DE102020119817A1

DE102020119817A1 - Vollduplex-kommunikation unter verwendung von flankenzeiteinteilung in einem signal

Info

Publication number: DE102020119817A1
Application number: DE102020119817.5A
Authority: DE
Inventors: Jens Barrenscheen
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2019-08-02
Filing date: 2020-07-28
Publication date: 2021-02-04
Also published as: CN112311519A; US10887074B1; CN112311519B

Abstract

Es werden Systeme, Verfahren und Schaltkreise bereitgestellt, um eine Vollduplex-Kommunikation unter Verwendung von Flankenzeiteinteilung in einem gemeinsamen Signal durchzuführen.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft das Gebiet von Kommunikationsprotokollen und -techniken und insbesondere Verfahren, Systeme und Schaltkreise zur Übermittlung von Status und Daten zwischen Einrichtungen.
Viele Mikroprozessoranwendungen bauen auf einen robusten, einfachen Kommunikationspfad mit niedriger Bandbreite zwischen zwei Einrichtungen. Bei sicherheitsrelevanten Anwendungen wird eine große Anzahl von Kommunikationspfaden verwendet, um sicherzustellen, dass jede sicherheitsrelevante Einrichtung ordnungsgemäß arbeitet. Daher ist es wichtig, dass die Kommunikationspfade bei derartigen Anwendungen eine schnelle und zuverlässige Kommunikation unterstützen, ohne eine übermäßige Anzahl von Pins oder Extra-Komponenten zu benötigen.
Einige Beispiele für Schaltungen, Geräte und/oder Verfahren werden im Folgenden nur beispielhaft beschrieben. In diesem Zusammenhang wird Bezug genommen auf die begleitenden Figuren.

Die 1A und 1B veranschaulichen ein Beispiel für ein Kommunikationssystem, das zwei Einrichtungen, die eine bidirektionale und/oder Vollduplexkommunikation unter Verwendung von Flankenzeiteinteilung in einem Signal ausführen, enthält, gemäß verschiedenen beschriebenen Aspekten.
2 veranschaulicht ein Beispiel für ein Kommunikationssystem der 1A und 1B gemäß verschiedenen beschriebenen Aspekten.
3 veranschaulicht ein Zeitverlaufsdiagramm eines Kommunikationsprotokolls für bidirektionale Kommunikation unter Verwendung von Flankenzeiteinteilung in einem Signal gemäß verschiedenen beschriebenen Aspekten.
4A veranschaulicht ein Beispiel für das Kommunikationssystem der 1A und 1B gemäß verschiedenen beschriebenen Aspekten.
4B veranschaulicht ein Zeitverlaufsdiagramm eines Kommunikationsprotokolls für eine operative Vollduplex-Betriebszustandskommunikation unter Verwendung von Flankenzeiteinteilung in einem Signal gemäß verschiedenen beschriebenen Aspekten.
5A veranschaulicht ein Beispiel für das Kommunikationssystem der 1A und 1B gemäß verschiedenen beschriebenen Aspekten.
5B veranschaulicht ein Zeitverlaufsdiagramm eines Kommunikationsprotokolls für Vollduplex-Kommunikation von Bit-Daten unter Verwendung von Flankenzeiteinteilung in einem Signal gemäß verschiedenen beschriebenen Aspekten.
6 veranschaulicht ein Beispiel für ein Acht-Bit-Universal-Asynchronous-Receiver-Transmitter-(UART)-Signalformat.
7 veranschaulicht ein Beispiel für ein Bit-Zeiteinteilungssystem gemäß verschiedenen beschriebenen Aspekten.

Die 8 und 9 veranschaulichen Beispiel-Verfahren zum Durchführen einer Vollduplex-Kommunikation unter Verwendung von Flankenzeiteinteilung in einem gemeinsamen Signal gemäß verschiedenen beschriebenen Aspekten.
Bei einigen Anwendungen von Mikroprozessoreinrichtungen überwacht ein zentraler oder Master-Controller das Befinden oder den Status von vielen verschiedenen Rand- oder Slave-Einrichtungen („edge or slave devices“) unter der Steuerung des Master-Controllers. Wenn eine Slave-Einrichtung nicht funktioniert, nimmt der Master-Controller eine abhelfende Handlung wie beispielsweise das Unterlassen der Kommunikation mit der nicht funktionierenden Einrichtung und/oder das Aufnehmen irgendeiner Art von Notlaufbetrieb in Bezug auf die durch die nicht funktionierende Einrichtung durchgeführte Funktion vor. Jede Slave-Einrichtung wiederum überwacht das Befinden oder den Status des Master-Controllers und geht in einer einen Notlaufbetrieb, falls der Master-Controller nicht funktioniert. Das Ziel für die Ansprechzeit für derartige Systeme liegt in der Größenordnung von einigen zehn Mikrosekunden bis einigen hundert Mikrosekunden. Weil es der Fehlfunktion einer Slave-Einrichtung nicht gestattet werden sollte, die Kommunikation einer anderen Slave-Einrichtung zu korrumpieren, ist oftmals ein zugeordneter Kommunikationskanal zwischen jeder Slave-Einrichtung und dem Master-Controller installiert. Daher erfordert das kontinuierliche Überwachen des Status' zwischen Master-Controller und Slave-Einrichtung eine schnelle und zuverlässige Kommunikation über zahlreiche Kommunikationspfade.
Für die Zwecke dieser Beschreibung werden die Ausdrücke „Master“ und „Slave“ verwendet, um zwischen zwei Einrichtungen, die die beschriebene Kommunikation unter Verwendung von Flankenzeiteinteilung in einem Signal verwenden, zu unterscheiden. Es versteht sich, dass die beschriebenen Techniken durch zwei beliebige Einrichtungen, unabhängig davon, ob die Einrichtungen in einer Master-Slave-Beziehung stehen, ausgeführt werden können. Weiterhin versteht es sich, dass, während bestimmte Funktionen in den Kommunikationstechniken einer von der Master-Einrichtung oder der Slave-Einrichtung zugeordnet werden können, die Funktionen stattdessen oder zusätzlich durch die andere von der Master- oder Slave-Einrichtung ausgeführt werden können.
Bei komplexen Mikroprozessor-Anwendungen, die eine Kommunikation zwischen vielen Einrichtungen beinhalten, versteht es sich, dass schlankere Kommunikationstechniken geringere Fehlerraten und eine einfache, weniger teure Auslegung bieten. Viele herkömmliche sicherheitsrelevante Anwendungen enthalten eine(n) erste(n) Kommunikationskanal oder -leitung, der/die durch den Master-Controller verwendet wird, um der Slave-Einrichtung ein „Lebenszeichen“ (z.B. einen Puls mit einer vorgegebenen Zeiteinteilung) zu übermitteln. Ein(e) Kommunikationskanal oder -leitung wird für die Slave-Einrichtung verwendet, um den Slave-Status oder Diagnoseinformationen zu übermitteln. Diese Zwei-Kanal-Kommunikation wird typischerweise entsprechend einem gemeinsamen Takt synchronisiert, was die Auslegung des Kommunikationssystems weiter verkompliziert. Bei anderen Lösungen sendet die Slave-Einrichtung nicht regelmäßig Informationen an den Master, sondern blockt vielmehr eine Kommunikationsleitung für einen vorgegebenen Zeitraum, sendet dann auf der Leitung nach Bedarf Informationen an den Master. Diese Technik verlangsamt die Kommunikation und zerstört potentiell die Übertragung vom Master an den Slave, was auftritt, wenn die Leitung blockiert ist.
Hierin werden Verfahren, Systeme und Schaltkreise, die eine Kommunikation unter Verwendung von Flankenzeiteinteilung in einem Signal durchführen, beschrieben. Die beschriebenen Verfahren, Systeme und Schaltkreise können eine einzige Leitung verwenden, um sowohl die Master- als auch den Slave-Status sowie zusätzliche Informationen zu übermitteln, ohne das Erfordernis eines externen Taktsignals, wodurch die Anzahl von verwendeten Kommunikationsleitungen verringert und die Auslegung des Kommunikationssystems stark vereinfacht werden.
Die 1A und 1B veranschaulichen ein Kommunikationssystem 100, das eine Master-Einrichtung 110 (nachfolgend „Master“) und eine Slave-Einrichtung 150 (nachfolgend „Slave“) enthält. Bei einigen Beispielen handelt es sich bei dem Master 110 um einen Mikrocontroller, der pulsweitenmodulierte (PWM) oder andere Steuer-Signale an den Slave 150 und viele andere Slaves (nicht gezeigt) liefert. Bei einigen Beispielen handelt es sich bei dem Slave 150 um einen Gate-Treiber für eine Hochleistungseinrichtung wie beispielsweise einen Kraftstoffeinspritzer, einen Motor oder ein Solenoid. Bei einigen Beispielen handelt es sich bei dem Slave 150 um einen isolierten Gate-Treiber für eine Messeinrichtung, die, wie durch den Master 110 gesteuert, eine Temperatur oder Spannung einer anderen Einrichtung misst und digitale Daten, die die gemessene Temperatur oder Spannung kodieren, erzeugt.
Der Master 110 und Slave 150 sind durch entsprechende Schnittstellen 115, 155 an eine einzelne Signalleitung 140, die so dargestellt ist, dass sie ein gemeinsames Beispiel-Signal leitet, angeschlossen. Wie in 3 ausführlicher beschrieben wird, enthält das gemeinsame Signal eine Reihe von abwechselnden Arten von Flanken (z.B. ansteigend oder abfallend). Das gemeinsame Signal weist eine Signalperiode auf, die durch die Zeit zwischen benachbarten abfallenden Flanken definiert ist. Selbstverständlich können bei anderen Beispielen ansteigende Flanken die gemeinsame Signalperiode definieren. Über diese Beschreibung hinweg werden abfallende Flanken durch den Master erzeugt und durch den Slave interpretiert, während ansteigende Flanken durch den Slave erzeugt und durch den Master interpretiert werden. Es versteht sich, dass bei anderen Beispielen ansteigende Flanken durch den Master erzeugt und durch den Slave interpretiert werden können, während abfallende Flanken durch den Slave erzeugt und durch den Master interpretiert werden.
1A veranschaulicht ein Beispiel für den Master 100 im Betrieb. Der Master 110 enthält einen Master-Detektionsschaltkreis 120 und einen Master-Kommunikationsschaltkreis 130. Der Master-Detektionsschaltkreis 120 detektiert die Zeiteinteilung der ansteigenden Flanke in jeder Signalperiode und interpretiert den zeitlichen Ablauf der ansteigenden Flanke als Kommunikationsinformation von dem Slave 150. Zum Beispiel kann der Master-Detektionsschaltkreis 120 den zeitlichen Ablauf der ansteigenden Flanke als Hinweis auf den Betriebsstatus des Slaves 150 interpretieren. Der Master 110 enthält andere, hier nicht gezeigte Komponenten, die dazu ausgebildet sind, als Reaktion darauf, dass das gemeinsame Signal anzeigt, dass der Slave 150 nicht ordnungsgemäß arbeitet, eine Schadensbehebung vorzunehmen. Bei anderen Beispielen kann der Master-Detektionsschaltkreis 120 die Zeiteinteilung der ansteigenden Flanke als Kommunikationsdaten, die durch eine Komponente des Slaves 150 erzeugt werden, interpretieren. Der Master 110 kann nicht gezeigte Komponenten, die an den durch den Master-Detektionsschaltkreis 120 basierend auf der Zeiteinteilung der ansteigenden Flanken bestimmen, dekodierten Daten eine zusätzliche Verarbeitung durchführen, enthalten.
Der Master-Kommunikationsschaltkreis 130 bestimmt in irgendeinem regelmäßigen Intervall einen Status des Masters 100 und erzeugt in einer nachfolgenden Periode eine abfallende Flanke basierend auf dem bestimmten Status. Wenn zum Beispiel der Master 110 ordnungsgemäß arbeitet, kann der Master-Kommunikationsschaltkreis 130 eine abfallende Flanke gemäß einer vorgegebenen Zeiteinteilung erzeugen und dadurch die Signalperiode des gemeinsamen Signals auf ein regelmäßiges Zeitintervall einstellen.
1 B veranschaulicht ein Beispiel für den Slave 150 beim gleichzeitigen Betrieb mit dem Master 110. Der Slave 150 enthält einen Slave-Detektionsschaltkreis 160 und einen Slave-Kommunikationsschaltkreis 170. Der Slave-Detektionsschaltkreis 160 detektiert die Zeiteinteilung der abfallenden Flanken und interpretiert die Zeit zwischen benachbarten abfallenden Flanken so, dass sie die Signalperiode des gemeinsamen Signals definiert. Bei einem Beispiel bestimmt der Slave-Detektionsschaltkreis 160, dass der Master 110 ordnungsgemäß arbeitet, wenn eine abfallende Flanke innerhalb irgendeines vorgegebenen Fensters innerhalb der Signalperiode, die durch vorangehende abfallende Flanken festgesetzt wird, abfällt.
In jeder Signalperiode erzeugt der Slave-Kommunikationsschaltkreis 180 eine ansteigende Flanke in dem gemeinsamen Signal. Der Slave-Kommunikationsschaltkreis 180 bestimmt Informationen, die an den Master 110 zu übermitteln sind und wählt eine Zeiteinteilung einer ansteigenden Flanke innerhalb der Signalperiode, die jene Information übermittelt. Wenn zum Beispiel der Slave ordnungsgemäß arbeitet, erzeugt der Slave die ansteigende Flanke zu einer ersten Zeit in der Signalperiode, die durch den Master-Detektionsschaltkreis 120 als solche interpretiert wird. Wenn der Slave feststellt , dass er nicht ordnungsgemäß arbeitet, kann der Slave die ansteigende Flanke zu einer zweiten Zeit in der Signalperiode, die durch den Master-Detektionsschaltkreis 120 als solche interpretiert wird, erzeugen. Bei einem anderen Beispiel kann der Slave 150 an den Master 110 zu übermittelnde digitale Daten (z.B. Temperatur oder Spannung) besitzen. Der Slave-Kommunikationsschaltkreis 180 kann eine erste Zeiteinteilung der zweiten Flanke auswählen, um eine ,1' zu übermitteln, oder eine zweite Zeiteinteilung der zweiten Flanke, um eine ,0' zu übermitteln.
Es lässt sich erkennen, dass das Kommunikationssystem 100 eine einzige Kommunikationsleitung 140, die ein gemeinsames Signal, das unter Verwendung von Flankenzeiteinteilung gleichzeitig Informationen von dem Master 110 an den Slave 150 und von dem Slave an den Master übermittelt, leitet, bereitstellt. Über diese Beschreibung hinweg wird die konkrete Zeiteinteilung von Flanken als detektiert beschrieben. Die Detektion der Zeiteinteilung von Flanken kann auf viele Arten durchgeführt werden. Zum Beispiel kann der Wert des gemeinsamen Signals zu einer bestimmten Zeit geprüft werden und die Zeiteinteilung einer Flanke, die vor der Prüfungszeit aufgetreten ist, kann basierend auf dem Wert des Signals hergeleitet werden. Alternativ kann eine Menge an Energie, die während einer Signalperiode empfangen wird, verwendet werden, um einen Zeitpunkt während der Signalperiode, zu dem ein Übergang von Low nach High aufgetreten ist, herzuleiten. Wenn zum Beispiel die Menge an Energie gleich etwa einem Drittel der Menge an Energie, die aus einer Signalperiode, in der das gemeinsame Signal durchgängig einen High-Wert besitzt, resultieren würde, ist, kann hergeleitet werden, dass die ansteigende Flanke bei einem Ablauf von näherungsweise einem Drittel der Signalperiode aufgetreten ist. Bei einem anderen Beispiel wird ein Flankendetektorschaltkreis eingesetzt.
2 veranschaulicht ein Kommunikationssystem 200, das einen Master 210, einen Slave 250 und eine Signalleitung 240 enthält. Die Signalleitung 240 ist als „Verdrahtetes-UND“ konfiguriert, bei dem die Signalleitung 240 unter Verwendung einer Spannung von einer Versorgung 217 in dem Master 210, die an einen an die Signalleitung angeschlossenen Pull-Up-Widerstand R_PU angelegt wird, auf einer High-Spannung gehalten wird. Der externe Pull-up-Widerstand R_PU kann zur schnelleren Signalübertragung verwendet werden. Bei anderen Beispielen kann ein interner Pull-UP-Widerstand ausreichen. Eine Master-Schnittstelle 215 und eine Slave-Schnittstelle 255 sind jeweils ein einzelner Pin auf dem Master 210 und dem Slave 250. Bei einem Beispiel wird für die Schnittstellen 215, 255 ein Standard-I/O-Pin verwendet.
Bei dem Beispiel von 2 enthält der Master-Detektionsschaltkreis einen Puffer 220, der den Wert des gemeinsamen Signals auf der Signalleitung 240 neu bildet und zu einer gewählten Zeit speichert, und einem Prozessor 225. Der Puffer 220 liefert den Wert des gemeinsamen Signals an einen Prozessor 225, der dazu ausgebildet ist, den Wert des gemeinsamen Signals und die gewählte Zeit zu interpretieren, um die von dem Slave 250 übermittelten Informationen zu bestimmen. Der Slave-Detektionsschaltkreis enthält einen Puffer 260, der den Wert des gemeinsamen Signals auf der Signalleitung 240 zu einer gewählten Zeit neu bildet, und einen Prozessor 265. Der Puffer 260 liefert den Wert des gemeinsamen Signals an den Prozessor 265, so dass der Prozessor den Wert des gemeinsamen Signals und die gewählte Zeit interpretieren kann, um den Status des Masters 210 zu bestimmen. Der Prozessor 265 interpretiert eine Zeit zwischen benachbarten abfallenden Flanken so, dass sie die Signalperiode (Periode des gemeinsamen Signals in 3) und damit auch den Zeitraum, während dem der Slave 250 seine Information übermitteln sollte (die „Slave-Übermittlungszeitperiode“ in 3), definiert.
Der Master-Kommunikationsschaltkreis enthält einen Ausgang 230 mit offenem Drain und den Prozessor 225. Wenn der Ausgang mit offenem Drain durch den Prozessor 225 geschlossen wird, wird das gemeinsame Signal auf Low gezogen oder irgendeinen definierten Pegel eingestellt, wodurch in dem gemeinsamen Signal eine abfallende Flanke erzeugt wird. Der Prozessor 225 ist dazu ausgebildet, den Ausgang 230 mit offenem Drain, wenn sich der Master 210 im Betrieb befindet, für eine relativ kurze vorgegebene Zeitdauer zu schließen. Ein Beispiel für ein vorgegebenes, voreingestelltes Master-Kommunikationsschaltkreis-Ausgangssignal ist in der oberen Spur in 3 zu sehen. Die in der unteren Spur gezeigte Signalperiode des gemeinsamen Signals ist als Zeit zwischen den abfallenden Flanken, die durch den Ausgang 230 mit offenem Drain erzeugt werden, definiert.
Der Slave-Kommunikationsschaltkreis enthält einen Ausgang 270 mit offenem Drain und den Prozessor 265. Wenn eine abfallende Flanke detektiert wird, wird der Ausgang 270 mit offenem Drain durch den Prozessor 265 für eine Zeitdauer geschlossen, die gewählt ist, um die ansteigende Flanke, die erzeugt wird, wenn das Open-Drain-Gate geöffnet wird mit irgendeiner gewählten Zeiteinteilung in der Signalperiode zu platzieren. Das (in der zweiten Spur in 3 gezeigte) Ausgangssignal des Slave-Kommunikationsschaltkreises kombiniert mit dem Vorgabesignal des Master-Kommunikationsschaltkreises, um den durch den Master ausgegebenen Low-Wert zu erweitern, um in dem gemeinsamen Signal (dritte Spur) zu einer gewählten Zeit eine ansteigende Flanke zu erzeugen. Die gewählte Zeit kann ein Anteil der Signalperiode (wie durch die abfallenden Flanken und nicht durch einen externen Takt definiert), der die entsprechenden Informationen (z.B. eine 1 oder 0) oder einen Status (verschiedene Pegel der Slave-Funktionalität) übermittelt, sein. Für die Zwecke dieser Beschreibung bedeutet der Ausdruck „Anteil“ einen Teil der Signalperiode, der basierend auf irgendeinem bestimmten Verhältnis oder Prozentwert der Gesamt-Signalperiode (z.B. 20%, 50%, 100% und so weiter), wie durch die Dauer der Zeit zwischen aufeinanderfolgenden abfallenden Flanken definiert, bestimmt ist.
Bidirektionale Kommunikation unter Verwendung eines gemeinsamen Signals
3 veranschaulicht ein Beispiel dafür, wie drei verschiedene Positionen zweiter Flanken in drei verschiedenen Signalperioden drei verschiedene Slave-Betriebszustände und/oder Datenwerte übermitteln können. Wie in der ersten Signalperiode gezeigt, tritt die ansteigende Flanke in dem gemeinsamen Signal, wenn der Slave überhaupt nicht auf das gemeinsame Signal einwirkt, zur Beendigung des durch den Master-Kommunikationsschaltkreises gesandten Pulses auf. Wenn der Master-Schaltkreis die ansteigende Flanke (oder einen High-Wert) zu einer Zeit, die dem Ende des Pulses des Masters entspricht, detektiert, interpretiert der Master diese ansteigende Flanke so, dass sie anzeigt, dass der Slave nicht verfügbar ist und übernimmt, falls nötig, Schadensbehebungsmaßnahmen, oder wartet, um festzustellen, ob der Slave später verfügbar wird.
In jeder Signalperiode prüft der Master-Detektionsschaltkreis, wenn der Slave auf das gemeinsame Signal eingewirkt hat (z.B. verfügbar ist), den Wert des gemeinsamen Signals zu einer vorgegebenen Zeit nach dem Ende des Pulses des Masters (z.B. in der Mitte oder bei 50% durch die Signalperiode, wie sie durch die „Master-Prüfzeit“ und den Kreis auf dem gemeinsamen Signal in 3 gezeigt ist). In der zweiten Signalperiode wird, wenn der Master-Detektionsschaltkreis das gemeinsame Signal zu der Master-Prüfzeit prüft, ein High-Wert detektiert. Dieser High-Wert bei der Master-Prüfzeit wird durch den Master-Detektionsschaltkreis so interpretiert, dass er anzeigt, dass der Slave in Betrieb ist, oder, alternativ, dass der Slave Daten mit einem Datenwert von 1 sendet. Entsprechend übermittelt der Slave-Kommunikationsschaltkreis, dass er sich im Betrieb befindet, oder sendet einen Datenwert von 1, indem er die Leitung des gemeinsamen Signals für weniger als die Master-Prüfzeit (z.B. weniger als 50% der Signalperiode) auf Low hält. Anstelle den Wert des Signals zu einer definierten Stelle innerhalb der Periode des Signals (= Bit-Länge) zu prüfen, kann bei einer Alternative die Länge des 0-Pegels oder die Länge des 1-Pegels des Signals im Verhältnis zu der Bit-Länge gemessen werden. Wenn der Master einen 1-Pegel länger als eine bestimmte Zeit x detektiert, „weiß“ er, dass der Slave nicht verfügbar ist. Wenn der Master einen 1-Pegel länger als eine bestimmte Zeit y aber kürzer als x (x>y) detektiert, „weiß“ er, dass der Slave verfügbar ist und sendet eine erste Information. Wenn der Master einen 0-Pegel länger als z detektiert, „weiß“ er, dass der Slave verfügbar ist und sendet eine zweite Information. Das Messen der Längen des 1-Pegels oder des 0-Pegels kann auf verschiedene Arten (in der Master-Einrichtung und/oder in der Slave-Einrichtung) kombiniert werden, auch zusammen mit dem Prüfen des Pegels des Signals zu einer definierten Zeit, um die durch die Kommunikationspartnereinrichtung gesandten Informationen zu lesen.
Wenn der Master-Detektionsschaltkreis in der dritten Signalperiode das gemeinsame Signal zu der Master-Prüfzeit prüft, wird ein Low-Wert detektiert. Dieser Low-Wert zu der Master-Prüfzeit wird durch den Master-Detektionsschaltkreis so interpretiert, dass er übermittelt, dass sich der Slave nicht im Betrieb befindet (z.B. einen aktiven Fehler aufweist), oder, alternativ, dass der Slave einen Datenwert von 0 sendet. Entsprechend übermittelt der Slave-Kommunikationsschaltkreis, dass er sich im Betrieb befindet oder einen Datenwert von 0 sendet, indem er die Leitung des gemeinsamen Signals für mehr als die Master-Prüfzeit (z.B. mehr als 50% der Signalperiode) auf Low hält.
Man beachte, dass die Zeit, zu der der Master-Detektionsschaltkreis das gemeinsame Signal prüft (und die Zeit, zu der der Slave-Kommunikationsschaltkreis abfallende Flanken erzeugt), als Funktion oder Anteil der Signalperiode, die wiederum durch die durch den Master-Kommunikationsschaltkreis und nicht einen externen Takt erzeugten abfallenden Flanken definiert wird, definiert werden kann. Es ist kein externes Taktsignal erforderlich. Mit Ausnahme der Einschwingzeit der Signalleitung nach einer Änderung des zu übertragenden Pegels bestehen keine Beschränkungen für die Baud-Rate. Wenn sich die Zeiteinteilung der abfallenden Flanken während des Betriebs ändert, ändert sich die durch sowohl den Master als auch den Slave verwendete Signalperiode, und die Kommunikation wird nach wie vor erfolgreich sein.
Das in 3 dargestellte Schema kann erweitert werden, um es dem Slave zu erlauben, mehrere verschiedene Zustandsarten zu übermitteln. Zum Beispiel kann eine ansteigende Flanke innerhalb einer ersten Zeitperiode (z.B. die ersten 20% der Signalperiode) anzeigen, dass der Slave funktionsfähig ist. Eine ansteigende Flanke in einer nachfolgenden Zeitperiode (z.B. den nächsten 20% der Signalperiode) kann anzeigen, dass der Slave einen Unterspannungszustand erfährt. Eine ansteigende Flanke in einer nachfolgenden Zeitperiode (z.B. den nächsten 20% der Signalperiode) kann anzeigen, dass der Slave einen Überspannungszustand erfährt. Eine ansteigende Flanke in einer nachfolgenden Zeitperiode (z.B. den nächsten 20% der Signalperiode) kann anzeigen, dass der Slave einen Übertemperaturzustand erfährt. Eine ansteigende Flanke in einer nachfolgenden Zeitperiode (z.B. den nächsten 20% der Signalperiode) kann anzeigen, dass der Slave einen Kurzschlusszustand erfährt. Indem er feststellt, während welcher Zeitspanne ein High-Wert in dem gemeinsamen Signal zuerst detektiert wird, detektiert der Master, welchen dieser Zustände der Slave erfährt. Bei diesem Signalübermittlungsschema kann die Slave-Einrichtung bei einem Beispiel seinen Status in einer Art Thermometer-Code innerhalb einer Bit-Zeit = Periode des Masters anzeigen.
Vollduplex-Kommunikation unter Verwendung eines gemeinsamen Signals
Unten werden Systeme, Verfahren und Schaltkreise beschrieben, die die oben beschriebenen, bidirektionalen Kommunikationstechniken erweitern, um eine Vollduplex-Kommunikation unter Verwendung der gemeinsamen Leitung zwischen dem Master und dem Slave bereitzustellen. Vollduplex-Kommunikation verringert die Beschränkungen der Zeiteinteilung für die Schnittstelle zwischen einem Master und Slave, weil die verfügbare Bandbreite auf eine effizientere Weise genutzt werden kann. Wie gerade beschrieben, können der Zeiteinteilungs-Master und der Zeiteinteilungs-Slave parallel über dieselbe physikalische Schnittstelle kommunizieren. Der Vollduplex-Betrieb bietet eine synchronisierte Kommunikation auf einem Bit-Zeiteinteilungspegel (z.B. besitzen alle Teilnehmer ähnliche Bit-Zeiteinteilungen), erlaubt aber eine andere Frame-Zeiteinteilung (z.B. kann es zwei gleichzeitig laufende Daten-Frames geben (einen von dem Master an den Slave, den anderen von dem Slave an den Master)). Bei einem Beispiel kann ein Frame aus einer Folge von Bits bestehen. Auch wenn sie auf einem Bit-Zeiteinteilungspegel synchron sind, können die Startpunkte auf einem Frame-Zeiteinteilungspegel verschieden sein. Daher kann die Reaktionszeit einer jeden Einrichtung beachtet werden (z.B. kann der Master nach einem Status-Rückmeldungs-Frame fragen und der Slave antwortet, wenn er in der Lage ist, zu antworten, ohne das Erfordernis, mit einer definierten Verzögerung zu antworten). Bei Verwendung eines UART-artigen Kommunikationsprotokolls wird jeder Frame-Start durch ein Frame-Start-(„start of frame“; SOF)-Bit angezeigt, und die Länge des Frames ist bekannt. Dies bedeutet, dass ein Aktivierungs- oder Chip-Auswahl-Signal (wie bei einer SPI- oder MSC-Kommunikation) nicht benötigt wird, weil diese Information in dem Daten-Frame enthalten ist.
4A veranschaulicht ein Kommunikationssystem 400, das zwei Arten von Master-Einrichtungen, die mehrere Arten von Fernschaltern steuern, enthält. Ein Fernschalter stellt ein Beispiel für eine Leistungseinrichtung, die durch eine Slave-Einrichtung (z.B. eine Gatetreibereinrichtung), die mit einer Master-Einrichtung kommuniziert, gesteuert wird, dar. Die Slave-Einrichtung kann an die Master-Einrichtung Status-Informationen über den Fernschalter und die Last oder Umweltinformationen (z.B. Temperatur, Spannungspegel, Lastzustände, etc.) liefern. Zum Beispiel wirkt eine Sicherheitseinrichtung („safety device“; SD) 410 als Master, der das gemeinsame Signal an einen einfachen Fernschaltertreiber 450, der unter Verwendung lediglich des gemeinsamen Signals mit dem Master kommuniziert, liefert. Die SD 410 ist ebenfalls Master für einen integrierten Schalter 470, der zur PWM-Kommunikation in der Lage ist, und einen Fernschaltertreiber 480, der zur PWM-Kommunikation in der Lage ist. Die Sicherheitseinrichtung 410 kann dazu ausgebildet sein, den Status der Schalter auf redundante Weise oder unabhängig von einer Steuereinrichtung (z.B. ein Mikrocontroller), die die Schaltaktivität des Schalters definiert, zu prüfen. Zusätzlich wirkt ein Mikrocontroller 420 als Master für einen einfachen integrierten Fernschalter 460. Im Fall des integrierten Fernschalters 470 und des Fernschalters 480, die sich die gemeinsame Leitung mit dem Master teilen, wird gesehen werden, dass bei einem Beispiel, das eine Thermometer-Code-Signalübertragung verwendet, der Slave mit dem „schlechtesten“ Betriebszustand durch die Master-SD 410 detektiert wird. Obwohl vier verschiedene Arten von Fernschaltern und Fernschaltertreibern gezeigt sind, kann eine beliebige Anzahl von Kombinationen von Mastern und Slaves verbunden sein und über das gemeinsame Signal kommunizieren. Die Schnittstelle, auf der das gemeinsame Signal gesendet/empfangen wird, kann dieselbe bleiben, unabhängig von der Spannungs-/Stromklasse oder dem Isolationstyp. Bei einem Beispiel kann ein Fernschalter durch das PWM-Signal über die Steuereinrichtung oder durch die Kommunikationsschnittstelle über die Sicherheitseinrichtung ausgeschaltet (z.B. in einen sicheren Zustand versetzt) werden (redundante und verschiedene Pfade für sicherheitsrelevante Anwendungen).
4B zeigt ein Zeitverlaufsdiagramm für ein Beispiel eines Datenkodierungsprotokolls, bei dem eine Master-Einrichtung das gemeinsame Signal verwendet, um Informationen über den Status ihrer Funktionsfähigkeit zu übermitteln, und außerdem einen oder mehr Slaves anweist, Schalter ein- und auszuschalten. Die Slave-Einrichtung(en) kann/können unter Verwendung desselben gemeinsamen Signals gleichzeitig Informationen über einen von drei verschiedenen Funktionsfähigkeitszuständen übermitteln. In dem Zeitverlaufsdiagramm sind zwei Perioden des gemeinsamen Signals darstellt. Der Prozentwert der Periode des gemeinsamen Signals ist als Referenz über der Oberseite des Diagramms dargestellt. Das durch den Master-Kommunikationsschaltkreis ausgegebene Master-Signal ist in der oberen Spur dargestellt. Das durch den Slave-Kommunikationsschaltkreis ausgegebene Slave-Signal ist in der mittleren Spur dargestellt. Das gemeinsame Signal, das erzeugt wird, während die Master- und Slave-Signale (z.B. wie in 2 dargestellt) auf der gemeinsamen Leitung kombiniert werden, ist in der unteren Spur dargestellt.
Wenn sich der Master im Betrieb befindet, erzeugt der Master (z.B. unter Verwendung des Master-Kommunikationsschaltkreises) ein Master-Signal durch Wechseln zwischen einem Master-Steuerwert und einem Master-Nicht-Steuerwert. Dieser Wechsel bildet die erste Flanke in dem gemeinsamen Signal, die über die Signalperiode hinweg für die Zeiteinteilung verwendet wird. Der Master kann entweder ein kurzes Symbol oder ein langes Symbol senden. Bei einem kurzen Symbol sendet der Master (z.B. durch Halten der gemeinsamen Leitung auf Low) den Steuerwert für einen relativ kurzen Zeitraum (z.B. 10% der Signalperiode wie in der ersten dargestellten Signalperiode abgebildet). Bei einem langen Symbol sendet der Master den Steuerwert für einen längeren Zeitraum (z.B. 60% der Signalperiode wie in der zweiten dargestellten Signalperiode abgebildet). Bei einem Beispiel sendet der Master ein kurzes Symbol, wenn der Master eine Slave-Einrichtung EIN-Schalten möchte, und ein langes Symbol, wenn der Master eine Slave-Einrichtung AUS-Schalten und einen gespeicherten Fehlerzustand ausgeben möchte. Wenn der Master außer Betrieb ist, beeinflusst der Master das gemeinsame Signal nicht oder sendet äquivalent kontinuierlich einen Nicht-Steuerwert und zeigt dadurch der Slave-Einrichtung an, dass sie einen definierten inaktiven Zustand annehmen kann.
Wenn sich der Slave im Betrieb befindet, detektiert der Slave zu Beginn der Signalperiode zuerst (z.B. unter Verwendung des Slave-Detektionsschaltkreises), dass der Master einen Master-Steuerwert sendet, was anzeigt, dass sich der Master im Betrieb befindet. Der Slave bestimmt dann unter Berücksichtigung des Betriebszustands des Slaves (z.B. unter Verwendung des Slave-Kommunikationsschaltkreises), welche Informationen dem Master übermittelt werden sollten. Bei dem dargestellten Beispiel kann ein sich im Betrieb befindlicher Slave einen von drei Betriebszuständen übermitteln: keine Warnung, eine vorläufige Warnung und einen aktiven Fehlerzustand. Der Slave übermittelt einen dieser drei Betriebszustände durch Steuern des Übergangspunkts oder der Übergangsstelle der zweiten Flanke in dem gemeinsamen Signal. Bei dem dargestellten Beispiel kann der Slave die zweite Flanke bei 20% der Signalperiode (wie relativ zu der ersten Flanke, die den Beginn der Signal-periode markiert, bestimmt)erzeugen, um zu übermitteln, dass er keine Warnungen aufweist, bei 30% der Signalperiode, um zu übermitteln, dass er eine vorläufige Warnung aufweist, und bei 40% der Signalperiode, um anzuzeigen, dass er einen aktiven Fehlerzustand aufweist. Ein außer Betrieb befindlicher Slave wird keinen Einfluss auf das gemeinsame Signal haben und die zweite Flanke wird mit der Zeiteinteilung des Masters erzeugt, was den Master warnt, dass der Slave außer Betrieb ist.
Wenn der Master, wie in der ersten dargestellten Signalperiode abgebildet, ein kurzes Symbol sendet, detektiert der Master die durch den Slave erzeugte zweite Flanke während des Sendens des Nicht-Steuer-Werts und interpretiert die Flankenzeiteinteilung, um den Betriebszustand des Slaves zu bestimmen. In dem Fall, in dem nur ein Slave an das gemeinsame Kommunikationssignal angeschlossen ist, kann der Master den Zustand der Slave-Einrichtung direkt lesen. In dem Fall, in dem zwei oder mehr Slaves an das gemeinsame Kommunikationssignal angeschlossen sind, kann der Master über den durch die angeschlossenen Slave-Einrichtungen „gesehenen“ schlechtesten Zustand informiert werden. Aufgrund der Verdrahtete-UND-Verbindung der Verbindungsleitung und der Verwendung von Thermometer-Code steuert, wenn nur ein Slave an der gemeinsamen Leitung einen aktiven Fehlerzustand erfährt und daher die zweite Flanke seines Signals am 40%-Punkt erzeugt, diese Flanke die Stelle der zweiten Flanke in dem gemeinsamen Signal und der Master bestimmt, dass zumindest ein Slave an der gemeinsamen Leitung einen Fehlerzustand erfährt.
Nach dem Setzen der zweiten Flanke des gemeinsamen Signals bestimmt der Slave dann den Wert des gemeinsamen Signals an dem Prüfpunkt der Signalperiode (z.B. 50%), um festzustellen, ob der Master ein kurzes oder langes Symbol sendet. Da der Master in der ersten dargestellten Signalperiode ein kurzes Symbol gesendet hat, detektiert der Slave den Wert 1, was der Slave so interpretiert, dass der Master einen durch den Slave gesteuerten Schalter EIN lassen (oder EIN schalten) möchte. Der Slave interpretiert die detektierte 1 in dem gemeinsamen Signal an dem Prüfpunkt ebenfalls so, dass sie anzeigt, dass der Master die zweite Flanke, die durch den Slave, der den Betriebszustand des Slaves übermittelt, erzeugte zweite Flanke empfangen hat. Man beachte, dass wenn der Master ein langes Symbol sendet, der Master die in die Zeiteinteilung der zweiten Flanke kodierte Zustandsinformation des Slaves nicht empfängt und die Slave-Information innerhalb der Periode der Master-Zeiteinteilung erneut gesendet werden sollte. Es ist zu sehen, dass der Master in der ersten Hälfte dieser Signalperiode übermittelt hat, dass er sich im Betrieb befindet und dass der Schalter des Slaves EIN bleiben sollte und dass der Slave seinen Betriebszustand in der Vollduplex-Betriebsart übermittelt hat.
Nunmehr Bezug nehmend auf die zweite dargestellte Signalperiode in 4B sendet der Master ein langes Signal, in dem der Master-Steuerwert durch den Master-Kommunikationsschaltkreis bis zum Ablauf von 60% der Signalperiode zur Geltung gebracht wird. Dieses lange Symbol ist eine Anweisung an den Slave, den Schalter unter der Steuerung des Slaves AUS zu schalten. Der Slave bestimmt zuerst, dass sich der Master im Betrieb befindet, indem er feststellt, dass das gemeinsame Signal zu Beginn der Signalperiode einen Wert 0 besitzt. Dann sendet der Slave wie in der ersten Signalperiode ein Slave-Signal mit einer Slave-/zweiten Flanke oder einem Slave-Übergangspunkt zu der geeigneten Zeiteinteilung (z.B. 20%, 30% oder 40% der Periode). An einem Prüfpunkt, nachdem der Slave seine (seinen ersten Versuch einer) Statusrückmeldung beendet hat (z.B. an dem Prüfpunkt der Signalperiode), stellt der Slave fest, dass das gemeinsame Signal einen Wert von 0 aufweist, was bedeutet, dass der Master ein langes Symbol sendet, um den Slave anzuweisen, seinen Schalter AUS zu schalten. Es bedeutet ebenfalls, dass der Master den ersten Versuch der Slave-Einrichtung, seine Statusinformation zu senden, überschrieben hat, indem er das gemeinsame Signal auf einen definierten Pegel (dominanter oder Steuerpegel) zwingt.
Das lange Symbol bedeutet außerdem, dass der Master den Betriebszustand des Slaves nicht empfangen hat (in dem gemeinsamen Signal ist zu sehen, dass das lange Signal des Masters die Sendung der zweiten Flanke auf der gemeinsamen Leitung verhindert hat). Daher sendet der Slave als Reaktion auf das Detektieren der 0 in dem gemeinsamen Signal an dem Prüfpunkt der Signalperiode seinen Betriebszustand erneut, indem er eine Slave-/zweite Flanke oder einen Slave-Übergangspunkt mit der vorgegebenen Zeiteinteilung nach dem Prüfpunkt (im Gegensatz zu der ersten Flanke) der Signalperiode erzeugt. Das nachfolgende Slave-Signal wird auf der gemeinsamen Leitung übertragen, weil das lange Symbol des Masters vollständig ist und der Master einen Nicht-Steuer-Wert sendet. Daher sendet der Slave auch zusätzlich zum AUS-Schalten seines Schalters als Reaktion auf ein langes Symbol von dem Master, seine Zustandsinformation erneut, indem er eine nachfolgende Slave-/zweite Flanke mit der geeigneten Zeiteinteilung nach dem Periodenprüfpunkt erzeugt und sie auf der gemeinsamen Leitung überträgt (zweiter Versuch). Es ist zu sehen, dass der Master in der ersten Hälfte dieser Signalperiode übermittelt hat, dass er sich im Betrieb befindet und dass der Schalter des Slaves EIN geschaltet werden sollte und der Slave in der zweiten Hälfte der Periode seinen Betriebszustand in der Vollduplex-Betriebsart übermittelt hat. Man beachte, dass die Bedeutung der durch den Master gesendeten Informationen lediglich ein Beispiel war und, abhängig von der spezifizierten Funktion des Slaves, zu einem anderen Verhalten des Slaves führen kann. Abhängig von der Art der durch den Master an den Slave übertragenen Informationen kann es Beispiele geben, in denen der Master mehr Symbole mit verschiedenen Längen (z.B. Aufteilen der Periode in mehr als zwei Teile) aussenden kann. In diesem Fall kann es mehr als einen Prüfpunkt für die Slave-Einrichtungen, sowie mehr als zwei Versuche, die Slave-Zustandsinformationen zu übertragen, geben.
Bei dem dargestellten Beispiel besitzt das Master-Signal eine grobe Granularität (gleich der Periode des gemeinsamen Signals), während das Slave-Signal eine feine Granularität (z.B. gleich der Hälfte der groben Granularität) besitzt. Bei anderen Beispielen kann das Verhältnis zwischen der groben und der feinen Granularität anders sein, zum Beispiel kann die grobe Granularität gleich der Hälfte der Periode des gemeinsamen Signals sein und/oder das Slave-Signal kann eine Granularität gleich einem Drittel oder einem Viertel der Periode der groben Granularität besitzen.
5A zeigt ein Kommunikationssystem 500, bei dem das gemeinsame Signal zur Vollduplex-Kommunikation der Konfiguration und von Statusinformationen zwischen einem Master (z.B. Mikrocontroller) 520 und mehreren Slaves 570a, 570b, 580 unter Verwendung derselben gemeinsamen Leitung/desselben gemeinsamen Signals verwendet wird. Dies ermöglicht die Konfiguration der Slaves mit einer Rückmeldung von den Slaves ohne zugeordnete Verbindungen zwischen jedem Slave und dem Master 520. Die Slave-Einrichtungen 570a, 570b und 580, die sich die gemeinsame Leitung mit dem Master 520 teilen, können durch eine Funktionsadresse oder Kennung, die in einem nicht-flüchtigen Speicher, sofern verfügbar, gespeichert sind, einzeln adressiert werden. Bei einem anderen Beispiel kann eine Chip-Kennung verwendet werden oder eine dynamische Nummerierung kann verwendet werden, wenn eine individuelle Funktionsadresse nicht verfügbar ist. Bei diesem Beispiel kann, während es sein kann, dass kein nicht-flüchtiger Speicher benötigt wird, um eine Kennung zu speichern, eine Entscheidungsinstanz und/oder Kollisionserkennung und -abwicklung erforderlich sein, um eine Vollduplex-Kommunikation zu unterstützen. Bei einem anderen, in 5A dargestellten Beispiel werden die Slave-Einrichtungen unter Verwendung einer bestehenden PWM-Leitung adressiert, was bedeutet, dass kein nicht-flüchtiger Speicher erforderlich ist, um eine Kennung zu speichern.
Bei dem in 5A dargestellten Beispiel ist jede der Slave-Einrichtungen 570a, 570b, 580 über ein unabhängiges PWM-Signal mit der Master-Einrichtung 520 verbunden. Diese Signalleitung kann von einem Zeitgeberkanal in dem Master 510 betrieben werden, um eine hochpräzise Zeiteinteilung oder eine hohe Zeiteinteilungsauflösung zu erreichen. Wenn die Slaves keine identifizierenden Informationen enthalten, kann die folgende Nummerierungsprozedur verwendet werden. Die Slave-Einrichtungen werden über das gemeinsame Signal in eine Zähl-Betriebsart versetzt, in der das PWM-Signal nicht so betrachtet wird, dass es ein PWM-Eingangssignal bereitstellt (z.B. werden die durch die Slaves angesteuerten Schalter in der Zähl-Betriebsart deaktiviert), sondern vielmehr wird die PWM zur Slave-Auswahl verwendet. Ein Slave, der sich in der Zähl-Betriebsart befindet, wird durch sein PWM-Signal (oder, bei anderen Beispielen, ein beliebiges anderes Signal, das für den Slave eindeutig ist), und durch das gemeinsame Signal mit einem Anwendungsnamen oder einer Kennung versehen. In anderen Worten, wenn der Master feststellen kann, welcher einzelne Slave gegenwärtig durch die (eindeutige) PWM-Verbindung adressiert wird, kann der Master Namen oder Kennungen Schritt für Schritt durch Übermitteln von Bit-Werten auf der gemeinsamen Leitung an jeden Slave verteilen (siehe 6 für ein Beispiel eines UART-Signalprotokolls, das für diese Übermittlung verwendet werden könnte). In der normalen Betriebsart wird das PWM-Signal als PWM-Information zum Steuern des Schalters betrachtet, und jede Slave-Einrichtung kann über die gemeinsame Signalleitung unter Verwendung des/der zuvor verteilten Namens oder Kennung des Slaves individuell adressiert werden.
5B zeigt ein Zeitverlaufsdiagramm für ein Beispiel eines Datenkodierungsprotokolls, bei dem eine Master-Einrichtung und eine Slave-Einrichtung Bit-Werte von der Vollduplex-Betriebsart (z.B. zur selben Zeit, unter Verwendung desselben gemeinsamen Signals) übermitteln. In dem Zeitverlaufsdiagramm sind zwei Perioden des gemeinsamen Signals dargestellt. Der Prozentwert der Periode des gemeinsamen Signals ist zur Referenz über der Oberseite des Diagramms dargestellt. Das durch den Master-Kommunikationsschaltkreis ausgegebene Master-Signal ist in der oberen Spur dargestellt. Das durch den Slave-Kommunikationsschaltkreis ausgegebene Slave-Signal ist in der mittleren Spur dargestellt. Das gemeinsame Signal, das erzeugt wird, wenn die Master- und Slave-Signale auf der gemeinsamen Leitung (z.B. wie in 2 dargestellt) kombiniert werden, ist in der unteren Spur abgebildet.
Wenn sich der Master im Betrieb befindet, erzeugt der Master (z.B. unter Verwendung des Master-Kommunikationsschaltkreises) ein Master-Signal durch Wechseln zwischen dem Senden eines Master-Steuerwerts und eines Master-Nicht-Steuer-Werts. Dieser Wechsel bildet die erste Flanke in dem gemeinsamen Signal, die über die erste Signalperiode hinweg zur Zeiteinteilung verwendet wird. Der Master kann entweder ein kurzes Symbol entsprechend einem 0-Bit-Wert oder ein langes Symbol entsprechend einem 1-Bit-Wert senden. Bei einem kurzen Symbol sendet der Master (z.B. indem er die gemeinsame Leitung auf Low hält) den Steuerwert für eine relativ kurze Zeitdauer (z.B. 10% der Signalperiode wie bei der ersten dargestellten Signalperiode abgebildet). Bei einem langen Symbol sendet der Master den Steuerwert für eine längere Zeitperiode (z.B. 60% der Signalperiode wie bei der zweiten dargestellten Signalperiode abgebildet).
Wenn sich der Slave im Betrieb befindet, detektiert der Slave zuerst (z.B. unter Verwendung des Slave-Detektionsschaltkreises), dass der Master einen Master-Steuerwert zu Beginn der Signalperiode sendet, was anzeigt, dass sich der Master im Betrieb befindet. Der Slave übermittelt einen Bit-Wert durch Steuern des Übergangspunkts oder der Übergangsstelle der zweiten Flanke in dem gemeinsamen Signal. Bei dem dargestellten Beispiel kann der Slave die zweite Flanke bei 30% der Signalperiode (wie relativ zu der ersten Flanke, die den Beginn der Signalperiode markiert, bestimmt) erzeugen, um einen Bit-Wert von 1 zu übermitteln, oder bei 40% der Signalperiode, um einen 0-Bit-Wert zu übermitteln. Wenn der Master, wie in der ersten dargestellten Signalperiode abgebildet, ein kurzes Symbol sendet, detektiert der Master die durch den Slave erzeugte zweite Flanke und interpretiert die Flankenzeiteinteilung, um den Betriebszustand des Slaves festzustellen. Der Slave bestimmt dann den Wert des gemeinsamen Signals an dem Prüfpunkt der Signalperiode (z.B. 50%) und bestimmt, dass der Master ein kurzes Symbol, das einen Bit-Wert von 0 anzeigt, gesendet hat. Der Slave interpretiert außerdem die 1 in dem gemeinsamen Signal an dem Prüfpunkt so, dass er anzeigt, dass der Master die durch den Slave erzeugte zweite Flanke, die den beabsichtigten Daten-Bit-Wert des Slaves übermittelt, empfangen hat. Man beachte, dass der Master, wenn der Master ein langes Symbol sendet, die in der Zeiteinteilung der zweiten Flanke kodierte Statusinformation des Slaves nicht von dem Prüfpunkt empfängt und die Slave-Informationen nach dem Prüfpunkt aber innerhalb der Periode des gemeinsamen Signals erneut gesendet werden sollte. Es ist zu sehen, dass vor dem Prüfpunkt (z.B. in der ersten Hälfte dieser Signalperiode) der Master einen Bit-Wert übermittelt hat und der Slave ebenfalls einen Bit-Wert übermittelt hat.
Nunmehr Bezug nehmend auf die zweite dargestellte Signalperiode in 5B sendet der Master ein langes Signal, indem der Master-Steuerwert durch den Master-Kommunikationsschaltkreis bis zu einer Stelle nach dem Prüfpunkt, z.B. dem Ablauf von 60% der Signalperiode, zur Geltung gebracht wird. Dieses lange Symbol entspricht einem Bit-Wert von 1. Der Slave stellt zuerst fest, dass sich der Master im Betrieb befindet, indem er feststellt, dass das gemeinsame Signal zu Beginn der Signalperiode einen 0-Wert besitzt. Dann sendet der Slave, wie in der ersten Signalperiode, ein Slave-Signal, das eine Slave-/zweite Flanke oder einen Slave-Übergangspunkt besitzt, mit der geeigneten Zeiteinteilung, um den Bit-Wert des Slaves (z.B. 30% oder 40% der Periode) zu übermitteln. Am Prüfpunkt stelle der Signalperiode stellt der Slave fest, dass das gemeinsame Signal einen Wert von 0 besitzt, was bedeutet, dass der Master ein langes Symbol oder einen Bit-Wert von 1 sendet.
Das lange Symbol bedeutet außerdem, dass der Master den Betriebszustand des Slaves nicht empfangen hat (in dem gemeinsamen Signal ist zu erkennen, dass das lange Signal des Masters die Sendung der zweiten Flanke auf der gemeinsamen Leitung verhindert hat). Daher sendet der Slave als Reaktion auf das Detektieren der 0 in dem gemeinsamen Signal an dem Prüfpunkt der Signalperiode seinen Bit-Wert erneut, indem er mit der vorgegebenen Zeiteinteilung nach dem Prüfpunkt (im Gegensatz zu der ersten Flanke) eine Slave-/zweite Flanke oder einen Slave-Übergangspunkt erzeugt. Dieses Slave-Signal wird auf der gemeinsamen Leitung übertragen, weil das lange Symbol des Masters vollständig ist und der Master einen Nicht-Steuer-Wert sendet. Daher sendet der Slave zusätzlich zum Empfangen des Bit-Werts von 1 von dem Master auch seinen Bit-Wert erneut, indem er eine nachfolgende Slave-/zweite Flanke zu der geeigneten Zeiteinteilung nach dem Periodenprüfpunkt erzeugt und sie auf der gemeinsamen Leitung sendet. Ähnlich zu dem in 4B gezeigten Beispiel kann die Signalperiode des gemeinsamen Signals in mehrere Teile (mit einem entsprechenden Prüfpunkt für jeden Teil) aufgeteilt werden, indem der Master dazu ausgebildet ist, mehr als 2 Symbole verschiedener Länge zu senden.
Bei dem dargestellten Beispiel kann der Master zwei verschiedene Tastgrade ausgeben und die Slave-Einrichtung kann zwei verschiedene Daten-Bit-Pegel ausgeben, was zu 4 verschiedenen resultierenden Tastgraden auf der gemeinsamen Leitung führt. Hierbei definiert der Master-Daten-Bit-Pegel, wenn der Tastgrad unter oder über 50% der Bit-Zeit liegt. Jeder Slave-Daten-Bit-Pegel wird durch zwei verschiedene resultierende Tastgrade (z.B. 30%, und 70% für 1-Bit-Wert und 40% und 80% für einen 0-Bit-Wert) repräsentiert. Bei anderen Beispielen kann es mehr als zwei mögliche Werte für jede Einrichtung geben.
6 zeigt ein Beispiel für ein Acht-Bit-UART-Signal 600. Das UART-Signal enthält einen Zehn-Bit-Datenrahmen, der mit einem Start-(SOF)-Bit beginnt und mit einem STOP-Bit endet. Daher können in jedem Rahmen acht Bit an Information (z.B. beginnend mit dem niederwertigsten Bit und endend mit dem höchstwertigen Bit) seriell übermittelt werden. Der IDLE-Pegel entweder des Senders oder des Empfängers ist der rezessive oder Nicht-Steuer-Pegel, z.B. der High-Pegel. Bei der UART-Kommunikation müssen beide Einrichtungen dieselbe Dauer für den Zehn-Bit-Rahmen verwenden, was typischerweise ein synchronisiertes Taktsignal für beide Einrichtungen erfordert. Allerdings sind aufgrund des hierin beschriebenen Selbstsynchronisierungsprinzips der Vollduplex-Kommunikation, das das gemeinsame Signal verwendet, um Datenbits zwischen Master und Slave zu senden, UART-artige Daten-Rahmen von mehr als 8 Bits (z.B. 32 Bits) leicht möglich.
7 veranschaulicht ein Bit-Zeiteinteilungssystem 700, das entweder durch eine Master- oder Slave-Einrichtung verwendet werden kann, um die Zeiteinteilung für die erste bzw. zweite Flanke in dem gemeinsamen Signal zu bestimmen. Ein lokaler Takt 705 wird als lokales Master-Zeiteinteilungssignal verwendet (entweder in der Slave-Einrichtung oder in der Master-Einrichtung). Ein Eingangsfilter 710 empfängt das gemeinsame Signal und liefert ein gefiltertes gemeinsames Signal an den Flankendetektorschaltkreis 720. Bei einem Beispiel ermöglicht das Eingangsfilter die Verringerung von Rauscheffekten auf dem Signal und verbessert die „Qualität“ des empfangenen Signals. Abhängig von der Art der Verbindung zwischen der Master-Einrichtung und der Slave-Einrichtung kann das Filter wichtig sein. Bei einem anderen Beispiel mit sehr geringen Rauscheffekten kann das Filter weggelassen werden. In der Master-Einrichtung detektiert der Flankendetektor Flanken vom zweiten Flankentyp, während der Flankendetektor in einer Slave-Einrichtung Flanken vom ersten Flankentyp detektiert. Ein Timer 730 akkumuliert die abgelaufene Zeit basierend auf dem lokalen Takt, so dass der Erfassungsschaltkreis 740 eine detektierte Flanke einer gegebenen Zeit zuordnen kann. Der Akzeptanzschaltkreis 740 stellt fest, ob die Flankenzeiteinteilung innerhalb eines erwarteten Bereichs (z.B. 10% oder 60% der Signalperiode für die erste Flanke) liegt. Wenn dies zutrifft, wandelt der Fraktionalteilerschaltkreis 750 die Flankenzeiteinteilung in einen Prozentwert der Signal-Periode. Ein Fraktionalteiler ist eine mögliche Implementierung, um eine Zeiteinteilungsbeziehung von x% in Bezug auf ein anderes Zeiteinteilungsintervall (z.B. die Signal-Periode P) zu erhalten. Ein Fraktionalteiler kann die gemessene Länge P in N kleinere Intervalle mit kürzerer Länge teilen, z.B. in 20 Intervalle von 5% von P. Die Anzahl kleiner Intervalle kann für die Erzeugung und den Empfang der Flanken innerhalb der Signal-Periode berücksichtigt werden. Da die gemessene Länge P nicht notwendigerweise ein Vielfaches von 20 Taktzyklen ist, ermöglicht ein Fraktionalteiler (P/N), verglichen mit einem Ganzzahl-Teiler, eine präzisere Erzeugung der kleinen Intervalle. Die Flanke und ihre Zeiteinteilung wird dem Empfänger-Bit-Zeiteinteilungsschaltkreis 760 zugeführt, so dass die Flanke durch den Detektionsschaltkreis detektiert werden kann, und auch dem Sender-Bit-Zeiteinteilungsschaltkreis 770, so dass der Kommunikationsschaltkreis die Flanke als Basis für die Zeiteinteilung einer übermittelten Flanke verwenden kann.
8 veranschaulicht ein Beispiel-Verfahren 800, das durch eine Einrichtung zum Kommunizieren mit einer anderen Einrichtung unter Verwendung von Flankenzeiteinteilung in einem gemeinsamen Signal verwendet werden kann. Das Verfahren 800 kann zum Beispiel durch den Master 410, 420 oder den Mikrocontroller 520 der 4A bzw. 5A durchgeführt werden. Eine Master-Einrichtung kann die erste Flanke des gemeinsamen Signals über eine Ausgangsstufe (z.B. Ausgang mit offenem Drain) erzeugen und sie über eine Eingangsstufe (z.B. eine Schmitt-Trigger-Stufe) überwachen. Bei 810 beinhaltet das Verfahren das Empfangen eines gemeinsamen Signals auf einer Signalleitung zwischen der Master-Einrichtung und der Slave-Einrichtung. Das gemeinsame Signal resultiert aus einer Kombination eines auf der Signalleitung übertragenen Slave-Signals und eines auf der Signalleitung gleichzeitig übertragenen Master-Signals. Das gemeinsame Signal weist eine Reihe von Signal-Perioden auf, und jede Signalperiode weist eine erste Flanke eines ersten Typs und eine zweite Flanke eines vom ersten Typ verschiedenen zweiten Typs auf. Bei 815 kann eine Slave-Einrichtung den empfangenen Periodenwert des gemeinsamen Signals aktualisieren, um ihre interne Zeiteinteilung zu kalibrieren. Das Verfahren beinhaltet bei 820 in jeder Signalperiode der Reihe von Signalperioden das Bestimmen eines an die Slave-Einrichtung zu sendenden Master-Werts.
Das Verfahren beinhaltet bei 830, als Reaktion auf das Senden eines kurzen Symbols, wenn der Master-Wert ein erster Wert ist, oder eines langen Symbols, wenn der Master-Wert ein zweiter Wert ist. Ein kurzes Symbol enthält die durch den Master-Steuerwert gebildete erste Flanke, wobei der Master-Steuerwert eine Dauer, die kürzer als die Zeit zwischen der ersten Flanke und dem Prüfpunkt ist, aufweist, z.B. die Hälfte einer Signalperiodendauer, und einen rezessiven Master-Pegel für einen Rest der Signalperiode. Das lange Symbol enthält die durch den Master-Steuerwert gebildete erste Flanke, wobei der Master-Steuerwert eine Dauer, die länger als die Zeit zwischen der ersten Flanke und dem Prüfpunkt ist, aufweist, z.B. die Hälfte der Signalperiodendauer, und den rezessiven Master-Pegel für einen Rest der Signalperiode. Bei 840 beinhaltet das Verfahren während des Sendens des rezessiven Master-Pegels das Bestimmen einer zweiten Flankenzeiteinteilung entsprechend einer Zeit zwischen der ersten Flanke und der zweiten Flanke in dem gemeinsamen Signal. Bei 850 werden durch die Slave-Einrichtung übermittelte Informationen basierend zumindest auf der bestimmten zweiten Flankenzeiteinteilung bestimmt.
9 veranschaulicht ein Beispiel-Verfahren 900, das eine Einrichtung zum Kommunizieren mit einer anderen Einrichtung unter Verwendung von Flankenzeiteinteilung in einem gemeinsamen Signal veranschaulicht. Das Verfahren 900 kann zum Beispiel durch die Slaves 450, 460, 470, 480 oder 550, 570a, 570b, 580 der 4A bzw. 5A durchgeführt werden. Eine Master-Einrichtung kann die erste Flanke des gemeinsamen Signals über eine Ausgangsstufe (z.B. Ausgang mit offenem Drain) erzeugen und sie über eine Eingangsstufe (z.B. Schmitt-Trigger-Stufe) überwachen. Bei 910 beinhaltet das Verfahren das Empfangen eines gemeinsamen Signals auf einer Signalleitung zwischen der Slave-Einrichtung und der Master-Einrichtung. Das gemeinsame Signal resultiert aus der Kombination eines auf der Signal-Leitung gesendeten Slave-Signals und eines auf der Signalleitung gleichzeitig gesendeten Master-Signals. Das gemeinsame Signal enthält eine Reihe von Signalperioden, wobei jede Signalperiode eine erste Flanke eines ersten Typs und eine zweite Flanke eines vom ersten Typ verschiedenen zweiten Typs aufweist. Zusätzlich kann die Slave-Einrichtung wie bei Vorgang 815 den empfangenen Periodenwert des gemeinsamen Signals aktualisieren, um ihre interne Zeiteinteilung zu kalibrieren. Bei 920 beinhaltet das Verfahren das Bestimmen von an die Master-Einrichtung zu übermittelnden Informationen in den ausgewählten Signalperioden der Reihe von Signalperioden.
Bei 925 beinhaltet das Verfahren das Auswählen einer zweiten Flankenzeiteinteilung entsprechend der bestimmten Slave-Information. Bei 930 beinhaltet das Verfahren das Detektieren der ersten Flanke in dem gemeinsamen Signal und bei 940 das Senden eines Slave-Signals mit einer ersten Slave-Flanke des zweiten Typs bei der gewählten zweiten Flankenzeiteinteilung nach der ersten Flanke. Das Verfahren beinhaltet bei 950 das Detektieren eines Werts des gemeinsamen Signals an einem Prüfpunkt der Signalperiode, und bei 960 das Bestimmen einer Master-Information, die durch die Master-Einrichtung übermittelt wird, basierend auf dem detektierten Wert des gemeinsamen Signals an dem Prüfpunkt der Signalperiode. Das Verfahren beinhaltet bei 970 das Senden des Slave-Signals mit einer zweiten Slave-Flanke des zweiten Typs mit der gewählten Flankenzeiteinteilung nach dem Prüfpunkt, wenn das gemeinsame Signal an dem Prüfpunkt einen dominanten Master-Pegel aufweist.
Aus der vorangehenden Beschreibung ist zu erkennen, dass die beschriebenen Systeme, Schaltkreise und Verfahren die Übermittlung von Zustand und/oder Daten zwischen zwei Einrichtungen mit einem gemeinsamen Signal, das auf einer einzigen Signalleitung geleitet wird, durch Verwenden der Zeiteinteilung eines Flankentyps in dem gemeinsamen Signal, um Informationen über eine erste Einrichtung zu übertragen, und der Zeiteinteilung des anderen Flankentyps, um Informationen über eine zweite Einrichtung zu übertragen, ermöglicht.
Obwohl die Erfindung in Bezug auf eine oder mehr Implementierung dargestellt und beschrieben wurde, können an den dargestellten Beispielen Änderungen und/oder Modifikationen vorgenommen werden, ohne den Gedanken und den Umfang der angehängten Ansprüche zu verlassen. In besonderer Hinsicht auf die verschiedenen durch die oben beschriebenen Komponenten und Strukturen (Baugruppen, Einrichtungen, Schaltungen, Schaltkreise, Systeme, etc.) durchgeführten verschiedenen Funktionen sollen die Ausdrücke (einschließlich einer Bezugnahme auf ein „Mittel“), die verwendet werden, um solche Komponenten zu beschreiben, sofern nicht anders angegeben, jeder Komponente oder Struktur, die die spezifizierte Funktion der beschriebenen Komponente aufweist (z.B. die funktional äquivalent ist), entsprechen, selbst wenn sie mit der offenbarten Struktur, die die Funktion in den hierin dargestellten beispielhaften Implementierungen der Erfindung durchführt, strukturell nicht äquivalent ist.
Beispiele können einen Gegenstand wie ein Verfahren, Mittel zum Durchführen von Handlungen oder Blöcke des Verfahrens, zumindest ein maschinenlesbares Medium einschließlich Anweisungen, die, wenn sie durch eine Maschine ausgeführt werden, die Maschine dazu veranlassen, Handlungen des Verfahrens oder einer Vorrichtung oder eines Systems zur bidirektionalen Kommunikation unter Verwendung von Flankenzeiteinteilung gemäß den hierin beschriebenen Ausführungsformen und Beispielen durchzuführen, enthalten.
Bei einem Beispiel 1. beinhaltet ein Verfahren mit einer Master-Einrichtung das Empfangen eines gemeinsamen Signals auf einer Signalleitung zwischen der Master-Einrichtung und einer Slave-Einrichtung, wobei das gemeinsame Signal aus einer Kombination eines Slave-Signals, das durch die Slave-Einrichtung auf der Signalleitung übertragen wird, und einem Master-Signal, das durch die Master-Einrichtung auf der Signalleitung übertragen wird, resultiert. Das gemeinsame Signal weist eine Reihe von Signalperioden auf, wobei jede Signalperiode eine erste Flanke eines ersten Typs und eine zweite Flanke eines vom ersten Typ verschiedenen zweiten Typs aufweist. In einer Signalperiode der Reihe von Signalperioden beinhaltet das Verfahren: das Bestimmen eines an die Slave-Einrichtung zu übertragenden Master-Pegels, und, als Reaktion darauf, das Übertragen eines ersten Symbols auf der Signalleitung mit einer Dauer, die kürzer als eine Zeitdauer zwischen der ersten Flanke und einem Prüfpunkt ist, wenn der Master-Pegel einen ersten Wert aufweist; oder das Übertragen eines zweiten Symbols auf der Signalleitung mit einer Dauer, die länger als die Zeitdauer zwischen der ersten Flanke und dem Prüfpunkt ist, wenn der Master-Pegel einen zweiten anderen Wert aufweist. Weiterhin das Bestimmen einer zweiten Flankenzeiteinteilung entsprechend einer zweiten Zeitdauer zwischen der ersten Flanke und der zweiten Flanke in dem gemeinsamen Signal nach der Übertragung des ersten oder zweiten Symbols das und das Bestimmen von durch die Slave-Einrichtung übermittelten Informationen basierend zumindest auf der bestimmten zweiten Flankenzeiteinteilung.
Bei einem Beispiel 2, das von Beispiel 1 abhängt, beinhaltet das Verfahren weiterhin das Bestimmen eines Pegels des gemeinsamen Signals während eines ersten Fensters, das eine erste vorgegebene Zeit nach einem Ende des übertragenen Master-Pegels auftritt; und Bestimmen eines Slave-Bit-Werts, der durch die Slave-Einrichtung übermittelt wird, basierend auf dem Pegel des gemeinsamen Signals.
Bei einem Beispiel 3, das von Beispiel 1 abhängt, beinhaltet das Verfahren weiterhin das Bestimmen eines ersten Pegels des gemeinsamen Signals während eines ersten Fensters, das eine erste vorgegebene Zeit nach einem Ende des übertragenen Master-Pegels auftritt; und Bestimmen eines Betriebszustands der Slave-Einrichtung basierend auf dem ersten Pegel des gemeinsamen Signals.
Bei einem Beispiel 4, das von Beispiel 3 abhängt, beinhaltet das Verfahren weiterhin das Bestimmen eines zweiten Pegels des gemeinsamen Signals während eines zweiten Fensters, das eine zweite vorgegebene Zeit nach dem Ende des übertragenen Master-Pegels auftritt; und Bestimmen einer von mehreren Fehlerarten für die Slave-Einrichtung basierend auf dem ersten Pegel und dem zweiten Pegel des gemeinsamen Signals.
Bei einem Beispiel 5, das von Beispiel 1 abhängt, beinhaltet das Verfahren weiterhin das Feststellen, dass die Slave-Einrichtung außer Betrieb ist, wenn die zweite Flanke der Slave-Einrichtung, verglichen mit dem Master-Signal, nicht verzögert ist, aufweist.
Bei einem Beispiel 6, das von Beispiel 1 abhängt, sind die Master-Einrichtung und die Slave-Einrichtung unter Verwendung einer Verdrahtete-UND-Verbindung miteinander verbunden, und wobei das Übertragen des Master-Pegels das selektive Einstellen der Signalleitung auf einen definierten Pegel aufweist.
Bei einem Beispiel 7 beinhaltet ein Verfahren mit einer Slave-Einrichtung das Empfangen eines gemeinsamen Signals auf einer Signalleitung zwischen einer Master-Einrichtung und der Slave-Einrichtung, wobei das gemeinsame Signal aus einer Kombination eines durch die Slave-Einrichtung auf der Signalleitung übertragenen Slave-Signals und eines durch die Master-Einrichtung auf der Signalleitung übertragenen Master-Signals resultiert, und das gemeinsame Signal weist eine Reihe von Signalperioden auf. Bei dem Verfahren weist jede Signalperiode eine erste Flanke eines ersten Typs und eine zweite Flanke eines vom ersten Typ verschiedenen zweiten Typs auf. In einer Signal-periode der Reihe von Signalperioden beinhaltet das Verfahren das Bestimmen einer an die Master-Einrichtung zu übermittelnden Slave-Information, das Auswählen einer zweiten Flankenzeiteinteilung entsprechend der bestimmten Slave-Information, das Detektieren der ersten Flanke in dem gemeinsamen Signal und das Übertragen eines Slave-Signals, das eine erste Slave-Flanke vom zweiten Typ aufweist, mit der gewählten zweiten Flankenzeiteinteilung nach der ersten Flanke vom ersten Typ. Das Verfahren beinhaltet weiterhin das Detektieren eines Pegels des gemeinsamen Signals an einem Prüfpunkt der Signalperiode und das Bestimmen einer durch die Master-Einrichtung übermittelten Master-Information basierend auf dem detektierten Pegel des gemeinsamen Signals an dem Prüfpunkt der Signalperiode. Wenn das gemeinsame Signal an dem Prüfpunkt einen Master-Pegel aufweist, beinhaltet das Verfahren das Übertragen des Slave-Signals, das eine zweite Slave-Flanke vom zweiten Typ aufweist, mit der gewählten Flankenzeiteinteilung nach dem Prüfpunkt.
Bei einem Beispiel 8, das von Beispiel 7 abhängt, beinhaltet das Verfahren weiterhin das Bestimmen, dass die Master-Einrichtung außer Betrieb ist, wenn in dem gemeinsamen Signal für eine vorgegebene Zeitdauer keine erste Flanke detektiert wird, aufweist.
Bei einem Beispiel 9, das von Beispiel 7 abhängt, beinhaltet das Verfahren weiterhin das Bestimmen einer Dauer einer Signalperiode basierend zumindest auf einer Zeit zwischen einem oder mehr Paaren aufeinanderfolgender erster Flanken in dem gemeinsamen Signal aufweist.
Bei einem Beispiel 10, das von Beispiel 7 abhängt, beinhaltet das Verfahren weiterhin das Bestimmen eines an die Master-Einrichtung zu übermittelnden Slave-Bit-Werts; und Auswählen der zweiten Flankenzeiteinteilung basierend auf dem Slave-Bit-Wert.
Bei einem Beispiel 11, das von Beispiel 7 abhängt, beinhaltet das Verfahren weiterhin das Bestimmen eines an die Master-Einrichtung zu übermittelnden Slave-Zustands; und Auswählen der zweiten Flankenzeiteinteilung basierend auf dem Slave-Zustand.
Bei einem Beispiel 12, das von Beispiel 7 abhängt, sind die Master-Einrichtung und die Slave-Einrichtung unter Verwendung einer Verdrahtete-UND-Verbindung miteinander verbunden und das Übertragen des Slave-Signals beinhaltet das selektive Einstellen der Signalleitung auf einen dominanten Slave- oder Steuerpegel.
Bei einem Beispiel 13 wird eine Master-Einrichtung, die dazu ausgebildet ist, sich durch eine Signalleitung mit einer Slave-Einrichtung zu verbinden, offenbart. Die Signalleitung leitet ein gemeinsames Signal, das aus einer Kombination eines durch die Master-Einrichtung auf der Signalleitung übertragenen Master-Signals und eines durch die Slave-Einrichtung auf der Signalleitung übertragenen Slave-Signals resultiert. Das gemeinsame Signal weist eine Reihe von Signalperioden auf und jede Signalperiode weist eine erste Flanke eines ersten Typs und eine zweite Flanke eines vom ersten Typ verschiedenen zweiten Typs auf. Die Master-Einrichtung enthält einen Master-Kommunikationsschaltkreis, der dazu ausgebildet ist, in einer Periode der Reihe von Signalperioden: einen an die Slave-Einrichtung zu übertragenden Master-Pegel zu bestimmen, und, als Reaktion, ein erstes Symbol auf der Signalleitung mit einer Dauer, die kürzer als eine Zeitdauer zwischen der ersten Flanke und einem Prüfpunkt ist, zu übertragen, wenn der Master-Pegel einen ersten Wert besitzt. Alternativ, wenn der Master-Pegel einen zweiten Wert aufweist, ist der Master-Kommunikationsschaltkreis dazu ausgebildet, ein zweites Symbol auf der Signalleitung mit einer Dauer, die länger als die Zeitdauer zwischen der ersten Flanke und dem Prüfpunkt ist, zu übertragen. Die Master-Einrichtung enthält weiterhin einen Master-Detektionsschaltkreis, der dazu ausgebildet ist: nach der Übertragung des ersten oder zweiten Symbols eine zweite Flankenzeiteinteilung entsprechend einer zweiten Zeitdauer zwischen der ersten Flanke und der zweiten Flanke in dem gemeinsamen Signal zu bestimmen; und eine durch die Slave-Einrichtung zu übermittelnde Information basierend zumindest auf der bestimmten zweiten Flankenzeiteinteilung zu bestimmen.
Bei einem Beispiel 14, das von Beispiel 13 abhängt, ist der Master-Detektionsschaltkreis weiterhin dazu ausgebildet: einen Pegel des gemeinsamen Signals während eines ersten Fensters, das eine erste vorgegebene Zeit nach einem Ende des übertragenen Master-Pegels auftritt, zu bestimmen; und einen durch die Slave-Einrichtung zu übermittelnden Slave-Bit-Wert basierend auf dem Pegel des gemeinsamen Signals zu bestimmen.
Bei einem Beispiel 15, das von Beispiel 13 abhängt, ist der Master-Detektionsschaltkreis weiterhin dazu ausgebildet: einen ersten Pegel des gemeinsamen Signals während eines ersten Fensters, das eine erste vorgegebene Zeit nach einem Ende des übertragenen Master-Pegels auftritt, zu bestimmen; und einen Betriebszustand der Slave-Einrichtung basierend auf dem ersten Pegel des gemeinsamen Signals zu bestimmen.
Bei einem Beispiel 16, das von Beispiel 15 abhängt, ist der Master-Detektionsschaltkreis weiterhin dazu ausgebildet: einen Pegel des gemeinsamen Signals während eines zweiten Fensters, das eine zweite vorgegebene Zeit nach dem Ende des übertragenen Master-Pegels auftritt, zu bestimmen; und eine von mehreren Fehlerarten für die Slave-Einrichtung basierend auf dem ersten Wert und dem zweiten Pegel des gemeinsamen Signals zu bestimmen.
Bei einem Beispiel 17, das von Beispiel 13 abhängt, ist der Master-Detektionsschaltkreis weiterhin dazu ausgebildet, zu bestimmen, dass die Slave-Einrichtung außer Betrieb ist, wenn eine zweite Flanke durch die Slave-Einrichtung nicht verzögert ist.
Bei einem Beispiel 18, das von Beispiel 13 abhängt, sind die Master-Einrichtung und die Slave-Einrichtung unter Verwendung einer Verdrahtete-UND-Verbindung miteinander verbunden sind und der Master-Kommunikationsschaltkreis ist dazu ausgebildet, den Master-Pegel durch selektives Einstellen der Signalleitung auf einen definierten Pegel zu übertragen.
Bei einem Beispiel 19 wird eine Slave-Einrichtung, die dazu ausgebildet ist, durch eine Signalleitung mit einer Master-Einrichtung verbunden zu werden, offenbart. Die Signalleitung leitet ein gemeinsames Signal, das aus einer Kombination eines durch die Master-Einrichtung auf der Signalleitung übertragenen Master-Signals und eines durch die Slave-Einrichtung auf der Signalleitung übertragenen Slave-Signals resultiert, Weiterhin weist das gemeinsame Signal eine Reihe von Signalperioden auf und jede Signalperiode weist eine erste Flanke eines ersten Typs und eine zweite Flanke eines vom ersten Typ verschiedenen zweiten Typs auf. Die Slave-Einrichtung enthält einen Slave-Kommunikationsschaltkreis, der dazu ausgebildet ist, in einer Signalperiode der Reihe von Signalperioden: eine Slave-Information zur Übermittlung an die Master-Einrichtung zu bestimmen und eine zweite Flankenzeiteinteilung entsprechend der bestimmten Slave-Information auszuwählen. Der Slave-Kommunikationsschaltkreis ist weiterhin dazu ausgebildet: die erste Flanke in dem gemeinsamen Signal zu detektieren und ein Slave-Signal, das eine Flanke vom zweiten Typ aufweist, mit der gewählten zweiten Flankenzeiteinteilung nach der ersten Flanke zu übertragen. Der Slave-Detektionsschaltkreis ist dazu ausgebildet: einen Pegel des gemeinsamen Signals an einem Prüfpunkt zu detektieren, eine durch die Master-Einrichtung übermittelte Master-Information basierend auf dem detektieren Pegel des gemeinsamen Signals an dem Prüfpunkt zu bestimmen; und wenn das gemeinsame Signal an dem Prüfpunkt einen Master-Pegel aufweist, den Slave-Kommunikationsschaltkreis zu steuern, um eine Flanke vom zweiten Typ mit der gewählten Flankenzeiteinteilung nach dem Prüfpunkt zu übertragen.
Bei einem Beispiel 20, das von Beispiel 19 abhängt, ist der Slave-Detektionsschaltkreis dazu ausgebildet, zu bestimmen, dass die Master-Einrichtung außer Betrieb ist, wenn in dem gemeinsamen Signal für eine vorgegebene Dauer keine erste Flanke detektiert wird.
Bei einem Beispiel 21, das von Beispiel 19 abhängt, ist der Slave-Detektionsschaltkreis dazu ausgebildet, eine Dauer der Signalperiode basierend zumindest auf einer Zeit zwischen einem oder mehr Paaren aufeinanderfolgender erster Flanken in dem gemeinsamen Signal zu bestimmen.
Bei einem Beispiel 22, das von Beispiel 19 abhängt, ist der Slave-Kommunikationsschaltkreis dazu ausgebildet: einen an die Master-Einrichtung zu übermittelnden Slave-Bit-Wert zu bestimmen und die zweite Flankenzeiteinteilung basierend auf dem Slave-Bit-Wert auszuwählen.
Bei einem Beispiel 23, das von Beispiel 19 abhängt, ist der Slave-Kommunikationsschaltkreis dazu ausgebildet: einen an die Master-Einrichtung zu übermittelnden Slave-Status zu bestimmen und die zweite Flankenzeiteinteilung basierend auf dem Slave-Status auszuwählen.
Bei einem Beispiel 24, das von Beispiel 19 abhängt, sind die Master-Einrichtung und die Slave-Einrichtung unter Verwendung einer Verdrahtete-UND-Verbindung miteinander verbunden, und wobei der Slave-Kommunikationsschaltkreis dazu ausgebildet ist, das Slave-Signal durch selektives Einstellen der Signalleitung auf einen dominanten Slave- oder Steuerpegel zu übertragen.
Bei einem Beispiel für Vollduplex-Kommunikation zwischen einer Master-Einrichtung und einer Slave-Einrichtung beinhaltet ein Verfahren das Bestimmen einer Signalperiode eines gemeinsamen Signals, das aus der Kombination eines Maste-Signals und eines Slave-Signals resultiert. Das Verfahren beinhaltet weiterhin, mit der Master-Einrichtung: das Bestimmen eines an die Slave-Einrichtung zu übermittelnden Master-Werts und das Bestimmen eines Master-Signal-Übergangspunkts basierend auf dem bestimmten Master-Wert, so dass wenn das Master-Signal während einer ersten Periode mit grober Granularität seinen Wert ändert, ein erster Master-Wert in dem gemeinsamen Signal übermittelt wird. Weiterhin wird, wenn das Master-Signal während einer zweiten Periode mit grober Granularität seinen Wert ändert, ein zweiter Master-Wert in dem gemeinsamen Signal übermittelt. Bei dem Verfahren sind die erste Periode mit grober Granularität und die zweite Periode mit grober Granularität vorgegebene Teile der Signalperiode. Das Verfahren beinhaltet weiterhin das Übertragen des Master-Signals mit dem vorgegebenen Master-Signal-Übergangspunkt, und mit der Slave-Einrichtung: das Bestimmen eines an die Master-Einrichtung zu übermittelnden Slave-Werts und das Bestimmen eines Slave-Signal-Übergangspunkts basierend auf dem bestimmten Slave-Wert, so dass wenn der Slave-Signal-Übergangspunkt während einer ersten Periode mit feiner Granularität auftritt, ein erster Slave-Wert in dem gemeinsamen Signal übermittelt wird und wenn der Slave-Signal-Übergangspunkt während einer zweiten Periode mit feiner Granularität auftritt, ein zweiter Slave-Wert in dem gemeinsamen Signal übermittelt wird. In diesem Fall sind die ersten und zweiten Perioden mit feiner Granularität vorgegebene Teile der Periode mit grober Granularität, und das Verfahren beinhaltet weiterhin das Übertragen des Slave-Signals mit dem bestimmten Slave-Signal-Übergangspunkt in einer oder mehr der Perioden mit feiner Granularität.
Die vorangegangene Beschreibung von einer oder mehr Implementierungen stellt eine Veranschaulichung und Beschreibung bereit, soll jedoch nicht erschöpfend sein oder den Schutzumfang der Ausführungsbeispiele auf die genaue offenbarte Form beschränken. Modifikationen und Veränderungen sind angesichts der obigen Lehren möglich oder können aus der Praxis verschiedener Implementierungen der Ausführungsbeispiele erlangt werden.
Verschiedene veranschaulichende Logiken, Logikblöcke, Module, Schaltkreisen und Schaltkreise, die in Verbindung mit hier offenbarten Aspekten beschrieben sind, können mit einem Mehrzweckprozessor, einem digitalen Signalprozessor (DSP), einem anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC), einem vor Ort programmierbaren Gatter-Array (FPGA) oder einer anderen programmierbaren Logikvorrichtung, einer diskreten Gatter- oder Transistorlogik, diskreten Hardwarekomponenten oder einer beliebigen Kombination davon, die zum Durchführen hier beschriebener Funktionen gestaltet ist, implementiert oder durchgeführt werden. Ein Mehrzweckprozessor kann ein Mikroprozessor sein, aber alternativ dazu kann ein Prozessor ein beliebiger herkömmlicher Prozessor, Controller, Mikrocontroller oder eine Zustandsmaschine sein.
Die obige Beschreibung dargestellter Ausführungsformen der Gegenstandsoffenbarung, einschließlich dem, was in der Zusammenfassung beschrieben ist, soll nicht erschöpfend sein oder die offenbarten Ausführungsformen auf die offenbarten genauen Formen beschränken. Während konkrete Ausführungsformen und Beispiele hier zu veranschaulichenden Zwecken beschrieben sind, sind verschiedene Modifikationen möglich, die als innerhalb des Schutzumfangs solcher Ausführungsformen und Beispiele liegend betrachtet werden, wie ein Fachmann auf dem relevanten Gebiet erkennen kann.
Während der offenbarte Gegenstand in Verbindung mit verschiedenen Ausführungsformen und gegebenenfalls entsprechenden Figuren beschrieben wurde, versteht es sich in dieser Hinsicht, dass andere ähnliche Ausführungsformen verwendet oder Modifikationen und Hinzufügungen an den beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden können, um die gleiche, eine ähnliche, alternative oder ersetzende Funktion zu dem offenbarten Gegenstand ohne Abweichung von diesem durchzuführen. Daher sollte der offenbarte Gegenstand nicht auf eine beliebige einzelne hier beschriebene Ausführungsform beschränkt sein, sondern sollte vielmehr in der Bedeutung und dem Schutzumfang der angehängten Ansprüche unten ausgelegt werden.
Bei der vorliegenden Offenbarung werden gleiche Bezugsziffern verwendet, um durchweg auf gleiche Elemente Bezug zu nehmen, und wobei die dargestellten Strukturen und Vorrichtungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeichnet sind. So, wie sie hier verwendet werden, ist es beabsichtigt, dass sich Ausdrücke wie „Modul“, „Komponente“, „System“, „Schaltung“, „Schaltkreis“, „Element“, „Scheibe“ und dergleichen auf eine computerbezogene Entität, Hardware, Software (z. B. bei Ausführung) und/oder Firmware beziehen. Ein Schaltkreis oder ein ähnlicher Ausdruck kann zum Beispiel ein Prozessor, ein auf einem Prozessor ablaufender Prozess, eine Steuerung, ein Objekt, ein ausführbares Programm, eine Speichervorrichtung und/oder ein Computer mit einer Verarbeitungsvorrichtung sein. Zur Veranschaulichung können eine auf einem Server ablaufende Anwendung und der Server auch ein Schaltkreis sein. Ein oder mehr Schaltkreise können sich innerhalb eines Prozesses befinden und ein Schaltkreis kann auf einem Computer lokalisiert und/oder auf zwei oder mehr Computer verteilt sein. Ein Satz von Elementen oder ein anderer Schaltkreissatz kann hier beschrieben sein, wobei der Ausdruck „Satz“ als „ein oder mehr“ interpretiert werden kann.
Ein Schaltkreis oder ein ähnlicher Ausdruck kann, als ein weiteres Beispiel, eine Vorrichtung mit spezifischer Funktionalität sein, die durch mechanische Teile bereitgestellt wird, die durch einen elektrischen oder elektronischen Schaltkreis betrieben werden, wobei der elektrische oder elektronische Schaltkreis durch eine Softwareanwendung oder eine Firmwareanwendung, die durch einen oder mehr Prozessoren ausgeführt wird, betrieben werden kann. Der eine oder die mehreren Prozessoren können bezüglich der Vorrichtung intern oder extern sein und können wenigstens einen Teil der Software- oder Firmware-Anwendung ausführen. Als ein noch weiteres Beispiel kann ein Schaltkreis eine Einrichtung sein, die eine spezifische Funktionalität mittels elektronischer Komponenten ohne mechanische Teile bereitstellt; die elektronischen Komponenten können Feldgatter, Logikkomponenten, hardwarekodierte Logik, Registertransferlogik, einen oder mehrere Prozessoren darin beinhalten, um Software und/oder Firmware auszuführen, die wenigstens teilweise die Funktionalität der elektronischen Komponenten verleiht/verleihen.
Es versteht sich, dass, wenn ein Element als mit einem anderen Element „elektrisch verbunden“ oder „elektrisch gekoppelt“ bezeichnet wird, es mit dem anderen Element physisch verbunden oder gekoppelt sein kann, so dass Strom und/oder elektromagnetisch Strahlung entlang eines leitfähigen Pfades, der durch die Elemente gebildet ist, fließen kann. Dazwischenliegende leitfähige, induktive oder kapazitive Elemente können zwischen dem Element und dem anderen Element vorhanden sein, wenn die Elemente als elektrisch miteinander gekoppelt oder verbunden beschrieben sind. Ferner kann, wenn sie elektrisch miteinander gekoppelt oder verbunden sind, ein Element zum Induzieren einer Spannung oder eines Stromflusses oder einer Ausbreitung einer elektromagnetischen Welle in dem anderen Element ohne physischen Kontakt oder dazwischenliegende Komponenten in der Lage sein. Ferner kann, wenn eine Spannung, ein Strom oder ein Signal als an ein Element „angelegt“ bezeichnet wird, die Spannung, der Strom oder das Signal mittels einer physischen Verbindung oder mittels kapazitiver, elektromagnetischer oder induktiver Kopplung, die keine physische Verbindung involviert, zu dem anderen Element geleitet werden.
Die Verwendung des Wortes beispielhaft soll Konzepte auf eine konkrete Weise präsentieren. Die hier verwendete Terminologie dient ausschließlich dem Zweck des Beschreibens bestimmter Beispiele und ist nicht als die Beispiele beschränkend beabsichtigt. Wie hier verwendet, wird beabsichtigt, dass die Singularformen „ein“, „eine“, „einer“ und „der“, „die“, „das“ ebenfalls die Pluralformen beinhalten, es sei denn, dass der Zusammenhang eindeutig etwas anderes angibt. Es versteht sich ferner, dass die Ausdrücke „aufweist“, „aufweisend“, „enthält“ und/oder „enthaltend“, wenn hier verwendet, die Anwesenheit von angegebenen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Vorgängen, Elemente und/oder Komponenten spezifizieren, aber nicht die Anwesenheit oder Hinzufügung eines/einer oder mehrerer Merkmale, ganzer Zahlen, Schritte, Vorgänge, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließen.

Claims

Verfahren, das, mit einer Master-Einrichtung (110; 210; 410; 520), aufweist: Empfangen eines gemeinsamen Signals auf einer Signalleitung (140; 240) zwischen der Master-Einrichtung (110; 210; 410; 520) und einer Slave-Einrichtung (150; 250; 450; 550), wobei das gemeinsame Signal aus einer Kombination eines Slave-Signals, das durch die Slave-Einrichtung (150; 250; 450; 550) auf der Signalleitung übertragen wird, und einem Master-Signal, das durch die Master-Einrichtung (110; 210; 410; 520) auf der Signalleitung (140; 240) übertragen wird, resultiert, wobei das gemeinsame Signal eine Reihe von Signalperioden aufweist, wobei jede Signalperiode eine erste Flanke eines ersten Typs und eine zweite Flanke eines vom ersten Typ verschiedenen zweiten Typs aufweist; und in einer Signalperiode der Reihe von Signalperioden: Bestimmen eines an die Slave-Einrichtung (150; 250; 450; 550) zu übertragenden Master-Pegels, und, als Reaktion darauf, Übertragen eines ersten Symbols auf der Signalleitung (140; 240) mit einer Dauer, die kürzer als eine Zeitdauer zwischen der ersten Flanke und einem Prüfpunkt ist, wenn der Master-Pegel einen ersten Wert aufweist; oder Übertragen eines zweiten Symbols auf der Signalleitung (140; 240) mit einer Dauer, die länger als die Zeitdauer zwischen der ersten Flanke und dem Prüfpunkt ist, wenn der Master-Pegel einen zweiten Wert aufweist; Bestimmen einer zweiten Flankenzeiteinteilung entsprechend einer zweiten Zeitdauer zwischen der ersten Flanke und der zweiten Flanke in dem gemeinsamen Signal nach der Übertragung des ersten oder zweiten Symbols das; und Bestimmen von durch die Slave-Einrichtung (150; 250; 450; 550) übermittelten Informationen basierend zumindest auf der bestimmten zweiten Flankenzeiteinteilung.
Verfahren gemäß Anspruch 1, das weiterhin aufweist: Bestimmen eines Pegels des gemeinsamen Signals während eines ersten Fensters, das eine erste vorgegebene Zeit nach einem Ende des übertragenen Master-Pegels auftritt; und Bestimmen eines Slave-Bit-Werts, der durch die Slave-Einrichtung übermittelt wird, basierend auf dem Pegel des gemeinsamen Signals.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, das weiterhin aufweist: Bestimmen eines ersten Pegels des gemeinsamen Signals während eines ersten Fensters, das eine erste vorgegebene Zeit nach einem Ende des übertragenen Master-Pegels auftritt; und Bestimmen eines Betriebszustands der Slave-Einrichtung basierend auf dem ersten Pegel des gemeinsamen Signals.
Verfahren gemäß Anspruch 3, das weiterhin aufweist: Bestimmen eines zweiten Pegels des gemeinsamen Signals während eines zweiten Fensters, das eine zweite vorgegebene Zeit nach dem Ende des übertragenen Master-Pegels auftritt; und Bestimmen einer von mehreren Fehlerarten für die Slave-Einrichtung basierend auf dem ersten Pegel und dem zweiten Pegel des gemeinsamen Signals.
Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, das weiterhin das Feststellen, dass die Slave-Einrichtung (150; 250; 450; 550) außer Betrieb ist, wenn die zweite Flanke der Slave-Einrichtung, verglichen mit dem Master-Signal, nicht verzögert ist, aufweist.
Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Master-Einrichtung (110; 210; 410; 520) und die Slave-Einrichtung (150; 250; 450; 550) unter Verwendung einer Verdrahtete-UND-Verbindung miteinander verbunden sind und wobei das Übertragen des Master-Pegels das selektive Einstellen der Signalleitung auf einen definierten Pegel aufweist.
Verfahren, das, mit einer Slave-Einrichtung, aufweist: Empfangen eines gemeinsamen Signals auf einer Signalleitung (140; 240) zwischen einer Master-Einrichtung (110; 210; 410; 520) und der Slave-Einrichtung (150; 250; 450; 550), wobei das gemeinsame Signal aus einer Kombination eines durch die Slave-Einrichtung (150; 250; 450; 550) auf der Signalleitung (140; 240) übertragenen Slave-Signals und eines durch die Master-Einrichtung (110; 210; 410; 520) auf der Signalleitung (140; 240) übertragenen Master-Signals resultiert, wobei das gemeinsame Signal eine Reihe von Signalperioden aufweist, wobei jede Signalperiode eine erste Flanke eines ersten Typs und eine zweite Flanke eines vom ersten Typ verschiedenen zweiten Typs aufweist; und in einer Signalperiode der Reihe von Signalperioden: Bestimmen einer an die Master-Einrichtung (110; 210; 410; 520) zu übermittelnden Slave-Information; Auswählen einer zweiten Flankenzeiteinteilung entsprechend der bestimmten Slave-Information; Detektieren der ersten Flanke in dem gemeinsamen Signal; Übertragen eines Slave-Signals, das eine erste Slave-Flanke vom zweiten Typ aufweist, mit der gewählten zweiten Flankenzeiteinteilung nach der ersten Flanke vom ersten Typ; Detektieren eines Pegels des gemeinsamen Signals an einem Prüfpunkt der Signalperiode; Bestimmen einer durch die Master-Einrichtung (110; 210; 410; 520) übermittelten Master-Information basierend auf dem detektierten Pegel des gemeinsamen Signals an dem Prüfpunkt der Signalperiode; und Übertragen des Slave-Signals, das eine zweite Slave-Flanke vom zweiten Typ aufweist, mit der gewählten Flankenzeiteinteilung nach dem Prüfpunkt, wenn das gemeinsame Signal an dem Prüfpunkt einen Master-Pegel aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 7, das weiterhin das Bestimmen, dass die Master-Einrichtung (110; 210; 410; 520) außer Betrieb ist, wenn in dem gemeinsamen Signal für eine vorgegebene Zeitdauer keine erste Flanke detektiert wird, aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 7 oder 8, das weiterhin das Bestimmen einer Dauer einer Signalperiode basierend zumindest auf einer Zeit zwischen einem oder mehr Paaren aufeinanderfolgender erster Flanken in dem gemeinsamen Signal aufweist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, das weiterhin aufweist: Bestimmen eines an die Master-Einrichtung (110; 210; 410; 520) zu übermittelnden Slave-Bit-Werts; und Auswählen der zweiten Flankenzeiteinteilung basierend auf dem Slave-Bit-Wert.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, das weiterhin aufweist: Bestimmen eines an die Master-Einrichtung (110; 210; 410; 520) zu übermittelnden Slave-Zustands; und Auswählen der zweiten Flankenzeiteinteilung basierend auf dem Slave-Zustand.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei die Master-Einrichtung (110; 210; 410; 520) und die Slave-Einrichtung (150; 250; 450; 550) unter Verwendung einer Verdrahtete-UND-Verbindung miteinander verbunden sind und wobei das Übertragen des Slave-Signals das selektive Einstellen der Signalleitung auf einen Slave-Steuerpegel aufweist.
Master-Einrichtung, die dazu ausgebildet ist, sich durch eine Signalleitung (140; 240) mit einer Slave-Einrichtung (150; 250; 450; 550) zu verbinden, wobei die Signalleitung (140; 240) ein gemeinsames Signal, das aus einer Kombination eines durch die Master-Einrichtung (110; 210; 410; 520) auf der Signalleitung (140; 240) übertragenen Master-Signals und eines durch die Slave-Einrichtung (150; 250; 450; 550) auf der Signalleitung (140; 240) übertragenen Slave-Signals resultiert, leitet, wobei das gemeinsame Signal eine Reihe von Signalperioden aufweist und wobei jede Signalperiode eine erste Flanke eines ersten Typs und eine zweite Flanke eines vom ersten Typ verschiedenen zweiten Typs aufweist, wobei die Master-Einrichtung (110; 210; 410; 520) aufweist: einen Master-Kommunikationsschaltkreis (130), der dazu ausgebildet ist, in einer Periode der Reihe von Signalperioden: einen an die Slave-Einrichtung (150; 250; 450; 550) zu übertragenden Master-Pegel zu bestimmen, und, als Reaktion, ein erstes Symbol auf der Signalleitung (140; 240) mit einer Dauer, die kürzer als eine Zeitdauer zwischen der ersten Flanke und einem Prüfpunkt ist, zu übertragen, wenn der Master-Pegel einen ersten Wert besitzt; oder ein zweites Symbol auf der Signalleitung (140; 240) mit einer Dauer, die länger als die Zeitdauer zwischen der ersten Flanke und dem Prüfpunkt ist, zu übertragen, wenn der Master-Pegel einen zweiten Wert aufweist; und einen Master-Detektionsschaltkreis (120), der dazu ausgebildet ist: nach der Übertragung des ersten oder zweiten Symbols eine zweite Flankenzeiteinteilung entsprechend einer zweiten Zeitdauer zwischen der ersten Flanke und der zweiten Flanke in dem gemeinsamen Signal zu bestimmen; und eine durch die Slave-Einrichtung (150; 250; 450; 550) zu übermittelnde Information basierend zumindest auf der bestimmten zweiten Flankenzeiteinteilung zu bestimmen.
Master-Einrichtung gemäß Anspruch 13, wobei der Master-Detektionsschaltkreis (120) weiterhin dazu ausgebildet ist: einen Pegel des gemeinsamen Signals während eines ersten Fensters, das eine erste vorgegebene Zeit nach einem Ende des übertragenen Master-Pegels auftritt, zu bestimmen; und einen durch die Slave-Einrichtung (150; 250; 450; 550) zu übermittelnden Slave-Bit-Wert basierend auf dem Pegel des gemeinsamen Signals zu bestimmen.
Master-Einrichtung gemäß Anspruch 13 oder 14, wobei der Master-Detektionsschaltkreis (130) weiterhin dazu ausgebildet ist: einen ersten Pegel des gemeinsamen Signals während eines ersten Fensters, das eine erste vorgegebene Zeit nach einem Ende des übertragenen Master-Pegels auftritt, zu bestimmen; und einen Betriebszustand der Slave-Einrichtung basierend auf dem ersten Pegel des gemeinsamen Signals zu bestimmen.
Master-Einrichtung gemäß Anspruch 15, wobei der Master-Detektionsschaltkreis (120) weiterhin dazu ausgebildet ist: einen Pegel des gemeinsamen Signals während eines zweiten Fensters, das eine zweite vorgegebene Zeit nach dem Ende des übertragenen Master-Pegels auftritt, zu bestimmen; und eine von mehreren Fehlerarten für die Slave-Einrichtung (150; 250; 450; 550) basierend auf dem ersten Wert und dem zweiten Pegel des gemeinsamen Signals zu bestimmen.
Master-Einrichtung gemäß einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei der Master-Detektionsschaltkreis (120) weiterhin dazu ausgebildet ist, zu bestimmen, dass die Slave-Einrichtung (150; 250; 450; 550) außer Betrieb ist, wenn eine zweite Flanke durch die Slave-Einrichtung nicht verzögert ist.
Master-Einrichtung gemäß einem der Ansprüche 13 bis 17, wobei die Master-Einrichtung (110; 210; 410; 520) und die Slave-Einrichtung (150; 250; 450; 550) unter Verwendung einer Verdrahtete-UND-Verbindung miteinander verbunden sind und wobei der Master-Kommunikationsschaltkreis (130) dazu ausgebildet ist, den Master-Pegel durch selektives Einstellen der Signalleitung auf einen definierten Pegel zu übertragen.
Slave-Einrichtung, die dazu ausgebildet ist, durch eine Signalleitung (140; 240) mit einer Master-Einrichtung (110; 210; 410; 520) verbunden zu werden, wobei die Signalleitung (140; 240) ein gemeinsames Signal, das aus einer Kombination eines durch die Master-Einrichtung (110; 210; 410; 520) auf der Signalleitung (140; 240) übertragenen Master-Signals und eines durch die Slave-Einrichtung (150; 250; 450; 550) auf der Signalleitung (140; 240) übertragenen Slave-Signals resultiert, leitet, wobei das gemeinsame Signal eine Reihe von Signalperioden aufweist und wobei jede Signalperiode eine erste Flanke eines ersten Typs und eine zweite Flanke eines vom ersten Typ verschiedenen zweiten Typs aufweist, wobei die Slave-Einrichtung (150; 250; 450; 550) aufweist: einen Slave-Kommunikationsschaltkreis (170), der dazu ausgebildet ist, in einer Signalperiode der Reihe von Signalperioden: eine Slave-Information zur Übermittlung an die Master-Einrichtung (110; 210; 410; 520) zu bestimmen; eine zweite Flankenzeiteinteilung entsprechend der bestimmten Slave-Information auszuwählen; die erste Flanke in dem gemeinsamen Signal zu detektieren; und ein Slave-Signal, das eine Flanke vom zweiten Typ aufweist, mit der gewählten zweiten Flankenzeiteinteilung nach der ersten Flanke zu übertragen; und einen Slave-Detektionsschaltkreis (160), der dazu ausgebildet ist: einen Pegel des gemeinsamen Signals an einem Prüfpunkt zu detektieren; eine durch die Master-Einrichtung (110; 210; 410; 520) übermittelte Master-Information basierend auf dem detektieren Pegel des gemeinsamen Signals an dem Prüfpunkt zu bestimmen; und wenn das gemeinsame Signal an dem Prüfpunkt einen Master-Pegel aufweist, den Slave-Kommunikationsschaltkreis (170) zu steuern, um eine Flanke vom zweiten Typ mit der gewählten Flankenzeiteinteilung nach dem Prüfpunkt zu übertragen.
Slave-Einrichtung gemäß Anspruch 19, wobei der Slave-Detektionsschaltkreis (160) dazu ausgebildet ist, zu bestimmen, dass die Master-Einrichtung (110; 210; 410; 520) außer Betrieb ist, wenn in dem gemeinsamen Signal für eine vorgegebene Dauer keine erste Flanke detektiert wird.