与通信主机分离的串行半双工收发器中的tx/rx模式的控制的制作方法
【专利摘要】在所描述的实例中，用于控制在外部耦合到集成电路(20)的串行半双工收发器(13)的发射/接收模式转变的信令(TX/RX)由与所述集成电路(20)的主机处理器(23)分离(21)的所述集成电路(20)提供，所述收发器(13)与所述主机处理器(23)通信。这可避免减缓可与所述模式转变的主机处理器(23)控制相关联的收发器(13)周转时间。
【专利说明】
与通信主机分离的串行半双工收发器中的TX/RX模式的控制
技术领域
[0001]本发明通常涉及通过集成电路的通信，且更具体来说涉及通过集成电路的串行半双工通信的控制。【背景技术】
[0002]串行通信在工业控制应用中是常见的。举例来说，根据RS-485的串行半双工通信在自动化系统中广泛使用。例如工厂自动化系统的应用通常采用使用RS-485进行通信的可编程逻辑控制器。一些系统正朝基于以太网通信发展，但是仍然需要支持普遍的旧系统。举例来说，RS-485并未规定串行通信的速度、格式及协议。仅仅符合信号电平规范并不保证来自不同制造商(即使类似)的装置的互操作性。
[0003]图1中以图表形式展示使用串行半双工通信的常规通信系统的实例，其中包含主机处理器11及通用异步接收器/发射器(UART)12的集成电路10(例如，RISC微处理器)与外部收发器(XCVR) 13 (例如另一集成电路)协作。UART 12将数据TXD输出到收发器13，所述数据TXD已从主机处理器11接收并由收发器发射到具有一或多个连接装置的装置总线(如以图表形式示出为14)上。类似地，UART 12从收发器13接收数据RXD，所述数据RXD已由收发器 13从装置总线14接收。UART 12将此接收的数据提供到主机处理器11。主机处理器11将控制信令TX/RX提供到收发器13,所述控制信令TX/RX适当地启用及停用收发器13的发射操作及接收操作。
[0004]当主机处理器11(使用TX/RX信号)将收发器13从发射(TX)模式切换为接收(RX)模式时发生周转操作，或反之亦然。举例来说，对于从TX模式到RX模式的转变，周转时间是将收发器13从TX模式(其中收发器13的发射及接收操作分别被启用及停用)转变为RX模式(其中收发器13的发射及接收操作分别被停用及启用)所需要的时间。当最后发射的位已完全越过收发器13时开始此周转时间。
[0005]对于许多自动化系统应用中的通信，低延时(例如，逐渐变低延时)是重要的。举例来说，从TX模式到RX模式的周转应在最后发射的位已越过外部收发器(例如，图1中的13)之后尽快发生。因此，从TX模式到RX模式的周转时间应尽可能短。
【发明内容】
[0006]在所描述的实例中，集成电路设备包含主机处理器及UART WART经耦合用于与主机处理器通信且经配置用于与在所述设备外部的收发器进行串行半双工通信。收发器在串行半双工通信期间采用发射操作模式及接收操作模式。此外，所述设备包含逻辑，所述逻辑与主机处理器分离、耦合到UART且响应于UART的操作用于向收发器发信号通知何时采用发射模式及何时采用接收模式的相应指示。【附图说明】
[0007]图1以图表形式展示使用串行半双工通信的常规通信系统。
[0008]图2以图表形式展示根据实例实施例的通信系统。
[0009]图3展示可由图2的系统执行的操作。
[0010]图4以图表形式展示根据其它实例实施例的通信系统。
[0011]图5展示可由图4的系统执行的操作。【具体实施方式】
[0012]取决于主机处理器(例如图1中示为11)中所使用的软件，与从外部串行半双工收发器(例如图1中示为13)的TX模式到RX模式的转变相关联的周转时间可对通信链路的接收能力具有负面影响。如果周转时间太长，那么将错失一些传入的RX数据。一些链路协议要求周转操作发生在两个位时间内。在至少一个实例中，对于115.2k波特下的通信，两个位时间的周转时间将完全在通常请求的130us内。[〇〇13]实例实施例控制与主机处理器分离的外部收发器的TX/RX模式转变，借此避免减缓可与TX/RX模式转变的主机处理器控制相关联的周转时间。一些实施例在与主机处理器相同的集成电路上提供与主机处理器分离并控制TX/RX模式转变的逻辑。
[0014]图2以图表形式展示根据实例实施例的通信系统。在图2的系统中，集成电路20内的串行半双工UART 12介接集成电路20的主机处理器23与继而耦合到装置总线(图2中未明确展示)的外部收发器13(—些实施例中的集成电路)之间的通信。然而，在图2的系统中，协同处理器21(在集成电路中，例如图1及2的10及20)用于控制收发器13的TX模式与RX模式之间的转变。因此，图2的主机处理器23并不控制TX/RX模式转变，而图1的主机处理器11确实控制所述转变。
[0015] 协同处理器21通过利用对在TXD处由UART 12发射的串行数据帧(又称为字符)的时序及结构的了解来控制TX/RX模式转变。举例来说，在TXD处发射的帧通常开始于起始位， 接着是预定数目个数据位(及一些实施例中的一或多个奇偶校验位)，所述数据位后继而接着一或多个终止位(通常一个终止位)。在一些实施例中，帧含有八个数据位。协同处理器21 耦合到UART 12的TXD输出并监测所发射帧。基于所发射帧的此监测，协同处理器21将TX/RX 处的信令输出到收发器13以指示收发器13的TX模式的选择。
[0016]在前文提及的帧监测中，协同处理器21监测UART 12的TXD输出以检测起始位的发生。起始位的检测触发协同处理器21(在TX/RX处)立即发信号通知收发器13的TX模式(例如，启用TX且停用RX)。在一些实施例中，TX或RX模式是通过仅仅切换单个数字信号而选择， 所述数字信号取决于其逻辑电平而启用TX同时停用RX，或反之亦然。起始位的检测还触发协同处理器21中的22处的计时器功能的操作。协同处理器21已知发射帧(包含起始位、多个数据(及任选奇偶校验)位及终止位)所需要的总时间量。当由起始位检测触发时，计时器功能22开始对帧发射计时。当计时器功能22指示已经过帧发射时间时，协同处理器21向收发器13发信号通信RX模式的选择。[〇〇17]在一些实施例中，计时器功能22在已经过帧发射时间之后立即实施延迟时间。协同处理器21等待直到延迟时间期满，且接着发信号通知RX模式。延迟时间帮助确保终止位在发生到RX模式的切换之前已完全越过收发器13。此外，协同处理器21继续在延迟时间期间监测UART 12的TXD输出，借此在发射连续帧的脉冲串的情况下避免不必要地在帧之间切换TX/RX选择信号。因此，可在延迟时间期间检测到脉冲串中的第二(或其它后续)帧的起始位，从而导致保持选择TX模式。此操作可避免以下情形:(a)在脉冲串中的帧完成之后发生到RX模式的切换，接着(b)当检测到脉冲串的下一帧的起始位时马上返回切换到TX模式。在各个实施例中，延迟具有各种持续时间，例如至少一个位发射时间(位时间)、位时间的某个部分及至少一个位时间与位时间的某个部分的组合。
[0018]在各个实施例中，用于协同处理器21的固件提供包含用于帧的总发射时间、位时间(通常帧的所有位的位时间均相同)、帧结构及延迟时间中的一或多者的配置参数。在一些实施例中，延迟的使用是一选项。在此类任选的延迟实施例中，如果非延迟选项生效，那么延迟时间参数可为零。
[0019]协同处理器21的上述使用使主机处理器23免于执行切换收发器13的TX/RX模式的任务。这与例如上文相对于图1描述的常规配置相反，其中主机处理器执行切换TX/RX模式的任务。由协同处理器21进行的模式控制帮助避免发生可与主机处理器控制相关联的过量周转时间。
[0020]图3展示可根据实例实施例执行的操作。在一些实施例中，图2的系统能够执行图3 的操作。在31处，展示对起始位的监测。如果在31处检测到起始位，那么在32处选择TX模式， 且计时器功能开始于33处。当计时器在34处期满时，在35处开始延迟。如36及37处所示，在 36处在延迟的执行期间发生对起始位的监测。如果在36处检测到起始位，那么操作行进到 32,其中TX模式保持选定。如果延迟时间在37处期满而36处未检测到起始位，那么在38处选择RX模式，此后在31处等待下一起始位。一些实施例并未实施延迟，而其它实施例将其实施为选项。图3中的虚线展示了非延迟实施例及其中非延迟选项生效的任选延迟实施例中的操作。在所述两种情况中，当计时器在34处如所示般期满时立即在38处选择RX模式。
[0021]图4以图表形式展示根据其它实例实施例的通信系统。图4的系统大致上类似于图 2的系统，除集成电路40内的协同处理器41使用线路状态寄存器(LSR)42(常规上可在UART 12中使用)以跟踪UART 12的TXD输出上的帧发射的进程之外。LSR 42常规上指示UART 12的发射保持及移位寄存器何时为空，这是完成帧的发射的指示。
[0022]图5展示可根据实例实施例执行的其它操作。在一些实施例中，图4的系统能够执行图5的操作。在51处，展示了对起始位的监测。如果在51处检测到起始位，那么在52处选择 TX模式，且在53处监测LSR的起始。当LSR在54处指示完成发射时，在55处选择RX模式，此后在51处等待下一起始位。[〇〇23]上述相对于图2到5描述的技术可易于扩展到适应集成电路20及40中的每一者中的多个UART 12,其中多个外部收发器13分别耦合到多个UART。此类多个UART/XCVR组合例如在工厂自动化应用中通常如此。用于协同处理器21或41的固件提供配置参数以针对多个 UART/XCVR组合中的每一者识别集成电路的哪些终端是由协同处理器用来监测相关联的 UART 12的TXD输出且将TX/RX信号输出到相关联的XCVR 13。[〇〇24] 在上述实施例中，主机处理器上TX/RX模式控制并不需要中断处理，因此不存在对主机UART驱动器软件操作的影响。用于协同处理器的固件可以常规方式由主机处理器(例如，Linux或RT0S主机处理器驱动器)加载、经写入用于主机处理器上使用的操作系统。 [〇〇25]在一些实施例中，收发器13被提供作为RS-485收发器，例如商用SN65HVD82RS-485 收发器。在一些实施例中，集成电路20及40被提供作为RISC微处理器，例如商用AM335x/ AM437x/AM57xx或经类似启用的微处理器。
[0026]所描述实施例中可进行修改且其它实施例可在权利要求书的范围内。
【主权项】
1.一种集成电路设备，其包括: 主机处理器； 通用异步接收器/发射器UART，其经耦合用于与所述主机处理器通信且经配置用于与在所述设备外部的收发器进行串行半双工通信，其中所述收发器在所述串行半双工通信期间采用发射操作模式及接收操作模式;及 逻辑，其与所述主机处理器分离、耦合到所述UART且响应于所述UART的操作用于向所述收发器发信号通知何时采用所述发射模式且何时采用所述接收模式的相应指示。2.根据权利要求1所述的设备，其中所述逻辑经配置以检测从所述UART到所述收发器的发射的开始及完成。3.根据权利要求2所述的设备，其中所述逻辑响应于所述开始的检测及所述完成的检测用于向所述收发器发信号通知分别采用所述发射模式及所述接收模式。4.根据权利要求3所述的设备，其中所述逻辑经配置以通过监测所述发射的起始位来检测所述开始。5.根据权利要求3所述的设备，其中所述逻辑经配置以通过跟踪所述发射的经过时间来检测所述完成。6.根据权利要求3所述的设备，其中所述逻辑经配置以通过监测由所述UART提供的发射状态指示来检测所述完成。7.根据权利要求6所述的设备，其中所述UART包含提供所述发射状态指示的状态寄存器。8.根据权利要求3所述的设备，其中所述逻辑经配置以实施所述完成的所述检测与所述向所述收发器发信号通知采用所述接收模式之间的延迟。9.一种通信系统，其包括: 收发器，其经配置以执行串行半双工通信，期间所述收发器采用发射操作模式及接收操作模式;及 集成电路，其包含主机处理器、经耦合用于与所述主机处理器通信的通用异步接收器/发射器UART及与所述主机处理器分离且耦合到所述UART的逻辑； 其中所述收发器是在所述集成电路外部且耦合到所述UART及所述逻辑； 其中所述UART经配置以与所述收发器协作来执行所述串行半双工通信;且 其中所述逻辑响应于所述UART的操作用于向所述收发器发信号通知何时采用所述发射模式及何时采用所述接收模式的相应指示。10.根据权利要求9所述的系统，其中所述逻辑经配置以检测从所述UART到所述收发器的发射的开始及完成。11.根据权利要求10所述的系统，其中所述逻辑响应于所述开始的检测及所述完成的检测用于向所述收发器发信号通知分别采用所述发射模式及所述接收模式。12.根据权利要求11所述的系统，其中所述逻辑经配置以通过监测所述发射的起始位来检测所述开始。13.根据权利要求11所述的系统，其中所述逻辑经配置以通过跟踪所述发射的经过时间来检测所述完成。14.根据权利要求11所述的系统，其中所述逻辑经配置以通过监测由所述UART提供的发射状态指示来检测所述完成。15.根据权利要求14所述的系统，其中所述UART包含提供所述发射状态指示的状态寄存器。16.根据权利要求11所述的系统，其中所述逻辑经配置以实施完成的所述检测与所述 向所述收发器发信号通知采用所述接收模式之间的延迟。17.—种通信系统，其包括:收发器，其经配置以执行串行半双工通信，期间所述收发器采用发射操作模式及接收 操作模式；集成电路，其包含主机处理器、经耦合用于与所述主机处理器通信的通用异步接收器/ 发射器UART及与所述主机处理器分离且耦合到所述UART的逻辑；其中所述收发器是在所述集成电路外部且耦合到所述UART及所述逻辑；其中所述UART经配置以与所述收发器协作来执行所述串行半双工通信；其中所述逻辑响应于所述UART的操作用于向所述收发器发信号通知何时采用所述发 射模式及何时采用所述接收模式的相应指示;及至少一个装置，其耦合到所述收发器以经由所述收发器及所述UART与所述主机处理器 通信。18.根据权利要求17所述的系统，其中所述逻辑经配置以检测从所述UART到所述收发 器的发射的开始及完成。19.根据权利要求18所述的系统，其中所述逻辑响应于所述开始的检测及所述完成的 检测用于向所述收发器发信号通知分别采用所述发射模式及所述接收模式。20.根据权利要求19所述的系统，其中所述逻辑经配置以通过监测所述发射的起始位 来检测所述开始，且通过以下中的一者来检测所述完成:跟踪所述发射的经过时间及监测 由所述UART提供的发射状态指示。
【文档编号】H04B1/44GK106031077SQ201580009442
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2015年2月19日
【发明人】小斯凯勒·T·巴顿, 汶耶·普拉卡什, 梅丽莎·玛丽·沃特金斯, 萨基卜·纳迪姆·穆罕默德, 布拉德利·詹姆斯·格里菲斯
【申请人】德州仪器公司