專利名稱：：通信設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種用于在通過有源連接線連接的"主，，傳輸器和至少一個(gè)"從屬"傳輸器之間的雙向同時(shí)數(shù)字通信的設(shè)備和方法(將傳輸器定義為發(fā)射器/接收器對(duì))。該通信設(shè)備和方法的一個(gè)應(yīng)用涉及至少兩個(gè)設(shè)備之間經(jīng)由單個(gè)連接器(例如電子鑰匙和電子鎖)的接口連接。
背景技術(shù)：
：存在大量能夠使得幾個(gè)電子系統(tǒng)進(jìn)行通信的技術(shù)。對(duì)具體技術(shù)的選擇依賴于環(huán)境的技術(shù)約束，例如傳輸速度、系統(tǒng)之間的距離、可用于傳輸裝置的電功率、通信介質(zhì)(無線、紅外、有線等)及其特性(被屏蔽的線纜、光纖等)。專利US5,619,066和US5,517,015描述了在主系統(tǒng)(主機(jī))和從屬系統(tǒng)(模塊)之間的單線上的通信設(shè)備和方法。另一種已知的通信方法是"半雙工"通信。主系統(tǒng)向從屬系統(tǒng)發(fā)送能量和信息。從屬系統(tǒng)積累數(shù)據(jù)和能量。從屬系統(tǒng)使用先前所積累的能量向主系統(tǒng)發(fā)送其信息。這些解決方案存在缺點(diǎn)，尤其是其(受到了)考慮涉及所發(fā)送的功率和成本的嚴(yán)重限制。從由主系統(tǒng)(主機(jī))所發(fā)送的信號(hào)中恢復(fù)的能量實(shí)際上被存儲(chǔ)在電容器中。在集成電路中使用較高容值的電容器(幾毫微法)是比較昂貴的。此外，電容器的使用伴隨有殘留波動(dòng)，這與數(shù)字技術(shù)是不相容的。最后，諸如電話機(jī)的另一已知通信設(shè)備可被用于雙向同時(shí)數(shù)據(jù)傳輸和能量傳輸。電話線的持續(xù)極化為用戶的電話裝置遠(yuǎn)程提供電源。上行線路信號(hào)(從公共網(wǎng)絡(luò)到用戶的電話裝置)和下行線路信號(hào)(從用戶的電話裝置到公共網(wǎng)絡(luò))的組合形成了合成電壓信號(hào)。可以通過了解該合成信號(hào)和上行線路或下行線路兩個(gè)信號(hào)中的一個(gè)來分別生成下行線路或上行線路信號(hào)。
發(fā)明內(nèi)容在下面的所有描述中，所述傳輸器意指發(fā)射器/接收器對(duì)。本發(fā)明的一個(gè)目的是提出一種用于在通過有源連接線連接的主傳輸器和至少一個(gè)從屬傳輸器之間的雙向同時(shí)數(shù)字通信的設(shè)備和方法，其不具有現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，特別是，其不需要諸如電容器的能量存儲(chǔ)裝置。根據(jù)本發(fā)明，通過一種基于兩種不同的物理和電子量(即電壓和電流)的使用而用于雙向同時(shí)數(shù)字通信的設(shè)備和方法來實(shí)現(xiàn)該目的。由主傳輸器發(fā)送到從屬傳輸器的主信號(hào)(Sl)是電壓(VCL)的數(shù)字調(diào)制(邏輯0或1)。由從屬傳輸器發(fā)送到主傳輸器的從屬信號(hào)(S2)是電流(ICL)的數(shù)字調(diào)制(邏輯0或1)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)的第一模式，包含在主信號(hào)Sl中的數(shù)字信息包括初始化信號(hào)、同步信號(hào)和數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)的第二模式，所述主信號(hào)也包括能量傳送。下面的表格示出了電壓VCL和電流ICL的各種數(shù)字調(diào)制值^^^^^Sl(VCL)01S2(ICL)00mA/0V0mA/XV1未定義YmA/XV當(dāng)主傳輸器發(fā)送與慣例的邏輯1(即X伏)對(duì)應(yīng)的主信號(hào)Sl時(shí)，從屬傳輸器可以消耗與慣例的邏輯1對(duì)應(yīng)的YmA的電流或者與邏輯0對(duì)應(yīng)而不消耗電流。因此，無論何時(shí)主傳輸器發(fā)送與邏輯1或X伏對(duì)應(yīng)的主信號(hào)Sl,從屬傳輸器都可以發(fā)送從屬信號(hào)S2。對(duì)主信號(hào)Sl的適當(dāng)編碼將使得以全雙工模式來發(fā)送傳輸時(shí)鐘和數(shù)據(jù)。更具體而言，本發(fā)明涉及包括通過有源連接線連接到至少一個(gè)從屬傳輸器的主傳輸器的雙向通信設(shè)備，該主傳輸器和從屬傳輸器具有公共參考，所述主傳輸器可以向從屬傳輸器發(fā)送主信號(hào)，且所述從屬傳輸器可以向主傳輸器發(fā)送從屬信號(hào)，其特征在于所述主信號(hào)是電壓的數(shù)字調(diào)制，而所述從屬信號(hào)是電流的數(shù)字調(diào)制。根據(jù)本發(fā)明的第一模式，所述主和從屬傳輸器被連接到電源。所述主信號(hào)包括傳輸時(shí)鐘和數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的第二模式，僅有所述主傳輸器被連接到電源，該主傳輸器向從屬傳輸器發(fā)送經(jīng)極化的主信號(hào)。該經(jīng)極化的主信號(hào)包括傳輸時(shí)鐘、數(shù)據(jù)和能量。本發(fā)明也涉及一種用于在通過有源連接線而連接的主傳輸器和至少一個(gè)從屬傳輸器之間的雙向通信的方法，包括如下步驟a)發(fā)送主信號(hào)，該主信號(hào)是電壓的數(shù)字調(diào)制，以及b)發(fā)送從屬信號(hào)，該從屬信號(hào)是電流的數(shù)字調(diào)制。根據(jù)本發(fā)明的第一模式，所述主信號(hào)包括傳輸時(shí)鐘和數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)的第二模式，該方法也包括步驟在從主傳輸器向從屬傳輸器發(fā)送所述主信號(hào)的步驟之前，將該主信號(hào)極化(電壓偏置)，作為結(jié)果的主信號(hào)是電壓的數(shù)字調(diào)制，其中包括傳輸時(shí)鐘、數(shù)據(jù)和能量。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)的第二模式，該方法也包括用于極化(電流偏置)所述從屬信號(hào)的步驟。因此，本發(fā)明使得可以在連接兩個(gè)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)系統(tǒng)的單個(gè)通信線上以同時(shí)傳輸模式、并以雙向(全雙工)發(fā)送所發(fā)送的數(shù)據(jù)的同步時(shí)鐘、復(fù)位信號(hào)以及可能的能量。本發(fā)明更具體地應(yīng)用于快速有線通信(<10M比特)領(lǐng)域以及具有有限能量和物理連接裝置的系統(tǒng)。本發(fā)明可以被用在具有合理的系統(tǒng)互聯(lián)的成熟的、高標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)境中。其也可以被用來提供用于從舊系統(tǒng)到新系統(tǒng)移動(dòng)的路徑，保留了穩(wěn)定的電子接口，即標(biāo)準(zhǔn)化的連接器。最后，本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以使在通信裝置的制造中涉及的產(chǎn)品成本最優(yōu)化(較高的生產(chǎn)量而降低制造成本)。通過附圖中的非限制性的示例來說明本發(fā)明，其中，相同的參考標(biāo)記指代類似的組件圖1是根據(jù)本發(fā)明的通信系統(tǒng)的圖解表示；圖2A和2B是分別根據(jù)本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)的第一和第二模式的通信系統(tǒng)的圖解表示，其分別具有能量傳輸和不具有能量傳輸；圖3表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)的第一模式的主系統(tǒng)的功能圖；圖4表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)的第一模式的從屬系統(tǒng)的功能圖；圖5是在圖3中示出的主傳輸器的詳細(xì)圖；圖6是在圖4中示出的從屬傳輸器的詳細(xì)圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)的第二模式的主系統(tǒng)的功能圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)的第二模式的從屬系統(tǒng)的功能圖；圖9是在圖7中示出的主傳輸器的功能圖；圖IO是在圖8中示出的從屬傳輸器的功能圖；圖ll是在圖7和9中示出的主傳輸器的詳細(xì)圖；圖12是在圖8和10中示出的從屬傳輸器的詳細(xì)圖；圖13示出了用于根據(jù)本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)的第一模式的通信系統(tǒng)的主信號(hào)的編碼；圖14示出了用于根據(jù)本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)的第二模式的通信系統(tǒng)的極化的主信號(hào)的編碼；圖15示出了從屬信號(hào)的波形；圖16和16A示出了主信號(hào)用來同步從屬信號(hào)的原理以及主信號(hào)和從屬信號(hào)的時(shí)序；圖17示出了主傳輸器用來初始化從屬傳輸器的原理；圖18是主信號(hào)解碼器的第一變形的詳細(xì)圖；圖19和20示出了主信號(hào)解碼器的第一變形的操作原理；圖21是主信號(hào)解碼器的第二變形的詳細(xì)框圖；圖22表示與幀接收結(jié)束比特對(duì)應(yīng)的主信號(hào)；圖23示出了主信號(hào)上的相位抖動(dòng)影響；圖24是與主傳輸器相關(guān)的邏輯電路的功能圖；圖25是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)的第一模式的包括主和從屬傳輸器的第一網(wǎng)絡(luò)變形的圖解表示；圖26示出了用于圖25中的網(wǎng)絡(luò)的無爭(zhēng)用的通信協(xié)議；圖27和28詳細(xì)示出了比特幀的示例；圖29是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)的第一模式的包括主和從屬傳輸器的第二網(wǎng)絡(luò)變形和總線轉(zhuǎn)發(fā)器的圖解表示；圖30是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)的第一和第二模式的包括主和從屬傳輸器的混合通信系統(tǒng)的圖解表示；以及圖31是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)的第一和第二模式的包括主和從屬傳輸器的第三網(wǎng)絡(luò)變形、即"異構(gòu)(heterogeneous)"網(wǎng)絡(luò)的圖解表示。具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明的原理是借助兩個(gè)不同的物理和電子度量(quantity)(即電壓和電流)、允許經(jīng)由單個(gè)連接器的雙向同時(shí)數(shù)字通信。由主傳輸器發(fā)送到從屬傳輸器的主信號(hào)(Sl)是電壓(VCL)的數(shù)字調(diào)制(邏輯0或1)。由從屬傳輸器發(fā)送到主傳輸器的從屬信號(hào)(S2)是電流(ICL)的數(shù)字調(diào)制(邏輯0或1)。圖2A示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)的第一模式的通信設(shè)備，其包括連接到從屬系統(tǒng)SysSl的主系統(tǒng)SysMl。根據(jù)該實(shí)現(xiàn)的第一模式，主和從屬傳輸器被連接到電源裝置En而無需能量傳輸。主系統(tǒng)SysMl和從屬系統(tǒng)SysSl都具有連接到公共參考的連接GND。有利的是，該公共參考是模擬地。由主傳輸器發(fā)送到從屬傳輸器的主信號(hào)Sl是電壓VCL的數(shù)字調(diào)制(邏輯0或1)。該主信號(hào)Sl具有傳輸時(shí)鐘、數(shù)據(jù)和復(fù)位(或初始化)信號(hào)。由從屬傳輸器發(fā)送到主傳輸器的從屬信號(hào)S2是電流ICL的數(shù)字調(diào)制(邏輯0或1)。該從屬信號(hào)S2僅包括數(shù)據(jù)。圖2B示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)的第二模式的通信設(shè)備，其包括連接到從屬系統(tǒng)SysS2的主系統(tǒng)SysM2。根據(jù)該實(shí)現(xiàn)的第二模式，僅有主傳輸器被連接到電源裝置En,從而具有能量傳輸。主信號(hào)Sl具有傳輸時(shí)鐘、數(shù)據(jù)和復(fù)位(或初始化)信號(hào)和能量。.從屬信號(hào)S2僅包括數(shù)據(jù)。下面我們首先將更詳細(xì)地描述實(shí)現(xiàn)的第一模式，然后是實(shí)現(xiàn)的第二模式，最后是針對(duì)于兩個(gè)實(shí)現(xiàn)模式的本發(fā)明的各個(gè)方面。實(shí)現(xiàn)的第一模式一一無能量傳遞圖3更詳細(xì)地示出了主系統(tǒng)SysMl。其包括連接到主傳輸器TRM1的主邏輯電路LOGM。連接到數(shù)字系統(tǒng)(未示出)的主邏輯電路交換標(biāo)準(zhǔn)傳輸TRX、發(fā)射RTX、初始化RST、同步TOP以及傳輸時(shí)鐘CLK一TX信號(hào)。該邏輯電路LOGM接收內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)CL1，并由電壓VDD1供電。主邏輯電路LOGM連接到主傳輸器TRM1,該連接是通過用于去往主傳輸器的數(shù)據(jù)傳輸TXM1的連接以及來自從屬傳輸器的數(shù)據(jù)接收RXM1的連接來實(shí)現(xiàn)的。主傳輸器TRM1由電壓VDD1供電。其經(jīng)由輸入/輸出0UT1而向/從從屬系統(tǒng)SysS1發(fā)送和接收信號(hào)。主邏輯電路LOGM和主傳輸器TRM1連接到公共參考(例如，地)。圖4更詳細(xì)地示出了從屬系統(tǒng)SysS1。該從屬系統(tǒng)SysS1和主系統(tǒng)SysMl通過節(jié)點(diǎn)N1相連。從屬系統(tǒng)SysSl包括連接到從屬傳輸器TRS1的從屬邏輯電路LOGS。連接到數(shù)字系統(tǒng)(未示出)的從屬邏輯電路交換標(biāo)準(zhǔn)傳輸DTXS1、發(fā)射DRXS1、初始化RSTS1、同步TOPS1以及VALS1信號(hào)。該從屬邏輯電路LOGS接收內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)CL1，并由電壓VDD1供電。從屬邏輯電路LOGS連接到從屬傳輸器TRSl,該連接是通過用于去往從屬傳輸器的數(shù)據(jù)傳輸TXS1的連接以及來自從屬傳輸器的數(shù)據(jù)接收RXS1的連接來實(shí)現(xiàn)的。從屬傳輸器TRS1由電壓VDD1供電。其經(jīng)由輸入/輸出IN1而向/從主系統(tǒng)SysMl發(fā)送和4妻收信號(hào)。從屬邏輯電路LOGS和從屬傳輸器TRS1連接到公共參考(例如，地)。在下面的圖中示出的值允許模擬仿真。晶體管是具有0.5伏的轉(zhuǎn)換電壓的標(biāo)準(zhǔn)增強(qiáng)型MOSFET(PMOS或NMOS),在每幅圖中示出其漏極寬度/長(zhǎng)度比W/L作為示例。類似地，給出幾歐姆或幾千歐姆的電阻器值作為示例。圖5詳細(xì)示出了用于實(shí)現(xiàn)的第一模式的、圖3的主傳輸器TRM1的實(shí)現(xiàn)的示例，該實(shí)現(xiàn)的第一模式無能量傳送。主傳輸器TRM1具有電流源CSM11和兩個(gè)電流鏡CMM11和CMM12。其也具有輸出緩沖器OB。該主傳輸器TRM1被連接到輸入TXM1和電源電壓VDD1。其具有輸出RXM1和連接到節(jié)點(diǎn)Nl的輸出0UT1。主傳輸器TRM1如下操作。晶體管Q112中流過的電流等于當(dāng)輸入TXM1處于0電平(晶體管Q101導(dǎo)通)且當(dāng)電流消耗器被連接到輸出0UT1(晶體管Qlll截止)時(shí)通過晶體管Q107(電流鏡CMM12)的電流的1/50。通過晶體管Q108的電流等于通過晶體管Q103(經(jīng)由晶體管Q115的電流鏡CMM11)的電流。如果到達(dá)輸出0UT1的電流小于通過晶體管Q103的電流的50倍，則輸出RXM1為0。當(dāng)輸入TXM1為VDD1(即邏輯1)時(shí)，則RXM1為0。電流檢測(cè)閾值ILH(參見圖16)等于電流源的值(即，近似于比值VT/R1乘以晶體管Q107和Q112的W/L比的比值的值，其中VT是晶體管Q101的轉(zhuǎn)換電壓(在該示例中是0.5V))。如果主傳輸器的輸出阻抗較低(例如幾歐姆)，則輸出0UT1上的電流消耗對(duì)主信號(hào)Sl的電平具有較小的影響。在給定時(shí)間期間信號(hào)TXM1的缺失被解釋為是用于從屬傳輸器的初始化信號(hào)。注意，最大輸出電壓小于或等于VDD-VT的值(其中VT是晶體管Q107的轉(zhuǎn)換電壓)。圖6詳細(xì)示出了用于實(shí)現(xiàn)的第一模式的、圖4的從屬傳輸器的實(shí)現(xiàn)的示例，其無能量傳送。從屬傳輸器TRS1具有電流源CSS11和電流鏡CMSll。其也具有輸入緩沖器IB。該從屬傳輸器TRS1通過輸入IN1連接到節(jié)點(diǎn)Nl、輸入TXS1和電源電壓VDD1。其具有輸出RXS1。從屬傳輸器TRS1如下操作。由于電流鏡CMSll(晶體管Q217/Q206)并且如果晶體管Q219導(dǎo)通(輸入TXS1上的信號(hào)具有VDD1的值)，則在輸入IN1中流動(dòng)的電流等于在晶體管Q218中流動(dòng)的電流的75倍。由于輸入緩沖器IB的反相器(晶體管Q205/Q204),所以輸出RXS1上的信號(hào)與信號(hào)IN1互補(bǔ)。實(shí)現(xiàn)的第二才莫式一一具有能量傳遞圖7更詳細(xì)示出了主系統(tǒng)SysM2。其包括連接到主傳輸器TRM2的主邏輯電路LOGM。連接到數(shù)字系統(tǒng)(未示出)的主邏輯電路交換標(biāo)準(zhǔn)傳輸TRX、發(fā)射RTX、初始化RST、同步TOP以及傳輸時(shí)鐘CLKJTX信號(hào)。該邏輯電路LOGM接收內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)CL2,并由電壓VDD2供電。主邏輯電路LOGM連接到主傳輸器TRM2,該連接是通過用于去往主傳輸器的lt據(jù)傳輸TXM2的連接以及來自主傳輸器的數(shù)據(jù)接收RXM2的連接來實(shí)現(xiàn)的。主傳輸器TRM2由電壓VDD2供電。其經(jīng)由輸入/輸出OUT2而向M人從屬系統(tǒng)SysS2發(fā)送和接收信號(hào)。主邏輯電路LOGM和主傳輸器TRM2連接到公共參考(例如，地)。圖8更詳細(xì)地示出了從屬系統(tǒng)SysS2。該從屬系統(tǒng)SysS2和主系統(tǒng)SysM2通過節(jié)點(diǎn)N2相連。從屬系統(tǒng)SysS2包括連接到從屬傳輸器TRS2的從屬邏輯電路LOGS。連接到數(shù)字系統(tǒng)(未示出)的從屬邏輯電路交換標(biāo)準(zhǔn)傳輸DTXS2、發(fā)射DRXS2、初始化RSTS2、同步TOPS2以及VALS2信號(hào)。該從屬邏輯電路LOGS接收內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)CL2。該從屬邏輯電路LOGS通過從屬傳輸器TRS2來接收其電源VDD2。從屬邏輯電路LOGS連接到從屬傳輸器TRS2，該連接是通過用于去往從屬傳輸器的數(shù)據(jù)傳輸TXS2的連接以及來自從屬傳輸器的數(shù)據(jù)接收RXS2的連接來實(shí)現(xiàn)的。從屬傳輸器TRS2從自主傳輸器TRM2接收的主信號(hào)Sl中提取其電源VDD2。其經(jīng)由輸入/輸出IN2而向/從主系統(tǒng)SysM2發(fā)送和4矣收信號(hào)。從屬邏輯電路LOGS和從屬傳輸器TRS2連接到公共參考(例如，地)。圖9和圖11詳細(xì)示出了用于實(shí)現(xiàn)的第二模式的、圖7中的主傳輸器TRM2的實(shí)現(xiàn)的示例，其具有能量傳送。主傳輸器TRM2具有電流源CSM21和兩個(gè)電流鏡CMM21和CMM22。其也具有在輸入中的放大器AM和鎮(zhèn)流器BLM，以及具有檢測(cè)器DM、以及具有電流測(cè)量電阻器Rcs和在輸出中的施密特觸發(fā)器STM。主傳輸器TRM2連接到輸入TXM2并接收電源電壓VDD2。其具有輸出RXM2和連接到節(jié)點(diǎn)N2的輸出OUT2。主傳輸器TRM2如下操作。因?yàn)橹餍盘?hào)Sl被極化，因此主傳輸器TRM2更復(fù)雜。放大器AM是電壓跟隨電路，其包括用于差分部分的晶體管Q302/Q303和用于鎮(zhèn)流器BLM的輸出級(jí)的Q335/Q306。與放大器AM的輸出串聯(lián)，電阻器Rcs用于測(cè)量從屬傳輸器消耗的電流。檢測(cè)器DM是電壓比較器(晶體管Q305/Q307)，當(dāng)輸出電流如下時(shí)其動(dòng)作(trip):由晶體管Q327、Q325、Q322、Q326、Q323和Q324形成的施密特觸發(fā)器STM用于將從檢測(cè)器DM中輸出的信號(hào)數(shù)字化。推薦使用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的合適的數(shù)字濾波器(未示出)來完成該簡(jiǎn)單的濾波。圖IO和圖12詳細(xì)示出了用于實(shí)現(xiàn)的第二模式的、圖8中的從屬傳輸器的實(shí)現(xiàn)的示例，其具有能量傳送。從屬傳輸器TRS2具有電流源CSS21和電流鏡CMS21。其也具有電壓串聯(lián)調(diào)節(jié)器，該電壓串聯(lián)調(diào)節(jié)器包括運(yùn)算放大器AS及其鎮(zhèn)流晶體管BLS、電壓翻i奪器(translator)TV以及連接到輸出RXS2的施密特觸發(fā)器OB。該施密特觸發(fā)器用于對(duì)從主信號(hào)Sl中提取的數(shù)據(jù)進(jìn)行重新格式化。其通過輸入IN2連接到節(jié)點(diǎn)N2。電壓調(diào)節(jié)器包括參考電壓RT、差分放大器AS(晶體管Q429/Q430)以及鎮(zhèn)流器BLS(晶體管Q428/Q408/Q404)。電壓翻譯器TV包括電流源Q421和電阻器R408。來自主信號(hào)SI的數(shù)據(jù)被晶體管Q418/Q419和Q417/Q409(輸出緩沖器OB)重新格式化。在正常操作中，從屬傳輸器組件必須消耗小于ILL(參見圖16)的電流，以使得主傳輸器不將該消耗解釋為數(shù)據(jù)傳輸。電壓Vcore是從主信號(hào)SI中提取的調(diào)節(jié)電壓，用于為從屬傳輸器的邏輯IX)GS供電。主信號(hào)和從屬信號(hào)的編碼圖13示出了用于根據(jù)本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)的第一模式的通信系統(tǒng)的主信號(hào)SI的編碼。主信號(hào)SI的周期T恒定。邏輯1在1上的持續(xù)時(shí)間是邏輯0在1上的持續(xù)時(shí)間的3倍。該編碼公知為"脈寬調(diào)制"PWM或"歸零"RZ。利用該編碼，主信號(hào)SI始終具有要發(fā)送給從屬傳輸器的高電壓電平。從屬傳輸器因此而可以消耗YmA的電流，并發(fā)送從屬信號(hào)S2。因此，利用上述通信設(shè)備，主和從屬傳輸器形成兩個(gè)嵌套回路(nestedloop):承載主信號(hào)Sl的電壓回路和承載從屬信號(hào)S2的電流回路。此外，必須與主信號(hào)SI同步來采樣從屬信號(hào)S2。該編碼具有特別易于實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)。然而也可以實(shí)現(xiàn)其他類型的編碼(例如在對(duì)邏輯0和1的編碼中的反轉(zhuǎn))。優(yōu)選地，邏輯0和1之間的周期比例(cyclicratio)應(yīng)當(dāng)足夠不同，以在它們之間進(jìn)行區(qū)分并提供對(duì)相位抖動(dòng)的防止措施(immunity)。圖14示出了用于根據(jù)本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)的第二模式的通信系統(tǒng)的主信號(hào)SI的編碼。根據(jù)該編碼，向主信號(hào)SI添加連續(xù)分量。當(dāng)極化的主信號(hào)Sl的電壓大于VDLM時(shí)，該極化的主信號(hào)SI將能量主要分配給從屬，并且極化的主信號(hào)Sl的電壓在電平VDLM和VDD之間變化時(shí)，該極化的主信號(hào)S1將能量主要分配給數(shù)據(jù)。對(duì)邏輯0和1的編碼仍如先前參照?qǐng)D13所述。其定時(shí)遵循下列等式tcl=3xtc0且tol+tcO=T。參考圖8、10和12所述的從屬傳輸器永遠(yuǎn)由主傳輸器提供供電電壓。不需要在電容器中存儲(chǔ)電能量。該系統(tǒng)提供的優(yōu)點(diǎn)在于，其可以被制造為集成電路，而不需要既消耗空間又增加成本的電容器。具有筒單的串聯(lián)電壓限制器或調(diào)節(jié)器的從屬傳輸器足以從主信號(hào)SI中提取能量。將同樣的原理應(yīng)用于被添加了極化電流的從屬信號(hào)S2。該極化電流對(duì)應(yīng)于所述從屬傳輸器在正常操作中的能量的最大正常消耗。圖15示出了包括極化和數(shù)據(jù)的作為結(jié)果的從屬信號(hào)的波形。操作功率等于從屬信號(hào)S2的極化電路和主信號(hào)Sl的極化電壓的乘積。大于極化電流PL的電流消耗是包含在從屬信號(hào)S2中的數(shù)據(jù)。圖16示出了主信號(hào)用來同步從屬信號(hào)的原理。經(jīng)極化的主Sl和從屬S2信號(hào)的值如下:<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>既可以在主信號(hào)S1的上升沿也可以在其下降沿上執(zhí)行同步。然而，如果能量的節(jié)約是重要的環(huán)境因素，則優(yōu)選地在主信號(hào)Sl的上升沿執(zhí)行同步。圖16A示出了S2信號(hào)關(guān)于Sl信號(hào)的時(shí)序。從圖16和16A中可以看出，在所述實(shí)施例中，當(dāng)信號(hào)S1為低時(shí)執(zhí)行切換(S2信號(hào))。Tl和T2的定時(shí)必須大于10ns。當(dāng)然，實(shí)際的S2的波形是S2信號(hào)切換和S1信號(hào)的邏輯與(AND)的結(jié)果。圖17示出'了主傳輸器用于初始化從屬傳輸器的原理。當(dāng)主信號(hào)Sl是電平VDML的預(yù)定部分(fraction)時(shí)執(zhí)行從屬系統(tǒng)SysSl或SysS2的邏輯電路LOGS的初始化。另一方法是將傳輸時(shí)鐘中斷給定時(shí)間，例如周期T的4倍。圖18是主信號(hào)解碼器的第一變形DECl的詳細(xì)圖。該解碼器使得從屬系統(tǒng)SysSl可以解碼用于本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)的第一模式的主信號(hào)Sl。該解碼器的操作如下。施加到輸入RXS1上的解碼信號(hào)進(jìn)入觸發(fā)器FF1以被內(nèi)部時(shí)鐘ICL同步。時(shí)鐘ICL必須小于T/8且大于T/128,其中T是主信號(hào)S1的周期。當(dāng)輸入RXS1上的信號(hào)處于電平1時(shí)，乘法器MUXMl的輸出B為1。由寄存器Rl和加法器Ad形成的計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)。寄存器Rl的輸出A在時(shí)鐘ICL的每個(gè)前沿遞增。當(dāng)輸入RXS1上的信號(hào)處于電平0時(shí)，乘法器MUXM1的輸出B為1。寄存器R1的輸出A在時(shí)鐘ICL的每個(gè)前沿遞減。在輸入RXS1上的信號(hào)的上升前沿，來自由觸發(fā)器FF2和與(AND)門形成的前沿檢測(cè)器RED的輸出為1。來自乘法器MUXM1的輸出B為0。觸發(fā)器FF3的輸入是對(duì)應(yīng)于A的符號(hào)的A[7]。在時(shí)鐘ICL的前沿之后，寄存器R1的輸出A為0。因此，解碼器的輸出VALS1上的信號(hào)和內(nèi)部時(shí)鐘ICL以及與輸入RXS1上的信號(hào)結(jié)合的傳輸時(shí)鐘同步。每次解碼了比特(0或1)就在輸出VALS1上出現(xiàn)信號(hào)。該信號(hào)對(duì)偏置寄存器計(jì)時(shí)(time)，所述偏置寄存器對(duì)所述比特進(jìn)行去串行化處理(deserialise)并以8或更多比特的分組對(duì)其進(jìn)行存儲(chǔ)。在圖19中示出了用于編碼邏輯1的主信號(hào)S1的計(jì)數(shù)器的變形。在圖20中示出了用于編碼邏輯0的主信號(hào)Sl的計(jì)數(shù)器的變形。觸發(fā)器FF3用于采樣符號(hào)位，該符號(hào)位處在連接到輸出DRXS1的觸發(fā)器FF3的輸出Q上。與主信號(hào)Sl結(jié)合的傳輸時(shí)鐘不用于解碼，而是在輸出VALS1提供。輸出VALS1可以與UART(通用異步收發(fā)器)或USART(通用同步異步收發(fā)器)傳輸控制器進(jìn)行接口連接。此外，因?yàn)樵擃惤獯a器即使在傳輸時(shí)鐘的各個(gè)比特變化時(shí)也能連續(xù)操作，因此其具有優(yōu)勢(shì)。圖21是主信號(hào)解碼器的第二變形DEC2的詳細(xì)圖。該解碼器使得從屬系統(tǒng)SysS2可以解碼用于本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)的第二模式的主信號(hào)S1。該解碼器以與參照?qǐng)D18所述的類似方式而操作。此外，該解碼器具有包括觸發(fā)器FF4和乘法器MUXM4的幀脈沖檢測(cè)器端TFD。每次解碼了比特(0或1)就在輸出VALS2上出現(xiàn)信號(hào)。該信號(hào)對(duì)偏置寄存器計(jì)時(shí)，所述偏置寄存器對(duì)所述比特進(jìn)行去串行化處理(deserialise)并以8或更多比特的分組對(duì)其進(jìn)行存儲(chǔ)。信號(hào)出現(xiàn)在輸出TOPS2上并被發(fā)送給從屬傳輸器以指示所述主傳輸器已經(jīng)接收到幀。其周期比例為1/2的該信號(hào)不承載邏輯值0或1。圖22示出了在來自從屬(傳輸器)的傳輸結(jié)束時(shí)由主傳輸器發(fā)送的幀接收結(jié)束比特的計(jì)時(shí)圖。如上所述的調(diào)制PWM還包括其周期比例為1/2的代碼。使用必須接近于0(依賴于抖動(dòng))的來自輸出A的信號(hào)的絕對(duì)值的測(cè)量，可以由該解碼器的第二變形容易地測(cè)量這個(gè)值。主傳輸器一旦已經(jīng)從從屬傳輸器中接收到完整的接收幀，其就可以在任何時(shí)間發(fā)送幀脈沖的結(jié)束。因此，可以在意欲提供給從屬傳輸器的消息的中間發(fā)送該幀脈沖的結(jié)束。幀脈沖的結(jié)束可以不具有邏輯值1或0。因此，不將其發(fā)送給UART/USART型的傳輸控制器。圖23示出了相位抖動(dòng)Jl對(duì)主信號(hào)Sl的影響。該電子噪聲影響到傳輸器的內(nèi)部時(shí)鐘的穩(wěn)定性以及主、從傳輸器的內(nèi)部時(shí)鐘的同步。對(duì)邏輯0(1/4T)、邏輯l(3/4T)和幀接收結(jié)束比特(1/2T)的周期比例的選擇依賴于抖動(dòng)量。重要的是，不選擇當(dāng)發(fā)生抖動(dòng)時(shí)不能區(qū)分各種邏輯狀態(tài)的周期比例。圖24是用于主傳輸器的邏輯電路的圖解表示。連接到數(shù)字系統(tǒng)(未示出)的主邏輯電路LOGM交換標(biāo)準(zhǔn)傳輸TRX、發(fā)射RTX、初始化RST以及傳輸時(shí)鐘CLK—TX信號(hào)(參見圖7)。主邏輯電路LOGM通過連接TXM2和RXM2連接到主傳輸器(例如TRM2)。主邏輯電路LOGM具有邏輯調(diào)制器LMOD、模擬調(diào)制器AMOD、參考電壓BG和觸發(fā)器FF。邏輯調(diào)制器LMOD接收傳輸TRX和傳輸時(shí)鐘CLK一TX信號(hào)，并連接到模擬調(diào)制器AMOD和觸發(fā)器FF。模擬調(diào)制器AMOD連接到參考電壓BG,并接收初始化信號(hào)RST。其將信號(hào)TXM2提供給主傳輸器(例如TRM2)。從主傳輸器接收信號(hào)RX的觸發(fā)器在邏輯調(diào)制器LMOD的控制下發(fā)送發(fā)射信號(hào)RTX。模擬主邏輯電路LOGM(未示出)可以被連接到主傳輸器TRM1。通信網(wǎng)絡(luò)的示例圖25是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)的第一模式的包括主和從屬傳輸器的第一網(wǎng)絡(luò)變形的圖解表示。無能量傳送的傳輸器適合于BUSBS1類型的網(wǎng)絡(luò)操作模式。支持BUS拓樸。使用單個(gè)主傳輸器以防止違反總線連接的機(jī)制的被迫實(shí)現(xiàn)。由主傳輸器TRMA發(fā)送的主信號(hào)Sl被所有從屬傳輸器TRSL1、TRSL2.....TRSL8(形成電壓回路)接收。由主傳輸器TRMA檢測(cè)到的電流是由每個(gè)從屬傳輸器TRSL1、TRSL2.....TRSL8消耗的電流的總和。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)的第一模式，依照慣例，從屬信號(hào)S2的邏輯0不消耗電流。在這種情況下，主傳輸器TRMA從從屬傳輸器TRSL1、TRSL2.....TRSL8中接收從屬信號(hào)S2的邏輯或(OR)。可以以兩種方式來執(zhí)行總線尋址。根據(jù)第一種尋址類型，主傳輸器TRMA使用適當(dāng)?shù)耐ㄐ艆f(xié)議將所授權(quán)用來發(fā)送從屬信號(hào)S2的從屬傳輸器的地址進(jìn)行發(fā)送。從屬傳輸器(例如TRSL3)發(fā)送其消息，然后，主傳輸器TRMA對(duì)另一從屬傳輸器(例如TRSL7)進(jìn)行尋址。該尋址類型被公知為是"輪詢模式"。根據(jù)第二種尋址類型，主傳輸器TRMA在總線上重復(fù)其所讀取的比特。如果從屬傳輸器(例如TRSL3)發(fā)送0(無電流)而主傳輸器所讀取的比特是l,則另一從屬傳輸器(例如TRSL7)正在使用該總線。然后，例如TRSL3的從屬傳輸器等待下一次協(xié)商以試圖占用該總線。這種尋址類型被公知為"沖突檢測(cè)模式"。在沖突檢測(cè)模式中，在協(xié)商階段中發(fā)送邏輯的第一個(gè)從屬傳輸器占用該總線。存在三種可能情況。在第一種情況中，每個(gè)從屬傳輸器具有固定地址。該地址編碼確定一個(gè)從屬傳輸器相對(duì)于其他從屬傳輸器的優(yōu)先級(jí)。在該模式中，如果高優(yōu)先級(jí)的從屬傳輸器獨(dú)占該總線，則低優(yōu)先級(jí)的從屬傳輸器將不能通信。在第二種情況中，每個(gè)從屬傳輸器具有固定的地址，且主傳輸器重復(fù)從屬傳輸器的地址。該方式被頻繁用于以太型網(wǎng)絡(luò)中，特別是在爭(zhēng)用化解協(xié)議(CSMA-CR)中。每個(gè)從屬傳輸器將其正發(fā)送的比特與其所接收的比特進(jìn)行比較，如果存在差別，則停止發(fā)送。在第三種情況中，使用BITMAP協(xié)議。這是無沖突協(xié)議的示例。如果從屬傳輸器的數(shù)量是固定且已知的，則主要使用該協(xié)議。圖26示出了用于圖25中具有8個(gè)從屬傳輸器的網(wǎng)絡(luò)的BITMAP型通信協(xié)議。在爭(zhēng)用化解幀RC1、RC2、RC3和RC4中，每個(gè)從屬傳輸器具有與其級(jí)別(從1到8)對(duì)應(yīng)的比特。該比特允許每個(gè)從屬傳輸器表達(dá)其要與主傳輸器通信的愿望。例如，在爭(zhēng)用化解幀RC1中，從屬傳輸器2、6和7表達(dá)了它們希望分別將幀T2、T6和T7發(fā)送給主傳輸器。爭(zhēng)用位圖在總線上廣播，從而向每個(gè)從屬傳輸器通知來自其他從屬傳輸器的請(qǐng)求。因?yàn)閺膶賯鬏斊鞑荒苤榔渌麖膶賯鬏斊骱螘r(shí)已經(jīng)停止發(fā)送，所以主傳輸器在總線上廣播幀接收結(jié)束信號(hào)(參見例如圖22)。在圖25的網(wǎng)絡(luò)中，主傳輸器可以與所有的從屬傳輸器進(jìn)行通信，而從屬傳輸器不能一起通信。事實(shí)上，只有主傳輸器可以解釋由從屬傳輸器發(fā)送的電流信號(hào)S2。主傳輸器可以切換到普通的廣播模式，其中，其系統(tǒng)化地重復(fù)由從屬傳輸器發(fā)送的比特。因此，在整個(gè)總線上廣播由一個(gè)從屬傳輸器發(fā)送的消息。圖27示出了當(dāng)總線是"面向比特幀"時(shí)用于在主傳輸器和從屬傳輸器之間進(jìn)行通信的普通比特幀及其編碼。幀以起始標(biāo)記FL1開始而以結(jié)束標(biāo)記FL2結(jié)束。所述標(biāo)記可被適當(dāng)?shù)倪壿嬰娐?未示出)識(shí)別。在標(biāo)記之間，該幀包括報(bào)頭HD、數(shù)據(jù)PL和校驗(yàn)碼CK。傳統(tǒng)上，使用已知的"位填充(stu伍ng)"技術(shù)。按照慣例，僅有標(biāo)記FL1和FL2可以具有6個(gè)連續(xù)被設(shè)置為邏輯1的比特。在其他情況中，具體的電子電^^必須一在發(fā)送時(shí)，插入邏輯0以獲得5個(gè)連續(xù)處于邏輯1的比特的序列；一在接收時(shí)，提取明顯的(transparency)零以重建原始幀。當(dāng)通過"面向信號(hào)"總線執(zhí)行主傳輸器和從屬傳輸器之間的通信時(shí)，解碼的RX和TX信號(hào)承載可以用于發(fā)送如圖28所示的離散記錄圖的二進(jìn)制信息。例如，可以利用被配置在2Mbits/s的總線來發(fā)送被配置為在100kbits/s操作的UART的RX和TX信號(hào)。也可以利用該類型的通信來調(diào)制紅外遙控信號(hào)RC5。如果圖28中的編碼被插入到參照?qǐng)D27而描述的面向比特幀(面向比特幀總線)中，則可以做出組合。當(dāng)由"面向字符"總線來執(zhí)行主傳輸器和從屬傳輸器之間的通信時(shí)，解碼的RX和TX信號(hào)可以被直接路由給UART。然后，將0比特當(dāng)作起始比特。如果需要處于1或0的幾個(gè)比特來向/從UART發(fā)送/接收比特，則可以獲得速度因子。圖29是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)的第一模式的包括主和從屬傳輸器的第二網(wǎng)絡(luò)變形以及總線轉(zhuǎn)發(fā)器的圖解表示。連接到電子系統(tǒng)Sysl的根主傳輸器TRMR控制次級(jí)主傳輸器TRM11和TRM12。由才艮主傳輸器TRMR發(fā)送初始主信號(hào)Sl,該初始主信號(hào)Sl在將才艮主傳輸器TRMR連接到從屬傳輸器SLll、SL12和SL13的第一總線BS2上傳播。從傳輸器SL13和與其連接的次級(jí)主傳輸器TRM11形成總線轉(zhuǎn)發(fā)器RPT。該總線轉(zhuǎn)發(fā)器RPT連接到包括從屬傳輸器SL14和SL15的次級(jí)總線BS3。從屬傳輸器SL15連接到次級(jí)主傳輸器TRM12。圖30和31示出了混合(即具有和無需能量傳送)的主和從傳輸器電路。圖30是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)的第一和第二模式的包括主和從屬傳輸器的混合通信系統(tǒng)的圖解表示。電子系統(tǒng)Sys2連接到兩個(gè)主傳輸器TRM21和TRM22。第一主傳輸器TRM21遵照本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)的第一模式，并適合于與從屬傳輸器SL21和SL22在總線BS4上進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信。第二主傳輸器TRM22遵照本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)的第二模式。其連接到能量源Etrm22,并適合于利用從屬傳輸器SL23進(jìn)行多點(diǎn)通信PTP。圖31是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)的第一和第二模式的包括主和從屬傳輸器的第三網(wǎng)絡(luò)變形、即"異構(gòu)，，網(wǎng)絡(luò)的圖解表示。電子系統(tǒng)Sys3連接到主傳輸器TRM31。由主傳輸器TRM31發(fā)送初始主信號(hào)Sl，該初始主信號(hào)Sl在將主傳輸器TRM31連接到從屬傳輸器SL31、SL32和SL33的第一總線BS5上傳播。從屬傳輸器SL33連接到與能量源ET固22相連的主傳輸器TRM32。主傳輸器TRM32適合于通過從傳輸器SL34而進(jìn)行多點(diǎn)通信。能量節(jié)約在具有或無需能量傳送的實(shí)現(xiàn)的兩個(gè)模式中，可以實(shí)現(xiàn)其中允許從屬傳輸器喚醒主傳輸器的方法。為了節(jié)約能量，停止主信號(hào)Sl的傳輸流可能是有用的。主信號(hào)S1包括動(dòng)態(tài)部分，事實(shí)上，該動(dòng)態(tài)部分通過加載和卸載總線以及通過保持主信號(hào)Sl的邏輯編碼和解碼功能而產(chǎn)生能量消耗。傳輸器可以具有三個(gè)不同的狀態(tài)激活、備用、去激活(inactive)。已經(jīng)描述了去激活狀態(tài)(初始)以及激活狀態(tài)(數(shù)據(jù)和能量傳遞〕。在備用狀態(tài)中，主傳輸器以永久的邏輯狀態(tài)1(即不包括傳輸時(shí)鐘的主信號(hào))提供主信號(hào)Sl,用于向處于具有能量傳送的實(shí)現(xiàn)模式中的從屬傳輸器供電。為了將主傳輸器從備用切換到激活狀態(tài)，從屬傳輸器(或者是網(wǎng)絡(luò)化的系統(tǒng)中的一個(gè)從屬傳輸器)僅不得不消耗電流。被主傳輸器數(shù)字化為邏輯1狀態(tài)的該電流的消耗將主傳輸器切換到激活狀態(tài)中。與備用和激活對(duì)應(yīng)的邏輯狀態(tài)完全是依照慣例的。顯然可以將這些邏輯狀態(tài)反轉(zhuǎn)。優(yōu)點(diǎn)根據(jù)無能量傳送的實(shí)現(xiàn)的第一模式和具有能量傳送的實(shí)現(xiàn)的第二模式的傳輸器均具有下述優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明允許在單個(gè)有源線上的全雙工數(shù)據(jù)傳輸和同步信號(hào)的傳輸。首先，該特性對(duì)于具有顯著的成本約束的柔性系統(tǒng)尤為有利，并且對(duì)其中除了使用幾條線的通信技術(shù)之外沒有其它選擇的某些情形也十分有利。第二，連接線的數(shù)量對(duì)解決方案的可靠性和連接器的成本有直接影響。在由于故障原因而導(dǎo)致的部分多點(diǎn)連接器具有較差的接觸的情況下，其操作可能是不可預(yù)知的。利用本發(fā)明的單線通信設(shè)備減少了這樣的冒險(xiǎn)。主傳輸器經(jīng)由具有非常低的阻抗(幾歐姆)的輸出級(jí)向從屬地址發(fā)送數(shù)據(jù)。即使在傳輸線具有較高的電容時(shí)，該類輸出級(jí)也能有效地控制傳輸線。因此，該類傳輸理論上可能的傳輸速度大大高于利用較高阻抗非對(duì)稱放大器(例如，I2C,BusJ1850)的其它系統(tǒng)的傳輸速度。電流峰值主要出現(xiàn)在主信號(hào)Sl(電壓)的轉(zhuǎn)換期間，并且是由于線路的電容而導(dǎo)致的。在主信號(hào)SI的轉(zhuǎn)換階段以外測(cè)量從屬信號(hào)S2(電流)，這使得具有較好的抗噪性。通過本發(fā)明，可以容易地實(shí)現(xiàn)總線轉(zhuǎn)發(fā)器并產(chǎn)生網(wǎng)關(guān)。根據(jù)無能量傳送的實(shí)現(xiàn)的第一模式的傳輸器提供如下具體優(yōu)點(diǎn)。利用該模式可以產(chǎn)生多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)。此外，可以進(jìn)行無爭(zhēng)用的總線管理技術(shù)以及普通消息廣播。也很容易實(shí)現(xiàn)其性能。根據(jù)具有能量傳送的實(shí)現(xiàn)的第二模式的傳輸器提供如下具體優(yōu)點(diǎn)。利用該模式，容易產(chǎn)生僅僅是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的鏈接，雖然當(dāng)總線上的所有從屬傳輸器的極化電流的總和小于ILL時(shí)多點(diǎn)鏈接并非不可能?？梢允褂脝螚l線來發(fā)送數(shù)據(jù)和能量。這可以導(dǎo)致在集成電路設(shè)計(jì)中的實(shí)用優(yōu)點(diǎn)，該集成電路接收幾個(gè)能量源，某些能量源可能被停止且電源觸點(diǎn)被短路。在對(duì)電源和傳輸進(jìn)行全局管理的集成電路中容易產(chǎn)生優(yōu)勢(shì)(well)。最后評(píng)論上述參照附圖的詳細(xì)描述說明了具有下述特征的雙向數(shù)字通信設(shè)備。雙向數(shù)字通信設(shè)備具有經(jīng)由有源連接線連接到至少一個(gè)從屬傳輸器(SysSl、TRS1、SysS2、TRS2)的主傳輸器(SysMl、TRM1、SysM2、TRM2)。該主傳輸器和從屬傳輸器具有公共參考(GND)。主傳輸器可以向從屬傳輸器發(fā)送主信號(hào)(Sl),而從屬傳輸器可以向主傳輸器發(fā)送從屬信號(hào)(S2)。主信號(hào)(Sl)是電壓的數(shù)字調(diào)制。從屬信號(hào)(S2)是電流的數(shù)字調(diào)制。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述雙向數(shù)字通信設(shè)備包括下述可選特征。主傳輸器(SysMl、TRM1、SysM2、TRM2)包括一低阻抗的電壓回路(OB)，通過其發(fā)送主信號(hào)(Sl),所述主信號(hào)(S1)包括傳輸時(shí)鐘和數(shù)據(jù)，以及一數(shù)字化裝置(STM、DM、Rcs),數(shù)字化從屬信號(hào)(S2)的兩個(gè)離散值，將其解釋為二進(jìn)制值0或1(該數(shù)字化裝置包括用于測(cè)量從屬傳輸器所消耗的電流的電路)。從屬傳輸器(SysSl、TRS1、SysS2、TRS2)包括一電流回路(IB)，通過其發(fā)送從屬信號(hào)(S2),所述從屬信號(hào)(S2)包括數(shù)據(jù)并且被主信號(hào)(Sl)同步，以及一用于接收主信號(hào)(Sl)的裝置和用于提取主信號(hào)(Sl)的數(shù)據(jù)和傳輸時(shí)鐘的裝置(DEC1、DEC2)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)的無能量傳遞的第一模式，所述主傳輸器(SysMl、TRM1、SysM2、TRM2)和所述從屬傳輸器(SysSl、TRS1、SysS2、TRS2)連接到電源(En)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)的具有能量傳遞的第二模式，僅有主傳輸器(SysMl、TRM1、SysM2、TRM2)連接到電源(En)。主傳輸器向從屬傳輸器(SysSl、TRS1、SysS2、TRS2)發(fā)送極化的主信號(hào)(Sl),該極化的主信號(hào)(Sl)是包括傳輸時(shí)鐘、數(shù)據(jù)和極化電壓(能量極化)的電壓的數(shù)字調(diào)制。上述參照附圖的詳細(xì)描述還說明了具有下述特征的雙向數(shù)字通信方法。用于在通過有源連接線連接的至少一個(gè)從屬傳輸器(SysSl、TRS1、SysS2、TRS2)和主傳輸器(SysMl、TRM1、SysM2、TRM2)之間進(jìn)行雙向通信的方法包括發(fā)送主信號(hào)(Sl)的步驟，該主信號(hào)(Sl)是電壓的數(shù)字調(diào)制(包括傳輸時(shí)鐘和^:據(jù))；以及發(fā)送從屬信號(hào)(S2)的步驟，該從屬信號(hào)(S2)是電流的數(shù)字調(diào)制(包括數(shù)據(jù))。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)的具有能量傳送的另一種模式，該方法還包括在發(fā)送主信號(hào)(Sl)的步驟之前極化該主信號(hào)(Sl)的步驟，結(jié)果得到的主信號(hào)(Sl)包括傳輸時(shí)鐘、數(shù)據(jù)和極化電壓(能量極化)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述雙向數(shù)字通信方法包括下述特征。從屬信號(hào)(S2)被主信號(hào)(Sl)同步。該方法包括附加步驟，用于數(shù)字化從屬信號(hào)(S2)的兩個(gè)離散值，將其解釋為二進(jìn)制值邏輯0或1;以及用于從所接收的主信號(hào)(Sl)中提取數(shù)據(jù)和傳輸時(shí)鐘的步驟。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述數(shù)字化步驟包括將由(至少一個(gè))從屬傳輸器(SysSl、TRS1、SysS2、TRS2)所消耗的電流解釋為二進(jìn)制值邏輯0或1。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述雙向數(shù)字通信方法包括下述可選特征。所述主信號(hào)(Sl)的調(diào)制是定義了二進(jìn)制代碼的脈寬調(diào)制(PWM)型，通過兩個(gè)單獨(dú)的周期比例來識(shí)別邏輯1和邏輯0。依照慣例，由所發(fā)送的比特的3/4個(gè)周期比例來識(shí)別邏輯0,而由所發(fā)送的比特的1/4個(gè)周期比例來識(shí)別邏輯1。有利的是，識(shí)別在所述主信號(hào)(Sl)中包含的每個(gè)邏輯值包括通過使用傳輸時(shí)鐘的和至少具有大4倍的頻率的異步時(shí)鐘的遞增/遞減計(jì)數(shù)步驟，測(cè)量主信號(hào)(Sl)的周期比例。更具體而言，對(duì)主信號(hào)(Sl)的邏輯值的識(shí)別涉及計(jì)數(shù)值的符號(hào)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，該雙向數(shù)字通信方法包括下述可選特征。在主信號(hào)(Sl)的時(shí)鐘信號(hào)的給定周期期間的缺失被從屬傳輸器解釋為是復(fù)位信號(hào)?？商鎿Q地，在主信號(hào)(Sl)的時(shí)鐘信號(hào)或極化信號(hào)的給定周期期間的缺失被從屬傳輸器解釋為是復(fù)位信號(hào)。由主傳輸器以不包括傳輸時(shí)鐘的永久的狀態(tài)1的主信號(hào)(Sl)的傳輸定義了備用狀態(tài)。由主傳輸器數(shù)字化為邏輯1的從屬傳輸器所消耗的電流被主傳輸器解釋為從備用狀態(tài)到激活狀態(tài)的轉(zhuǎn)變。上述附圖及其描述并不限制本發(fā)明的說明。在權(quán)利要求書中的附圖標(biāo)記不是限制性的。動(dòng)詞"包括"和"包含"并不排除權(quán)利要求中所列出的組件之外的其他組件。組件之前的詞—"一個(gè)"/"一"不排除存在多于一個(gè)的這些組件。通過功能性實(shí)現(xiàn)的示例而描述了本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)的兩個(gè)模式。許多其他的技術(shù)實(shí)現(xiàn)也可以滿足本發(fā)明的功能需求。例如，可以實(shí)現(xiàn)其他解決方案來檢測(cè)從屬傳輸器消耗的電流或用于利用較低的輸出阻抗來發(fā)送信號(hào)。最后，本領(lǐng)域技術(shù)人員也可以知道，應(yīng)當(dāng)添加其他功能來保護(hù)電路不受靜電放電(ESD)、過電流和過電壓的損害，并設(shè)法防止制造方法的分散等。因?yàn)檫@些保護(hù)和措施不是本發(fā)明的目的并且只會(huì)使本發(fā)明的描述更復(fù)雜，因此沒有對(duì)其進(jìn)行描述。權(quán)利要求1.一種雙向數(shù)字通信設(shè)備，包括通過有源連接線連接到至少一個(gè)從屬傳輸器(SysS1、TRS1、SysS2、TRS2)的主傳輸器(SysM1、TRM1、SysM2、TRM2)，該主傳輸器和從屬傳輸器具有公共參考(GND)，所述主傳輸器可以向從屬傳輸器發(fā)送主信號(hào)(S1)，而所述從屬傳輸器可以向主傳輸器發(fā)送從屬信號(hào)(S2)，其特征在于所述主信號(hào)(S1)是電壓的數(shù)字調(diào)制，而所述從屬信號(hào)(S2)是電流的數(shù)字調(diào)制。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向數(shù)字通信設(shè)備，其特征在于(a)所述主傳輸器(SysMl、TRM1、SysM2、TRM2)包括一低阻抗的電壓回路(OB),通過其發(fā)送主信號(hào)(Sl)，所述主信號(hào)(Sl)包括傳輸時(shí)鐘和數(shù)據(jù)；一數(shù)字化裝置(STM、DM、Rcs)，數(shù)字化從屬信號(hào)(S2)的兩個(gè)離散值，將其解釋為二進(jìn)制值0或1,(b)所述至少一個(gè)從屬傳輸器(SysSl、TRS1、SysS2、TRS2)包括—電流回路(IB),通過其發(fā)送從屬信號(hào)(S2)，所述從屬信號(hào)(S2)包括數(shù)據(jù)并且被主信號(hào)(Sl)同步，以及一用于接收主信號(hào)(Sl)的裝置和用于從主信號(hào)(Sl)中提取數(shù)據(jù)和傳輸時(shí)鐘的裝置(DEC1、DEC2)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其特征在于僅有主傳輸器(SysMl、TRM1、SysM2、TRM2)連接到電源(En)，主傳輸器向從屬傳輸器(SysSl、TRS1、SysS2、TRS2)發(fā)送極化的主信號(hào)(Sl),該極化的主信號(hào)(Sl)是包括傳輸時(shí)鐘、數(shù)據(jù)和極化電壓的電壓的數(shù)字調(diào)制。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其特征在于至少兩個(gè)從屬傳輸器(TRSL1、TRSL2)和主傳輸器(TRMA)連接到通信總線(BS1)。5.根據(jù)先前權(quán)利要求之一所述的設(shè)備，其特征在于主傳輸器(TRMll)和從屬傳輸器(TRSL11)在通信總線上的組合形成總線轉(zhuǎn)發(fā)器(RPT)。6.—種用于在通過有源連接線連接的主傳輸器(SysMl、TRM1、SysM2、TRM2)和至少一個(gè)從屬傳輸器(SysSl、TRS1、SysS2、TRS2)之間進(jìn)行雙向通信的方法，該主傳輸器和從屬傳輸器具有公共參考(GND),所述主傳輸器可以向從屬傳輸器發(fā)送主信號(hào)(Sl),而所述從屬傳輸器可以向主傳輸器發(fā)送從屬信號(hào)(S2)，其特征在于所述方法包括下述步驟(a)發(fā)送主信號(hào)(Sl),該主信號(hào)(Sl)是電壓的數(shù)字調(diào)制；以及(b)發(fā)送從屬信號(hào)(S2),該從屬信號(hào)(S2)是電流的數(shù)字調(diào)制。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的通信方法，其特征在于包括下述步驟(a)發(fā)送包括傳輸時(shí)鐘和數(shù)據(jù)的主信號(hào)(Sl);(b)發(fā)送包括數(shù)據(jù)的和被主信號(hào)(Sl)同步的從屬信號(hào)(S2);(c)數(shù)字化從屬信號(hào)(S2)的兩個(gè)離散值，將其解釋為二進(jìn)制值邏輯0或1;以及(d)從所接收的主信號(hào)(Sl)中提取數(shù)據(jù)和傳輸時(shí)鐘。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于所述數(shù)字化步驟包括將由至少一個(gè)從屬傳輸器(SysSl、TRS1、SysS2、TRS2)所消耗的電流解釋為二進(jìn)制值邏輯0或1。9.根據(jù)權(quán)利要求6至8中的一個(gè)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于所述方法還包括在發(fā)送主信號(hào)(Sl)的步驟之前極化該主信號(hào)(Sl)的步驟，結(jié)果得到的主信號(hào)(Sl)是包括傳輸時(shí)鐘、數(shù)據(jù)和極化電壓的電壓的數(shù)字調(diào)制。10.根據(jù)權(quán)利要求6至9中的一個(gè)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于所述主信號(hào)(Sl)的調(diào)制是定義了二進(jìn)制代碼的脈寬調(diào)制PWM型，通過兩個(gè)單獨(dú)的周期比例來識(shí)別邏輯1和邏輯0。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于由所發(fā)送的比特的3/4個(gè)周期比例來識(shí)別邏輯O,而由所發(fā)送的比特的1/4個(gè)周期比例來識(shí)別邏輯1。12.根據(jù)權(quán)利要求6至11中的一個(gè)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于所述主信號(hào)(Sl)的周期是可變的。13.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于在所述主信號(hào)(S1)的下降沿采樣所述從屬信號(hào)(S2)的數(shù)字化值。14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于在所述主信號(hào)(S1)的上升沿釆樣所述從屬信號(hào)(S2)的數(shù)字化值。15.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的方法，其特征在于所述識(shí)別在所述主信號(hào)(Sl)中包含的每個(gè)邏輯值包括通過使用傳輸時(shí)鐘的和至少具有大4倍的頻率的異步時(shí)鐘的遞增/遞減計(jì)數(shù)步驟來測(cè)量主信號(hào)(Sl)的周期比例。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于對(duì)所述主信號(hào)(S1)的邏輯值的識(shí)別涉及所述計(jì)數(shù)值的符號(hào)。17.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于在所述主信號(hào)(Sl)的時(shí)鐘信號(hào)的給定周期期間的缺失被從屬傳輸器解釋為是復(fù)位信號(hào)。18.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于在所述主信號(hào)(Sl)的時(shí)鐘信號(hào)或極化信號(hào)的給定周期期間的缺失被從屬傳輸器解釋為是復(fù)位信—，19.根據(jù)權(quán)利要求6至18中的一個(gè)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于由所述主傳輸器以不包括傳輸時(shí)鐘的永久的狀態(tài)1的主信號(hào)(Sl)的傳輸定義了備用狀態(tài)。20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于由所述主傳輸器數(shù)字化為邏輯1的從屬傳輸器的電流消耗被該主傳輸器解釋為從備用狀態(tài)到激活狀態(tài)的轉(zhuǎn)變。21.—種包括通信總線(BS1、BS2、BS3、BS4)的通信網(wǎng)絡(luò)，其特征在于其包括根據(jù)權(quán)利要求1至5的幾個(gè)雙向數(shù)字通信設(shè)備。全文摘要一種雙向數(shù)字通信設(shè)備，包括通過有源連接線連接到至少一個(gè)從屬傳輸器(SysS1、TRS1、SysS2、TRS2)的主傳輸器(SysM1、TRM1、SysM2、TRM2)。該主傳輸器和從屬傳輸器具有公共參考(GND)。所述主傳輸器可以向從屬傳輸器發(fā)送主信號(hào)(S1)，而所述從屬傳輸器可以向主傳輸器發(fā)送從屬信號(hào)(S2)。所述主信號(hào)(S1)是電壓的數(shù)字調(diào)制。所述從屬信號(hào)(S2)是電流的數(shù)字調(diào)制。文檔編號(hào)H04L25/02GK101103582SQ200580025483公開日2008年1月9日申請(qǐng)日期2005年7月1日優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