使用负载调制的通信的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开内容涉及设备间通信，并且具体地涉及使用负载调制的设备间通信。
【背景技术】
[0002]通用串行总线(USB)已经从能够提供有限功率的数据接口演进为具有数据接口的主要功率提供者。当今，很多设备从被包含在笔记本电脑、汽车、飞行器或者甚至壁式插座中的USB端口充电或取得功率。USB已经变成很多小型设备(诸如蜂窝电话、MP3播放器和其它手持设备)的普遍存在的电源插座。USB可以满足用户的数据传送要求，还可以提供对设备供电或充电的能力而不需要在设备上装载驱动器。
[0003]随着时间的过去，USB设备的功率需求不断增加。功率需求增加的一个结果是利用USB端口对电池充电的设备的充电时间的增加。
【发明内容】
[0004]总体上，本公开内容中所描述的技术涉及使用负载调制通过USB线缆的总线电压线实现设备间通信。例如，第一设备可以使用负载调制经由USB线缆的总线电压线与第二设备通信。
[0005]在一个示例中，一种方法包括由第一设备经由将第一设备连接至第二设备的线缆的电源线(power line)从第二设备接收功率，其中接收功率包括由第一设备从第二设备汲取电流。在本示例中，该方法还包括由第一设备经由电源线与第二设备通信，其中通信包括由第一设备调节第一设备所汲取的电流量。
[0006]在另一示例中，一种耗电设备包括功率变换器，功率变换器被配置成经由将耗电设备连接至供电设备的线缆的电源线从供电设备接收功率，其中功率变换器被配置成通过从供电设备汲取电流来接收功率。在本示例中，耗电设备还包括通信模块，通信模块被配置成通过调节耗电设备所汲取的电流量与供电设备通信。
[0007]在另一示例中，耗电设备包括用于经由将耗电设备连接至供电设备的线缆的电源线从供电设备接收功率的部件，其中用于接收功率的部件包括用于从供电设备汲取电流的部件。在本示例中，耗电设备还包括用于经由电源线与供电设备通信的部件，其中用于通信的部件包括用于调节用于汲取电流的部件所汲取的电流量的部件。
[0008]在另一示例中，一种方法包括由供电设备经由将耗电设备连接至供电设备的线缆的电源线向耗电设备提供功率，其中提供功率包括由供电设备的功率变换器向耗电设备提供电流。在本示例中，该方法还包括由供电设备经由电源线与耗电设备通信，其中通信包括由供电设备监测耗电设备所汲取的电流量。
[0009]在另一示例中，一种供电设备包括功率变换器，功率变换器被配置成经由将耗电设备连接至供电设备的线缆的电源线向耗电设备提供功率，其中功率变换器被配置成至少通过向耗电设备提供电流来提供功率。在本示例中，供电设备还包括通信模块，通信模块被配置成经由电源线与耗电设备通信，其中通信模块被配置成至少通过监测耗电设备所汲取的电流量来通信。
[0010]下面在附图和描述中阐述一个或多个示例的细节。本文中所描述的其它特征、目的以及特征的优点根据描述和附图以及权利要求将是显而易见的。
【附图说明】
[0011]图1是图示根据本公开内容的一个或多个方面的用于通过电源线使用负载调制的设备间通信的示例系统的框图；
[0012]图2A至图2B是图示根据本公开内容的一个或多个方面的用于通过电源线使用负载调制的设备间通信的系统的示例的框图；
[0013]图3A至图3B是图示根据本公开内容的一个或多个方面的用于通过电源线使用负载调制的设备间通信的系统的示例的框图；
[0014]图4是图示根据本公开内容的一个或多个方面的用于使用负载调制的设备间通信的电源线的示例电压电平的曲线图；
[0015]图5是图示根据本公开内容的一个或多个方面的用于使用负载调制的设备间通信的电源线的示例电压电平的曲线图；
[0016]图6A至图6D是图示根据本公开内容的一个或多个方面的用于通过电源线的设备间通信的示例信号的曲线图；
[0017]图7是图示根据本公开内容的一个或多个方面的用于通过电源线的设备间通信的脉冲的示例电流电平的曲线图；
[0018]图8是图示根据本公开内容的一个或多个方面的由用于通过电源线的设备间通信的脉冲所引起的示例误差电平的曲线图；
[0019]图9是图示根据本公开内容的一个或多个方面的由用于通过电源线的设备间通信的脉冲所引起的示例误差电平的曲线图；
[0020]图1OA至图1OC是图示根据本公开内容的一个或多个方面的用于通过电源线的设备间通信的示例传输配置的概念图；
[0021]图11是图示根据本公开内容的一个或多个方面的用于通过电源线的设备间通信的示例帧配置的概念图；
[0022]图12是图示根据本公开内容的一个或多个方面的用于通过电源线的设备间通信的示例帧的数据包部分的进一步细节的概念图；
[0023]图13A至图13D是图示根据本公开内容的一个或多个方面的用于通过电源线的设备间通信的示例帧的数据部分的进一步细节的概念图；
[0024]图14是图示根据本公开内容的一个或多个方面的用于通过电源线的设备间通信的示例帧的数据校验部分的进一步细节的概念图；
[0025]图15A至图15B是图示根据本公开内容的一个或多个方面的用于通过电源线的设备间通信的示例帧的反转比特对数据部分的影响的进一步细节的概念图；
[0026]图16是图示根据本公开内容的一个或多个方面的第一设备使用负载调制通过电源线与第二设备通信的示例操作的流程图；以及
[0027]图17是图示根据本公开内容的一个或多个方面的第二设备使用负载调制通过电源线与第一设备通信的示例操作的流程图。
【具体实施方式】
[0028]现代设备将通用串行总线(USB)连接用于数据接口和功率交换二者。随着现代设备的要求不断提高，需要越来越多的设备间带宽。然而，将其它数据线(即正数据线D+和负数据线D-)直接用于某些通信可能并不是所期望的。
[0029]根据本公开内容的技术可以使用负载调制经由总线电压线实现USB设备之间的通信。在一些示例中，耗电设备(power consumer)可以通过调节从供电设备(powerprovider)汲取的电流量经由USB线缆的总线电压线与耗电设备通信。以这一方式，可以在耗电设备与供电设备之间创建附加通信带宽而不干扰其它数据线。
[0030]总之，本公开内容中所描述的技术涉及使用负载调制通过USB线缆的总线电压线实现设备间通信。例如，第一设备可以使用负载调制经由USB线缆的总线电压线与第二设备通?目O
[0031]此外，通过标准USB连接提供的功率通常限于5V以及2.5Α的电流限制，这产生大约15W。然而，为了适应其不断增加的功率需求，正在使用甚高容量电池对移动设备供电。例如，在现代移动设备中通常可以找到容量为5600mAh至1000mAh的电池。电池容量的增加伴随着对电池充电所需时间量的对应增加。例如，使用标准的USB连接(即15W)，5600mAh电池的充电时间为大约90分钟，而1000mAh电池的充电时间为大约165分钟。功率需求很可能因未来设备而甚至进一步提高。
[0032]根据本公开内容的技术可以使得通过USB线缆连接的两个设备能够协商经由USB线缆的总线电压线的连接的各种功率特性。在一些示例中，这些设备可以协商通过该连接所供应的功率量。比如，耗电设备可以经由总线电压线与供电设备通信以请求附加功率。以这一方式，可以减少对耗电设备的电池充电所需要的时间量。此外，这可以使得耗电设备能够以更高的功率电平来操作。
[0033]如本公开内容中所使用的，USB可以指代一个或多个USB规范(包括过去的USB规范、当前的USB规范或者未来的USB规范)。一些示例USB规范包括USB 1.0、USB 1.1、USB 2.0, USB 3.0, USB 3.1和USB功率输送(PD) 1.0。未来的USB规范很可能会出现。
[0034]图1是图示根据本公开内容的一个或多个方面的用于通过电源线使用负载调制的设备间通信的示例系统2的框图。如图1的示例中所图示的，系统2可以包括供电设备4、耗电设备6、线缆8和负载10。
[0035]根据一些示例，系统2可以包括供电设备4。供电设备4可以被配置成经由线缆8与耗电设备6通信。在一些示例中，供电设备4可以包括功率变换器12A和通信模块14A。供电设备4的示例可以包括但不限于功率适配器(例如诸如所谓的“墙疣(wall wart)”之类的AC/DC适配器、功率块(power brick)、家用电源适配器、线路功率适配器)、台式计算机、笔记本计算机、移动计算设备、汽车、飞行器、壁式插座、蜂窝电话、便携式音乐播放器、DC/DC适配器或者能够向另一设备供应功率的任何其它设备。在一些示例中，供电设备4可以集成到诸如汽车、水运工具、飞行器之类的交通工具或者任何其它类型的交通工具中。在一些示例中，供电设备4可以包括被配置成与线缆8的连接器配对的USB端口。换言之，供电设备4可以是USB设备。
[0036]在一些示例中，供电设备4可以包括功率变换器5。功率变换器12A可以被配置成经由线缆8向耗电设备6提供功率。在一些示例中，功率变换器12A可以包括控制器18A、驱动器20A、减法器22A和加法器24A。在一些示例中，功率变换器12A的一个或多个部件可以被布置在反馈回路中。在图1的示例中，控制器18A、驱动器20A、减法器22A和加法器24A被布置在反馈回路中。功率变换器12A的示例包括开关模式功率变换器，诸如降压式、升压式、降压升压式、反激式、Cuk型或者能够提供电功率的任何其它类型的设备。
[0037]在一些示例中，功率变换器12A可以包括控制器18A。控制器18A可以被配置成控制供电设备4所提供的功率量。在一些示例中，控制器18A可以被配置成通过向驱动器20A输出控制信号来控制所提供的功率量，该控制信号使得驱动器20A输出特定的功率量。在一些示例中，控制器18A可以被配置成基于从减法器22k和/或加法器24A接收的误差信号来控制功率量。控制器18A的示例可以包括但不限于一个或多个处理器，包括一个或多个微处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者任何其它等同的集成或分立逻辑电路，以及这样的部件的任意组合。
[0038]在一些示例中，供电设备4的一个或多个部件可以包括在控制器18A中。比如，减法器22A、加法器24A和通信模块14A中的一个或多个可以包括在控制器18A中。在一些示例中，控制器18A可以包括模数转换器，以使得控制器18A能够发送和接收一个或多个信号(例如向驱动器20A提供的fb信号、误差信号、控制信号等)。以这一方式，本公开内容的技术可以在设备(诸如供电设备4)中实现而不需要附加物理部件。换言之，在一些示例中，本公开内容的技术可以通过更新设备的固件来实现。
[0039]在一些示例中，功率变换器12A可以包括驱动器20A。驱动器20A可以被配置成向耗电设备6输出功率。在一些示例中，耗电设备6所输出的功率量可以基于从控制器18A接收的控制信号。在一些示例中，驱动器20A可以通过向耗电设备6提供电流来向耗电设备6提供功率。
[0040]在一些示例中，功率变换器12A可以包括减法器22A。减法器22k可以被配置成从第二值中减去第一值以确定结果值。比如，减法器22A可以被配置成从参考电流信号(即IEef)中减去从驱动器20A输出的电流以确定误差信号。减法器22A可以被配置成向加法器24A、控制器18A和/或通信模块14A提供所确定的误差信号。
[0041]在一些示例中，功率变换器12A可以包括加法器24A。加法器24A可以被配置成给第二值加上第一值以确定结果值。比如，加法器24A可以被配置成给从通信模块14A接收的信号加上从加法器22A接收的误差信号以确定经修改的误差信号。
[0042]在一些示例中，供电设备4可以包括通信模块14A。通信模块14A可以被配置成与外部设备(诸如耗电设备6)通信。如图1中所图示的，通信模块14A可以包括RX模块28A和TX模块30A，RX模块28A可以被配置成从耗电设备6接收信息，TX模块30A可以被配置成向耗电设备6传输信息。在一些示例中，通信模块14A可以被配置成通过监测功率变换器12A所提供的电流量来从耗电设备6接收数据。比如，RX模块28A可以被配置成通过监测减法器22k和/或加法器24A所确定的误差信号来监测所提供的电流量。在一些示例中，通信模块14A可以被配置成通过监测功率变换器12A的输出来监测所提供的电流量。在一些示例中，通信模块14A可以通过确定耗电设备6已经汲取了一个或多个电流脉冲来监测所提供的电流量。在一些示例中，通信模块14A可以被配置成基于一个或多个脉冲来确定耗电设备6已经传输了多个符号中的符号。在一些示例中，通信模块14A可以通过确定耗电设备6在汲取第一脉冲之后的时间段内没有汲取第二脉冲来确定多个符号中的哪个符号被传输。在这样的示例中，通信模块14A可以基于耗电设备6在汲取第一脉冲之后没有汲取第二脉冲的时间段的长度来确定多个符号中的哪个符号被传输。
[0043]在一些不例中，通信模块14A可以被配置成向耗电设备6传输数据。比如，TX模块30A可以被配置成通过调节向耗电设备6提供的电流量来向耗电设备6传输信息。在一些示例中，TX模块30A可以被配置成通过向加法器24A发送信号来调节向耗电设备6提供的电流量，该信号使得功率变换器12A向耗电设备6提供一个或多个电流脉冲。
[0044]在一些示例中，系统2可以包括耗电设备6。耗电设备6可以被配置成与供电设备4通信。在一些示例中，耗电设备6可以被配置成从供电设备4接收功率。以这一方式，耗电设备6可以被认为是供电设备4的负载。在一些示例中，耗电设备6可以包括功率变换器12B和通信模块14B。耗电设备6的示例可以包括但不限于台式计算机、笔记本计算机、移动计算设备、交通工具、壁式插座、蜂窝电话、便携式音乐播放器或者能够从另一设备接收功率的任何其它设备。在一些示例中，耗电设备6可以包括被配置成与线缆8的连接器配对的USB端口。换言之，耗电设备6可以是USB设备。
[0045]在一些示例中，耗电设备6可以包括功率变换