SE516758C2 - Digitalt bussystem - Google Patents

Description

516 758 2 mànga tekniska omràden, sàsom exempelvis data- och tele- kommunikation.

REnoGöRELsE FÖR UPPFINNINGEN Föreliggande uppfinning angriper huvudsakligen problemet att minska en effektförbrukning i ett digitalt bussystem.

Problemet löses i korthet med ett bussystem som innefattar en databuss till vilken ett antal sändarenheter och åtminstone en mottagare är anslutna. Bussystemet innefattar vidare organ för att generera en klocksignal som styr en takt med vilken data sänds pà databussen. Enligt uppfinningen föreslas att klocksignalen generas sä att takten næd vilken data sänds pà databussen varieras. Eftersonu datatakten varieras sà arbetar sändarenheterna och mottagaren inte alltid vid en hög frekvens sonl avpassats för en. maximal trafikbelastning i 'bussystemet, innebär att effektförbrukningen i sändar- vilket i sin tur enheterna och mottagaren i medel blir lägre.

En huvudsaklig avsikt med föreliggande uppfinning är sàledes att minska effektförbrukningen i ett digitalt bussystem.

Det ovan formulerade problemet löses mer konkret enligt det följande. Bussystemet innefattar organ för att fastställa àtminstone en parameter som ger en indikation av hur mànga av sändarenheterna som för tillfället har behov av att sända data Organen som genererar klocksignalen är anordnade till pà databussen. att generera klocksignalen. med hänsynstagande den fastställda parmetern enligt ett förutbestämt mönster. Härvidlag genereras klocksignalen pà ett sådant sätt att ju färre av sändarenheterna som har behov av att sända data, desto lägre blir datatakten. pà databussen. I och med att klocksignalen genereras pà ett sàdant sätt att datatakten varieras sà minskas medeleffekten i sändarenheterna och mottagaren. Denna lägre effektförbrukning uppnàs dessutom utan att väntetider för sändarenheterna att fà sända data nämnvärt pàverkas, eftersom 516 758 3 klocksignalen genereras sa att datatakten avpassas i beroende av hur mànga av sändarenheterna som har behov av att sända data.

En huvudsaklig fördel med uppfinningen är sàledes att effekt- förbrukningen minskar. Detta är naturligtvis fördelaktigt inom nánga tekniska omràden, i synnerhet vid tillämningar där ett stort antal sändarenheter är anslutna till databussen eller där behovet av att spara effekt är av särskild vikt. Bussystemet enligt uppfinningen är därför fördelaktigt inom data- och telekommunikationstillämpningar, exempelvis i telefonväxlar, radiobasstationer eller routrar (en form av dataväxlar).

Bussystemet enligt uppfinningen är även fördelaktigt i bärbar (mobil) utrustning utan extern effektförsörjning.

Uppfinningen kommer nu att beskrivas närmare med hjälp av föredragna utföringsformer och med hänvisning till bifogade ritningar.

FIGURBESKRIVNING Figur l visar, som ett exempel enligt uppfinningen, ett blockschema över ett digitalt bussystem.

Figur 2 visar tidsdiagram som illustrerar signaler i det digitala bussystemet.

Figur 3 visar ett tillstàndsdiagram som illustrerar round robin- teknik.

Figur 4 visar diagram som illustrerar användning av en FIFO- lista i det digitala bussystemet.

Figur 5 visar ett blockschema över en utföringsform av en arbitrerare.

Figur 6 visar ett blockschema över ytterligare en utföringsform av en arbitrerare.

A516 758 4 Figur 7 visar ett blockschema över ytterligare en utföringsform av en arbitrerare.

Figur 8 visar ett blockschema över ytterligare en utföringsform av en arbitrerare.

Figur 9 visar, som ett exempel enligt uppfinningen, ytterligare ett blockschema över ett digitalt bussystem.

Figur 10 visar ett blockschema över en utföringsfornl av en klockenhet.

Figur ll visar ett blockschema över ytterligare en utföringsform av en klockenhet.

FÖREDRAGNA UTr-önmcsrommn I figur 1 visas ett blockschema över en exemplifierande utföringsform av ett digitalt bussystem 1 i enlighet med uppfinningen.

Bussystemet 1 innefattar en databuss 3 med en klocksignalledning 3a och en dataledning 3b. Alternativt innefattar databussen 3 en Bussystemet 1 innefattar vilket eller flera ytterligare dataledningar. vidare en arbitrerare 5 som även har klockfunktioner, kommer att redogöras för mera ingàende längre fram. Bussystemet 1 innefattar vidare ett antal (N) sändarenheter 9.1-9.N vilka är anslutna till databussen 3. Vidare är en mottagare 15 ansluten till databussen 3. Alternativt är en. eller flera. ytterligare mottagare anslutna till databussen 3.

Arbitrerarens 5 huvudfunktion är att styra sändarenheterna 9.1- 9.N sà att kollisioner pà databussen 3 - det vill säga att tvà eller flera av sändarna 9.1-9.N försöker sända pà databussen 3 samtidigt - undviks. Bussystemet 1 innefattar en arbitrerarbuss 7 som sammanlänkar arbitreraren 5 med arbitrerarslavar 11.1-11.N i sändarenheterna 9.1-9.N. Arbitrerarbussen 7 innefattar i det i figur 1 visade utföringsexemplet fyra signalledningar 7a-7d till 516 758 vilka arbitreraren 5 och arbitrerarslavarna ll.l-ll.N är anslutna. Arbitreraren 5 är anordnad att generera en första klocksignal CLK1 och en ramsynkroniseringssignal FS, vilka läggs ut pà signalledningarna 7a respektive 7b. Den första klock- signalen, CLK1 och ramsynkroniseringssignalen FS synkroniserar kommunikation mellan arbitreraren 5 och arbitrerarslavarna ll.l~ 11.N. Var och en av sändarenheterna 9.1-9.N innefattar en sändare 13.1-l3.N. Var och en av sändarna l3.1~l3.N är ansluten till databussen 3 samt till den. motsvarande arbitrerarslaven 11.1-ll.N. När en av sändarna 13.1-13.N, exempelvis sändaren 13.1, behöver sända data över databussen 3 sà meddelar sändaren 13.1 detta till den motsvarande arbitrerarslaven 11.1.

Arbitrerarslavarna 11.1-ll.N är anordnade att generera en RTS- som i det i figur l visade exemplet signal (Request To Send), läggs ut pà signalledningen 7c. Arbitreraren 5 är ansluten till signalledningen 7c och anordnad att nmttaga RTS-signalen, som innehåller information om vilka av sändarenheterna 9.1-9.N som begär att få sända data över databussen 3. Arbitreraren 5 är anordnad att utvärdera RTS-signalen och generera en CTS-signal (Clear To Send), som i det i figur 1 visade exemplet läggs ut pà signalledningen 7d. Arbitrerarslavarna 11.1-ll.N är anslutna till signalledningen 7d och anordnade att mottaga CTS-signalen, som styr vilken av de begärande sändarenheterna 9.1-9.N som får sända data över databussen 3.

Arbitreraren 5 är även anordnad att generera en andra klocksignal CLK2, ledning 3a. till klocksignalen CLK2, som läggs ut pà databussens 3 klocksignal- Mottagaren 15 och sändarna 13.1-l3.N är anslutna signalledningen 3a och nwttager således den andra som anger den takt ned vilken data sänds över databussen 3. Sändarna 13.1-l3.N är härvidlag anordnade att synkronisera sina datasändningar över databussen 3 :i enlighet med den datatakt som anges av den nwttagna andra klocksignalen CLK2, och mottagaren 15 är pà ett motsvarande sätt anordnad att ,16 758 6 synkronisera mottagandet av data i beroende av den andra klocksignalen CLK2.

I figur 2 'visas fyra tidsdiagranx sonl illustrerar den första klocksignalen CLK1, ramsynkroniseringssignalen FS, RTS-signalen och CTS-signalen.

Den första klocksignalen CLKl är en ordinär klocksignal i form av pulstàg med rektangelpulser. Den första klocksignalen CLKl har en förutbestämd frekvens. Den andra klocksignalen CLK2 liknar den första klocksignalen CLKl men har inte nödvändigtvis samma frekvens som den första klocksignalen CLKl. RTS-signalen har en ramstruktur där en sekvens med N ramar Fl-FN hela tiden Var och en av ramarna Fl~FN är associerad med en av 9.1-9.N. associerad med den första sändarenheten 9.1, upprepas. sändarenheterna Således är den första ramen Fl den andra ramen F2 associerad med den andra sändarenheten 9.2, och så vidare.

Ramarna Fl-FN i. RTS-signalen är synkroniserade med den första klocksignalen CLKl, och ramarnas Fl-FN tidsutsträckning motsvarar en periodtid hos den första klocksignalen CLKl.

Ramsynkroniseringssignalen FS illustreras i det andra tidsdiagrammet i figur 2. Ramsynkroniseringssignalen FS är ett pulstàg xned rektangelpulser, vilka är synkroniserade :ned den första klocksignalen CLKl och àterkommande med en periodtid den första klocksignalen CLKl. motsvarande N perioder av Rektangelpulserna hos ramsynkroniseringssignalen FS anger när den första ramen Fl i varje ramsekvens börjar. I det i figur 2 visade exemplet indikeras början pà ramen Fl av en positiv flank hos rektangelpulsen. Var och en av ramarna Fl-FN hos RTS- signalen innefattar en binär informationsbit (O eller 1), vilken indikerar om de associerade sändarenheterna 9.1-9.N begär att fà sända data pá databussen 3 eller inte. Om informationsbiten i en är ett (l) sà begär den motsvarande av ramarna, exempelvis Fl, sändarenheten 9.1 att fà sända data över databussen 3. I det i figur 2 visade exemplet sà begär sàledes sändarenheterna 9.1 och 9.N att fä sända data, medan övriga sändarenheter 9.2-9.N-l för 516 758 7 tillfället inte begär att fä sända data. CTS-signalen illustreras i det sista diagrammet i figur 2. CTS-signalen har en ramstruktur som motsvarar ramstrukturen hos RTS-signalen. Var och en av ramarna Fl~FN i CTS-signalen är associerade med en av sändarenheterna 9.1-9.N. Således är den första ramen Fl hos CTS- signalen associerad med den första sändarenheten 9.1, den andra ramen F2 hos CTS-signalen associerad med den andra sändarenheten 9.2, första klocksignalen CLKl, och sà vidare. CTS-signalen är synkroniserad till den och ramsynkroniseringssignalen FS anger pà sama sätt som för RTS-signalen när den första ramen Fl i CTS-signalen sänds. Var och en av ramarna Fl-FN i CTS-signalen innefattar en informationsbit (O eller l) som anger vilken av de begärande sändarenheterna 9.1-9.N som för tillfället far sända data pà databussen 3. I det i figur 2 illustrerade exemplet är vilket CTS- det sändarenhet N som fàr sända data pà databussen 3, indikeras genom att informationsbiten i ramen FN hos signalen är ett (1).

Det finns naturligtvis ett nästan outtömligt antal sätt pà vilka arbitreraren 5 kan vara anordnad för att avgöra i vilken ordning som de begärande sändarenheterna 9.1-9.N skall fà sända data över databussen 3. I figurerna 3 och 4 illustreras tvà av de vanligaste sätten för att avgöra i vilken ordning som de begärande sändarenheterna får sända data över databussen 3.

I figur 3 visas ett tillstàndsdiagram som illustrerar sà kallad round robin-teknik. Det avgörs först om den första sändarenheten 9.1 begär att fà sända data. Om den första sändarenheten begär att fà sända data sà tillàts den första sändarenheten 9.1 att sända data tills dess att den första sändarenheten 9.1 ej längre begär att fa sända data. När den första sändarenheten 9.1 inte begär att fà sända data sà avgörs det om den andra sändarenheten 9.2 begär att fa sända data, och om sä är fallet fár den andra sändarenheten 9.2 sända data till dess att den andra sändarenheten 9.2 inte längre begär att få sända data.

Proceduren upprepas pà samma sätt för alla de kvarvarande 516 758 8 sändarenheterna 9.3~9.N och börjar därefter om igen frän den första sändarenheten 9.1.

I figur 4 visas blockdiagram som illustrerar hur en sà kallad FIFO-lista (First In First Out) kan utnyttjas för att organisera skall fä till FIFO-listan dà tre när de begärande sändarenheterna tillgàng databussen 3. Överst i figur 4 visas sändarenheter 9.N, 9.3 och 9.2 begär att fä sända data över databussen 3. Sändarenheten 9.N stàr först i FIFO-listan och fär därmed sända data över databussen 3. Senare begär även sändarenheten 9.1 att fà sända data, och sändarenheten 9.1 läggs dä in sist i FIFO-listan. När sändarenheten 9.N sänt färdigt och sàledes inte längre begär att fà sända data sä tas sändarenheten 9.N bort ur FIFO-listan. Sändarenheten 9.3 står nu först i FIFO- listan och får därför sända data över databussen 3. Med FIFO- 9.3, 9.2 och 9.1 databussen 3 i den ordning som listan fàr

Claims (12)

10 15 20 25 30 35 516 vss 19 PATENTKRAV

1. Digitalt bussystem (l;la), innefattande: àtminstone en första databuss (3), vilken inkluderar àtminstone en dataledning (3b); ett flertal sändarenheter(9.1-9.N), vilka är anslutna till den första databussen; àtminstone en mottagare (15), vilken är ansluten till den första databussen; organ (5;5a) för att generera en klocksignal (CLK2) som anger med vilken takt som data sänds pà den första databussen; och (38) k ä n n e t e c k n a t av: organ för att distribuera klocksignalen till sändar- enheterna, (25,3l) att bussystemet innefattar organ för att fastställa àtminstone en första parameter (M;Ml) som indikerar hur manga av sändarenheterna som har behov av att sända data över den första databussen; och att organen för att generera klocksignalen är anordnade att generera klocksignalen i beroende av àtminstone den första parametern enligt ett förutbestämt mönster sà att datatakten pà den första databussen avtar i och med att ett minskande antal av sändarenheterna har“ behov' av att sända data över den första databussen.

2. Digitalt bussystem (l;la) enligt krav l, där organen (5;5a) för att generera klocksignalen (CLK2) innefattar: organ (33) för att generera en referenssignal (34) med en förutbestämd frekvens; organ för frekvensmodifiering, vilket är anordnat att nmttaga referenssignalen och att generera klocksignalen genom att frekvensmodifiera referenssignalen; och styrorgan (39) för att styra organen för frekvensmodifiering i beroende av den första parametern (M;Ml). lO 15 20 25 30 516 758 20 (l;la) frekvensmodifiering innefattar en styrbar frekvensdelare.

3. Digitalt bussystem enligt krav' 2, där organen för

4. Digitalt bussystem enligt krav 3, där frekvensdelaren innefattar: en binär räknare (35) med ett förutbestämt antal bitar, där den. binära räknaren är anordnad. att mottaga referenssignalen (34); och en styrbar väljare (37), vilken är ansluten till den binära räknaren och anordnad att i beroende av styrning fràn styrorganet (39) välja en av bitarna fràn räknaren, varvid den valda biten utgör klocksignalen (CLK2). (l;la) (5;5a) innefattar en digitalt

5. Digitalt bussystem enligt krav 1, där organen för generering av klocksignalen (CLK2) styrd oscillator (37). enligt något av kraven 1 till och med (9.l-9.N) (ll.l-ll.N)

6. Digitalt bussystem (1) 5, där sändarenheterna innefattar organ för att begära att få sända data över den första databussen (3).

7. Digitalt bussystem (1) enligt krav 6, där bussystemet vidare innefattar organ (25,3l) (9.l-9.N), parametern är för att fastställa antalet begärande sändarenheter och där organen för att fastställa den anordnade att fastställa den första fastställda första parmetern pà basis av det antalet begärande sändarenheter.

8. Digitalt bussystem enligt nagot av kraven 6 eller 7, där bussystemet vidare innefattar: (27,29,7) som de begärande sändarenheterna för att avgöra och styra i vilken ordning (9.l-9.N) organ sänder data över den första databussen (3). 10 15 20 516 758 21

9. Digitalt bussystem (l) enligt nàgot av kraven 7 eller 8, där bussystemet är anordnat att stänga av klocksignalen (CLK2) som svar pà att det fastställda antalet begärande sändarenheter (9.1-9.N) är noll. (la) enligt nàgot av kraven 1 till och (9.1-9.N) detektera kollisioner pà den första databussen (3).

10. Digitalt bussystem med 5, där sändarenheterna innefattar organ för att

11. Digitalt bussystem (la) enligt krav 10, där bussystemet (l3.la-l3.Na,7.l,25,3l) för att (M1) innefattar organ fastställa åtminstone ett första värde som indikerar med vilken intensitet som kollisioner inträffar pà den första databussen (3), är anordnade att fastställa den första parametern pà basis av och där organen för fastställande av den första parametern det första värdet. (la) där det första (M1) motsvarar det antal av sändarenheterna

12. Digitalt bussystem enligt krav ll, värdet (9.1-9.N) som nyligen har detekterat en kollision.