[發明專利]一種基于單總線通信協議的總線仲裁系統及方法

有效

• 申請號: 201711429281.2
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN108287800B
• 公開（公告）日: 2019-02-26
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 北京七芯中創科技有限公司
• 主分類號: G06F13/40
• 分類號: G06F13/40;H04L12/40
• 代理公司: 北京辰權知識產權代理有限公司 11619
• 代理人: 劉廣達

本發明提供了一種基于單總線通信協議的總線仲裁系統及方法，用于單總線網絡，包括：多個主機，對所述單總線網絡的總線進行傳輸控制；所述多個主機之間依據分時段位仲裁機制進行仲裁，通過分析所述總線的事務序列，采用總線空閑判定，在所述事務序列的仲裁域上進行分布式仲裁，并利用總線競爭命令進行有限競爭。本發明中，作為從機不需要做任何修改即可直接接入依據本發明搭建的單總線系統，并且由于所搭建總線的控制權只由初始化序列和命令字、ROM碼以及主設備發送、接收的數據決定，沒有中央主機，所以總線沒有任何預定的優先權。特殊情況下，如需支持iButton，搭建總線系統時可指定一個缺省主機。

技術領域

本發明涉及通信協議技術領域,具體涉及集成電路芯片間或是分布式數據采集節點間單總線通信的仲裁機制。

背景技術

單總線(1-wire總線)是Maxim全資子公司Dallas的一項專有技術，能夠在單線條件下完成主從機之間數據通信和電流傳輸功能，具有節省I/O口線資源、結構簡單、成本低廉、便于總線擴展和維護等諸多優點。但1-Wire總線數據傳輸速率較低，有兩種速率：標準模式16kbps，高速(超驅動)模式為142kbps。通信采用主從結構，為一主機對一或多從機。1-wire設備擁有一個64位唯一標識碼(ROM碼),利用這個唯一特性,在同一條總線上可以同時掛接多個1-Wire 設備。

設備按照1-Wire通信協議進行工作是保障系統可靠的基本條件。1-Wire總線系統主從機之間以單雙工方式在同一數據總線上分時交換數據,通過對總線上電平的高低設置來傳遞數據位1和0。要保證1-Wire總線系統的可靠運行,主從機之間必須嚴格遵守1-Wire通信事務序列,進行滿足時序要求的數據通信。而1- Wire事務序列都是由一系列工作時序組成，最基本的工作時序包括設備初始化、主機寫時序、主機讀時序。1-Wire總線上的所有事務序列(由前述3種時序組成) 均以初始化開始,初始化由主機發出的復位脈沖和從機響應的應答脈沖組成。應答脈沖使主機知道總線上有從機且準備就緒。初始化之后主從機之間通過讀寫時序開始命令傳遞及數據交換,寫時序分為寫0和寫1,寫時序開始后,1-Wire設備在采樣窗口內對數據總線進行檢測以得到主機發送的位數據。讀時序同樣分為讀0和讀1,讀時序開始后,主機在采樣窗口內對數據總線進行檢測以得到設備發送的位數據。

因此，現有的單總線仲裁機制會導致額外時序開銷，從而增加系統負擔，降低系統的反應速度。

發明內容

為解決以上問題，本發明是繼承原單總線特性下提出一種總線仲裁機制，使用分時段位仲裁法，并將其用于搭建遵循單總線(1-wire)通信協議的多主機多節點互連單總線網絡，且兼容原1-wire器件。

具體的，根據本發明的一個方面，提供了一種基于單總線通信協議的總線仲裁系統，用于單總線網絡，包括：

多個主機，對所述單總線網絡的總線進行傳輸控制；所述多個主機之間依據分時段位仲裁機制進行仲裁，通過分析所述總線的事務序列，采用總線空閑判定，在所述事務序列的仲裁域上進行分布式仲裁，并利用總線競爭命令進行有限競爭。

優選的，所述仲裁域是指在所述總線上的總線信號：初始化序列、讀/寫時隙中由且僅由主機方驅動總線并將總線拉低的時段。

更優選的，所述由主機方驅動總線并將總線拉低的時段包括：初始化序列中的復位脈沖時段、寫時隙中從時隙開始總線被拉低到最后被釋放為高的時段、讀時隙中從時隙開始拉低總線保持1微秒為止的時段。

優選的，所述總線空閑判定的具體方法為：若所述總線使用統一的電源供電且無其它獨立電源節點時，當所述單總線網絡的節點設備上電復位后、或完成一個總線事務序列后監測到總線為高時即可認定總線空閑；若所述總線具有多個獨立電源節點，則當節點設備在其上電復位后、監測到總線為高時，再連續監測總線一個延時時間段后認定總線空閑。