專利名稱：通信系統(tǒng)和通信控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)和通信控制方法，其中站連接到總線以便通過總線互相通信。
在計算機系統(tǒng)中，系統(tǒng)的整個電路一般分為CPU部分，存儲單元部分，輸入/輸出接口部分，以及其他部分，在系統(tǒng)中安裝多個包含這些部分的印刷電路板。通過連接經總線連接到板上的連接器將這些印刷電路板互連。具有連接器和總線的板通常稱為底板。使用底板構成一通信系統(tǒng)使得系統(tǒng)中的印刷電路板能夠相互通信。在下面的段落(a)到(c)分別描述有關采用底板的通信系統(tǒng)中的已有技術及存在的問題。
(a)已有技術及其相關的問題在包含主站和從站的通信系統(tǒng)中，各站之間的總線連接經常是雙份的以提高通信的可靠性。
在這樣的雙-冗余總線系統(tǒng)中，只要兩個冗余總線都正常就交替使用它們。如果總線之一發(fā)生故障，就使用另一個正?？偩€以繼續(xù)通信。其間，在完成通信的同時周期性檢查故障總線是否恢復正常。上述已有技術實例的另一個問題是如果主站中的處理器不清楚冗余總線的狀態(tài)就不能進行主-從通信。特別是，該處理器必須了解哪一個總線是現用總線哪一個總線是備用總線。
再一個問題是當總線中的任何一個發(fā)生故障時為從一個總線切換到另一個必須進行控制。
再一個問題是通過將校驗位增加到數據中來檢查數據的完整性。盡管使用校驗位的這種校驗能夠檢查總線上數據的完整性，但是不能檢查總線之外區(qū)域上的數據的完整性，例如總線接口，網橋和中繼器。
(b)已有技術及其相關的問題在通信系統(tǒng)中，如下面所述，存在可以使總線信號波形失真的各種原因。


圖1是表示常規(guī)的通信系統(tǒng)的配置實例的示意圖。
參見圖1，以多分支結構將多個單元21到2n連接到總線1。
圖2是總線1的等效電路。
如圖2所示，總線1本身具有電感L和雜散電容C。
當任一單元連接到總線時，單元本身的電容性成分造成電路阻抗減小。因此，經總線傳輸到該單元的信號在連接其他單元的位置處發(fā)生反射。
例如，在圖1，如果一信號從單元21送到單元22，在單元22至2n的連接處出現反射信號。
圖3表示點B處的信號波形。由單元23至2n反射的信號在其被單元22接收的信號從高電平狀態(tài)變?yōu)榈碗娖綘顟B(tài)之前到達點B。結果是，如圖3所示，單元23至2n的反射信號與該接收信號疊加，這樣就加大了波形失真的程度。這會使接收單元22發(fā)生故障。在圖3的實例中，疊加的反射信號的幅度超過低電平閾值。為避免該問題，已有技術采用了下面的限制。
·應將具有低電容的專用裝置用于單元。
·應降低所連接單元的數量。
在不進行這些限制的情況下需要控制這些反射信號的影響。
(c)已有技術及其相關的問題下面段落描述可能使總線信號波形失真的其他原因。
在通信系統(tǒng)中，單元的發(fā)射機電路具有將信號送到總線的驅動器集成電路。如果輸入到驅動器集成電路的位之中的任何一位保持不變，同時轉換全部其他位，則驅動器集成電路的地電位增加。這種現象被稱為接地反彈；由于接地反彈的影響，在不變位會引入噪聲。該噪聲被稱為同時轉換噪聲；同時轉換噪聲會造成錯誤數據的傳送。一旦產生接地反彈，就需要花費一些時間使地電位返回為零。這就加大了通信延遲時間。
由于這些原因，要求降低接地反彈的影響。
(d)已有技術及其相關的問題圖4是標準通信系統(tǒng)的示意配置。
在圖4，發(fā)射機電路11和接收機電路12連接到構成一總線的傳輸線路10。數據經傳輸線路10從發(fā)射機電路11傳送到接收機電路12。
在上述的通信系統(tǒng)中，發(fā)射機電路11和接收機電路12利用具有相位不同的異步時鐘進行操作。在通信系統(tǒng)能夠完成任何信號傳送之前，使用發(fā)射機電路時鐘發(fā)射的數據必須設法與接收機電路時鐘同步。
如果需要使用僅發(fā)射數據的啟-停同步來傳送數據，就使用比數據傳送率快的時鐘來實現這種同步以便接收機電路采樣數據。通常使用具有大約為數據傳送速率16倍的頻率的時鐘作為高速時鐘。
如果需要使用同時發(fā)射數據和時鐘信號的時鐘同步來傳送數據，就通過使用發(fā)射時鐘信號將數據一次寫入到接收機電路的FIFO電路。接著使用接收機電路時鐘從FIFO電路讀出該數據來實現該同步。
在基于啟-停同步傳送的數據中，接收機電路必須具有以高于數據傳輸速率的速率工作的時鐘。結果是，數據傳輸速率必須低于接收機電路可用的時鐘頻率。因此，實現高速數據傳送仍比較困難。
在基于時鐘同步傳送的數據中，使用發(fā)射時鐘信號將數據一次寫入接收機電路的FIFO電路。因此，如果接收時鐘信號的波形失真就有可能將錯誤數據寫入FIFO電路。由于傳輸線路的電容負載或引入傳輸線路的噪聲的影響，在連接到構成總線的傳輸線路的電路之間傳播的信號的波形會失真。這就不容易實現高速一致的信號傳送。
(e)已有技術及其相關的問題在兩個或多個總線主控器經一公共總線分享諸如存儲單元之類的相同的系統(tǒng)資源的通信系統(tǒng)中，來自各個總線主控器的使用總線的請求可能發(fā)生沖突。如果發(fā)生這種情況，必須使用一些控制方法決定哪一個總線主控器應首先使用總線。為此目的進行總線仲裁。
圖5是常規(guī)通信系統(tǒng)的示意配置的實例。
在圖5，總線主控器31至3n連接到數據總線42和仲裁總線43。從站44例如是一個存儲單元，連接到數據總線42。每一個總線主控器31至3n包括仲裁器45。在使用仲裁總線43執(zhí)行完成仲裁程序之后，仲裁器45允許已獲得數據總線42的使用權的總線主控器使用總線。已獲得數據總線42的使用權的總線主控器能夠訪問從站44。
圖6是表示圖5所示的常規(guī)通信系統(tǒng)的工作過程的示意表示。
在圖6所示的實例，總線主控器31至32以總線主控器31是總線主控器，然后總線主控器32和總線主控器32是總線主控器，然后是總線主控器31的順序連續(xù)獲得數據總線42的使用權在該過程中，每當獲得使用權，就使用仲裁總線43進行仲裁。
然而，在常規(guī)通信系統(tǒng)的該實例中，當已獲得使用權的總線主控器要再次使用數據總線時，即使沒有其他總線主控器請求使用數據總線，也要進行仲裁。在總線主控器32連續(xù)兩次使用數據總線的圖6所示的實例中，每當總線主控器得到使用權，就要進行仲裁。這種仲裁做法浪費時間并帶來系統(tǒng)性能下降的問題。特別是當一個特定的總線主控器單獨頻繁使用總線時加大了時間的浪費。如上所述，常規(guī)的通信系統(tǒng)存在各種問題。
本發(fā)明致力于解決上面段落(a)到(e)中所述的問題。因此，本發(fā)明的目的是提供一種通信系統(tǒng)和通信控制方法，通過該系統(tǒng)和方法，在不了解雙-冗余總線狀態(tài)的情況下可進行通信；還能檢查總線區(qū)域之外的數據的完整性；并且能實現高速、高可靠性通信。
圖1是常規(guī)通信系統(tǒng)的實例的示意配置。
圖2是圖1所示總線的等效電路圖。
圖3是在點B處觀察到的信號的示意波形。
圖4是標準通信系統(tǒng)的示意配置。
圖5是常規(guī)通信系統(tǒng)的示意配置的實例。
圖6是表示圖5所示的常規(guī)通信系統(tǒng)實例的行為的示意圖。
圖7是本發(fā)明的一個實施例的示意結構圖。
圖8是表示圖7所示的通信過程控制單元的行為的示意圖。
圖9是表示圖7所示的通信過程控制單元的行為的另一個示意圖。
圖10是本發(fā)明的另一個實施例的示意結構圖。
圖11是在點D處觀察到的信號的示意波形。
圖12是表示圖10所示的總線結構的實例的示意圖。
圖13是表示本發(fā)明再一實施例的結構的示意圖。
圖14是表示圖13所示的發(fā)射機電路配置的實例的示意圖。
圖15是用于編碼的轉換表的示例。
圖16是表示圖13所示的接收機電路配置的實例的示意圖。
圖17是表示本發(fā)明再一實施例的結構的示意圖。
圖18是在圖17所示的實施例中使用的信號的時序圖。
圖19是本發(fā)明的另一個實施例的示意結構圖。
圖20是圖19的實施例的主要部分的示意配置圖。
圖21是表示圖19的實施例的操作的示意圖。
下面使用附圖描述本發(fā)明。
下面所述的實施例1到5是不存在段落(a)到(e)中所述的問題的通信系統(tǒng)。在段落(1)到(5)分別描述實施例1到5。
(1)實施例1圖7是表示本發(fā)明的一個實施例的示意結構圖。
在圖7，兩個冗余總線151和152連接到主站100?？偩€151和152通過中繼設備161和162分別連接到兩個冗余總線171和172。總線171和172連接到從站500。例如，中繼設備161和162可以是網橋或中繼器。該實施例可以不包括中繼設備161和162。在這種情況下，總線151和152等同于總線171和172。在主站100，該主站總體上由處理器110控制。定序器120通過總線接口131和132連接到總線151和152。定序器120具有一通信單元121，通信過程控制單元122和信號器123，下面描述這些部件的功能。在從站500，從屬單元510是一個在主站100的命令和控制下工作并且在圖7所示的實例中為一存儲器的裝置。定序器520通過總線接口531和532連接到總線171和172。定序器520具有通信單元521和通信過程控制單元522，下面描述這些部件的功能。圖7的通信控制系統(tǒng)的工作過程描述如下。
定序器120的通信單元121同時發(fā)出兩個具有相同內容的命令幀到總線151和152。命令幀包含增加的測試位。發(fā)送的命令幀通過總線151和152，中繼設備161和162，以及總線171和172到達從站500。在從站500，通信單元521接收命令幀。然后，通信過程控制單元522處理接收的命令幀。
圖8是表示通信過程控制單元522的工作過程的示意圖。
通信過程控制單元522使用從站通過總線171和172接收的兩個命令幀的內容中的校驗位執(zhí)行有效數據傳送的測試。并檢查接收的兩個命令幀的內容是否一致。然后通信過程控制單元根據測試和檢查結果進行下述過程。例如，通過循環(huán)冗余校驗(CRC)的方法可以檢查接收內容的差錯。如果通過兩個總線接收由校驗位判定為正常的命令幀并且接收的兩個命令幀的內容一致，通信過程控制單元由該命令控制并返回具有相同內容的正常結束響應到兩個總線。如果通過任何一個總線接收由校驗位判定為正常的命令幀，通信過程控制單元由該命令控制并僅返回正常結束響應到接收該命令幀的總線。如果通過兩個總線接收由校驗位判定為正常的命令幀但是接收的兩個命令幀的內容不一致，通信過程控制單元忽略該命令內容并返回具有相同內容的異常結束響應到兩個總線。如果每一個總線都未接收由校驗位判定為正常的命令幀，通信過程控制單元不返回任何響應到任何一個總線。
在這些過程中，敘述“接收由校驗位判定為正常的命令幀”的含義是接收了命令幀并且使用校驗位的檢查結果為正常。
同時，通信單元521發(fā)出從通信過程控制單元522接收的響應幀到總線171和172。通信單元在將其發(fā)出之前增加校驗位到響應幀。
在主站100，通信過程控制單元122監(jiān)視來自站500的響應。
圖9是表示通信過程控制單元122的工作過程的示意圖。
通信過程控制單元122監(jiān)視來自站500的響應并執(zhí)行基于監(jiān)視結果的下述過程。如果通過兩個總線接收由校驗位判定為正常的響應幀并且如果它們?yōu)槠鋬热菀恢碌恼＝Y束響應，通信過程控制單元將正常訪問結束通知處理器110。如果通過任何一個總線接收由校驗位判定為正常的響應幀并且如果它是正常結束響應，通信過程控制單元將正常訪問結束通知處理器110。如果通過兩個總線接收由校驗位判定為正常的響應幀但是接收的兩個響應幀的內容不一致；或者如果通過兩個總線接收由校驗位判定為正常的響應幀并且如果它們?yōu)槠鋬热菀恢碌漠惓＝Y束響應；或者如果通過任何一個總線接收由校驗位判定為正常的響應幀并且如果其為異常結束響應；通信過程控制單元將訪問的異常結束通知處理器110。如果通過任何一個總線都未接收由校驗位判定為正常的響應幀，通信過程控制單元將訪問的異常結束通知處理器110。
信號器123將到所屬從站的訪問是上述情況[1]到[4]中哪一種在訪問結束之前通知處理器110。
通信過程控制單元122設置表示“總線171的狀態(tài)，總線172的狀態(tài)和接收數據的一致性”的狀態(tài)標記。當處理器診斷總線狀態(tài)時檢查該狀態(tài)標記。
實施例1提供的優(yōu)點如下[1]有可能將數據交換與雙-冗余總線的控制分開。結果是，在正常訪問期間，不要求主站的處理器了解雙-冗余總線的狀態(tài)就能夠在主站和從站之間完成數據交換。在通過主站或從站的兩個總線接收幀并且通過使用校驗位進行的檢查表明兩個幀為正常的情況下，如果兩個幀的內容不一致就判定為異常。這種檢查方法使其有可能檢查在如總線接口和網橋的功能元件上的接收幀內容的完整性，而使用校驗位不能檢查功能元件上的接收幀內容的錯誤。
(2)實施例2圖10是表示本發(fā)明的另一個實施例的結構的示意圖。
在圖10，從71到7n的多個單元以多分支結構連接到總線60。
總線60的線路長度滿足下面的條件表達式。
(總線60上的傳輸信號的過渡時間)≤(傳輸信號使用最短通信路徑在兩個單元之間往返一次所需的時間)可以采用底板總線作為總線60的實例。
在圖10，例如，如果信號從單元71送到單元72，在單元72到單元7n的連接處產生反射信號。
圖11表示在點D觀察的示意波形。在點D，在由其他單元73到7n反射的信號到達點D之前，由單元72接收的信號從高-電平狀態(tài)變?yōu)榈?電平狀態(tài)。結果是，如該圖所示，由其他單元73到7n反射的信號從不與單元72接收的信號的過渡相重疊并且相互獨立。這就意味著疊加的反射信號的幅度從未超過低-電平狀態(tài)的閾值，因此，接收單元72從未發(fā)生故障。
圖12是表示總線60的結構的一個實例的示意圖。
如圖12所示，在印刷電路板61以鋸齒布線的方式構成總線60。
根據本發(fā)明的實施例2，確定總線60的線路長度以便使總線上的傳輸信號的過渡時間小于傳輸信號在任何兩個單元之間往返一次所需的時間。結果是，在任何接收單元的信號的過渡時間在其他單元反射信號到達該接收單元之前結束。反射信號相互獨立，這樣，就防止接收單元出現故障。這樣就抑制了在總線上出現的任何反射信號的影響。
從而，由于在印刷電路板61以鋸齒布線的方式構成總線60，通過高效使用底板的狹窄空間能夠增加總線的全部線路長度。
(3)實施例3圖13是表示本發(fā)明的再一實施例的結構的示意圖。
在圖13，總線60包括控制信號總線601和數據總線602。
單元71具有發(fā)射機電路711，而單元72具有接收機電路721。
發(fā)射機電路711和接收機電路721可以力加入到任何單獨的單元。
圖14是表示發(fā)射機電路711的配置的一個實例的示意圖。
在圖14，邏輯部分712輸出控制信號CTL和數據D3-0。這些信號和數據為位信號。在該圖所示實例，數據D3-0為4位數據。
編碼器713通過邏輯部分712將發(fā)送的數據編碼為具有固定的位為1的數目的信號。在該圖所示實例，為4位數據的數據D3-0編碼為6位數據。
圖15是代碼轉換表的實例。
編碼器713根據該表將數據D3-0編碼為數據DATA4-0。數據DATA4-0包含位1的數量固定為兩個或三個的位。
回到圖14，驅動器IC 714將控制信號CTL和數據DATA4-0輸出到總線60。
在該處，即使數據D3-0的位狀態(tài)同時變化而控制信號CTL的位狀態(tài)保持不變，包含在提供給驅動器IC 714的數據DATA4-0的位1的數目保持為固定的兩個或三個。結果是，抑制了接地反彈的影響并保護控制信號CTL的靜態(tài)位不受引入噪聲的影響。
圖16是表示接收機電路712的配置的一個實例的示意圖。
在圖16，接收機電路722接收通過總線60發(fā)送的控制信號CTL和數據DATA4-0。解碼器723將數據DATA4-0解碼為數據D3-0。結果是，恢復發(fā)射機電路711發(fā)射的數據。邏輯部分724處理控制信號CTL和數據D3-0。
編碼前后的數據中的位數目和編碼之后數據的位1的數目可以是上述數目之外的數目。
在本發(fā)明的實施例3中，將傳輸數據提供給驅動器IC之前將其編碼為具有固定數目的位1的位信號。結果是，可以降低接地反彈的影響。
(4)實施例4圖17是表示本發(fā)明的再一實施例的結構的示意圖。
在圖17，發(fā)射機電路81和接收機電路9連接到傳輸線路200。
在所述實例，盡管這里未限定這些電路的數目，為解釋方便起見，僅表示一個發(fā)射機電路8和接收機電路9。
在發(fā)射機電路8，發(fā)射機電路81送出數據DATA到傳輸線路200。多選通發(fā)生電路82產生具有不同選通定時的多至N個的選通信號(N為一整數)到傳輸線路200。在所述實例，多選通發(fā)生電路82產生三個選通信號，即，S1，S2和S3。
接收機電路9具有與選通信號數目相同的鎖存電路。在所述實例，提供三個鎖存電路，即，鎖存電路901，902和903。由發(fā)射機電路81送出的數據在時間點S1，S2和S3，以這樣的順序，分別順序保留在鎖存電路901，902和903。如果存在N個選通信號，接收機電路就具有同樣數目的鎖存電路。鎖存電路901，902和903的輸出提供給多路轉換器911，912和913。
將多路轉換器911，912和913的選擇輸出分別提供給觸發(fā)器921，922和923，同時將這些觸發(fā)器的輸出反饋給多路轉換器。
多路轉換器93選擇多路轉換器921，922和923的輸出之一輸出。該輸出用作同步數據。觸發(fā)器94為檢測通信的開始點并設定為由選通信號S1的上升沿觸發(fā)的電路。觸發(fā)器95將選通信號S1與接收機時鐘CLK同步。接收機時鐘CLK具有與數據DATA的傳輸率相同的頻率。
控制電路96接收觸發(fā)器95的輸出和接收機時鐘CLK以控制多路轉換器911，912，913和93的切換并在通信結束時復位觸發(fā)器94。
多路轉換器911，912，913和93，觸發(fā)器921，922，923，94和95，以及控制電路96構成一采樣電路，為將數據與接收機電路時鐘同步，該采樣電路使用具有與數據DATA的傳輸率相同的頻率的接收機時鐘CLK采樣保留在鎖存電路901，902和903的數據。
圖17的實施例的工作過程描述如下。
圖18是圖17的實施例的信號定時圖。
作為選通信號，該實施例提供三個信號，即，S1，S2和S3。當通信未完成時，選通信號為高電平。當選通信號從低-電平狀態(tài)變?yōu)楦?電平狀態(tài)的時刻就是數據選通時的時間。
發(fā)射機電路8驅動數據DATA和三個選通信號，即，S1，S2和S3，以發(fā)射數據。
在接收機電路9，鎖存電路901，902和903在選通信號S1，S2和S3的定時保留數據DATA。
在圖18所示的實例，數據A，B，和C保留在鎖存電路901，902和903。鎖存電路901，902和903繼續(xù)保持相同的數據直到選通信號發(fā)生狀態(tài)轉換為止。例如，鎖存電路901保留數據A并繼續(xù)保持直到選通信號S1變?yōu)榈?電平狀態(tài)為止。
采樣電路使用具有與數據DATA的傳輸率相同的頻率的接收機時鐘CLK采樣保留在鎖存電路901，902和903的數據以便使該數據與接收機時鐘CLK同步。盡管接收機時鐘CLK與選通信號S1，S2和S3不同步，在數據變化之前通過使用接收機時鐘CLK采樣保留在鎖存電路901，902和903的數據仍可實現上述同步。例如，當鎖存電路901保留數據A時，使用接收機時鐘CLK可以采樣該數據。因此，等于數據DATA的傳輸率的頻率足以使接收機時鐘CLK實現同步。
本發(fā)明的實施例4提供的優(yōu)點如下。發(fā)射機電路只需要使用N個選通信號，一個接一個地順序送出數據。結果是，實際上可以以與常規(guī)發(fā)射機電路相同的集成電路規(guī)模實現該發(fā)射機電路。接收機電路具有與N個選通信號相關聯(lián)的N個鎖存電路以便在每個選通信號激活時保留數據。因此，保留在任何一個鎖存電路的數據保持不變直到分配給該鎖存電路的選通信號發(fā)生狀態(tài)變化為止。結果是，用于采樣保留在鎖存電路的數據的接收機時鐘可以不同相并與發(fā)射機時鐘異步。從而，等于數據傳輸率的頻率足以用于接收機時鐘。由此，本發(fā)明不需要諸如基于啟-停同步的數據傳輸所用的，高于數據傳輸率之類的高速時鐘。因此，不必將傳輸率降低到低于接收機電路所提供的時鐘頻率，這樣就實現了高速通信。用于在接收機電路采樣的觸發(fā)器和控制電路都設計為工作在相同的接收機時鐘。也就是說，接收機電路不包含使用接收選通信號作為其時鐘操作的FIFO電路和控制電路。這樣，即使由于電容負載或傳輸線路上的噪聲的影響使選通信號波形失真，接收機電路也不會出現故障，從而保證穩(wěn)定的信號傳送。
如上所述，根據本發(fā)明的實施例4，有可能實現高速，穩(wěn)定的信號傳送。
(5)實施例5
圖19是表示本發(fā)明的再一實施例的結構的示意圖。
在圖19，總線主控器31到3n具有一對監(jiān)視器46和仲裁器47。
監(jiān)視器46監(jiān)視仲裁總線43上的信號。
一旦從仲裁器47所屬于的總線主控器發(fā)出使用數據總線的請求，仲裁器47根據監(jiān)視器46的監(jiān)視結果執(zhí)行下面的過程。如果在仲裁器所屬于的總線主控器使用數據總線42完成之后仲裁總線43上未進行仲裁。在不使用仲裁總線43進行仲裁程序的情況下仲裁器就可以獲得使用數據總線的權利。如果在仲裁器所屬于的總線主控器使用數據總線42完成之后仲裁總線43上進行仲裁，在使用仲裁總線43進行仲裁程序之后仲裁器可以獲得使用數據總線的權利。
圖20是圖19的實施例的主要部分的示意圖。
總線主控器48向仲裁器47發(fā)出請求得到總線的使用權的信號BR。當總線主控器接收通知獲得使用權的信號BG時，它使用數據總線42發(fā)射數據。
仲裁總線43的信號線路載有表示由總線主控器30發(fā)出的請求得到總線的使用權的信號REQ3到REQ0，以及REQOUT信號。信號REQ3到REQ0為到總線主控器30的輸入信號而REQOUT信號為從總線主控器30輸出的信號。輸出REQOUT信號提供給信號REQ3到REQ0中的一個的信號線路。信號REQ3到REQ0以REQ0，REQ1，REQ2和REQ3的順序為優(yōu)先順序。信號線路的數目不必限定為本文提到的數目。
在該實施例，根據下面的程序進行仲裁。
(A)中性狀態(tài)如果總線主控器30處于中性狀態(tài)，不存在來自總線主控器的使用總線的請求。在該狀態(tài)，總線主控器30不驅動數據總線42或輸出REQOUT信號。
(B)總線請求的傳輸如果出現使用總線的請求，在確認仲裁總線43上的信號REQ3到REQ0未激活之后，總線主控器30不延遲地激活其本身的REQOUT信號。
(C)等待總線請求處理在發(fā)出REQOUT信號之后，總線主控器30將仲裁總線43上的信號REQ3到REQ0中的每一個與其本身的REQOUT信號比較以發(fā)現優(yōu)先次序，然后，執(zhí)行下面過程。如果總線主控器30發(fā)現在仲裁總線43上的信號REQ3到REQ0之間存在一個信號較其本身的REQOUT信號的優(yōu)先級高，總線主控器30就暫時撤消其本身的REQOUT信號，進入等待狀態(tài)。如果總線主控器30發(fā)現在仲裁總線43上僅存在其本身的REQOUT信號，總線主控器30就測量這種條件持續(xù)的時間間隔。測量的時間間隔一達到規(guī)定值，總線主控器就獲得數據總線的使用權。如果總線主控器30發(fā)現在仲裁總線43上存在信號REQ3到REQ0之間的一個信號，并具有較其本身的REQOUT信號的優(yōu)先級低的優(yōu)先級，總線主控器30進入等待狀態(tài)同時其本身的REQOUT信號保持為激活。這樣，總線主控器30進行等待直到具有低優(yōu)先級的信號消失為止。該信號一消失，總線主控器30就返回上面[2]項所述的條件。
(D)總線的使用總線主控器30一旦獲得數據總線的使用權，總線主控器48使用數據總線42傳送數據。盡管數據總線42處于使用狀態(tài)，總線主控器30也連續(xù)輸出REQOUT信號。當數據總線42不在處于使用狀態(tài)時，總線主控器30釋放數據總線42并撤消REQOUT信號。
(E)監(jiān)視使用數據總線的請求隨后，監(jiān)視器46監(jiān)視仲裁總線43上的信號REQ3到REQ0。如果另一個總線主控器發(fā)出信號REQ3到REQ0中的任何一個，監(jiān)視器46將其本身的總線主控器30設置到中性狀態(tài)。在這種情況下，即使REQ3到REQ0之間的一個信號具有比總線主控器30本身的REQOUT信號低的優(yōu)先權，監(jiān)視器46也強制其本身的總線主控器30進入到中性狀態(tài)。
如果在任何其他的總線主控器之前從總線主控器30本身發(fā)出使用總線的請求，總線主控器30就再次使用總線。
(F)總線的重復使用當重復使用數據總線42時，總線主控器30激活REQOUT信號以便立即得到數據總線的使用權。具體地說，在不使用仲裁總線43進行仲裁程序的情況下總線主控器立即得到使用權。這就節(jié)約了費時的仲裁時間。當總線主控器30使用完數據總線42時，就釋放數據總線并接著撤消REQOUT信號以監(jiān)視使用數據總線的請求。即，總線主控器進入第(E)項所述的條件。
圖21是圖19的實施例的工作過程的示意圖。
在圖21的實施例，主站32連續(xù)兩次使用數據總線42。當主站32第二次使用數據總線42時如果沒有從其他總站發(fā)出的使用數據總線的請求，在不進行仲裁程序的情況下主站就立即得到數據總線的使用權。這就節(jié)約了費時的仲裁時間。
根據實施例5，在不使用仲裁總線進行仲裁程序的情況下允許任何給定的總線主控器得到數據總線的使用權，如果在總線主控器再次使用數據總線的情況下，在總線主控器已使用完數據總線之后，不進行仲裁。因此，有可能節(jié)省任何費時的仲裁時間并提高了系統(tǒng)性能。
在一個特定的總線主控器頻繁使用總線的情況下該實施例的優(yōu)點尤其顯著。
根據本發(fā)明，參考實施例1到5所做的描述，在不了解雙-冗余總線狀態(tài)的情況下就有可能進行通信，還可以檢查總線之外區(qū)域的數據的完整性，并實現保證高速，高可靠性通信的通信系統(tǒng)和通信控制方法。
權利要求
1.在使用兩個冗余總線連接主站和從站并控制這些站之間的通信的通信系統(tǒng)中，通信單元，用于從主站向兩個冗余總線同時發(fā)送具有相同內容的命令幀；和通信過程控制單元，用于驗證從站通過兩個冗余總線接收的兩個命令幀的內容之間的一致性，并根據驗證結果對過程進行選擇。
2.在使用兩個冗余總線連接主站和從站并控制這些站之間的通信的通信系統(tǒng)中，通信單元，用于從主站向兩個冗余總線同時發(fā)送具有相同內容的命令幀，其中通信單元將校驗位增加到命令幀；和通信過程控制單元，用于根據從站通過兩個冗余總線接收的兩個命令幀的內容，使用校驗位執(zhí)行有效數據傳送的測試，并驗證兩個命令幀的內容之間的一致性，然后根據驗證結果對過程進行選擇。
3.在使用兩個冗余總線連接主站和從站并控制這些站之間的通信的通信系統(tǒng)中，處理器，把主站作為整體進行控制；第一通信單元，，用于從主站向兩個冗余總線同時發(fā)出具有相同內容的命令幀，其中通信單元將校驗位增加到命令幀；和第一通信過程控制單元，用于根據從站通過兩個冗余總線接收的兩個命令幀的內容，使用校驗位執(zhí)行有效數據傳送的測試，驗證兩個命令偵的內容之間的一致性，然后根據驗證結果從下面的過程中選擇一個過程，這些過程包括[1]如果通過任一總線接收到使用校驗位判定為正常的命令幀并且接收的兩個命令幀的內容一致，通信過程控制單元由該命令控制并將具有相同內容的正常結束響應返回到兩個總線的過程；[2]如果通過任何一個總線接收到使用校驗位判定為正常的命令幀，通信過程控制單元由該命令控制并將正常結束響應僅返回到接收該命令幀的總線的過程；[3]如果通過兩個總線接收到使用校驗位判定為正常的命令幀但是接收的兩個命令幀的內容不一致，通信過程控制單元忽略該命令并將具有相同內容的異常結束響應返回到兩個總線的過程。[4]如果通過任何一個總線未接收使用校驗位判定為正常的命令幀，通信過程控制單元不返回任何響應到任何一個總線的過程。
4.根據權利要求3定義的通信系統(tǒng)包括第二通信單元，，用于從從站向兩個冗余總線同時發(fā)出響應幀，其中通信單元將校驗位增加到響應幀；和第二通信過程控制單元，用于監(jiān)視來自從站的響應，然后根據監(jiān)視結果從下面的過程選擇下一個過程，這些過程包括[1]如果通過兩個總線接收到使用校驗位判定為正常的響應幀并且為其內容一致的正常結束響應，通信過程控制單元將訪問的正常結束通知所述處理器的過程；[2]如果通過任何一個總線接收到使用校驗位判定為正常的響應幀并且接收的響應幀的內容為正常結束響應，通信過程控制單元將訪問的正常結束通知所述處理器的過程；[3]如果通過兩個總線接收到使用校驗位判定為正常的響應幀并且接收的兩個響應幀的內容不一致；或者如果通過兩個總線接收到使用校驗位判定為正常的響應幀并且為其內容一致的異常結束響應；或者如果通過任何一個總線接收到使用校驗位判定為正常的響應幀并且接收的響應幀的內容為異常結束響應，通信過程控制單元將訪問的異常結束通知所述處理器的過程；和[4]如果通過任何一個總線未接收到使用校驗位判定為正常的響應幀，通信過程控制單元將訪問的異常結束通知所述處理器的過程。
5.根據權利要求4定義的通信系統(tǒng)，包括一個信號器，用于將到所屬從站的訪問過程屬于(1)到(4)之間的哪種情況在訪問結束之前通知所述處理器。
6.在使用兩個冗余總線連接主站和從站并控制這些站之間的通信的通信系統(tǒng)中，其中將具有相同內容的命令幀從主站同時發(fā)送到兩個冗余總線，將校驗位增加到命令幀，由從站接收通過兩個冗余總線送出的命令幀，使用校驗位執(zhí)行有效數據傳送的測試以確定接收的兩個命令幀的內容是否一致，并且根據確定結果從下面過程選擇一個過程，這些過程包括[1]如果通過兩個總線接收到使用校驗位判定為正常的命令幀并且接收的兩個命令幀的內容一致，通信控制方法由該命令決定并將具有相同內容的正常結束響應返回到兩個總線的過程；[2]如果通過任何一個總線接收到使用校驗位判定為正常的命令幀，通信控制方法由該命令決定并將正常結束響應僅返回到接收該命令幀的總線的過程；[3]如果通過兩個總線接收到使用校驗位判定為正常的命令幀并且接收的兩個命令幀的內容不一致，通信控制方法忽略該命令并將具有相同內容的異常結束響應返回到兩個總線的過程；[4]如果通過任何一個總線未接收到使用校驗位判定為正常的命令幀，通信控制方法不返回任何響應給任何一個總線的過程。
7.根據權利要求6定義的通信系統(tǒng)，其中增加校驗位的響應幀從從站發(fā)送到兩個冗余總線并且主站監(jiān)視來自從站的響應，根據監(jiān)視結果從下面過程選擇一個過程，這些過程包括[1]如果通過兩個總線接收到使用校驗位判定為正常的響應幀并且為其內容一致的正常結束響應，通信控制方法將訪問的正常結束通知主站處理器的過程；[2]如果通過任何一個總線接收到使用校驗位判定為正常的響應幀并且為正常結束響應，通信控制方法將訪問的正常結束通知所述處理器的過程；[3]如果通過兩個總線接收到使用校驗位判定為正常的響應幀并且接收的兩個響應幀的內容不一致；或者如果通過兩個總線接收到使用校驗位判定為正常的響應幀并且為其內容一致的異常結束響應；或者如果通過任何一個總線接收到使用校驗位判定為正常的響應幀并且接收的響應幀的內容為異常結束響應，通信控制方法將訪問的異常結束通知所述處理器的過程；和[4]如果通過任何一個總線未接收到使用校驗位判定為正常的響應幀，通信控制方法將訪問的異常結束通知所述處理器的過程。
8.根據權利要求7定義的通信系統(tǒng)，用于將到所屬從站的訪問屬于過程(1)到(4)之間的哪一種情況在訪問結束之前通知所述處理器。
9.一種通信系統(tǒng)，其中以多分支結構將多個單元連接到總線并通過總線完成單元之間的通信，總線線路長度滿足下面的條件表達式(總線上的傳輸信號的過渡時間)≤(傳輸信號使用最短通信路徑在兩個單元之間往返一次所需的時間)
10.根據權利要求9定義的通信系統(tǒng)，其中在印刷電路板上以鋸齒布線方式構成所述總線。
11.一種通信系統(tǒng)，其中安裝傳送多個信號的總線。多個單元連接到該總線，多個信號從每個單元的發(fā)射機電路內的驅動器IC發(fā)送到總線，包括編碼器，位于所述驅動器IC的前部，用于在將傳輸信號編碼為具有固定位數目的位1的信號1之后將該信號送到驅動器IC；和解碼器，位于每個單元的接收機電路內，用于將從發(fā)射機電路送出的編碼信號解碼為初始信號。
12.一種通信系統(tǒng)，其中發(fā)射機和接收機電路連接到形成一總線的傳輸線路并且在電路之間傳送數據，所述發(fā)射機電路具有用于發(fā)射數據的發(fā)射機電路，和多選通發(fā)生電路，用于產生N個選通信號(N為一整數)，每個選通信號具有不同的定時，所述接收機電路具有與選通信號的數量，即，N個選通信號相同數量的鎖存電路，該電路連續(xù)保留由所述發(fā)射機電路在N個選通信號的每一時間點發(fā)送的數據，和采樣電路，該電路使用具有等于數據傳輸率的頻率的接收機時鐘采樣由鎖存電路保留的數據以便使該數據與該時鐘同步。
13.一種通信系統(tǒng)，其中進行總線仲裁以便允許一個總線主控器使用所述數據總線，總線仲裁加入到連接到數據總線和仲裁總線的總線主控器并且在使用所述仲裁總線進行仲裁程序之后得到數據總線的使用權，包括監(jiān)視器，用于監(jiān)視仲裁總線上的數據；和仲裁器，如果從其本身的總線主控器發(fā)出使用數據總線的請求，仲裁器根據監(jiān)視結果執(zhí)行下面過程中的一個過程，這些過程包括[1]一個過程，其中如果在仲裁器本身的總線主控器已使用完數據總線之后在仲裁總線上未進行仲裁，則在不使用仲裁總線進行仲裁程序的情況下仲裁器得到數據總線的使用權；和[2]一個過程，其中如果在仲裁器本身的總線主控器已使用完數據總線之后在仲裁總線上進行仲裁，則在使用仲裁總線進行仲裁程序之后仲裁器得到數據總線的使用權。
14.一種用于進行總線仲裁以便允許一個總線主控器使用所述數據總線，總線仲裁加入到連接到數據總線和仲裁總線的總線主控器并且在使用仲裁總線進行仲裁程序之后得到數據總線的使用權的通信方法，其中，通信控制方法監(jiān)視仲裁總線上的數據，并且如果從仲裁器本身的總線主控器發(fā)出使用數據總線的請求，通信控制方法根據監(jiān)視結果執(zhí)行下面過程中的一個過程，這些過程包括[1]一個過程，其中如果在仲裁器本身的總線主控器已使用完數據總線之后在仲裁總線上未進行仲裁。則在不使用仲裁總線進行仲裁程序的情況下總線主控器得到數據總線的使用權；和[2]一個過程，其中如果在仲裁器本身的總線主控器已使用完數據總線之后在仲裁總線上進行仲裁。則在使用仲裁總線進行仲裁程序之后總線主控器得到數據總線的使用權。
全文摘要
本發(fā)明包含下列特征使用兩個冗余總線連接主站和從站，具有相同內容的命令幀發(fā)送到總線并根據由接收站接收的這些命令幀的內容是否相同改變通信過程。以多分支結構將多個單元連接到每個總線，定義總線的線路長度以便在一個接收單元上的接收信號的過渡周期結束之后來自其他單元的反射信號到達該接收單元。一個單元連接到每個總線并且該單元具有一個驅動器IC，發(fā)射數據首先編碼為具有固定位數目的位信號1′s，然后將該信號提供給驅動器IC。
文檔編號H04L12/40GK1239789SQ99103049
公開日1999年12月29日 申請日期1999年2月24日 優(yōu)先權日1998年2月24日
發(fā)明者林俊介, 松川英男, 橫井豐明 申請人:橫河電機株式會社