用于监控在设备之间的串行通信的系统和方法与流程

1.本公开内容涉及用于监控在设备之间的串行通信的系统和方法，所述串行通信包括电力供应单元(power supply unit，psu)与电池备份单元(battery backup unit，bbu)之间的集成电路间(inter-integrated circuit，i2c)通信。


背景技术：

2.本部分提供了与本公开内容相关的背景信息，该背景信息不一定是现有技术。
3.集成电路间(i2c)总线是用于连接电子设备的通信总线，并且可以是串行的、同步的、多主的、多从的、分组交换的、单端的等。i2c通信通常使用两个双向开路集电极线或开路漏极线——包括串行数据线(sda)和串行时钟线(scl)。所述线可以用电阻器进行上拉，并且通常使用 5v或 3.3v的电压。
4.消息可以在通信总线的sda线和scl线上从一个电子设备传输到另一个电子设备。可以使用具有串行解码器的示波器或显示所述消息的内容的i2c总线分析器来监控所述消息。


技术实现要素：

5.本部分提供了本公开内容的总体概述，并且不是对其全部范围或所有其特征的全面公开。
6.根据本公开内容的一个方面，一种用于监控集成电路间(i2c)通信的系统包括电力供应、电池备份单元、耦合在所述电力供应与所述电池备份单元之间的i2c串行时钟线(scl)、耦合在所述电力供应与所述电池备份单元之间的i2c串行数据线(sda)以及控制器。第一监控线耦合在所述控制器与所述i2c串行时钟线之间，并且第二监控线耦合在所述控制器与所述i2c串行数据线之间。所述控制器被配置为监控在所述电力供应与所述电池备份单元之间的所述i2c串行时钟线和所述i2c串行数据线上传输的数字通信，解译(interpret)所监控的数字通信中包括的消息，并且根据解译的消息执行控制功能。
7.根据本公开内容的另一个方面，公开了一种用于监控在系统中的串行通信的方法。所述系统包括电力供应、电池备份单元、耦合在所述电力供应单元与所述电池备份单元之间的串行总线、控制器以及耦合在所述控制器与所述串行总线之间的监控线。所述方法包括：由所述控制器监控在所述电力供应单元与所述电池备份单元之间的所述串行总线上传输的串行通信；解译所述串行总线上的所监控的串行通信中包括的消息；以及根据所述串行通信的解译的消息执行控制功能。
8.根据本公开内容的另一个方面，一种用于监控串行通信的系统包括：主电子设备和从电子设备，所述从电子设备经由串行总线连接与所述主电子设备连接。所述串行总线连接包括耦合在所述主电子设备与所述从电子设备之间的第一串行线以及耦合在所述主电子设备与所述从电子设备之间的第二串行线。所述系统还包括控制器、耦合在所述控制器与所述第一串行线之间的第一监控线以及耦合在所述控制器与所述第二串行线之间的
第二监控线。所述控制器被配置为监控在所述主电子设备与所述从电子设备之间的所述串行总线连接上传输的串行通信，解译所监控的串行通信中包括的消息，并且根据解译的消息执行控制功能。
9.另外的方面和适用性领域将从本文所提供的描述变得明了。应理解，本公开内容的各方面可以被单独实施或与一个或多个其他方面结合实施。还应理解，本文的描述和具体实施例仅意在用于例示目的并且不意在限制本公开内容的范围。
附图说明
10.本文所描述的附图仅是出于所选择的实施方案而非所有可能的实施方式的例示性目的，并且不意在限制本公开内容的范围。
11.图1是根据本公开内容的一个示例实施方案的一种用于监控电力供应单元与电池备份单元之间的串行通信的系统的块图。
12.图2是图1的系统的示例i2c通信消息的波形图。
13.图3是由图1的系统的控制器执行的一种示例风扇速度控制方法的块图。
14.图4是根据本公开内容的另一个示例实施方案的用于监控主电子设备与从电子设备之间的串行通信的系统的块图。
15.在附图的所有若干视图中，对应的参考数字指示对应的部分或特征。
具体实施方式
16.现在将参考附图更充分地描述示例实施方案。
17.提供示例实施方案使得本公开内容将是透彻的，并且将向本领域技术人员充分地传达范围。阐述了许多具体的细节诸如具体的部件、设备和方法的实施例，以提供对本公开内容的实施方案的透彻理解。对本领域技术人员将明显的是，不需要采用具体的细节，示例实施方案可以许多不同的形式来体现并且均不应被解释为限制本公开内容的范围。在一些示例实施方案中，未详细地描述众所周知的过程、众所周知的设备结构和众所周知的技术。
18.本文所使用的术语仅是出于描述具体示例实施方案的目的并不意在进行限制。如本文所使用的，单数形式“一(a)”、“一个(an)”和“所述(the)”也可以意在包括复数形式，除非上下文另有明确指示。术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、“包含(including)”、和“具有(having)”是包含性的并且因此指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组的存在或添加。本文所描述的方法步骤、过程和操作不被解释为必须要求它们以所讨论的或所例示的具体顺序执行，除非被明确地认定为一执行顺序。还应理解，可以采用附加步骤或替代步骤。
19.尽管本文可以使用术语第一、第二、第三等来描述各种元件、部件、区域、层和/或部分，但是这些元件、部件、区域、层和/或部分不应受这些术语限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部分与另一个区域、层或部分区分开。术语诸如“第一”、“第二”和其他数值术语当在本文中使用时不暗示一次序或顺序，除非上下文明确地指示。因此，在不脱离示例实施方案的教导的情况下，下文所讨论的第一元件、部件、区域、层或部分可以被称为第二元件、部件、区域、层或部分。
20.为了易于描述，本文可以使用空间相对术语，诸如“内部”、“外部”、“在
……
下面”、“在
……
下方”、“下部”、“在
……
上方”、“上部”等，来描述如附图中所例示的一个元件或特征与另外的元件或特征的关系。除了附图中所描绘的定向之外，空间相对术语可以意在包含处于使用或操作中的设备的不同定向。例如，如果翻转附图中的设备，则被描述为在其他元件或特征“下方”或“下面”的元件将被定向为在所述其他元件或特征“上方”。因此，示例术语“在
……
下方”可以既包含“在
……
上方”的定向又包含“在
……
下方”的定向。设备可以其他方式定向(旋转90度或以其他定向)并且相应地解释本文所使用的空间相对描述。
21.根据本公开内容的一个示例实施方案的一种用于监控串行通信的系统被例示在图1中，并且总体上由参考数字100指示。系统100包括电力供应单元(psu)102、电池备份单元(bbu)104、耦合在电力供应单元102与电池备份单元104之间的串行线108(例如，i2c串行时钟线(scl))、耦合在电力供应单元102与电池备份单元104之间的串行线110(例如，i2c串行数据线(sda))以及控制器106。
22.监控线112耦合在控制器106与串行线108之间，并且监控线114耦合在控制器106与串行线110之间。控制器106被配置为监控在电力供应单元102与电池备份单元104之间的串行线108和110上传输的数字通信，解译所监控的数字通信中包括的消息，并且根据所解译的消息执行控制功能。
23.系统100允许控制器106监控不与控制器直接通信的设备之间的串行通信总线(例如，i2c串行时钟线108和i2c串行数据线110)。例如，电力供应单元102和电池备份单元104不与控制器106直接通信——因为它们不直接向控制器106发送消息、不被编程为向控制器106发送消息，不知道控制器106正在监控i2c串行时钟线108和i2c串行数据线110等。因此，控制器106可以被认为是使用间接通信反馈进行监督控制。
24.控制器106可以解译i2c串行时钟线108和i2c串行数据线110上的数字通信消息，并且使用所提取的消息作为反馈以用于对设备进行控制。例如，控制器106可以使用所提取的消息来控制与电力供应单元102和电池备份单元104分立的设备116(诸如风扇等)、可以使用所提取的消息来控制电力供应单元102和/或电池备份单元104等。
25.图2例示了沿着i2c串行时钟线108和i2c串行数据线110、在电力供应单元102与电池备份单元104之间传输的消息的示例波形200。所述消息包括多个位201，所述多个位201由确认(acknowledgement)203分离。
26.例如，如图2中所示出的，第一消息包括八位201(例如，bit 0到bit 7)，接着是一确认203。然后第二消息包括另外八位201，接着是另一确认203。
27.控制器106可以被配置为通过确定数字通信的起始位、地址、确认、否定确认(negative acknowledgement)、数据值、停止位中的至少一个等来解译消息。例如，控制器106可以识别对应于消息的起始或停止、提供数据值或地址等的位201或位201的组合。控制器106可以识别确认203以分离消息等。
28.下文的表1和表2例示了将由控制器106解译的示例i2c消息帧，其中电力供应单元102经由智能电池数据协议与电池备份单元104通信，并且电池温度具有(0x08)的命令代码。
[0029][0030]
表1
[0031][0032]
表2
[0033]
控制器106可以被配置为从消息获得数据值，并且根据所获得的数据值执行对设备116、电池备份单元104、电力供应单元102等的监督控制。例如，当设备116是风扇时，控制器106可以被配置为通过将所提取的温度与目标温度进行比较来控制风扇的速度。
[0034]
如上文所提及的，智能电池数据协议使用0x08作为命令代码，使控制器106在i2c消息帧中寻找，以确定电池备份单元104的温度。下文在表3中列出了智能电池数据协议中的示例命令代码，尽管其他实施方案可以使用除智能电池数据协议等之外的消息。
[0035]
从功能代码剩余容量警告(remainingcapacityalarm)0x01剩余时间警告(remainingtimealarm)0x02电池模式(batterymode)0x03充放电比率(atrate)0x04预计充满时间(atratetimetofull)0x05预计放空时间(atratetimetofull)0x06充放电计算比率ok(atrateok)0x07温度(temperature)0x08电压(voltage)0x09电流(current)0x0a平均电流(averagecurrent)0x0b最大错误率(maxerror)0x0c相对容量比(relativestateofcharge)0x0d绝对容量比(absolutestateofcharge)0x0e剩余容量(remainingcapacity)0x0f充满容量(fullchargecapacity)0x10放空时间(runtimetoempty)0x11平均放空时间(averagetimetoempty)0x12平均充满时间(averagetimetofull)0x13充电电流(chargingcurrent)0x14充电电压(chargingvoltage)0x15电池状态(batterystatus)0x16
循环计数(cyclecount)0x17设计容量(designcapacity)0x18设计电压(designvoltage)0x19规格信息(specificationinfo)0x1a
[0036]
表3
[0037]
图3例示了用于基于从i2c串行时钟线108和i2c串行数据线110上的消息提取的温度控制风扇116的控制电路300的示例图。如图3中所示出的，控制器106从i2c串行时钟线108和i2c串行数据线110上的消息提取温度数据303。例如，控制器106可以确定消息的分组是否用于具体的命令(例如，bbu温度0x08)，并且提取对应的数据。
[0038]
控制器106然后经由比较器307将温度数据303与目标温度参考305进行比较，并且向马达309输出控制信号用于控制风扇116的速度。目标温度参考305可以包括任何合适的电压参考、控制器设置值等。比较器307可以包括任何合适的差分放大器、控制器计算等，用于确定目标温度参考305与从消息提取的温度数据303之间的差异。
[0039]
在一些实施方案中，系统100允许对架应用(shelf application)的监控，其中电力供应单元102和电池备份单元104的架连接(shelf connection)已经固定和完成(例如，由第三方制造商等)。系统100允许控制器106的连接，以监控电力供应单元102与电池备份单元104之间的通信。
[0040]
例如，控制器106可以基于电池备份单元104的温度提供风扇速度控制，即使电池备份单元104的温度未被传输到架。控制器106可以监控i2c通信以控制风扇116。
[0041]
通常，系统100可以允许控制器106执行附加的控制功能、管家(housekeeping)功能等，而无需改变电力供应单元102、电池备份单元104或i2c串行时钟线108和i2c串行数据线110的硬件。例如，控制器106可以控制led显示器，以指示电池备份单元104等的健康状况。
[0042]
再次参考图1，监控线112耦合在控制器106与i2c串行时钟线108之间。监控线114耦合在控制器106与i2c串行数据线110之间。尽管图1例示了监控线112和114作为通用输入输出(gpio)线，但是其他实施方案可以包括耦合在控制器106与i2c串行时钟线108与i2c串行数据线110之间的任何合适的电线、迹线、总线等。在一些实施方案中，串联电阻器可以物理地连接在控制器106与线108和线110之间，以避免干扰线108和线110上的通信。
[0043]
i2c串行时钟线108和i2c串行数据线110可以各自直接连接在电力供应单元102与电池备份单元104之间。例如，线108和线110可以不被控制器106或监控线112和监控线114妨碍(例如，控制器106可以不连接在电池备份单元104与电力供应单元102之间等)。
[0044]
因此，控制器106可以监控线108和线110上的数字通信，而不向数字通信引入延迟(例如，控制器106可能不从设备102和设备104中的一个接收数字通信并且将该数字通信重新广播到其他设备等)。
[0045]
尽管图1将线108和线110例示为i2c串行时钟线和i2c串行数据线，但是在其他实施方案中，线108和线110可以是其他合适的串行通信线。例如，电池备份单元104和电力供应单元102可以经由串行外围接口(spi)总线、控制器局域网络(can)总线、通用异步接收器发射器(universal asynchronous receiver-transmitter，uart)总线等连接。
[0046]
电池备份单元104和电力供应单元102可以仅经由一个线、经由两个线、经由三个
线、经由四个或更多个线等连接。线108和线110可以包括任何合适的电线、电路板上的导电迹线、专用总线架构等。
[0047]
控制器106可以包括任何合适的微处理器、微控制器、集成电路、数字信号处理器等，它们可以包括存储器。控制器106可以被配置为使用任何合适的硬件和/或软件实施方式来执行(例如，可操作以执行等)本文中所描述的示例过程中的任何一个。例如，控制器106可以执行存储在存储器中的计算机可执行指令、可以包括一个或多个逻辑门、控制电路等，如上所描述的。
[0048]
图1例示了包括电力供应单元102和电池备份单元104的系统100。在其他实施方案中，控制器可以监控其他类型的电子设备之间的i2c通信。例如，图4例示了包括主电子设备402和从电子设备404的系统400。
[0049]
主电子设备402经由包括i2c串行时钟线408和i2c串行数据线410的i2c通信总线连接到从电子设备404。控制器406监控主电子设备402与从电子设备404之间的线408和线410上的通信。
[0050]
例如，监控线412耦合在控制器406与i2c串行时钟线408之间，并且监控线414耦合在控制器406与i2c串行数据线410之间。控制器406被配置为监控在i2c串行时钟线408和i2c串行数据线410上传输的数字通信，解译所监控的数字通信中包括的消息，并且根据所解译的消息执行控制功能。
[0051]
尽管图4将线408和线410例示为i2c串行时钟线408和i2c串行数据线410，但是在其他实施方案中，线408和线410可以是其他合适的串行通信线。例如，主电子设备402和从电子设备404可以经由串行外围接口(spi)总线、控制器局域网络(can)总线、通用异步接收器发射器(uart)总线等连接。
[0052]
主电子设备402和从电子设备404可以仅经由一个线、经由两个线、经由三个线、经由四个或更多个线等连接。线408和线410可以包括任何合适的电线、电路板上的导电迹线、专用总线架构等。
[0053]
在另一个示例实施方案中，公开了一种用于监控在系统中的串行通信的方法。所述系统包括电力供应、电池备份单元、耦合在所述电力供应与所述电池备份单元之间的串行总线、控制器以及耦合在所述控制器与所述串行总线之间的监控线。所述方法包括：由所述控制器监控在所述电力供应与所述电池备份单元之间的所述串行总线上传输的串行通信；解译在所述串行总线上的所监控的串行通信中包括的消息；以及根据所述数字通信的解译的消息执行控制功能。
[0054]
所述方法包括：由所述控制器监控在所述电力供应与所述电池备份单元之间的所述串行总线上传输的串行通信；解译在所述串行总线上的所监控的串行通信中包括的消息；以及根据所述数字通信的解译的消息执行控制功能。
[0055]
执行所述控制功能可以包括控制所述电力供应和所述电池备份单元中的至少一个的操作，和/或控制除所述电力供应和所述电池备份单元之外的设备的操作。所述系统可以包括风扇，并且执行所述控制功能可以包括根据所述解译的消息控制所述风扇的速度。例如，解译所述消息可以包括从所述消息提取所述电池备份单元的温度，并且控制所述风扇的速度可以包括将所提取的温度与目标温度参考进行比较。
[0056]
在一些实施方案中，串行总线包括集成电路间(i2c)总线、串行外围接口(spi)总
线、控制器局域网络(can)总线和通用异步接收器发射器(uart)总线中的至少一个。
[0057]
在另一个示例实施方案中，一种用于监控串行通信的系统包括主电子设备和从电子设备，所述从电子设备经由串行总线连接与所述主电子设备连接。所述串行总线连接包括耦合在所述主电子设备与所述从电子设备之间的第一串行线以及耦合在所述主电子设备与所述从电子设备之间的第二串行线。
[0058]
所述系统还包括控制器、耦合在所述控制器与所述第一串行线之间的第一监控线以及耦合在所述控制器与所述第二串行线之间的第二监控线。所述控制器被配置为监控在所述主电子设备与所述从电子设备之间的所述串行总线连接上传输的串行通信，解译所监控的串行通信中包括的消息，并且根据解译的消息执行控制功能。
[0059]
所述控制器可以被配置为通过确定所述串行通信的起始位、地址、确认、否定确认、数据值和停止位中的至少一个来解译所述消息。所述控制器可以被配置为从所述解译的消息获得所述数据值，并且根据所获得的数据值执行所述控制功能。
[0060]
在一些实施方案中，所述控制器被配置为通过控制所述主电子设备和所述从电子设备中的至少一个的操作来执行所述控制功能。所述控制器可以被配置为通过控制除所述主电子设备和所述从电子设备之外的设备的操作来执行所述控制功能。
[0061]
在一些实施方案中，所述第一串行线直接连接在所述主电子设备与所述从电子设备之间，所述第二串行线直接连接在所述主电子设备与所述从电子设备之间，并且所述控制器不与所述主电子设备和所述从电子设备通信。所述控制器、所述第一监控线和所述第二监控线可以不妨碍所述主电子设备与所述从电子设备之间的所述第一串行线或所述第二串行线。例如，监控串行通信可以不向所述串行通信引入延迟。
[0062]
出于例示和描述的目的已经提供了实施方案的前述描述。并不意在是穷举性的或限制本公开内容。一具体实施方案的各个元件或特征通常不限于该具体实施方案，而是在可适用的情况下可互换并且可以用在一所选择的实施方案中，即使未被具体示出或描述。也可以多种方式对其进行变化。这样的变化不应被视为脱离本公开内容，并且所有这样的修改意在被包括在本公开内容的范围内。