DE102016106834B4

DE102016106834B4 - Eindrahtschnittstelle

Info

Publication number: DE102016106834B4
Application number: DE102016106834.9A
Authority: DE
Inventors: Thomas Leutgeb; Walter Kargl; Helmut Koroschetz
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2015-04-13
Filing date: 2016-04-13
Publication date: 2023-11-16
Anticipated expiration: 2036-04-14
Also published as: CN106055503B; US9673822B2; DE102016106834A1; US20160301394A1; CN106055503A

Abstract

System, umfassend:eine erste Vorrichtung mit einer Gegentaktschaltung, die konfiguriert ist, ein Synchronisationssymbol zu übertragen; undeine zweite Vorrichtung, die über eine Eindrahtschnittstelle mit der ersten Vorrichtung gekoppelt ist und konfiguriert ist, als Antwort auf den Empfang des Synchronisationssymbols ein Datensymbol zur ersten Vorrichtung zu übertragen, während sich die Gegentaktschaltung in einer Tri-State-Phase befindet.

Description

Eindrahtschnittstellen, die Energie übertragen und Daten bidirektional zwischen Vorrichtungen übertragen, sind in Bezug auf Energieversorgung und/oder Datengeschwindigkeit begrenzt. Diese Schnittstellen werden im Allgemeinen unter Verwendung einer offenen Drain/Kollektor-Schaltung mit einem Pullup-Widerstand implementiert, der mit einer Versorgungsspannung gekoppelt ist. Mit einem hohen Pullup-Widerstand wird der Stromverbrauch einer Slave-Vorrichtung begrenzt. Mit einem niedrigen Pullup-Widerstand kann der Stromverbrauch der Slave-Vorrichtung höher sein, aber während einer Datenkommunikation erfordert die Slave-Vorrichtung eine starke Stromsenke. Der Pullup-Widerstand weist zusammen mit parasitären Kapazitäten eine lange Zeitkonstante auf, welche die Datengeschwindigkeit begrenzt.
DE 10 2015 104 182 A1 beschreibt ein System zur Datenübertragung zwischen einem Master und einem Slave mit Gegentaktschaltung sowie einer entsprechenden Tri-State-Phase. Einem Datensymbol wird ein vom Slave gesendetes Synchronisationssymbol vorangestellt.
Eine der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann darin gesehen werden, eine vorteilhafte Eindrahtschnittstelle zu schaffen, die insbesondere eine hohe Datengeschwindigkeit aufweisen kann. Ferner zielt die Erfindung darauf ab, ein vorteilhaftes Übertragungsverfahren für Eindrahtschnittstellen anzugeben.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterbildungen und Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.

1 zeigt ein Schaltbild eines Systems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
2 zeigt ein Schaltbild eines Systems gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform.
3A zeigt eine graphische Darstellung einer Slave-Vorrichtung-zu-Master-Vorrichtung-Kommunikation gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
3B zeigt eine graphische Darstellung einer Slave-Vorrichtung-zu-Master-Vorrichtung-Kommunikation gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform.
4 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.

Die vorliegende Offenbarung betrifft ein System, das aufweist: eine Master-Vorrichtung mit einer Gegentaktschaltung (Push-Pull Schaltung), die konfiguriert ist, ein Synchronisationssymbol zu übertragen; und eine Slave-Vorrichtung, die über eine Eindrahtschnittstelle mit der Master-Vorrichtung gekoppelt ist und konfiguriert ist, als Antwort auf den Empfang des Synchronisationssymbols ein Datensymbol zur Master-Vorrichtung zu übertragen, während sich die Gegentaktschaltung in einer Tri-State-Phase befindet. Das System weist so eine Gegentaktansteuerstruktur (Push-Pull Treiberstruktur) in beiden Kommunikationsrichtungen auf, kombiniert mit einer synchronisierten Dauer von schwacher Ansteuerung während der Slave-Vorrichtung-zu-Master-Vorrichtung-Kommunikation.
1 zeigt ein Schaltbild eines Systems 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
Das System 100 umfasst eine Master- (oder erste) Vorrichtung 110, die über eine Eindrahtschnittstelle 130 mit einer Slave-(oder zweiten) Vorrichtung 120 gekoppelt ist. Ein externer Kondensator C_external ist zwischen die Eindrahtschnittstelle 130 und eine Quellspannung VSS gekoppelt. Ein optionaler Pullup-Widerstand R ist zwischen die Eindrahtschnittstelle 130 und eine Versorgungsspannung VCC gekoppelt und ist konfiguriert zu verhindern, dass die Eindrahtschnittstelle 130 ohne festes Potential (d.h. schwebend) ist. Der Pfeil mit der gestrichelten Linie, der als „VCC flow“ gekennzeichnet ist, gibt einen Versorgungsspannungspfad an, wenn die Master-Vorrichtung 110 den externen Kondensator C_external und die Slave-Vorrichtung 120 mit Energie versorgt.
Die Master-Vorrichtung 110 umfasst eine Gegentaktschaltung, (Push-Pull Schaltung) die einen Versorgungstransistor PMOS_sup- _ply und einen Datentransistor NMOS_{data_master} umfasst, um den externen Kondensator C_external abwechselnd mit Strom zu versorgen oder Strom von ihm zu entnehmen. Der Versorgungstransistor PMOS_supply ist zwischen die Versorgungsspannung VCC und die Eindrahtschnittstelle 130 gekoppelt. Der Datentransistor NMOS_{data_master} ist zwischen die Eindrahtschnittstelle 130 und die Quellspannung (Source-Spannung) VSS gekoppelt. Der Versorgungstransistor PMOS_supply und der Datentransistor NMOS_da- _{ta_master} weisen entgegengesetzte Polaritäten auf, und in der beispielhaften Ausführungsform ist der Versorgungstransistor PMOS_supply ein PMOS-Transistor und der Datentransistor NMOS_da- _{ta_master} ist ein NMOS-Transistor.
Die Slave-Vorrichtung 120 umfasst einen Pulldown-Transistor NMOS_{data_slave}, eine Diode D, einen internen Kondensator C_internal und gegebenenfalls einen internen Versorgungstransistor PMOS_{data_slave}. Der Pulldown-Transistor NMOS_{data _slave} ist zwischen die Eindrahtschnittstelle 130 und die Quellspannung VSS gekoppelt. Die Diode D ist zwischen die Eindrahtschnittstelle 130 und den internen Kondensator C_internal gekoppelt, der wiederum an die Quellspannung VSS gekoppelt ist. Die Diode D ist konfiguriert zu verhindern, dass der interne Kondensator C_internal während einer niedrigen Spannung an der Eindrahtschnittstelle 130 entladen wird. Der optionale interne Versorgungstransistor PMOS_{data_slave} ist parallel zur Diode D gekoppelt und ist konfiguriert, den externen Leitungskondensator C_externall zu versorgen, wie nachstehend genauer beschrieben ist.
Die Gegentaktschaltung der Master-Vorrichtung 110 ist konfiguriert, sowohl Energie als auch Daten über die Eindrahtschnittstelle 130 zu übertragen. Genauer gesagt ist die Gegentaktschaltung konfiguriert, Energie zur Slave-Vorrichtung 120 und zum externen Kondensator C_external zu übertragen, wenn der Versorgungstransistor PMOS_supply eingeschaltet ist und der Datentransistor NMOS_{data_master} ausgeschaltet ist. In diesem Zustand wird Strom von der VCC entlang dem VCC-Flusspfad gezogen, wie durch den Pfeil mit der gestrichelten Linie in 1 angezeigt ist, um den externen Kondensator C_external und den internen Kondensator C_internal der Slave-Vorrichtung zu laden. Ferner ist die Gegentaktschaltung konfiguriert, Datensymbole zu übertragen, wenn der Versorgungstransistor PMOS_supply ausgeschaltet ist und der Datentransistor NMOS_{data_master} eingeschaltet ist.
Die zur Übertragung von Datensymbolen, die ein Bitstrom sein können, verwendete Kodierung ist in der beispielhaften Ausführungsform eine „Pulslagenkodierung“ (Pulse Position Coding), die alternativ als „modifizierte Miller-“ Kodierung bekannt ist. Dies ist die energieeffizienteste Kodierung, die für eine Eindrahtschnittstelle 130 verwendet werden kann, und es ist möglich, sowohl Energie als auch Datensymbole über die Eindrahtschnittstelle 130 zu übertragen. Wenn nur Daten übertragen werden, kann die Kommunikation von Slave-Vorrichtung 120 zu Master-Vorrichtung 110 unter Verwendung eines alternativen Kodierprotokolls erfolgen, wie beispielsweise Ohne-Rückkehr-zu-Null (non-return to zero).
Mit der modifizierten Miller-Kodierung bei der Kommunikation von der Master-Vorrichtung 110 zur Slave-Vorrichtung 120 findet, wenn ein Datensymbol mit einem Wert „1“ übertragen werden soll, eine Modulation statt, d.h., der Datentransistor NMOS_{data_master} zieht die Spannung an der Einzelleitungsschnittstelle 130 auf die Versorgungsspannung VSS. Alternativ dazu findet, wenn ein Datensymbol mit einem Wert „0“ übertragen werden soll, keine Modulation statt, d.h., der Datentransistor NMOS_{data_master} ändert die Spannung an der Einzelleitungsschnittstelle 130 nicht.
Wenn die Slave-Vorrichtung 120 Datensymbole zur Master-Vorrichtung 110 überträgt, wird der Pulldown-Transistor NMOS_{data slave} eingeschaltet. Ähnlich wie bei der Master-Vorrichtung 110 findet, wenn ein Datensymbol mit einem Wert „1“ übertragen werden soll, eine Modulation statt, d.h., der Pulldown-Transistor NMOS_{data slave} zieht die Spannung an der Einzelleitungsschnittstelle 130 auf die Versorgungsspannung VSS, und wenn ein Datensymbol mit einem Wert „0“ übertragen wird, wird die Spannung an der Einzelleitungsschnittstelle 130 auf einem hohen Wert belassen.
Ein Nachteil des Systems 100 tritt während der Kommunikation von Slave-Vorrichtung 120 zu Master-Vorrichtung 110 auf. Wenn der Pulldown-Transistor der Slave-Vorrichtung 120 NMOS_{data_slave} für eine Datenkommunikation eingeschaltet ist, während der Versorgungstransistor der Master-Vorrichtung 110 PMOS_supply ebenfalls eingeschaltet ist, kommt es zu einem Kurzschluss von Versorgungsspannung VCC zu Quellspannung VSS. Um diese Situation zu berichtigen wird, wenn der Pulldown-Transistor von Slave-Vorrichtung 120 NMOS_{data_slave} eingeschaltet wird, der Versorgungstransistor von Master-Vorrichtung 110 PMOS_supply ausgeschaltet. Die Gegentaktschaltung, mit sowohl dem Versorgungstransistor PMOS_supply als auch dem Datentransistor NMOS_da- _{ta_master} abgeschaltet, ist bekanntlich also in einer Tri-State-Phase (oder in einem hochohmigen Zustand oder schwachen Pullup-Zustand). Die Eindrahtschnittstelle 130 ist dann in einer offenen Schaltung oder in einem undefinierten Zustand, was es der Slave-Vorrichtung 120 erlaubt zu bestimmen, ob die Spannung an der Eindrahtschnittstelle 130 hoch oder niedrig ist.
Die Diode D verhindert, dass der interne Kondensator C_internal der Slave-Vorrichtung 120 entladen wird, wenn die Spannung an der Eindrahtschnittstelle 130 moduliert wird und der externe Kondensator C_external entladen wird. Nachdem die Modulation endet, wird der externe Kondensator C_external wieder geladen, bis die Spannung an der Eindrahtschnittstelle 130 höher ist als die interne Spannung VDD des internen Kondensators C_internal. Dann beginnt die Modulation erneut, und die Entladungs- und Ladungsphasen werden wiederholt.
Der optionale interne Versorgungstransistor PMOS_{data_slave} ist parallel zur Diode D gekoppelt und ist konfiguriert, den externen Leitungskondensator C_external geladen zu halten. Dieser optionale interne Versorgungstransistor PMOS_{data_slave} erhält den gleichen Eingang wie der Pulldown-Transistor NMOS_{data_slave}. Wenn ein Datensymbol „1“ übertragen wird, moduliert der Pull-down-Transistor NMOS_{data_slave} die Spannung an der Eindrahtschnittstelle 130 auf einen Spannungspegel der Spannungsquelle VSS und der interne Versorgungstransistor PMOS_{data_}slave wird abgeschaltet. Wenn aber ein Datensymbol „0“ übertragen wird, moduliert der Pulldown-Transistor NMOS_{data_slave} nicht und der interne Versorgungstransistor PMOS_{data_slave} wird eingeschaltet. Wenn dieser eingeschaltet ist, erlaubt der interne Versorgungstransistor PMOS_{data_slave} es einer Spannung, den internen Kondensator C_interne auf einen Spannungspegel zu laden, der von der Slave-Vorrichtung 120 definiert wird.
Der optionale Widerstand R ist zwischen die Eindrahtschnittstelle 130 und eine Versorgungsspannung VCC gekoppelt. Wenn der Versorgungstransistor PMOS_supply abgeschaltet ist, gibt es eine schwache Anhebungsphase (Pullup-Phase) und die Eindrahtschnittstelle 130 hat kein festes Potential. Der Widerstand R, mit einem Wert von beispielsweise 10-100 kQ, wirkt als Pullup-Widerstand, um zu verhindern, dass die Eindrahtschnittstelle 130 kein festes Potential hat.
Als Alternative zum optionalen Widerstand R kann die Master-Vorrichtung 110 einen optionalen schwachen Versorgungstransistor PMOS_weak aufweisen, der parallel zum Versorgungstransistor PMOS_supply gekoppelt ist, um zu verhindern, dass die Eindrahtschnittstelle 130 kein festes Potential hat. Der Versorgungstransistor PMOS_supply weist eine starke Anhebung auf, während der schwache Versorgungstransistor PMOS_weak eine schwache Anhebung aufweist.
2 zeigt ein Schaltbild eines Systems 200 gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform.
System 200 ist ähnlich wie System 100, das in 1 gezeigt ist, mit der Ausnahme, dass System 200 eine Vielzahl von Slave-Vorrichtungen 120a ... 120n aufweist, die über die Eindrahtschnittstelle 130 parallel zur Master-Vorrichtung 110 gekoppelt sind.
3A zeigt eine graphische Darstellung 300A einer Slavezu-Master-Vorrichtungskommunikation gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Es gibt zwei verschiedene Kommunikationsmodi - Standardkommunikation und Antikollisionskommunikation.
Die Master-Vorrichtung 110 und die Slave-Vorrichtung 120 befinden sich nicht auf demselben Chip, sodass ihre internen Taktgeber nicht synchron sind. Die internen Taktgeber werden von der Master-Vorrichtung 110 synchronisiert, die ein Synchronisationssymbol überträgt, um ein Zeitfenster einzuleiten, in dem die Master-Vorrichtung 110 nicht ansteuert (treibt), das heißt während einer Tri-State-Phase oder schwachen Versorgungsphase, wenn die Master-Vorrichtung 110 den optionalen schwachen Versorgungstransistor PMOS_weak anstelle des oder zusätzlich zum optionalen Pullup-Widerstand(s) R aufweist, wie oben erläutert ist. Die Slave-Vorrichtung 120 empfängt das Synchronisationssymbol und zählt dann mit ihrem internen Taktgeber, um das Zeitfenster zu bestimmen, in dem sie Datensymbole zur Master-Vorrichtung 110 kommunizieren kann.
Genauer gesagt überträgt während einer Standardkommunikation von der Slave-Vorrichtung 130 zur Master-Vorrichtung 110 die Gegentaktschaltung der Master-Vorrichtung 110 ein Synchronisationssymbol über die Eindrahtschnittstelle 130, das den Beginn einer (ersten) Referenzdauer anzeigt. Die Slave-Vorrichtung 120 weiß, dass dieses Synchronisationssymbol den Zeitpunkt der nachfolgenden Evaluationsdauer definiert, während der die Slave-Vorrichtung 120 die Spannung an der Eindrahtschnittstelle 130 herunterziehen kann, ohne die Versorgungsspannung VCC des gesamten Systems 100 zu beeinträchtigen.
Als Antwort auf den Empfang des Synchronisationssymbols kann die Slave-Vorrichtung 120 während einer (zweiten) Evaluationsdauer, die auf die Referenzdauer folgt, ein Datensymbol zur Master-Vorrichtung 110 übertragen. Die Evaluationsdauer findet statt, wenn sich die Gegentaktschaltung der Master-Vorrichtung 110 in der Tri-State-Phase befindet, das bedeutet während einer Dauer von schwacher Ansteuerung (Treiberstärke) oder hochohmscher Anhebung (Pull-Up), während der die Slave-Vorrichtung 120 die Spannung an der Eindrahtschnittstelle 130 auf die Spannungsquelle VSS ziehen kann. Wenn dieses Herabsetzen (Pull-Down) von der Master-Vorrichtung 110 detektiert wird, wird die Antwort in der beispielhaften Ausführungsform als eine „1“ interpretiert, ansonsten als eine „0“, obwohl die Offenbarung nicht darauf eingeschränkt ist. Wie oben erläutert ist die Gegentaktschaltung der Master-Vorrichtung 110 während der Referenzdauer in einem Pull-Zustand, und während der Evaluationsdauer ist die Gegentaktschaltung in einer Tri-State-Phase.
In der graphischen Darstellung 300A umfasst die Referenzdauer eine Kommunikation des Synchronisationssymbols von der Master-Vorrichtung 110 zur Slave-Vorrichtung 120, dargestellt durch die fette Linie. Während dieser Dauer überwacht die Slave-Vorrichtung 120 die Eindrahtschnittstelle 130 und misst einen Übergang von hoch zu niedrig und von niedrig zu hoch. Je nach dem Übergangszustand beginnt die Slave-Vorrichtung 120 dann die Kommunikation.
Die Evaluationsdauer, die auf die Referenzdauer folgt, umfasst eine Kommunikation von der Slave-Vorrichtung 120 zur Master-Vorrichtung 110 während der schwachen Anhebung oder Tri-State-Phase, dargestellt durch die dünne und durch die gestrichelte Linien. Die dünne Linie steht für die Master-Vorrichtung 110, welche die Eindrahtschnittstelle 130 überwacht statt sie mit Daten-/Referenzsymbole anzusteuern (zu treiben). Die gestrichelte Linie steht für den internen Versorgungstransistor PMOS_{data_slave} der Slave-Vorrichtung 120, der die Spannung der Eindrahtschnittstelle 130 herunterzieht. Während dieser schwachen Phase überwacht die Master-Vorrichtung 110 die Eindrahtschnittstelle 130.
Eine Antikollisionskommunikation erlaubt, im Gegensatz zu einer Standardkommunikation, die Unterstützung mehrerer Slave-Vorrichtungen 120a ... 120n, wie beispielsweise im System 200 aus 2, indem das Problem gelöst wird, dass mehrere Slave-Vorrichtungen 120 gleichzeitig antworten. Mit anderen Worten könnte ein Fall auftreten, in dem mehrere Slave-Vorrichtungen 120 gleichzeitig antworten, wobei eine Slave-Vorrichtung 120 die Eindrahtschnittstelle 130 auf einem hohen Spannungspegel belässt, und eine andere Slave-Vorrichtung 120 diese auf einen niedrigeren Spannungspegel zieht, wobei die Master-Vorrichtung 110 in diesem Fall nur das Herabziehen sieht. Das Antikollisionskommunikationsprotokoll ist ausgelegt, um dieses Problem zu überwinden.
Zu Beginn einer Kommunikation kann die Master-Vorrichtung 110 einen Antikollisionsbefehl an die Slave-Vorrichtungen 120 senden, und die Slave-Vorrichtungen 120a...120n antworten darauf durch Kommunikation gemäß einem Antikollisionsprotokoll. Dieses Protokoll erlaubt es der Master-Vorrichtung 110, zwischen den Slave-Vorrichtungen 120a...120n zu sortieren. Nach Ausführung des Antikollisionsprotokolls kann die Master-Vorrichtung 110 eine Standardkommunikation verwenden, um mit einer einzelnen Slave-Vorrichtung 120 zu kommunizieren.
Bei einer Antikollisionskommunikation gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform folgt auf die Referenzdauer eine Vielzahl von Evaluationssubdauern (z.B. Subdauer „0“ und Subdauer „1“), die jeweiligen Werten von Datensymbolen (z.B. „0“ und „1“) entsprechen. Mit anderen Worten wird die Evaluationsdauer in mehrere Evaluationssubdauern unterteilt.
Die eine oder mehreren Slave-Vorrichtungen 120 übertragen während einer der Vielzahl von Evaluationssubdauern entsprechend einem Wert des zu übertragenden Datensymbols. Genauer gesagt moduliert, wenn eine Slave-Vorrichtung 120 ein Datensymbol mit einem Wert „0“ überträgt, die Slave-Vorrichtung während der Evaluationssubdauer „0“, und die Master-Vorrichtung 110 weiß dann, dass die Slave-Vorrichtung 120 ein Datensymbol „0“ überträgt. Alternativ dazu moduliert, wenn die Slave-Vorrichtung 120 ein Datensymbol mit einem Wert „1“ überträgt, die Slave-Vorrichtung während der Evaluationssubdauer „1“, und die Master-Vorrichtung 110 weiß dann, dass die Slave-Vorrichtung 120 ein Datensymbol „1“ überträgt. So können zwei verschiedene Slave-Vorrichtungen 120 zwei unterschiedliche Datensymbole „0“ bzw. „1“ kommunizieren. Ein Nachteil des Antikollisionsalgorithmus ist, dass die Bitrate verringert ist, um die mehreren Evaluationssubdauern unterzubringen.
Bei der oben erläuterten Standardkommunikation bedeutet eine Modulation während der einzelnen Evaluationsdauer, dass die Slave-Vorrichtung 120 ein Datensymbol „1“ überträgt, und keine Modulation bedeutet ein Datensymbol „0“. Bei der Antikollisionskommunikation, andererseits, moduliert die Slave-Vorrichtung 120 immer, nur zu einer unterschiedlichen Evaluationssubdauer entsprechend dem Wert des zu übertragenden Datensymbols.
Es besteht die Möglichkeit, dass mehr als eine Slave-Vorrichtung 120 das gleiche Datensymbol kommunizieren, in welchem Fall ein bekannter Antikollisionsalgorithmus unter Verwendung der Identifikationen der Slave-Vorrichtungen 120 ausgeführt werden kann, um die Kommunikationen der mehreren Slave-Vorrichtungen 120 zu unterscheiden. Dieser Antikollisionsalgorithmus liegt außerhalb des Umfangs dieser Offenbarung, weshalb an dieser Stelle keine ausführliche Beschreibung bereitgestellt wird.
3B zeigt eine graphische Darstellung einer Slave-Vorrichtung-zu-Master-Vorrichtung-Kommunikation gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform.
Die dargestellte Standardkommunikation zwischen der Master-Vorrichtung 110 und der Slave-Vorrichtung 120 ist die gleiche wie in 3A, weshalb eine Wiederholung der Beschreibung hier nicht notwendig ist.
Die Antikollisionskommunikation aus 3B unterscheidet sich von jener aus 3A darin, dass anstelle einer einzelnen Referenzdauer für die Vielzahl von Evaluationssubdauern eine Referenzsubdauer für jede der entsprechenden Evaluationssubdauern vorhanden ist. Genauer gesagt folgt jede der Vielzahl von Evaluationssubdauern auf eine entsprechende der Vielzahl von Referenzsubdauern. Wie bei der Antikollisionskommunikation aus 3A übertragen die eine oder mehreren Slave-Vorrichtungen 120 während einer aus der Vielzahl von Evaluationssubdauern, die einem Wert des übertragenen Datensymbols entspricht. Genauer gesagt überträgt, wenn eine Slave-Vorrichtung 120 ein Datensymbol mit einem Wert „0“ überträgt, die Slave-Vorrichtung während der Evaluationsdauer „0“, und alternativ dazu überträgt, wenn die Slave-Vorrichtung 120 ein Datensymbol mit einem Wert „1“ überträgt, die Slave-Vorrichtung während der Evaluationsdauer „1“.
3A und 3B zeigen eine Slave-Vorrichtung-zu-Master-Vorrichtung-Kommunikation gemäß beispielhafter Ausführungsformen, die eine Referenzdauer umfassen. Eine Kommunikation von der Master-Vorrichtung 110 zur Slave-Vorrichtung 120 erfordert keine solche Referenzdauer.
Außerdem sind beispielhafte Ausführungsformen im Zusammenhang mit modifizierter Miller-Kodierung von Binärdaten beschrieben, um ein Signal mit zwei Pegeln bereitzustellen, wobei ein Datensymbol „0“ zu keiner Änderung eines Spannungspegels führt, wenn nicht danach eine weitere „0“ folgt, in welchem Fall ein Übergang zum anderen Pegel am Ende der Dauer stattfindet; und ein Datensymbol „1“ zu einem Übergang von einem Pegel zum anderen in der Mitte der Dauer führt. Die Offenbarung ist nicht darauf eingeschränkt. Die verwendete Kodierung kann jede beliebige Kodierung sein, die für den beabsichtigten Zweck geeignet ist.
4 zeigt ein Flussdiagramm 400 eines Verfahrens gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
Bei Schritt 410 überträgt eine Gegentaktschaltung der Master-(ersten) Vorrichtung 110 während einer ersten Dauer, in der sich die Gegentaktschaltung in einem Pull-Zustand befindet, ein Synchronisationssymbol über die Eindrahtschnittstelle 130.
Bei Schritt 420 überträgt die Slave- (zweite) Vorrichtung 120, die über die Eindrahtschnittstelle 130 mit der Master-Vorrichtung 110 gekoppelt ist, während einer zweiten Dauer, die auf die erste Dauer folgt, und in der die Gegentaktschaltung in einer Tri-State-Phase ist, ein Datensymbol zur Master-Vorrichtung 110.
Bei Schritt 430 überträgt die Gegentaktschaltung der Master-Vorrichtung 110 über die Eindrahtschnittstelle 130 Energie während einer dritten Dauer, in der die Gegentaktschaltung in einem Push-Zustand ist. Schritt 430 kann nach den Schritten 410 und 420 oder alternativ dazu vor den Schritten 410 und 420 erfolgen.
Es wurden hierin zwar beispielhafte Ausführungsform veranschaulicht und beschrieben, Fachleute auf dem Gebiet der Erfindung werden jedoch erkennen, dass die spezifischen dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen durch verschiedene alternative und/oder äquivalente Implementierungen ersetzt werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Diese Offenbarung soll jegliche Anpassungen oder Variationen der hierin erläuterten Ausführungsformen einschließen. Beispielsweise kann jedes hierin erläuterte Signal skaliert, gepuffert, skaliert und gepuffert, in einen anderen Zustand (z.B. Spannung, Strom, Ladung, Zeit usw.) umgewandelt oder in einen anderen Zustand (z.B. von hoch zu niedrig und niedrig zu hoch) umgewandelt werden, ohne das grundlegende Verfahren materiell zu verändern. Außerdem können anstelle von MOS-Transistoren Bipolartransistoren (z.B. PNP oder NPN) eingesetzt werden. Ein PNP kann anstelle eines NPN verwendet werden und umgekehrt, und ein PMOS kann anstelle eines NMOS verwendet werden und umgekehrt.

Claims

System, umfassend: eine erste Vorrichtung mit einer Gegentaktschaltung, die konfiguriert ist, ein Synchronisationssymbol zu übertragen; und eine zweite Vorrichtung, die über eine Eindrahtschnittstelle mit der ersten Vorrichtung gekoppelt ist und konfiguriert ist, als Antwort auf den Empfang des Synchronisationssymbols ein Datensymbol zur ersten Vorrichtung zu übertragen, während sich die Gegentaktschaltung in einer Tri-State-Phase befindet.
System nach Anspruch 1, wobei Datensymbole und Energie über die Eindrahtschnittstelle übertragen werden.
System nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Gegentaktschaltung umfasst: einen Versorgungstransistor, der zwischen eine Versorgungsspannung und die Eindrahtschnittstelle gekoppelt ist und konfiguriert ist, Energie zur zweiten Vorrichtung bereitzustellen, wenn der Versorgungstransistor eingeschaltet ist; und einen Datentransistor, der zwischen die Eindrahtschnittstelle und eine Quelle gekoppelt ist und konfiguriert ist, ein Datensymbol und/oder das Synchronisationssymbol zur zweiten Vorrichtung zu übertragen, wenn der Datentransistor eingeschaltet ist, wobei der Versorgungstransistor und der Datentransistor entgegengesetzte Polaritäten aufweisen.
System nach Anspruch 3, wobei während der Tri-State-Phase sowohl der Versorgungstransistor als auch der Datentransistor abgeschaltet sind.
System nach Anspruch 3 oder 4, wobei der Versorgungstransistor ein PMOS-Transistor ist und der Datentransistor ein NMOS-Transistor ist.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Vorrichtung ferner konfiguriert ist, das Synchronisationssymbol während einer ersten Dauer zu übertragen, in der die Gegentaktschaltung in einem Pull-Zustand ist, und die zweite Vorrichtung ferner konfiguriert ist, das Datensymbol während einer zweiten Dauer zu übertragen, die auf die erste Dauer folgt und in der die Gegentaktschaltung in der Tri-State-Phase ist.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: eine Vielzahl von zweiten Vorrichtungen, die über die Eindrahtschnittstelle parallel mit der ersten Vorrichtung gekoppelt sind.
System nach einem der Ansprüche 3 bis 5 sowie 6 und 7 soweit rückbezogen auf Anspruch 3, wobei die zweite Vorrichtung einen Pulldown-Transistor umfasst, der zwischen die Eindrahtschnittstelle und die Quelle gekoppelt ist und konfiguriert ist, das Datensymbol zu übertragen.
System nach Anspruch 8, wobei die zweite Vorrichtung ferner umfasst: einen internen Kondensator; und eine Diode, die zwischen die Eindrahtschnittstelle und den internen Kondensator gekoppelt ist und konfiguriert ist zu verhindern, dass der interne Kondensator entladen wird.
System nach Anspruch 9, wobei die zweite Vorrichtung ferner einen Transistor umfasst, der parallel mit der Diode gekoppelt ist und konfiguriert ist, den Leitungskondensator zu versorgen oder zu laden.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: einen externen Kondensator, der zwischen die Eindrahtschnittstelle und eine Quelle gekoppelt ist.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner einen Pullup-Widerstand oder einen schwachen Versorgungstransistor umfassend, der zwischen die Eindrahtschnittstelle und eine Versorgungsspannung gekoppelt ist und konfiguriert ist zu verhindern, dass die Eindrahtschnittstelle kein festes Potential hat.
Verfahren, umfassend: Übertragen eines Synchronisationssymbols während einer ersten Dauer über eine Eindrahtschnittstelle mittels einer Gegentaktschaltung einer ersten Vorrichtung; Übertragen eines Datensymbols zur ersten Vorrichtung während einer zweiten Dauer, die auf die erste Dauer folgt, mittels einer zweiten Vorrichtung, die durch die Eindrahtschnittstelle mit der ersten Vorrichtung gekoppelt ist, wobei die Gegentaktschaltung während der ersten Dauer in einem Pull-Zustand ist und die Gegentaktschaltung während der zweiten Dauer in einer Tri-State-Phase ist.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei: die zweite Dauer eine Vielzahl von zweiten Subdauern umfasst, die jeweiligen Werten von Datensymbolen entsprechen, und das Übertragen mittels der zweiten Vorrichtung während einer der Vielzahl von zweiten Subdauern stattfindet, die einem Wert des übertragenen Datensymbols entspricht.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei: die erste Dauer eine Vielzahl von ersten Subdauern umfasst, die zweite Dauer eine Vielzahl von zweiten Subdauern umfasst, die jeweiligen Werten von Datensymbolen entsprechen, wobei jede der Vielzahl von zweiten Subdauern auf eine entsprechende der Vielzahl von ersten Subdauern folgt, und das Übertragen mittels der zweiten Vorrichtung während einer der Vielzahl von zweiten Subdauern stattfindet, die einem Wert des übertragenen Datensymbols entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, ferner umfassend: Übertragen von Energie über die Eindrahtschnittstelle während einer dritten Dauer, in der die Gegentaktschaltung in einem Push-Zustand ist, mittels der Gegentaktschaltung der ersten Vorrichtung.
Master-Vorrichtung, umfassend eine Gegentaktschaltung, die konfiguriert ist, ein Synchronisationssymbol über eine Eindrahtschnittstelle zu einer Slave-Vorrichtung zu übertragen, während die Gegentaktschaltung in einem Pull-Zustand ist, und als Antwort auf das Synchronisationssymbol ein Datensymbol von der Slave-Vorrichtung über die Eindrahtschnittstelle zu empfangen, während die Gegentaktschaltung in einer Tri-State-Phase oder einer schwachen Versorgungsphase ist.
Master-Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei Datensymbole und Energie über die Eindrahtschnittstelle übertragen werden.
Master-Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, wobei die Gegentaktschaltung umfasst: einen Versorgungstransistor, der zwischen eine Versorgungsspannung und die Eindrahtschnittstelle gekoppelt ist und konfiguriert ist, Energie zur Slave-Vorrichtung bereitzustellen, wenn der Versorgungstransistor eingeschaltet ist; und einen Datentransistor, der zwischen die Eindrahtschnittstelle und eine Quelle gekoppelt ist und konfiguriert ist, ein Datensymbol und/oder das Synchronisationssymbol zur Slave-Vorrichtung zu übertragen, wenn der Datentransistor eingeschaltet ist, wobei der Versorgungstransistor und der Datentransistor entgegengesetzte Polaritäten aufweisen.
Master-Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei während der Tri-State-Phase sowohl der Versorgungstransistor als auch der Datentransistor abgeschaltet sind.