專利名稱：操作數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)和傳輸站的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于操作數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)的方法，該數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)包括-若干站點，至少包括兩個傳輸站，每個傳輸站可以切換到一個活動模式，在這個模式中，相關的傳輸站以數(shù)字形式傳輸一個自己的數(shù)據(jù)流，對這個數(shù)據(jù)流，至少需要一個相關傳輸站特定的傳輸容量，-總線裝置，其互連所述若干個站點，并且具有一個可用于在站點間傳輸自己的數(shù)據(jù)流的傳輸容量，-資源控制裝置，用于控制哪些傳輸站同時工作在活動模式。
本發(fā)明還涉及一種用于操作用在這種數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)中的一組傳輸站的方法。
對于這種方法的具體例子，參考在IEEE標準出版物中提出的P1394總線系統(tǒng)。例如一個數(shù)據(jù)流代表一個聲頻信號或一個視頻信號。在這種情況下，一個傳輸站是例如一個CD播放器、一個調諧器或一個錄象機，并只要它處于活動模式就通過總線裝置傳輸這樣一個數(shù)據(jù)流。
本發(fā)明的一個目的就是，保證工作在活動模式下的所有站點都能傳輸它們自己的數(shù)據(jù)流。
根據(jù)本發(fā)明，這一目的是在一種操作數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)的方法中完成的，其特征在于，該方法包括-資源控制裝置保證同時工作在活動模式的傳輸站的自己的數(shù)據(jù)流所需的特定傳輸容量的總和不超過總線裝置的可用的傳輸容量，-至少一個傳輸站使通過總線裝置能讀出一個代表所述至少一個傳輸站的自己的數(shù)據(jù)流所需的特定傳輸容量的碼，-以及資源控制裝置通過總線裝置讀出該碼，并使所述保證基于所讀出的碼。
本發(fā)明還涉及一種操作數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)的一組傳輸站的方法，該方法包括
-該組的不同成員需要相互不同的特定傳輸容量用于傳輸自己的數(shù)據(jù)流，以及-每個傳輸站還包括使通過總線裝置能讀出代表組中的相關傳輸站傳輸自己的數(shù)據(jù)流所需的特定傳輸容量的自己的碼的讀裝置。
如果涉及多于一個數(shù)據(jù)流，則通過總線接收數(shù)據(jù)流的站點必須能夠確定它們必須接收的是哪一個數(shù)據(jù)流。
這可以在數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)中完成，其中資源控制裝置被安排成通過總線裝置給希望在活動模式下工作的不同傳輸站指定不同的數(shù)據(jù)流標識符，所述傳輸站被安排成將指定給相關傳輸站的標識符提供給其相應數(shù)據(jù)流的每個可分開接收部分。
因此，資源控制裝置可以確保不同的數(shù)據(jù)流可以被接收站區(qū)分開來?；跀?shù)據(jù)流標識符，一個傳輸站可以決定是否必須處理相關的數(shù)據(jù)流。
資源控制裝置可被安排成在從一個傳輸站接收到對數(shù)據(jù)流標識符的請求時給所述傳輸站指定一個數(shù)據(jù)流標識符。
數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)的傳輸站可以包括通過總線裝置的通信連接，并且可以切換到一個活動模式，在這個模式中，傳輸站通過總線裝置以數(shù)字形式傳輸一個自己的數(shù)據(jù)流，該傳輸站還可以包括標識接收裝置，并被安排成在傳輸時給數(shù)據(jù)流的每個可分開接收部分提供由標識接收裝置接收的標識符。
標識用于使一個接收站可以確定幀是否形成要由那個站點來處理的數(shù)據(jù)流的一部分。原則上講，多個接收站可以處理同一數(shù)據(jù)流。資源控制裝置可以確保總是發(fā)出不同的標識符。
傳輸站被進一步安排成僅在接收到標識符時切換到活動模式。
傳輸站可以進一步被安排成在切換出活動模式時將標識符返還給資源控制裝置。采用這種方式，標識符可以為其他數(shù)據(jù)流再次利用。
傳輸站還可以包括標識接收裝置，用于接收數(shù)據(jù)流標識符。
本發(fā)明的這些和其他方面將從下面描述的實施例中明顯看到，并將參考實施例闡明。
在圖中


圖1顯示了一個數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)，圖2顯示了一個具有周期的時間軸，圖3顯示了一個傳輸站，圖4顯示了一個具有一幀的時間軸。
圖1顯示了一個具有若干站10、11、12、13、14、15的數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)。站10、11、12、13、14、15通過總線連接相互間連接在一起。不同類型的連接是可行的。在圖中，每個站對于總線連接有同樣的三個連接；例如，站12有一個“母”連接17和兩個“子”連接18a、b。
這樣，數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)有一個樹結構，其中一個站10是樹結構的“根”站。兩個“子”站11、12連接于“根”站10。另外一個“子”站連接于“子”站11。另兩個“子”站14、15連接于“子”站12。沒有另外的“子”站連接于“子”站13、14、15，所以這些站是樹結構中的“葉”站。
在運行時，數(shù)據(jù)流在站10-15間傳送。例如，如果一個傳輸站12工作于活動模式，則它通過連接18a、b傳輸一個數(shù)據(jù)流。這個數(shù)據(jù)流然后到達三個直接相鄰的站10、14、15，這些站自己通過相應的連接傳送這個數(shù)據(jù)流到它們直接的鄰站11。這些鄰站再傳送這個數(shù)據(jù)流到它們的鄰站，以使這個數(shù)據(jù)流最終到達樹結構中的所有站10-15。這樣，必須處理這個數(shù)據(jù)流的所有的站10-15就能真正收到這個數(shù)據(jù)流。
樹結構中若干個傳輸站可以同時工作于活動模式。為使所有站能傳輸一個自己的數(shù)據(jù)流，總線系統(tǒng)的傳輸容量在工作于活動模式的站間分配。這可以例如通過時間共享實現(xiàn)。
圖2描繪了基于時間共享的不同站對若干數(shù)據(jù)流的傳輸。在圖中，畫了一個被下分為周期20a-b的時間軸。為了描述的目的，假設三個傳輸站(例如站11、12和15)同時工作于活動模式。在每個周期20a-b中這些站將傳輸自己的數(shù)據(jù)流的一部分，每次在相應周期的一個自己的時間段22a-b、23a-b、24a-b內。這樣，總線的總傳輸容量被一個周期20a、b的持續(xù)期定義，并且每個傳輸站要求的傳輸容量被在每個周期20a、b中相應站傳輸使用的時間間隔22a、b、23a、b、24a、b的持續(xù)期所定義。如果一個周期的持續(xù)期是，例如125微秒，并且可以在一個周期中傳輸大約12,500比特，例如，用于一個3Mb每秒的音頻數(shù)據(jù)流的傳輸站本身將要求一個大約3％周期的時間間隔。
明顯地，傳輸容量還可以以另外的方式分配，例如以不同頻帶的形式，不同的傳輸站可以在其中傳輸數(shù)據(jù)，或以站間可用的所有N條導線的一部分M/N的形式(例如在這種情況下連接17包括N條導線)。
哪一個傳輸站在一個周期的哪一個部分處于活動模式的選擇可以以不同的方式進行，例如通過事先分配給處于活動模式的每個站一個周期20a、b的時隙，但還要通過總線競爭。在一個總線競爭的例子中，每個要傳輸自己的一部分數(shù)據(jù)流的站先檢查總線是否空閑。在那種情況下，這個站通過向連接于它的母連接的站發(fā)送一個占用信號試圖占用總線。這個站一般把所述占用信號傳到連接于它的母連接的站，等等，直到到達根站。
如果若干個站同時試圖搶占總線，則至少一個站在它的子連接上將收到兩個占用信號。然后這個站判決哪一個信號被繼續(xù)傳遞。根站也可能收到兩個占用信號，然后根站也決定選擇哪一個信號。這樣，在根站中剩下一個贏得判決的信號。根站告訴它的子站哪個信號贏得了判決。子站再將所述返回信號送到它們的子站，這樣哪個站贏得了判決就會清楚。這個站然后就可以通過總線傳輸自己數(shù)據(jù)流的相關部分。
傳輸后，剩下的活動站可以再試圖占用總線以傳輸它們的數(shù)據(jù)流部分。只要同時工作于活動模式的站的數(shù)量不太大，而且這些站在一個周期中不希望傳輸太多的數(shù)據(jù)，每個工作于活動模式的站將會有機會傳輸它們自己的數(shù)據(jù)流。
為了確保所有工作于活動模式的站可以傳輸它們自己的數(shù)據(jù)流，系統(tǒng)包括一個資源控制站和一個資源分配站(例如兩個都在站11中)。資源控制站接收在站間建立連接和啟動數(shù)據(jù)流的請求。作為回答，資源控制站選擇要置為活動模式的傳輸站，決定需要傳輸容量的哪一部分，并要求資源分配站為每個所述傳輸站分配相應的傳輸容量。資源分配站保證不分配超過總線可提供的傳輸容量。如果更多的傳輸容量被要求，例如分配站返回一個拒絕信號以使資源控制站能夠，例如傳送給用戶一個錯誤信號。
資源控制站從每個要被切換到活動模式的傳輸站讀取相關站要求多少傳輸容量。這樣，多種站可以連接于數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)，而不需資源控制站事先知道所需傳輸容量的大小。
圖3顯示了一個傳輸站30的實施例。這個站包括一個母連接31和兩個子連接32a、b。站30包括一個連接于母連接31和于連接32a、b的總線接口33。總線接口33還與兩個寄存器35、36和一個數(shù)據(jù)流源37相連。
總線接口被安排為使得能從寄存器35、36通過連接31、32a、b并在另一個站的控制下讀出信息，以及能通過連接31、32a、b將該信息傳送到所述另一個站。寄存器35中的信息然后構成一個關于所需傳輸容量大小的碼。這個信息可以是永久性的，例如當這個站是一個光盤播放器時，對此必須保持一個固定的信息率(例如，一個頻率為44.1kHz的2*32比特的字)。這個信息還可以是可變的，如當一個站可以產(chǎn)生不同種類的數(shù)據(jù)流時。
工作時，資源控制站從寄存器35讀取這個信息，按照這個信息保留傳輸容量，并隨后傳送一個命令給站30，這樣后者被切換到活動模式。站30然后可以開始通過總線連接31、32a、b從源37傳送數(shù)據(jù)流，所用的傳輸容量不超過寄存器35中的信息規(guī)定的值。
這樣，傳輸站可以構成一組傳輸站的一部分，每個傳輸站具有圖3所示的結構。這樣的一組的每個成員對傳輸它的數(shù)據(jù)流要求一個自己的傳輸容量。取決于所要求的傳輸容量的大小，從寄存器35讀出的信息對傳輸站組中的不同的成員是不同的。如果一個單一站可以在不同類型的活動模式中傳送，要求相互不同的傳輸容量(例如，具有音頻、視頻、壓縮視頻數(shù)據(jù)流的模式)，在一個單一站中寄存器35中的信息也可以不同，這取決于站要傳輸時處于的傳輸模式所要求的傳輸容量的大小。
一個數(shù)據(jù)流要求的帶寬可以不僅依賴于數(shù)據(jù)流自身的性質，還依賴于總線的結構。例如，在圖1所示的樹結構中，從一個葉站(例如14)到另一個葉站(例如13)傳輸一個數(shù)據(jù)流所需時間大于從根站10到另一個站(例如13)傳輸一個數(shù)據(jù)流所需時間。這個時間依賴于系統(tǒng)中的總線連接的結構。
只要在一個周期中被一個傳輸站傳送的數(shù)據(jù)流的尾部還未傳播經(jīng)過整個樹結構，其他傳輸站就不能開始傳輸。因此，對于從這個傳輸站到所有“葉”站傳輸數(shù)據(jù)所需的時間，傳輸容量的一部分也必須被分配(這適用于“廣播”傳輸，其中所有站原則上可以接收和處理數(shù)據(jù)流，并適用于點到點傳輸，其中一個單一的已知站接收和處理數(shù)據(jù)流)。
進一步，判決所需的時間隨樹結構中的站與根站的距離的增加而增加。傳輸容量的一部分必須分配給這個判決的時間。
另一個依賴于結構的例子涉及一個線性結構，其中所有的站并行地連接于總線。在那種情況下，總線連接的物理長度必須被考慮。這個連接越長，必須分配更多的時間。在總線呈一個環(huán)狀結構的時候，沿這個環(huán)的站的數(shù)目必須被考慮。
為了能考慮這樣的開銷，分配控制站存儲關于總線的拓撲結構的信息(例如，如下事實，與樹結構相關，還有根站和葉站間的站的最大數(shù)目，或者關于總線的物理長度的信息)。當分配控制站從寄存器35中讀取關于所需的傳輸容量的信息后，基于關于拓撲結構的信息，它計算實際需要多少傳輸容量并隨后保留這部分傳輸容量。
這個計算可以通過不同的方式進行。例如，可采用最壞情況的容量；例如，圖1中的情況，這可以這樣進行，把相距最遠的兩個葉站的傳輸時間加到數(shù)據(jù)流所需的時間上，并加上最壞情況的判決所需的時間(即，從葉站到根站傳輸占用信號和反之贏得判決的確認的傳輸時間)。作為另外一種選擇，分配控制站可以進行一種依站而定的計算，其中對具體的傳輸站所需的開銷被考慮。圖1的情況中，例如從根站10的傳輸將比葉站13的傳輸分配更少的附加傳輸時間。
除了分配傳輸容量，數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)還可以被用于控制不同數(shù)據(jù)流的識別。如果涉及多于一個的數(shù)據(jù)流，則通過總線接收數(shù)據(jù)流的站必須能夠決定它們必須接收哪一個數(shù)據(jù)流。
圖4顯示了沿時間軸的一個周期40。在這個周期中，表示了一個消息幀42，它包括一個標識ID和數(shù)據(jù)DATA。所有的處于活動模式的傳輸站把它們自己的數(shù)據(jù)流下分為這樣的幀并傳輸，例如每次一周期一幀。標識ID用于使每個接收站能夠決定這個幀是否形成將被這個相關站處理的數(shù)據(jù)流的一部分。若干接收站原則上可以處理同一數(shù)據(jù)流。
數(shù)據(jù)流的標識應該是獨特的。這在數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)中通過提供一個標識控制站來實現(xiàn)。收到請求時，這個站輸出一個標識，在一個傳輸站切換到活動模式前傳輸給它。在傳輸站中，標識被寫入，例如第二個寄存器36。在傳輸時，這個標識總是被加入幀中作為標識ID。標識控制站保證總是發(fā)送不同的標識。當一個傳輸站被切換出活動模式，所用的標識和帶寬被分別歸還于標識控制站和分配站，以使它們能用于其他數(shù)據(jù)流。
用于控制各種數(shù)據(jù)流標識的數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)，還可以包括若干站點10-15，至少包括兩個傳輸站11、12、15，每個傳輸站11、12、15可以切換到一個活動模式，在這個模式中，相關的傳輸站11、12、15以數(shù)字形式傳輸一個相應的數(shù)據(jù)流；連接所述若干個站點10-15的總線裝置17、18a、18b；以及資源控制裝置11，用于控制哪些傳輸站11、12、15同時工作在活動模式。在這種數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)中，資源控制裝置11被安排通過總線裝置17、18a、18b給希望在活動模式下工作的各個傳輸站11、12、15指定不同的數(shù)據(jù)流標識符，傳輸站11、12、15被安排成把賦予相關傳輸站11、12、15的標識符提供給其相應的數(shù)據(jù)流的每個可分開接收部分。
在這種數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)中，資源控制裝置11被安排成一旦從所述傳輸站11、12、15接收到對于數(shù)據(jù)流標識符的請求就給一個傳輸站11、12、15指定一個數(shù)據(jù)流標識符。
在這種數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)中，傳輸站11、12、15可被進一步安排成只有當接收到標識符時才切換到活動模式。
在這種數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)中，傳輸站11、12、15可被進一步安排成一旦切換出活動模式就將標識符返還給資源控制裝置11。
在這種數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)中，傳輸站11、12、15還包括用于接收數(shù)據(jù)流標識符的標識接收裝置36。
這種數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)的傳輸站11、12、15，可以包括通過總線裝置17、18a、18b的通信連接，并且可以切換到一個活動模式，在這個活動模式中，它以數(shù)字形式通過總線裝置17、18a、18b傳輸一個自己的數(shù)據(jù)流，其中傳輸站11、12、15還包括標識接收裝置36，并被安排成在傳輸時向數(shù)據(jù)流的每個可分開接收部分提供由標識接收裝置36收到的標識符。
傳輸站可進一步被安排成只有當接收到標識符時才切換到一個活動模式。
傳輸站可進一步被安排成一旦切換出活動模式將標識符返還給資源控制裝置11。
權利要求
1.一種用于操作數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)的方法，所述數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)包括-若干站點，至少包括兩個傳輸站，每個傳輸站可以切換到一個活動模式，在這個模式中，相關的傳輸站以數(shù)字形式傳輸一個自己的數(shù)據(jù)流，對這個數(shù)據(jù)流，至少需要相關傳輸站特定的傳輸容量，-總線裝置，其互連所述若干站點，并且具有可用于在站點間傳輸自己的數(shù)據(jù)流的傳輸容量，-資源控制裝置，用于控制哪些傳輸站同時工作在活動模式，其特征在于，所述方法包括-資源控制裝置保證同時工作在活動模式的傳輸站的自己的數(shù)據(jù)流所需的特定傳輸容量的總和不超過總線裝置的可用的傳輸容量，-至少一個傳輸站使通過總線裝置能讀出代表所述至少一個傳輸站的自己的數(shù)據(jù)流所需的特定傳輸容量的碼，-并且資源控制裝置通過總線裝置讀出該碼，并使保證基于所讀出的該碼。
2.如權利要求1所述的用于操作數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)的方法，其中，每個站點在數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)的拓撲結構中有它自己的位置，其中，用于每個傳輸站的數(shù)據(jù)流的傳輸所需的拓撲傳輸容量取決于相關的傳輸站的特定傳輸容量以及自己的位置，所述方法還包括-資源控制裝置更新拓撲結構的表示，并保證可用的總線裝置的傳輸容量不小于同時工作于活動模式的傳輸站的相應數(shù)據(jù)流所需的拓撲傳輸容量的進一步總和，如果所有所述站點要在使所要求的拓撲傳輸容量最大的拓撲結構中占據(jù)一個位置的話。
3.如權利要求1所述的用于操作數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)的方法，其中，每個站點在數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)的拓撲結構中有它自己的位置，其中，用于每個傳輸站的數(shù)據(jù)流的傳輸所需的拓撲傳輸容量取決于相關傳輸站的相應傳輸容量以及自己的位置，所述方法還包括-資源控制裝置更新拓撲結構的表示，并保證同時工作于活動模式的傳輸站的相應數(shù)據(jù)流所需的拓撲傳輸容量的進一步總和不超過總線裝置的可用的傳輸容量。
4.如權利要求1、2或3所述的用于操作數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)的方法，其中，所述碼是傳輸容量的數(shù)字數(shù)值表示，它可以直接進行算術操作。
5.如權利要求1、2、3或4所述的用于操作數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)的方法，其中，資源控制裝置包括一個資源控制站，并且所述方法還包括-資源控制站通過總線裝置控制傳輸站。
6.如權利要求5所述用于操作數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)的方法，其中，資源控制裝置包括一個資源分配站，所述方法還包括-響應通過總線裝置接收一個請求，只要有足夠的未保留的傳輸容量可用于相關的傳輸站，資源分配站就為一個傳輸站保留一部分可用傳輸容量。
7.一種操作用在數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)中的一組傳輸站的方法，所述數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)包括-若干站點，至少包括兩個傳輸站，每個傳輸站可以切換到一個活動模式，在這個模式中，相關的傳輸站以數(shù)字形式傳輸一個自己的數(shù)據(jù)流，對此，至少需要相關傳輸站特定的傳輸容量，-總線裝置，其互連所述若干站點并具有一個可用于在站點間傳輸自己數(shù)據(jù)流的傳輸容量，-資源控制裝置，用于控制哪些傳輸站同時工作在活動模式，其特征在于，所述方法包括-所述組的不同成員需要相互不同的特定傳輸容量用于傳輸自己的數(shù)據(jù)流，以及-每個傳輸站還包括使通過總線裝置能讀出代表由所述組的相關傳輸站傳輸自己的數(shù)據(jù)流所需的特定傳輸容量的自己的碼的讀裝置。
全文摘要
一種用于操作數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)的方法，該數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)包括若干站點(10－15)，至少包括兩個傳輸站(11，12，15)，每個傳輸站(11，12，15)可以切換到一個活動模式，在這個模式中，相關的傳輸站(11，12，15)以數(shù)字形式傳輸一個相應的數(shù)據(jù)流，連接所述若干個站點(10－15)的總線裝置(17，18a，18b)，用于控制哪些傳輸站(11，12，15)同時工作在活動模式的資源控制裝置(11)。該方法包括資源控制裝置保證同時工作在活動模式的傳輸站的自己的數(shù)據(jù)流所需的特殊傳輸容量的總和不超過總線裝置的可用的傳輸容量，至少一個傳輸站使通過總線裝置能讀出一個代表所述至少一個傳輸站的自己的數(shù)據(jù)流所需的特殊傳輸容量的碼，并且資源控制裝置通過總線裝置讀出該碼，并基于所讀出的碼進行保證。
文檔編號H04J3/14GK1921434SQ20061010079
公開日2007年2月28日 申請日期1996年5月28日 優(yōu)先權日1995年6月15日
發(fā)明者T·A·H·M·蘇特斯, R·W·J·J·塞爾耶斯, R·H·J·布勞克斯, J·F·羅森格倫 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司