專利名稱：串行數(shù)據(jù)通信方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過串行總線在控制單元之間傳送和接收數(shù)據(jù)的技術(shù)，具體涉及串行數(shù)據(jù)通信方法和裝置，其通過在兩個獨立通信控制單元之間進行雙向通信，在由于一個控制單元的異常而無法通信時由另一個控制單元獨立地處理任務(wù)，從而不管環(huán)境如何變化都能進行準確的數(shù)據(jù)傳送和接收。
在常規(guī)串行數(shù)據(jù)傳送技術(shù)中，是在主控單元的控制下進行數(shù)據(jù)傳送和接收的。換句話說，當在兩個控制單元之間進行數(shù)據(jù)傳送和接收時，由一個主控單元控制時鐘。相應(yīng)地，一個從控單元(slave control unit)根據(jù)主控單元控制的時鐘傳送和接收數(shù)據(jù)。


圖1和圖2表示在常規(guī)串行數(shù)據(jù)傳送技術(shù)中的總線上的正常數(shù)據(jù)和變形數(shù)據(jù)(transformation data)。圖1表示由ITT開發(fā)的IM總線協(xié)議的例子。圖1a表示正常數(shù)據(jù)傳送，圖1b表示由環(huán)境噪聲造成的數(shù)據(jù)變形。其中，環(huán)境噪聲可能由彩色顯象管(CPT)的外部符號字典(ESD)或內(nèi)部放電產(chǎn)生，環(huán)境噪聲可能會使用于產(chǎn)生對比度36(十六進制)數(shù)據(jù)的信號變換為用于產(chǎn)生對比度16(十六進制)數(shù)據(jù)的信號。
圖2表示近年來廣泛使用的Philips12C總線協(xié)議的例子。圖2a表示正常數(shù)據(jù)傳送，圖2b表示由環(huán)境噪聲造成的數(shù)據(jù)變形?？梢钥紤]調(diào)諧器的數(shù)據(jù)變化作為這種數(shù)據(jù)變形的對策，但是調(diào)諧器的數(shù)據(jù)變化可能會引起其它控制單元的數(shù)據(jù)變化。在12C總線上，盡管有可能檢查從控單元是否接收到作為字節(jié)單元的數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)變化時可能執(zhí)行不正確的操作。
圖3表示在數(shù)據(jù)傳送期間處于時鐘線占用狀態(tài)或處于一個長的通信暫停狀態(tài)的主控單元，此時的從控單元不能獨立地運行。
常規(guī)技術(shù)具有以下問題。在由于環(huán)境噪聲而損壞了來自主控單元的傳送數(shù)據(jù)時，從控單元可能對該損壞不作識別而對數(shù)據(jù)進行處理，可能執(zhí)行不準確的操作。在主控單元接收數(shù)據(jù)的過程中停止數(shù)據(jù)接收時，換句話說，在主控單元由于其異常而占據(jù)時鐘線時，從控單元無法進行操作。當需要從主控單元取得信息或在從控單元上發(fā)送信息時，在沒有主控單元的處理操作的情況下，很難獨立地取得信息。
本發(fā)明的一個目的是提供一種串行數(shù)據(jù)通信方法，其通過在兩個具有分離和獨立的通信控制的控制單元之間進行雙向通信，由兩個控制單元的定義自發(fā)地調(diào)節(jié)通信數(shù)據(jù)量，并通過簡單地補充一個電路在具有不同控制電壓的控制電路之間進行通信，從而不管環(huán)境如何變化，都能進行準確的數(shù)據(jù)傳送和接收。
為了實現(xiàn)上述目的，提供了一種在兩個控制單元之間傳送和接收雙向數(shù)據(jù)的串行數(shù)據(jù)通信方法。該方法包括數(shù)據(jù)傳送處理，從第一控制單元向第二控制單元傳送數(shù)據(jù)，同時通過傳送一時鐘信號檢查第二控制單元在每一數(shù)據(jù)量上的接收確認信號；數(shù)據(jù)接收處理，由第一控制單元接收來自第二控制單元的數(shù)據(jù)，同時通過傳送該時鐘信號檢查第二控制單元在每一數(shù)據(jù)量上的傳送確認信號。
在第一控制單元向第二控制單元傳送串行數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)傳送處理包括以下各步驟(a)確認數(shù)據(jù)是否被接收，利用一數(shù)據(jù)傳送開始信號來開始數(shù)據(jù)傳送，并接收來自第二控制單元的接收確認信號，(b)識別第二控制單元的數(shù)據(jù)接收，并反轉(zhuǎn)該傳送開始信號以便傳送下一數(shù)據(jù)，(c)傳送一用于通知第一控制單元傳送下一數(shù)據(jù)的傳送允許信號，(d)反饋接收該傳送允許信號。通過以一定時間間隔重復(fù)地執(zhí)行上述步驟將數(shù)據(jù)傳送到第二控制單元。
數(shù)據(jù)接收處理包括以下各步驟(a)從第二控制單元接收第一數(shù)據(jù)，并進行反饋以通知該數(shù)據(jù)的接收，(b)從第二控制單元接收下一數(shù)據(jù)傳送準備信號，(c)將該數(shù)據(jù)傳送允許信號傳送到第二控制單元，(d)在反饋接收該數(shù)據(jù)傳送允許信號后，傳送第二控制單元上的下一數(shù)據(jù)。通過在一定期間重復(fù)地執(zhí)行上述步驟從第二控制單元接收數(shù)據(jù)。
圖1a是表示IM總線上的正常數(shù)據(jù)的例子的波形圖；圖1b是表示IM總線上由環(huán)境噪聲引起的數(shù)據(jù)變形的波形圖；圖2a是表示12C總線上正常數(shù)據(jù)的波形圖；圖2b是表示12C總線上由環(huán)境噪聲引起的數(shù)據(jù)變形的波形圖；圖3是表示12C總線上長通信試驗狀態(tài)或通信暫停狀態(tài)的波形圖；圖4是表示本發(fā)明的串行數(shù)據(jù)控制單元的優(yōu)選實施例的方框圖；圖5是表示本發(fā)明的數(shù)據(jù)傳送模式的波形圖；圖6是表示本發(fā)明的數(shù)據(jù)接收模式的波形圖；圖7是本發(fā)明的總線線路的控制電壓匹配電路的電路圖；圖8a-8c是表示本發(fā)明的串行數(shù)據(jù)傳送控制方法的流程圖；圖9是表示本發(fā)明的串行數(shù)據(jù)接收控制方法的流程圖。
圖4是表示應(yīng)用于本發(fā)明的串行數(shù)據(jù)通信方法的串行總線線路連接的方框圖。其包括第一控制單元1和第二控制單元2，根據(jù)需要每個控制單元可以作為主控單元或從控單元操作。在傳送和接收數(shù)據(jù)時，兩個控制單元通過一作為媒介的時鐘信號在數(shù)據(jù)單元之前和之后傳送和接收各種識別信號和確認信號。
將參照圖5和圖9對本發(fā)明的操作進行詳細說明。
圖4表示了在第一控制單元1和第二控制單元2之間所安裝的4條總線線路，TXD是傳送到第二控制單元2的數(shù)據(jù)，RXD是在第一控制單元1接收的數(shù)據(jù)，TXC是傳送到第二控制單元2的時鐘信號，RXC是在第一控制單元1接收的時鐘信號。
其中，兩個控制單元1和2并不固定為主控單元或從控單元，而是根據(jù)下面所述情況作為主控單元或從控單元操作。
圖5表示每條總線線路上的信號波形，用于指示在數(shù)據(jù)傳送模式應(yīng)用于本發(fā)明的協(xié)議。對于第一控制單元1，當傳送時鐘信號TXC和接收時鐘信號RXC為“高”時，傳送數(shù)據(jù)TXD在傳送時鐘信號TXC的“低”轉(zhuǎn)換時間處開始數(shù)據(jù)傳送。
在第一控制單元1輸出傳送開始信號后，t1時間段接收來自第二控制單元2的數(shù)據(jù)接收確認信號?？紤]第二控制單元2的數(shù)據(jù)處理周期來設(shè)置t1時間段的長度(時間)。根據(jù)實驗結(jié)果，將t1時間段設(shè)置為20-70ms是合理的，這是考慮了電視機的輸入信號周期得出的最大等待時間，其中該輸入信號周期在遙控器的連續(xù)操作時是100-120ms。
歸根結(jié)底，t1時間段用于通知第一數(shù)據(jù)傳送-接收，并且是數(shù)據(jù)有效時間段。
t2時間段將時鐘信號TXC轉(zhuǎn)換為“高”，以便在主控單元(即第一控制單元1)識別出第二控制單元2的數(shù)據(jù)接收后傳送下一數(shù)據(jù)，并且在接收和處理第二通信單元2的數(shù)據(jù)后考慮第二控制單元2的反饋時間來設(shè)置t2時間段(時間)。
t3時間段用于在從控單元(第二控制單元2)將允許下一數(shù)據(jù)傳送的信號傳送到第一控制單元1，考慮第一控制單元1的反饋時間來設(shè)置t3時間段。
t4時間段用于在第一控制單元1反饋接收來自第二控制單元2的允許下一數(shù)據(jù)傳送的信號，此時第一控制單元1轉(zhuǎn)換該下一數(shù)據(jù)并傳送所轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)。
t5時間段與t1時間段一樣用于接收來自第二控制單元2的數(shù)據(jù)接收確認信號，考慮來自第二控制單元2的反饋接收時間來設(shè)置t5時間段，因為數(shù)據(jù)傳送模式已經(jīng)在這點開始。
t6時間段執(zhí)行與t2時間段相同的功能，t7時間段執(zhí)行與t4時間段相同的功能，t9時間段執(zhí)行與t5時間段相同的功能。通過使用第一控制單元1和第二控制單元2之間的協(xié)議，自由地改變通過上述處理傳送的數(shù)據(jù)量。
圖6是表示每條總線線路上的信號波形的數(shù)據(jù)接收模式中的波形圖，以便表示應(yīng)用于本發(fā)明的協(xié)議。對于第一控制單元1，在數(shù)據(jù)接收模式，當接收時鐘信號RXC和傳送時鐘信號TXC為“高”時，數(shù)據(jù)接收在接收時鐘信號RXC的“低”轉(zhuǎn)換時間處開始。與上述接收模式相反，根據(jù)從第二控制單元2接收的時鐘信號RXC，通過時鐘信號TXC傳送反饋信號。
t1時間段接收來自第二控制單元2的第一數(shù)據(jù)，并通過傳送時鐘信號TXC反饋執(zhí)行第一數(shù)據(jù)接收，t2時間段在第二控制單元2將時鐘信號RXC轉(zhuǎn)換為“高”，以便指示下一數(shù)據(jù)傳送的準備。
t3時間段用于通過該傳送時鐘信號TXC將傳送允許信號傳送到第二控制單元2，t4時間段用于在第二控制單元2上接收到該傳送允許信號后傳送下一數(shù)據(jù)。
t5時間段用于與t1時間段一樣進行接收和反饋執(zhí)行，考慮第二控制單元2的反饋接收時間來設(shè)置t5時間段的長度，因為數(shù)據(jù)接收模式已經(jīng)在該點開始。
t6時間段執(zhí)行與t2時間段相同的功能，t7時間段執(zhí)行與t3時間段相同的功能，t8時間段執(zhí)行與t4時間段相同的功能，t9時間段執(zhí)行與t5時間段相同的功能。通過使用第一控制單元1和第二控制單元2之間的協(xié)議，可以自由地改變通過上述處理接收的數(shù)據(jù)數(shù)量。
圖7表示控制單元和附加的上拉-下拉電路，用于在兩個控制單元的控制電壓電平不同時使通信平穩(wěn)地進行。例如，在第一控制單元1使用5V，認為3．5V為“高”而0-0．7V為“低”，第二控制單元2使用3．3V，認為2-3V為“高”而0-0．7V為“低”時，在這種情況下第一控制單元1控制TXD總線線路和TXC總線線路的電壓。換句話說，在上拉電阻R1和R2連接在電源端5V和第一控制電壓1的TXD，TXC總線線路之間時，第一控制單元1通過控制電壓匹配單元4保持電壓平衡。
包括串聯(lián)連接到TXD，TXC總線線路的電阻R5，R6的控制電壓匹配單元4使第二控制單元2的接收數(shù)據(jù)和時鐘信號RXD，RXC的電平與第一控制單元1的接收數(shù)據(jù)和時鐘信號RXD，RXC的電平相同，其中控制電壓匹配單元4將電阻R5，R6的另一連接點通過電阻R7，R8接地。
同時，圖8a-8c是本發(fā)明的數(shù)據(jù)傳送模式的流程圖，下面將參照圖8a-8c對本發(fā)明的串行數(shù)據(jù)傳送方法進行說明。首先，如圖8a所示，在開始傳送模式時，第一控制單元1確認是否從第二控制單元2傳送了數(shù)據(jù)，在確認了所傳送的數(shù)據(jù)時，即在接收時鐘信號RXC為“低”時，第一控制單元1接收處理所傳送來的數(shù)據(jù)，并傳送該數(shù)據(jù)(SA1，SA2)。
在數(shù)據(jù)傳送失敗時，執(zhí)行再傳送，在當前例子中重復(fù)計數(shù)被設(shè)置為3(SA3)。
數(shù)據(jù)TXD單元的數(shù)量被設(shè)置為3字節(jié)，即，將本發(fā)明中數(shù)據(jù)單元的數(shù)量設(shè)置為24比特(SA4)。
在完成了上述準備處理時，時鐘信號TXC被設(shè)置為“低”，并將傳送數(shù)據(jù)TXD傳送到第二控制單元2(SA5)。
在傳送了該傳送數(shù)據(jù)TXD后，確認是否在一定時間內(nèi)輸入了來自第二控制單元2的反饋信號。在輸入了反饋信號時，則確認了正常數(shù)據(jù)傳送，在未輸入反饋信號時，則確認了傳送錯誤(SA6，SA7)。
在確認了傳送錯誤的發(fā)生時，即刻停止傳送操作，確認是否已對上述重復(fù)計數(shù)完全計數(shù)。在已進行完全計數(shù)時，傳送處理返回到開始，在未進行完全計數(shù)時，在等待一定時間周期(1ms)后返回所述(d)處理，并進行再傳送(SA8，SA9)。
但是，當未發(fā)生傳送錯誤時，在將傳送時鐘信號TXC轉(zhuǎn)換為“高”以便傳送下一傳送數(shù)據(jù)TXD之后，檢查一反饋信號以便確認另一通信單元的接收備用狀態(tài)(SA10，SA11)。
根據(jù)確認的結(jié)果，當輸入了反饋信號時，則確認了正常數(shù)據(jù)傳送，當未輸入反饋信號時，則確認了傳送錯誤的發(fā)生，并通過進行上述步驟SA8，SA9執(zhí)行再傳送(SA12)。
在確認了正常數(shù)據(jù)傳送時，確認數(shù)據(jù)是否已經(jīng)全部傳送，在確認了數(shù)據(jù)已經(jīng)全部傳送時，傳送處理返回到開始，在還有剩余的數(shù)據(jù)要傳送時，在準備了下一數(shù)據(jù)后，返回SA5處理，并重復(fù)上述處理(SA13，SA14)。
圖8b表示一個例程，用于在傳送時鐘信號TXD為“低”時傳送了傳送數(shù)據(jù)TXD之后檢查來自第二控制單元2的反饋信號。設(shè)置用于在輸出第一數(shù)據(jù)之后接收來自第二控制單元2的反饋信號的時間，以及用于在連續(xù)輸出之后接收來自第二控制單元2的反饋信號的時間。在該例子中，首先設(shè)置最大等待時間為50ms，之后設(shè)置最大等待時間為100μs(SB1-SB4)。
在作為反饋信號的接收時鐘信號RXC在給定時間內(nèi)未轉(zhuǎn)換為“低”時，設(shè)置一錯誤標志用于錯誤處理，當RXC在給定時間內(nèi)被轉(zhuǎn)換為“低”時，則清除該錯誤標志(SB5-SB8)。
圖8c表示一檢查例程，用于在TXC為“高”時輸出傳送時鐘信號TXC之后，接收來自第二控制單元2的反饋信號以準備下一數(shù)據(jù)。首先，設(shè)置用于接收來自第二控制單元2的反饋信號的時間。在該例子中，設(shè)置用于接收反饋信號的最大等待時間為100μs(SC1，SC2)。
在作為反饋信號的接收時鐘信號RXC在給定時間內(nèi)未轉(zhuǎn)換為“高”時，設(shè)置一錯誤標志用于錯誤處理。在接收時鐘信號RXC在給定時間內(nèi)被轉(zhuǎn)換為“高”時，則清除該錯誤標志(SC5-SC6)。
同時，圖9是本發(fā)明的數(shù)據(jù)接收模式的信號流程圖，參考圖9對本發(fā)明的串行數(shù)據(jù)接收方法進行說明。其中，對1字節(jié)(8比特)的數(shù)據(jù)接收處理的例子進行說明。
在接收處理開始時，設(shè)置接收數(shù)據(jù)的數(shù)量(8)，當在給定時間內(nèi)未檢測到“低”時，檢查接收時鐘信號RXC是否為“低”，執(zhí)行錯誤處理(SD1-SD3，SD9)。但是，在檢測到“低”時，因為數(shù)據(jù)是有效的，執(zhí)行數(shù)據(jù)接收，重復(fù)進行檢查操作，以便提高數(shù)據(jù)接收的可靠性(SD4)。在數(shù)據(jù)接收后，進行傳送時鐘信號TXC的反饋，時鐘信號TXC在第二控制單元2變成接收時鐘信號RXC。
然后，確認用于接收下一數(shù)據(jù)的準備完成，當在傳送和接收時鐘信號RXC沒有獨立地被轉(zhuǎn)換為“高”期間，在第二控制單元2發(fā)生錯誤時，在給定的最大等待時間之后設(shè)置錯誤標志(SD5)。
但是，在正常接收數(shù)據(jù)時，通過將時鐘信號TXC轉(zhuǎn)換為“高”把用于請求下一數(shù)據(jù)傳送的信號傳送到第二控制單元2(SD6，SD7)。
當按照通過上述接收處理所設(shè)置的數(shù)據(jù)量完整地輸入了數(shù)據(jù)時，結(jié)束接收處理。而在未完整輸入了數(shù)據(jù)時，則返回到第一處理(SD1)重復(fù)上述處理。
在數(shù)據(jù)接收處理中，在發(fā)生錯誤時，不是再次接收數(shù)據(jù)，而是將傳送數(shù)據(jù)TXD和傳送時鐘信號TXC轉(zhuǎn)換為“高”，以便接收該檢查例程上的數(shù)據(jù)，相應(yīng)地，該處理返回，以便接收下一檢查例程上的數(shù)據(jù)。
如上所述，本發(fā)明通過傳送作為特定單元的數(shù)據(jù)并在傳送期間反饋接收該確認信號，在第二控制單元中發(fā)生錯誤時自發(fā)地操作第一控制單元，從而能夠進行準確的數(shù)據(jù)傳送和接收。因為，通過根據(jù)情況傳送-接收確認信號，并通過根據(jù)通信環(huán)境重新設(shè)置兩個控制單元之間的協(xié)議來調(diào)節(jié)通信數(shù)據(jù)量和通信速率，本發(fā)明的兩個控制單元不是固定為主控單元或從控單元，而是由任何一個控制單元執(zhí)行主控單元功能和雙向通信。因此，本發(fā)明提供一種串行數(shù)據(jù)通信方法，其可以在無需電路實際改變的情況下在任何通信環(huán)境下進行最佳通信。
此外，通過在具有不同總線控制電壓的兩個控制單元之間增加一控制電壓匹配電路，可以提供正常通信。
權(quán)利要求
1．一種用于以雙向傳送和接收數(shù)據(jù)的串行數(shù)據(jù)通信方法，包括從第一控制單元向第二控制單元傳送數(shù)據(jù)和時鐘信號，并同時由第一控制單元檢查第二控制單元的接收確認信號；和由第一控制單元接收來自第二控制單元的數(shù)據(jù)和時鐘信號，并同時由第一控制單元檢查第二控制單元的傳送確認信號。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述數(shù)據(jù)傳送處理進一步包括以下各步驟(a)確認是否接收到數(shù)據(jù)，利用一數(shù)據(jù)傳送開始信號開始數(shù)據(jù)傳送，并接收來自第二控制單元的接收確認信號；(b)識別第二控制單元的數(shù)據(jù)接收，并反轉(zhuǎn)該傳送開始信號以便傳送下一數(shù)據(jù)；(c)由第二控制單元將一允許下一數(shù)據(jù)傳送的傳送允許信號傳送到第一控制單元；以及(d)反饋接收該傳送允許信號。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述數(shù)據(jù)接收處理進一步包括以下各步驟(a)接收來自第二控制單元的第一數(shù)據(jù)，并反饋執(zhí)行一用于通知該接收的信號；(b)接收一來自第二控制單元的用于通知下一數(shù)據(jù)傳送的準備信號；(c)將數(shù)據(jù)傳送允許信號傳送到第二控制單元；以及(d)在反饋接收該數(shù)據(jù)傳送允許信號之后傳送第二控制單元上的下一數(shù)據(jù)。
4．根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中根據(jù)通信環(huán)境自發(fā)地調(diào)節(jié)所傳送數(shù)據(jù)的數(shù)量，并且所傳送數(shù)據(jù)的數(shù)量是根據(jù)第二控制單元的數(shù)據(jù)處理單元確定的。
5．根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中在未接收到接收確認信號時發(fā)生傳送錯誤。
6．根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中根據(jù)第二控制單元的處理速率來設(shè)置用于通知另一控制單元的數(shù)據(jù)接收和處理的反饋信號的輸入時間點。
7．根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中數(shù)據(jù)接收確認信號和數(shù)據(jù)傳送允許信號的傳送處理被執(zhí)行兩次以上。
8．一種串行數(shù)據(jù)通信裝置，包括兩個控制單元，用于在數(shù)據(jù)傳送模式中利用數(shù)據(jù)傳送開始信號來傳送數(shù)據(jù)，重復(fù)進行數(shù)據(jù)傳送處理，該數(shù)據(jù)傳送處理從一個控制單元到另一個控制單元反饋接收一數(shù)據(jù)傳送允許信號和一接收允許信號并傳送該數(shù)據(jù)，從一個控制單元到另一個控制單元重復(fù)傳送數(shù)據(jù)接收確認信號和數(shù)據(jù)傳送允許信號；四條串行總線，用于進行在兩個控制單元之間的串行數(shù)據(jù)傳送；兩個上拉操作單元，用于將串行總線的控制電壓電平維持在一定電平；和控制電壓匹配單元，用于在由于上拉操作單元的操作電壓差所造成的控制電壓電平不與串行總線一致時，通過在接地側(cè)去除過量電壓來繼續(xù)電壓平衡狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明涉及串行數(shù)據(jù)通信方法和裝置。該方法包括:數(shù)據(jù)傳送處理,從第一控制單元向第二控制單元傳送數(shù)據(jù),同時通過傳送一時鐘信號檢查第二控制單元在每一數(shù)據(jù)量上的接收確認信號;數(shù)據(jù)接收處理,由第一控制單元接收來自第二控制單元的數(shù)據(jù),同時通過傳送該時鐘信號檢查第二控制單元在每一數(shù)據(jù)量上的傳送確認信號。
文檔編號H04L1/16GK1280339SQ00120750
公開日2001年1月17日 申請日期2000年7月7日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月7日
發(fā)明者金載成 申請人:Lg電子株式會社