多格式数字音频接口的制作方法
【专利摘要】本文描述了使用统一总线通信协议的各种方法、设备和系统的实施例。一种这样的设备包括：用于发送和接收信号的接口；以及复用和同步引擎，耦合到所述接口，并且配置为根据统一比特流帧格式确定用于发送和接收信号的时隙。所述统一比特流帧格式包括用于在比特流通信模式下发送数据的多个帧信道，使得跨所述帧信道对来自所述帧信道的数据以一次一个比特的方式进行时间复用，其中，所述帧信道之一被分配为包括来自控制数据的单体控制比特在内的控制信道，以及所述帧信道中的至少一个被分配为包括取自数字字数据的单体数据比特在内的虚拟帧信道。
【专利说明】多格式数字音频接口
【技术领域】
[0001] 本文描述的各种实施例总体上涉及用于实现总线系统的多格式数字数据接口的 方法、系统和通信协议。
【背景技术】
[0002] 在计算机或处理器架构中，总线是在电子设备内的设备之间传输数据或在电子设 备之间传输数据的子系统。总线架构也用在多个设备的公共数据信令路径中，而不是在可 以彼此通信的每个设备集合之间具有单独连接。换言之，总线结构可以用于允许一个或多 个从设备与一个或多个主设备通信。
【发明内容】
[0003] 在一个方面中，本文描述的至少一个实施例提供了一种在耦合到总线的设备之间 通信的方法，其中，所述方法包括：将统一比特流帧格式用于在比特流通信模式下发送的数 据，所述统一比特流帧格式包括多个帧信道；将所述帧信道之一用作控制信道，所述控制信 道包括来自控制数据的单体（individual)控制比特；将所述帧信道中的至少一个帧信道 用作虚拟帧信道，所述帧信道包括取自数字字数据的单体数据比特；以及在由所述统一比 特流帧格式所指定的时间上在耦合到所述总线的至少两个设备之间发送控制比特和数据 比特中的至少一项，使得跨所述信道对来自每个帧信道的数据进行时间复用并且一次发送 一个比特。
[0004] 在至少一个实施例中，帧信道的数目定义了所述统一比特流帧格式的宽度，其中 每个帧信道是一个比特宽；以及每个帧信道具有多个比特，所述多个不同定义了所述统一 比特流帧格式的长度。
[0005] 在至少一个实施例中，所述方法还包括：将取自与不同数字字数据信道相对应的 数字字数据的数据比特交织（interlace)到公共虚拟帧信道中。
[0006] 在至少一个实施例中，所述方法还包括：针对取自每个数字字数据信道的数字字 数据的数据比特，利用独有虚拟信道。
[0007] 在至少一个实施例中，所述方法还包括：向多于一个帧信道指派来自公共比特流 数据信道的数据。
[0008] 在至少一个实施例中，所述方法还包括：将来自比特流数据信道组的数据合并到 公共帧信道中，以减少由所述比特流数据信道组所使用的带宽。
[0009] 在至少一个实施例中，所述方法还包括：将所述帧信道之一用作比特流信道，所述 比特流信道包括由所述设备之一使用或生成的单体数据比特。
[0010] 在至少一个实施例中，所述方法还包括：将独有帧信道用于多个比特流数据信道， 所述多个比特流数据信道包括取自不同的比特流数据信道的单体数据比特。
[0011] 在至少一个实施例中，所述方法还包括：在采用由重复参数定义的独有帧信道的 不同集合的情况下，重复使用多个比特流数据信道，以及所述多个比特流数据信道包括取 自单独比特流数据信道的单体比特。
[0012] 在至少一个实施例中，独有帧信道集合是由跳过参数定义的多个帧信道隔开的。
[0013] 在至少一个实施例中，所述控制比特是从同步字的比特中、然后从X命令字的比 特中、然后从Y命令字的比特中连续选择的。
[0014] 在至少一个实施例中，所述方法还包括：将所述控制信道用于发送包括读取操作、 写入操作、Ping操作和功能操作在内的命令数据。
[0015] 在至少一个实施例中，所述方法还包括：将所述控制信道用于以一次一比特的方 式发送同步数据，所述同步数据包括S字，所述S字具有由从设备用于搜索目的的恒定部分 和由从设备用于验证目的的动态部分。
[0016] 在至少一个实施例中，所述方法还包括：使用CRC计数器来生成所述S字的动态部 分。
[0017] 在至少一个实施例中，所述方法还包括：将所述帧信道用于实现在耦合到所述总 线的至少两个设备之间的双向数据传输。
[0018] 在至少一个实施例中，所述方法还包括：将单线用于所述总线，以及合并时钟信 息、控制信息、同步信息和数据信息以在所述单线上发送。
[0019] 在至少一个实施例中，所述方法还包括：将双线用于所述总线，其中，第一线用于 发送控制信息、同步信息和数据信息，以及第二线用于发送时钟信息。
[0020] 在至少一个实施例中，所述方法还包括：将一个或多个比特包括在所述控制信道 中，以同步跨多个帧延伸的数据或支持奇数（odd)采样率。
[0021] 在至少一个实施例中，所述方法还包括：在所述控制数据中添加两个状态比特，以 控制针对字模式下的异步数据流的发送数据的有效性，其中，第一状态比特指示跟在所述 状态比特之后的发送数据是否有效，以及第二状态比特指示接收设备是否能够接受发送数 据。
[0022] 在至少一个实施例中，所述方法还包括：在发送数据的前面添加两个状态比特，以 控制针对比特流通信模式下的异步数据流的发送数据的有效性，其中，第一状态比特指示 跟在所述状态比特之后的发送数据是否有效，以及第二状态比特指示接收设备是否能够接 受发送数据。
[0023] 在至少一个实施例中，所述方法还包括：通过以下方式来提供数据完整性支持： 监视帧内的所有发送数据，计算所述发送数据的奇偶性，以及检查来自连接到所述总线的 接收到执行读取或写入操作的命令的一个或多个从设备的针对所述读取或写入操作的应 答。
[0024] 在至少一个实施例中，所述方法还包括：通过以下方式来提供数据完整性支持： 监视帧内发送的所有数据，计算所述发送数据的奇偶性，以及检查来自连接到所述总线的 接收到执行除了读取或写入操作以外的操作的命令的一个或多个从设备的针对所述除了 读取或写入操作以外的操作的不应答（not acknowledgement)。
[0025] 在至少一个实施例中，所述方法还包括：使用PING操作的一部分来指示将哪种帧 格式用于数据发送。
[0026] 在至少一个实施例中，所述方法还包括：将来自设备之一的端口的数据信道分组 为若干子组，以降低时延，并将独有帧信道用于所述子组。
[0027] 在至少一个实施例中，所述方法还包括：将来自若干数据信道的数据复用到公共 帧信道中，以控制在所述总线上发送的数据的带宽。
[0028] 在至少一个实施例中，所述方法还包括：通过将至少两个帧信道用于公共数据信 道来控制所述控制信道的带宽。
[0029] 在至少一个实施例中，所述方法还包括：取决于在所述总线上发送的数据，在字模 式下或比特流模式下工作。
[0030] 在至少一个实施例中，所述方法还包括：通过以下方式来允许多主操作：允许由 多于一个主设备写入控制字，并使用针对总线冲突的仲裁来确定哪个主设备控制所述总 线。
[0031] 在至少一个实施例中，所述方法还包括：将无线接口用作所述总线。
[0032] 在至少一个实施例中，所述方法还包括：配置第一设备担当主设备以及配置第二 设备担当从设备，在所述主设备处调制载波信号以根据统一总线通信协议向所述第二设备 发送信息，以及在所述第二设备处对所述载波信号进行整流以产生整流载波信号，并根据 所述整流载波信号导出时钟和数据信息。
[0033] 在至少一个实施例中，所述方法还包括：在所述第二设备处加载所述载波信号，以 向所述主设备发回信息。
[0034] 在另一方面中，本文描述的至少一个实施例提供了一种在耦合到总线的设备之间 通信的方法，其中，所述方法包括：激活总线通信协议；针对所述总线通信协议来设置操作 模式和至少一个帧格式；同步从设备，以允许所述从设备使用所述总线来通信；配置同步 的从设备以从至少一个同步的从设备的至少一个端口中选择数据信道，用于数据发送和数 据接收中的至少一项；以及在耦合到所述总线的至少两个设备之间发送数据，所述数据包 括数值数据、控制数据、同步数据和时钟数据中的至少一项。
[0035] 在至少一个实施例中，设置操作模式包括：在字操作模式和比特流操作模式之间 选择。
[0036] 在至少一个实施例中，设置至少一个帧格式包括：选择字帧格式、比特流帧格式和 统一比特流帧格式中的一个。
[0037] 在至少一个实施例中，设置操作模式包括：指定以下至少一项的值：采样率、信道 选择、端口选择、帧信道的分配、在所述帧信道的分配中的端口信道子组的分配、在所述帧 信道的分配中的端口信道的不同重复、以及将来自不同信道的数据复用到公共帧信道中。
[0038] 在至少一个实施例中，同步从设备包括：监视S字数据的总线活动，其中，在字模 式下，S字的比特是连续发送的，以及在比特流模式下，S字的比特与来自其它帧信道的比 特在时间上进行复用。
[0039] 在至少一个实施例中，所述S字包括恒定部分和动态部分，以及从设备通过以下 方式来监视总线活动：搜索所述S字的恒定部分，记录（noting)所述S字的动态部分，以及 计算下一 S字的动态部分并重复搜索、记录和计算动作若干遍以进行同步。
[0040] 在至少一个实施例中，同步从设备包括：监视由从状态数据指示的任何新同步的 从设备的总线活动，以及向所述新同步的从设备动态指派地址。
[0041] 在至少一个实施例中，配置同步的从设备包括：对所述同步的从设备的至少一个 端口进行编程，以及根据所选择的帧格式来指派用于发送所选数据信道的数据的时隙。
[0042] 在至少一个实施例中，对至少一个端口进行编程包括以下至少一项：将接收去往 第一公共端口的输入数据的数据信道分组在一起，以及将向第二公共端口发送输出数据的 数据信道分组在一起，其中，以公共频率对给定端口的数据信道的数据进行采样。
[0043] 在至少一个实施例中，在字模式下，配置同步的从设备包括：定义子帧的大小，所 述子帧是帧的从命令字的开始到另一命令字的开始的部分。
[0044] 在至少一个实施例中，针对给定子帧来配置同步的从设备包括以下至少一项：指 定在为所述给定子帧中的数据信道的数据所分配的时隙之间的间隙，指定所述给定子帧中 的不同数据信道的至少一个分组，指定对所述给定子帧中的不同数据信道的至少一个分组 的至少一次重复，以及指定所述给定子帧中的单一数据信道的至少一次重复。
[0045] 在至少一个实施例中，在比特流模式下，配置同步的从设备包括：指定多个帧信 道、所述帧信道的长度、对数据信道向所述帧信道的分配、以及对作为控制信道的帧信道的 分配。
[0046] 在至少一个实施例中，针对统一帧格式，配置同步的从设备包括：指定至少一个帧 信道作为用于以一次一个比特的方式发送数字字数据的虚拟帧信道。
[0047] 在至少一个实施例中，配置同步的从设备包括：指定至少一个帧信道作为复用帧 信道，在所述复用帧信道中，将来自不同数据信道的比特复用在公共帧信道中。
[0048] 在至少一个实施例中，配置同步的从设备包括以下至少一项：改变向一个或多个 数据信道分配的帧信道的数目，以改变在数据发送期间由控制帧信道使用的带宽；以及改 变一个或多个数据信道。
[0049] 在至少一个实施例中，针对给定帧来配置同步的从设备包括以下至少一项：指定 所述给定帧中向数据信道分配的帧信道之间的间隔，指定所述给定帧中向不同数据信道分 配的帧信道的分组，以及指定所述给定帧中向不同数据信道的组分配的帧信道的重复。
[0050] 在至少一个实施例中，所述方法还包括：通过在用于数据发送的第一帧中添加针 对数据信道的两比特在先数据，来支持异步数据传输，其中，所述比特之一指示发送设备是 否有有效的数据要发送，以及另一比特指示接收设备是否已接收到所发送的新数据。
[0051] 在至少一个实施例中，所述方法还包括：通过使用命令字中的比特来指示数据传 输发生在若干帧上而不是一个帧上，来支持具有小数性质的数据流。
[0052] 在又一方面中，本文描述的至少一个实施例提供了一种根据统一总线通信协议来 通信的电子设备。所述设备包括：用于发送和接收信号的接口；以及耦合到所述接口的复 用和同步引擎，所述复用和同步引擎被配置为根据统一比特流帧格式确定用于发送和接 收信号的时隙，所述统一比特流帧格式包括用于在比特流通信模式下发送数据的多个帧信 道，使得跨所述帧信道对来自所述帧信道的数据以一次一个比特的方式进行时间复用，其 中，所述帧信道之一被用作控制信道，所述控制信道包括来自控制数据的单体控制比特，以 及所述帧信道中的至少一个被用作虚拟帧信道，所述虚拟帧信道包括取自数字字数据的单 体数据比特。
[0053] 在至少一个实施例中，将取自与不同数字字数据信道相对应的数字字数据的数据 比特交织到公共虚拟帧信道中。
[0054] 在至少一个实施例中，针对取自每个数字字数据信道的数字字数据的数据比特， 利用独有虚拟信道。
[0055] 在至少一个实施例中，向多于一个帧信道指派来自公共比特流数据信道的数据。
[0056] 在至少一个实施例中，将来自比特流数据信道组的数据合并到公共帧信道中，以 减少由所述比特流数据信道组所使用的带宽。
[0057] 在至少一个实施例中，将所述帧信道之一用作比特流信道，所述比特流信道包括 由所述设备使用或生成的单体数据比特。
[0058] 在至少一个实施例中，将独有帧信道用于多个比特流数据信道，所述多个比特流 数据信道包括取自单独比特流数据信道的单体数据比特。
[0059] 在至少一个实施例中，在根据重复参数来采用独有帧信道的不同集合的情况下， 重复使用多个比特流数据信道，以及所述多个比特流数据信道包括取自单独比特流数据信 道的单体比特。
[0060] 在至少一个实施例中，将所述控制信道用于发送包括读取操作、写入操作、ping操 作和功能操作在内的命令数据。
[0061] 在至少一个实施例中，将所述控制信道用于以一次一比特的方式发送同步数据， 所述同步数据包括S字，所述S字具有由从设备用于搜索目的的恒定部分和由从设备用于 验证目的的动态部分。
[0062] 在至少一个实施例中，使用CRC计数器来生成所述S字的动态部分。
[0063] 在至少一个实施例中，将所述帧信道用于实现在所述设备和第二设备之间的双向 数据传输。
[0064] 在至少一个实施例中，所述设备耦合到单线总线，以及合并时钟信息、控制信息、 同步信息和数据信息以在单线上发送。
[0065] 在至少一个实施例中，所述设备耦合到双线总线，其中，第一线用于发送控制信 息、同步信息和数据信息，以及第二线用于发送时钟信息。
[0066] 在至少一个实施例中，将一个或多个比特包括在所述控制信道中，以同步跨多个 帧延伸的数据或支持奇数采样率。
[0067] 在至少一个实施例中，在所述控制数据中添加两个状态比特，以针对字模式下的 异步数据流来控制发送数据的有效性，其中，第一状态比特指示跟在所述状态比特之后的 发送数据是否有效，以及第二状态比特指示接收设备是否能够接受发送数据。
[0068] 在至少一个实施例中，在发送数据的前面添加两个状态比特，以针对比特流通信 模式下的异步数据流来控制发送数据的有效性，其中，第一状态比特指示跟在所述状态比 特之后的发送数据是否有效，以及第二状态比特指示接收设备是否能够接受发送数据。 [0069] 在至少一个实施例中，所述设备是被配置为通过以下方式来提供数据完整性支持 的主设备：监视帧内的所有发送数据，计算所述发送数据的奇偶性，以及检查来自接收到执 行读取或写入操作的命令的一个或多个从设备的针对所述读取或写入操作的应答。
[0070] 在至少一个实施例中，所述设备是被配置为通过以下方式来提供数据完整性支持 的主设备：监视帧内发送的所有数据，计算所述发送数据的奇偶性，以及检查来自接收到执 行除了读取或写入操作以外的操作的命令的一个或多个已连接的从设备的针对所述除了 读取或写入操作以外的操作的不应答。
[0071] 在至少一个实施例中，将PING操作的一部分用于指示将哪种帧格式用于数据发 送。
[0072] 在至少一个实施例中，将来自所述设备的端口的数据信道分组为若干子组，以降 低时延，并将独有帧信道用于所述子组。
[0073] 在至少一个实施例中，将来自若干数据信道的数据复用到公共帧信道中，以控制 发送数据的带宽。
[0074] 在至少一个实施例中，通过将至少两个帧信道用于公共数据信道来控制所述控制 信道的带宽。
[0075] 在至少一个实施例中，取决于要发送的数据，所述同步和复用引擎工作在字模式 下或比特流模式下。
[0076] 在至少一个实施例中，所述接口包括无线接口。
[0077] 在至少一个实施例中，所述设备被配置为担当主设备以及调制载波信号以根据所 述统一总线通信协议向第二设备发送信息。
[0078] 在至少一个实施例中，所述设备被配置为担当从设备以及对所接收的载波信号进 行整流以产生整流载波信号，并根据所述整流载波信号来导出时钟和数据信息。
[0079] 在至少一个实施例中，所述设备还被配置为加载所述载波信号，以向主设备发回 信息。
[0080] 在至少一个实施例中，所述复用和同步引擎由处理器、状态机和专用电路之一来 实现。
[0081] 在又一方面中，本文描述的至少一个实施例提供了一种担当主设备并根据统一总 线通信协议来通信的电子设备。所述设备包括：用于发送和接收信号的接口；以及耦合到 所述接口的复用和同步引擎，所述复用和同步引擎被配置为根据统一比特流帧格式确定用 于发送和接收信号的时隙，其中，所述电子设备被配置为针对所述总线通信协议来设置操 作模式和至少一个帧格式；配置至少一个同步的从设备以从所述至少一个同步的从设备的 至少一个端口中选择数据信道用于数据发送；以及向所述至少一个同步的从设备发送数据 或从所述至少一个同步的从设备接收数据，所述数据包括数值数据、控制数据、同步数据和 时钟数据中的至少一项。
[0082] 在至少一个实施例中，所述设备被配置为通过以下方式来设置操作模式：在字操 作模式和比特流操作模式之间选择。
[0083] 在至少一个实施例中，所述设备被配置为通过以下方式来设置至少一个帧格式： 选择字帧格式、比特流帧格式和统一比特流帧格式之一。
[0084] 在至少一个实施例中，所述设备被配置为通过以下方式来设置操作模式：指定以 下至少一项的值：采样率、信道选择、端口选择、帧信道的分配、在所述帧信道的分配中的端 口信道子组的分配、在所述帧信道的分配中的端口信道的不同重复、以及将来自不同信道 的数据复用到公共帧信道中。
[0085] 在至少一个实施例中，所述设备被配置为通过以下方式来辅助同步从设备：发送 S字数据，其中，在字模式下，S字的比特是连续发送的，以及在比特流模式下，S字的比特与 来自其它帧信道的比特在时间上进行复用。
[0086] 在至少一个实施例中，所述设备被配置为通过以下方式来辅助同步从设备：监视 由从状态数据指示的任何新同步的从设备的总线活动，以及向所述新同步的从设备动态指 派地址。
[0087] 在至少一个实施例中，所述设备被配置为通过以下方式来配置至少一个同步的从 设备：对所述至少一个同步的从设备的至少一个端口进行编程，以及根据所选择的帧格式 来指派用于发送所选数据信道的数据的时隙。
[0088] 在至少一个实施例中，对至少一个端口进行编程包括以下至少一项：将接收去往 第一公共端口的输入数据的数据信道分组在一起，以及将向第二公共端口发送输出数据的 数据信道分组在一起，其中，以公共频率对给定端口的数据信道的数据进行采样。
[0089] 在至少一个实施例中，在字模式下，配置至少一个同步的从设备包括：定义子帧的 大小，所述子帧是帧的从命令字的开始到另一命令字的开始的部分。
[0090] 在至少一个实施例中，针对给定子帧来配置至少一个同步的从设备包括以下至少 一项：指定在为所述给定子帧中的数据信道的数据所分配的时隙之间的间隙，指定所述给 定子帧中的不同数据信道的至少一个分组，指定对所述给定子帧中的不同数据信道的至少 一个分组的至少一次重复，以及指定所述给定子帧中的单一数据信道的至少一次重复。
[0091] 在至少一个实施例中，在比特流模式下，配置至少一个同步的从设备包括：指定多 个帧信道、所述帧信道的长度、对数据信道向所述帧信道的分配、以及对作为控制信道的帧 信道的分配。
[0092] 在至少一个实施例中，针对统一帧格式，配置至少一个同步的从设备包括：指定至 少一个帧信道作为用于以一次一个比特的方式发送数字字数据的虚拟帧信道。
[0093] 在至少一个实施例中，配置至少一个同步的从设备包括：指定至少一个帧信道作 为复用帧信道，在所述复用帧信道中，将来自不同数据信道的比特复用在公共帧信道中。
[0094] 在至少一个实施例中，配置至少一个同步的从设备包括以下至少一项：改变向一 个或多个数据信道分配的帧信道的数目，以改变在数据发送期间由控制帧信道和一个或多 个数据信道使用的带宽。
[0095] 在至少一个实施例中，针对给定帧来配置至少一个同步的从设备包括以下至少一 项：指定所述给定帧中向数据信道分配的帧信道之间的间隔，指定所述给定帧中向不同数 据信道分配的帧信道的分组，以及指定所述给定帧中向不同数据信道的组分配的帧信道的 重复。
[0096] 在又一方面中，本文描述的至少一个实施例提供了一种总线系统，包括：总线；耦 合到所述总线的至少一个主设备；以及耦合到所述总线的至少一个从设备；其中，所述至 少一个主设备和所述至少一个从设备被配置为使用统一总线通信协议来通过所述总线进 行通信，其中，所述统一比特流帧格式包括用于在比特流通信模式下发送数据的多个帧信 道，使得跨所述帧信道以一次一个比特的方式对所述帧信道进行时间复用，所述帧信道之 一被分配为包括来自控制数据的单体控制比特在内的控制信道，以及所述帧信道中的至少 一个被分配为包括取自数字字数据的单体数据比特在内的虚拟帧信道。
[0097] 在又一方面中，本文描述的至少一个实施例提供了一种非瞬时计算机可读介质， 包括在设备的微处理器上可执行的用于与另一设备通信的多个指令，其中，所述方法包括： 将统一比特流帧格式用于在比特流通信模式下发送的数据，所述统一比特流帧格式包括多 个帧信道；将所述帧信道之一用作包括来自控制数据的单体控制比特在内的控制信道；将 所述帧信道中的至少一个帧信道用作虚拟帧信道，所述虚拟帧信道包括取自数字字数据的 单体数据比特；以及在由所述统一比特流帧格式所指定的时间上在耦合到所述总线的至少 两个设备之间发送控制比特和数据比特中至少一项，使得跨所述信道对来自每个帧信道的 数据进行时间复用并且一次发送一个比特。
[0098] 在至少一个实施例中，所述非瞬时计算机可读介质可以并入上面针对各种方法实 施例所描述的一个或多个特征。
[0099] 在另一方面中，本文描述的至少一个实施例提供了一种非瞬时计算机可读介质， 包括在设备的微处理器上可执行的用于与另一设备通信的多个指令，其中，所述方法包括： 激活总线通信协议；针对所述总线通信协议来设置操作模式和至少一个帧格式；同步从设 备，以允许所述从设备使用所述总线来通信；配置同步的从设备以从至少一个同步的从设 备的至少一个端口中选择数据信道，用于数据发送和数据接收中至少一项；以及在耦合到 所述总线的至少两个设备之间发送数据，所述数据包括数值数据、控制数据、同步数据和时 钟数据中的至少一项。
[0100] 在至少一个实施例中，所述非瞬时计算机可读介质可以并入上面针对各种方法实 施例所描述的一个或多个特征。
[0101] 在又一方面中，本文描述的至少一个实施例提供了一种总线系统，包括：第一总 线；耦合到所述第一总线的至少一个主设备；以及耦合到所述第一总线的至少一个从设 备，其中，所述至少一个主设备和所述至少一个从设备被配置为使用总线通信协议来通过 所述第一总线进行通信，所述协议包括第一操作模式和第二操作模式，在所述第一操作模 式下，在所述第一总线上发送同步信息，以及在所述第二操作模式下，在所述第一总线上不 发送同步信息，由此降低功耗。
[0102] 在至少一个实施例中，将向所述第一总线提供的时钟信号保持在稳态电压电平， 以减少在所述总线上没有活动的时刻的功耗。
[0103] 在至少一个实施例中，当进入所述第二操作模式时，不发送控制信息。
[0104] 在至少一个实施例中，所述系统从准确时钟源接收第一时钟信号和从较不准确时 钟源接收第二时钟信号，所述较不准确时钟源的启动时间比所述准确时钟源的启动时间更 快，以及当将所述第一总线保持在稳态电压电平时，所述系统使用所述第二时钟信号，以及 在所述第一总线上恢复活动之后，所述系统使用所述第一时钟信号。
[0105] 在至少一个实施例中，通过启用快速稳定振荡器（fast settling oscillator), 在低功率模式之后启用快速启动。
[0106] 在至少一个实施例中，所述系统包括第二总线，所述第一总线和所述第二总线包 括单独的数据线和单独的时钟线，以及所述系统还包括第一从设备组和第二从设备组，所 述第一从设备组耦合到所述第一总线，以及所述第二从设备组耦合到第二总线，以及以较 低频率来运行所述时钟线上的时钟信号。
[0107] 在至少一个实施例中，在所述第二操作模式下，仅一个主设备和一个从设备连接 到所述第一总线，其中，当时钟信号为高时，一个设备驱动所述第一总线，以及当所述时钟 信号为低时，另一个设备驱动所述第一总线。
[0108] 在至少一个实施例中，所述从设备被配置为通过向所述主设备发送预定义序列来 唤醒所述主设备，以切换到所述第一操作模式，以及所述主设备包括被配置为对所述第一 总线上发送的数据进行过滤以检测所述预定义序列的过滤器。
[0109] 在至少一个实施例中，所述主设备被配置为改变用于所述第一总线的时钟信号的 频率，以切换到所述第一操作模式。
[0110] 在至少一个实施例中，所述总线通信协议适于允许两个设备：在所述第二操作模 式下同时在所述第一总线上通信，导致总线冲突，以改变至所述第一操作模式。
[0111] 在至少一个实施例中，在所述第二操作模式下，如果所述至少一个从设备丢失与 所述第一总线的同步，所述至少一个从设备被配置为在与所述总线通信协议使用的帧格式 中的空列相对应的时隙处发送数据，以及当所述至少一个主设备检测到该活动时，所述至 少一个主设备被配置为切换到所述第一操作模式以及向所述至少一个从设备发送控制信 息以进行重新同步。
[0112] 在至少一个实施例中，在所述第二操作模式下，如果所述至少一个从设备丢失与 所述第一总线的同步，所述至少一个从设备被配置为在与所述总线通信协议使用的帧格式 中的已使用列相对应的时隙处发送数据，导致发送错误，以及当所述至少一个主设备检测 到这些发送错误时，所述至少一个主设备被配置为切换到所述第一操作模式以及向所述至 少一个从设备发送控制信息以进行重新同步。
[0113] 在又一方面中，本文描述的至少一个实施例提供了一种总线系统，包括：总线；耦 合到所述总线的至少一个接收机；以及耦合到所述总线的发射机，所述发射机被配置为基 于在输入端子处接收到的值来工作在MONO (单声道）或STEREO (立体声）模式下，所接收 的值用于选择在低时钟值或高时钟值期间或在MONO模式下全部两个时钟值期间驱动输出 数据，其中，所述总线系统应当由时钟信号控制，以及所述发射机基于所述时钟信号的值在 时隙中发送数据。
[0114] 在至少一个实施例中，所述系统被配置为：自动调整内部采样，使得在给定相同输 入时钟频率的情况下，输出采样率在MONO模式下是两倍快。
[0115] 在至少一个实施例中，所述选择是基于所述输入端子连接到逻辑低值、逻辑高值 还是电子浮置来确定的。
[0116] 在至少一个实施例中，利用所述浮置条件来选择所述MONO模式，以及在所述时钟 信号的高部和低部期间在所述总线上都输出数据。
[0117] 在至少一个实施例中，所述发射机被配置为利用多电平E A转换器从模拟格式 转换为数字格式，以及所述发射机还被配置为输出两电平信号。
[0118] 在至少一个实施例中，从多电平到两电平的转换是使用数字E △转换器来进行 的。
[0119] 在至少一个实施例中，从多电平到两电平的转换是通过将多个值映射到单一值来 进行的。
[0120] 在又一方面中，本文描述的至少一个实施例提供了一种总线系统，包括：第一总 线；耦合到所述第一总线的至少一个主设备；耦合到所述第一总线的集线器设备；以及以 一种拓扑耦合在一起并耦合到所述集线器设备的多个从设备，使得所述从设备不同时被驱 动，或者不是所有从设备都连接到所述第一总线。
[0121] 在至少一个实施例中，给定从设备耦合到所述集线器设备，所述从设备彼此间隔 相似的物理距离，以及所述给定从设备与所述集线器设备间隔所述相似的物理距离。
[0122] 在至少一个实施例中，所述从设备以特定方式来编号，以获得彼此之间所述相似 的物理距离。
[0123] 在至少一个实施例中，以串行方式在所述多个从设备之间发送总线数据，以及所 述拓扑是管道结构。
[0124] 在至少一个实施例中，第二给定从设备耦合到所述集线器设备，以及以串行方式 从所述集线器设备向所述给定从设备、从所述给定从设备向所述多个从设备、然后从所述 第二给定从设备向所述集线器设备发送总线数据。
[0125] 在至少一个实施例中，所述拓扑是环形结构。
[0126] 在至少一个实施例中，所述拓扑是单一维度交错环形拓扑。
[0127] 在至少一个实施例中，所述拓扑是二维的环形拓扑。
[0128] 在至少一个实施例中，时钟信号耦合到所述环形拓扑的起点或终点，以及所述时 钟信号的端终止出现在所述环形结构的相反端处。
[0129] 在至少一个实施例中，所述系统包括第二总线，以及所述拓扑是管道结构和多支 路（multi-drop)拓扑的组合，其中，所述至少一个主设备、第二多个从设备和所述集线器 设备耦合到所述第二总线。
[0130] 在至少一个实施例中，时钟信号首先被发送到从所述集线器设备接收数据的从设 备。
[0131] 在至少一个实施例中，时钟信号首先被发送到向所述集线器设备发送数据的设 备。
[0132] 在至少一个实施例中，所述拓扑是管道结构，在所述管道结构中，沿第一方向跨所 述多个从设备从所述集线器设备发送数据，以及沿第二方向跨所述多个从设备向所述集线 器设备发回数据。
[0133] 在至少一个实施例中，所述拓扑是管道结构，在所述管道结构中，仅沿一个方向跨 所述多个从设备从所述集线器设备发送数据。
[0134] 在至少一个实施例中，所述集线器设备被配置为对所述时钟信号的发送部分和接 收部分在所述多个从设备之间的偏移（skew)进行补偿。
[0135] 在至少一个实施例中，所述集线器设备被配置为将向所述多个从设备的数据发送 延迟各个数量的时钟周期，使得在相似时间向所有设备发送给定时隙的数据。
[0136] 在又一方面中，本文描述的至少一个实施例提供了一种总线系统，包括：总线；耦 合到所述总线的至少一个主设备；以及耦合到所述总线的至少一个从设备，其中，所述至少 一个主设备和所述至少一个从设备被配置为使用总线通信协议来通过所述总线进行通信， 所述协议包括将第一设备地址和第二设备地址用于锁定到所述至少一个主设备的每个从 设备，所述第一设备地址对于每个从设备是独有的，以及所述第二设备地址将每个锁定的 从设备关联到与所述锁定的从设备的子集合相对应的设备子组或与所有锁定的从设备相 对应的全设备组。
[0137] 在至少一个实施例中，所述至少一个主设备被配置为向与给定设备子组相关联的 所有锁定的设备同时发送公共数据或公共命令。
[0138] 在至少一个实施例中，所述至少一个主设备被配置为向给定设备子组指派锁定的 从设备，对与所述给定设备子组相关联的所有锁定的设备同时进行编程，以及顺序启用所 述给定设备子组中的每个锁定的从设备。
[0139] 在至少一个实施例中，能够通过使用所述第一设备地址或所述第二设备地址对所 述锁定的设备进行寻址。
[0140] 在至少一个实施例中，与公共设备子组相关联的锁定的从设备是相同的从设备， 或者是被配置为同时接收公共命令的从设备。
[0141] 在另一方面中，本文描述的至少一个实施例提供了一种总线系统，包括：总线；耦 合到所述总线的至少一个主设备；以及耦合到所述总线的至少一个从设备，其中，所述至少 一个主设备和所述至少一个从设备被配置为使用总线通信协议来通过所述总线进行通信， 所述协议包括用于同步被锁定到所述总线的从设备的操作的同步字，所述同步字的第一比 特指示在所述总线上发送的新的数据帧的开始，其中，所述第一比特是中断比特，以及锁定 的从设备被配置为在所述总线上写入所述中断比特，以使所述系统在所述数据帧的开始处 进入低功率模式。
[0142] 在至少一个实施例中，在所述低功率模式下，禁用时钟信号，以及时钟线的值将被 保持在静态电压电平。
[0143] 在至少一个实施例中，所述锁定的设备被配置为在所述低功率模式期间写入所述 中断比特以唤醒所述系统。
[0144] 在至少一个实施例中，驱动所述总线的数据线，直到所述时钟信号的操作恢复为 止。
[0145] 在另一方面中，本文描述的至少一个实施例提供了一种总线系统，包括：总线；耦 合到所述总线的至少一个主设备；以及耦合到所述总线的至少一个从设备，其中，所述至少 一个主设备和所述至少一个从设备被配置为使用总线通信协议来通过所述总线进行通信， 所述协议包括用于同步被锁定到所述总线的从设备的操作的同步字，所述同步字的开始部 分的比特指示由所述至少一个主设备进行的第一奇偶性计算，以及所述同步字的结束部分 的比特通过计算第二奇偶性值并比较与所述第一奇偶性计算的相似度来指示被锁定到所 述总线的任何从设备是应答还是不应答在数据帧中通过所述总线发送的数据的有效性。
[0146] 在另一方面中，本文描述的至少一个实施例提供了一种总线系统，包括：总线；耦 合到所述总线的至少一个主设备；以及耦合到所述总线的至少一个从设备，其中，所述至少 一个主设备和所述至少一个从设备被配置为使用总线通信协议来通过所述总线进行通信， 所述协议包括用于向被锁定到所述总线的从设备发送命令的至少一个控制字，其中，与在 所述总线上发送的其它数据相比，按相反顺序对所述至少一个控制字的地址字段进行编码 由此潜在地允许锁定的从设备将更多时间用于对给定命令进行响应。
[0147] 在另一方面中，本文描述的至少一个实施例提供了一种总线系统，包括：总线；耦 合到所述总线的至少一个主设备；以及耦合到所述总线的至少一个从设备，其中，所述至 少一个主设备和所述至少一个从设备被配置为使用总线通信协议来通过所述总线进行通 信，所述协议包括将特定时隙用于通过所述总线发送同步信息、控制信息和数据，以及被锁 定到所述总线的设备之一包括通用异步接收机发射机（UART)控制器，以实现低功耗，所述 UART控制器被配置为在所述系统工作在空闲模式或睡眠模式时通过唤醒所述系统仅周期 性发送数据。
[0148] 在至少一个实施例中，所述总线被维持在所述空闲模式下，直到所述UART控制器 中缓冲区达到特定预定阈值为止，之后经由所述总线在每个数据帧中发送多个数据比特， 直到所述缓冲区低于第二预定阈值为止。
[0149] 在至少一个实施例中，所述第二预定阈值是通过寄存器设置来编程的，或者其是 零。
[0150] 在至少一个实施例中，所述时钟信号在两个频率值之间改变，以在所述频率值之 一上支持等时数据（isochronous data)以及在另一频率值上支持UART数据。
[0151] 在至少一个实施例中，在所述空闲模式期间，减小所述时钟信号的频率以降低功 耗。
[0152] 在至少一个实施例中，所述UART控制器被配置为根据用于在所述总线上发送数 据的带宽来动态控制所述时钟信号的频率，其中，当所述带宽使用降低时，所述时钟信号的 频率降低，以及当所述带宽使用增加时，所述时钟信号的频率增加。
[0153] 在另一方面中，本文描述的至少一个实施例提供了一种总线系统，包括：总线；耦 合到所述总线的主设备；以及耦合到所述总线的至少一个从设备，其中，所述主设备和所述 至少一个从设备被配置为使用总线通信协议来通过所述总线进行通信，所述协议包括将特 定时隙用于通过所述总线发送同步信息、控制信息和数据，所述主设备被配置为就在时钟 沿之前的帧的第一部分或最后部分中对寄存器图中的比特进行编程，以表示使用超频操作 模式，其中，基于超频因子在给定时钟循环期间发送增加量的数据。
[0154] 在至少一些实施例中，所述超频因子可以是二、四或六。
[0155] 在至少一些实施例中，所述主设备和所述至少一个从设备都使用内部同步分频器 以降低超频期间的抖动。
[0156] 在至少一些实施例中，在超频期间在所述总线的时钟循环期间在每个时钟沿上发 送所述数据、所述控制信息或所述同步信息。
[0157] 在至少一些实施例中，在空闲周期期间不发送数据、控制信息或同步信息，所述空 闲周期是至少通过抖动周期来确定的，所述抖动周期由所述主设备和所述至少一个从设备 的时钟之间的抖动来表示的。
[0158] 在另一方面中，在本文描述的至少一个实施例中，其中提供了一种总线系统，包 括：总线；耦合到所述总线的主设备；以及耦合到所述总线的至少一个从设备，其中，所述 主设备和所述至少一个从设备被配置为使用总线通信协议来通过所述总线进行通信，所述 总线通信协议包括在用于通过所述总线发送多个信息比特的时隙期间使用多个电压电平 (即，多电平信令），所述比特的数目基于所述电压电平的数目。
[0159] 在多电平信令的至少一些实施例中，使用四个电压电平，允许在给定时隙期间发 送两比特信息。
[0160] 在多电平信令的至少一些实施例中，使用2N个电压电平，允许在给定时隙期间发 送N比特信息。
[0161] 在多电平信令的至少一些实施例中，当所述信息包括比特流数据时，时隙N中的 第一比特由第一比特（Bn)给出，以及直到时隙N+1中最后比特为止的后续比特由Bn+1XN0R Bn给出。
[0162] 在多电平信令的至少一些实施例中，当所述信息包括二进制数据时，时隙N中的 第一比特由第一比特（Bn)给出，以及直到时隙N+1中最后比特为止的后续比特由Bn+1X0R Bn给出。
[0163] 在另一方面中，在本文描述的至少一个实施例中，其中提供了一种总线系统，包 括：总线；耦合到所述总线的主设备；以及耦合到所述总线的至少一个从设备，其中，所述 主设备和所述至少一个从设备被配置为使用总线通信协议来通过所述总线进行通信，所述 协议包括至少对数据比特系列中第一比特使用比特反转，以与数据一起传达时钟信号沿。
[0164] 在至少一些实施例中，所述比特反转包括：复制所述数据比特系列中的第一比特， 反转所复制的数据比特或所述第一比特，以及在所述数据比特系列之前发送所复制的数据 比特。
[0165] 在至少一些实施例中，所述至少一个接收机包括彼此耦合并被配置为取回所述时 钟信号的锁相环、延迟线和X0R门。
[0166] 在另一方面中，在本文描述的至少一个实施例中，其中提供了一种总线系统，包 括：总线；耦合到所述总线的主设备；以及耦合到所述总线的至少一个从设备，其中，所述 主设备和所述至少一个从设备被配置为使用总线通信协议来通过所述总线进行通信，以及 所述至少一个从设备被配置为工作在睡眠模式下以降低功耗，以及在所述睡眠模式下，所 述至少一个从设备将在所述总线上每M个数据帧进行监视，并丢弃所述总线上的全部其它 业务。
[0167] 所述参数M -般可以等于N*L，其中，N是正整数，且L是使用的恒定同步码的数 目。
[0168] 所述参数M可以被选择为使得由所述至少一个从设备监视的连续数据帧具有连 续的恒定同步码。
[0169] 在至少一些实施例中，由于所述至少一个从设备每M个数据帧进行监视，主设备 被配置为通过向设备状态字段写入最多M次来唤醒所述至少一个从设备。
[0170] 在至少一些实施例中，当监视第M个数据帧时，所述至少一个从设备进行检查，以 确保其与所述总线同步。
[0171] 在至少一些实施例中，如果所述至少一个从设备确定存在同步错误，所述至少一 个从设备将对其内部逻辑进行启用和上电，并尝试重新获取与所述总线的同步。
[0172] 在另一方面中，在本文描述的至少一个实施例中，其中提供了一种总线系统，包 括：总线；耦合到所述总线的主设备；以及耦合到所述总线的至少一个从设备，其中，所述 主设备和所述至少一个从设备被配置为使用总线通信协议来通过所述总线进行通信，所述 至少一个从设备要求低时延，以及当所述主设备处于睡眠模式且所述总线不活动时，所述 至少一个从设备被配置为醒来并控制所述总线。
[0173] 在至少一些实施例中，所述至少一个从设备是UART设备，所述UART设备被配置为 在所述URAT数据必须在所述总线上发送数据时，唤醒所述总线。
[0174] 在至少一些实施例中，所述至少一个从设备包括RC振荡器、LC振荡器和环形振荡 器之一，以提供用于在所述总线上发送数据的时钟信号。
[0175] 在至少一些实施例中，所述主设备包括晶体振荡器，以及所述主设备被配置为在 所述晶体振荡器稳定时控制所述总线。
【专利附图】
【附图说明】
[0176] 为了更好地理解本文描述的各种实施例，以及为了更清楚地展示可以如何实现这 各种实施例，将以示例方式对示出了至少一个示例实施例的附图进行参考，且在附图中：
[0177] 图1是便携式电子设备的透视图；
[0178] 图2是便携式电子设备的一部分的框图；
[0179] 图3a是总线系统的示例实施例的原理图；
[0180] 图3b是图3a的总线系统的原理图，其示出了用于将主设备耦合到总线的接口电 路的示例；
[0181] 图3c是两线总线系统的示例实施例的框图；
[0182] 图4a是总线上的事务（transaction)的示例时序图，其中，从设备在单线总线上 写入"0110"；
[0183] 图4b是在使用双线来实现总线时的示例时序图；
[0184] 图5是用于同步字的字段和比特分配的示例实施例的图；
[0185] 图6是示出了针对字模式下S字的数据同步字段的数据操作的示例时序图；
[0186] 图7是可以由主设备和从设备基于不同命令操作来进行的奇偶性和应答计算的 示例；
[0187] 图8示出了命令操作（PING，READ和WRITE)、中断掩码比特的值、S0DELAY比特和 应当采取的动作的各种组合；
[0188] 图9a示出了针对各种命令操作的X命令字的示例实施例的各字段和比特分配；
[0189] 图9b示出了针对各种命令操作的X命令字的另一示例实施例的各字段和比特分 配；
[0190] 图10示出了针对各种命令操作的Y命令字的示例实施例的各字段和比特分配；
[0191] 图11a示出了可以在X字中设置的功能和对应比特设置的示例列表；
[0192] 图lib示出了在使用具有固定地址的两个端子的设备中的编码位置信息的示例， 且该配置也与传统系统兼容；
[0193] 图11c示出了在基于环形拓扑使用固定地址或可变地址0?N的设备中的编码位 置信息的示例，且该配置也与传统系统兼容；
[0194] 图lid示出了具有标准布局和全位置信息的数字麦克风的布局的示例；
[0195] 图lie示出了能够通过使用弱输出驱动器和反馈来区分GND、VDD和FLOAT条件的 10单元；
[0196] 图12示出了在激活功能能力（FUNCTION CAPABILITY)之后从寄存器进行读取以 获得主设备或从设备的能力信息的示例；
[0197] 图13示出了在统一总线通信协议的示例实施例中可以支持的各种数据格式的示 例；
[0198] 图14示出了在执行功能"读取上一个错误（READ LAST ERROR) "之后从数据寄存 器读取的状态的示例；
[0199] 图15示出了可以与统一总线通信协议的示例实施例一起使用的错误代码的示 例；
[0200] 图16a是针对统一总线通信协议的示例实施例的主设备或从设备可以使用的寄 存器定义的示例；
[0201] 图16b是针对统一总线通信协议的示例实施例的主设备或从设备可以使用的寄 存器定义的另一不例；
[0202] 图17是针对统一总线通信协议的示例实施例中的设备的端口可以设置的各种功 耗等级或功率管理模式的示例；
[0203] 图18示出了使用统一总线通信协议与两个从设备通信的主设备的示例实施例以 及各设备具有被分配给各信道的端口；
[0204] 图19示出了在信道和信道选择（CHANNEL SELECTION)字段之间的示例映射，该信 道选择字段描述了端口的哪些信道用于通信；
[0205] 图20示出了与在读取（READ)和写入（WRITE)操作期间的地址和堆组（bank)选 择相关的示例操作；
[0206] 图21示出了在字模式下在帧中被重复多于一次的来自单一端口的数据的示例；
[0207] 图22a示出了根据在给定帧中对等时、异步和多帧传输的使用来设置的各字段值 的示例；
[0208] 图22b示出了可以用于对图16a的PCLKD字段进行编码的压缩格式的示例；
[0209] 图22c示出了根据在给定帧中对等时、异步和多帧传输的使用来设置的各字段值 的备选实施例的示例；
[0210] 图23示出了在使用多个数据信道且对来自相同端口的信道进行划分以实现字模 式下的较低时延的帧格式的示例；
[0211] 图24示出了在字模式下在帧中将来自多个数据信道的数据重复若干次的帧设置 的示例；
[0212] 图25a示出了根据在统一总线通信协议中使用的帧类型的命令分隔（COMMAND SEPARATION)字段的定义的示例；
[0213] 图25b示出了可以在比特流模式下用来减少用于同步的时间的多个子帧长度的 示例定义；
[0214] 图25c示出了根据在统一总线通信协议中使用的帧类型的命令分隔（COMMAND SEPARATION)字段的定义的备选示例；
[0215] 图26a和26b示出了通过在比特流模式下将不同值用于HSTART和VSTART字段可 以实现的不同帧格式的示例；
[0216] 图27示出了在比特流模式下示例实施例的HSPACING和VSPACING的LSB、MSB和 LSB+1比特的定义；
[0217] 图28a示出了使用统一总线通信协议的具有电流和电压感测的立体声系统的示 例实施例；
[0218] 图28b示出了可以用于图28a的立体声系统的比特流帧格式的示例；
[0219] 图28c示出了可以用于图28a的立体声系统的比特流帧格式的另一示例，并且其 将较少的带宽用于感测信号；
[0220] 图28d示出了可以通过在比特流模式下设置HSTART、VSTART、HSPACING和 VSPACING字段的值来实现的比特流帧格式的示例，其中，音频数据和控制数据之间的带宽 被改变，使得与音频数据相比，较少的带宽用在控制数据上；
[0221] 图29a是可以用于主设备的寄存器定义的示例实施例；
[0222] 图29b是可以用于主设备的寄存器定义的另一不例实施例；
[0223] 图29c是第一级的采样比的定义的示例；
[0224] 图29d是可选级的采样比的定义的示例；
[0225] 图29e是第二级的采样比的定义的示例；
[0226] 图29f是第三级的采样比的定义的示例；
[0227] 图29g是可以适用于多个采样率比的多格式抽取器（decimator)系统的示例；
[0228] 图29h是可以适用于多个采样率比的多格式插值器系统的示例；
[0229] 图29i是对写入帧控制（FRAME CONTROL)字段的解释的示例；
[0230] 图30示出了一个示例实施例中的基于帧控制字段的写入和读取操作的组合以及 可以根据帧控制字段的值来监视的示例操作；
[0231] 图31示出了另一示例实施例中的基于帧控制字段的写入和读取操作的组合以及 可以根据帧控制字段的值来监视的示例操作；
[0232] 图32a示出了接口控制（INTERFACE CONTROL)寄存器的组件的示例实施例；
[0233] 图32b示出了接口控制寄存器的组件的另一示例实施例；
[0234] 图33a示出了在与图29a的寄存器定义相对应的至少一个示例实施例中可以如何 对MCLKD字段进行编码的示例；
[0235] 图33b示出了在与图29b的寄存器定义相对应的至少一个示例实施例中可以用于 生成总线的时钟信号的示例分频；
[0236] 图34a示出了可以用在IRQ掩码（MASK)寄存器中的子字段的示例实施例；
[0237] 图34b示出了可以用在IRQ掩码（MASK)寄存器中的子字段的另一示例实施例；
[0238] 图35示出了用于改变帧完成掩码（FRAME DONE MASK)字段的示例时序图；
[0239] 图36a示出了接口状态（INTERFACE STATUS)寄存器的组件的示例实施例；
[0240] 图36b不出了接口状态寄存器的组件的另一不例实施例；
[0241] 图37示出了从状态寄存器的示例定义；
[0242] 图38a示出了可以用于对从设备的设备ID进行编码的紧凑编码格式的示例实施 例；
[0243] 图38b示出了可以用于对从设备的设备ID进行编码的一般编码格式的示例实施 例；
[0244] 图39示出了针对单一时间帧在字模式下使用的一般字帧格式；
[0245] 图40示出了针对单一时间帧的字帧格式的示例实施例；
[0246] 图41示出了针对单一时间帧的字帧格式的另一示例实施例；
[0247] 图42示出了针对单一时间帧的比特流帧格式的示例实施例；
[0248] 图43示出了针对单一时间巾贞的统一巾贞格式的示例实施例；
[0249] 图44不出了针对单一时间巾贞的统一巾贞格式的另一不例实施例；
[0250] 图45a和45b示出了在字模式下工作时统一总线通信协议的总线频率、信道的数 目和类型的示例组合的表格；
[0251] 图46a和46b示出了在比特流模式下工作且使用比特流帧格式时统一总线通信协 议的总线频率、信道的数目和过采样率的示例组合的表格；
[0252] 图47示出了在混合字模式下工作时统一总线通信协议的总线频率、信道的数目 和类型的示例组合的表格；
[0253] 图48a、48b和48c示出了在比特流模式下工作且使用统一比特流帧格式时统一总 线通信协议的总线频率、信道的数目和类型的示例组合的表格；
[0254] 图49a示出了在统一总线通信协议中在数字字格式下用于编码N个比特的一般格 式的示例实施例；
[0255] 图49b示出了可以与用于移动电话系统的比特流编码格式一起使用的某些公共 过采样因子的示例；
[0256] 图49c示出了字符串编码格式的可能组合的示例；
[0257] 图50a示出了可以用于实现小数（fractional)流的算法的示例实施例；
[0258] 图50b示出了示例场景下图50a的算法的计算的示例；
[0259] 图50c示出了针对各种回放场景可以用于小数流的各种值的示例；
[0260] 图51a示出了具有使用统一总线通信协议的显示器的控制系统的示例实施例；
[0261] 图51b示出了使用统一总线通信协议的移动电话系统的示例实施例；
[0262] 图52a示出了使用通信总线通信协议的房屋安全系统的示例实施例；
[0263] 图52b示出了使用统一总线通信协议的家庭娱乐系统的示例实施例；
[0264] 图52c示出了使用统一总线通信协议的家庭娱乐系统的示例实施例；
[0265] 图52d示出了使用统一总线通信协议的仪表系统的示例实施例；
[0266] 图52e示出了可以使用统一总线通信协议进行通信的电子钥匙的示例实施例；
[0267] 图52f示出了可以使用统一总线通信协议进行通信的存储棒的示例实施例；
[0268] 图52g示出了可以使用统一总线通信协议进行通信的订户身份模块（SIM)卡的示 例实施例；
[0269] 图52h示出了可以使用统一总线通信协议进行通信的加密信用卡的示例实施例；
[0270] 图52i示出了使用统一总线通信协议的心率监视器系统的示例实施例；
[0271] 图53示出了根据统一总线通信协议来操作总线的方法的示例实施例；
[0272] 图54是通用同步方法的示例实施例的图；
[0273] 图55a和55b分别是第一场景和第二场景的图，在第一场景中，在发送数据中发送 真同步模式，以及在第二场景中，在发送数据中发送真同步模式和伪同步模式；
[0274] 图56是采用并行实现的通用同步方法的另一示例实施例的图；
[0275] 图57是可以与通用同步方法一起使用的字模式同步方法的示例实施例的图；
[0276] 图58a是可以用于处理错失同步模式并且与图57的字模式同步方法一起使用的 方法的示例实施例的图；
[0277] 图58b是可以与图57的方法一起使用的用于检查当前搜索位置是否超过最大帧 长度或最大信道长度的方法的示例实施例的图；
[0278] 图59是可以与通用同步方法一起使用的比特流模式同步方法的示例实施例的 图；
[0279] 图60是通用同步方法的另一示例实施例的图；
[0280] 图61a是可以用于检查丢失同步模式并且可以与图60的通用同步方法一起使用 的另一方法的示例实施例的图；
[0281] 图61b是可以用于检查帧超限（S卩，缺少同步模式的时间长于帧内可能的时间） 且可以与图60的方法一起使用的方法的示例实施例的图；
[0282] 图62是可以与图60的通用同步方法一起使用的比特流模式同步方法的另一示例 实施例的图；
[0283] 图63是可以与图62的比特流模式同步方法一起使用的比特流更新方法的示例实 施例的图；
[0284] 图64是快速重新同步方法的示例实施例的图；
[0285] 图65是可以与图60的通用同步方法一起使用的时钟选通方法的示例实施例的 图；
[0286] 图66示出了统一总线通信协议的各种实施例可以在无线通信中如何使用的示 例；
[0287] 图67是针对同步字的字段分配和比特分配的另一示例实施例的图；
[0288] 图68是示出了在字模式下针对图67的S字的数据同步字段的数据操作的另一示 例时序图；
[0289] 图69a是针对统一总线通信协议的示例实施例的主设备或从设备可以使用的寄 存器定义的另一不例；
[0290] 图69b是示出了可以针对每个子组使用的各种最大信道数的示例；
[0291] 图69c是将设备指派给一个设备组地址的系统的示例实施例的图；
[0292] 图69d是将设备指派给三个设备组地址的系统的示例实施例的图；
[0293] 图70不出了功能和可以在X字中设直的对应比特设直的列表的另一不例；
[0294] 图71是使用环形拓扑将设备耦合到总线的系统的示例实施例，且该系统使用统 一总线通信协议；
[0295] 图72是使用管道拓扑将设备耦合到总线的系统的示例实施例，且该系统使用统 一总线通信协议；
[0296] 图73是使用管道控制将很多设备耦合到总线的系统的示例实施例，且该系统使 用统一总线通信协议；
[0297] 图74是使用单维度交错环形拓扑将设备耦合到总线的系统的示例实施例，且该 系统使用统一总线通信协议；
[0298] 图75是使用二维环形拓扑将设备耦合到总线的系统的示例实施例，且该系统使 用统一总线通信协议；
[0299] 图76是使用管道控制将很多设备耦合到总线的系统的另一示例实施例，且该系 统使用统一总线通信协议；
[0300] 图77a是针对2X超频数据时隙的示例的时序图；
[0301] 图77b是示出了针对利用了超频数据时隙的设备可以使用的时序参数值的示例 实施例的表格；
[0302] 图77c是针对存在两倍超频的示例在总线上的数据传输和时序的说明图；
[0303] 图77d是用于实现超频的寄存器的示例设置和对相关联功率节约的估计的表格；
[0304] 图78a示出了用于一次发出多个数据比特的时序和电压电平方案；
[0305] 图78b是在设备使用超频模式在数据时隙中发出多个打包比特时可以使用的示 例编码的表格；
[0306] 图79是在主发起设备从睡眠中醒来（MASTER INITIATED DEVICE WAKE UP FROM SLEEP)模式期间由从设备看到的数据的示例；
[0307] 图80a是针对使用统一总线通信协议的端口或设备可以设置的各种功耗等级或 功率管理模式的备选实施例的示例；
[0308] 图80b是示例UART时序规范的表格；
[0309] 图81a是将两个时隙用于同步以及一个时隙用于数据的单线信令系统的示例；
[0310] 图81b是通过将两个时隙用于同步以及四个时隙用于数据来传输时钟和数据信 息这二者的单线信令系统的示例；以及
[0311] 图81c是将一个时隙用于同步以及四个时隙用于数据由此增加带宽并降低功耗 的单线信令系统的示例。
【具体实施方式】
[0312] 下面将描述各种系统或过程以提供所述概念的一个或多个实施例的示例。下面描 述的实施例并不限制任何权利要求，且任何权利要求可以涵盖与下面描述的过程或系统不 同的过程或系统。所要求保护的特征不限于：具有下面描述的任一系统的全部特征的系统 或过程，或者下面描述的多个或全部系统或过程的共同特征。下面描述的系统或过程有可 能不是在任何权利要求中记载的实施例。下面描述的系统或过程中公开的，在本文档中并 未要求保护的，任何概念可以是另一保护文书（例如，后续专利申请）的主题内容，且申请 人、发明人或所有人不意在通过在本文档中进行描述来抛弃、放弃任何这种概念或将任何 这种概念贡献给公众使用。
[0313] 此外，应该明白：为了说明的简单和清楚，在认为恰当的情况下，可以在附图之间 重复附图标记，以指示对应或相似的元件。此外，阐述了海量的具体细节以提供对本文所述 实施例的完全理解。然而，本领域普通技术人员将理解：可以在没有这些具体细节的情况下 实现本文所述的实施例。在其它实例中，众所周知的方法、过程和组件并未被详细描述，以 使得本文所述实施例更加突出。此外，本说明书不应被认为限制了本文所述实施例的范围。
[0314] 还应当注意到：如本文所使用的术语"耦合"可以根据使用该术语的上下文而具有 若干不同含义。例如，术语"耦合"可以具有机械、电子、光学或通信性内涵。例如，在一些上 下文中，术语"耦合"指示了两个元件或设备可以彼此物理连接，或者可以彼此经由物理耦 合（例如，电线或电缆）通过一个或多个中间元件或设备连接。在一些上下文中，术语"耦 合"指示了两个元件或设备可以通过其他手段来连接，例如，无线信号或光信号。在一些上 下文中，术语"耦合"指示元件或设备可以通过信号（例如，电信号、光信号或无线信号）彼 此通信性连接。此外，术语"通信性耦合"指示了元件或设备可以以电子方式、以光学方式、 或以无线方式向另一元件或设备发送数据以及从另一元件或设备接收数据。
[0315] 还应当注意：如本文所使用的术语"主"以及"从"仅意味着从技术角度上来看，且 具体地表示在主机设备或元件与外围设备或元件之间的技术关系，其中，一个元件或设备 向另一元件或设备提供指令或控制信号。因此，对如本文所使用的术语"主"和"从"的使 用不意味着带有除了此处给出的技术含义之外的言外之意。
[0316] 还应当注意：尽管将通信协议描述为总线通信协议且提供了示出将元件耦合在一 起的物理总线的各种示例实施例，但是本文所述的通信协议的各种实施例也可以通过非物 理接口（例如无线或光学接口）来实现。
[0317]
【具体实施方式】开始于对移动设备的概述，然后进行对可以用于用较少数目的线来 耦合各设备同时能够支持不同类型数据格式的统一总线通信协议的示例实施例的描述。因 此，统一总线通信协议担当设备的统一接口，该设备生成具有不同格式的数值数据，但是可 以耦合到相同总线。
[0318] 统一总线通信协议允许至少两个设备之间的通信，例如，在主设备和从设备之间、 在两个主设备之间、在两个从设备之间以及在主设备和多于一个从设备之间。除非另行规 定，否则设备之间的数据通信一般利用连续时钟，且除非另行规定，否则通信可以是双向 的。
[0319] 数值数据可以是音频数据或测量数据，例如电流、电压、压力、温度等。数值数据可 以初始由设备以比特流格式或数字字格式来产生。数字字（digital word)意味着涵盖编 码字以及浮点字（即，无符号或二的补字）。
[0320] 在字模式下，数字字可以沿着总线发送而无需被转换为另一格式。在比特流模式 下，使用比特流帧格式或统一帧格式（其是一类比特流帧格式）对数据进行打包。在比特 流帧格式下，使用帧信道以一次发送一个来自不同比特流数据信道的比特的方式发送比特 流。应当注意到：有时使用术语"脉冲密度调制数据（PDM)数据"，以替代术语"比特流数 据"。
[0321] 术语"数据信道"一般指代以特定格式生成或接收数据的信道。因此，字数据信道 包括数字字数据，且比特流数据信道包括比特流数据。
[0322] 术语"帧信道"用于定义比特流帧或统一比特流帧中的数据信道，其中，帧信道被 复用且被给予帧中的特定时隙。
[0323] 在统一帧格式中，存在至少一个虚拟帧信道，其中，至少一个字数据信道的数字字 被转换为比特流并以一次一个比特的方式发送。在统一帧格式中，还可以存在至少一个比 特流帧信道，其从一个或多个比特流数据信道接收比特流数据。比特流帧格式和统一帧格 式包括控制帧信道中的命令字的比特流，这导致由于使用数目降低的端子而引起的成本降 低。在本描述中稍后将更详细地描述这些帧格式。
[0324] 比特流数据是作为一系列比特发送的数据，且有时被称为脉冲密度调制（PDM)数 据。它们通常是作为过采样系统（例如，A- E转换器）的输出来生成的。过采样率用于指 示采样时钟和在抽取（decimation)(或者反之是插值）之后的最终输出采样率之间的比。 比特流用于在电信和音频应用中传输数据并作为存储格式（例如，在超级音频CD(SACD) 上）。
[0325] 数字字是具有特定解析度的0和1的序列，其用于以数字格式来表示模拟值。例 如，16比特数字字具有16个比特，其中，每个比特可以是0或1。数字字可以使用被称为脉 冲编码调制（PCM)来产生，在该情况下，数字字被称为PCM字或音频字（对于音频应用）。 PCM字用于各种设备中的数字音频，包括CD、蓝光播放器、DVD播放器、计算机、智能电话、膝 上型计算机、平板计算机等。
[0326] 在总线上传输的数据包括同步数据、控制数据、数值数据和时钟信号。也可以通过 总线来发送功率。统一总线通信协议允许减少可以用于总线的线数，且如将更详细描述地， 一般可以在单线总线或双线总线上实现统一总线通信协议。单线总线使用一根线来发送同 步数据、控制数据、数值数据、时钟信号和功率。双线总线可以使用第一线来发送同步数据、 控制数据、数值数据和功率，且使用第二线来发送时钟信号。因此，总线和关联的统一总线 通信协议可以用于以下操作：在该操作中，管脚或线的数目是有限的，或者需要与噪声免疫 相关的高可靠性。本文描述的总线和关联的统一总线通信协议允许对可变数目设备的连续 操作（除非另行规定），该可变数目的设备全部由相同时钟信号来同步，并且根据帧格式在 指定时刻对总线放电，以提供通信链路。在系统时钟频率低的实施例中，可以添加一个或多 个总线保持器以维持总线上的电荷。
【具体实施方式】 [0327] 的第二部分提供了可以由从设备用来与主设备或与总线同步的同 步方法的各种示例实施例，该主设备或总线利用本文描述的统一总线通信协议的各种实施 例中至少一个实施例。同步方法一般涉及用于搜索特定同步模式的技术，该特定同步模式 是在字模式下可以顺序排序的数据比特系列（即，1和0)，或者在比特流模式下同步模式的 比特可以与其他数据比特复用或交互（interfaced)，尽管依然以相同顺序发送。
[0328] 一般而言，至少一个同步方法可以用于有利地允许从设备在总线已被初始化并已 经工作一些时间之后连接到总线。这被称为热插入。因此，从设备可以针对其自身确定什 么操作模式和帧格式正在用于总线通信协议，而无需被告知该信息，这是有利的，且一般而 言传统总线通信协议不是这样做的。
[0329] 在总线架构中，经常存在供设备信号通知它们何时需要使用总线、正在使用总线 以及该用途的性质（例如，用于数值数据和命令指令的发送）的机制。然而，当海量异步进 程正在尝试高效共享总线时，以及当这些进程使用不同的数据格式（例如比特流数据和数 字字数据）时，总线控制可能变得相当复杂。例如，在传统总线系统中，需要不同接口以支 持各种类型的数据。作为示例，PCM接口支持数字字数据，但是不支持比特流数据，且比特 流接口不支持数字字数据。经常存在两种类型数据都被使用的系统，因为在一些应用中，传 感器使用奈奎斯特型转换器（例如，温度传感器、加速度及和显示器），该奈奎斯特型转换 器使用二进制字，而在一些应用中，将比特流接口用于低时延应用，例如，波束成形、主动噪 声消除、或低时延控制应用。传统总线系统使用一个接口来传输数字字数据（例如，McBSP 接口，其需要4条总线线），使用另一接口来传输比特流数据（例如，至少一个McPDM接口， 其需要另外4条总线线），以及将另一接口用于控制数据（例如，I2C，其需要另外2条总线 线），总共至少三个接口和至少10条总线和端子。这增加了所涉及组件的成本和额外空间 要求并且增大了功耗。此外，当这种系统与外部设备一起使用时，使用多个连接器，导致更 大的空间要求。
[0330] 因此，在本文描述的至少一个实施例中，本文描述的统一总线通信协议的一个方 面是提供可以处理比特流数据、数字字数据和控制数据的统一接口，同时使用更少数目的 线，且因此使用更少数目的端子。可以通过避免使用数字字格式来维持比特流处理的优点， 例如，低时延和快速瞬间响应。因此，本文描述的统一接口的至少一个实施例的方面是可以 对比特流数据进行复用，以实现与比特流处理相同的时延（即，一比特时延）。此外，数字字 数据可以用一次一个比特的方式发送，且每个比特与比特流数据进行复用，这消除了对数 字字数据接口的使用。此外，诸如同步数据和命令数据之类的控制数据可以被转换为比特 流格式，并被作为复用数据的一部分使用统一总线通信协议加以嵌入，这消除了对额外接 口（例如，I2C)的使用，且还提供了鲁棒的可编程多格式数据接口。因此，统一总线通信协 议的至少一个实施例的方面包括对隧道传输PCM/TDM/I2C流的支持以及对发送具有低时延 的比特流的支持。
[0331] 时钟数据也可以被并入控制数据中（在单线总线实施例中）或可以使用单独的线 来提供它（在双线总线实施例中）。在另一条线上发送时钟信号允许从设备的实现简单，且 还降低了对时钟抖动的影响。
[0332] 因此，可以根据系统的具体要求（例如，头戴式耳机接口或作为一般总线系统）来 使用一条或两条线来实现统一总线通信协议。然而，应当注意到：在备选实施例中，本文描 述的统一总线通信协议可以与具有多于两条线的总线一起使用。总线使用多于一条线的实 施例可以实现更高的带宽和物理层中的某些简化。
[0333] 为了将数字字数据与比特流数据进行复用，在本文描述的至少一个实施例中，可 以将统一接口的一个或多个帧信道分配为虚拟帧信道，在虚拟帧信道中，将数字字数据与 比特流数据一起以一次一个比特的方式进行复用（即，交织（interleaved)或交叉），同时 维持数据信道的数据的正确顺序。还可以存在以下实施例，其中，在使用比特流数据的帧信 道和使用数字字数据的帧信道之间存在可编程组合，根据特定实施例，这允许对以不同采 样率采样的数据进行带宽控制和组合中的至少一项。在统一接口的至少一个实施例中还分 配控制信道，使得可以将控制数据与其他类型数据一起以一次一个比特的方式进行复用或 交织。
[0334] 在本文描述的至少一个实施例中，统一总线通信协议的方面是使用变化的帧长 度，其使得以更高效的方式支持各种时钟频率和采样率更容易，例如，在电信应用中通常使 用的那些时钟频率和采样率（例如，19. 2和13. 0MHz)。此外，统一总线通信协议可以适应 其它常用的帧长度，例如针对SUMbus总线通信协议所选择的并适合12. 288MHz应用的768 比特帧长度。由统一总线通信协议提供的控制功能具有比I2C总线通信协议更广泛的功能， 且支持特殊功能，例如在至少一些实施例中用于音频的那些功能。统一总线通信协议的至 少一个实施例支持对比特流数据与控制数据的同时的低时延的等时传输。
[0335] 此外，在本文描述的至少一个实施例中，总线接口具有适用于传感器应用和音频 应用的低复杂度，在传感器应用和音频应用中，出于集成、功耗和经济原因，低的门数目是 有利的。主设备和从设备都可以实现低的门数目，主设备和从设备使用同步引擎和关联硬 件来根据本文描述的统一总线通信协议的各种实施例进行通信和同步。较低的门数目还得 到集成电路（1C)实现中的较低驱动器复杂度、更小的硅面积和较低成本。此外，由于统一 总线通信协议适用于I2c隧道传输，可以用很少的付出来继续支持传统系统。
[0336] 在本文描述的至少一个实施例中，统一总线通信协议的方面是对从设备的状态的 连续监视的支持。这允许在没有任何握手过程的情况下对从设备的热插入和移除。这还允 许从设备在错误的情况下将其自身从总线上撤回，以尽可能少的打扰总线。因此，从设备不 可能对使用统一总线通信协议的总线进行暂停（stall)，而对于I2C总线通信协议就不是这 种情况。此外，与SMbus通信协议相比，在本文描述的统一总线通信协议的至少一些实施例 中，可以更快速地实现对错误的检测和纠正。例如，SMbus在检测到错误之前可以要花费约 35?40ms。对被暂停的总线的检测是由内部超时功能（在总线上没有活动的情况下）来 激活的。使用本文描述的统一总线通信协议的至少一个实施例，可以更快速地发现该情形。 在某些最差情况场景中，从设备可能花费约50?100ms来找回与总线的同步，但是对于本 文描述的统一总线通信协议的至少一个实施例，将通常花费约1?l〇ms。
[0337] 现在参见图1，其中示出了便携式电子设备10的透视图。在该示例中，便携式电子 设备10是诸如蜂窝电话或智能电话之类的移动通信设备。然而，应当理解：本文描述的实 施例不限于电话，而是可以扩展到可以受益于针对不同数据格式提供统一接口的总线通信 协议的任何电子设备。这种电子设备的示例一般包括任何便携式电子设备，例如，蜂窝电话 无线组织器、个人数字助理、计算机、膝上型计算机、手持无线通信设备、支持无线的笔记本 计算机、平板计算机或电子阅读器、电子安全设备、无线互联网电器等。在本描述全文中，提 供了其它示例。本文列出的作为移动设备的电子设备一般是便携式的，且从而是电池供电 的并且可能具有有限的处理能力，在该情况下，使用提供了统一数据接口的总线通信协议 (例如，本文描述的统一总线通信协议的至少一个实施例）是有益的，。
[0338] 便携式电子设备10具有主体12,其包括显示屏14、键盘/键区16、按钮集合18和 用户输入设备20 (例如，轨迹板或轨迹球）。将理解：用户输入设备20代表用户操作的指向 或输入设备，其也可以表现为操纵杆、滚轮、滑轮、鼠标或触摸板等或另一按钮。便携式电子 设备10包括未示出或描述的其它部分，因为它们对于本领域技术人员来说是众所周知的。 便携式电子设备10还包括用于接收插口的至少一个端口，但这并未在图1中示出。
[0339] 现在参见图2,其中示出了便携式电子设备10的一部分的框图。便携式电子设备 10还包括控制器30,其连接到被集成到便携式电子设备10中的芯片32 (例如，头戴式耳机 (headset)或头戴式听筒（headphone)接口）。可以使用处理器或专用电路来实现控制器 30。芯片32包括开关矩阵和插口配置检测部34,其与用于接收与电缆40(例如，视频电缆 或头戴式耳机电缆）相关联的插口 38的端口 36集成在一起。开关矩阵34包括多个单体 输入和输出端口 42,用于使用插口 38内的对应电线和线路44a至44d来接收和发送信号。
[0340] 插口 38内的电线44a至44d表示信号线，例如音频线和视频线。单体线（通常是 四根单体线）的集合（尽管具有其他数目电线的其它插口配置是可预期的）允许便携式电 子设备10和位于电缆另一端的设备（例如，头戴式耳机）之间的通信。在一个实施例中， 电线44a和44b可以是一对音频线，电线44c可以是地线而电线44d可以是麦克风线。然 而，仅一根线用于通信，且由此用作单线总线实施例的通信总线。剩余线可以用于其他功 能。通常，一根线将用于接地，而其余两根线可以用于头戴式听筒输出。在另一配置下，一 根线可以用于总线通信，一根线可以用于接地，第三根线可以用于电源，而最后一根线留给 其他用途，例如，单独的时钟线、用于视频信号的发送或用于其他功能。在其他实施例中，单 线总线可以在设备之间的数字或模拟发送中使用。备选地，双线总线实施例对于在两个芯 片之间提供通信是有用的，如下面将更详细描述的。
[0341] 现在参见图3a，其中示出了总线系统50的示例实施例的原理图。总线系统50包 括主设备52 (例如，便携式电子设备或便携式电子设备中的头戴式耳机接口芯片）和从设 备54 (例如，头戴式耳机）。尽管仅示出了一个从设备54,应该理解：多个从设备可以耦合 到总线系统50用于与主设备52进行通信。因此，本文提供的针对从设备54的描述一般可 以应用于连接到总线系统50的其他从设备。
[0342] 主设备52或从设备54可以包括集成电路间（I2C)接口 56,其连接到基带处理器 或其它移动处理单元。主设备52或从设备54还可以包括用于数字音频数据的I2C接口。 针对I2C接口 56和串行接口 58的输入或输入信号60可以包括（但不限于）：外部时钟信 号60a (EXTCLK)、I2C时钟信号60b (I2C CLK)和I2C数据信号60c (I2C DAT)。低速串行接口 58的输出经由电缆62 (例如，同轴电缆）连接到从设备54。如上所述，电缆62内的电线或 线之一提供了用于从设备54和主设备52之间的通信并可以被视为单线总线的总线64。可 以在管脚或电线的数目是有限的或者为了与噪声免疫相关的高可靠性情况下使用总线64。 在其他实施例中，可以使用双线总线。
[0343] 在单线总线实施例中，单线可以合并多个功能，包括（但不限于）：在单一总线循 环中对时钟和数据这二者的发送。在操作中，I2C接口 56通过总线64取回并向从设备54 发送数据。在其他实施例中，通过总线64的通信可以经由去往基带处理器或另一处理单元 的连接来控制。因此，对主设备52的控制可以经由I2C接口 56、可以通过另一控制接口或作 为去往基带处理器或其它处理单元的连接的一部分，该基带处理器或其它处理单元让主设 备52执行各种操作，例如（但不限于）：PING、READ (读取）、WRITE (写入）和FUNCTION(功 能）命令或操作。在本文描述的至少一个实施例中，PING、READ、WRITE和FUNCTION命令可 以不出现在同一帧中，因为每个帧仅由一个操作来定义。将在本描述的全文中更详细地描 述这些操作。
[0344] 主设备52生成分巾贞信息以允许从设备54或多个从设备与总线64同步。在一个 实施例中，帧长度是由8比特寄存器来确定的，该8比特寄存器提供了在每个命令数据块的 开始之间的分隔距离。在另一实施例中，测量的单位是等于四（4)个比特的半字节。帧长 度由命令模式来确定，且在一个实施例中，在字模式下，帧长度可以是48字节，其中缺省同 步分隔值28个半字节，由此导致帧长度384比特。
[0345] 在操作中，在主设备52和从设备54之间通过总线64来发送同步（sync)信号、信 息的控制信号、数据、时钟信号和功率。因此，总线64允许对多个外部设备的连续操作，且 所有设备由相同时钟信号来同步。时钟信号可以用作内部电路的采样时钟（例如，E A转 换器），或用于复杂逻辑电路的连续操作。在其他实施例中，如下面将更详细解释的，当在总 线64上没有活动时，可以存在将时钟信号保持在稳态电平的时刻，例如，静态低逻辑电平 或静态高逻辑电平，以节约功率。
[0346] 经由总线64通信的组件的大小可以通过使用本文描述的统一总线通信协议的至 少一个实施例来降低。例如，如果在图2的便携式电子设备10中实现，统一总线通信协议 允许总线64通过单线来发送时钟信号和数据，该单线减少了芯片32中占用的管脚数目，由 此允许其他管脚端口 42用于其他功能，以允许在印刷电路板（PCB)级别上减少芯片的总管 脚数目、硅面积或成本。
[0347] 现在参见图3b，其中示出了总线系统50的原理图，其示出了用于将主设备52耦合 到总线64的接口电路70的示例。该原理图主要是针对单线总线版本，但是也可以用于双 线版本中的数据线。类似的电路可以用于将从设备54耦合到总线64。接口电路70包括 充电晶体管72、放电晶体管74、功率晶体管76和电阻器R1。充电晶体管72用于在总线64 上声明逻辑"1"，以及放电晶体管74用于在总线64上声明逻辑"0"。当使用的电流比一般 通过串联端接电阻器R1提供的电流更多时，功率晶体管可以用于对从设备（例如，电池） 快速充电。在使用该布置的情况下，总线64不经受时间约束的实现，例如，开放式集电极和 开放式漏极类型，其中，信令速度在功耗、噪声免疫和带宽之间折中。功率晶体管76是可选 的，且在一些实施例中可以被包括以在没有通信时对设备充电并向外部设备供电。功率晶 体管76可以由寄存器来控制，并在帧开始时被更新。
[0348] 在本特定示例实施例中，充电晶体管72和功率晶体管76是PM0S晶体管，而放电 晶体管74是NMOS晶体管。充电晶体管72的源节点耦合到供电电压BSS，充电晶体管72的 栅节点耦合到低速串行接口 58的第一管脚，以及充电晶体管72的漏节点耦合到放电晶体 管74的漏节点。放电晶体管74的栅节点耦合到低速串行接口 58的第二管脚，以及放电晶 体管74的漏节点耦合到接地。功率晶体管76的栅节点耦合到低速串行接口 58的第三管 脚，功率晶体管76的漏节点耦合到供电电压VSS，以及功率晶体管76的源节点耦合到低速 串行接口 58的第四管脚和总线64的第一节点。电阻器R1的一个节点耦合到充电晶体管 72的源节点和放电晶体管74的源节点，且电阻器R1的第二节点耦合到总线64的第一节 点。在示例实施例中，电阻器R1的电阻可以被选择为使得接口电路70的输出电阻一般约 为750hm且供电电压VSS可以是3V。
[0349] 低速串行接口 58连接到充电晶体管72的节点施加低电压，使得充电晶体管72可 以在每个总线循环开始时对总线64充电。之后，总线64通过去激活充电晶体管72而变得 浮置。然后主设备52可以通过对其栅极施加高电压来激活放电晶体管74(这将对总线64 放电），从而驱动总线64。在电阻器R1之后通向总线64的连接用于从总线64接收数据 (在一些情况下，可以包括延迟用于增强的设置/保持时序余量）。低速串行接口 58耦合 到功率晶体管76的节点用于向总线64供应比通过电阻器R1可用的功率更大的功率。这 可以导致某些初始振铃（ringing)，除非采取特定动作，例如，在晶体管72激活之后首先施 加全功率（这将减小振铃）。
[0350] 在一个实施例中，使用低-高-浮置循环模式来实现总线64,但是可以备选地将 总线64实现为高-低-浮置模式。数据的实际传输发生在浮置周期期间，同时低-高（或 高-低）周期用于传输功率和时钟同步。如果从设备54或主设备52想要信号通知逻辑零， 该特定设备将把总线64保留在与之前相同的状态，即浮置且在总线64上具有相同值。从 设备54或主设备52可以通过在浮置周期期间对总线64放电来信号通知逻辑一，由此将总 线64的状态变为相反逻辑电平。信令方案的示例在图4a中示出，图4a示出了在总线64 上的事务的时序图，其中，从设备54写入"0110"。通常向主设备52提供外部时钟信号（在 备选情况下，主设备52可以生成时钟信号）。当主设备52或从设备54进入三态模式时，这 如图4a中出于说明性目的由虚线所绘出。实际中，输出电压将由总线64上剩下的剩余电 荷来确定。然而，一旦已对总线64进行放电，不管多少个设备尝试该放电，都将不存在任何 电荷。因此该信令方案允许在多个设备尝试同时通过总线64发信号通知或通信时减少或 避免总线竞争或拥塞，因此一旦总线64已被放电，则检测不到后续设备对总线64的放电且 总线冲突是不可能的。
[0351] 如图4a中示例所示，在总线64上实现时序，使得总线64在四个时间间隔中时间 复用。在备选实施例中，有可能使用另一数目的时间间隔。对于图4a的示例，在第一时间 间隔中，在时钟周期的头25% ( S卩，四分之一）期间，主设备52将总线64驱动为有效低电 平。在第二时间间隔中，在时钟周期的第二个25%期间，主设备52将总线64驱动为有效高 电平。可以将由低到高时钟转换用作连续采样时钟信号。在第三和第四时间间隔中，主设备 52在剩余时钟周期期间将总线64留在浮置状态，除非从设备54或主设备52将总线拉低以 信号通知"1"。例如，在第三间隔中，从例如时钟周期的50?62%之间开始，从设备54可 以将总线64拉到有效低电平。总线64通常可以在时钟周期完成之前完全安定（settled)。 在接近时钟周期的结束处（例如，在时钟周期的88?100%)的第四间隔中对总线值采样， 之后主设备52将开始再次驱动总线64为有效低电平。在一个实施例中，时钟循环的前半 段可以用于时钟信号，而时钟循环的后半段可以用于数据发送。然而，对时钟循环的其它划 分是可预期的，其中，时钟循环的第一部分用于时钟信号，且使用循环的第二部分用于数据 发送，例如67%用于时钟信号，然后33%用于数据发送。
[0352] 在图4a的示例中，总线64初始时在时钟循环的开始处为有效低电平。在特定时 间段之后，由主设备52将总线64驱动为有效高电平。由于从设备54希望发送"0"，从设 备54不对总线64作任何事情。然后下一时钟循环之前，在主设备52将总线64驱动为有 效低电平之前，主设备52和从设备54读取值"0"。在第二时钟循环期间，主设备52在特定 时间段之后将总线64驱动为有效高电平。由于从设备54希望发送"1"，从设备54将总线 拉动或驱动到有效低电平，其中，由主设备52和从设备54来读取值。由于总线64是有效 低电平，主设备52不一定将总线64驱动到有效低电平，尽管其可以如图4a所示执行该功 能。在第三时钟循环，在特定时间段之后，主设备52将总线64驱动为有效高电平。由于从 设备54希望发送" 1"，从设备54将总线64拉动或驱动为有效低电平，其中，然后主设备52 和从设备54读取该值。在第四时钟循环的开始时，总线64是有效低电平，且在特定时间段 之后，被主设备52驱动为有效高电平。由于从设备54想要发送"0"，在总线64上不存在活 动，直到在已读取了值之后为止，然后主设备52将总线64驱动为有效低电平，以准备下一 个时钟循环。
[0353] 在主设备52将总线64驱动为有效低电平的时段期间，总线时序允许从设备54继 续将总线64拉到有效低电平。因此，从设备54的输出驱动器的释放时序不是那么严格的。 然而，从设备54在主设备52将总线64驱动为有效高电平时生成包括线路延迟在内的浮置 输出。由于从设备54依赖于主设备52的时序，浮置周期长于有效低电平周期和有效高电 平周期的原因是为了当激活开始时允许从设备54在与主设备52相同的时间量中将总线64 驱动为有效低电平，并允许对时刻的某种容忍性。此外，在总线64上存在延迟。
[0354] 当主设备52将总线64拉低时的时序是在特定时间段之后，使得主设备52或从设 备54不对不正确的数据采样。因此，从设备54在主设备52将总线64拉高时具有浮置输 出。
[0355] 当主设备52或从设备54进入三态时，这由虚线来表示，即使实际电压将由向总线 64写入的之前的值来确定。由于总线64浮置所在的周期非常短，其可以由于耦合到总线 64的寄生电容而保持稳定，或可以通过在系统50内包括至少一个总线保持器来保持稳定 更长的时段。因此，如果静态无负载或加载高阻抗，则总线64上的电荷和电压可以被视为 是稳定的。
[0356] 从设备54以特定时间间隔来激活总线64,其可以通过实现本地时钟、使用PLL、延 迟锁定环路（DLL)或简单延迟电路来进行。延迟电路可以包括两个电容器，这两个电容器 由固定电流交替充电，然后使用电容器上的充电电压来确定应当对总线64进行激活和采 样的点。可以从一个固定时钟沿到下一个固定时钟沿对这两个电容器进行充电，且在开始 该循环之前放电。在不传输信息的长周期期间，有可能通过将时钟信号选通为高电平，令总 线64进入空闲。在该情况下，将存在小延迟，以重启总线64。由于主设备52控制时序，一 般不使用任何模拟控制的延迟。
[0357] -般而言，使用足够小的总线电容和充分高的时钟频率，以使得独有定义在浮置 (或三态）周期期间总线64的状态读数。如果将总线系统50实现在印刷电路板上，在一些 实施例中，可以使用小电容器来提供显著大的电荷，以防范数据错误。在该情况下，使用总 线保持器（例如，使用背靠背耦合的两个反相器）来使用（或备选地实现）小但是有穷的 总线电容，以维持稳定的总线值。可以针对总线64的低频操作来选择该方法，其中，小的泄 漏电流可以将总线64上留下的任何电荷进行缓慢放电，但是总线保持器将保持该值稳定。 总线保持器一般将实现在主设备52中，以限制与其操作相关联的功率效率损耗，但是也可 以出于数据完整性目的而实现在从设备54中。在表1中示出了何时使用单线来实现总线 64的示例实施例的时序特性。
[0358] 表1 :单线总线的时序特性的示例
[0359]
【权利要求】
1. 一种在耦合到总线的设备之间通信的方法，其中，所述方法包括： 将统一比特流帧格式用于在比特流通信模式下发送的数据，所述统一比特流帧格式包 括多个帧信道； 将所述帧信道之一用作控制信道，所述控制信道包括来自控制数据的单体控制比特； 将所述帧信道中的至少一个帧信道用作虚拟帧信道，所述虚拟帧信道包括取自数字字 数据的单体数据比特；以及 在由所述统一比特流帧格式所规定的时间上在耦合到所述总线的至少两个设备之间 发送控制比特和数据比特中的至少一项，使得跨所述信道对来自每个帧信道的数据进行时 间复用并且一次发送一个比特。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中，帧信道的数目定义了所述统一比特流帧格式的 宽度，其中每个帧信道是一个比特宽；并且每个帧信道具有多个比特，所述多个比特定义了 所述统一比特流帧格式的长度。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述方法还包括：将取自与不同数字字数据 信道相对应的数字字数据的数据比特交织到公共虚拟帧信道中。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括：针对取自每个数 字字数据信道的数字字数据的数据比特，利用独有虚拟信道。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括：将来自公共比特 流数据信道的数据指派到多于一个帧信道。
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括：将来自比特流数 据信道组的数据合并到公共帧信道中，以减少由所述比特流数据信道组所使用的带宽。
7. 根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括：将所述帧信道之 一用作比特流信道，所述比特流信道包括由所述设备之一使用或生成的单体数据比特。
8. 根据权利要求7所述的方法，其中，所述方法还包括：针对多个比特流数据信道使用 独有帧信道，所述多个比特流数据信道包括取自不同的比特流数据信道的单体数据比特。
9. 根据权利要求7所述的方法，其中，所述方法还包括：在采用由重复参数定义的独有 帧信道的不同集合的情况下，重复使用多个比特流数据信道，以及所述多个比特流数据信 道包括取自不同的比特流数据信道的单体比特。
10. 根据权利要求9所述的方法，其中，独有帧信道的集合由跳过参数定义的多个帧信 道隔开。
11. 根据权利要求7所述的方法，其中，所述控制比特是从同步字的比特中、然后从X命 令字的比特中、然后从Y命令字的比特中连续选择的。
12. 根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括：将所述控制信 道用于发送命令数据，所述命令数据包括读取操作、写入操作、ping操作和功能操作。
13. 根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括：将来自设备之 一的端口的数据信道分组为若干子组，以降低时延，并针对所述子组使用独有帧信道。
14. 根据权利要求1至13中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括：将来自若干数 据信道的数据复用到公共帧信道中，以控制在所述总线上发送的数据的带宽。
15. 根据权利要求1至14中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括：通过以下方式 来允许多主操作：允许由多于一个主设备写入控制字，并使用针对总线冲突的仲裁来确定 哪个主设备控制所述总线。
16. -种根据统一总线通信协议来通信的电子设备，其中，所述设备包括： 用于发送和接收信号的接口；以及 耦合到所述接口的复用和同步引擎，所述复用和同步引擎被配置为根据统一比特流帧 格式确定用于发送和接收信号的时隙，所述统一比特流帧格式包括用于在比特流通信模式 下发送数据的多个帧信道，使得跨所述帧信道对来自所述帧信道的数据以一次一个比特的 方式进行时间复用， 其中，所述帧信道之一被用作控制信道，所述控制信道包括来自控制数据的单体控制 比特，以及 至少一个帧信道被用作虚拟帧信道，所述虚拟帧信道包括取自数字字数据的单体数据 比特。
17. 根据权利要求16所述的设备，其中，在采用根据重复参数的独有帧信道的不同集 合的情况下，重复使用多个比特流数据信道，以及所述多个比特流数据信道包括取自不同 的比特流数据信道的单体比特。
18. 根据权利要求17或18所述的设备，其中，独有帧信道的集合由跳过参数定义的多 个中贞信道隔开。
19. 根据权利要求16至18中任一项所述的设备，其中，将一个或多个比特包括在所述 控制信道中，以同步跨多个帧延伸的数据或支持奇数采样率。
20. 根据权利要求16至19中任一项所述的设备，其中，在所述控制数据中添加两个状 态比特，以控制针对字模式下的异步数据流的发送数据的有效性，其中，第一状态比特指示 跟在所述状态比特之后的发送数据是否有效，以及第二状态比特指示接收设备是否能够接 受所述发送数据。
21. 根据权利要求16至20中任一项所述的设备，其中，在发送数据的前面添加两个状 态比特，以控制针对比特流通信模式下的异步数据流的发送数据的有效性，其中，第一状态 比特指示跟在所述状态比特之后的发送数据是否有效，以及第二状态比特指示接收设备是 否能够接受所述发送数据。
22. 根据权利要求16至21中任一项所述的设备，其中，将来自所述设备的端口的数据 信道分组为若干子组，以降低时延，并针对所述子组使用独有帧信道。
23. 根据权利要求16至22中任一项所述的设备，其中，将来自若干数据信道的数据复 用到公共帧信道中，以控制发送数据的带宽。
24. 根据权利要求16至23中任一项所述的设备，其中，通过将至少两个帧信道用于公 共数据信道来控制所述控制信道的带宽。
25. -种非瞬时计算机可读介质，包括在设备的微处理器上可执行的用于与另一设备 通信的多个指令，其中，所述方法包括： 将统一比特流帧格式用于在比特流通信模式下发送的数据，所述统一比特流帧格式包 括多个帧信道； 将所述帧信道之一用作控制信道，所述控制信道包括来自控制数据的单体控制比特； 将所述帧信道中的至少一个帧信道用作虚拟帧信道，所述虚拟帧信道包括取自数字字 数据的单体数据比特；以及 在由所述统一比特流帧格式所指定的时间上在耦合到所述总线的至少两个设备之间 发送控制比特和数据比特中的至少一项，使得跨所述信道对来自每个帧信道的数据进行时 间复用并且一次发送一个比特。
【文档编号】H04L12/40GK104509022SQ201380040621
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2013年3月5日 优先权日:2012年6月1日
【发明者】杰恩斯·克里斯蒂安·波尔森 申请人:黑莓有限公司