具有位置檢測的多站串行總線和方法
【專利說明】具有位置檢測的多站串行總線和方法
[0001 ] 本申請是分案申請，其母案申請的國際申請號是:PCT/US2008/064310 ;其國際申請日是2008.5.21;其國家申請號是200880129349.8;其母案的發明名稱是:“具有位置檢測的多站串行總線和方法”。
技術領域
[0002]本公開一般涉及具有使用串行總線協議互連到數字設備的模塊化設備的系統。常常期望的是檢測沿著串行總線附著的設備的物理位置。這在意圖讓不同的設備沿著串行總線占用某個指定物理地點的情況下可能是期望的。
【背景技術】
[0003]可以將被配置為連接到串行總線的某些設備視為“智能”設備，并且其包括微控制器和相關內置系統以確定設備在總線上的位置。然而，被配置為附著于多站串行總線的其它設備被視為“不智能”設備，不具有用于獨立地確定其物理位置的微控制器或其它系統。然而，可能期望的是確定這些類型的不智能設備在總線上的物理位置。例如，在具有附著于串行總線的非易失性存儲器使能的油墨供應設備的打印系統中，可能期望的是檢測特定顏色的墨盒是否被錯誤安裝或交換，從而可能引起油墨混合。此類油墨供應及其它類似的串行總線設備通常不包括為確定其自己的位置所需的微控制器和附加電路，并且提供它們將給設備增加復雜性和成本。
[0004]沿著串行總線檢測已經使用的不智能設備的物理位置的其它方法涉及機械鍵控或附加布線。這些方法趨向于給此類系統增加機械和電氣復雜性和成本。
【附圖說明】
[0005]通過結合附圖進行的以下詳細說明，本公開的各種特征和優點將變得顯而易見，所述附圖一起舉例說明例如本公開的特征，并且在附圖中:
圖1是依照本公開的被配置為用于不智能設備的位置檢測的串行總線系統的一個實施例的不意圖；
圖2是示出依照本公開的用于檢測設備在串行總線上的位置的方法的一個實施例中的邏輯步驟的流程圖；
圖3是依照本公開的可以依照用于檢測設備在串行總線上的位置的方法的實施例使用的兩個可選數據讀取序列的圖示；
圖4是依照本公開的示出指示設備沿著具有位置檢測系統的串行總線的實施例的正確定位的單調響應曲線的電壓對比從屬設備地址的圖表;以及
圖5是依照本公開的示出指示設備沿著具有位置檢測系統的串行總線的實施例的不正確定位的不規則響應曲線的電壓對比從屬設備地址的圖表。
【具體實施方式】
[0006]現在將對附圖所示的示例性實施例進行參考，并且在本文中將使用特定語言來對其進行描述。然而，應理解的是并不因此意圖限制本公開的范圍。將被相關領域的得到本公開的技術人員想到的本文舉例說明的特征的變更和其它修改以及本文舉例說明的原理的附加應用要被視為在本公開的范圍內。
[0007]眾所周知，串行總線是在諸如計算機或微控制器之類的主數字設備與被串聯地附著于總線的一組部件之間傳輸數據的子系統。早期的計算機總線是具有多個連接的實際上并行的電線，但該術語現在被用于提供同一邏輯功能性的任何物理布置。現代計算機總線可以使用并行和位串行連接兩者，并且可以以多站(電氣并聯)或菊花鏈拓撲結構布線，或者用交換式集線器連接，如在通用串行總線(USB)的情況下一樣。串行總線可以通過同一組導線在邏輯上連接若干外圍設備，并串聯地向該設備傳輸數據一亦即，依次地每次一位地發送數據。這與并行通信相反，在并行通信中每個符號的所有位被一起發送。每個串行總線將其連接器組定義為在物理上將設備、卡或電纜插在一起。串行計算機總線已變得更加普遍，因為改進的技術使得其能夠以較高速度傳輸數據。
[0008]如上所述，可能期望的是檢測駐留在多站串行總線上的設備的物理位置，其中該設備本身不具有用于獨立地確定其位置的系統。有利地，已開發了一種用于檢測多站串行總線上的物理設備的位置的系統和方法，其以電子方式將設備區別開且不增加總線中的導線的數目。在圖1中示出串行總線的一個實施例的示意圖。此總線包括在串行總線上連接到主設備112的多個從屬設備IlOa?d(標記為Al?A4)。主設備可以是任何類型的微控制器，諸如數字ASIC。經由連接在電源線114與接地線116之間的電壓源115(例如，處于3.3V的電平)從設備的電源向每個從屬設備提供功率。每個從屬設備110包括能夠存儲諸如用于從屬設備的數字地址、標識位等之類的信息的非易失性存儲器電路130。
[0009]從屬設備全部被串聯地連接到也被互連到主設備112的數據線118和時鐘信號線120。在數據電壓源119與接地線116之間的數據線118上提供數據電壓V(例如3.3V)。在數據線118中包括上拉電阻器122以在總線空閑時將數據線保持在高邏輯狀態。
[0010]圖1所示的串行總線是一種I2C串行總線。I2C(集成電路間)總線提供集成電路之間的通信鏈路。I2C總線通常由2條有效導線和接地連接組成。稱為DATA和CLK(時鐘)的有效導線最初是雙向的。被掛在總線上的每個設備具有其自己的唯一地址，并且根據設備的功能性可以是接收機和/或發射機。在圖1的實施例中，未為從屬設備提供發起數據傳輸的能力。
[0011]在操作中，主設備將首先發出START(開始)命令，該START命令充當到所有連接的從屬設備的‘注意’信號。然后，主設備將發送包括主機(master)期望訪問的設備的地址的字節、和提供該訪問是讀操作還是寫操作的指示的位。
[0012]在接收到地址字節之后，所有從屬設備將把該字節與其自己的地址相比較。如果其不匹配，則從屬設備將僅僅等待直至總線被由主設備發起的后續STOP(停止)條件釋放為止。然而，如果地址匹配，則從屬設備的電路將產生在DATA線上返回的確認(ACK )響應信號。
[0013]一旦主機接收到確認信號，則其可以開始向或從從屬設備發送或接收DATA(數據)。本領域的技術人員將熟悉管理I2C總線上的數據傳輸的時鐘同步和數據傳輸仲裁方法。當這全部完成時，主設備將發出STOP條件，該STOP條件是總線已被釋放且所連接的從屬設備可以預期隨時開始另一傳輸的信號。
[0014]I2C總線可以允許多于一個的設備在發起數據傳輸時是有效的。圖1的實施例中的情況即是如此。在典型的操作中，經由時鐘信號線120和數據線118從主設備112串聯地提供時鐘信號和數據信號，同時在電壓源線114與接地線116之間提供用于從屬設備的操作電壓。這四條線在I2C串行總線的本實施例中是普通導體。然而，從屬設備110是不智能設備，如上文所討論的，并且不包括允許其確定其沿著總線的物理地點并將該信息中繼到主設備112的電路。為了使主設備以電子方式確定設備的位置，通常將涉及總線中的附加導體。
[0015]有利地，在此串行總線中提供電阻性分壓器網絡、以及耦合到總線的允許設備110的相應物理地點的電子確定的電路。具體而言，此總線包括數據線118上的一系列分壓電阻器124a?d，并添加從數據線到模數轉換器(ADC)126的連接118a。此配置創建使得來自每個設備110的信號的電壓根據該設備的物理地點而改變的梯式分壓器網絡。例如，來自設備A4的信號將通過分壓電阻器124中的四個，而來自設備Al的信號將通過分壓電阻器124中的僅一個。如果兩個信號以同一電壓電平開始，則當兩者被ADC采樣時，來自A4的信號將處于比來自Al的信號高的電壓。ADC 126包括將模擬電壓轉換成指示電壓電平的數字信號的電路。此數字信號被主設備用來基于來自從屬設備的信號的電壓電平而以電子方式區別總線上的從屬設備110的物理地址。
[0016]ADC 126可以是不智能設備，類似于從屬設備110，并且經由通信鏈路132(其可以是另一通信總線)從主設備112接收控制信號并向主設備112提供數據。雖然ADC被示為與主設備分離的設備，但ADC在物理上可以是主設備的一部分，或者其可以處于分開的位置。ADC和梯式分壓器網絡被設計為在主設備112的數據傳輸電壓范圍之外操作，以便不干擾正常數據傳輸，而仍允許通過在與設備進行數字通信時檢測總線上的設備的電壓順序來區別位置。例如，主設備112可以被配置為用I V的下閾值數據傳輸電壓進行操作，以便忽視處于IV以下電平的任何信號。然而，使用來自ADC 126的轉換電壓，主設備112可以被配置為