(57)【要約】【課題】時分割多重化双方向データバスによるデータリンクのための双方向通信を提供するためのシステムおよびその方法を提供する。【解決手段】本システムは、データリンクにインターフェース連結し、第１データ通信状態、第２データ通信状態、および完全な不活性状態の少なくとも１つの状態で動作するように構成されたデータリンクインターフェース部を備える。前記第１データ通信状態は、データリンクインターフェースを経由して第１データ通信部を通信させて、かつ第２データ通信部を不活性にさせる。前記第２データ通信状態は、前記第１データ通信部を不活性状態で存在させて、かつ前記データリンクインターフェースを経由して前記第２通信部を通信させる。前記完全な不活性状態は、前記第１および前記第２データ通信部を不活性状態にさせる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
データリンクにインターフェース連結し、第１データ通信状態、第２データ通信状態、および完全な不活性状態の少なくとも１つの状態で動作するように構成されたデータリンクインターフェース部を備え、前記第１データ通信状態は第１データ通信部をデータリンクインターフェースを経由して通信させて、かつ第２データ通信部を不活性にし、前記第２データ通信状態は前記第１データ通信部を不活性状態にして、かつ前記第２通信部を前記データリンクインターフェースを経由して通信させ、前記完全な不活性状態は前記第１および前記第２データ通信部を不活性状態にする、
システム。
【請求項２】
前記システムはクロック信号をさらに含み、前記クロック信号は少なくとも３つのクロックサイクルに区分される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
データバス用の第１および第２双方向データ通信部を時間多重化する方法であって、
データリンクを提供し、
データリンクインターフェース部によって用いられるクロック信号を提供し、前記データリンクインターフェース部はデータリンクに動作可能に接続し、前記データリンクインターフェース部は、第１データ通信状態、第２データ通信状態、および完全な不活性状態の少なくとも１つの状態で動作し、
前記クロック信号を少なくとも３つのクロックサイクルに区分し、
前記第１通信状態の間、前記データリンクを経由してデータを前記第１データ通信部から伝送し、前記第１データ通信状態は少なくとも３つのクロック状態の１つの間に存在し、
前記第２通信状態の間、前記データリンクを経由してデータを前記第２データ通信部から伝送し、前記第２データ通信状態は少なくとも３つのクロック状態の１つの間に存在し、
前記完全な不活性状態の間、前記第１および前記第２データ通信部をトライステート状態にし、前記完全に不活性な状態が前記第１および前記第２データ通信状態の間の少なくとも３つのクロックサイクルの１つの間に存在することを含む、方法。
【請求項４】
データバス用双方向通信を提供するシステムであって、
クロック信号を発生するように構成されたデータリンクインターフェース部を備え、前記データリンクインターフェース部はデータリンクとインターフェースを行い、第１データ通信状態、第２データ通信状態、および完全に不活性状態の少なくとも１つの状態で動作し、前記第１データ通信状態は前記クロック信号の第１クロックサイクルの間存在し、前記第２データ通信状態は前記クロック信号の第２クロックサイクルの間存在し、
第１データ通信部が前記データリンクインターフェースを経由して通信するように構成され、第２データ通信部が前記第１データ通信状態の間トライステートされ、
前記第２データ通信部が前記データリンクインターフェースを経由して通信するように構成され、前記第１データ通信部が前記第２データ通信状態の間トライステートされ、
前記完全な不活性状態は前記クロック信号の第３クロックサイクルに存在し、前記第３クロックサイクルは前記第１と前記第２クロックサイクルの間に存在し、前記完全な不活性状態は前記第１および前記第２データ通信部をトライステートにさせる、
システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は一般的なデータバスシステムに関し、さらに詳細には、双方向データバス上で時分割多重化を使用して、動作コスト、システムの複雑さを低減し、バスの使用を増加させ、ノイズを低減し、および／または２個以上のデータバスを１個に結合することに関する。
【背景技術】
【０００２】
双方向データバスは、相互接続された部品（または「カード」）間のデータおよび／または電力を移動する演算システムに用いられる。単方向バスシステムにおいては、典型的に１つのデバイスだけがデータを伝送し、他のデバイスはデータを受信する。対照的に、多重デバイスは、双方向バスシステム中にデータを伝送および／または受信することができる。各受信デバイスが、そのデバイスを目的としてデータが伝送されているかどうかを知るために、バスアドレスが用いられる。他の形態ではなくバスを用いる利点は、一般にバスは、複数のデバイスに同じ物理的媒体、例えば電気ワイヤを用いる設計概念に従うということである。データを伝送するのに用いられるデバイスまたは複数のデバイスは、場合によってデータリンクと称される。データリンクは１個以上のバスを含んでもよく、および／または１個のバスはデータリンクの一種であると考えられる。バスは、ＰＣＢ基板上にエッチングすることのできる１個以上のワイヤを含んでもよい。多くのデータバスシステムは、コネクタ仕様、周波数範囲、デジタル変調技術、コリジョン回避アルゴリズム、コリジョン検出アルゴリズム、および標準に従う他の特徴を含むことのできる「標準」を用いる。標準を使用することによって、複数の製造者が、標準化されたコネクタを経由してバスへ容易に接続することのできる、競合および非競合カードを設計することが可能になる。バスに接続されたカードの各々が標準に従う限り、カード間の相互動作可能性が存在するはずである。
【０００３】
場合によって、標準のいくつかの態様は適用されず、および／または実施されない。例えば、製造者がバス標準に従う広範囲に入手可能な集積回路デバイスの使用は望むが、空間の制限などのためにコネクタの使用については望まなければ、製造者は彼らの製品に必要な範囲でのみバス標準を用いることができる。この場合、集積回路インターフェースデバイスに関して用いられる特別のワイヤ接続が必要である。この手法を用いると、広範囲に入手可能な集積回路インターフェースデバイス、例えば、集積回路バストランシーバを使用するので、開発、製造、および／またはデバイスのコストを節約することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、この手法には制限がある。例えば、設計固有の空間制限により標準的なコネクタの使用が妨げられるならば、複数のデバイスをバスに接続する他の方法を見つけることが必要である。また、望ましい全ての特徴を与えるためには、製品が複数のデータリンクを必要とする状況が生じる。そのため、複数のデータリンクは、必要とされる追加部品のために、製品に対して望ましくない複雑さを加えることがある。また、複数のデータリンクを互いに接近させると、１つのデータリンクと他のデータリンクとの間に起こり得る望ましくない容量性、誘導性、または伝導性結合によるクロストークが発生する可能性が高まる。クロストークの可能性を低減するためには、２つのデータリンク間またはデータリンクと自由空間との間のいずれかに追加の接地および／または遮蔽が必要である。さらに、政府の規制によって、複数のデータリンクも含めてデバイスの伝送できる電磁気エネルギー量が制限されるので、これは遮蔽および／または追加の接地の必要性をさらに高める。これらの態様および増加する電源および増加する熱などの他の態様のため、デバイスまたはシステムが含むことのできるデータリンクおよび／またはバスの数を制限する必要を生じる。したがって、上述の欠点のない２つの双方向性バスの結合を可能にする必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の態様によれば、時分割多重化双方向データバスによるデータリンクのための双方向通信を提供するためのシステムおよびその方法が提供され、ピン接続数を低減しノイズの多い環境と複数のバスの使用に伴うクロストーク、例えば、外部から誘起された電気的ノイズおよび／または終端されない伝送線による信号反射、を最小にすることが可能になる。他の態様として、本開示は、２つ以上の双方向データバスを単一の時間多重化双方向バスインターフェースに結合し、時分割多重化（「ＴＤＭ」）を用いて、２つ以上のデータバスの連続的なデータのストリーミングをサポートする方法と考えることができる。当分野で周知のように、ＴＤＭは一種の多重化であり、２つ以上の信号が１つの通信チャンネル中で副チャンネルとして同時に伝送されるが、物理的にはチャンネル上で交互に行われる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本開示は、時分割多重化双方向データバスによるデータリンクのための双方向性通信を提供するためのシステムおよびその方法を提供し、ピン接続数を低減しノイズの多い環境と複数のバスの使用に伴うクロストーク、例えば、外部から誘起された電気的ノイズおよび／または終端されない伝送線による信号反射、を最小にすることが可能になる。他の態様として、本開示は、２つ以上の双方向データバスを単一の時分割多重化双方向バスインターフェースに結合し、時分割多重化（「ＴＤＭ」）を用いて、２つ以上のデータバスの連続的なデータのストリーミングをサポートする方法と考えることができる。当分野で周知のように、ＴＤＭは一種の多重化であり、２つ以上の信号が１つの通信チャンネル中で副チャンネルとして同時に伝送されるが、物理的にはチャンネル上で交互に行われる。
【０００７】
本開示の実施形態において、２つの双方向バスＡおよびＢは、図１に示されるように、データバスＡおよびＢの組み合わせを表す単一バスインターフェースシステム１００へ結合される。システム１００は、データリンク１１０を通るデータの連続的なストリーミングをサポートする単一組のコネクタピンおよび接地（図示せず）をさらに含む。本開示によれば、データリンク１１０を通るデータの連続的なストリーミングは、バスＡおよびバスＢなどの２つの双方向バスを結合し、ＴＤＭを用いてシステム１００のデータサイクルを複数の時間スロットまたはクロックサイクルに区分することによって達成される。
【０００８】
例えば、図３は、図１のシステム１００の機能シミュレーションから得られる例示的データサイクル順序を示すタイミング図を示している。本実施例において、システム１００のデータサイクルは４つの部分に区分され、４つのタイムスロットまたはクロックサイクルの順序が多重化される。第１のタイムスロット1および第３のタイムスロット3は、それぞれバスＡおよびバスＢに割り当てられて、システム１００を通してデータを通信する。第２タイムスロット2および第４タイムスロット4は第１のタイムスロット1および第３のタイムスロット3の間で完全な不活性状態に割り当てられ、当分野で理解されるように、バスの設定と双方向データストリーミングとに適応する十分な時間が可能である。
【０００９】
システム１００のデータサイクル中の完全な不活性状態は、通常「トライステート」と呼ばれ、例えば、特定のタイムスロットnまたはクロックサイクルの間の高いインピーダンス状態に存在するシステム１００の全てのＩ／Ｏピン（図示せず）の結果である。使用に際して、例えば、タイムスロット2間のバスＢが不活性であることは、バスＡのデータ通信中、トライステートのシステム１００がタイムスロット1に従うのに十分な時間をバスＡに与える。タイミング図は例示のためだけであり、バスＡおよびバスＢの連続的なデータストリーミングを達成する他の技術を用いて、図３に示したものとは異なる機能シミュレーション結果を得ることができ、本開示の範囲であると考えられることを理解すべきである。
【００１０】
ここで図面を参照すれば、図１は、本開示の実施形態による時間多重化双方向データバスを提供するシステム１００のブロック図を示す。データ通信部１０２および１０４は、それぞれＡ1およびＡ2として画かれる双方向バスＡを形成し、バスインターフェース部１０６および１０８は、それぞれＢ1およびＢ2として画かれる双方向バスＢを形成する。データ通信部１０２〜１０８の各々は、例えば、集積回路、１組のトランジスタ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサなどとすることができる。
【００１１】
加えて、あるいは代わりに、データ通信部１０２〜１０８の任意の１つは、例えば、Ｃｏｍｐｌｅｘ  Ｌｏｇｉｃ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｄｅｖｉｃｅ（ＣＬＰＤ）、Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ（ＦＰＧＡ）などのプログラム可能な論理デバイス、および／またはプログラム可能なアレーロジック（ＰＡＬ）とすることができる。データ通信部１０２〜１０８の各々は、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、または揮発性および／または不揮発性メモリ記憶を提供するデバイスを含む他のデータおよび／または命令保有デバイスに記憶されたＴＤＭを支援するソフトウェアを用いることができる。例えば、ソフトウェアを用いて、システム１００の現在の状態を認識し、それに応じてデバイスを命令するようにデバイスをプログラムすることができる。
【００１２】
続いて図１を参照すれば、第１データリンクインターフェース部１１２および第２データリンクインターフェース部１１４は、データリンク１１０を経由して動作可能に通信できるよう構成される。使用の際に、データリンクインターフェース部１１２はデータリンク１１０を経由してデータ通信部１０２と１０４との間を動作可能に通信することを可能にし、および同様に、データリンクインターフェース部１１４はデータ通信部１０６と１０８との間を動作可能に通信することを可能にする。データリンク１１０は、デジタルデータ通信の可能な任意の技術、例えば、データ通信部１０２〜１０８などの複数のデバイス間デジタル通信を提供するバックプレーンとすることができる。例えば、データリンク１１０は、データリンク１１０に接続された部品間のデジタル通信を提供するＶＭＥバックプレーンとすることができる。
【００１３】
使用の際に、データリンクインターフェース部１１２は、データ通信部１０２および１０６（Ａ1およびＢ1）を動作可能にデータリンク１１０に接続することを可能にする。同様に、データリンクインターフェース部１１４は、データ通信部１０４および１０８（Ａ2およびＢ2）を動作可能にデータリンク１１０に接続することを可能にする。データ通信部１０２、１０４、１０６、１０８の各々は、不活性状態またはトライステートで存在することができる。
【００１４】
例えば、データ通信部１０２〜１０８は、データ通信部１０２〜１０８の任意の１つとデータリンク１１０との間のインピーダンスを、データリンク１１０とデータ通信部との間のデジタル通信が制限されるレベルに高めることのできるハードウェアを含むことができる。この場合での使用の際に、データリンクインターフェース部１１２は、データ通信部１０２および１０６のいずれかがデータリンク１１０と通信することを防止し、データリンクインターフェース部１１４は、データ通信部１０４および１０８のいずれかがデータリンク１１０と通信することを防止する。実施形態において、データ通信部１０２、１０４、１０６、１０８の各々は、不活性状態またはトライステートに存在することを可能にするために必要なハードウェアおよび／またはソフトウェアを提供することができる。
【００１５】
ここで図２を参照すると、システム１００（図１）の動作を表す状態図が示される。動作中に、システム１００は全体的に不活性状態２０４または２０８、もしくは通信状態２０２または２０６の任意の１つとすることができる。システム１００（図１）は逐次的に状態２０２から状態２０４、状態２０６、状態２０８へ進み、最終的に状態２０２へ戻って手順を再開始する。システム１００が活性であるとき、上述の手順はデータ通信が行われているかどうかに拘わらず無限に継続することができる。このような動作の機能シミュレーションは図３に示され、図１のシステム１００の状態に対してデータリンク１１０で行っているデータ通信を示している。
【００１６】
完全な不活性状態２０４または２０８の間、データ通信部１０２、１０４、１０６、１０８の各々は不活性状態またはトライステートで存在し、したがって、データリンク１１０を経由してデータにアクセスおよび／または伝送することは不可能である。図３を参照すれば、これは例示のためにタイムスロット2またはタイムスロット4で表すことができる。データ通信部１０２、１０４、１０６、１０８の不活性状態またはトライステートは、対応するデータ通信部と接続しないデータリンクインターフェース部１１２および１１４に起因することを理解すべきである。代わりに、および／または加えて、データリンクインターフェース部１１２および１１４は、対応するデータ通信部間を接続させて不活性にし、それによって不活性状態またはトライステートにすることができる。ここでは、図３において、タイムスロット1の間に、バスＡ、バスＢ、およびデータリンク１１０はトライステートであることに注目されたい。
【００１７】
図２と共に図３を参照すれば、通信状態２０２は手順を開始し、タイムスロット1に相当する。タイムスロット1の間、バスＡは活性、すなわち、データ通信部２０２および２０４はデータリンク１１０を用いて互いの間を通信しているが、バスＢは不活性またはトライステート、すなわち、データ通信部１０６および１０８は不活性状態またはトライステートに置かれる。
【００１８】
通信状態２０４の間、データ通信部１０２および１０４はデータリンク１１０を完全に用いることができ、これは図３において標識「データＡ」で示され、タイムスロット1で示されるタイミング図のデータリンク部分を占める。各タイムスロット1〜nの間、固定した時間が状態２０２、２０４、２０６、２０８の各々によって占められることを理解すべきである。これは、１つのＴＤＭの形の実施例である。当分野で典型的であるように、システム１００の同期化は、例えば、クロック非同期修正能力を有する外部クロックまたは内部クロックのいずれかを用いるクロック信号利用によって実施することができる。
【００１９】
通信状態２０４の間に、データ通信部１０２および１０４の間で行うことのできる通信は、ハンドシェイキング、パケット通信、レイヤパケットプロトコル、および／または追加の多重化技術を含むことができるが制限されない。使用に際して、通信は同期化または同期化通信および／または並列または直列通信を用いることができる。
【００２０】
さらに図２と共に図３を参照すれば、タイムスロット1に割り当てられた時間の後に生じる次の状態は完全な不活性状態２０４である。完全な不活性状態２０４は、タイムスロット2に相当し、バスＡおよびバスＢの両方が不活性状態またはトライステートである。これはタイムスロット2で示され、バスＡ、バスＢ、およびデータリンク１１０の各々がトライステートにあるものとして示される。完全な不活性状態２０４を有することでコリジョンの発生を防止し、データ通信部２０２、２０４、２０６、２０８の１つがデータリンク１１０の駆動を試みる。完全な不活性状態２０４および２０８がないと、データ通信部２０２〜２０８のうちの１つ以上が、システム１００を同時に駆動することを試みることが可能であり、その結果通信エラーになる。
【００２１】
例えば、データ通信部１０２がデータ通信部１０４に伝送しており、様々な部品の僅かなタイミングずれのために、データ通信部１０８がデータ通信部１０６からデータの「受信」の開始を試みるならば、データ通信部１０２によって伝送されているいくつかの電気的信号は、データの発信元の識別をすることのできないデータ通信部１０８によって不適切に遮断されるであろう。
【００２２】
さらに、データリンク１１０を「駆動」する回路は矛盾する電圧の駆動を試みることがある。例えば、データ通信部１０２がデータリンク１１０の特定のワイヤに「５ボルト」（「１」に相当する）を印加することを試み、データ通信部１０６がデータリンク１１０の同様のワイヤを「接地」（「０」に相当する）することを試みるならば、データ通信部１０２はできる限り電流を増加させ、データ通信部１０６はできる限り電流を低下させることを同時に試みるであろう。この状況は、暴走を招き、部品は損傷および／または破壊されるであろう。それらのコリジョンが検出可能であったとしても、これらのコリジョンを補償するためにデータリンク１１０の使用が減少するであろう。
【００２３】
再び図２を参照すれば、タイムスロット3（図３）に相当する通信状態２０６は、上述のように通信状態２０２に類似しているが、バスＢは活性である。使用の際に、タイムスロット3（図３）の間、データリンク１１０はバスＢによって使用されており、すなわち、バスＢは活性状態にあるものとして示され、バスＡは不活性またはトライステートにあるものとして示される。タイムスロット3の間、データ通信部１０６および１０８の間の通信は動作可能であるが、データ通信部１０２および１０４は不活性である。タイムスロット3の間、バスＢの双方向バス通信を行うことができ、当分野で既知の任意の双方向バス通信を含むことができる。
【００２４】
状態２０６は、図２の状態図２００に示したように、手順中完全に動作不可能な状態２０８が続く。動作不可能な状態２０８は、上述のように、完全に動作不可能な状態２０４に類似しており、全てのデータ通信部１０２〜１０８が不活性であるタイムスロット4（図３）に相当し、したがって、データリンク１１０を不活性にする。再び、完全に動作不可能な状態２０８はコリジョンを防止し、データリンク１１０をさらに効率的に使用する。完全に動作不可能な状態２０８の後、データサイクルは通信状態２０２へ進み、それによって手順を再開始する。手順は無限に継続することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本開示の実施形態による時間多重化双方向データバスを含むシステムのブロック図である。
【図２】本開示による時間多重化双方向バスの動作を表す状態図である。
【図３】本開示の機能シミュレーションを示すタイミング図である。
【図１】
2008176790.tif 000003
【図２】
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【図３】
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