintervalls des m.ten Bits, d. h. des m.ten Übertragungsrahmens, mit einer logischen „1”. Der Master erfasst, dass die SICI-Leitung 150 auf Massepotenzial gezogen wird, und identifiziert den Slave Sm als den Urheber, da das m.te Bit dem Slave Sm zugewiesen ist. Andere Slaves haben während ihrer jeweiligen Zeitschlitze eventuell ebenfalls mit einer logischen „1” geantwortet, wodurch sie dem Master gegenüber angeben, dass sie ebenfalls Daten an den Master übertragen möchten. Im Anschluss an den ersten Datenrahmen 1010 warten alle Slaves auf eine slavespezifische Datenanforderung von dem Master.
Während des zweiten Datenrahmens 1012 fordert der Master den Slave Sm auf, die verfügbaren Daten zu senden. Zu diesem Zweck kann der zweite Datenrahmen 1012 eine Identifizierung des Slaves Sm aufweisen. Der zweite Datenrahmen 1012 muss vollständig neu übertragen werden, bevor der Slave Sm bestimmen kann, dass er der gewünschte Empfänger der durch den Master gesendeten Datenanforderung ist. Deshalb erfolgt während des zweiten Datenrahmens 1012 keine Datenübertragung von den Slaves an den Master.
Alle Slaves warten auf ihre jeweilige Datenanforderung von dem Master, bevor sie Daten an den Master zu übertragen beginnen.
Während des dritten Datenrahmens 1014 sendet der Master eine Anforderung an den Slave Sm, der aufgefordert wurde, während des vorherigen Datenrahmens 1012 Daten zu senden. Der Slave Sm kann nun mit den Daten antworten, die während des dritten Zeitintervalls übertragen werden sollen.
Man beachte, dass der zweite Datenrahmen 1012 und der dritte Datenrahmen 1014 für andere Slaves S0 bis Sm – 1 und Sm + 1 bis Sn wiederholt werden können. Demgemäß kann der Master während eines weiteren zweiten Datenrahmens 1012 Datenanforderungen an einzelne Slaves senden und während des entsprechenden dritten Datenrahmens 1014 die Daten von dem adressierten Slave empfangen.
Vor dem ersten Datenrahmen 1010 kann der Master eine Abfrageanforderung an den Slave bzw. die Slaves senden oder rundsenden. Die Abfrageanforderung kann jeden Slave veranlassen, zu überprüfen, ob er verfügbare Daten hat, die an den Master übertragen werden sollen. Falls dem so ist, kann der Slave ein Datenwort vorbereiten, das lauter Nullen enthält, mit Ausnahme einer logischen „1” an der Position, die einer Identifizierungsnummer des Slaves entspricht, z. B. an der m.ten Position des Datenwortes oder Datenrahmens. Während des anschließenden Datenrahmens 1010 kann der Slave dann das Datenwort übertragen, und die logische „1” an der m.ten Position gibt dem Master gegenüber an, dass der m.te Slave Sm Daten übertragen möchte. Somit ist die logische „1” eine positive Antwort auf die Abfrageanforderung des Masters.
Der zweite Datenrahmen 1012 enthält die Datenanforderung von dem Master bezüglich eines bestimmten Slaves. Der Slave empfängt die Datenanforderung von dem Master, nachdem die positive Antwort übertragen wurde, und stellt fest, ob die Datenanforderung eine Identifikation aufweist, die mit einer Lokale-Einrichtung-Identifikation des Slaves, d. h. seiner eigenen Identifikation, übereinstimmt. Die verfügbaren Daten werden anschließend während eines oder mehrerer dritter Zeitintervalle des dritten Datenrahmens 1014 anschließend an einen Abschluss der Datenanforderung 1012 an den Master übertragen. Bei dem in 12 veranschaulichten Beispiel weist ein Datenrahmen n Übertragungsrahmen auf.
Aus der Perspektive einer Slavekomponente weisen die in 12 veranschaulichten Vorgänge den Empfang einer Abfrageanforderung von einer entfernten Übertragungseinrichtung auf. Die Slavekomponente bestimmt anschließend, ob Daten, die an die entfernte Übertragungseinrichtung zu übertragen sind, verfügbar sind. Die Slavekomponente überträgt während eines dritten Zeitintervalls, das auf das zweite Zeitintervall folgt, eine positive Antwort auf die Abfrageanforderung an die entfernte Übertragungseinrichtung, falls zu übertragende Daten zur Verfügung stehen. Andernfalls bleibt die Slavekomponente still. Anschließend an ein Senden der positiven Antwort kann die entfernte Übertragungseinrichtung eine Datenanforderung an die Slavekomponente senden. Die Slavekomponente kann anschließend feststellen, ob die Datenanforderung eine Identifizierung aufweist, die mit einer Lokale-Einrichtung-Identifikation übereinstimmt. Falls die Datenanforderung eine übereinstimmende Lokale-Einrichtung-Identifikation aufweist, kann die Slavekomponente die verfügbaren Daten während eines oder mehrerer dritter Zeitintervalle eines oder mehrerer Übertragungsrahmen im Anschluss an einen Abschluss der Datenanforderung an die entfernte Übertragungseinrichtung übertragen.
Es ist auch möglich, eine Busaufzählung vorzunehmen, wie dies beispielsweise bei CAN-Bussen (CAN = Controller Area Network, Feldbusnorm) erfolgt. Ein Master sendet einen „Aufzählungsbefehl” an alle Teilnehmer. Anschließend sendet er einen Pseudobefehl, wobei jeder Teilnehmer eine ID zurücksendet. Die ID, die die meisten „Nullen” aufweist, gewinnt den Zyklus. Jeder Teilnehmer prüft auch den Rückwert und bemerkt, dass er aufgezählt wird, sobald die Sende-ID der empfangenen ID entspricht, und hört auf zu kommunizieren. So kann der Master einen weiteren Pseudobefehl senden, wobei wiederum die ID mit den meisten „Nullen” gewinnt, mit Ausnahme derjenigen, die bereits in dem letzten Zyklus aufgezählt wurde, und so weiter. Der Aufzählungsvorgang endet, wenn kein Teilnehmer auf den Pseudobefehl von dem Master antwortet. Es ist auch möglich, Busaufzählungen wie beispielsweise bei Ethernet vorzunehmen, wobei jeder Teilnehmer eine eindeutige ID aufweist und lediglich ein ähnliches Routen wie die ARP-Schicht (ARP = Address Resolution Protocol) in diesem Protokoll benötigt.
3 veranschaulicht auf schematische Weise eine Zusammenschaltung mehrerer Vorrichtungen 110 oder 160 über die Verbindung 150. Auf diese Weise kann eine SICI-Busoperation implementiert werden. Die Vorrichtungen 110 oder 160 können Masterkomponenten 110 oder Slavekomponenten 160 sein. Die SICI-Busoperation kann durch eine Masterkomponente 110 oder alternativ dazu unter Verwendung einer Multi-Master-Steuerung gesteuert werden.
Jede der Vorrichtungen 110 oder 160 weist den Eingangsverstärker 168, den Ausgangstreiber 164 und das ODER-Gatter 163 auf. Ferner weist jede Vorrichtung 110 oder 160 eine Protokolleinheit 570 auf, die über eine SICI-ein-Leitung mit einem Ausgang des Eingangsverstärkers 168 und über eine SICI-aus-Leitung mit einem Eingang des ODER-Gatters 163 verbunden ist. Die Protokolleinheit 570 kann beispielsweise einen Zähler und eine endliche Zustandsmaschine (FSM – finite state machine) aufweisen. Eine mögliche Konfiguration der Protokolleinheit 570 ist in dem schematischen Blockdiagramm der 7 gezeigt und wurde in der entsprechenden Beschreibung oben beschrieben.
Die Protokolleinheit 570 jeder Vorrichtung 160 kann mit einem Protokollstapel 1280 kommunizieren. Während die Protokolleinheit 570 dazu konfiguriert ist, elementare Kommunikationsaufgaben wie beispielsweise Bitsynchronisation, Bitdecodierung und Bitcodierung zu handhaben, liefert der Protokollstapel 1280 eine komplexere Kommunikationsfunktionalität. Bezüglich des OSI-Schichtmodells (OSI = Open Systems Interconnection, Kommunikation offener Systeme) gehört die Protokolleinheit 570 (vorwiegend) der physischen Schicht an, während der Protokollstapel 1280 der Datenverknüpfungsschicht zugeschrieben werden kann. Trotzdem können manche der durch die Protokolleinheit 570 durchgeführten Funktionen der Datenverknüpfungsschicht angehören, und/oder manche der durch den Protokollstapel 1280 bereitgestellten Funktionen können der physischen Schicht oder der Netzwerkschicht des OSI-Schichtmodells angehören. Der Protokollstapel 1280 kann einen eindeutigen Kopf mit einer logischen Adresse für jede Vorrichtung 160 liefern. Die logische Adresse einer bestimmten Vorrichtung 160 kann dazu verwendet werden, festzustellen, ob eine über die Verbindung 150 übertragene Nachricht für diese bestimmte Vorrichtung 160 bestimmt ist. Bei manchen Ausführungsbeispielen der hierin offenbarten Lehren kann der eindeutige Kopf mit der logischen Adresse auch dazu verwendet werden, den Urheber einer Nachricht zu identifizieren, die seitens der Vorrichtung 160 über die Verbindung 150 übertragen wurde. Der Protokollstapel 1280 kann ferner einen Kollisionsvermeidungsmechanismus und/oder einen Kollisionserfassungsmechanismus liefern. Im Prinzip kann eine mit der Verbindung 150 verbundene Netzwerkkomponente dazu konfiguriert sein, entweder als Vorrichtung 160 oder als Masterkomponente 110 zu fungieren. Insbesondere ist die Hardware in der Netzwerkkomponente 110 oder 160 zur Bildung einer Schnittstelle mit der Verbindung 150 bei einer Slavekomponente 160 und einer Masterkomponente 110 identisch oder zumindest sehr ähnlich. Somit ist keine (oder nur wenig) zusätzliche Hardware erforderlich, wenn eine Slavekomponente 160 auf eine Master/Slave-Komponente erweitert wird oder wenn eine Masterkomponente 110 auf eine Master/Slave-Komponente erweitert wird. Eine Kollision kann auftreten, falls zwei Netzwerkkomponenten gleichzeitig versuchen, die Steuerung der SICI-Busoperation als Masterkomponente 110 zu übernehmen. Der Protokollstapel 1280 kann diesen Konflikt beispielsweise deshalb erfassen, weil eine erwartete Bestätigung von einem gewünschten Kommunikationspartner nicht in angemessener Zeit seitens der (vorübergehenden) Masterkomponente 110 empfangen wird.
14 zeigt ein schematisches Schaltbild einer weiteren Konfiguration der hierin offenbarten Lehren, die die Übertragung eines alternativen Signals von dem Master an den Slave über die SICI-Leistung ermöglicht. Die Masterkomponente 1410 weist einen Ausgang 1442 für ein durch eine entsprechende Komponente erzeugtes alternatives Signal auf. Die Masterkomponente 1410 weist ferner einen Ausgang für ein Auswahlsignal auf, um das alternative Signal für eine Übertragung über die Verbindung 150 auszuwählen. Das Auswahlsignal wird an einen Schalter oder Multiplexer 1455 angelegt, der die Verbindung 150 entweder mit dem SICI-Ausgang 122 oder mit dem Ausgang 1442 des alternativen Signals verbindet. Bezüglich der Slavekomponente 1460 ist die Verbindung 150 mit einem Eingang/Ausgang 1462 verbunden, der intern mit dem Ausgangstreiber 164 und dem Eingangsverstärker 168 verbunden ist, wie oben beschrieben wurde, und auch mit einer oder mehreren Komponenten (nicht gezeigt, jedoch durch einen Pfeil angedeutet), die optionale überlagerte Signale (z. B. eine Programmierungsspannung für einen EEPROM) verarbeiten.
15 zeigt ein schematisches Schaltbild einer weiteren Konfiguration der hierin offenbarten Lehren, die eine zusätzliche Leitung 1555 zwischen dem Master und dem Slave für Anwendungs-Eingangs-/Ausgangs- oder alternative Test/Diagnose-Funktionen, die durch SICI-Schnittstellenbefehle aktiviert werden, verwendet. Die oberen Teile der Masterkomponente 1510 und der Slavekomponente 1560 sind im Wesentlichen identisch mit der Masterkomponente 110 und der Slavekomponente 160, die in 1 gezeigt sind. Außerdem weist die Masterkomponente 1510 einen Eingang/Ausgang 1542 für einen Anwendungs/I/O (Input/Output, Eingang/Ausgang) oder eine alternative Test/Diagnose-Funktion auf. Der Eingang/Ausgang 1542 ist über die zusätzliche Leitung 1555 mit einem Eingang/Ausgang 1582 der Slavekomponente 1560 verbunden. Innerhalb der Slavekomponente 1560 ist der Eingang/Ausgang 1582 mit einem Schalter 1584 verbunden, der die über die zusätzliche Leitung 1555 übertragenen Signale multiplexiert oder demultiplexiert. Der Schalter 1584 kann mit einer Komponente, die eine Hauptvorrichtungsfunktion liefert, und auch mit einer oder mehreren Komponenten, die eine alternative Test/Diagnose-Funktion liefert bzw. liefern, die durch SICI-Schnittstellenbefehle aktiviert wird, verbunden sein. In der Tat kann die Datenkommunikation über die SICI-Verbindung 150 dazu verwendet werden, den Schalter 1584 zu steuern und einen Testmodus oder einen Diagnosemodus der Slavekomponente 1560 oder einer anderen der Slavekomponente zugeordneten Komponente zu aktivieren.
16 zeigt ein schematisches Schaltbild einer weiteren Konfiguration der hierin offenbarten Lehren, die die Verwendung der SICI-Leitung für eine durch SICI-Schnittstellenbefehle aktivierte alternative Test/Diagnose-Funktion aktiviert. Bei dieser Konfiguration wird die Verbindung 150 für eine Datenübertragung von der Slavekomponente 1660 an die Masterkomponente 1610 bezüglich einer durch SICI-Schnittstellenbefehle aktivierten alternativen Test/Diagnose-Funktion verwendet. Die Slavekomponente 1660 weist einen Schalter 1684 entweder zum Verbinden des Eingangsverstärkers 163 und des Ausgangstreibers 164 oder der einen oder mehreren Komponenten, die die alternative Test/Diagnose-Funktion liefert bzw. liefern, mit dem Eingang/Ausgang 162 und somit der Verbindung 150 auf. Wie im Fall der 15 kann der Schalter 1684 über die SICI-Verbindung 150 gesteuert werden. Nachdem die alternative Test/Diagnose-Funktion anhand eines bestimmten Befehls aktiviert wurde, der über die SICI-Verbindung 150 an die Slavekomponente 1660 übertragen wurde, kann die Slavekomponente 1660 nach einer vorbestimmten Zeit automatisch in den normalen SICI-Betrieb zurückkehren. In der Masterkomponente 1610 ist der Eingangsverstärker 118 dazu konfiguriert, die von der Slavekomponente 1660 empfangenen Test/Diagnose-Daten zur Weiterverarbeitung weiterzuleiten.
17 zeigt ein schematisches Schaltbild gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der hierin offenbarten Lehren. Genauer gesagt zeigt 17 eine grundlegende Master/Slave-Konfiguration mit erweiterten Funktionen. Eine Verbindung 150 ist vorgesehen, um eine Datenübertragung zwischen einer Masterkomponente 1710 und einer Slavekomponente 1760 zu ermöglichen. Die Masterkomponente 1710 kann eine Mikrosteuerung (μC) oder ein Programmierer sein, die bzw. der dazu verwendet wird, einen internen EEPROM (electrically erasable programmable read only memory, elektrisch löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher) in der Slavekomponente 1760 zu programmieren. Die Slavekomponente 1760 kann beispielsweise ein Sensor oder ein anderes Peripheriegerät sein. Nichtsdestotrotz kann die Slavekomponente 1760 eine beliebige elektronische Vorrichtung sein, die eine geeignete Schnittstelle für die Verbindung 150 mit der Masterkomponente 1710 aufweist. Die Schnittstelle wird als SICI (serial inspection/configuration interface, serielle Prüfungs-/Konfigurationsschnittstelle) bezeichnet und ist dazu konfiguriert, Übertragungssignale, die auf der Verbindung 150 von der Masterkomponente 1710 auftreten, zu decodieren und optional Daten an die Masterkomponente 1710 zu übertragen. Obwohl der Name „serielle Prüfungs-/Konfigurationsschnittstelle” darauf schließen lassen könnte, dass sein Hautanwendungsgebiet im Zusammenhang mit einem Prüfen und Konfigurieren der Slavekomponente liegt, sind die hierin offenbarten Lehren nicht auf derartige Anwendungen beschränkt. Vielmehr könnte das vorgeschlagene Datenübertragungsschema für eine große Bandbreite von Anwendungen verwendet werden, beispielsweise Smartcards, tragbare Speichervorrichtungen, Fernsteuerungen usw.
Die Masterkomponente 1710 kann einen Ausgangstreiber 1724 in Form von Feldeffekttransistoren aufweisen. Falls dies der Fall ist, wird lediglich ein Eingang/Ausgang zum Eingeben und Ausgeben des Übertragungssignals an die/von der Masterkomponente 1710 benötigt. Im Gegensatz dazu wird in dem Fall, dass der Ausgangstreiber außerhalb der Masterkomponente 1710 liegt, ein Ausgang 114 für das Gatetreibersignal für den Ausgangstreiber benötigt, ebenso wie ein Eingang 112 für den Eingangsverstärker 118.
Ferner kann die Masterkomponente 1710 einen Ausgang 1742 für ein in der Masterkomponente 1710 erzeugtes alternatives Signal aufweisen. Das alternative Signal kann beispielsweise eine Programmierungsspannung für einen EEPROM der Slavekomponente 1760 sein. Der Ausgang 1742 des alternativen Signals kann mit einem entsprechenden Eingang 1782 des alternativen Signals der Slavekomponente 1760 über eine Alternativsignalleitung 1752 (als „alternatives Signal, parallele Verwendung” bezeichnet) verbunden sein.
Auf die Alternativsignalleitung 1752 kann verzichtet werden, falls eine als „verschachtelte Signalverwendung” bezeichnete andere Option implementiert wird. Falls die Option der verschachtelten Signalverwendung implementiert wird, weist die Verbindung 150 einen Schalter oder Multiplexer 1755 auf. In einer ersten Position verbindet der Schalter 1755 das Eingangs-/Ausgangstor 1712 der Masterkomponente 1710 mit dem Eingangs-/Ausgangstor 162 der Slavekomponente 1760. In der anderen Position verbindet der Schalter 1755 den Alternativsignalausgang 1742 der Masterkomponente 1710 mit dem Eingangs-/Ausgangstor 162 der Slavekomponente 1760. Der Schalter 1755 kann durch eine Alternativsignalauswahl gesteuert werden, die durch die Masterkomponente 1710 über einen Ausgang 1715 ausgegeben wird. In der Slavekomponente 1760 kann das über die Verbindung 150 übertragene alternative Signal von dem üblichen Signalweg zu anderen Teileinheiten der Slavekomponente 1760 abgezweigt werden, so dass optionale überlagerte Stützsignale (Unterstützungssignale, support signals) (z. B. Programmierungsspannung) die gewünschte Untereinheit (beispielsweise einen EEPROM) erreichen können. Falls die andere Option unter Verwendung der Alternativsignalleitung 1752 implementiert wird, können optionale getrennte Stützsignale wie beispielsweise die EEPROM-Programmierungsspannung über die Alternativsignalleitung 1752 übertragen werden, um eine parallele Verwendung der Verbindung 150 und der Alternativsignalverbindung 1752 anstelle einer verschachtelten Signalverwendung lediglich der Verbindung 150 bereitzustellen.
18 zeigt ein schematisches Schaltbild einer weiteren Konfiguration der hierin offenbarten Lehren. Bezüglich einer Datenkommunikation über die SICI-Schnittstelle, d. h. die Verbindung 150, sind die Masterkomponente 1810 und die Slavekomponente 1860 im Wesentlichen identisch mit der Masterkomponente 110 und der Slavekomponente 160, die in 1 gezeigt sind. Die Lastkapazität C_L 158 ist explizit in 18 gezeigt. Wie oben erläutert wurde, wird die Lastkapazität C_L üblicherweise durch Störeffekte an dem elektrischen Leiter der Verbindung 150 bewirkt. Trotzdem könnte ein zweckgebundener Kondensator vorgesehen werden, beispielsweise um die Spannung V_SICI an dem elektrischen Leiter der Verbindung 150 zu stabilisieren oder zu glätten.
Zusätzlich zu dem in 1 Gezeigten weist der in 18 veranschaulichte Master 1810 eine Schaltungsanordnung auf, die dazu konfiguriert ist, einen Spannungspuls (Vpulse) zu erzeugen, der beispielsweise als Programmierungsspannung für einen EEPROM in der Slavekomponente 1860 verwendet oder damit verbunden werden soll. Der Spannungspuls wird seitens der Masterkomponente 1810 an einem Ausgang 1842 als digitales Signal ausgegeben. Das digitale Signal kann wechselweise eine Randspannung V_MARGIN oder die Programmierungsspannung V_PROG darstellen. Der Ausgang 1842 ist mit einem Digital/Analog-Wandler (DAC – digital-to-analog converter) 1853 verbunden, der das digitale Signal in ein analoges Signal umwandelt. Das durch den DAC 1853 ausgegebene analoge Signal steuert eine Pulsspannungsquelle 1857. Die Pulsspannungsquelle 1857 erzeugt eine Spannung V_EEPROM, die an einen Eingang 1882 der Slavekomponente 1860 angelegt wird. Intern legt die Slavekomponente 1860 die Spannung V_EEPROM an den EEPROM an. Der (imaginäre) Kasten 1850 in 18 enthält die Elemente, die zur EEPROM-Programmierung verwendet werden.
Wie in 18 gezeigt ist, können zusätzliche Leitungen verwendet werden (wie durch den Kasten 1850 angegeben ist), um beispielsweise die Programmierungsspannung (V_EEPROM) für eine Programmierungsschnittstelle bereitzustellen. Die SICI wäre allgemein in der Lage, diese Funktionalität ebenfalls auf der einzelnen Leitung 150 zu übertragen (im Zeitmultiplexbetrieb, das heißt in den Phasen, in denen die einzelne Verbindungsschnittstelle unter Verwendung lediglich des Pull-up-Widerstands 156 „passiv” getrieben wird). Die in 17 gezeigte Option einer verschachtelten Signalverwendung veranschaulicht, wie ein derartiges Zeitmultiplexieren von Kommunikationssignalen und von Programmierungsspannung an der Verbindung 150 implementiert werden kann.
Bezüglich der Anwendungsseite der hierin offenbarten Lehren sind verschiedene Szenarios zum Implementieren der hierin offenbarten Lehren in Systemen möglich, um Merkmale wie beispielsweise eine „schaltungsintegrierte Programmierung”, „schaltungsintegrierte Fehlerbeseitigung” oder „schaltungsintegrierte Auswertung” zu unterstützen. Die 19 bis 22 veranschaulichen vier dieser Szenarien. Man beachte, dass eine SPI-Verbindung, die möglicherweise vorliegen kann, in den 19 bis 22 nicht gezeigt ist.
19 veranschaulicht einen Auswertungsmodus, der einen (nicht gezeigten) externen Programmierer verwendet. Eine Vorrichtung 1960 ist anhand einer Versorgungsverbindung VDD 1990, einer Erdverbindung GND 1902 und einer einzelnen Datenleitung 1950, die als „SICI” bezeichnet wird und beispielsweise dem elektrischen Leiter der in 1 gezeigten Verbindung 150 entspricht, mit einem Komponentenmikroprozessor (μC) 1910 verbunden. Der Mikroprozessor 1910 ist dazu konfiguriert, vorwiegend als Masterkomponente zu fungieren, und die Vorrichtung 1960 ist dazu konfiguriert, vorwiegend als Slavekomponente zu fungieren. Man beachte jedoch, dass die Masterkonfiguration und die Slavekonfiguration des Mikroprozessors 1910 und der Vorrichtung 1960 während des Betriebs der in 19 gezeigten Anordnung geändert werden kann. Der Pull-up-Widerstand 1956 ist zwischen die Versorgungsverbindung 1990 und die einzelne Datenleitung 1950 geschaltet. Ein Kopf mit drei Anschlüssen 1906 ist dazu konfiguriert, ein Abgreifen der einzelnen Datenleitung 1950 und der Erdverbindung 1902 zu ermöglichen. Ferner ist der Kopf mit drei Anschlüssen mit einer Rücksetzleitung 1904 verbunden, anhand derer die Masterkomponente 1910 im Anschluss an ein entsprechendes Rücksetzsignal, das durch den externen Programmierer erzeugt wird, zurückgesetzt werden kann. Die Rücksetzleitung 1904 ist vorgesehen, um die Masterkomponente 1910 zu deaktivieren, während der externe Programmierer auf die Slavekomponente 1960 zugreift. Ein weiterer Zweck der Rücksetzleitung 1904 besteht darin, die Masterkomponente 1910 neu zu starten, nachdem eine Änderung der Einstellungen der Slavekomponente 1960 vorgenommen wurde.
Während der externe Programmierer mit dem Kopf mit drei Anschlüssen 1906 verbunden ist, wird die Masterkomponente 1910 in einem Offener-Drain-Modus betrieben. Wenn der externe Programmierer über dem Kopf mit drei Anschlüssen mit der Slavekomponente verbunden ist, kann der externe Programmierer die Rolle der Masterkomponente annehmen und die Datenübertragung an die/von der Slavekomponente 1960 statt der üblichen Masterkomponente 1910 steuern. Demgemäß kann der externe Programmierer eine Datenkommunikationsvorrichtung aufweisen, wie sie oben umrissen wurde, und dazu konfiguriert sein, als Masterkomponente zu fungieren. Alternativ dazu könnte die Vorrichtung 1960 als Masterkomponente fungieren, und der externe Programmierer könnte als Slavekomponente fungieren.
20 veranschaulicht einen Auswertungsmodus, der eine Anwendungsmikrosteuerung (μC) als Masterkomponente 2010 verwendet. Eine Einzelleitungs-„Master”-Kommunikation wird durch die Mikrosteuerung 2010 erzeugt. Ein N-MOS-Feldeffekttransistor 2006 ist an seinem Drainanschluss mit der einzelnen Datenleitung 1950 „SICI” und an seinem Sourceanschluss mit der Erdverbindung 1902 verbunden. Der Gateanschluss des N-MOS-Feldeffekttransistors 2006 ist über eine Gateverbindung 2004 mit der Mikrosteuerung 2010 verbunden, so dass die μC 2010 den Feldeffekttransistor 2006 steuern kann. Der N-MOS-Feldeffekttransistor wird üblicherweise nur auf Platinen vorhanden, die zur Auswertung verwendet werden.
21 veranschaulicht eine Konfiguration, die für eine schaltungsintegrierte Programmierung unter Verwendung eines (nicht gezeigten) externen Programmierers vorbereitet wird. Das in 21 veranschaulichte Szenario beruht darauf, dass der Auswertungsmodus einen in 19 veranschaulichten externen Programmierer verwendet. Ferner sind eine als „Vprog” bezeichnete Leitung und eine als „I/O” bezeichnete Leitung 2107 vorgesehen. Die Leitung „I/O” 2107 ist mit einem Anschluss des Mikroprozessors 2110 verbunden. Die Leitung „Vprog” ist mit der Vorrichtung 2160 verbunden. Ein Schutzwiderstand Rprot 2103 ist mit der I/O-Verbindung 2107 und der Vprog-Leitung in Reihe geschaltet. Eine Schutzdiode Dprot 2108 ist zwischen die Leitung I/O 2107 und die Versorgungsverbindung 1990 geschaltet.
Der externe Programmierer kann über einen Kopf mit fünf Anschlüssen mit der Schaltung verbunden sein. Der Kopf mit fünf Anschlüssen weist zwei Teile auf. Ein erster Teil des Kopfes mit fünf Anschlüssen entspricht dem in 19 gezeigten Kopf mit 3 Anschlüssen. Ein zweiter Teil 2106 des Kopfes weist zwei weitere Anschlüsse auf und liefert über die Vprog-Leitung einen Zugriff auf die Versorgungsspannung VDD und auf die Vorrichtung 2160.
Der Schutzwiderstand 2103 und die Schutzdiode 2108 werden üblicherweise benötigt, um die Mikrosteuerung 2110 vor einer Programmierungsspannung zu schützen, die während einer schaltungsintegrierten Programmierung an die Slavekomponente 2160 angelegt wird. Die Schutzdiode 2108 ist später vielleicht nicht vorhanden. Die Schutzdiode 2108 kann eine Diode gegen die Versorgungsspannung VDD (wie gezeigt ist) oder eine Zener-Diode gegen Masse 1902 sein. Die Auswahl des Diodentyps und dessen, wie die Diode angeschlossen ist, hängt von den Ausgangsbetriebsdaten der Mikrosteuerung 2110 ab.
22 veranschaulicht einen Auswertungsmodus, der eine Mikrosteuerung plus externe Programmierung verwendet. Die in den 22 gezeigte Konfiguration ist im Wesentlichen eine Kombination der in den 20 und 21 gezeigten Konfigurationen. Deshalb wird auf die entsprechende Beschreibung der 20 und 21 Bezug genommen. Die Masterkomponente weist das Bezugszeichen 2210 auf, und die Slavekomponente weist das Bezugszeichen 2260 auf.
23 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Datenkommunikationsvorrichtung 2310 (beispielsweise die oben beschriebene Masterkomponente) gemäß einem Ausführungsbeispiel der hierin offenbarten Lehren. Die Datenkommunikationsvorrichtung empfängt einen Datenwert, der an dem Datenwerteingang 2309 übertragen werden soll. Innerhalb der Datenkommunikationsvorrichtung 2310 wird der Datenwert an einen Arbeitszyklusbestimmer 2311 weitergeleitet. Der Arbeitszyklusbestimmer 2311 ist dazu konfiguriert, einen Arbeitszyklus eines Pulsbreitenmodulationszyklus zu bestimmen. Der Arbeitszyklus entspricht dem zu übertragenden Datenwert und gibt ein Verhältnis der jeweiligen Dauer eines ersten Zeitintervalls und eines zweiten Zeitintervalls an. Der Arbeitszyklusbestimmer 2311 ist dazu konfiguriert, den ermittelten Arbeitszyklus an einen Zeitintervalldauerbestimmer 2313 weiterzuleiten. Ein weiterer Eingang für den Zeitintervalldauerbestimmer 2313 wird durch eine Zyklusdauereinstellvorrichtung 2315 bereitgestellt, die dazu konfiguriert ist, die Zyklusdauer für eine bevorstehende Übertragung des Datenwerts seitens einer Übertragungseinrichtung, d. h. der Datenkommunikationsvorrichtung 2310, einzustellen.
Der Zeitintervalldauerbestimmer 2313 verwendet den durch den Arbeitszyklusbestimmer 2311 bereitgestellten Arbeitszyklus und die durch die Zyklusdauereinstellvorrichtung 2315 bereitgestellte Zyklusdauer, um die Dauer des ersten Zeitintervalls und des zweiten Zeitintervalls zu bestimmen. Entsprechende Zeitsteuerungsinformationen für ein Signalschalten werden seitens des Zeitintervalldauerbestimmers 2313 an eine Übertragungssignalschaltvorrichtung 2317 ausgegeben, die dazu konfiguriert ist, ein Übertragungssignal von einem ersten Signalwert auf einen zweiten Signalwert zu schalten, und umgekehrt. Die Übertragungssignalschaltvorrichtung wird durch den Zeitdauerbestimmer bezüglich der Dauer des ersten Zeitintervalls und des zweiten Zeitintervalls gesteuert. Das erste Zeitintervall wird durch ein erstes Schaltereignis an einem Anfang des ersten Zeitintervalls und ein zweites Schaltereignis an dem Ende des ersten Zeitintervalls begrenzt. Das erste und das zweite Schaltereignis werden durch die Übertragungssignalschaltvorrichtung 2317 durchgeführt. Das zweite Zeitintervall liegt zwischen dem zweiten Schaltereignis und dem dritten Schaltereignis, die durch die Übertragungssignalschaltvorrichtung 2317 durchgeführt werden. Die Schaltereignisse können ansteigende und abfallende Flanken des Übertragungssignals sein. Die Übertragungssignalschaltvorrichtung 2317 kann einen Ausgangstreiber wie beispielsweise den in 1 gezeigten Ausgangstreiber 124 aufweisen.
Obwohl manche Aspekte im Kontext einer Vorrichtung beschrieben wurden, ist klar, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, wobei ein Block oder ein Bauelement einem Verfahrensschritt oder einem Merkmal eines Verfahrensschritts entspricht. Analog dazu stellen Aspekte, die im Kontext eines Verfahrensschritts beschrieben sind, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Postens oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar. Manche oder alle Verfahrensschritte können durch eine (oder unter Verwendung einer) Hardwarevorrichtung wie beispielsweise einen Mikroprozessor, einen programmierbaren Computer oder eine elektronische Schaltung ausgeführt werden. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann bzw. können ein oder mehrere der wichtigsten Verfahrensschritte durch eine solche Vorrichtung ausgeführt werden.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele sollen die Prinzipien der vorliegenden Erfindung lediglich veranschaulichen. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, lediglich durch den Schutzumfang der folgenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten beschränkt zu sein, die anhand einer Beschreibung und Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert werden.

Claims

Verfahren zum Empfangen einer Datenübertragung, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Erfassen eines ersten Schaltens eines Übertragungssignals auf einen ersten Signalwert, wobei das erste Schalten einer Flanke des Übertragungssignals entspricht (802); Starten einer Messung einer Dauer eines ersten Zeitintervalls, das mit dem Erfassen des ersten Schaltens des Übertragungssignals beginnt (804); Erfassen eines zweiten Schaltens des Übertragungssignals auf einen zweiten Signalwert, Beenden der Messung der Dauer des ersten Zeitintervalls und Starten einer zweiten Messung einer Dauer eines zweiten Zeitintervalls (806); Erfassen eines dritten Schaltens des Übertragungssignals auf den ersten Signalwert oder auf einen dritten Signalwert und Beenden der zweiten Messung ansprechend auf ein Erfassen des dritten Schaltens (808); Bestimmen einer Beziehung der jeweiligen Dauer des ersten Zeitintervalls und des zweiten Zeitintervalls anhand der ersten Messung und der zweiten Messung (810); und Bestimmen eines Datenwerts des Übertragungssignals auf der Basis der ermittelten Beziehung der jeweiligen Dauer des ersten Zeitintervalls und des zweiten Zeitintervalls (812).
Verfahren gemäß Anspruch 1, das ferner folgende Schritte aufweist: Einstellen einer Dauer eines dritten Zeitintervalls, das auf das zweite Zeitintervall folgt, auf der Basis der jeweiligen Dauer des ersten Zeitintervalls und des zweiten Zeitintervalls; und Übertragen eines Antwortsignals während des dritten Zeitintervalls.
Verfahren gemäß Anspruch 2, bei dem die Dauer des dritten Zeitintervalls als Absolutwert bestimmt und eingestellt wird, der auf eine Differenz der jeweiligen Dauer des ersten Zeitintervalls und des zweiten Zeitintervalls bezogen ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Messung der Dauer des ersten Zeitintervalls ein Zählen von Zeiteinheiten aufweist und bei dem die Messung der Dauer des zweiten Zeitintervalls ein Zählen von Zeiteinheiten aufweist, wobei das Bestimmen der Beziehung zwischen der jeweiligen Dauer des ersten Zeitintervalls und des zweiten Zeitintervalls ein Bestimmen dessen aufweist, ob ein erster Zeiteinheitszählwert größer ist als ein zweiter Zeiteinheitszählwert, wobei der erste Zeiteinheitszählwert einer Anzahl von Zeiteinheiten in dem ersten Zeitintervall entspricht und der zweite Zeiteinheitszählwert einer Anzahl von Zeiteinheiten in dem zweiten Zeitintervall entspricht.
Verfahren gemäß Anspruch 4, bei dem die Zeiteinheiten während des ersten Zeitintervalls in einer Richtung von einem anfänglichen Zeiteinheitszählwert zu dem ersten Zeiteinheitszählwert vorwärts gezählt werden und bei dem die Zeiteinheiten während des zweiten Zeitintervalls beginnend bei dem ersten Zeiteinheitszählwert in einer zu der ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung gezählt werden, wobei das Verfahren ferner folgenden Schritt aufweist: Bestimmen, ob am Ende des zweiten Zeitintervalls der zweite Zeiteinheitszählwert höher oder niedriger ist als der anfängliche Zeiteinheitszählwert zu Beginn des ersten Zeitintervalls, um die Beziehung der jeweiligen Dauer des ersten Zeitintervalls und des zweiten Zeitintervalls zu bestimmen.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, das ferner folgende Schritte aufweist: Empfangen einer Abfrageanforderung von einer entfernten Übertragungseinrichtung; Bestimmen, ob Daten, die an die entfernte Übertragungseinrichtung übertragen werden sollen, verfügbar sind; und Übertragen einer positiven Antwort auf die Abfrageanforderung an die entfernte Übertragungseinrichtung während eines dritten Zeitintervalls, das auf das zweite Zeitintervall folgt, falls zu übertragende Daten verfügbar sind.
Verfahren gemäß Anspruch 6, bei dem ein Übertragungsrahmen der Datenübertragung das erste Zeitintervall, das zweite Zeitintervall und das dritte Zeitintervall aufweist, wobei das Verfahren ferner folgende Schritte aufweist: Empfangen einer Datenanforderung von der entfernten Übertragungseinrichtung, nachdem die positive Antwort übertragen wurde; Feststellen, ob die Datenanforderung eine Identifizierung aufweist, die mit einer Identifizierung einer lokalen Einrichtung übereinstimmt; und Übertragen der verfügbaren Daten an die entfernte Übertragungseinrichtung während eines oder mehrerer dritter Zeitintervalle eines oder mehrerer Übertragungsrahmen anschließend an einen Abschluss der Datenanforderung.
Datenübertragungsverfahren, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Einstellen einer Zyklusdauer für eine bevorstehende Übertragung eines Datenwertes durch eine Übertragungseinrichtung (702); Bestimmen einer Beziehung zwischen der jeweiligen Dauer eines ersten Zeitintervalls und eines zweiten Zeitintervalls auf der Basis des zu übertragenden Datenwerts (704); Bestimmen der jeweiligen Dauer des ersten Zeitintervalls und des zweiten Zeitintervalls auf der Basis der Zyklusdauer und der Beziehung (706); Schalten eines Übertragungssignals auf einen ersten Signalwert, um eine Flanke des Übertragungssignals zu erzeugen (708); Halten des ersten Signalwerts während des ersten Zeitintervalls (710); Schalten des Übertragungssignals auf einen zweiten Signalwert, um eine andere Flanke des Übertragungssignals zu erzeugen (712); Halten des zweiten Signalwerts während des zweiten Zeitintervalls (714); und Schalten des Übertragungssignals auf den ersten Signalwert oder einen dritten Signalwert, um ein Ende des zweiten Zeitintervalls einer Empfangseinrichtung anzuzeigen, die dazu konfiguriert ist, die Flanken des Übertragungssignals, die durch das Schalten des Übertragungssignals bewirkt werden, zu erfassen (716).
Verfahren gemäß Anspruch 8, das ferner folgenden Schritt aufweist: Empfangen eines Antwortsignals von der Empfangseinrichtung während eines dritten Zeitintervalls, der auf das zweite Zeitintervall folgt.
Verfahren gemäß Anspruch 9, das ferner folgenden Schritt aufweist: Bestimmen einer Dauer des dritten Zeitintervalls als Funktion der jeweiligen Dauer des ersten Zeitintervalls und des zweiten Zeitintervalls.
Verfahren gemäß Anspruch 10, bei dem eine Dauer des dritten Zeitintervalls im Wesentlichen gleich einem Absolutwert einer Differenz zwischen der jeweiligen Dauer des ersten Zeitintervalls und des zweiten Zeitintervalls ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 11, bei dem das erste Zeitintervall und das zweite Zeitintervall einen Pulsbreitenmodulationszyklus bilden, wobei ein Arbeitszyklus des Pulsbreitenmodulationszyklus einem Verhältnis der jeweiligen Dauer des ersten Zeitintervalls und des zweiten Zeitintervalls entspricht und für den Datenwert, der durch die Übertragungseinrichtung übertragen werden soll, niedrig oder tief ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 12, das ferner folgende Schritte aufweist: Übertragen einer Abfrageanforderung von der Übertragungseinrichtung an die Empfangseinrichtung; Bestimmen, ob die Empfangseinrichtung eine Antwort auf die Abfrageanforderung gesendet hat; Übertragen einer Datenanforderung in Bezug auf angeforderte Daten an die Empfangseinrichtung, falls die Empfangseinrichtung eine positive Antwort auf die Abfrageanforderung gesendet hat; und Empfangen der angeforderten Daten von der Empfangseinrichtung.
Verfahren gemäß Anspruch 13, bei dem die Abfrageanforderung an zumindest eine weitere Empfangseinrichtung übertragen wird, wobei die Datenanforderung an die Empfangseinrichtung eine Identifizierung der Empfangseinrichtung aufweist.
Datenkommunikationsvorrichtung, die folgende Merkmale aufweist: einen Übertragungssignaleingang, der dazu konfiguriert ist, ein durch eine entfernte Datenkommunikationsvorrichtung emittiertes Übertragungssignal zu empfangen; einen Flankendetektor, der dazu konfiguriert ist, zumindest entweder eine vorauseilende Flanke und/oder eine nacheilende Flanke eines Signalwerts des Übertragungssignals zu erfassen; einen Zähler, der dazu konfiguriert ist, auf einen Empfang einer vorauseilenden Flanke des Übertragungssignals in einer ersten Richtung zu zählen und auf einen Empfang einer nacheilenden Flanke des Übertragungssignals in einer zu der ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung zu zählen; eine Zustandsmaschine, die dazu konfiguriert ist, zumindest ein erstes Zeitintervall und ein zweites Zeitintervall eines Pulsbreitenmodulationszyklus zu identifizieren, wobei das erste Zeitintervall durch eine vorauseilende Flanke und eine nacheilende Flanke des Übertragungssignals begrenzt wird und das zweite Zeitintervall durch die nacheilende Flanke des Übertragungssignals und eine weitere vorauseilende Flanke des Übertragungssignals begrenzt wird, oder umgekehrt; einen Zählerauswerter, der dazu konfiguriert ist, zu bestimmen, ob ein Zählerwert des Zählers an einem Ende des zweiten Zeitintervalls über oder unter einem anfänglichen Zählerwert zu Beginn des ersten Zeitintervalls liegt, und aus der Tatsache, dass der Zählerwert am Ende des zweiten Zeitintervalls über oder unter dem anfänglichen Zählerwert liegt, einen Datenwert abzuleiten, der von der entfernten Datenkommunikationseinrichtung an die Datenkommunikationseinrichtung übertragen werden soll.
Datenkommunikationsvorrichtung gemäß Anspruch 15, bei der die Zustandsmaschine ferner dazu konfiguriert ist, den Zähler dahin gehend zu steuern, am Ende des zweiten Zeitintervalls in der zweiten Richtung, die von dem Zählerwert beginnt, der am Ende des zweiten Zeitintervalls erreicht wurde, bis zu dem anfänglichen Wert zu zählen, wobei die Datenkommunikationsvorrichtung ferner folgendes Merkmal aufweist: eine Übertragungssignalschaltvorrichtung, die dazu konfiguriert ist, ein Rückübertragungssignal von einem zweiten Signalwert auf einen ersten Signalwert zu schalten, wobei das Rückübertragungssignal während des dritten Zeitintervalls von der Datenkommunikationsvorrichtung an die entfernte Datenkommunikationsvorrichtung übertragen werden soll, wobei die Übertragungssignalschaltvorrichtung ferner dazu konfiguriert ist, den Signalwert des Rückübertragungssignals auf der Basis eines Datenwerts einzustellen, der von der Datenkommunikationsvorrichtung an die entfernte Datenkommunikationsvorrichtung übertragen werden soll.
Datenkommunikationsvorrichtung gemäß Anspruch 16, bei der eine Dauer des dritten Zeitintervalls als Absolutwert der Differenz zwischen der jeweiligen Dauer des ersten und des zweiten Zeitintervalls bestimmt wird.
Datenkommunikationsvorrichtung, die folgende Merkmale aufweist: einen Übertragungssignaleingang, der dazu konfiguriert ist, ein durch eine entfernte Datenkommunikationsvorrichtung emittiertes Übertragungssignal zu empfangen; einen Flankendetektor, der dazu konfiguriert ist, zumindest entweder eine vorauseilende Flanke und/oder eine nacheilende Flanke in dem Übertragungssignal zu erfassen; einen Arbeitszyklusauswerter, der dazu konfiguriert ist, Flankenerfassungsinformationen von dem Flankendetektor zu empfangen, die eine Bestimmung einer Beziehung einer Dauer eines ersten Zeitintervalls und einer Dauer eines zweiten Zeitintervalls eines Pulsbreitenmodulationszyklus in dem Übertragungssignal ermöglichen, wobei der Arbeitszyklusauswerter ferner dazu konfiguriert ist, Arbeitszyklusinformationen auf der Basis der jeweiligen Dauer des ersten Zeitintervalls und des zweiten Zeitintervalls zu bestimmen; und einen Datenwertbereitsteller, der dazu konfiguriert ist, auf der Basis der ermittelten Arbeitszyklusinformationen einen Datenwert bereitzustellen, der über das Übertragungssignal an die Datenkommunikationsvorrichtung übertragen wird.
Datenkommunikationsvorrichtung, die folgende Merkmale aufweist: eine Einrichtung zum Empfangen eines durch eine entfernte Datenkommunikationsvorrichtung emittierten Übertragungssignals; eine Einrichtung zum Erfassen einer Flanke in dem Übertragungssignal; eine Einrichtung zum Bestimmen eines Arbeitszyklus eines Pulsbreitenmodulationszyklus in dem Übertragungssignal auf der Basis von Flankenerfassungsinformationen, die durch die Einrichtung zum Erfassen einer Flanke bereitgestellt werden, wobei der Arbeitszyklus für ein Verhältnis einer jeweiligen Dauer von zwei Zeitintervallen, die durch Flanken in dem Übertragungssignal begrenzt werden, repräsentativ ist; eine Einrichtung zum Bestimmen einer Beziehung des Arbeitszyklus und einer Schwelle; eine Einrichtung zum Bereitstellen – auf der Basis der ermittelten Beziehung des Arbeitszyklus und der Schwelle – eines Datenwerts, der über das Übertragungssignal an die Datenkommunikationsvorrichtung übertragen wird.
Datenkommunikationsvorrichtung, die folgende Merkmale aufweist: einen Datenwerteingang, der dazu konfiguriert ist, einen Datenwert, der durch die Datenkommunikationsvorrichtung übertragen werden soll, zu empfangen; eine Zyklusdauereinstellvorrichtung, die dazu konfiguriert ist, eine Zyklusdauer für eine bevorstehende Übertragung eines Datenwertes durch eine Übertragungseinrichtung einzustellen; einen Arbeitszyklusbestimmer, der dazu konfiguriert ist, einen Arbeitszyklus eines Pulsbreitenmodulationszyklus zu bestimmen, wobei der Arbeitszyklus dem zu übertragenden Datenwert entspricht und ein Verhältnis einer Dauer des ersten Zeitintervalls und einer Dauer des zweiten Zeitintervalls angibt; einen Zeitintervalldauerbestimmer, der dazu konfiguriert ist, die jeweilige Dauer des ersten Zeitintervalls und des zweiten Zeitintervalls auf der Basis des ermittelten Arbeitszyklus und der ermittelten Zyklusdauer zu bestimmen; und eine Übertragungssignalschaltvorrichtung, die dazu konfiguriert ist, ein Schalten eines Übertragungssignals von einem ersten Signalwert auf einen zweiten Signalwert, und umgekehrt, zu bewirken, wobei die Übertragungssignalschaltvorrichtung durch den Zeitdauerbestimmer bezüglich der jeweiligen Dauer des ersten Zeitintervalls und des zweiten Zeitintervalls gesteuert wird, wobei das erste Zeitintervall zwischen einem ersten Schaltereignis und einem zweiten Schaltereignis, die durch die Übertragungssignalschaltvorrichtung durchgeführt werden, liegt, und das zweite Zeitintervall zwischen dem zweiten Schaltereignis und einem dritten Schaltereignis, die durch die Übertragungssignalschaltvorrichtung durchgeführt werden, liegt.
Datenkommunikationsvorrichtung gemäß Anspruch 20, die ferner folgende Merkmale aufweist: einen Übertragungssignalausgang, der dazu konfiguriert ist, über eine elektrische Verbindung mit einer entfernten Datenkommunikationsvorrichtung verbunden zu werden, wobei ein elektrisches Potenzial an der elektrischen Verbindung für das Übertragungssignal repräsentativ ist; wobei die Übertragungssignalschaltvorrichtung ein Schaltelement aufweist, das dazu konfiguriert ist, ansprechend auf ein Schaltelementsteuersignal, das auf dem durch den Arbeitszyklusbestimmer ermittelten Arbeitszyklus beruht, selektiv ein elektrisches Potenzial an die elektrische Verbindung anzulegen.
Datenkommunikationsvorrichtung gemäß Anspruch 21, bei der das Schaltelement zwischen die elektrische Verbindung und ein Referenzpotenzial geschaltet ist und bei der ein Pull-up-Widerstand zwischen die elektrische Verbindung und ein Versorgungspotenzial geschaltet ist, so dass das Schaltelement dazu konfiguriert ist, das Referenzpotenzial an die elektrische Verbindung anzulegen, wenn sich das Schaltelement in einem leitenden Zustand befindet, und dass das Versorgungspotenzial aufgrund einer Wirkung des Pull-up-Widerstands an die elektrische Verbindung angelegt wird, wenn sich das Schaltelement in einem nicht-leitenden Zustand befindet.
Datenkommunikationsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 20 bis 22, die ferner folgendes Merkmal aufweist: eine Zeitsteuerung, die dazu konfiguriert ist, eine Zeitbasis für die Datenkommunikationsvorrichtung zu liefern; wobei der Arbeitszyklusbestimmer dazu konfiguriert ist, zu bestimmen, dass die jeweilige Dauer des ersten Zeitintervalls und des zweiten Zeitintervalls Vielfache einer seitens der Zeitsteuerung bereitgestellten Grundzeiteinheit sind.
Datenkommunikationsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 20 bis 23, die ferner folgende Merkmale aufweist: einen Übertragungssignaleingang, der dazu konfiguriert ist, ein ankommendes Übertragungssignal von einer entfernten Datenkommunikationsvorrichtung zu empfangen und einen Signalwert des ankommenden Übertragungssignals zu bestimmen; wobei der Arbeitszyklusbestimmer ferner dazu konfiguriert ist, den Übertragungssignaleingang während eines auf das zweite Zeitintervall folgenden dritten Zeitintervalls zu aktivieren, um eine Datenkommunikation, die in dem ankommenden Übertragungssignal von der entfernten Datenkommunikationsvorrichtung an die Datenkommunikationsvorrichtung vorliegt, zu empfangen und zu verarbeiten.
Datenkommunikationsvorrichtung gemäß Anspruch 24, bei der der Arbeitszyklusbestimmer ferner dazu konfiguriert ist, eine Dauer des dritten Zeitintervalls als Funktion der jeweiligen Dauer des ersten Zeitintervalls und des zweiten Zeitintervalls zu bestimmen.
Datenkommunikationsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 20 bis 25, die ferner einen Programmierungsspannungsgenerator aufweist, der dazu konfiguriert ist, eine Programmierungsspannung für einen elektrisch löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EEPROM) zu erzeugen, wobei der elektrisch löschbare programmierbare Nur-Lese-Speicher einer entfernten Datenkommunikationsvorrichtung zugeordnet ist, die anhand einer elektrischen Verbindung mit der Datenkommunikationsvorrichtung verbunden ist.
Datenkommunikationsvorrichtung gemäß Anspruch 26, bei der der Programmierungsspannungsgenerator und das Übertragungssignalschaltelement beide mit der elektrischen Verbindung zwischen der Datenkommunikationsvorrichtung und der entfernten Datenkommunikationsvorrichtung verbunden sind, so dass die elektrische Verbindung sowohl für Datenkommunikationszwecke als auch für Zwecke eines Programmierens des elektrisch löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speichers genutzt wird.
Datenkommunikationsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 27, die ferner folgende Merkmale aufweist: einen Abfrageanforderungsgenerator, der dazu konfiguriert ist, eine Abfrageanforderung an zumindest eine entfernte Datenkommunikationsvorrichtung zu erzeugen, wobei die Abfrageanforderung ein spezifisches Datenwertmuster aufweist, das seitens des Arbeitszyklusbestimmers verarbeitet werden soll, um der Übertragungssignalschaltvorrichtung eine entsprechende Steuersignalsequenz bereitzustellen, wobei die Steuersignalsequenz eine Mehrzahl von Datenwerten aufweist, die nacheinander übertragen werden sollen; einen Abfrageantwortauswerter, der dazu konfiguriert ist, eine Abfrageantwort von der zumindest einen entfernten Datenkommunikationsvorrichtung zu empfangen und auszuwerten, wobei die Abfrageantwort angibt, ob die zumindest eine entfernte Datenkommunikationsvorrichtung Daten zur Verfügung hat, die von der zumindest einen entfernten Datenkommunikationsvorrichtung an die Datenkommunikationsvorrichtung kommuniziert werden sollen.