CN105122229B - 用于通信总线的容错回路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种通信总线***。通信总线***包括通信总线和耦接于通信总线的第一端的总线主控设备，该通信总线具有多个隔离区段。总线主控设备经配置基于选择信号耦接于通信总线的第二端和从通信总线的第二端去耦接。还公开了一种用于操作通信总线的方法。

Description

用于通信总线的容错回路
技术领域
本发明涉及通信总线，更具体地，涉及用于通信总线的容错回路。
背景技术
通信总线有许多并且各种各样，如计算机背板、板级总线、集成电路内总线、总线标准、局域网、广域网以及专门(ac hoc)和专有的总线连接装置。一种广泛使用的总线是初始开发用于车辆的CAN(控制器区域网络)总线。CAN总线是多主控设备(multi-master)广播串行总线，其可以是使用双绞线中(可选地在屏蔽电缆中)的平衡信号对而实施。其他总线可以采用差分线路驱动器和差分接收器。许多总线支持两种状态“1”和“0”或三种状态“1”、“0”和“Z”或高阻。然而，这些总线中的许多总线的组件比预期的更昂贵、具有复杂的协议或可能在恶劣环境诸如汽车工作环境中不能很好起作用。本领域需要有克服上述缺陷和/或具有适合指定环境的特征的解决方案。
发明内容
提供一种容错双向总线***和相关的方法。
在一个实施例中，提供一种通信总线***。通信总线***包括通信总线和耦接于通信总线的第一端的总线主控设备(bus master)，所述通信总线具有多个可隔离区段。总线主控设备经配置耦接于通信总线的第二端并基于选择信号从通信总线的第二端去耦接。
在另一实施例中，提供一种通信总线***。该通信总线***包括具有环形拓扑结构的通信总线和耦接于该通信总线的总线主控设备。总线主控设备具有第一开关，其经配置在总线主控设备保持与通信总线通信时选择性断开环形拓扑结构。通信总线***包括耦接于通信总线的多个总线从控设备(bus slave)，其中，多个总线从控设备中的每个从控设备具有开关，所述开关经配置耦接和去耦接通信总线的相邻区段。
在又一实施例中，提供一种操作通信总线的方法。该方法包括从通信总线的第一端去耦接。该方法经由通信总线的第二端向多个总线从控设备中的一个总线从控设备传送消息，其中维持从通信总线的第一端去耦接。该方法还包括耦接于通信总线的第一端。
所述实施例的其他方面和优点根据下列具体实施方式结合通过示例图示说明所述的实施例的原理的附图变得显而易见。
附图说明
所述实施例及其优点通过参考结合附图可以更好理解。在不脱离所述实施例的精神和范围的情况下，这些附图不以任何方式限制本领域的技术人员对所述实施例进行的形式和细节的任何改变。
图1是根据某些实施例连接汽车的电池模块上的传感器的通信总线的示意图。
图2是根据某些实施例通过通信总线连接的总线主控设备和总线从控设备的示意图。
图3是根据某些实施例通过具有开关的通信总线连接的总线主控设备和总线从控设备的示意图。
图4是根据某些实施例在总线主控设备和总线从控设备中的电子电路的示意图。
图5是根据某些实施例可应用于通信总线的差分电压电平的电压示意图。
图6是根据某些实施例在总线主控设备和总线从控设备中的电子电路的示意图。
图7示出根据某些实施例的两线双向总线的变体以及对总线主控设备和总线从控设备的更改。
图8是操作如图3和图7所示的具有开关的通信总线的方法的流程图。
具体实施方式
本文提供的双电压通信总线的实施例具有是双向的两线总线，以及在总线上传送和接收差分电压的各种组件。双绞线、屏蔽对、屏蔽双绞线对等能够用在总线的布线中。总线能够用于连接主控设备和一个或更多个从控设备，并且无论车辆是陆地、空中或海上类的均适合机动车的工作环境。
本文公开详细说明的实施例。不过，本文公开的特定功能细节仅仅代表描述实施例的目的。不过，实施例可以以许多替代形式实施，并且不应解读为仅限于本文阐述的实施例。
应当理解，虽然术语第一、第二等可在本文用于描述不同的步骤或计算，但是这些步骤或计算不应被这些术语限制。这些术语仅用于将一个步骤或计算与另一个步骤或计算区分开。例如，在没有偏离本公开的范围的情况下，第一计算可以称为第二计算，以及同样，第二步骤可以称为第一步骤。如本文所使用的，术语“和/或”和“/”符号包括一个或更多个关联列出项目中的任意一个和全部组合。
如本文所使用的，单数形式“一种”、“一个”、“该”旨在也包括复数形式，除非该内容以其他形式明确指出。还应当理解，当用于本文时，术语“包括”和/或“包含”指定陈述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除一个或更多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其组的存在或添加。因此，本文所使用术语仅用于描述特定实施例的目的，并不旨在限制本发明。
还应当指出，在某些替代实施中，所指出的功能/动作不一定以图中指出的顺序出现。例如，根据涉及的功能/动作，连续示出的两个图实际上可以基本同时执行，或者有时候可以以反向顺序执行。
图1示出根据某些实施例的用于通信总线***的可再充电电池应用。汽车102具有电池模块104，汽车102可以是混合动力汽车或电车。在电池模块104的顶部，具有传感器模块106，该传感器模块监测电池状况诸如温度和电压。通信总线108连接传感器模块106。传感器模块106能够跟踪电池充电、放电、使用寿命、故障或其他错误或环境状况，并在它们自身之间传递这些信息。低成本和在各种状况(诸如温度、湿度、振动、加速、减速、老化等)下的操作是期望的。电池模块104可以以各种并联和串联布局连接，并且可以具有不同的工作电压，例如，依次堆积的串联模块具有高达400伏或更大的电压。随着时间推移，组件和连接器会老化，导线会断线，组件值和驱动强度会改变，电池单元会变开路或短路，并且会出现其他故障状况。由于将总线电磁耦接至连接电池单元的布线以及这种布线中的高达数百安培的大冲击/浪涌电流会在通信总线108上产生信号噪音。其他工业、商业和消费应用可以具有相关或另外的问题和状况，这些问题和状况可以通过良好设计的通信总线***来解决。应当明白，虽然在该示例中示出汽车102，但是这并不意味着被限制为可以集成本文所述的总线设计的任何基于陆地、海上或空中类的车辆。
图2示出根据某些实施例的通信总线***200。通信总线***200包括两线双向总线202、总线主控设备204和总线从控设备节点206、208、210。通信总线***200适合图1所示的汽车电池应用以及其他类型的***。两线双向总线202能够利用如图所示的成对线、屏蔽电缆、屏蔽对、双绞线对或屏蔽电缆中的双绞线对以及容易设计的其他变体来实现。两线双向总线202支持差分电压，如将进一步描述的。两线双向总线202的远端被示为可扩展的。能够耦接至两线双向总线202的总线主控设备和总线从控设备的总数取决于各种因素，诸如容性负载、组件的驱动强度、终端、布线的长度和阻抗以及信号时序。应当明白，在某些实施例中，总线主控设备204可以是控制器，诸如微处理器或可编程逻辑器件，而从控设备节点可以是传感器。
图3示出根据某些实施例的具有开关的通信总线***300，其中，该开关提供从控设备节点的电隔离。两线双向总线302连接总线主控设备304和总线从控设备节点306、308、310。在每个从控设备节点处，能够激活开关S1、S2、S3以闭合或断开从而连接或分离沿两线双向总线中的一条导线的相应从控设备节点。断开开关S1使得第一总线从控设备节点306经由两线双向总线302耦接至总线主控设备304，但是分离下游的从控设备节点，例如，第二从控设备节点308和第三从控设备节点310等，以便下游的从控设备节点308和310不再与总线主控设备304通信。同样，如果第一开关S1闭合，断开开关S2使得第二总线从控设备308连接到总线主控设备304，但是分离下游的从控设备，例如第三从控设备节点310等，以便下游的从控设备节点不再与总线主控设备304通信。对于另外下游的从控设备，这些动作和状况能够重复。两线双向总线302支持差分电压。开关S1、S2、S3可以使用各种类型的晶体管或继电器或其他电路来实现。
图4示出总线主控设备204和总线从控设备节点206、208内的电子电路的实施例。在缺乏任何发送器在总线上驱动的情况下，梯形电阻器将两线双向总线偏置到规定的差分电压，即在总线上形成规定的差分电压。在所示的实施例中，梯形电阻器在总线空闲时在总线上形成约0.9V。梯形电阻器也提供到两线双向总线的终端，形成总线的终端阻抗。梯形电阻器具有在电源电压和双向总线的第一导线402之间连接的第一电阻器R1，在双向总线的第一导线402与第二导线404之间连接的第二电阻器R2，以及在第二导线404与电气接地之间连接的第三电阻器R3，电气接地可以是本地接地端子(例如对总线主控设备204是本地的)或***接地。在所示的实施例中，梯形电阻器包含在总线主控设备204中或以其他方式与总线主控设备204相关联。不过，在变体中，梯形电阻器可以定位在沿两线双向总线的其他位置。对于低阻抗总线，在梯形电阻器中的电阻器R1-R3的电阻能够被设定在相对低的值，或针对位于总线主控设备204和总线从控设备节点206和208上的减少驱动强度需求设定的更高。低阻抗总线，即在梯形电阻器上具有低阻抗值，通常支持更高频率通信和更大的噪音免疫力。更大噪音免疫力的一个原因在于：来自交叉耦合的给定电流尖峰产生较低电阻值上的较低电压尖峰。在信号上升和下降时间降低之前，低阻抗总线和每个总线从控设备节点添加到总线的小容性负载通常支持更大数量的总线从控设备节点。在一个示例中，梯形电阻器中的每个电阻具有约300到360欧姆并且总线支持100kbps(千比特/秒)数据速率的串行通信。
仍然参考图4，在总线主控设备204内采用差分放大器A1，以从双向总线的两条导线402、404接收差分电压。应当明白，术语“导线”可以与术语“引线”互换。差分放大器A1经调谐将第一规定差分电压范围识别为逻辑0，以及将第二规定差分电压范围识别为逻辑1，并且在差分放大器A1的Rx端子上输出这些逻辑值。各种类型的已知差分放大器能够用于本文所述的实施例。对于总线主控设备204，差分放大器A1的输出端子Rx能够连接到UART(通用异步接收器/发送器)的接收器输入端。在所示实施例中，梯形电阻器具有经选择在两线双向总线上形成规定差分电压的电阻器值，该电压作为逻辑1由差分放大器A1接收。逻辑1进而被传送到UART的接收器输入端，在缺乏定时转变至逻辑0状态和从逻辑0状态的定时转变时(这将指示数据传输)，UART将逻辑1解译为空闲状态或标记。因此，总线主控设备204的接收路径接收如梯形电阻器形成或由所述总线从控设备中的一个总线从控设备传输的差分电压，并经由差分放大器A1将这些差分电压转换为逻辑0或1，并且在Rx端子上表示逻辑0和逻辑1。
继续图4，在总线主控设备204内，传输路径从Tx端子获取逻辑0和逻辑1，逻辑0和逻辑1可以来自上述UART的发送器输出端，并将它们表示为在双向总线的两条导线402、404上的差分电压。Tx端子经配置通过缓冲器406缓冲逻辑0和逻辑1，缓冲器406能够是如图所示的反相器，并且操作两个开关Sa、Sb。第一开关Sa连接在电源电压和双向总线的第一导线402之间，以及第二开关Sb连接在双向总线的第二导线404和接地端子之间，该接地端子可以是本地接地。在所示版本中，到达总线主控设备204的传输路径的Tx输入端上的逻辑1断开开关Sa、Sb，以便梯形电阻器R1、R2、R3的偏置值表示为双向总线的两条导线402、404上的差分电压值。到达总线主控设备204的传输路径的Tx输入端上的逻辑0闭合开关Sa、Sb，以便从接地到电源电压扩展的全电压表示为双向总线的两条导线402、404上的差分电压值。开关Sa、Sb能够使用各种类型的晶体管或继电器或其他电路来实现。在某些实施例中，能够添加适合缓冲器406的极性和开关Sa、Sb的规范的控制电路。在变体中，差分电压的其他值可以经表示用于逻辑0或逻辑1，可以使用其他类型的驱动器，或开关可以被三态缓冲器代替，并且所述电路能够针对这些变化被设计或调节。
继续图4，总线从控设备206的传输路径使用跨双向总线的两条导线402、404耦接的开关408。在这个实施例中，当开关408断开时，总线上的差分电压保持处于由梯形电阻器形成的偏置值。当开关408闭合时，总线的两条导线402、404被开关408基本短路在一起并且总线上的差分电压值接近0V(零伏特)。在所示版本中，开关408是光隔离器U1的一部分，并且使用光电晶体管来实现。也称为光学隔离器的光隔离器通常包括光学耦接至光电晶体管的LED(发光二极管)。出现在总线从控设备206的Tx端子上的逻辑0被反相器412反向，反相器提供电阻器R5两端的电压和通过电阻器R5并通过LED 410的电流。来自LED 410的光子导致光电晶体管接通，这操作以闭合开关408。因此，总线从控设备206的传输路径中的逻辑0表示为双向总线上的接近0V的差分电压。例如，当切换接通时，一种类型的光子晶体管具有标称5mA汇/接收(sink)能力，并且梯形电阻器能够具有经调节以便光电晶体管能足以将两线双向总线的两条导线402和404拉在一起的电阻值。总线从控设备节点206的传输路径中的逻辑1表示为开关408开路或高阻抗，以便来自梯形电阻器的偏置差分电压值占主导地位(除非另一发送器在发送)。在变体中，差分电压的其他值可以表示逻辑0或逻辑1，并且可以使用其他类型的驱动器或开关，诸如关于总线主控设备所讨论的那些。
仍然参考图4，总线从控设备206的接收路径具有跨双向总线的第一导线402和第二导线404连接的差分放大器U2。在所示版本中，差分放大器U2使用光隔离器来实现，光隔离器具有LED 414和光电晶体管416。LED 414可以产生在红外线范围、可见光范围或紫外线范围等的光子，并且光电晶体管应当经选择或匹配以响应相应范围中的光子。在光隔离器的输出响应于如在双向总线上观察到的各种差分电压的意义上，光隔离器充当差分放大器。二极管D1连接在双向总线的第一导线402和LED 414的阳极(正极)端子之间，它有效提升电路到两个二极管压降的接通阈值。连接在LED 414的阴极(负极)端子与双向总线的第二导线404之间的电阻器R4充当串联的两个二极管D1、414的限流电阻器。双向总线上、小于两个二极管压降的差分电压导致LED 414关断，LED 414没有生成光子并且光电晶体管416处于关断状态。连接到本地电源电压并与光电晶体管416串联的电阻器R6具有在电阻器R6和光电晶体管416之间的接合点处的接收器输出端子Rx。当光电晶体管416关断时，总线从控设备206的接收器端子Rx示出逻辑1，即接近本地电源电压。双向总线上、大于两个二极管压降的差分电压导致LED 414接通，并且由LED 414生成光子，这使光电晶体管416处于接通状态。通过光电晶体管416的充足电流，并且取决于为电阻器R6选择的值，总线从控设备206的接收器端子Rx示出逻辑0。其他类型的差分放大器或其他类型的输入电路能够用在总线从控设备206的变体中，如不同的调谐用于不同的差分电压和逻辑值。例如，可以使用具有迟滞性的差分放大器，如可以是MOSFET、双极晶体管、继电器、公用电源和接地连接、其他类型或电平的偏置或极性等。光隔离器U1、U2的使用允许总线从控设备206具有独立于总线主控设备204中的接地和电源的本地接地和本地电源。当从控设备节点206应用于串联连接的电池单元的监测电路时，这是有用的，其中能够形成DC(直流)电压，其可以稍微或大大超过主控设备204或其他从控设备节点的电源电压。第二从控设备节点208和其他从控设备节点能够使用相同电路，或能够使用电路的变体。其他类型的隔离装置(诸如变压器或电平转换电路)能够用在从控设备节点206的变体中。
图5是示出差分电压电平的示意图，如在图1-4的两线双向总线上观察到的。如一般所理解的，当第一导线402上的电压(也可以称为D+或V+)约等于第二导线404上的电压(也可以称为D-或V-)时，可以说差分电压是零。当第一导线402上的电压大于第二导线404上的电压时，可以说差分电压大于零。第一导线402或第二导线404上的绝对电压能够与参考电压(诸如接地电压，其可以是本地或全局的)比较。所示的差分电压值经选择用于指定的实施例，并且能够经调节或用作进一步实施例的相对或绝对电压值。
第一电压范围512中的电压从总线主控设备传输到一个或更多个总线从控设备。第一电压范围512包括第一电压子范围502和第二电压子范围506。第二电压范围514中的电压从总线从控设备传输到总线主控设备。第二电压范围514包括第二电压子范围506和第三电压子范围510。就是说，第一电压范围512和第二电压范围514重叠。第一电压范围512和第二电压范围514的重叠包括第二电压子范围506。第一电压子范围502和第三电压子范围510两者经布置在这个重叠之外。
第一电压子范围502用于3.3V和2.0V之间(包括3.3V和2.0V)的差分电压值。当总线主控设备在传输逻辑零时，第一电压子范围502表示为双向总线上的差分电压。第一电压子范围502由总线主控设备接收器作为逻辑1接收，并由总线从控设备接收器作为逻辑0接收。第二电压子范围506用于1.4V和0.7V之间(包括1.4V和0.7V)的差分电压值。当主控设备在传输逻辑1、从控设备在传输逻辑1，或主控设备或从控设备两者均不在传输即总线空闲时，第二电压子范围506表示为总线上的差分电压。第二电压子范围506由总线主控设备接收器作为逻辑1接收，并由总线从控设备接收器作为逻辑1接收。第三电压子范围510用于0.5V和0V之间(包括0.5V和0V)的差分电压值。当从控设备在传输逻辑零时，第三电压子范围510表示为总线上的差分电压。第三电压子范围510由总线主控设备接收器作为逻辑0接收，并由总线从控设备接收器作为逻辑1接收。在另外的实施例中，如图5所示的电压电平可以是施加于两线双向总线的绝对电压或相对电压，其中，一条导线是接地或其他参考电压而另一条导线是信号导线。所述电压范围中的一个电压的电压极性可以被反向，或同样，差分电压可以是所述电压范围中的一个电压的负电压。
虽然能够在两线双向总线上进行其他差分电压值分配和逻辑值分配并成功运行，但是本文所示的差分电压值分配和逻辑值分配在本文所述的总线***通信中具有强大的性能。例如，串联通信能够容易用在总线***中，其中，总线主控设备具有UART并且每个从控设备节点具有相应的UART。当没有UART在传输数据时，所有的UART发送出空闲或标记状态，该空闲或标记状态是逻辑1。这在第二电压子范围506中表示为电压，该空闲或标记状态由主控设备接收器作为逻辑1接收且由从控设备接收器作为逻辑1接收。在这个空闲状态期间，所有的UART将查找逻辑0起始位。当总线主控设备开始传输时，总线主控设备在总线上发送作为逻辑0的起始位，逻辑0在第一电压子范围502中表示为电压，该起始位由总线主控设备接收器作为逻辑1接收并由相应从控设备节点的接收器作为逻辑0接收。因此，在某些实施例中，总线主控设备接收器未被总线主控设备传输干扰，因为总线主控设备未观察到其自身的传输，并且在总线主控设备在传输时，总线主控设备不针对总线从控设备通信量监测总线。应当明白，在某些实施例中，来自总线主控设备的传输压倒来自总线从控设备的任何传输。所有的总线从控设备节点(除非从总线分离)接收或观察作为逻辑0或起始位的第一电压子范围502，并且开始接收来自总线主控设备的串行数据。总线主控设备能够实现到所有的从控设备的传输，但是不干扰接收总线主控设备自身的传输。由总线主控设备发送的逻辑0和逻辑1被总线主控设备接收器认识(experience)为全部是逻辑1，从而使总线主控设备接收器保持在空闲状态。
在相反方向中，当总线从控设备节点开始传输时，总线从控设备节点在总线上发送作为逻辑0的起始位，逻辑0在第三电压子范围510中表示为电压，该起始位由相应的总线从控设备节点的接收器作为逻辑1接收并由总线主控设备接收器作为逻辑0接收。因此，总线从控设备节点的接收器未被总线从控设备节点传输干扰，并且能够继续查找由总线主控设备发送的数据。总线主控设备(除非从正在传输的总线从控设备分离)接收或观察作为逻辑0或起始位的第三电压子范围510，并且开始接收来自总线从控设备节点的串行数据。因此，总线从控设备节点能够向总线主控设备传输，但是不干扰接收总线从控设备自身的传输。其他总线从控设备节点也不干扰接收来自总线从控设备节点的传输。由总线从控设备节点发送的逻辑0和逻辑1被总线从控设备接收器认识为全部是逻辑1，从而使总线从控设备接收器保持在空闲状态。通过这种总线值的布置，总线主控设备能够广播到所有的总线从控设备节点，即以广播模式操作，并且单个从控设备节点能够向总线主控设备回传以作为响应。通信处理被最小化，因为总线主控设备接收器不必查看总线主控设备发送器的传输并且总线从控设备接收器不必查看其他总线从控设备的传输。应当明白，这减少总体的处理开销。
第一、第二和第三电压子范围502、506、510的选择能够为通信提供方向性，如上面所讨论的。当在两线双向总线上观察到第一电压子范围502时，通信从总线主控设备到总线从控设备节点。当在两线双向总线上观察到第三电压子范围510时，通信从总线从控设备节点到总线主控设备。在一个实施例中，如果缺乏控制的(rogue)从控设备节点在它不应该通信时在通信，则调节各个组件值(即，选定的组件)，以便主控设备能够“赢取”总线。例如，参考图4，总线主控设备204的开关Sa、Sb的闭合开关阻抗能够选择在低于总线从控设备206的开关408的闭合开关阻抗的值，以便总线主控设备204能够表示总线上第一电压子范围502内的差分电压，即使总线从控设备206在试图表示总线上第三电压子范围510内的差分电压。
本文所述的通信总线***实现两线接口上的低成本、双向、半双工操作，其具有由各个实施例提供的优点。总线主控设备以及每个总线从控设备节点充当常用UART的收发器，可以发现该UART具有许多微控制器。总线从控设备中的光隔离器提供电隔离。例如，每个总线从控设备能够用不同的本地电源操作，诸如通过连接到本地电池单元，甚至当电池单元串联堆叠时。此外，如果总线从控设备中的一个总线从控设备遇到本地电源故障，诸如电池单元坏死，这不干扰总线主控设备和剩余总线从控设备之间的通信。差分信号提供对共模噪声的高免疫力。另外，提供防护频带1 508和防护频带2 504以提供***中任何噪声的缓冲器。应当理解，防护频带504和508的范围以及图5的其他电压范围是说明性的，并不意味着限制可以经选择以实现本文所述功能的任何合适范围。光隔离器也提供对共模噪声的高免疫力。保持正的即无负差分电压的信号电压不反向偏置总线从控设备节点的光隔离器U1的光电晶体管的发射极-基极结。这避免热载流子注入，这对于降低光电晶体管的增益是已知的。本文所示电路作为用于常用UART的收发器操作。电路对总线负载是相对不敏感的，允许在另外的总线从控设备添加到总线时有稳定的性能。
图6示出在通信总线***的实施例中来自图2的总线主控设备204和来自图3的总线从控设备306、308内的电子电路。开关S1添加到总线从控设备306。在某些实施例中，每个从控设备具有类似的开关。开关允许从控设备可控地耦接和去耦接两线双向总线的下游区段620和两线双向总线的上游区段618。在这个版本中，开关S1通过将两线双向总线的导线602的上游区段618耦接至导线602的下游区段620的PMOSFET来实现。具体地，开关S1的源极端子连接到上游部以及开关S1的漏极端子连接到导线602的下游部。此处，上游和下游是相对于总线从控设备306，并且相对于特别是总线从控设备306中的开关S1。第二总线从控设备308具有类似的开关S2，该开关能够耦接两线双向总线的上游区段620和下游区段622。应当明白，双向总线的区段620是上游总线从控设备306的下游和下游总线从控设备308的上游。能够对双向总线的其他区段相对于其他总线从控设备进行类似的陈述。一般而言，上游意味着更接近总线主控设备204，而下游意味着进一步远离总线主控设备204。如图6所示，总线的区段622能够连接到另外的总线从控设备，其中，总线的这个区段622可以是这些总线从控设备的上游区段。
开关控件包含在总线从控设备306中。在这个实施例中，开关控件包括光隔离器U3和电阻器614。开关控件的动力由电荷泵612提供，电荷泵612耦接至两线双向总线。其他类型的开关诸如各种类型的双级晶体管、各种类型的MOSFET、继电器等等能够用在变体中。其他类型的开关控件容易设计。电荷泵包括耦接至两线双向总线的一条导线604的电容器C1。电容器串联耦接至两个二极管，第二个二极管连接到两线双向总线的导线604。在电容器C1和第一二极管的接合点处，电荷泵连接到电阻器614的一端，电阻器614的一端连接到开关S1的栅极端子。在电荷泵的两个二极管之间的接合点处，电容器具有一个连接的端子。电容器的另一端子连接到两线双向总线的导线602。在两线双向总线的两条导线602、604显示活动性，各种大小的差分电压通过来自总线主控设备204的发送器或总线从控设备306、308的其中一个发送器的串行数据表示时，电荷泵操作以相对于开关S1的源极端子向下泵送电阻器614的该端和开关S1的栅极端子至负电压。通过这种方式，电荷泵提供电力到开关控件。在开关S1是PMOSFET的实施例中，这个动作接通开关S1，只要在光隔离器U3的开关，即开关控件中的另一个开关不彼此电气短路开关S1的栅极端子和源极端子。在开关S1闭合时，双向总线的上游和下游区段通过开关S1耦接在一起。当开关控件将开关S1的栅极端子和源极端子短路在一起时，栅极到源极电压变成接近0V并且开关S1关断，这将断开开关S1并去耦接双向总线的上游和下游区段。应当明白，开关S1的操作经描述为将开关S1实现为PMOSFET，这为了说明性目的但不意味着限制。
开关控件响应于闭锁信号616，该信号也可以称为配置信号。当闭锁信号616有效时，在光隔离器U3中的LED接通。来自光隔离器U3中的LED的光子随后接通光隔离器U3中的光电晶体管，这电气短路开关S1中的栅极端子和源极端子，从而当开关S1实现为PMOSFET时被关断。这个动作通过接通的光电晶体管禁用电荷泵并使电荷泵放电。相反，当闭锁信号616无效即关断、低或逻辑0时，光隔离器U3中的LED和光电晶体管关断，并且开关S1的栅极端子和源极端子没有被电气短路在一起。这允许在开关S1的栅极端子上形成电荷，如由电荷泵612所提供一样。在这个版本中，电荷是负的，这表示在开关S1的栅极端子上的负电压，从而当开关S1实施为PMOSFET时，接通开关S1。
其他类型的电荷泵和电荷泵到开关控件的耦接能够用在变体中。例如，在需要各种类型的开关时，能够设计和采用电压倍增器、电压三倍器、正电压泵、负电压泵等等。这些对于克服在较高工作环境的泄漏是有用的。有效的电荷泵可以断开开关或闭合开关。由开关控件禁用的电荷泵可以闭合开关或断开开关。在激活闭锁信号616之前，为了驱动总线从控设备的电荷泵，软件可以从总线上的总线主控设备发送出一系列1和0，以形成它们相应的负电压。做到这点的一种方法是，从耦接至总线主控设备的UART发送“55”或“AA”(十六进制)字符。
一旦闭锁信号616被激活，双向总线的区段彼此去耦接。总线主控设备然后能够参与将识别符发送至总线从控设备的迭代过程，该总线从控设备接受识别符并将双向总线的下一个下游区段耦接至先前耦接的区段。发送、接受和耦接被迭代重复，其中，每次迭代具有唯一的识别符，直到所有的开关闭合。以这种方式操作双向总线以向双向总线的相应区段分配唯一的识别符。在一个实施例中，每个识别符与耦接至双向总线的相应区段的总线从控设备相关联并被分配给该总线从控设备。当总线从控设备接受识别符时，该总线从控设备随后将双向总线的下一区段耦接至双向总线的当前区段，即耦接至总线从控设备目前耦接的双向总线的相应区段。通过这种方式，通过迭代识别符分配和总线区段耦接，总线从控设备逐一被切入(switch in)，每个总线从控设备接收唯一的识别符并切入下一总线从控设备，直到所有的总线从控设备具有识别符并与总线主控设备通信。
如图3和图6所示的双向总线***(也参见图7，如下面所述)提供了一种机制，该机制允许主控设备在广播总线上通信以将广播通信量引导到单个从控设备并向该从控设备分配识别符。这排除了下列需求：在制造期间用预分配的识别符预编程从控设备；用预分配的识别符维持预编程从控设备的清单或在电路板上设计和机械设定开关以便向总线从控设备分配识别符。总线开关能够断开以阻塞到下游总线从控设备的通信，并且在迭代过程中允许最近的开关切入的总线从控设备抓取下一识别符并连接下一总线从控设备。在一个实施例中，在主控设备和第一总线从控设备之间没有任何开关干扰的情况下，第一总线从控设备耦接至总线主控设备。通过这种方式，当开关断开时，第一总线从控设备能够接收第一识别符，随后闭合第一开关并耦接至第二总线从控设备中。当总线主控设备广播第二识别符时，第一总线从控设备拒绝新的识别符但是第二总线从控设备接受该识别符，随后闭合第二开关并耦接至第三总线从控设备中等等。诊断软件可以与本文所述的实施例整合。例如，总线主控设备或控制器可以维持识别符的软件映射和总线从控设备在非易失性存储器中的物理顺序和/或位置。诊断软件随后可以确定识别符是否在从控设备中丢失或改变。
在图7中，示出根据某些实施例两线双向总线的变体以及总线主控设备和总线从控设备的更改。图7的两线双向总线708具有耦接至总线主控设备702的第一或主端口722的第一端714和耦接至总线主控设备702的冗余端口724的第二端720。总线主控设备702能够经由耦接至主端口722和冗余端口724的开关S0a和S0b选择性耦接至两线双向总线708的第二端720。开关S0a和S0b可以在总线主控设备702内部或该总线主控设备的外部。在某些实施例中，可以利用耦接至RD线的单个开关。如图所示，两线双向总线708的第一端714耦接至总线主控设备702的接收器和发送器(即，收发器)。开关S0a和S0b耦接至总线主控设备702的接收器和发送器并耦接至双向总线708的冗余端口724。因此，断开开关S0a和S0b将双向总线708的第二端720从总线主控设备702去耦接，以及闭合开关S0a和S0b将双向总线708的第二端720耦接至总线主控设备702。另选地，能够认为两线双向总线708具有环形拓扑结构，利用所连接的开关S0a和S0b以便断开该环形或形成该环。就是说，当开关S0a和S0b断开时，该环断开，而当开关S0a和S0b闭合时，完成该环。
在某些实施例中，开关S0a和S0b能够实现为模拟开关，当该开关闭合时，该开关在该开关的两侧流过电流并允许电压从而跟踪彼此。例如，开关S0a和S0b能够使用双级类型或MOSFET类型的晶体管或继电器来实现。在所示实施例中，开关S0a和S0b包括双极开关，该双级开关连接到两线双向总线708的两条导线。当开关S0a和S0b断开时，总线主控设备702能够经由两线双向总线708的第一端714与总线从控设备704、706通信。如果第一总线从控设备704具有开路开关S1，总线主控设备将仅与第一总线从控设备704通信，因为第二总线从控设备和随后的总线从控设备将从总线去耦接。应当明白，开关S0a和S0b可以基于提供给开关的晶体管的栅极的信号被激活并且该信号可以称为选择信号。
当开关S0a和S0b被闭合时，总线主控设备702能够经由两线双向总线708的第二端720与总线从控设备704、706通信。如同下面所进一步解释的，如果两线双向总线708中有故障，则该配置添加可选的通信路线。故障可以包括断线、分离的连接器或沿两线双向总线708的其他断路。如果此类故障经由两线双向总线708的第一端714切断总线主控设备702与一个或更多个总线从控设备之间的通信，则总线主控设备702能够经由两线双向总线708的第二端720以相反方向通信。
在图7的总线从控设备704中，耦接和去耦接两线双向总线708的区段的开关S1能够利用由光隔离器U3和电荷泵726控制的两个背对背PMOSFET实现。电荷泵726的一个端子连接到两线双向总线708的较低电压导线712，而电荷泵726的另一端子耦接至背对背PMOSFET的主体。应当明白，两个背对背PMOSFET允许开关S1是双向的，并且阻止电流通过任一PMOSFET的体二极管回流。电荷泵连接到两个PMOSFET的中点，以便电荷泵能够经由PMOSFET的体二极管“看见”来自总线主控设备、来自任一总线从控设备端口的数据信号。
总线从控设备704的接收功能通过添加二极管D2关于总线从控设备的通信端口形成对称。因此，光隔离器U2能够借助二极管D1和D2看见来自总线主控设备、来自开关S1任一侧的数据。因此，二极管D2充当到达开关S1的相对侧的数据通信的旁路装置。如图7所示，二极管D2从通信总线的一个区段的更大正电压导线耦接至接收器的其中一个端子，具体地，耦接至总线从控设备704中的光隔离器U2中的光电二极管的正极端子。另一二极管D1从通信总线的另一区段的更大正电压导线耦接至接收器的相同端子。通信总线的这两个区段通过总线从控设备704的开关S1耦接和去耦接。其他类型的旁路装置诸如晶体管、开关和其他电路可以用在变体中。
继续图7，第一总线从控设备704耦接至两线双向总线708的第一端714，并通过闭合和断开开关S1能够耦接和去耦接总线的第一端714和区段716。第二总线从控设备耦接至总线的区段716并通过闭合和断开开关S2能够耦接和去耦接总线的两个区段716、718。另外的总线从控设备可以被耦接至第二总线从控设备706下游的总线的区段。总线主控设备702从总线的第二端720去耦接，并保持耦接至总线的第一端714。在某些实施例中，在通电时，所有的总线从控设备704、706闭合它们的相应配置开关，从而允许所有总线从控设备节点看见来自总线主控设备702的通信量。所有的总线从控设备处于未分配ID(身份)号的未配置状态。总线主控设备随后断开开关S0，这迫使随后的配置通信量经由两线双向总线708的第一端714遵循从总线主控设备702主端口722到总线从控设备的路径。
接下来，总线主控设备702发出指示所有总线从控设备进入配置模式的命令。在收到这个命令时，所有总线从控设备704、706断开它们的相应配置开关S1、S2，从而阻止从总线主控设备702到下游总线从控设备的通信。通过闭合总线从控设备的相应配置开关，总线主控设备702随后发送指示任何未配置总线从控设备接受包含的ID号并退出配置模式的消息。第一次执行该步骤时，只有第一总线从控设备704获悉来自总线主控设备702的这个消息。结果，第一总线从控设备704是被配置到这个唯一节点ID的仅有的总线从控设备。每个ID分配命令通过目标总线从控设备确认。
总线主控设备重复这些动作，每次向下一个下游总线从控设备发送唯一的ID号，随后下游总线从控设备接受ID号并连接下一个下游总线从控设备，直到期望数量的总线从控设备已经被配置。如果期望的总线从控设备不对确认做出响应，则这指示最后配置的总线从控设备与后面未响应总线之间的不良连接。总线主控设备702随后闭合开关S0a和S0b并以最接近总线主控设备702冗余端口724的总线从控设备开始反向顺序迭代分配节点ID。在所有的总线从控设备已分配ID后，总线主控设备闭合开关S0a和S0b。而且，在这点，所有的总线从控设备配置开关将被闭合，并且总线准备好用于正常的通信量。
在正常操作期间，通过开关S0a和S0b到总线主控设备702的收发器的冗余通信路径提供开路的容错，诸如由机械故障或电接触腐蚀产生。在正常操作期间，当通信总线中没有故障时，在主端口722和冗余端口724上的数据信号是相同的。这是因为在正常操作期间，总线从控设备704、706开关S1、S2等全部闭合，因此能够认为通信总线是连续的双芯电缆(two-conductor cable)，其中每个总线从控设备分接到该电缆。因此，开关S0a和S0b提供到每个总线从控设备的冗余连接。
图8示出操作通信总线的方法，该方法可以使用图3和图7所示的实施例或其变体来实践。该方法是从总线主控设备或其他代理(诸如作用于通信总线上的处理器或控制器)的视角来提出。在进入起始点802后，在动作804中去耦接总线的第二端。这能够通过断开总线主控设备702的开关S0a和S0b、从总线主控设备702去耦接总线的第二端720、使得总线主控设备702耦接至总线的第一端714，通过参考图7来完成。在动作806中，启动回路，消息经由总线的第一端传送到总线从控设备。在一个版本中，这些消息包括配置消息并向随后的总线从控设备一次传送一个消息，并且每个消息包含供下一个未分配总线从控设备接受的唯一ID。通过去耦接的下游总线从控设备，具有第一ID的第一消息由第一总线从控设备接收。第一总线从控设备接受ID并发送确认消息，该确认消息由总线主控设备接收。在如此做之前或之后，总线从控设备闭合总线从控设备开关，该总线从控设备开关在下一个总线从控设备中耦接。这些动作在回路中重复，所述回路根据动作808分支。
在决策操作808中，其确定消息是否已发送到所有总线从控设备。如果答案为否，则消息还未发送给所有总线从控设备，流返回到动作806并重复回路直到消息已发送给所有总线从控设备。如果答案为是，则消息已发送给所有总线从控设备，则流退出回路并继续到决策操作810。在决策操作810中，确定是否有不良连接。例如，关于不良连接存在或不存在的确定可以基于在ID已发送给总线从控设备用于配置之后是否已从总线从控设备接收到响应。如果总线主控设备未收到确认，则总线主控设备能够假设有不良连接。可以进行这种确定的另一方式是按顺序使用每个ID轮询每个从控设备，并确定每个从控设备是否已回复。对于指定的ID，缺少回复将指示不良连接。如果答案为否，无不良连接，流继续到动作812，在此动作中，总线的第二端被耦接。这能够参考图7通过闭合总线主控设备702的开关S0a和S0b来实现。
如果答案为是，有不良连接，流继续到动作814，在此动作中，总线的第二端被耦接。动作814后面跟随动作816，在此动作中，消息经由总线的第二端720传送给总线从控设备。在一个版本中，这些消息包括配置消息和唯一的ID并且这些消息从最下游的总线从控设备即最接近总线的第二端的总线从控设备开始以反向顺序向总线从控设备一次传送一个。以反向顺序传送唯一的ID可以使用回路、递减指数(例如，代替先前当经由总线的第一端以正向顺序传送唯一的ID时所使用的递增指数)或指针和分支问题来实现。即使由于总线从控设备还未接受识别符并且还未闭合该开关而导致总线从控设备的开关S2仍断开，通信也能够经由图7的添加二极管D2到达总线从控设备的接收器，该二极管D2充当旁路装置并且绕过断开开关路由通信。
一般的理解是，方法中的动作可以以不同的顺序执行或在方法的变体中合并。例如，在决策操作808、810中的确定可以以反向顺序组合或询问。在组合动作中，发现缺少确认消息可以同时指示消息还未全部发送并且总线中有缺陷。或，是否有不良连接的确定可以在所有消息是否已发送的确定之前。在某些实施例中，总线从控设备可以基于总线主控设备消息自我确定识别符，并向总线主控设备回报这个识别符。总线主控设备可以将自我确定和报告的识别符与期望识别符的列表比较并确定是否有不良连接。来自总线从控设备的回报可以引导总线主控设备关于是否继续发送消息和/或识别符。方法的这些及其它的变体很容易设计。
在完成动作812或动作816中的任一个之后，总线的第二端保持耦接至总线主控设备，并且完成所有总线从控设备的配置(在这种零故障或单个故障的情形中)。流继续到动作818，在此动作中，另外的消息经由总线的第一和第二端传送给总线从控设备或从总线从控设备接收另外的消息。这是可能的，在总线上有故障诸如两个从控设备之间的导线断线的情况下，因为总线主控设备能够从总线的第一端关于故障的一侧传送至总线从控设备，并且从总线的第二端关于故障的另一侧传送至从控设备。在总线无故障的情况下，总线主控设备能够从两个方向与总线从控设备通信，其中，总线充当未断线的环路。在其他故障情形中，总线从控设备的通信和活动性缓慢降低，其中总线主控设备能够经由总线的第一端与在任何故障上游的总线从控设备通信，并且总线主控设备能够经由总线的第二端720与在任何故障下游的总线从控设备通信。作为示例，动作818可以用回路和分支问题完成。在动作818后，流到达终点820。其他动作诸如至总线主控设备的通信或来自总线主控设备的通信或至总线从控设备的通信或来自总线从控设备的通信可以在终点820之前或之后执行。
图7和图8的总线***提供来自开路的容错，如上面所述。没有能力将总线的第二端耦接至总线主控设备的菊花链总线易受单个故障点攻击。上述电路允许甚至当通信总线中的某处有开路时进行操作。该电路提供允许检测故障位置的诊断的技术。总线主控设备中的单个接收器提供相同的DC负载，而不管通信总线上是否有故障。该***在总线主控设备中使用一组接收器逻辑，诸如UART。相比之下，具有双收发器设置的总线主控设备，即，一个收发器附接到总线的第一端，而第二收发器附接到总线的第二端，如果没有故障将表示总线上的双负载，如果有断路，则表示总线上的单个负载。这种双负载可以具有两倍的容量和一半的阻抗，这是由于在非故障情况下的并联负载导致的。作为比较，本电路的单个负载表示总线上的相同阻抗，无论总线上是否有断路故障。
利用考虑到的上面的实施例，应当理解，所述实施例可能采用涉及存储在计算机***中的数据的各种计算机实现的操作。这些操作是需要物理量的物理操控的那些操作。通常，但不一定，这些量采用能够被存储、传送、组合、比较和以其他方式操控的电信号或磁信号的形式。此外，所执行的操控往往使用术语称为诸如产生、识别、确定或比较。本文所述的形成所述实施例的一部分的任一操作是有用的机器操作。所述实施例也涉及用于执行这些操作的装置或设备。该设备能够经具体构造用于所需目的，或该设备能够是通过存储在计算机中的计算机程序选择性激活或配置的通用计算机。具体地，各种通用机器能够与根据本文教义编写的计算机程序一起使用，或其可以更方便构建执行所需操作的更专用设备。
所述实施例也能够体现为计算机可读介质上的计算机可读代码。计算机可读介质是能够存储数据的任何数据存储装置，所述数据此后能够由计算机***读取。计算机可读介质的示例包括硬盘驱动器、网路附接储存器(network attached storage，NAS)、只读存储器、随机存取存储器、CD-ROM、CD-R、CD-RW、磁带和其他光学和非光学数据存储装置。计算机可读介质也能够分布在联网计算机***上，以便计算机可读代码以分布式方式存储和执行。本文所述的实施例可以用各种计算机***配置来实践，所述计算机***配置包括手持式装置、平板电脑、微处理器***、基于微处理器或可编程的消费性电子产品、微型计算机、大型计算机等。所述实施例也能够在分布式的计算环境中实践，其中任务由通过有线或无线网络链接的远程处理装置执行。
虽然所述方法操作以指定的顺序描述，但是应当理解，其他操作可以在所述操作之间执行，所述操作可以进行调节，以便它们发生在稍微不同的时间或所述操作可以分布在允许在与所述处理相关的不同时间间隔处发生处理操作的***中。
出于解释的目的，前面的描述已参考特定实施例进行描述。不过，上面的说明性讨论并非旨在穷尽或限制本发明为所公开的精确形式。鉴于上述教义，许多更改和变化是可能的。所述实施例被选择和描述，以便最佳解释所述实施例的原理及其实践应用，从而使得本领域的其他技术人员能够最佳利用所述实施例及其适用于想到的特定用途的不同更改。因此，本发明的实施例应被视为说明性和非限制性的，并且本发明并不局限于本文给出的细节，而是可以在随附权利要求的范围及其等同范围内进行更改。

Claims (20)

1.一种通信总线***，其包括：
具有多个可隔离区段的通信总线，所述多个可隔离区段通过多个开关耦接和去耦接，所述多个开关均响应于所述通信总线的一部分上的活动性而由多个电荷泵供电或操作；以及
具有第一端口和第二端口的总线主控设备，其中所述第一端口耦接于所述通信总线的第一端，所述第二端口耦接于所述通信总线的第二端，所述总线主控设备经配置基于选择信号经由开关将所述总线主控设备的所述第一端口耦接于所述第二端口，以及将所述第一端口从所述第二端口和所述通信总线的所述第二端去耦接；
所述开关经配置响应于所述选择信号的第一状态而具有闭合状态，其中所述总线主控设备经由所述第一端口耦接于所述通信总线的所述第一端并与其通信，并且所述总线主控设备经由所述第一端口和闭合的开关耦接于所述第二端口和所述通信总线的所述第二端并与其通信；以及
所述开关经配置响应于所述选择信号的第二状态而具有断开状态，其中所述第一端口耦接于所述通信总线的所述第一端，并且所述第一端口经由断开的开关从所述第二端口和所述通信总线的所述第二端去耦接；
所述总线主控设备具有耦接于梯形电阻器的差分放大器，所述梯形电阻器将所述通信总线偏置到由所述差分放大器接收的规定的差分电压，其中，耦接于所述第一端口和所述第二端口的所述梯形电阻器在总线空闲状态时在所述通信总线上形成约0.9V，以及形成所述通信总线的终端阻抗；以及
具有耦接于所述第一端口和所述第二端口的差分输入的所述差分放大器将所述规定的差分电压转换为逻辑0或逻辑1。
2.根据权利要求1所述的通信总线***，还包括：
沿所述通信总线耦接的多个总线从控设备，所述多个总线从控设备中的每个总线从控设备具有所述多个开关中的一个，其中，所述多个开关中的所述一个的第一端子耦接于所述通信总线的第一可隔离区段而所述多个开关中的所述一个的第二端子耦接于所述通信总线的第二可隔离区段。
3.根据权利要求1所述的通信总线***，其中，所述总线主控设备通过所述开关耦接于所述通信总线的每条导线。
4.根据权利要求1所述的通信总线***，还包括：
沿所述通信总线耦接的多个总线从控设备，所述多个总线从控设备中的每个总线从控设备经配置接收来自耦接所述从控设备的所述区段中的两个区段中的任一个的通信，而不管所述区段中的所述两个区段是否被所述从控设备彼此去耦接。
5.根据权利要求1所述的通信总线***，还包括：
在所述总线主控设备从所述通信总线的所述第二端去耦接时，所述总线主控设备经配置经由所述通信总线的所述第一端与多个总线从控设备中的第一总线从控设备通信；以及
在所述总线主控设备耦接于所述通信总线的所述第二端时，所述总线主控设备经配置经由所述通信总线的所述第二端与多个总线从控设备中的第二总线从控设备通信，而不管所述通信总线是否在所述多个总线从控设备的所述第一总线从控设备与所述多个总线从控设备的所述第二总线从控设备之间中断。
6.根据权利要求1所述的通信总线***，其中，所述通信总线***包括：
耦接于所述通信总线的多个总线从控设备，所述多个总线从控设备中的每个总线从控设备具有耦接于所述通信总线的所述可隔离区段的背对背P型金属氧化物半导体场效应晶体管即背对背PMOSFET，所述背对背PMOSFET作为所述多个开关中的一个；以及
所述多个总线从控设备中的每个总线从控设备具有耦接于所述通信总线并耦接于所述背对背PMOSFET的中点的所述多个电荷泵中的一个。
7.根据权利要求1所述的通信总线***，其中：
所述总线主控设备包括作为所述开关的经由所述第二端口耦接于所述通信总线的所述第二端的双极开关，其中当所述双极开关断开时，所述总线主控设备的所述第一端口从所述通信总线的所述第二端去耦接；以及
多个总线从控设备中的每个总线从控设备包括作为所述多个开关中的一个的耦接于所述通信总线的所述区段的单极开关，其中当所述单极开关断开时，所述通信总线的所述区段去耦接。
8.根据权利要求1所述的通信总线***，其中，所述总线主控设备包括：
耦接于所述第一端口和所述第二端口的所述开关。
9.一种通信总线***，其包括：
具有环形拓扑结构的通信总线；
具有第一端口、第二端口和第一开关的总线主控设备，所述总线主控设备通过第一端口耦接于所述通信总线的第一端，其中所述总线主控设备的所述第二端口耦接于所述通信总线的第二端，在所述总线主控设备经由所述第一端口保持与所述通信总线通信时，所述第一开关经配置将所述总线主控设备的所述第一端口耦接于所述第二端口以及通过将所述总线主控设备的所述第一端口从所述总线主控设备的所述第二端口去耦接而选择性断开所述环形拓扑结构；
所述第一开关经配置响应于选择信号的第一状态而闭合，使得所述总线主控设备经由所述第一端口耦接于所述通信总线的所述第一端并与其通信，并且所述总线主控设备经由所述第一端口和闭合的第一开关耦接于所述第二端口和所述通信总线的所述第二端并与其通信；
所述第一开关经配置响应于所述选择信号的第二状态而断开，使得所述总线主控设备经由所述第一端口耦接于所述通信总线的所述第一端，并且所述总线主控设备和所述第一端口经由断开的第一开关从所述第二端口和所述通信总线的所述第二端去耦接；
耦接于所述通信总线的多个总线从控设备，所述多个总线从控设备中的每个从控设备具有开关，所述开关经配置响应于所述通信总线的一部分上的活动性通过电荷泵耦接和去耦接所述通信总线的相邻区段；
所述总线主控设备具有耦接于梯形电阻器的差分放大器，所述梯形电阻器将所述通信总线偏置到由所述差分放大器接收的规定的差分电压，其中，耦接于所述第一端口和所述第二端口的所述梯形电阻器在总线空闲状态时在所述通信总线上形成约0.9V，以及形成所述通信总线的终端阻抗；以及
具有耦接于所述第一端口和所述第二端口的差分输入的所述差分放大器将所述规定的差分电压转换为逻辑0或逻辑1。
10.根据权利要求9所述的通信总线***，其中：
所述第一开关具有通过所述第一端口耦接于所述通信总线的第一区段的端子和通过所述第二端口耦接于所述通信总线的第二区段的端子；以及
所述总线主控设备耦接于所述通信总线的所述第一区段。
11.根据权利要求9所述的通信总线***，其中，所述第一开关包括多个开关，其中，所述多个开关中的一个开关专用于所述通信总线的导线。
12.根据权利要求9所述的通信总线***，其中，所述多个总线从控设备中的每个总线从控设备包括：
从所述通信总线的第一区段的导线耦接至所述总线从控设备的接收器端子的第一二极管；以及
从所述通信总线的第二区段的导线耦接至所述总线从控设备的所述接收器端子的第二二极管。
13.根据权利要求9所述的通信总线***，其中：
经配置耦接和去耦接相邻区段的所述开关包括耦接于所述通信总线的所述相邻区段的背对背P型金属氧化物半导体场效应晶体管即背对背PMOSFET。
14.根据权利要求9所述的通信总线***，还包括：
操作所述开关的开关控件，其中，所述开关经配置耦接和去耦接相邻区段；以及
耦接于所述通信总线、经配置耦接和去耦接相邻区段的所述开关和所述开关控件的所述电荷泵，其中，所述电荷泵提供电力至所述开关控件。
15.根据权利要求9所述的通信总线***，还包括：
耦接于所述通信总线和经配置耦接和去耦接相邻区段的所述开关的光隔离器，所述光隔离器经配置操作经配置耦接和去耦接所述通信总线的所述相邻区段的所述开关。
16.一种操作通信总线的方法，所述方法包括：
由于所述通信总线上的不活动性，去耦接所述通信总线的可隔离区段，所述可隔离区段通过多个开关耦接，所述多个开关均响应于所述通信总线的一部分上的活动性而由多个电荷泵供电或操作；
断开开关以便将总线主控设备的第一端口从所述总线主控设备的第二端口和通信总线的第一端去耦接，其中，所述总线主控设备具有耦接于梯形电阻器的差分放大器；
将所述通信总线偏置到由所述差分放大器接收的规定的差分电压；
在维持从所述通信总线的所述第一端去耦接的情况下，经由所述第一端口和所述通信总线的第二端传送消息至多个总线从控设备中的一个总线从控设备；以及
闭合所述开关以便将所述第一端口耦接于所述第二端口和所述通信总线的所述第一端，其中所述总线主控设备经由所述第一端口和闭合的开关与所述第二端口和所述通信总线的所述第一端通信，并且所述总线主控设备保持经由所述第一端口耦接于所述通信总线的所述第二端并与其通信。
17.根据权利要求16所述的方法，还包括：
经由所述通信总线的所述第二端向所述多个总线从控设备中的接下来的总线从控设备迭代传送消息，直到所有的消息已成功发送到所述总线从控设备或遇到不良连接；
确定是否遇到所述不良连接；以及
响应于确定遇到所述不良连接，经由所述通信总线的所述第一端以反向顺序向所述多个总线从控设备中的至少子集迭代传送所述消息的至少子集。
18.根据权利要求16所述的方法，还包括：
在配置和耦接后，经由所述通信总线的所述第二端和所述通信总线的所述第一端与所述多个总线从控设备通信。
19.根据权利要求16所述的方法，其中，从所述通信总线的所述第一端去耦接和耦接至所述通信总线的所述第一端包括操作开关，所述开关将所述总线主控设备的所述第一端口从所述总线主控设备的所述第二端口和所述通信总线的所述第一端去耦接并且将所述总线主控设备的所述第一端口耦接至所述总线主控设备的所述第二端口和所述通信总线的所述第一端。
20.根据权利要求16所述的方法，还包括：
通过旁路装置将在所述通信总线的所述第一端上表示的传输路由至所述多个总线从控设备中的一个总线从控设备的接收器。
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