用于供電單元的單線并發(fā)雙向通信的制作方法
【專利說明】用于供電單元的單線并發(fā)雙向通信
[0001]背景
[0002]通信系統(tǒng)中的設(shè)備彼此通信，以便例如交換信息或做出請(qǐng)求。例如，可以從計(jì)算設(shè)備向供電單元做出向該計(jì)算設(shè)備內(nèi)的組件(諸如微處理器、盤驅(qū)動(dòng)器或風(fēng)扇)或該計(jì)算設(shè)備外的組件(諸如另一計(jì)算設(shè)備或傳感器)提供特定電力供應(yīng)的請(qǐng)求。在某些情況下，供電單元可將AC干線電源轉(zhuǎn)換成具有適于負(fù)載的電流和電壓特性的經(jīng)調(diào)節(jié)的低電壓DC功率。在另一示例中，傳感器可使用調(diào)制方案來向主設(shè)備報(bào)告諸如讀數(shù)或診斷數(shù)據(jù)之類的數(shù)據(jù)。
[0003]然而，現(xiàn)有的通信系統(tǒng)在通信時(shí)間、成本和靈活性方面并未進(jìn)行優(yōu)化。
[0004]概述
[0005]本文描述的技術(shù)提供了一種其中第一和第二設(shè)備彼此通信的通信系統(tǒng)。在一種方法中，通信在一條線上是雙向且并發(fā)的。第二設(shè)備可以經(jīng)由在第一和第二設(shè)備之間延伸的控制線上的信號(hào)來提供消息。第一設(shè)備接收并識(shí)別消息并且可采取例如所請(qǐng)求的某一動(dòng)作。此外，第一設(shè)備通過修改信號(hào)但不向其增加功率來向第二設(shè)備發(fā)送消息。例如，信號(hào)的電壓可被持續(xù)地或周期性地下拉以提供經(jīng)修改的信號(hào)。第二設(shè)備識(shí)別經(jīng)修改的信號(hào)并且可采取相應(yīng)的動(dòng)作。
[0006]在一種方法中，通信系統(tǒng)包括連接到諸如導(dǎo)線之類的控制線的第一端的第一設(shè)備以及連接到該控制線的第二端的第二設(shè)備。第二設(shè)備包括信號(hào)生成器和接收器，這兩者都連接到控制線的第二端。信號(hào)生成器在控制線的第二端生成信號(hào)，其中該信號(hào)表示從第二設(shè)備到第一設(shè)備的消息。例如，該消息可以是提供特定功率輸出的請(qǐng)求、從傳感器報(bào)告的數(shù)據(jù)或其他信息。第一設(shè)備包括信號(hào)識(shí)別器和信號(hào)修改器，這兩者都連接到控制線的第一端。信號(hào)識(shí)別器從信號(hào)中識(shí)別來自第二設(shè)備的消息。例如，信號(hào)可由與來自第二設(shè)備的消息相關(guān)聯(lián)的頻率、脈沖寬度、占空比和/或振幅表征。消息可包括例如一位或多位數(shù)據(jù)。
[0007]第一設(shè)備的信號(hào)修改器對(duì)信號(hào)識(shí)別器作出響應(yīng)以提供對(duì)信號(hào)的修改，其中對(duì)信號(hào)的修改表示從第一設(shè)備到第二設(shè)備的消息。第二設(shè)備的接收器從對(duì)信號(hào)的修改中識(shí)別來自第一設(shè)備的消息并采取某一相應(yīng)動(dòng)作。例如，在對(duì)特定功率輸出的請(qǐng)求的情況下，第二設(shè)備可以是當(dāng)來自第一設(shè)備的消息是所請(qǐng)求的功率輸出在例如與控制線分開的電力線上就緒的確認(rèn)時(shí)指示受電組件通電的控件。在報(bào)告?zhèn)鞲衅鲾?shù)據(jù)的情況下，來自第一設(shè)備的消息可以是已經(jīng)接收到傳感器數(shù)據(jù)的確認(rèn)。或者，基于第一設(shè)備對(duì)傳感器數(shù)據(jù)的處理，來自第一設(shè)備的消息可指示第二設(shè)備繼續(xù)獲取讀數(shù)、停止獲取讀數(shù)、更頻繁或更不頻繁地獲取讀數(shù)，等等?？刂凭€上的經(jīng)修改的信號(hào)可并發(fā)地包括來自第一和第二設(shè)備兩者的消息，以使得一個(gè)設(shè)備不必在提供其自己的消息之前等待另一設(shè)備完成。
[0008]提供本概述是為了以簡化的形式介紹將在以下詳細(xì)描述中進(jìn)一步描述的概念選擇。本概述并非旨在標(biāo)識(shí)所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵特征或必要特征，也不旨在用于幫助確定所要求保護(hù)的主題的范圍。
[0009]附圖簡述
[0010]在各附圖中，相同編號(hào)的元素彼此對(duì)應(yīng)。
[0011]圖1A描繪了其中第一設(shè)備100經(jīng)由單條控制線110和接地111來與第二設(shè)備120通信的通信系統(tǒng)SYSl的示例。
[0012]圖1B描繪了基于圖1A的通信系統(tǒng)的通信系統(tǒng)SYS2的示例實(shí)現(xiàn)，其中供電單元(PSU) 130是第一設(shè)備的示例，且設(shè)備A 131和設(shè)備B 132各自是第二設(shè)備的示例。
[0013]圖1C描繪了基于圖1A的通信系統(tǒng)的通信系統(tǒng)SYS3的另一示例實(shí)現(xiàn)，包括可啟用功能A和B的第一設(shè)備100A以及第二設(shè)備120A。
[0014]圖1D描繪了基于圖1C的通信系統(tǒng)的通信系統(tǒng)SYS4的附加細(xì)節(jié)，包括可啟用供電功能A或B并在供電功能A或B被啟用時(shí)修改控制線上的信號(hào)的第一設(shè)備100B以及包括受電組件125的第二設(shè)備120B。
[0015]圖1E描繪了作為圖1D的通信系統(tǒng)的替換的通信系統(tǒng)SYS5，包括可啟用供電功能A或B并根據(jù)哪一個(gè)功能被啟用來修改控制線上的信號(hào)的第一設(shè)備100C以及第二設(shè)備120B。
[0016]圖1F描繪了作為圖1A的通信系統(tǒng)的另一示例實(shí)現(xiàn)的通信系統(tǒng)SYS6，包括可使用AC波形來修改控制線上的信號(hào)的第一設(shè)備100D以及第二設(shè)備120D。
[0017]圖1G描繪了作為圖1A的通信系統(tǒng)的另一示例實(shí)現(xiàn)的通信系統(tǒng)SYS7，包括作為供電單元的第一設(shè)備100E，該供電單元插入墻壁插座并連接到作為第二設(shè)備120E的計(jì)算設(shè)備。
[0018]圖2A描繪了通信系統(tǒng)中的示例方法。
[0019]圖2B描繪了圖2A中的關(guān)于通信系統(tǒng)中的第二設(shè)備的方法的步驟200和203的附加細(xì)節(jié)。
[0020]圖2C描繪了圖2A中的關(guān)于通信系統(tǒng)中的第一設(shè)備的方法的步驟201和202的附加細(xì)節(jié)。
[0021]圖3A-4C描繪了能夠在如本文描述的通信系統(tǒng)中的控制線上使用的信號(hào)的示例波形，其中每一個(gè)信號(hào)包括未經(jīng)修改的初始波形部分以及之后的經(jīng)修改的波形部分。
[0022]圖3A描繪了信號(hào)的示例，包括處于初始電平的未經(jīng)修改的DC波形部分300或302以及之后各自處于降低的DC電平的經(jīng)修改的DC波形部分302或303。
[0023]圖3B描繪了信號(hào)的示例，包括圖3A的未經(jīng)修改的DC波形部分300以及之后的具有第一頻率Ι/tpa和第一占空比tal/tpa的經(jīng)修改的AC部分310。
[0024]圖3C描繪了信號(hào)的示例，包括圖3A的未經(jīng)修改的DC波形部分300以及之后的具有第二頻率Ι/tpb的經(jīng)修改的AC部分320。
[0025]圖3D描繪了信號(hào)的示例，包括圖3A的未經(jīng)修改的DC波形部分300以及之后的具有圖3B的第一頻率Ι/tpa和第二占空比ta2/tpa的經(jīng)修改的AC部分330。
[0026]圖3E描繪了信號(hào)的示例，包括未經(jīng)修改的AC部分340以及之后的處于降低的振幅的經(jīng)修改的AC波形部分342，其中圖3B的頻率Ι/tpa和占空比在整個(gè)信號(hào)中是恒定的。
[0027]圖3F描繪了信號(hào)的示例，包括未經(jīng)修改的AC波形部分350以及之后的處于第一降低振幅(降低50% )的經(jīng)修改的AC波形部分352，其中圖3C的頻率Ι/tpb和占空比在整個(gè)信號(hào)中是恒定的。
[0028]圖3G描繪了信號(hào)的示例，包括未經(jīng)修改的AC波形部分350以及之后的處于第二降低振幅(降低75% )的經(jīng)修改的AC波形部分358，其中圖3C的頻率Ι/tpb和占空比在整個(gè)信號(hào)中是恒定的。
[0029]圖3H描繪了信號(hào)的示例，包括圖3E的具有第一頻率的未經(jīng)修改的AC部分340以及之后的通過以較高頻率調(diào)制未經(jīng)修改的AC部分340來獲取的經(jīng)修改的AC波形部分361。
[0030]圖31描繪了信號(hào)的示例，包括圖3E的具有第一頻率的未經(jīng)修改的AC部分340以及之后的通過在電壓降低20%的情況下以較高頻率調(diào)制未經(jīng)修改的AC部分340來獲取的經(jīng)修改的AC波形部分371。
[0031]圖3J描繪了 AC信號(hào)377、從AC信號(hào)377形成的半波AC信號(hào)378以及波形部分379，該波形部分379響應(yīng)于半波AC信號(hào)378來指示晶體管的導(dǎo)電或非導(dǎo)電狀態(tài)，這些狀態(tài)能夠在圖1F的系統(tǒng)中被用來提供圖31中的較高頻率。
[0032]圖4A描繪了信號(hào)的示例，包括未經(jīng)修改的DC波形部分400以及之后的其中脈寬調(diào)制被用來傳遞數(shù)據(jù)的經(jīng)修改的波形部分409。
[0033]圖4B描繪了信號(hào)的示例，包括圖4A的未經(jīng)修改的DC波形部分400以及之后的其中頻率調(diào)制被用來傳遞數(shù)據(jù)的經(jīng)修改的波形部分419。
[0034]圖4C描繪了信號(hào)的示例，包括圖4A的未經(jīng)修改的DC波形部分400以及之后的其中振幅調(diào)制被用來傳遞數(shù)據(jù)的經(jīng)修改的波形部分429。
[0035]圖5是作為圖1A的通信系統(tǒng)的另一示例實(shí)現(xiàn)的通信系統(tǒng)SYS8的框圖。
[0036]圖6是作為圖1A的通信系統(tǒng)的另一示例實(shí)現(xiàn)的通信系統(tǒng)SYS9的框圖。
[0037]詳細(xì)描述
[0038]本文描述的技術(shù)包括其中第一和第二設(shè)備能夠在一條攜帶數(shù)據(jù)的線上雙向地且并發(fā)地彼此通信的通信系統(tǒng)。通信系統(tǒng)的示例出現(xiàn)在例如其中各種組件能夠彼此通信的計(jì)算系統(tǒng)中。一般而言，一個(gè)設(shè)備可要求另一設(shè)備執(zhí)行一功能。例如，控件可以代表需要電力來操作的另一組件向供電單元發(fā)送對(duì)特定功率輸出的請(qǐng)求。作為響應(yīng)，供電單元可以開啟電源并告知該控件準(zhǔn)備好使用特定功率輸出。該控件進(jìn)而能夠激活組件，從而知曉該組件將使用該特定功率輸出來適當(dāng)?shù)夭僮?。例如，諸如盤驅(qū)動(dòng)器或冷卻風(fēng)扇之類的組件可使用12V功率，而諸如外設(shè)或微處理器之類的組件可使用3.3V或5V功率。此外，低或高功率輸出能夠以諸如12V等給定電壓提供。所請(qǐng)求的功能可以是啟用特定功率輸出以及在特定功率輸出就緒時(shí)報(bào)告。在通信系統(tǒng)的另一示例中，傳感器向另一設(shè)備傳遞數(shù)據(jù)。存在通信系統(tǒng)的許多其他示例。
[0039]在本文描述的通信系統(tǒng)的情況下，能夠通過單條控制火線和地線在各設(shè)備之間進(jìn)行雙向通信。此外，雙向通信可以是并發(fā)的。這提供了通信時(shí)間、成本和靈活性方面的優(yōu)勢(shì)。例如，與對(duì)每一個(gè)方向使用單獨(dú)線(例如，第一線用于從第一設(shè)備到第二設(shè)備的通信，而第二線用于從第二設(shè)備到第二設(shè)備的通信)的雙向通信相比，成本降低。與使用主從關(guān)系來輪流在單條線上通信的設(shè)備之間的雙向通信相比，通信時(shí)間減少且靈活性提高。在使用主從關(guān)系的情況下，主設(shè)備告知從設(shè)備它何時(shí)可以通信，并且通信串行地而不是并發(fā)地進(jìn)行。多個(gè)從設(shè)備可以輪流與一個(gè)主設(shè)備通信。然而，主從方法限制設(shè)備通信的能力，串行通信耗費(fèi)額外的時(shí)間，并且需要附加智能來協(xié)調(diào)通信。在任何情況下，還使用附加地線作為從中定義其他一條或多條線上的電位的基準(zhǔn)。
[0040]在一個(gè)可能的實(shí)現(xiàn)中，此處提供的技術(shù)允許通過在不向由一設(shè)備(例如，第一設(shè)備)生成的信號(hào)增加功率的情況下使用另一個(gè)設(shè)備(例如，第一設(shè)備)來修改該信號(hào)來在單條線上并發(fā)地進(jìn)行雙向通信。例如，第二設(shè)備可使用有源組件(消耗功率)，諸如信號(hào)生成器。第一設(shè)備可使用諸如電阻器、晶體管、和/或電容器之類的可消耗功率但不向信號(hào)增加功率的無源組件。在一個(gè)可能的實(shí)現(xiàn)中，第一設(shè)備另外可以使用有源組件，但不向信號(hào)增加功率。此外，設(shè)備無需共享公共時(shí)鐘或以其他方式同步。在一種方法中，通過以固定或周期性方式下拉信號(hào)的電壓以導(dǎo)致第二設(shè)備感測(cè)到的振幅、占空比、脈沖寬度和/或頻率改變來修改信號(hào)?？墒褂酶鞣N信令和調(diào)制技術(shù)?？墒褂玫屯V波器來將第一設(shè)備的一部分與信號(hào)電壓中引入的高頻變化隔離。
[0041]圖1A描繪了其中第一設(shè)備100經(jīng)由單條控制線110和接地111來與第二設(shè)備120通信的通信系統(tǒng)SYSl的示例。第一設(shè)備100包括功能101、控件102、相關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)器103、信號(hào)識(shí)別器104、信號(hào)修改器105以及一個(gè)或多個(gè)電源106。第一設(shè)備(例如，一個(gè)或多個(gè)電源)可以經(jīng)由諸如圖1G中所描繪的插頭和插座來連接到諸如AC干線(例如墻壁電源)之類的電源151。第二設(shè)備120包括控件121、相關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)器122、接收器123、信號(hào)生成器124以及受電組件125(例如，在操作時(shí)使用電力的組件)?？刂凭€(CL)IlO和電力線(PL) 112在各設(shè)備之間延伸，并且這些設(shè)備與共用接地(G) 111通信?？刂凭€和電力線可以是單獨(dú)的電纜/線或其他導(dǎo)電元件?？刂凭€和電力線可以是金屬的。當(dāng)被用來啟用第一設(shè)備的功率輸出時(shí)，控制線可以是功率使能線。
[0042]控制線(精確地)是一條線，其中第一設(shè)備和第二設(shè)備之間的通信在這一條線上是雙向且并發(fā)的。例