[发明专利]一种基于单总线通信协议的总线仲裁系统及方法

说明书

本发明提供了一种基于单总线通信协议的总线仲裁系统及方法，用于单总线网络，包括：多个主机，对所述单总线网络的总线进行传输控制；所述多个主机之间依据分时段位仲裁机制进行仲裁，通过分析所述总线的事务序列，采用总线空闲判定，在所述事务序列的仲裁域上进行分布式仲裁，并利用总线竞争命令进行有限竞争。本发明中，作为从机不需要做任何修改即可直接接入依据本发明搭建的单总线系统，并且由于所搭建总线的控制权只由初始化序列和命令字、ROM码以及主设备发送、接收的数据决定，没有中央主机，所以总线没有任何预定的优先权。特殊情况下，如需支持iButton，搭建总线系统时可指定一个缺省主机。

技术领域

本发明涉及通信协议技术领域,具体涉及集成电路芯片间或是分布式数据采集节点间单总线通信的仲裁机制。

背景技术

单总线(1-wire总线)是Maxim全资子公司Dallas的一项专有技术，能够在单线条件下完成主从机之间数据通信和电流传输功能，具有节省I/O口线资源、结构简单、成本低廉、便于总线扩展和维护等诸多优点。但1-Wire总线数据传输速率较低，有两种速率：标准模式16kbps，高速(超驱动)模式为142kbps。通信采用主从结构，为一主机对一或多从机。1-wire设备拥有一个64位唯一标识码(ROM码),利用这个唯一特性,在同一条总线上可以同时挂接多个1-Wire 设备。

设备按照1-Wire通信协议进行工作是保障系统可靠的基本条件。1-Wire总线系统主从机之间以单双工方式在同一数据总线上分时交换数据,通过对总线上电平的高低设置来传递数据位1和0。要保证1-Wire总线系统的可靠运行,主从机之间必须严格遵守1-Wire通信事务序列,进行满足时序要求的数据通信。而1- Wire事务序列都是由一系列工作时序组成，最基本的工作时序包括设备初始化、主机写时序、主机读时序。1-Wire总线上的所有事务序列(由前述3种时序组成) 均以初始化开始,初始化由主机发出的复位脉冲和从机响应的应答脉冲组成。应答脉冲使主机知道总线上有从机且准备就绪。初始化之后主从机之间通过读写时序开始命令传递及数据交换,写时序分为写0和写1,写时序开始后,1-Wire设备在采样窗口内对数据总线进行检测以得到主机发送的位数据。读时序同样分为读0和读1,读时序开始后,主机在采样窗口内对数据总线进行检测以得到设备发送的位数据。

因此，现有的单总线仲裁机制会导致额外时序开销，从而增加系统负担，降低系统的反应速度。

发明内容

为解决以上问题，本发明是继承原单总线特性下提出一种总线仲裁机制，使用分时段位仲裁法，并将其用于搭建遵循单总线(1-wire)通信协议的多主机多节点互连单总线网络，且兼容原1-wire器件。

具体的，根据本发明的一个方面，提供了一种基于单总线通信协议的总线仲裁系统，用于单总线网络，包括：

多个主机，对所述单总线网络的总线进行传输控制；所述多个主机之间依据分时段位仲裁机制进行仲裁，通过分析所述总线的事务序列，采用总线空闲判定，在所述事务序列的仲裁域上进行分布式仲裁，并利用总线竞争命令进行有限竞争。

优选的，所述仲裁域是指在所述总线上的总线信号：初始化序列、读/写时隙中由且仅由主机方驱动总线并将总线拉低的时段。

更优选的，所述由主机方驱动总线并将总线拉低的时段包括：初始化序列中的复位脉冲时段、写时隙中从时隙开始总线被拉低到最后被释放为高的时段、读时隙中从时隙开始拉低总线保持1微秒为止的时段。

优选的，所述总线空闲判定的具体方法为：若所述总线使用统一的电源供电且无其它独立电源节点时，当所述单总线网络的节点设备上电复位后、或完成一个总线事务序列后监测到总线为高时即可认定总线空闲；若所述总线具有多个独立电源节点，则当节点设备在其上电复位后、监测到总线为高时，再连续监测总线一个延时时间段后认定总线空闲。