用于供电单元的单线并发双向通信的制作方法
【专利说明】用于供电单元的单线并发双向通信
[0001]背景
[0002]通信系统中的设备彼此通信，以便例如交换信息或做出请求。例如，可以从计算设备向供电单元做出向该计算设备内的组件(诸如微处理器、盘驱动器或风扇)或该计算设备外的组件(诸如另一计算设备或传感器)提供特定电力供应的请求。在某些情况下，供电单元可将AC干线电源转换成具有适于负载的电流和电压特性的经调节的低电压DC功率。在另一示例中，传感器可使用调制方案来向主设备报告诸如读数或诊断数据之类的数据。
[0003]然而，现有的通信系统在通信时间、成本和灵活性方面并未进行优化。
[0004]概述
[0005]本文描述的技术提供了一种其中第一和第二设备彼此通信的通信系统。在一种方法中，通信在一条线上是双向且并发的。第二设备可以经由在第一和第二设备之间延伸的控制线上的信号来提供消息。第一设备接收并识别消息并且可采取例如所请求的某一动作。此外，第一设备通过修改信号但不向其增加功率来向第二设备发送消息。例如，信号的电压可被持续地或周期性地下拉以提供经修改的信号。第二设备识别经修改的信号并且可采取相应的动作。
[0006]在一种方法中，通信系统包括连接到诸如导线之类的控制线的第一端的第一设备以及连接到该控制线的第二端的第二设备。第二设备包括信号生成器和接收器，这两者都连接到控制线的第二端。信号生成器在控制线的第二端生成信号，其中该信号表示从第二设备到第一设备的消息。例如，该消息可以是提供特定功率输出的请求、从传感器报告的数据或其他信息。第一设备包括信号识别器和信号修改器，这两者都连接到控制线的第一端。信号识别器从信号中识别来自第二设备的消息。例如，信号可由与来自第二设备的消息相关联的频率、脉冲宽度、占空比和/或振幅表征。消息可包括例如一位或多位数据。
[0007]第一设备的信号修改器对信号识别器作出响应以提供对信号的修改，其中对信号的修改表示从第一设备到第二设备的消息。第二设备的接收器从对信号的修改中识别来自第一设备的消息并采取某一相应动作。例如，在对特定功率输出的请求的情况下，第二设备可以是当来自第一设备的消息是所请求的功率输出在例如与控制线分开的电力线上就绪的确认时指示受电组件通电的控件。在报告传感器数据的情况下，来自第一设备的消息可以是已经接收到传感器数据的确认。或者，基于第一设备对传感器数据的处理，来自第一设备的消息可指示第二设备继续获取读数、停止获取读数、更频繁或更不频繁地获取读数，等等。控制线上的经修改的信号可并发地包括来自第一和第二设备两者的消息，以使得一个设备不必在提供其自己的消息之前等待另一设备完成。
[0008]提供本概述是为了以简化的形式介绍将在以下详细描述中进一步描述的概念选择。本概述并非旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。
[0009]附图简述
[0010]在各附图中，相同编号的元素彼此对应。
[0011]图1A描绘了其中第一设备100经由单条控制线110和接地111来与第二设备120通信的通信系统SYSl的示例。
[0012]图1B描绘了基于图1A的通信系统的通信系统SYS2的示例实现，其中供电单元(PSU) 130是第一设备的示例，且设备A 131和设备B 132各自是第二设备的示例。
[0013]图1C描绘了基于图1A的通信系统的通信系统SYS3的另一示例实现，包括可启用功能A和B的第一设备100A以及第二设备120A。
[0014]图1D描绘了基于图1C的通信系统的通信系统SYS4的附加细节，包括可启用供电功能A或B并在供电功能A或B被启用时修改控制线上的信号的第一设备100B以及包括受电组件125的第二设备120B。
[0015]图1E描绘了作为图1D的通信系统的替换的通信系统SYS5，包括可启用供电功能A或B并根据哪一个功能被启用来修改控制线上的信号的第一设备100C以及第二设备120B。
[0016]图1F描绘了作为图1A的通信系统的另一示例实现的通信系统SYS6，包括可使用AC波形来修改控制线上的信号的第一设备100D以及第二设备120D。
[0017]图1G描绘了作为图1A的通信系统的另一示例实现的通信系统SYS7，包括作为供电单元的第一设备100E，该供电单元插入墙壁插座并连接到作为第二设备120E的计算设备。
[0018]图2A描绘了通信系统中的示例方法。
[0019]图2B描绘了图2A中的关于通信系统中的第二设备的方法的步骤200和203的附加细节。
[0020]图2C描绘了图2A中的关于通信系统中的第一设备的方法的步骤201和202的附加细节。
[0021]图3A-4C描绘了能够在如本文描述的通信系统中的控制线上使用的信号的示例波形，其中每一个信号包括未经修改的初始波形部分以及之后的经修改的波形部分。
[0022]图3A描绘了信号的示例，包括处于初始电平的未经修改的DC波形部分300或302以及之后各自处于降低的DC电平的经修改的DC波形部分302或303。
[0023]图3B描绘了信号的示例，包括图3A的未经修改的DC波形部分300以及之后的具有第一频率Ι/tpa和第一占空比tal/tpa的经修改的AC部分310。
[0024]图3C描绘了信号的示例，包括图3A的未经修改的DC波形部分300以及之后的具有第二频率Ι/tpb的经修改的AC部分320。
[0025]图3D描绘了信号的示例，包括图3A的未经修改的DC波形部分300以及之后的具有图3B的第一频率Ι/tpa和第二占空比ta2/tpa的经修改的AC部分330。
[0026]图3E描绘了信号的示例，包括未经修改的AC部分340以及之后的处于降低的振幅的经修改的AC波形部分342，其中图3B的频率Ι/tpa和占空比在整个信号中是恒定的。
[0027]图3F描绘了信号的示例，包括未经修改的AC波形部分350以及之后的处于第一降低振幅(降低50% )的经修改的AC波形部分352，其中图3C的频率Ι/tpb和占空比在整个信号中是恒定的。
[0028]图3G描绘了信号的示例，包括未经修改的AC波形部分350以及之后的处于第二降低振幅(降低75% )的经修改的AC波形部分358，其中图3C的频率Ι/tpb和占空比在整个信号中是恒定的。
[0029]图3H描绘了信号的示例，包括图3E的具有第一频率的未经修改的AC部分340以及之后的通过以较高频率调制未经修改的AC部分340来获取的经修改的AC波形部分361。
[0030]图31描绘了信号的示例，包括图3E的具有第一频率的未经修改的AC部分340以及之后的通过在电压降低20%的情况下以较高频率调制未经修改的AC部分340来获取的经修改的AC波形部分371。
[0031]图3J描绘了 AC信号377、从AC信号377形成的半波AC信号378以及波形部分379，该波形部分379响应于半波AC信号378来指示晶体管的导电或非导电状态，这些状态能够在图1F的系统中被用来提供图31中的较高频率。
[0032]图4A描绘了信号的示例，包括未经修改的DC波形部分400以及之后的其中脉宽调制被用来传递数据的经修改的波形部分409。
[0033]图4B描绘了信号的示例，包括图4A的未经修改的DC波形部分400以及之后的其中频率调制被用来传递数据的经修改的波形部分419。
[0034]图4C描绘了信号的示例，包括图4A的未经修改的DC波形部分400以及之后的其中振幅调制被用来传递数据的经修改的波形部分429。
[0035]图5是作为图1A的通信系统的另一示例实现的通信系统SYS8的框图。
[0036]图6是作为图1A的通信系统的另一示例实现的通信系统SYS9的框图。
[0037]详细描述
[0038]本文描述的技术包括其中第一和第二设备能够在一条携带数据的线上双向地且并发地彼此通信的通信系统。通信系统的示例出现在例如其中各种组件能够彼此通信的计算系统中。一般而言，一个设备可要求另一设备执行一功能。例如，控件可以代表需要电力来操作的另一组件向供电单元发送对特定功率输出的请求。作为响应，供电单元可以开启电源并告知该控件准备好使用特定功率输出。该控件进而能够激活组件，从而知晓该组件将使用该特定功率输出来适当地操作。例如，诸如盘驱动器或冷却风扇之类的组件可使用12V功率，而诸如外设或微处理器之类的组件可使用3.3V或5V功率。此外，低或高功率输出能够以诸如12V等给定电压提供。所请求的功能可以是启用特定功率输出以及在特定功率输出就绪时报告。在通信系统的另一示例中，传感器向另一设备传递数据。存在通信系统的许多其他示例。
[0039]在本文描述的通信系统的情况下，能够通过单条控制火线和地线在各设备之间进行双向通信。此外，双向通信可以是并发的。这提供了通信时间、成本和灵活性方面的优势。例如，与对每一个方向使用单独线(例如，第一线用于从第一设备到第二设备的通信，而第二线用于从第二设备到第二设备的通信)的双向通信相比，成本降低。与使用主从关系来轮流在单条线上通信的设备之间的双向通信相比，通信时间减少且灵活性提高。在使用主从关系的情况下，主设备告知从设备它何时可以通信，并且通信串行地而不是并发地进行。多个从设备可以轮流与一个主设备通信。然而，主从方法限制设备通信的能力，串行通信耗费额外的时间，并且需要附加智能来协调通信。在任何情况下，还使用附加地线作为从中定义其他一条或多条线上的电位的基准。
[0040]在一个可能的实现中，此处提供的技术允许通过在不向由一设备(例如，第一设备)生成的信号增加功率的情况下使用另一个设备(例如，第一设备)来修改该信号来在单条线上并发地进行双向通信。例如，第二设备可使用有源组件(消耗功率)，诸如信号生成器。第一设备可使用诸如电阻器、晶体管、和/或电容器之类的可消耗功率但不向信号增加功率的无源组件。在一个可能的实现中，第一设备另外可以使用有源组件，但不向信号增加功率。此外，设备无需共享公共时钟或以其他方式同步。在一种方法中，通过以固定或周期性方式下拉信号的电压以导致第二设备感测到的振幅、占空比、脉冲宽度和/或频率改变来修改信号。可使用各种信令和调制技术。可使用低通滤波器来将第一设备的一部分与信号电压中引入的高频变化隔离。
[0041]图1A描绘了其中第一设备100经由单条控制线110和接地111来与第二设备120通信的通信系统SYSl的示例。第一设备100包括功能101、控件102、相关联的存储器103、信号识别器104、信号修改器105以及一个或多个电源106。第一设备(例如，一个或多个电源)可以经由诸如图1G中所描绘的插头和插座来连接到诸如AC干线(例如墙壁电源)之类的电源151。第二设备120包括控件121、相关联的存储器122、接收器123、信号生成器124以及受电组件125(例如，在操作时使用电力的组件)。控制线(CL)IlO和电力线(PL) 112在各设备之间延伸，并且这些设备与共用接地(G) 111通信。控制线和电力线可以是单独的电缆/线或其他导电元件。控制线和电力线可以是金属的。当被用来启用第一设备的功率输出时，控制线可以是功率使能线。
[0042]控制线(精确地)是一条线，其中第一设备和第二设备之间的通信在这一条线上是双向且并发的。例