DE102014113373A1

DE102014113373A1 - Erweiterte serielle Schnittstellensysteme und Verfahren mit einem höheren Durchsatz

Info

Publication number: DE102014113373A1
Application number: DE102014113373.0A
Authority: DE
Inventors: David Levy
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2013-09-18
Filing date: 2014-09-17
Publication date: 2015-03-19
Also published as: US20150081940A1; CN104461991A; US9471523B2; CN104461991B

Abstract

Ein erweitertes serielles Schnittstellensystem wird offenbart. Das System umfasst eine Master-Komponente und eine Slave-Komponente. Die Master-Komponente ist ausgelegt, in einem Standard-Modus und einem erweiterte Modus für eine Kommunikation zu arbeiten. Die Master-Komponente umfasst Standard-Anschlüsse und hybride Anschlüsse. Nur die Standard-Anschlüsse werden zum Kommunizieren im Standard-Modus verwendet. Die hybriden Anschlüsse und die Standard-Anschlüsse werden zum Kommunizieren im erweiterten Modus verwendet. Die Slave-Komponente ist ausgelegt, im erweiterten Modus zu arbeiten und mit der Master-Komponente zu kommunizieren.

Description

HINTERGRUND
Serielle Schnittstellen verwenden serielle Kommunikationsprotokolle, um Daten zu transferieren. Serielle Schnittstellen senden Stücke von Informationen, eines direkt nach dem anderen. Im Gegensatz dazu senden parallele Schnittstellen mehrere Stücke von Informationen gleichzeitig. Theoretisch können parallele Schnittstellen Informationen schneller senden, sie erfordern jedoch mehr Leitungen oder Drähte, um die Daten zu transferieren.
Eine übliche serielle Schnittstelle verwendet nur zwei Leitungen oder Drähte zum Transferieren von Leistung und Daten. Eine solche Schnittstelle wird verwendet, wenn begrenzte Leitungen oder Drähte verfügbar sind. Beispielsweise verwenden Automobilsysteme typischerweise eine serielle Schnittstelle mit zwei Leitungen zur Kommunikation. Dies ist auf die typische begrenzte Raum- und Drahtverfügbarkeit für Automobilsysteme zurückzuführen.
Die übliche serielle Schnittstelle mit zwei Leitungen kann jedoch für einige Anwendungen zu langsam sein.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Anmeldung, Möglichkeiten bereitzustellen, diese Einschränkungen zu überwinden, wobei möglichst eine Einsetzbarkeit zusammen mit herkömmlichen Komponenten möglich sein soll.
KURZZUSAMMENFASSUNG
Es werden ein Schnittstellensystem nach Anspruch 1, ein Master-Komponentensystem nach Anspruch 13 und ein Verfahren nach Anspruch 18 bereitgestellt. Die Unteransprüche definieren weitere Ausführungsbeispiele.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockbild, das ein erweitertes serielles Schnittstellensystem mit einem höheren Durchsatz als andere serielle Kommunikationssysteme veranschaulicht.
2A ist eine Darstellung, die ein erweitertes serielles System veranschaulicht, das in einem Standard-Modus arbeitet.
2B ist ein Graph, der ein Beispiel einer seriellen Kommunikation unter Verwendung des Systems 200 im Standard-Modus zeigt.
3A ist eine Darstellung, die ein erweitertes serielles System veranschaulicht, das in einem erweiterten Modus arbeitet.
3B ist ein Graph, der ein Beispiel einer seriellen Kommunikation unter Verwendung des Systems im erweiterten Modus zeigt.
4A ist eine Darstellung, die Präambel- und Datenteile der in einem erweiterten Modus verwendeten Signale veranschaulicht.
4B ist ein Blockbild, das ein Beispiel einer geeigneten Kantendetektions- und Taktwiederherstellungskomponente veranschaulicht.
5 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Betreiben eines erweiterten seriellen Schnittstellensystems mit einem höheren Durchsatz als andere serielle Kommunikationssysteme veranschaulicht.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die vorliegende Erfindung wird nun mit Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungsfiguren beschrieben, in denen ähnliche Bezugszahlen verwendet werden, um durchgehend ähnliche Elemente zu bezeichnen, und in denen die veranschaulichten Strukturen und Vorrichtungen nicht unbedingt maßstabgetreu sind.
Systeme und Verfahren werden offenbart, die serielle Kommunikationen erleichtern, indem Anschlüsse und Leitungen für mehrfache/hybride Zwecke genutzt werden. Anschlüsse und entsprechende Leitungen für eine Takt- und Chipauswahlfunktionalität in einem Modus werden in einem anderen Modus zur Kommunikation genutzt.
1 ist ein Blockbild, das ein erweitertes serielles Schnittstellensystem 100 mit einem höheren Durchsatz als andere serielle Kommunikationssysteme veranschaulicht. Das System 100 nützt einen erweiterten Modus zusammen mit hybriden oder erweiterten Leitungen, um den Durchsatz und die Kompatibilität des Systems 100 zu erleichtern. Das System 100 wird zum besseren Verständnis in einem vereinfachten Format beschrieben.
Serielle Schnittstellen, wie eine serielle periphere Schnittstelle (SPI) werden zum Kommunizieren zwischen Vorrichtungen verwendet. Die Schnittstelle ist ein synchroner serieller Datenverknüpfungsstandard, der im Vollduplex-Modus arbeitet. Vorrichtungen kommunizieren im Master/Slave-Modus, wenn eine Master-Komponente einen Datenrahmen initiiert und (eine) Slave-Komponente(n) auswählt, um mit dieser (diesen) zu kommunizieren. Die Slave-Komponenten umfassen einzelne Chipauswahlleitungen, die zum Aktivieren oder Auswählen von Komponenten zur Kommunikation mit der Master-Komponente verwendet werden.
Die serielle periphere Schnittstelle wird typischerweise als serieller Vierdraht-Bus implementiert und umfasst vier Grundleitungen, Master in, Master out, Takt und Chipauswahl. Die serielle periphere Schnittstelle wird auch als synchrone serielle Schnittstelle bezeichnet.
Systeme, wie Automobilsysteme, nutzen oft eine serielle periphere Schnittstelle, um zwischen mehreren Sensoren und Komponenten zu kommunizieren. Solche Systeme können eine relativ große Anzahl von Sensoren und Komponenten aufweisen. Der Durchsatz herkömmlicher Systeme begrenzt jedoch die Anzahl von Sensoren und/oder Systemkomponenten, die effektiv kommunizieren können.
Das System 100 erleichtert einen höheren Datendurchsatz und gestattet eine größere Anzahl von Sensoren. Ferner stellt das System 100 eine Abwärtskompatibilität bereit, die eine Kommunikation mit herkömmlichen Slave-Komponenten gestattet.
Das System 100 umfasst eine Master-Komponente 102 und eine oder mehrere Slave-Komponenten 104. Die Master-Komponente 102 kommuniziert mit den Slave-Komponenten 104 entweder in einem Standard-Modus, der eine Abwärtskompatibilität bereitstellt, oder in einem erweiterten Modus, der den Durchsatz erhöht. Ferner kann die Master-Komponente 102 mit einigen der Slave-Komponenten 104 im Standard-Modus und mit anderen im erweiterten Modus kommunizieren.
Die Slave-Komponenten 104 können Standard-Slaves und erweiterte Slaves umfassen. Die Standard- oder herkömmlichen Slave-Komponenten sind nur im Standard-Modus betreibbar. Die erweiterten Slaves sind wenigstens im erweiterten Modus betreibbar. So unterstützt das System 100 beide Typen von Slaves, Standard und erweitert.
Die Master-Komponente 102 umfasst Standard-Anschlüsse 112 und erweiterte oder hybride Anschlüsse 114. Der Begriff „hybrider Anschluss“ kann dabei allgemein einen Anschluss bezeichnen, der je nach Modus (z.B. Betriebsart) verschiedenen Zwecken dient. Die Standard-Anschlüsse umfassen einen ersten Ausgangsanschluss (OUT1) und einen ersten Eingangsanschluss (IN1). Der Ausgangsanschluss stellt ein serielles Master-Ausgangssignal bereit, das verwendet wird, um Daten aus oder von der Master-Komponente 102 zu transferieren, und der Eingangsanschluss ist ausgelegt, ein serielles Master-Eingangssignal zu empfangen, das verwendet wird, um Daten in die Master-Komponente 102 zu transferieren. Leitungen koppeln die Anschlüsse mit der einen oder mehreren Slave-Komponenten 104.
Die erweiterten Anschlüsse 114 umfassen einen hybriden Ausgangsanschluss (HYBOUT) und einen hybriden bidirektionalen Anschluss (HYBIN). Allgemein ist bei dem dargestellten Beispiel jeweils ein eindeutig zugeordneter einzigartiger hybrider Ausgangsanschluss für jede der Slave-Komponenten 104 bereitgestellt. Die erweiterten Anschlüsse 114 werden für Signale/Funktionen gemäß dem Betriebsmodus verwendet. Der hybride Ausgangsanschluss stellt ein Standard-Chipauswahlsignal für den Standard-Betriebsmodus und ein Hybrid out/Auswahlsignal für den erweiterten Betriebsmodus bereit. Das Standard-Chipauswahlsignal wählt einen Chip durch das Aktivieren eines bestimmten Werts für eine Dauer der Kommunikation des Rahmens aus. In einem Beispiel wird das Standard-Chipauswahlsignal vom hybriden Ausgangsanschluss durch das Aktivieren eines LOW-Signals bereitgestellt. Das hybride Auswahlsignal aktiviert die ausgewählte Slave-Komponente durch das Vorsehen einer geeigneten Präambel und wird von einem zweiten seriellen Master-Ausgangssignal gefolgt. Beide Auswahlsignale aktivieren die ausgewählte Sensorkomponente zur Kommunikation. Das hybride Auswahlsignal arbeitet jedoch zusätzlich als zweites serielles Master-Ausgangssignal.
Der hybride bidirektionale Anschluss (HYBIN) stellt einen synchronen Takt für den Standard-Betriebsmodus bereit und empfängt ein zweites serielles Master-Eingangssignal für den erweiterten Betriebsmodus. Für den Standard-Modus wird der synchrone Takt von der Master-Komponente 102 und der ausgewählten Slave-Komponente verwendet, um eine Vollduplex-Kommunikation vorzunehmen. Der synchrone Takt ist auf einer geeigneten Frequenz, die von der ausgewählten Slave-Komponente und dem Master-Takt 102 genutzt werden kann, um zu kommunizieren.
Für den erweiterten Modus empfängt der hybride bidirektionale Anschluss das zweite serielle Master-Eingangssignal. Die Takt- und Datenrückgewinnungskomponente 116 generiert einen wiederhergestellten Takt aus dem seriellen Master-Eingangssignal und/oder dem zweiten seriellen Master-Eingangssignal. Der wiederhergestellte Takt wird für eine Vollduplex-Kommunikation verwendet.
Die erweiterten Anschlüsse 114 entsprechen den klassischen SPI-Anschlüssen SCLK und CSN. Die erweiterten Anschlüsse gestatten den Austausch von Daten im erweiterten Modus ohne dedizierte Takt- und Chipauswahlleitungen. Für eine Slave-Komponente unter Verwendung einer herkömmlichen SPI-Kommunikation erscheinen die hybriden Anschlüsse 114 jedoch als die klassischen oder herkömmlichen SPI-Anschlüsse, SCLK und CSN.
Wie oben beschrieben, umfasst das System 100 den Standardund erweiterten Betriebsmodus. Der Standard-Betriebsmodus gestattet eine Abwärtskompatibilität mit herkömmlichen oder Standard-Slave-Komponenten, die nur zwei Datenleitungen, eine in und eine out, zur Kommunikation nutzen, und erfordert zwei zusätzliche Steuerleitungen (Takt und Chipauswahl). Der erweiterte Modus verwendet die Steuerleitungen über die Anschlüsse erneut zu Kommunikation und verwaltet die Kommunikation ohne die Steuerleitungen.
2A ist eine Darstellung, die ein erweitertes serielles System 200 veranschaulicht, das in einem Standard-Modus arbeitet. Das System 200 kann als das oder mit dem oben beschriebenen System 100 genutzt werden.
Das System 200 umfasst eine Master-Komponente 202 und eine oder mehrere Slave-Komponenten 204. Für Zwecke der Veranschaulichung sind die Slave-Komponenten 204 mit einer ersten Slave-Komponente 204 ₁ und einer zweiten Slave-Komponente 204 ₂ gezeigt. Es ist jedoch klar, dass eine beliebige geeignete Anzahl von Slave-Komponenten in der einen oder den mehreren Slave-Komponenten 204 vorliegen kann. Die Slave-Komponenten 204 ₁, 204 ₂ und die Master-Komponente 202 werden in diesem Beispiel im Betrieb im Standard-Modus beschrieben.
Die erste Slave-Komponente 204 ₁ umfasst eine erste Slave-Chipauswahl (CSN1), einen synchronen Takt (SCLK), einen MOSI- und einen MISO-Anschluss. Die zweite Slave-Komponente 204 ₂ umfasst eine zweite Slave-Chipauswahl (CSN2), einen synchronen Takt (SCLK), einen MOSI- und einen MISO-Anschluss. Die Anschlüsse empfangen/ senden Signale, die den Anschlüssen zugeordnet sind.
Die Master-Komponente 202 umfasst Standard-Kommunikationsanschlüsse, MOSI1 und MISO1, und hybride Anschlüsse mit einem hybriden bidirektionalen (SCLK/MISO2) und einem Hybrid out (SCN/MOSI)-Anschluss. Die Standard-Anschlüsse stellen ein erstes Master-Ausgangssignal über den Anschluss MOSI1 bereit und empfangen ein Master-Eingangssignal über den Anschluss MISO1. Die hybriden Anschlüsse stellen im Standard-Modus ein Chipauswahlsignal am Hybrid out-Anschluss bereit und stellen einen synchronen Takt (SCLK) am hybriden bidirektionalen Anschluss bereit. Leitungen verbinden die Anschlüsse zwischen den Komponenten, wie in 2A gezeigt.
Ein erstes Standard-Chipauswahlsignal wird vom Hybrid out-Anschluss an den CSN1-Anschluss der ersten Slave-Komponente 204 ₁ geliefert, das die Slave-Komponente für eine Kommunikation aktiviert. Ein zweites Standard-Chipauswahlsignal wird von einem zweiten Hybrid out-Anschluss an den CSN2-Anschluss der zweiten Slave-Komponente 204 ₂ geliefert, das verwendet wird, um die zweite Slave-Komponente 204 ₂ zur Kommunikation zu aktivieren. In einem Beispiel wird das Signal LOW aktiviert, um die Sensorkomponente zu aktivieren, und wird HIGH aktiviert, um die zugeordnete Sensorkomponente zu deaktivieren.
Ein synchrones Taktsignal wird von der Master-Komponente 202 zur Verwendung durch die Slave-Komponenten bereitgestellt. Das Taktsignal wird am hybriden bidirektionalen Anschluss bereitgestellt und wird an die MISO-Anschlüsse der Sensorkomponenten 204 geliefert.
Ein MOSI-Signal wird von der Master-Komponente 202 generiert und wird an beiden MOSI-Anschlüssen der Sensorkomponenten 204 ₁ und 204 ₂ empfangen. Das MOSI-Signal umfasst Daten, die von der Master-Komponente 202 zu einem der Sensoren 204 transferiert werden. Ein MISO-Signal wird durch eine der Slave-Komponenten generiert, jene, die vom Chipauswahlsignal ausgewählt und aktiviert wird, und wird am zugeordneten Anschluss der Master-Komponente empfangen. Das MISO-Signal umfasst Daten von der einen der Slave-Komponenten.
Es ist zu beachten, dass sie Slave-Komponenten 204 nicht wissen müssen, dass die Master-Komponente 202 erweitert ist und/oder in zusätzlichen Modi arbeitet. Die Slave-Komponenten 204 können mit der Master-Komponente 202 interagieren als wäre sie eine Standard-Master-Komponente.
Es wird nur ein Standard-Durchsatz erhalten, aber die Abwärtskompatibilität wird aufrechterhalten.
2B ist ein Graph/ein Zeitdiagramm 201, der bzw. das eine beispielhafte serielle Kommunikation unter Verwendung des Systems 200 im Standard-Modus zeigt. Der Graph 201 ist für Zwecke der Veranschaulichung bereitgestellt, und es ist klar, dass Variationen in den gezeigten Signalen und Signalpegeln bereitgestellt werden.
Für einen ersten Teil stellt ein Hybrid out-Anschluss das erste Standard-Chipauswahlsignal bereit, das mit HYBO2₁ bezeichnet und LOW ist. Das erste Standard-Chipauswahlsignal aktiviert die erste Sensorkomponente 204 ₁ während des ersten Teils. Das Taktsignal wird vom hybriden bidirektionalen Anschluss bereitgestellt und wird von der Master-Komponente 202 und der Sensorkomponente 204 ₁ verwendet, um eine Vollduplex- Kommunikation unter Verwendung der MISO1- und MOSI1-Signale zu synchronisieren. Der MISO-Anschluss ist in einem Zustand hoher Impedanz, wenn keine der Sensorkomponenten 204 aktiviert ist. Es ist zu beachten, dass das zweite Standard-Chipauswahlsignal HYBO2₂, das am zweiten hybriden Ausgangsanschluss bereitgestellt wird, während des ersten Teils HIGH ist.
Für einen zweiten Teil ist das Standard-Chipauswahlsignal HYBO2₂ LOW, was die zweite Sensorkomponente 204 ₂ aktiviert. Das am hybriden bidirektionalen Anschluss der Master-Komponente 202 bereitgestellte Taktssignal wird für eine Vollduplex-Kommunikation zwischen der Master-Komponente und der zweiten Sensorkomponente 204 ₂ verwendet. Es ist zu beachten, dass das erste Standard-Chipauswahlsignal während des zweiten Teils HIGH ist.
3A ist eine Darstellung, die ein erweitertes serielles System 300 darstellt, das in einem erweiterten Modus arbeitet. Das System 300 kann als oder mit dem oben beschriebenen System 100 genutzt werden.
Das System 300 umfasst die Master-Komponente 202 und eine oder mehrere Slave-Komponenten 304. Für Zwecke der Veranschaulichung sind die Slave-Komponenten 304 mit einer ersten Slave-Komponente 304 ₁, einer zweiten Slave-Komponente 304 ₂ und mit einer dritten Slave-Komponente 304 ₃ gezeigt. Es ist jedoch klar, dass eine beliebige geeignete Anzahl von Slave-Komponenten in der einen oder den mehreren Slave-Komponenten 304 vorliegen kann.
Die Master-Komponente 202 ist im Wesentlichen gleich wie die in 2 beschriebene Komponente 202 und arbeitet im Standard- und erweiterten Modus. Einige der Slave-Komponenten 304 sind jedoch ausgelegt, im erweiterten Modus zu arbeiten.
Die Slave-Komponenten 304 ₂ und 304 ₃ und die Master-Komponente 202 arbeiten im erweiterten Modus. Im erweiterten Modus wird der hybride bidirektionale Anschluss verwendet, um eine der Slave-Komponenten 304 unter Verwendung einer Chipauswahlpräambel auszuwählen, und wird dann genutzt, um ein zweites MISO-Signal zum Empfangen von Daten von der ausgewählten Slave-Komponente zu empfangen.
Die erste Slave-Komponente 304 ₁ arbeitet im Standard-Modus und arbeitet ähnlich den oben beschriebenen Slave-Komponenten 204 ₁ und 204 ₂. Die erste Slave-Komponente empfängt ein Taktsignal vom hybriden bidirektionalen Anschluss und wird von einem Standard-Chipauswahlsignal ausgewählt. Ein MISO-Signal wird zum Senden von Daten an die Master-Komponente 202 verwendet, und ein MOSI-Signal wird zum Empfangen von Daten von der Master-Komponente 202 verwendet.
Die zweite Slave-Komponente 304 ₂ umfasst einen Hybridauswahl/Daten out-Anschluss (CSN2_MOSI2), einen ersten Slave-Eingangsanschluss (MOSI1), einen ersten Slave-Ausgangsanschluss (MISO1) und einen zweiten Slave-Ausgangsanschluss MISO2. Die Anschlüsse empfangen/senden Signale, die den Anschlüssen zugeordnet sind. Es ist zu beachten, dass kein Anschluss zum Empfangen eines Takts im erweiterten Modus gezeigt oder notwendig ist. Die dritte Slave-Komponente 304 ₃ umfasst auch einen Hybridauswahl/Daten out-Anschluss (CSN2_MOSI2), einen ersten Slave-Eingangsanschluss (MOSI1), einen ersten Slave-Ausgangsanschluss (MISO1) und einen zweiten Slave-Ausgangsanschluss MISO2. Die Anschlüsse empfangen/senden Signale, die den Anschlüssen zugeordnet sind.
Ein erstes Chipauswahlsignal, CSN1, wird verwendet, um die erste Sensorkomponente 304 ₁ zu aktivieren. In diesem Beispiel aktiviert CSN1 bei LOW die Sensorkomponente 304 ₁, und CSN1 bei HIGH deaktiviert die Sensorkomponente 304 ₁.
Ein Hybrid/out-Signal wird an die zweite Sensorkomponente 304 ₂ geliefert, um die Komponente für die Kommunikation auszuwählen und um Daten zu senden. Ein Präambelteil des Signals identifiziert und/oder aktiviert die zweite Sensorkomponente 304 ₂. Anschließend umfasst ein zweiter Teil des Hybrid/out-Signals ein zweites Master out-Signal und wird auch an die zweite Sensorkomponente 304 ₂ geliefert. So nutzen Kommunikationen zwischen der Master-Komponente 202 und der zweiten Sensorkomponente 304 ₂ das erste und zweite Master-Eingangssignal und das erste und zweite Master-Ausgangssignal.
Ähnlich wird ein weiteres Hybrid/out-Signal an die dritte Sensorkomponente 304 ₃ geliefert, um die Komponente für die Kommunikation auszuwählen und um Daten zu senden. Ein Präambelteil des Signals identifiziert und/oder aktiviert die dritte Sensorkomponente 304 ₃. Anschließend wird ein zweites Master out-Signal an die dritte Sensorkomponente 304 ₃ geliefert. So nutzen Kommunikationen zwischen der Master-Komponente 202 und der dritten Sensorkomponente 304 ₃ das erste und zweite Master-Eingangssignal und das erste und zweite Master-Ausgangssignal.
So zeigt das System 300 ein Beispiel der Verwendung von Slave-Komponenten, die entweder im Standard-Modus oder im erweiterten Betriebsmodus betreibbar sind.
3B ist ein Graph 301, der eine beispielhafte serielle Kommunikation unter Verwendung des Systems 300 zeigt, das den Standard- und den erweiterten Modus umfasst. Der Graph 301 wird für Zwecke der Veranschaulichung bereitgestellt, und es ist klar, dass Variationen in den gezeigten Signalen und Signalpegeln bereitgestellt werden.
Für einen ersten Teil ist das erste Standard-Chipauswahlsignal (CSN1) LOW, was die erste Sensorkomponente 304 ₁ aktiviert. Der erste Sensor 304 ₁ nutzt den SCLK-Teil des hybriden Signals (HYBIN) als Taktsignal. Zusätzlich sendet der erste Sensor 304 ₁ Daten durch das MISO1-Signal und empfängt Daten durch das MOSI1-Signal. Der erste Sensor 304 ₁ und die Master-Komponente 202 arbeiten im Standard-Modus für den ersten Teil.
Für einen zweiten Teil aktiviert das Hybrid out/Auswahlsignal (CSN2_MOSI2) den zweiten Slave 304 ₂ und wird zum Senden von Daten von der Master-Komponente 202 verwendet. Das Signal umfasst einen Präambelteil 310, der verwendet wird, um den zweiten Slave 304 ₂ auszuwählen/zu aktivieren, und einen Datenteil 312, der ein zweites Master out-Signal umfasst. Ein zweites Master-Eingangssignal wird auch nach dem Präambelteil 310 bereitgestellt. So kommunizieren die zweite Slave-Komponente 304 ₂ und die Master-Komponente 202 unter Verwendung eines ersten Master out-Signals, eines zweiten Master out-Signals, eines ersten Master in-Signals und eines zweiten Master in-Signals.
Für einen dritten Teil aktiviert ein weiteres Hybrid out/Auswahlsignal (CSN3_MOSI2) den dritten Slave 304 ₃ und wird zum Senden von Daten von der Master-Komponente 202 verwendet. Das Signal umfasst einen Präambelteil, der verwendet wird, um den dritten Slave 304 ₃ auszuwählen/zu aktivieren, und einen Datenteil, der ein zweites Master out-Signal umfasst. Ein zweites Master-Eingangssignal wird auch nach dem Präambelteil bereitgestellt. So kommunizieren die dritte Slave-Komponente 304 ₃ und die Master-Komponente 202 unter Verwendung eines ersten Master out-Signals, eines zweiten Master out-Signals, eines ersten Master in-Signals und eines zweiten Master in-Signals.
Das System 300 ist für eine Kommunikation zwischen der Master-Komponente 202 und einer der Slave-Komponenten 304 ausgelegt. Es ist jedoch klar, dass geeignete Variationen bereitgestellt werden.
4A ist eine Darstellung 450, welche die Präambel- und Datenteile von Signalen veranschaulicht, die in einem erweiterten Modus verwendet werden. Die Signale und Teile werden als Beispiele bereitgestellt, um eine geeignete Technik zu veranschaulichen, die Chipauswahl und Datenrückgewinnung vorzunehmen. Es ist klar, dass Variationen bereitgestellt werden.
Die Darstellung zeigt ein MISO2-Signal (an einem hybriden bidirektionalen Anschluss der Master-Komponente), ein MOSI1-Signal, ein MISO1-Signal und ein SCN2_MOSI2-Signal. Allgemein werden die Auswahl der Slave-Komponente und die Takt- und Datenrückgewinnung während des Präambelteils 310 vorgenommen. Eine duale und Vollduplex-Kommunikation tritt während des Datenteils 312 auf.
In diesem Beispiel ist der Präambelteil 310 auf vier (4) Bits eingestellt. Es ist jedoch klar, dass andere geeignete Anzahlen von Bits genutzt werden können.
Das CSN2_MOSI2-Signal wird während des Präambelteils 310 LOW gehalten, um die geeignete oder gewünschte Slave-Komponente auszuwählen. Das CSN2_MOSI2-Signal wird typischerweise zwischen einer dedizierten Leitung zwischen der Slave-Komponente und der Master-Komponente bereitgestellt. Das MOSI1-Signal ist auf irrelevanten Werten während des Präambelteils.
Die MISO1- und MISO2-Signale schalten zwischen oberen und niedrigeren Werten während des Präambelteils 310. Diese Signale sind im Wesentlichen Taktsignale von der ausgewählten Slave-Komponente. Die Master-Komponente verwendet eine Taktund Datenrückgewinnungskomponente, um einen Takt aus diesen Signalen abzuleiten oder wiederherzustellen. Es ist zu beachten, dass die Slave-Komponenten keine Taktwiederherstellung vornehmen müssen. Die Master-Komponente stellt den Takt unter Verwendung der MISO1- und/oder der MISO2-Signale während des Präambelteils wieder her.
Als Ergebnis hat die Master-Komponente einen wiederhergestellten Takt, und die geeignete Slave-Komponente wird durch das Ende des Präambelteils 310 ausgewählt.
Der Datenteil 312 umfasst eine Anzahl von Datenbits entsprechend der Rahmenlänge. In einem Beispiel umfasst der Datenteil 28 Bits. Der wiederhergestellte Takt, der auch der Takt der Slave-Komponente ist, wird verwendet, um Daten zu transferieren. Alle vier Signale werden verwendet, zwei Master out-Signale und zwei Master in-Signale, um mit der ausgewählten Slave-Komponente unter Verwendung einer dualen Vollduplex-Kommunikation zu kommunizieren.
4B ist ein Blockbild, das eine Kantendetektions- und Taktwiederherstellungskomponente 400 unter Verwendung von Eingangssignalen für eine Master-Komponente veranschaulicht. Die Komponente 400 kann von den oben beschriebenen Master-Komponenten genutzt werden, wie der Master-Komponente 102. Die Komponente 400 wird als Beispiel einer Takt- und Datenwiederherstellung bereitgestellt und wird im Kontext des erweiterten Betriebsmodus beschrieben. Es ist klar, dass andere Takt- und Datenrückgewinnungs-(CDR)Techniken und/oder -Komponenten genutzt werden können.
Die Komponente 400 arbeitet in einer oder für eine Master-Komponente, wie die oben beschriebenen. Die Komponente empfängt ein erstes Eingangssignal, das in 4 als MISO1 gezeigt ist. Die Komponente 400 empfängt auch ein zweites Eingangssignal, das als MISO2/SCLK gezeigt ist. Das erste und zweite Eingangssignal werden von einer aktivierten Slave-Komponente gesendet.
Das erste Eingangssignal wird von einer ersten Kantendetektionskomponente 406 empfangen. Die Komponente 406 detektiert Kanten des Signals und generiert einen Impuls für jede detektierte Kante. Ein erster Zähler 410 hält einen ersten Zählwert auf der Basis der Anzahl von Impulsen von der ersten Kantendetektionskomponente 406. Der Zähler liefert den Zählwert als Zyklen/Bit an eine Mittelwertbildungskomponente 412.
Das zweite Eingangssignal wird von einer zweiten Kantendetektionskomponente 404 empfangen. Das zweite Eingangssignal umfasst zuerst einen Präambelteil in diesem Beispiel. Der Präambelteil können beispielsweise alternierende HIGH und LOW Zyklen sein. Die zweite Kantendetektionskomponente 404 detektiert Kanten des Präambelteils und generiert ansprechend darauf Impulse. Ein zweiter Zähler 408 zählt und hält einen Zählwert auf der Basis der Anzahl von Impulsen, die von der zweiten Kantendetektionskomponente 404 empfangen werden. Der Zähler liefert den Zählwert als Zyklen/Bit an die Mittelwertbildungskomponente 412.
Die Mittelwertbildungskomponente 412 bestimmt eine Periode auf der Basis der Zyklen/Bit vom ersten Zähler 410 und vom zweiten Zähler 408. Die Periode wird von einem Datentaktgenerator 414 verwendet, um einen Datentakt zu generieren. Dann wird der Datentakt von der Datenempfangskomponente 402 verwendet, um Daten von einem Datenteil des zweiten Eingangssignals zu erhalten. Ein Schalter 416 transferiert das zweite Eingangssignal von der zweiten Kantendetektionskomponente 404 zur Datenempfangskomponente 402, nachdem der Präambelteil des Signals verstrichen ist.
Der Datentakt wird auch von einer zweiten Datenempfangskomponente (nicht gezeigt) verwendet, um Daten aus dem ersten Eingangssignal zu erhalten.
Es ist klar, dass die Komponente 400 auch von Slave-Komponenten genutzt werden kann, um eine Takt- und Datenwiederherstellung vorzunehmen. Ausgangssignale von der Master-Komponente werden genutzt.
5 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren 500 zum Betreiben eines erweiterten seriellen Schnittstellensystems mit einem höheren Durchsatz als andere serielle Kommunikationssysteme veranschaulicht.
Das Verfahren 500 beginnt am Block 502, in dem eine Master-Komponente und eine Slave-Komponente bereitgestellt werden. Die Slave-Komponente ist eine von einer Vielzahl von Slave-Komponenten, wie oben beschrieben. Die Slave-Komponente kann ein Sensor, eine Steuereinheit und dgl. sein. Die Master-Komponente ist auch oben beschrieben. Die Master-Komponente kann eine Systemsteuereinheit, wie eine elektrische Steuereinheit, und dgl. sein. Die Master-Komponente und die Slave-Komponente müssen Daten kommunizieren oder transferieren.
Ein oder mehrere Modi der Slave-Komponente werden in Block 504 identifiziert. In einem Beispiel umfasst die Slave-Komponente einen Standard- und einen erweiterten Modus. In einem weiteren Beispiel umfasst die Slave-Komponente nur den Standard-Modus. In einem weiteren Beispiel ist der identifizierte Modus auf den erweiterten Modus beschränkt.
Ein Modus von dem einen oder mehreren Modi werden in Block 506 identifiziert. Dies ist typischerweise der Standard-Kommunikationsmodus oder der erweiterte Kommunikationsmodus. Die Auswahl kann auf verschiedensten Faktoren basieren, wie dem gewünschten Durchsatz, Datenzuverlässigkeit, Rahmenlänge, Energieverbrauch und dgl.
Falls der ausgewählte Modus der Standard-Modus ist, wird eine Standard-Kommunikation zwischen der Master-Komponente und der Slave-Komponente in Block 508 vorgenommen. Die Standard-Kommunikation nutzt einen Takt, der von der Master-Komponente generiert wird, ein Master-Eingangssignal, ein Master-Ausgangssignal und ein Chipauswahlsignal. Zugeordnete Anschlüsse und Leitungen für die Signale werden genutzt, wie oben beschrieben.
Falls der ausgewählte Modus der erweiterte Modus ist, wird eine erweiterte Kommunikation zwischen der Master-Komponente und der Slave-Komponente in Block 510 vorgenommen. Die erweiterte Kommunikation verwendet einen Präambelteil und einen Datenteil. Die Takt- und Datenrückgewinnung werden an der Master-Komponente während des Präambelteils vorgenommen. Die Master-Komponente aktiviert auch eine geeignete Chipauswahlleitung während des Präambelteils. Während des Datenteils werden das erste und zweite Master-Eingangssignal und das erste und zweite Master-Ausgangssignal zwischen der Master-Komponente und der ausgewählten Slave-Komponente genutzt, um eine duale Vollduplex-Kommunikation zu implementieren.
Es ist klar, dass die obigen Verfahren und Variationen davon kombiniert und austauschbar genutzt werden können.
Obwohl die obigen Verfahren als Serie von Handlungen oder Ereignissen veranschaulicht und nachstehend beschrieben werden, ist es klar, dass die veranschaulichte Reihenfolge solcher Handlungen oder Ereignisse nicht im einschränkenden Sinn auszulegen ist. Beispielsweise können einige Handlungen in unterschiedlichen Reihenfolgen und/oder gleichzeitig mit anderen Handlungen oder Ereignissen abgesehen von den hier veranschaulichten und/oder beschriebenen auftreten. Zusätzlich können nicht alle veranschaulichten Handlungen erforderlich sein, um einen oder mehrere Aspekte oder Ausführungsformen der Offenbarung hier zu implementieren. Auch kann ein oder können mehrere der hier gezeigten Handlungen in einer oder mehreren getrennten Handlungen und/oder Phasen durchgeführt werden.
Es ist klar, dass der beanspruchte Gegenstand als Verfahren, Vorrichtung oder Herstellungsartikel unter Verwendung von Standard-Programmierungs- und/oder Herstellungstechniken implementiert werden kann, um Software, Firmware, Hardware oder eine beliebige Kombination davon zu erzeugen, um einen Computer zu steuern, den offenbarten Gegenstand zu implementieren (z.B. sind die oben gezeigten Systeme nicht-einschränkende Beispiele des Systems, das verwendet werden kann, um Verfahren zu implementieren). Der hier verwendete Ausdruck „Herstellungsartikel“ soll ein Computerprogramm umfassen, auf das von einer beliebigen computerlesbaren Vorrichtung, einem Träger oder Medien zugegriffen werden kann. Natürlich werden Fachleute viele Modifikationen erkennen, die an dieser Auslegung vorgenommen werden können, ohne vom Umfang oder Grundgedanken des beanspruchten Gegenstands abzuweichen.
Ein erweitertes serielles Schnittstellensystem wird offenbart. Das System umfasst eine Master-Komponente und eine Slave-Komponente. Die Master-Komponente ist ausgelegt, in einem Standard-Modus und einem erweiterten Modus zur Kommunikation zu arbeiten. Die Master-Komponente umfasst Standard-Anschlüsse und hybride Anschlüsse. Nur die Standard-Anschlüsse werden zum Kommunizieren im Standard-Modus verwendet. Die hybriden Anschlüsse und die Standard-Anschlüsse werden zum Kommunizieren im erweiterten Modus verwendet. Die Slave-Komponente ist ausgelegt, im erweiterten Modus zu arbeiten und mit der Master-Komponente zu kommunizieren.
Ein Master-Komponentensystem für eine erweiterte serielle Schnittstelle wird offenbart. Das System umfasst einen ersten Eingangsanschluss, einen ersten Ausgangsanschluss, einen zweiten Eingangsanschluss und einen zweiten Ausgangsanschluss. Der erste Eingangsanschluss ist ausgelegt, ein erstes Eingangssignal zu empfangen. Der erste Ausgangsanschluss ist ausgelegt, ein erstes Ausgangssignal bereitzustellen. Der zweite Eingangsanschluss ist ausgelegt, ein Taktsignal in einem Standard-Modus bereitzustellen und ein zweites Eingangssignal in einem erweiterten Modus zu empfangen. Der zweite Ausgangsanschluss ist ausgelegt, ein Chipauswahlsignal im Standard-Modus zu aktivieren und ein zweites Ausgangssignal im erweiterten Modus bereitzustellen.
Ein Verfahren zum Betreiben einer erweiterten seriellen Schnittstelle wird offenbart. Ein Modus von einem Standard-Modus und einem erweiterten Modus wird ausgewählt. Ein Taktsignal und ein Chipauswahlsignal werden unter Verwendung von hybriden Anschlüssen bereitgestellt, wenn der ausgewählte Modus der Standard-Modus ist. Standard-Anschlüsse und hybride Anschlüsse werden zum Kommunizieren verwendet, wenn der ausgewählte Modus der erweiterte Modus ist.
Insbesondere in Bezug auf verschiedene Funktionen, die von den oben beschriebenen Komponenten oder Strukturen (Anordnungen, Vorrichtungen, Schaltungen, Systemen, etc.) vorgenommen werden, sollen die Ausdrücke (mit einer Bezugnahme auf ein „Mittel“), die zur Beschreibung solcher Komponenten verwendet werden, einer beliebigen Komponente oder Struktur entsprechen, wenn nichts anderes angegeben ist, welche die spezifizierte Funktion der beschriebenen Komponente vornimmt (z.B. welche funktionell äquivalent ist), auch wenn sie strukturell nicht zur offenbarten Struktur äquivalent ist, welche die Funktion in den hier veranschaulichten Implementierungen vornimmt. Obwohl ein bestimmtes Merkmal der Erfindung in Bezug auf nur eine von einigen Implementierungen offenbart worden sein kann, kann zusätzlich ein derartiges Merkmal mit einem oder mehreren anderen Merkmalen der anderen Implementierungen kombiniert werden, wie es gewünscht werden kann und für eine beliebige gegebene oder besondere Anwendung vorteilhaft sein kann. Ferner sollen in dem Ausmaß, in dem die Ausdrücke „enthaltend“, „enthält“, „aufweisend“, „aufweist“, „mit“ oder Varianten davon entweder in der detaillierten Beschreibung oder den Ansprüchen verwendet werden, solche Ausdrücke in einer Weise einschließlich sein ähnlich dem Ausdruck „umfassend“.

Claims

Erweitertes serielles Schnittstellensystem, umfassend: eine Master-Komponente, die eingerichtet ist, in einem Standard-Modus und einem erweiterten Modus für eine Kommunikation zu arbeiten, wobei die Master-Komponente Standard-Anschlüsse und hybride Anschlüsse umfasst, und nur die Standard-Anschlüsse zum Kommunizieren im Standard-Modus einsetzt, und die hybriden Anschlüsse und die Standard-Anschlüsse zum Kommunizieren im erweiterten Modus verwendet; und eine Slave-Komponente, die mit der Master-Komponente gekoppelt und eingerichtet ist, im erweiterten Modus zu arbeiten und mit der Master-Komponente zu kommunizieren.
System nach Anspruch 1, wobei die Slave-Komponente ausgelegt ist, auch im Standard-Modus zu arbeiten.
System nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Standard-Anschlüsse einen ersten Eingang und einen ersten Ausgang umfassen, und die hybriden Anschlüsse einen hybriden Ausgangsanschluss und einen hybriden bidirektionalen Anschluss umfassen.
System nach Anspruch 3, wobei der hybride bidirektionale Anschluss eingerichtet ist, im Standard-Modus einen Takt bereitzustellen, und im erweiterten Modus ein Eingangssignal zu empfangen.
System nach Anspruch 3 oder 4, wobei der hybride Ausgangsanschluss eingerichtet ist, im Standard-Modus ein Standard-Chipauswahlsignal bereitzustellen, und im erweiterten Modus ein Ausgangssignal bereitzustellen.
System nach Anspruch 5, wobei das Ausgangssignal einen Präambelteil gefolgt von einem Datenteil umfasst.
System nach Anspruch 6, wobei der Präambelteil die Slave-Komponente auswählt.
System nach einem der Ansprüche 1–7, wobei die Slave-Komponente ausgelegt ist, im erweiterten Modus ein erstes Master-Ausgangssignal und ein zweites Master-Ausgangssignal zu empfangen.
System nach einem der Ansprüche 1–8, wobei die Master-Komponente ferner eine Takt- und Datenrückgewinnungskomponente umfasst.
System nach Anspruch 9, bei welchem die Takt- und Datenrückgewinnungskomponente eingerichtet ist, während des erweiterten Modus eine Taktrückgewinnung mit wenigstens einem ersten Eingangssignal von der Slave-Komponente vorzunehmen.
System nach einem der Ansprüche 1–10, ferner umfassend eine zweite Slave-Komponente, die eingerichtet ist, im Standard-Modus zu arbeiten.
System nach einem der Ansprüche 1–11, ferner umfassend eine weitere Slave-Komponente, die eingerichtet ist, im erweiterten Modus zu arbeiten und mit der Master-Komponente unter Verwendung hybrider Anschlüsse zu kommunizieren.
Master-Komponentensystem für eine erweiterte serielle Schnittstelle, wobei das System umfasst: einen ersten Eingangsanschluss, der eingerichtet ist, ein erstes Eingangssignal zu empfangen; einen ersten Ausgangsanschluss, der eingerichtet ist, ein erstes Ausgangssignal bereitzustellen; einen zweiten Eingangsanschluss, der eingerichtet ist, in einem Standard-Modus ein Taktsignal bereitzustellen und in einem erweiterten Modus ein zweites Eingangssignal zu empfangen; und einen zweiten Ausgangsanschluss, der eingerichtet ist, im Standard-Modus ein Standard-Chipauswahlsignal zu aktivieren und im erweiterten Modus ein zweites Ausgangssignal bereitzustellen.
System nach Anspruch 13, bei welchem der zweite Ausgangsanschluss einer ersten Slave-Komponente zugeordnet ist.
System nach Anspruch 14, ferner umfassend einen dritten Ausgangsanschluss, der einer zweiten Slave-Komponente zugeordnet und eingerichtet ist, im Standard-Modus ein zweites Standard-Chipauswahlsignal zu aktivieren.
System nach einem der Ansprüche 13–15, ferner umfassend eine Takt- und Datenrückgewinnungskomponente, die eingerichtet ist, eine Taktrückgewinnung während eines Präambelteils des erweiterten Modus vorzunehmen.
System nach einem der Ansprüche 13–16, ferner umfassend einen Schalter, der mit dem zweiten Eingangssignal gekoppelt ist und eingerichtet ist, im Standard-Modus das Taktsignal mit dem zweiten Eingangsanschluss zu koppeln und im erweiterten Modus einen Dateneingang mit dem zweiten Eingangsanschluss zu koppeln.
Verfahren zum Betreiben einer erweiterten seriellen Schnittstelle, wobei das Verfahren umfasst: Auswählen eines Modus aus einem Standard-Modus und einem erweiterten Modus; wenn der ausgewählte Modus der Standard-Modus ist, Bereitstellen eines Taktsignals und eines Chipauswahlsignals unter Verwendung hybrider Anschlüsse und Kommunizieren unter Verwendung von Standard-Anschlüssen; und wenn der ausgewählte Modus der erweiterte Modus ist, Verwenden der Standard-Anschlüsse und der hybriden Anschlüsse zum Kommunizieren.
Verfahren nach Anspruch 18, ferner umfassend ein Kommunizieren mit einer Slave-Komponente unter Verwendung des Standard-Modus vor dem Auswählen des erweiterten Modus.
Verfahren nach Anspruch 18, ferner umfassend das Identifizieren möglicher Modi für eine Slave-Komponente vor dem Auswählen eines Modus.