[发明专利]分布站网络系统的通信协议

说明书

本发明是关于一种通信系统，该系统中多个发送器共用一个公共传输信道，更具体地说，本发明是关于在一条公共数据总线上的发送器使用的无冲突的通信协议。

在许多情况下都需要有多个发送器通过一条公共传输信道与一个或多个接收器进行通信。例如在医院中需要有许多安装在远端的传感器发送有关多个单独病人信息给中心护士站。因此，这种装置就能使一个护士同时有效地监视许多病人的情况。通过中心站，护士可以接收并检查有关病人情况的常规信息，或者能够在危急情况时立即接收信息。这种系统减少了护士不断地从一个病床跑到另一病床的必要性，而且当有危险情况出现时可以及时得知。

如上所述医院所用的系统可以这样构成，即将每个远端的传感器通过其本身的专用通信线路连接到其本身的专用接收器上，但是，由于复杂性、适用性以及成本的原因，人们希望通过一个共用的数据线路将所有传感器的信息传送给一个接收器。但是利用公共的线路必须保证在任何时刻只有一个传感器发送信息，否则，所传送的数据将会变得交混不清。这一问题的解决办法可以采用中央控制站，该控制站以某种次序来询问或查询各个发送站。但这种办法有其缺点。首先，不管发送器是否要发信息，该询问站都要逐个询问;第二，某一有紧急消息的发送器，即使在线路空闲的情况下也不能发送，而该发送器必须等待被询问;第三，该装置存在一个可靠性问题，即当询问台损坏或者不能正确查询时，则整个系统都无法使用。

本发明提出一个系统，它可以在不要查询的情况下防止消息的重叠。代之以询问的方法，本发明的系统强加给每个发送器一个要求，即确保在其发送之前线路是空闲的。如果要消除消息的重叠，则必须防止的情况是两台发送器同时开始发送，这两台发送器都应查明线路是空闲状态的再进行发送。按照本发明的原理，通过使用在传送一个消息之前任何发送器都必须遵守一种协议来消除这两冲突发送的状态。在这种协议的规定下，首先，发送器要在一个给定的期间检测线路的状态，以确定该线路是空闲的。如果所检测的状态唯一地不同于任何有效数据传输的状态，则线路是空闲的。如果线路被确定为空闲的，则发送器在线路上送一个宣布将要占用线路的预定的状态标志，在这次发送之后，该发送器在另一时间期间内检测线路的状态。如果在该期间内没有检测到其他的发送器的传送，则该发送器就自由地发送它的消息。使用该协议能保证在任何时刻都只有一个发送器获得对线路的唯一的控制权。

附图：

图1是一个许多通信设备连接到一条公共总线的方框图;

图2表示多个通信设备与一条公共总线之间的接口电路;

图3表示本发明的优先实施例的字符数据格式;以及

图4表示本发明的优选实施例的通信协议。

首先，参照图1，该图以方框图的形式表示本发明的概况。在图中，多个通信设备，如设备＃0、设备＃1、设备＃2都连接到一条公共的通信线路，即总线10上。这些设备可以异步地操作以便在总线10上进行通信。连接在各个设备与总线之间的双向箭头表示这些设备可以是收发信器，这些收发信器既能通过该总线发送信号，又能侦听或读取该总线所载的信息。连接到该总线的这些设备也许只能从总线上读取信息，但那些需通过总线发送信息的设备必须也能检测或读取总线的状态。

参照图2，该图表示本发明的一个更为详细的优选实施例。总线10包括两条传输线11和12。该总线10差动地操作，并且每一设备都通过一个差动总线收发信器与总线接口，该收发信器包括一个三态差动线路驱动器D和一个差动输入线路接收器R。这些差动总线收发信器的商品化产品可以从Texas州Dallas市的德克萨斯仪器公司（Texas    Instrument    Inc.）得到。例如Texas公司的SN75176接口电路。在差动总线装置中，两条传输线有着相关的极性关系，这种极性关系表示总线上的信息内容。例如，线路12的电位为+3V，而线路11的电位是-3V，差动接收器R判断线路上为“高电平”信号，相应的设备将理解为“1”或“传号”比特。如果线路12的电位是0V，而线路11的电位是+5V，两条线路的电位差为负数（0减5），则接收器R判断为一个“低电平”信号，相应的设备理解为“0”成“空号”比特，这些取决于所选择的协议。在该优选择实施例中，传输线路11和12在0V和5V之间转换，该总线被判断为传号状态或者空号状态。