专利名称：串行数据通信方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过串行总线在控制单元之间传送和接收数据的技术，具体涉及串行数据通信方法和装置，其通过在两个独立通信控制单元之间进行双向通信，在由于一个控制单元的异常而无法通信时由另一个控制单元独立地处理任务，从而不管环境如何变化都能进行准确的数据传送和接收。
在常规串行数据传送技术中，是在主控单元的控制下进行数据传送和接收的。换句话说，当在两个控制单元之间进行数据传送和接收时，由一个主控单元控制时钟。相应地，一个从控单元(slave control unit)根据主控单元控制的时钟传送和接收数据。
图1和图2表示在常规串行数据传送技术中的总线上的正常数据和变形数据(transformation data)。图1表示由ITT开发的IM总线协议的例子。图1a表示正常数据传送，图1b表示由环境噪声造成的数据变形。其中，环境噪声可能由彩色显象管(CPT)的外部符号字典(ESD)或内部放电产生，环境噪声可能会使用于产生对比度36(十六进制)数据的信号变换为用于产生对比度16(十六进制)数据的信号。
图2表示近年来广泛使用的Philips12C总线协议的例子。图2a表示正常数据传送，图2b表示由环境噪声造成的数据变形。可以考虑调谐器的数据变化作为这种数据变形的对策，但是调谐器的数据变化可能会引起其它控制单元的数据变化。在12C总线上，尽管有可能检查从控单元是否接收到作为字节单元的数据，在数据变化时可能执行不正确的操作。
图3表示在数据传送期间处于时钟线占用状态或处于一个长的通信暂停状态的主控单元，此时的从控单元不能独立地运行。
常规技术具有以下问题。在由于环境噪声而损坏了来自主控单元的传送数据时，从控单元可能对该损坏不作识别而对数据进行处理，可能执行不准确的操作。在主控单元接收数据的过程中停止数据接收时，换句话说，在主控单元由于其异常而占据时钟线时，从控单元无法进行操作。当需要从主控单元取得信息或在从控单元上发送信息时，在没有主控单元的处理操作的情况下，很难独立地取得信息。
本发明的一个目的是提供一种串行数据通信方法，其通过在两个具有分离和独立的通信控制的控制单元之间进行双向通信，由两个控制单元的定义自发地调节通信数据量，并通过简单地补充一个电路在具有不同控制电压的控制电路之间进行通信，从而不管环境如何变化，都能进行准确的数据传送和接收。
为了实现上述目的，提供了一种在两个控制单元之间传送和接收双向数据的串行数据通信方法。该方法包括数据传送处理，从第一控制单元向第二控制单元传送数据，同时通过传送一时钟信号检查第二控制单元在每一数据量上的接收确认信号；数据接收处理，由第一控制单元接收来自第二控制单元的数据，同时通过传送该时钟信号检查第二控制单元在每一数据量上的传送确认信号。
在第一控制单元向第二控制单元传送串行数据时，数据传送处理包括以下各步骤(a)确认数据是否被接收，利用一数据传送开始信号来开始数据传送，并接收来自第二控制单元的接收确认信号，(b)识别第二控制单元的数据接收，并反转该传送开始信号以便传送下一数据，(c)传送一用于通知第一控制单元传送下一数据的传送允许信号，(d)反馈接收该传送允许信号。通过以一定时间间隔重复地执行上述步骤将数据传送到第二控制单元。
数据接收处理包括以下各步骤(a)从第二控制单元接收第一数据，并进行反馈以通知该数据的接收，(b)从第二控制单元接收下一数据传送准备信号，(c)将该数据传送允许信号传送到第二控制单元，(d)在反馈接收该数据传送允许信号后，传送第二控制单元上的下一数据。通过在一定期间重复地执行上述步骤从第二控制单元接收数据。
图1a是表示IM总线上的正常数据的例子的波形图；图1b是表示IM总线上由环境噪声引起的数据变形的波形图；图2a是表示12C总线上正常数据的波形图；图2b是表示12C总线上由环境噪声引起的数据变形的波形图；图3是表示12C总线上长通信试验状态或通信暂停状态的波形图；图4是表示本发明的串行数据控制单元的优选实施例的方框图；图5是表示本发明的数据传送模式的波形图；图6是表示本发明的数据接收模式的波形图；图7是本发明的总线线路的控制电压匹配电路的电路图；图8a-8c是表示本发明的串行数据传送控制方法的流程图；图9是表示本发明的串行数据接收控制方法的流程图。
图4是表示应用于本发明的串行数据通信方法的串行总线线路连接的方框图。其包括第一控制单元1和第二控制单元2，根据需要每个控制单元可以作为主控单元或从控单元操作。在传送和接收数据时，两个控制单元通过一作为媒介的时钟信号在数据单元之前和之后传送和接收各种识别信号和确认信号。
将参照图5和图9对本发明的操作进行详细说明。
图4表示了在第一控制单元1和第二控制单元2之间所安装的4条总线线路，TXD是传送到第二控制单元2的数据，RXD是在第一控制单元1接收的数据，TXC是传送到第二控制单元2的时钟信号，RXC是在第一控制单元1接收的时钟信号。
其中，两个控制单元1和2并不固定为主控单元或从控单元，而是根据下面所述情况作为主控单元或从控单元操作。
图5表示每条总线线路上的信号波形，用于指示在数据传送模式应用于本发明的协议。对于第一控制单元1，当传送时钟信号TXC和接收时钟信号RXC为“高”时，传送数据TXD在传送时钟信号TXC的“低”转换时间处开始数据传送。
在第一控制单元1输出传送开始信号后，t1时间段接收来自第二控制单元2的数据接收确认信号。考虑第二控制单元2的数据处理周期来设置t1时间段的长度(时间)。根据实验结果，将t1时间段设置为20-70ms是合理的，这是考虑了电视机的输入信号周期得出的最大等待时间，其中该输入信号周期在遥控器的连续操作时是100-120ms。
归根结底，t1时间段用于通知第一数据传送-接收，并且是数据有效时间段。
t2时间段将时钟信号TXC转换为“高”，以便在主控单元(即第一控制单元1)识别出第二控制单元2的数据接收后传送下一数据，并且在接收和处理第二通信单元2的数据后考虑第二控制单元2的反馈时间来设置t2时间段(时间)。
t3时间段用于在从控单元(第二控制单元2)将允许下一数据传送的信号传送到第一控制单元1，考虑第一控制单元1的反馈时间来设置t3时间段。
t4时间段用于在第一控制单元1反馈接收来自第二控制单元2的允许下一数据传送的信号，此时第一控制单元1转换该下一数据并传送所转换的数据。
t5时间段与t1时间段一样用于接收来自第二控制单元2的数据接收确认信号，考虑来自第二控制单元2的反馈接收时间来设置t5时间段，因为数据传送模式已经在这点开始。
t6时间段执行与t2时间段相同的功能，t7时间段执行与t4时间段相同的功能，t9时间段执行与t5时间段相同的功能。通过使用第一控制单元1和第二控制单元2之间的协议，自由地改变通过上述处理传送的数据量。
图6是表示每条总线线路上的信号波形的数据接收模式中的波形图，以便表示应用于本发明的协议。对于第一控制单元1，在数据接收模式，当接收时钟信号RXC和传送时钟信号TXC为“高”时，数据接收在接收时钟信号RXC的“低”转换时间处开始。与上述接收模式相反，根据从第二控制单元2接收的时钟信号RXC，通过时钟信号TXC传送反馈信号。
t1时间段接收来自第二控制单元2的第一数据，并通过传送时钟信号TXC反馈执行第一数据接收，t2时间段在第二控制单元2将时钟信号RXC转换为“高”，以便指示下一数据传送的准备。
t3时间段用于通过该传送时钟信号TXC将传送允许信号传送到第二控制单元2，t4时间段用于在第二控制单元2上接收到该传送允许信号后传送下一数据。
t5时间段用于与t1时间段一样进行接收和反馈执行，考虑第二控制单元2的反馈接收时间来设置t5时间段的长度，因为数据接收模式已经在该点开始。
t6时间段执行与t2时间段相同的功能，t7时间段执行与t3时间段相同的功能，t8时间段执行与t4时间段相同的功能，t9时间段执行与t5时间段相同的功能。通过使用第一控制单元1和第二控制单元2之间的协议，可以自由地改变通过上述处理接收的数据数量。
图7表示控制单元和附加的上拉-下拉电路，用于在两个控制单元的控制电压电平不同时使通信平稳地进行。例如，在第一控制单元1使用5V，认为3．5V为“高”而0-0．7V为“低”，第二控制单元2使用3．3V，认为2-3V为“高”而0-0．7V为“低”时，在这种情况下第一控制单元1控制TXD总线线路和TXC总线线路的电压。换句话说，在上拉电阻R1和R2连接在电源端5V和第一控制电压1的TXD，TXC总线线路之间时，第一控制单元1通过控制电压匹配单元4保持电压平衡。
包括串联连接到TXD，TXC总线线路的电阻R5，R6的控制电压匹配单元4使第二控制单元2的接收数据和时钟信号RXD，RXC的电平与第一控制单元1的接收数据和时钟信号RXD，RXC的电平相同，其中控制电压匹配单元4将电阻R5，R6的另一连接点通过电阻R7，R8接地。
同时，图8a-8c是本发明的数据传送模式的流程图，下面将参照图8a-8c对本发明的串行数据传送方法进行说明。首先，如图8a所示，在开始传送模式时，第一控制单元1确认是否从第二控制单元2传送了数据，在确认了所传送的数据时，即在接收时钟信号RXC为“低”时，第一控制单元1接收处理所传送来的数据，并传送该数据(SA1，SA2)。
在数据传送失败时，执行再传送，在当前例子中重复计数被设置为3(SA3)。
数据TXD单元的数量被设置为3字节，即，将本发明中数据单元的数量设置为24比特(SA4)。
在完成了上述准备处理时，时钟信号TXC被设置为“低”，并将传送数据TXD传送到第二控制单元2(SA5)。
在传送了该传送数据TXD后，确认是否在一定时间内输入了来自第二控制单元2的反馈信号。在输入了反馈信号时，则确认了正常数据传送，在未输入反馈信号时，则确认了传送错误(SA6，SA7)。
在确认了传送错误的发生时，即刻停止传送操作，确认是否已对上述重复计数完全计数。在已进行完全计数时，传送处理返回到开始，在未进行完全计数时，在等待一定时间周期(1ms)后返回所述(d)处理，并进行再传送(SA8，SA9)。
但是，当未发生传送错误时，在将传送时钟信号TXC转换为“高”以便传送下一传送数据TXD之后，检查一反馈信号以便确认另一通信单元的接收备用状态(SA10，SA11)。
根据确认的结果，当输入了反馈信号时，则确认了正常数据传送，当未输入反馈信号时，则确认了传送错误的发生，并通过进行上述步骤SA8，SA9执行再传送(SA12)。
在确认了正常数据传送时，确认数据是否已经全部传送，在确认了数据已经全部传送时，传送处理返回到开始，在还有剩余的数据要传送时，在准备了下一数据后，返回SA5处理，并重复上述处理(SA13，SA14)。
图8b表示一个例程，用于在传送时钟信号TXD为“低”时传送了传送数据TXD之后检查来自第二控制单元2的反馈信号。设置用于在输出第一数据之后接收来自第二控制单元2的反馈信号的时间，以及用于在连续输出之后接收来自第二控制单元2的反馈信号的时间。在该例子中，首先设置最大等待时间为50ms，之后设置最大等待时间为100μs(SB1-SB4)。
在作为反馈信号的接收时钟信号RXC在给定时间内未转换为“低”时，设置一错误标志用于错误处理，当RXC在给定时间内被转换为“低”时，则清除该错误标志(SB5-SB8)。
图8c表示一检查例程，用于在TXC为“高”时输出传送时钟信号TXC之后，接收来自第二控制单元2的反馈信号以准备下一数据。首先，设置用于接收来自第二控制单元2的反馈信号的时间。在该例子中，设置用于接收反馈信号的最大等待时间为100μs(SC1，SC2)。
在作为反馈信号的接收时钟信号RXC在给定时间内未转换为“高”时，设置一错误标志用于错误处理。在接收时钟信号RXC在给定时间内被转换为“高”时，则清除该错误标志(SC5-SC6)。
同时，图9是本发明的数据接收模式的信号流程图，参考图9对本发明的串行数据接收方法进行说明。其中，对1字节(8比特)的数据接收处理的例子进行说明。
在接收处理开始时，设置接收数据的数量(8)，当在给定时间内未检测到“低”时，检查接收时钟信号RXC是否为“低”，执行错误处理(SD1-SD3，SD9)。但是，在检测到“低”时，因为数据是有效的，执行数据接收，重复进行检查操作，以便提高数据接收的可靠性(SD4)。在数据接收后，进行传送时钟信号TXC的反馈，时钟信号TXC在第二控制单元2变成接收时钟信号RXC。
然后，确认用于接收下一数据的准备完成，当在传送和接收时钟信号RXC没有独立地被转换为“高”期间，在第二控制单元2发生错误时，在给定的最大等待时间之后设置错误标志(SD5)。
但是，在正常接收数据时，通过将时钟信号TXC转换为“高”把用于请求下一数据传送的信号传送到第二控制单元2(SD6，SD7)。
当按照通过上述接收处理所设置的数据量完整地输入了数据时，结束接收处理。而在未完整输入了数据时，则返回到第一处理(SD1)重复上述处理。
在数据接收处理中，在发生错误时，不是再次接收数据，而是将传送数据TXD和传送时钟信号TXC转换为“高”，以便接收该检查例程上的数据，相应地，该处理返回，以便接收下一检查例程上的数据。
如上所述，本发明通过传送作为特定单元的数据并在传送期间反馈接收该确认信号，在第二控制单元中发生错误时自发地操作第一控制单元，从而能够进行准确的数据传送和接收。因为，通过根据情况传送-接收确认信号，并通过根据通信环境重新设置两个控制单元之间的协议来调节通信数据量和通信速率，本发明的两个控制单元不是固定为主控单元或从控单元，而是由任何一个控制单元执行主控单元功能和双向通信。因此，本发明提供一种串行数据通信方法，其可以在无需电路实际改变的情况下在任何通信环境下进行最佳通信。
此外，通过在具有不同总线控制电压的两个控制单元之间增加一控制电压匹配电路，可以提供正常通信。
权利要求
1．一种用于以双向传送和接收数据的串行数据通信方法，包括从第一控制单元向第二控制单元传送数据和时钟信号，并同时由第一控制单元检查第二控制单元的接收确认信号；和由第一控制单元接收来自第二控制单元的数据和时钟信号，并同时由第一控制单元检查第二控制单元的传送确认信号。
2．根据权利要求1的方法，其中所述数据传送处理进一步包括以下各步骤(a)确认是否接收到数据，利用一数据传送开始信号开始数据传送，并接收来自第二控制单元的接收确认信号；(b)识别第二控制单元的数据接收，并反转该传送开始信号以便传送下一数据；(c)由第二控制单元将一允许下一数据传送的传送允许信号传送到第一控制单元；以及(d)反馈接收该传送允许信号。
3．根据权利要求1的方法，其中所述数据接收处理进一步包括以下各步骤(a)接收来自第二控制单元的第一数据，并反馈执行一用于通知该接收的信号；(b)接收一来自第二控制单元的用于通知下一数据传送的准备信号；(c)将数据传送允许信号传送到第二控制单元；以及(d)在反馈接收该数据传送允许信号之后传送第二控制单元上的下一数据。
4．根据权利要求2的方法，其中根据通信环境自发地调节所传送数据的数量，并且所传送数据的数量是根据第二控制单元的数据处理单元确定的。
5．根据权利要求2的方法，其中在未接收到接收确认信号时发生传送错误。
6．根据权利要求2的方法，其中根据第二控制单元的处理速率来设置用于通知另一控制单元的数据接收和处理的反馈信号的输入时间点。
7．根据权利要求2的方法，其中数据接收确认信号和数据传送允许信号的传送处理被执行两次以上。
8．一种串行数据通信装置，包括两个控制单元，用于在数据传送模式中利用数据传送开始信号来传送数据，重复进行数据传送处理，该数据传送处理从一个控制单元到另一个控制单元反馈接收一数据传送允许信号和一接收允许信号并传送该数据，从一个控制单元到另一个控制单元重复传送数据接收确认信号和数据传送允许信号；四条串行总线，用于进行在两个控制单元之间的串行数据传送；两个上拉操作单元，用于将串行总线的控制电压电平维持在一定电平；和控制电压匹配单元，用于在由于上拉操作单元的操作电压差所造成的控制电压电平不与串行总线一致时，通过在接地侧去除过量电压来继续电压平衡状态。
全文摘要
本发明涉及串行数据通信方法和装置。该方法包括:数据传送处理,从第一控制单元向第二控制单元传送数据,同时通过传送一时钟信号检查第二控制单元在每一数据量上的接收确认信号;数据接收处理,由第一控制单元接收来自第二控制单元的数据,同时通过传送该时钟信号检查第二控制单元在每一数据量上的传送确认信号。
文档编号H04L1/16GK1280339SQ00120750
公开日2001年1月17日 申请日期2000年7月7日 优先权日1999年7月7日
发明者金载成 申请人:Lg电子株式会社