用于多分支数字总线的方法和装置的制造方法
【专利说明】用于多分支数字总线的方法和装置
[0001] 优先权
[0002] 本专利申请要求于2014年3月17日提交的并且名称为"METHODSANDAPPARATUS FORMULTI-DROPDIGITALBUS"的共同拥有、共同未决的美国专利申请序列号14/216, 370 的优先权，其要求于2013年3月15日提交的并且名称为"METHODSANDAPPARATUSFOR MULTI-DROPDIGITALBUS"的共同拥有、共同未决的美国临时专利申请序列号61/799,016 的优先权，上述每一者全文以引用方式并入。
【背景技术】
[0003] 1.抟术领域
[0004] 本公开整体涉及数字总线技术领域，并且在一个示例性实施例中更具体地涉及实 时数字音频总线操作。
[0005] 2.背景抟术
[0006] 某些工业设计考虑对于消费电子设备而言尤为重要；这些考虑通常包括成本、尺 寸和功率消耗。设备制造商不断寻求改进和优化设备设计以迎合消费者变化的口味。具有 显著可察觉的影响的一个领域是数字音频总线构造。
[0007] 简而言之，数字音频设备通过将音频信号转换为数字信号或将数字信号转换为音 频信号来记录、存储以及复制声音。现有的消费电子设备常常被装备到多个数字音频外围 设备。此类数字音频外围设备的常见实例包括例如扬声器、耳机、麦克风、录音机等。
[0008] 无处不在的数字音频设备已为刺激新设备功能和用途提供了独特的机会。此类功 能可包括例如音频设备联网、轻型设备外围设备等。遗憾的是，现有的数字音频总线技术需 要大量的设备"基板面"（即管脚和封装），从而限制了积极的形状因数设计。因此，需要新 的经改进的数字音频总线技术。
【发明内容】
[0009] 本公开通过提供特别是改进的装置和方法来满足上述需求，该改进的装置和方法 涉及用于实时数字音频总线操作的方法和装置。
[0010] 在一个方面，公开了数字总线架构。在一个实施例中，架构包括双向的时分复用 (TDM)信令协议，其中该协议在接口上针对实时数字数据来启用多分支连通性。在一种变型 中，架构进一步包括三电平信令方案，该三电平信令方案被配置为使得第一总线节点能够 向一个或多个其他总线节点提供时钟和数据信号，和/或从其他总线节点中的任一总线节 点接收时钟和数据信号。
[0011] 在另一个实施例中，数字总线架构包括：时分复用（TDM)信令协议，该TDM信令协 议被配置为传输包括实时数字数据的时钟信号，该时钟信号被配置为在接口上针对实时数 字数据来启用多分支连通性。
[0012] 在另一方面，公开了数字音频网络。在一个实施例中，网络包括一个或多个总线节 点，每个节点可包括一个或多个音频源和音频宿，该网络被配置为根据如下方法来操作，该 方法包括总线节点对音频网络的控制进行仲裁，并传输具有边沿过渡的实时时钟和具有逻 辑电平的数据。在一种变型中，总线节点从网络的总线节点中的任一总线节点接收时钟和 数据。
[0013] 在另一方面，公开了一种操作包括一个或多个总线节点的数字音频网络的方法， 其中每个节点包括一个或多个音频源和/或音频宿。在一个实施例中，该方法包括对音频 网络的控制进行仲裁、接收待传输至一个或多个总线节点中的至少一个总线节点的音频数 据以及传输具有边沿过渡和逻辑电平的实时时钟，其中实时时钟至少基于所接收的音频数 据来配置。
[0014] 在另一方面，公开了简化的数字数据接口。在一个实施例中，该接口包括双线式信 令导体接口和逻辑部件，该逻辑部件被配置为在导体接口上实施时分传输协议，以便针对 数字数据的传输来启用单端信令。
[0015] 在另一个实施例中，简化的数字数据接口包括双线式信令导体接口和逻辑部件， 该逻辑部件被配置为在导体接口上实施时分传输协议，以便针对数字音频数据的接收来启 用单端信令。
[0016] 本领域的普通技术人员参考如下附图和示例性实施例的详细描述将会立即理解 本文所述的其他特征和优点。
【附图说明】
[0017] 图1为一个示例性音频源的逻辑框图。
[0018] 图2为与图1所示的示例性音频源一起使用的一个简化的单端三电平总线驱动器 的逻辑框图。
[0019] 图3为与图1所示的示例性音频源一起使用的一个简化的差分三电平总线驱动器 的逻辑框图。
[0020] 图4为一个示例性音频宿的逻辑框图。
[0021] 图5为与图4所示的示例性音频宿一起使用的简化的时钟和数据恢复电路的一个 示例性配置的逻辑框图。
[0022] 图6为表示一个示例性时分复用（TDM)总线的逻辑框图，该示例性TDM总线能够 根据本文所述的各种原理在多个连接节点（"多分支"功能）上进行双向数据传输。
[0023]图7为根据本文所述的各种原理的用于双向音频总线操作的方法的一个实施例 的逻辑流程图。
[0024] 图8为根据本文所述的各种原理生成用于在音频总线上传输音频数据的时钟信 号的方法的一个实施例的逻辑流程图。
[0025] 图9为根据本文所述的各种原理的节点从在音频总线上所接收到的时钟信号得 出音频数据的方法的一个实施例的逻辑流程图。
[0026] 所有图片:?版权2012_2014AppleInc?保留所有权利。
【具体实施方式】
[0027] 现在参考附图，其中类似的标号是指类似的部件。
[0028] 综述
[0029] 就消费设备而言，越来越小的设备形状因数对部件的尺寸提出了要求。数字总线 技术（诸如音频总线）对总体设备尺寸具有显著影响。例如，除了总体部件尺寸之外（例 如音频1C)，将信号路由穿过拥塞的电路板也增加了总体电路板尺寸。因此，本发明的各个 实施例涉及减小数字总线尺寸和功能。具体地，双向的时分复用（TDM)信令协议在小形状 因数接口上针对实时音频来启用多分支（例如多设备、多节点等）连通性。例如，公开了一 种三电平信令方案，该三电平信令方案使得第一总线节点能够向一个或多个其他总线节点 提供时钟和数据信号，和/或从其他总线节点中的任一总线节点接收时钟和数据信号。
[0030] 如在下文中所述的，示例性数字音频网络包括一个或多个总线节点，其中每个节 点可具有一个或多个音频源和/或音频宿。在操作期间，总线节点可对音频网络的控制进 行仲裁，以及传输具有边沿过渡（即在上升边沿或下降边沿上）的实时时钟和具有逻辑电 平（例如逻辑高、逻辑低）的数据。另选地，总线节点可从网络的总线节点中的任一总线节 点接收时钟和数据。总线节点的电路构造的相对简易性可有利地支持廉价部件和外围设备 制造。类似地，双向音频总线信令的灵活性使得节点能够与其他节点协作以用于各种功能 和/或能力。
[0031]示例件实施例的详细描沐
[0032] 现对示例性实施例进行详细描述。尽管这些实施例主要以数字音频总线的上下文 进行讨论，但是应当理解，本文所述的各种原理具有更广泛的适用性。例如，类似的系统可 由例如数字多媒体（视频和音频应用）和/或其他轻型实时应用来使用。
[0033]现有的数字音频抟术-
[0034] 已设计针对数字音频技术的现有方案以适应各种使用场景。例如，最常使用的两 种数字音频总线技术是：S/PDIF(Sony/Philips数字互连格式）和USB(通用串行总线）。
[0035]S/H)IF提供可在合理的短距离内操作的高数据速率数字音频总线技术。传统地用 于家庭影院和其他数字高保真系统中，S/PDIF基于AES3互连标准，并可承载脉冲编码调制 (PCM)音频的信道，或另选的多信道压缩环绕声格式（例如，数字影院系统（DTS)、杜比数字 等）。遗憾的是，s/roiF局限于单向链路并要求显著的接收器复杂度。具体地，s/roiF仅 支持生成音频数据帧的单个音频源。成帧的音频数据由音频宿进行解码。由于针对s/roiF 的有限的格式约束，S/roiF局限于点对点连接，并且无法支持更复杂的拓扑（诸如音频联 网所要求的）。
[0036]USB是基于主/从拓扑的通用数字总线技术。USB已成为用于计算机外围设备的 事实标准，并在许多数字音频应用中常用。然而，USB基于不适用于某些应用的成批分组化 数据传输。具体地，所谓的"实时音频"应用与USB"尽力而为"递送相比要求更严格的递 送保证。由于实时音频应用中的瞬时数据间隙将导致可感知的"滴答声"或其他音频伪影， 因此USB音频解决方案传统上依赖于作为安全裕度的大音频数据缓冲区。另外，USB设