專利名稱：用于外業(yè)設(shè)備的數(shù)據(jù)總線通訊技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及到過程控制儀器的領(lǐng)域，尤其是，本發(fā)明涉及到在一個(gè)變送器中有利于串行通訊的系統(tǒng)和方法。
在過程控制工業(yè)中變送器典型地與一個(gè)控制器在雙線電路或控制環(huán)路上進(jìn)行通訊。變送器通過雙線控制環(huán)路接收來自控制器的命令和發(fā)送一個(gè)表示傳感器物理參數(shù)的輸出信號返回到控制器。該變送器本身包括一些器件如主節(jié)點(diǎn)或微處理器，從節(jié)點(diǎn)或如傳感器，閥門位置控制器和通訊電路等外部設(shè)備。變送器的各種器件之間的通訊一般地發(fā)生在包括時(shí)鐘線和一些數(shù)據(jù)線的數(shù)據(jù)總線上。因?yàn)殛P(guān)系到其電流的消耗和復(fù)雜性，所以重要的是減小對各類器件間的通訊所需的數(shù)據(jù)總線的數(shù)量。
在許多過程控制儀器中，為安全起見過程控制儀器的傳感器必須是與測量電路或過程控制儀器的其它器件絕緣。一個(gè)絕緣屏蔽是用于電隔離傳感器。該傳感器經(jīng)過屏蔽接收功率和通訊而該屏蔽防止大的放電損害測量電路。典型地，該屏蔽僅僅允許在單一數(shù)據(jù)線上通訊。當(dāng)為了安全和其它目的的需要時(shí)，絕緣屏蔽的存在減小了電連接的數(shù)量而增加了傳感器和其它器件通訊的復(fù)雜性。
本發(fā)明摘要本發(fā)明包括連接到數(shù)據(jù)線的第一和第二器件。第一和第二器件通過控制在數(shù)據(jù)信號的周期內(nèi)在數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)信號的占空周期進(jìn)行串行地通訊。一般來說，一個(gè)器件在數(shù)據(jù)上產(chǎn)生一個(gè)時(shí)鐘信號而任何線上其它的器件能夠調(diào)制該時(shí)鐘信號來發(fā)送數(shù)據(jù)。在一些實(shí)施例中，第一器件是主節(jié)點(diǎn)(或微處理器)而第二器件是從節(jié)點(diǎn)(或外設(shè)器件)。常常，第一和第二器件包括在數(shù)據(jù)線上通訊的集成芯片。在另一些實(shí)施例中，數(shù)據(jù)線是一條運(yùn)載一個(gè)時(shí)鐘信號的時(shí)鐘線。在這些實(shí)施例中，第一和第二器件通過控制在數(shù)據(jù)信號的周期內(nèi)數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)信號的占空周期進(jìn)行串行地通訊。在一些實(shí)施例中，主節(jié)點(diǎn)初始化時(shí)鐘周期以致使時(shí)鐘信號被提供一個(gè)基本恒定的頻率。
附圖簡要說明

圖1是一個(gè)本發(fā)明的通訊技術(shù)能夠使用在其內(nèi)的一類過程控制變送器的簡單方框圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明所提一些實(shí)施例為便于在一條時(shí)鐘線或其它數(shù)據(jù)線上串行通訊的描述一個(gè)編碼系統(tǒng)的時(shí)序圖；圖3是采用本發(fā)明的方法的串行通訊系統(tǒng)方框圖；圖4是進(jìn)一步描述采用圖2的編碼系統(tǒng)在系統(tǒng)時(shí)鐘線上便于串行通訊的時(shí)序圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明能夠用于實(shí)現(xiàn)串行通訊的方法的電路方框圖。
所提實(shí)施例的描述本發(fā)明提供一種用于在提供一個(gè)時(shí)鐘信號的相同數(shù)據(jù)線上傳輸數(shù)據(jù)的技術(shù)。尤其是，在數(shù)據(jù)線上的第一器件提供這個(gè)時(shí)鐘信號。任何其它的器件，或第一器件，都可以用“下拉”該時(shí)鐘信號在線上傳送數(shù)據(jù)并進(jìn)行改變一脈沖序列的占空周期。
圖1是一個(gè)為變送器的各個(gè)部分間通訊采用本發(fā)明串行通訊技術(shù)的變送器10的簡單方框圖。如圖所示，變送器10包括測量電路16和傳感器電路18。測量電路16適應(yīng)于通過連接端子14連接到雙線環(huán)路12并且用于發(fā)送和接收環(huán)路12上的信息。測量電路16能夠起到一個(gè)主器件或輔器件的作用，或起到兩者的作用。輔助或外設(shè)器件的例子包括為變送器從流過環(huán)路12的電流提供功率的器件通訊器件、信號處理器件、存儲(chǔ)器器件和顯示器件。環(huán)路12連接到設(shè)計(jì)用于電源4和電阻6的控制室2。測量電路16可以包括這些器件和其它常規(guī)彼此在數(shù)據(jù)總線上通訊的器件的任意組合。
在一些所提實(shí)施例中，測量電路16和傳感器電路18被分開裝入變送器12的分隔間，由絕緣體20電隔離。絕緣體20可以是一個(gè)變壓器或其它已知技術(shù)的并且為電絕緣傳感器電路18及來自測量電路16的處理所需的各種標(biāo)準(zhǔn)的絕緣物。絕緣體20還可以減少在由傳感器電路18傳感參數(shù)測量中的地線環(huán)路噪聲。線路22和24連接測量電路16和傳感器電路18到絕緣體20為了便于測量電路16和傳感器電路18之間的通訊。常常，線路22和24表示一條跨接的信息必須是串行通過絕緣體20傳輸?shù)膯我粩?shù)據(jù)線。當(dāng)本發(fā)明的串行通訊技術(shù)和設(shè)備實(shí)際很好地被采用于節(jié)點(diǎn)間或通常連接到一個(gè)如測量電路16中那樣的數(shù)據(jù)總線的器件之間的通訊時(shí)，它還能夠用于如跨過絕緣體20的傳感器18和測量電路16之間所需的單一數(shù)據(jù)線上的通訊。
本發(fā)明包括一種允許在單一數(shù)據(jù)線上進(jìn)行雙向通訊的通訊技術(shù)。本發(fā)明的通訊技術(shù)是一般適合于在一個(gè)時(shí)鐘線上允許雙向串行通訊，并且因此而減少了所需數(shù)據(jù)總線的數(shù)量。當(dāng)本發(fā)明在此主要針對一個(gè)時(shí)鐘信號和時(shí)鐘線，本發(fā)明的方法還能夠用于在其它數(shù)據(jù)或電源線上被傳輸信號的數(shù)據(jù)編碼。
數(shù)據(jù)的傳輸是通過允許任何連接到時(shí)鐘線的器件來調(diào)制時(shí)鐘占空周期這樣的技術(shù)來完成。這種技術(shù)可以采用如圖2中例子所示的具有三個(gè)數(shù)據(jù)狀態(tài)的編碼系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。然而，該技術(shù)能夠容易地?cái)U(kuò)展到多于三個(gè)的數(shù)據(jù)狀態(tài)。此外，使用少于三個(gè)的時(shí)鐘狀態(tài)也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。圖2描述了包含編碼數(shù)據(jù)位的三個(gè)連續(xù)的時(shí)鐘周期。具有一個(gè)第一占空周期的時(shí)鐘周期202表示一個(gè)邏輯“0”位。具有一個(gè)不同于第一占空周期的第二占空周期時(shí)鐘的周期204，表示一個(gè)邏輯“1”位。具有一個(gè)不同于第一和第二占空周期的第三占空周期的時(shí)鐘周期206，表示一個(gè)沒有數(shù)據(jù)在時(shí)鐘線上傳輸?shù)摹翱臻e”狀態(tài)。換句話說，不同的占空周期值表示不同的數(shù)據(jù)狀態(tài)。因此，除了剛才的第一數(shù)據(jù)狀態(tài)(即，邏輯“0”位)和第二數(shù)據(jù)狀態(tài)(即，邏輯“1”位)，本發(fā)明能夠用來發(fā)送多種數(shù)據(jù)狀態(tài)。更可取地是，該時(shí)鐘信號保持在一恒定的頻率以致任何需要一穩(wěn)定時(shí)鐘信號的系統(tǒng)功能都能滿足。一個(gè)時(shí)鐘能夠由任何器件通過觸發(fā)2120，2121和212IDLE的上升沿獲得，這些上升沿都是周期間的邊界。
在時(shí)鐘周期202內(nèi)零的傳輸期間，上升沿或過渡沿2120被產(chǎn)生以改變時(shí)鐘信號從第一或低數(shù)據(jù)狀態(tài)SL到第二或高數(shù)據(jù)狀態(tài)SH。接著，產(chǎn)生后沿或過渡沿2140從而將時(shí)鐘信號從數(shù)據(jù)狀態(tài)SH轉(zhuǎn)換到數(shù)據(jù)狀態(tài)SL。脈沖210的寬度和持續(xù)時(shí)間事實(shí)上是時(shí)鐘周期202包含一個(gè)編碼“0”(或第一數(shù)據(jù)狀態(tài)位)的表示。假設(shè)接下來的時(shí)鐘周期204要輸送一個(gè)“1”位(或第二數(shù)據(jù)狀態(tài))，脈沖220將有分隔開的上升沿(或第一過渡沿)2121和后沿(或第二過渡沿)2141給出脈沖220不同于先前的時(shí)鐘信號周期脈沖210的持續(xù)時(shí)間。如圖所示，脈沖220的寬度或持續(xù)時(shí)間(表示一個(gè)“1”位)比脈沖210的寬度和持續(xù)時(shí)間(表示一個(gè)“0”位)的大?？墒?，在其它的實(shí)施例中，不需要這種情況。假設(shè)下一個(gè)時(shí)鐘周期206是用來傳輸一個(gè)空閑條件的標(biāo)記(即，不是“0”位也不是“1”位)或是第三數(shù)據(jù)狀態(tài)，脈沖230將被控制以致上升沿212IDLE和后沿214IDLE被分隔開，給出脈沖230不同于脈沖210和220兩者寬度的脈沖寬度或持續(xù)時(shí)間。
圖2的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)可以在任何合適的方式中執(zhí)行。一種技術(shù)顯示在圖3中。圖3描述了一個(gè)主節(jié)點(diǎn)302和三個(gè)連接到單一線路310的從節(jié)點(diǎn)304、306及308，最好是一個(gè)時(shí)鐘線。這些被描述的器件是用來表示在過程控制儀器中在數(shù)據(jù)總線上通訊的器件類型。例如，主節(jié)點(diǎn)302可以是一個(gè)微處理器、一個(gè)微控制器、或任何其它的電路或集成芯片(IC)裝置。從節(jié)點(diǎn)可以是例如，象用于儲(chǔ)存與過程條件有關(guān)的來自傳感器電路的指令和信息的EEPROMs、ROMs和RAMs儲(chǔ)存器器件、通訊電路或器件、為儲(chǔ)存或傳輸而變換過程或其它信息到數(shù)字形式的模擬-數(shù)字變換器、以及使用閥門位置控制器將變換數(shù)字控制信號轉(zhuǎn)換為一模擬信號形式的數(shù)字-模擬變換器。必須注意到上面列舉的器件僅僅是作為一個(gè)例子提供的。對于所列舉的其它器件的任何數(shù)量及／或使用都被認(rèn)為在本發(fā)明的范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明所提實(shí)施例的上面列舉的部分或全部器件都能夠在單一數(shù)據(jù)線或時(shí)鐘線上通訊。典型地，這些器件可能是單一調(diào)制解調(diào)器或控制盒的一個(gè)元件，例如測量電路16，但是這不是必要的情況。典型地，所有這些器件都是在同樣盒內(nèi)共享一個(gè)傳輸線路進(jìn)行通訊。
如圖3所示，主節(jié)點(diǎn)(或微處理器)302、從節(jié)點(diǎn)(或外設(shè)器件)304、從節(jié)點(diǎn)(或外設(shè)器件)306和從節(jié)點(diǎn)(或外設(shè)器件)308都是連接到時(shí)鐘線或數(shù)據(jù)線310。時(shí)鐘參考信號發(fā)生器312可選擇地被采用及連接到主節(jié)點(diǎn)302用于提供一個(gè)恒定頻率的時(shí)鐘參考信號。主節(jié)點(diǎn)302產(chǎn)生每個(gè)時(shí)鐘信號的上升沿212。一個(gè)實(shí)際的信號技術(shù)被采用，這樣連接到時(shí)鐘線310的器件302，304，306或308中任一個(gè)，能夠在該時(shí)鐘周期的上升沿(過渡沿212)后的一些時(shí)刻驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘線310到低邏輯電平狀態(tài)SL(過渡沿214)。因此，器件302-308控制著時(shí)鐘信號脈沖的占空周期。此種實(shí)際信號技術(shù)的例子包括一條帶上拉電阻元件的時(shí)鐘線，在這里每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有一個(gè)開路的泄漏下拉器件，或在任何節(jié)點(diǎn)或環(huán)路上的器件內(nèi)能夠泄漏電流流動(dòng)的電流環(huán)。然而，任何合適的技術(shù)都能夠用以實(shí)現(xiàn)具有這樣信號特點(diǎn)和能力的數(shù)據(jù)線。基于這些技術(shù)，其它的信號技術(shù)如頻率、相位等等基本技術(shù)可以被使用。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例時(shí)鐘線310上的信號控制詳細(xì)地描述在圖4中。圖4描述的是，在時(shí)間nT開始，對于圖2所示的三種數(shù)據(jù)狀態(tài)的每種在時(shí)鐘周期202，204和206期間的一個(gè)時(shí)鐘周期400。不管三種數(shù)據(jù)狀態(tài)的哪一個(gè)在nT時(shí)間被傳輸，主節(jié)點(diǎn)302都驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘線310到邏輯高電平SH。(注意任何節(jié)點(diǎn)都可以用于提供時(shí)鐘信號)。其啟始第一個(gè)時(shí)鐘周期以及可能啟始被傳輸信息的第一位。如果下一位要是“0”(或第一數(shù)據(jù)狀態(tài))的話，正在傳輸?shù)钠骷?即，主節(jié)點(diǎn)302或304，306或308中的任何一個(gè)從節(jié)點(diǎn))使時(shí)鐘信號在nT+τ時(shí)刻降到邏輯低電平狀態(tài)SL(即，產(chǎn)生過渡沿214)。如果下一位要是“1”(或第二數(shù)據(jù)狀態(tài))的話，正在傳輸?shù)钠骷?02-308中的之一拉或驅(qū)動(dòng)鐘信號在nT+2τ時(shí)刻降到邏輯低電平狀態(tài)SL?？梢圆捎萌魏我环N狀態(tài)或一些狀態(tài)，而SH和SL僅僅是為說明描述使用。
如果一個(gè)從節(jié)點(diǎn)正在時(shí)鐘線上傳輸數(shù)據(jù)，一旦主節(jié)點(diǎn)302識別出該從節(jié)點(diǎn)已經(jīng)驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘信號到狀態(tài)SL，它也驅(qū)動(dòng)該信號到SL。該傳輸?shù)膹墓?jié)點(diǎn)然后能夠釋放對時(shí)鐘信號的驅(qū)動(dòng)，允許主節(jié)點(diǎn)302在(n+1)T時(shí)刻驅(qū)動(dòng)該信號到電平SH，表示第二時(shí)鐘周期和傳輸信息的第二位可能開始。如果時(shí)鐘線310空閑，主節(jié)點(diǎn)302在nT+3τ時(shí)刻驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘信號到SL，在時(shí)鐘線上發(fā)送一個(gè)“空閑”碼(第三數(shù)據(jù)狀態(tài))并且生成所需的時(shí)鐘過渡沿。在周期T內(nèi)時(shí)序能夠用如鎖相環(huán)這樣的模擬與數(shù)字技術(shù)的結(jié)合導(dǎo)出。
圖5描述能夠用來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明技術(shù)的電路。圖5所示的是時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)電路500、總線保持電路502、總線收發(fā)電路504和時(shí)鐘線310。典型地，時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)電路500和總線保持電路502應(yīng)該包含在主節(jié)點(diǎn)302中，同時(shí)，總線收發(fā)電路504應(yīng)該包含在從節(jié)點(diǎn)304，306和308的每個(gè)之中。時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)電路500包括具有時(shí)鐘輸出508和時(shí)鐘允許510的時(shí)鐘產(chǎn)生器506。時(shí)鐘信號輸出508作為一個(gè)輸入提供給三態(tài)輸出緩存器511，同時(shí)允許輸出510作為一個(gè)允許輸入提供給三態(tài)輸出緩沖器511。三態(tài)輸出緩存器511的輸出512連接到時(shí)鐘線310。
總線保持電路502包括反向器514和516。反向器514的輸入513連接到時(shí)鐘線310。反向器514的輸出515連接到反向器517的輸入516。反向器517的輸出518連接到反向器514的輸入513及時(shí)鐘線310。
每個(gè)總線收發(fā)電路504包括輸入緩存器519、接收器和調(diào)制器522以及三態(tài)輸出緩存器524。輸入緩存器519的輸入520連接到時(shí)鐘線310。輸入緩存器519的輸出521作為一個(gè)輸入提供給接收和調(diào)制器522用以接收嵌入數(shù)據(jù)的時(shí)鐘信號。接收器和調(diào)制器522的輸出523作為一個(gè)輸入提供給三態(tài)緩存器524，同時(shí)接收器和調(diào)制器522的允許輸出端526提供給三態(tài)緩存器524的允許輸入端。三態(tài)緩存器524的輸出端525連接到時(shí)鐘線310。
在一個(gè)時(shí)鐘周期的開始(即，時(shí)刻nT)時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)電路500驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘線310到狀態(tài)SH，然后中止三態(tài)輸出緩沖器511?？偩€保持電路502保持時(shí)鐘線在狀態(tài)SH直到它被時(shí)鐘電路500或收發(fā)電路504驅(qū)動(dòng)到另一個(gè)狀態(tài)。在nT+τ和nT+2τ時(shí)刻，如果相應(yīng)的主節(jié)點(diǎn)或從節(jié)點(diǎn)希望在時(shí)鐘線上傳輸數(shù)據(jù)則一個(gè)收發(fā)電路或時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)電路都能驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘線310到狀態(tài)SL。假設(shè)一個(gè)從節(jié)點(diǎn)希望傳輸數(shù)據(jù)，相應(yīng)的收發(fā)器504通過允許三態(tài)驅(qū)動(dòng)器524和從輸出端523提供的合適信號電平來驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘線310到狀態(tài)SL。當(dāng)時(shí)鐘線310已經(jīng)被驅(qū)動(dòng)到狀態(tài)SL后，收發(fā)電路504的三態(tài)輸出緩存器524被中止而時(shí)鐘線310的狀態(tài)由總線保持電路502保持。如果主節(jié)點(diǎn)正在時(shí)鐘線上傳輸數(shù)據(jù)，時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)電路500能夠以同樣的方法驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘線310到狀態(tài)SL。
在nT+3τ時(shí)刻，時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)電路500打開三態(tài)輸出緩存器511并且驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘信號到狀態(tài)SL(如果一個(gè)主節(jié)點(diǎn)或從節(jié)點(diǎn)在時(shí)鐘周期正傳輸數(shù)據(jù)就已經(jīng)處于這個(gè)狀態(tài))以提供后沿時(shí)鐘信號過渡沿。在時(shí)刻(n+1)T，時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)電路500驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘線路310到狀態(tài)SH，由此開始一個(gè)新的時(shí)鐘周期。
在輸入端507提供給時(shí)鐘產(chǎn)生器506的時(shí)序參考信號可以是一個(gè)數(shù)字與／或模擬信號并且用于確定允許和開關(guān)該三態(tài)緩存器的次數(shù)。因?yàn)槭瞻l(fā)輸出緩存器僅僅是需要驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘線到單一狀態(tài)SL，所以三態(tài)緩存器524可以簡化到一個(gè)漏極開路或集電極開路的緩存器。其它的電路結(jié)構(gòu)也可以。例如，總線保持電路502可以用一個(gè)晶體管代替拉時(shí)鐘線310到狀態(tài)SH。當(dāng)時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器輸出緩存器被允許并驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘線到狀態(tài)SL時(shí)，然后收發(fā)器時(shí)序需要修改以致時(shí)鐘線由收發(fā)器保持在狀態(tài)SL直到nT+3τ時(shí)刻。
本發(fā)明的技術(shù)允許時(shí)鐘和雙向數(shù)據(jù)共享一條互連線，以減少集成電路間或電子調(diào)制器間的線或互連的數(shù)量，以及減少對數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓β市枨蟆＿@種技術(shù)還可以用在一個(gè)電源線上疊加數(shù)據(jù)，允許一根單線供電，提供時(shí)鐘信號，發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。本發(fā)明能夠在略微增加功率時(shí)雙向的輸入／輸出(I／O)通訊。因?yàn)镮／O電路是主要的功率消耗源，所有本發(fā)明減少了整個(gè)的功率消耗。因?yàn)槊總€(gè)新的時(shí)鐘周期都能夠被控制以便它總是開始在固定的時(shí)間間隔，該時(shí)鐘信號對于要求一個(gè)恒定頻率的時(shí)鐘信號的功能或器件是穩(wěn)定的。
本發(fā)明的方法和裝置即可以采用硬件也可以采用軟件為發(fā)送和接收信息而編碼和解碼來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明實(shí)際上非常適合用在過程控制設(shè)備中如變送器、閥門控制器和其它過程控制領(lǐng)域的一般器件。然而，本發(fā)明可以用在印刷電路板上或其它連接到數(shù)據(jù)線上彼此需要通訊的器件上。除了減少電連接的數(shù)量外，本發(fā)明能夠用于在單一數(shù)據(jù)線上跨過一個(gè)絕緣體串行通訊。本發(fā)明非常適合于運(yùn)載數(shù)據(jù)信息，跨過這樣一個(gè)絕緣體，實(shí)際的數(shù)據(jù)從一個(gè)∑-Δ模擬到數(shù)字變換器。
雖然本發(fā)明實(shí)際是適合用在過程控制環(huán)境中，它還可以用在象計(jì)算機(jī)通訊、網(wǎng)絡(luò)通訊、以及一般提供電子器件之間串行通訊等大量的其它領(lǐng)域中。再者，盡管本發(fā)明主要參照編碼和解碼的邏輯1和0描述，但它還能夠用于執(zhí)行至少使用三種數(shù)據(jù)狀態(tài)的多狀態(tài)通訊。在這樣的系統(tǒng)中，脈動(dòng)脈沖持續(xù)代表不同的數(shù)據(jù)信號。那些技術(shù)熟練的人將認(rèn)識到任何數(shù)量的數(shù)字狀態(tài)都可以用這種方式表示。本發(fā)明提供大量的優(yōu)點(diǎn)，包括允許使用少量的數(shù)據(jù)線、減少管腳數(shù)量、允許印刷電路板的尺寸減小、減少功率消耗、通過從節(jié)點(diǎn)之間的直接通訊減小一個(gè)微處理器上的負(fù)載、以及減少在一定條件下用提供編碼傳輸數(shù)據(jù)的一個(gè)新方法的共同的傳輸數(shù)據(jù)誤差。采用本發(fā)明，數(shù)據(jù)傳輸發(fā)生在非常高的速率因?yàn)樗前l(fā)生在時(shí)鐘頻率，它是典型的系統(tǒng)中最快的信號。功率節(jié)約的實(shí)現(xiàn)是因?yàn)闀r(shí)鐘管腳已經(jīng)在過渡，因此，不需要產(chǎn)生另外的信號過渡。
雖然本發(fā)明參照所提實(shí)施例已經(jīng)描述，可是那些技術(shù)熟練的人們將認(rèn)識到在形式和細(xì)節(jié)上做一些改變，都不違背本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1．一個(gè)過程控制器件包括一個(gè)適合運(yùn)載具有一個(gè)占空周期的串行傳輸?shù)男盘柕膫鬏斁€；一個(gè)連接到線路上并在線路上提供一時(shí)鐘信號的第一器件；以及一個(gè)連接到線路上用于調(diào)制時(shí)鐘信號的周期用于與第一器件串行通訊的第二器件。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的過程控制器件，其特征在于第二器件調(diào)制時(shí)鐘信號的占腔周期來傳輸信息。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的過程控制器件，其特征在于第二器件工作在從時(shí)鐘信號推導(dǎo)出的速率。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的過程控制器件，其特征在于第二器件選擇地控制時(shí)鐘信號的占空周期以致使具有一個(gè)第一時(shí)鐘信號脈沖持續(xù)時(shí)間的時(shí)鐘信號周期表示第一數(shù)據(jù)狀態(tài)以及使具有不同于第一時(shí)鐘信號脈沖持續(xù)時(shí)間的第二時(shí)鐘信號脈沖持續(xù)時(shí)間的時(shí)鐘信號周期表示第二數(shù)據(jù)狀態(tài)。
5．根據(jù)權(quán)利要求4所述的過程控制器件，其特征在于第二器件還控制時(shí)鐘信號的占空周期以致使具有一個(gè)不同于第一也不同于第二時(shí)鐘信號脈沖持續(xù)時(shí)間的第三時(shí)鐘信號脈沖的時(shí)鐘信號周期表示一個(gè)沒有數(shù)據(jù)在傳輸線上被傳輸?shù)目臻e狀態(tài)。
6．根據(jù)權(quán)利要求4所述的過程控制器件，其特征在于第二器件還控制時(shí)鐘信號的占空周期以致使具有一個(gè)不同于第一也不同于第二時(shí)鐘信號脈沖持續(xù)時(shí)間的第三時(shí)鐘信號脈沖的時(shí)鐘信號周期表示一個(gè)第三數(shù)據(jù)狀態(tài)。
7．根據(jù)權(quán)利要求1所述的過程控制器件，其特征在于第一和第二器件至少一個(gè)包括一個(gè)由微處理器、模擬-數(shù)字變換器、數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器、存儲(chǔ)器、輸入-輸出電路、溫度傳感器、流量傳感器、pH傳感器、液面?zhèn)鞲衅?、壓力傳感器、壓差傳感器和調(diào)制解調(diào)器組成的組合中選取的器件。
8． 根據(jù)權(quán)利要求1所述的過程控制器件，其特征在于傳輸線路包括絕緣電路，以及其特征在于第一器件在絕緣電路的第一邊連接到傳輸線而第二器件在絕緣電路的第二邊連接到傳輸線以致使第二器件與第一器件越過絕緣電路串行通訊。
9． 根據(jù)權(quán)利要求1所述的過程控制器件，其特征在于包括適合連接到一個(gè)雙線過程控制環(huán)路的輸入電路。
10．一種過程控制器件，其特征在于時(shí)鐘信號的占空周期有一個(gè)低值和一個(gè)高值，而第二器件包括為調(diào)制占空周期而控制時(shí)鐘信號低值的持續(xù)時(shí)間的線路。
11．一種在過程控制儀器中的第一和第二器件間的串行通訊的方法，其特征在于包括在時(shí)鐘線上產(chǎn)生一個(gè)具有一實(shí)際恒定頻率的時(shí)鐘信號，其中第一和第二器件的每個(gè)都連接到該時(shí)鐘線，以及在時(shí)鐘信號周期內(nèi)用第一器件控制時(shí)鐘信號的占空周期來傳送數(shù)據(jù)到第二器件。
12．根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于在時(shí)鐘信號周期內(nèi)控制時(shí)鐘信號的占空周期步驟包括在時(shí)鐘信號的周期內(nèi)利用第一器件控制時(shí)鐘信號的占空周期來串行地傳送編碼的數(shù)據(jù)從第一器件到第二器件。
13．根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于在時(shí)鐘信號周期內(nèi)控制時(shí)鐘信號的占空周期步驟還包括在各自的時(shí)鐘信號周期內(nèi)控制時(shí)鐘信號的占空周期以致一個(gè)具有第一占空周期的時(shí)鐘信號周期表示從第一器件到第二器件的第一數(shù)據(jù)狀態(tài)的傳輸，以及一個(gè)具有不同于第一占空周期的第二占空周期的時(shí)鐘信號周期表示從第一器件到第二器件的第二數(shù)據(jù)狀態(tài)的傳輸。
14．一個(gè)系統(tǒng)控制器件，其特征在于包括一條時(shí)鐘線；一個(gè)第一器件，其連接到提供時(shí)鐘信號的時(shí)鐘線，其中該時(shí)鐘信號具有時(shí)鐘信號周期和一個(gè)基本恒定的頻率；一個(gè)連接到時(shí)鐘線的第二器件；以及一個(gè)連接到時(shí)鐘線的第三器件，其中第一、第二和第三器件中任何一個(gè)都是用在時(shí)鐘信號周期內(nèi)調(diào)制該時(shí)鐘信號占空周期來在時(shí)鐘線上傳輸數(shù)據(jù)。
全文摘要
一種在過程控制器件(10)中用于在連接到一數(shù)據(jù)線或時(shí)鐘線(310)的第一與第二器件(302,304)之間串行傳輸信息的方法及設(shè)備。數(shù)據(jù)或時(shí)鐘信號的第一過渡沿(212)產(chǎn)生在一個(gè)信號周期內(nèi)。該信號的第二過渡沿(214)產(chǎn)生在第一信號周期內(nèi)以致在第一信號周期內(nèi)控制信號的占空周期。如果在第一信號周期內(nèi)該信號的占空周期有第一個(gè)值,那么第一信號周期表示在第一與第二器件(302,304)之間進(jìn)行傳輸?shù)牡谝粩?shù)據(jù)狀態(tài)。如果在第一信號周期內(nèi)該信號的占空周期有第二個(gè)值,那么第一信號周期表示在第一與第二器件(302,304)之間進(jìn)行傳輸?shù)牡诙?shù)據(jù)狀態(tài)。
文檔編號G06F13/42GK1205090SQ97191288
公開日1999年1月13日 申請日期1997年9月23日 優(yōu)先權(quán)日1996年9月30日
發(fā)明者戴維·E·特茨拉夫 申請人:羅斯蒙德公司