使用負(fù)載調(diào)制的通信的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開(kāi)內(nèi)容涉及設(shè)備間通信，并且具體地涉及使用負(fù)載調(diào)制的設(shè)備間通信。
【背景技術(shù)】
[0002]通用串行總線(USB)已經(jīng)從能夠提供有限功率的數(shù)據(jù)接口演進(jìn)為具有數(shù)據(jù)接口的主要功率提供者。當(dāng)今，很多設(shè)備從被包含在筆記本電腦、汽車(chē)、飛行器或者甚至壁式插座中的USB端口充電或取得功率。USB已經(jīng)變成很多小型設(shè)備(諸如蜂窩電話、MP3播放器和其它手持設(shè)備)的普遍存在的電源插座。USB可以滿足用戶的數(shù)據(jù)傳送要求，還可以提供對(duì)設(shè)備供電或充電的能力而不需要在設(shè)備上裝載驅(qū)動(dòng)器。
[0003]隨著時(shí)間的過(guò)去，USB設(shè)備的功率需求不斷增加。功率需求增加的一個(gè)結(jié)果是利用USB端口對(duì)電池充電的設(shè)備的充電時(shí)間的增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]總體上，本公開(kāi)內(nèi)容中所描述的技術(shù)涉及使用負(fù)載調(diào)制通過(guò)USB線纜的總線電壓線實(shí)現(xiàn)設(shè)備間通信。例如，第一設(shè)備可以使用負(fù)載調(diào)制經(jīng)由USB線纜的總線電壓線與第二設(shè)備通信。
[0005]在一個(gè)示例中，一種方法包括由第一設(shè)備經(jīng)由將第一設(shè)備連接至第二設(shè)備的線纜的電源線(power line)從第二設(shè)備接收功率，其中接收功率包括由第一設(shè)備從第二設(shè)備汲取電流。在本示例中，該方法還包括由第一設(shè)備經(jīng)由電源線與第二設(shè)備通信，其中通信包括由第一設(shè)備調(diào)節(jié)第一設(shè)備所汲取的電流量。
[0006]在另一示例中，一種耗電設(shè)備包括功率變換器，功率變換器被配置成經(jīng)由將耗電設(shè)備連接至供電設(shè)備的線纜的電源線從供電設(shè)備接收功率，其中功率變換器被配置成通過(guò)從供電設(shè)備汲取電流來(lái)接收功率。在本示例中，耗電設(shè)備還包括通信模塊，通信模塊被配置成通過(guò)調(diào)節(jié)耗電設(shè)備所汲取的電流量與供電設(shè)備通信。
[0007]在另一示例中，耗電設(shè)備包括用于經(jīng)由將耗電設(shè)備連接至供電設(shè)備的線纜的電源線從供電設(shè)備接收功率的部件，其中用于接收功率的部件包括用于從供電設(shè)備汲取電流的部件。在本示例中，耗電設(shè)備還包括用于經(jīng)由電源線與供電設(shè)備通信的部件，其中用于通信的部件包括用于調(diào)節(jié)用于汲取電流的部件所汲取的電流量的部件。
[0008]在另一示例中，一種方法包括由供電設(shè)備經(jīng)由將耗電設(shè)備連接至供電設(shè)備的線纜的電源線向耗電設(shè)備提供功率，其中提供功率包括由供電設(shè)備的功率變換器向耗電設(shè)備提供電流。在本示例中，該方法還包括由供電設(shè)備經(jīng)由電源線與耗電設(shè)備通信，其中通信包括由供電設(shè)備監(jiān)測(cè)耗電設(shè)備所汲取的電流量。
[0009]在另一示例中，一種供電設(shè)備包括功率變換器，功率變換器被配置成經(jīng)由將耗電設(shè)備連接至供電設(shè)備的線纜的電源線向耗電設(shè)備提供功率，其中功率變換器被配置成至少通過(guò)向耗電設(shè)備提供電流來(lái)提供功率。在本示例中，供電設(shè)備還包括通信模塊，通信模塊被配置成經(jīng)由電源線與耗電設(shè)備通信，其中通信模塊被配置成至少通過(guò)監(jiān)測(cè)耗電設(shè)備所汲取的電流量來(lái)通信。
[0010]下面在附圖和描述中闡述一個(gè)或多個(gè)示例的細(xì)節(jié)。本文中所描述的其它特征、目的以及特征的優(yōu)點(diǎn)根據(jù)描述和附圖以及權(quán)利要求將是顯而易見(jiàn)的。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是圖示根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)方面的用于通過(guò)電源線使用負(fù)載調(diào)制的設(shè)備間通信的示例系統(tǒng)的框圖；
[0012]圖2A至圖2B是圖示根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)方面的用于通過(guò)電源線使用負(fù)載調(diào)制的設(shè)備間通信的系統(tǒng)的示例的框圖；
[0013]圖3A至圖3B是圖示根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)方面的用于通過(guò)電源線使用負(fù)載調(diào)制的設(shè)備間通信的系統(tǒng)的示例的框圖；
[0014]圖4是圖示根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)方面的用于使用負(fù)載調(diào)制的設(shè)備間通信的電源線的示例電壓電平的曲線圖；
[0015]圖5是圖示根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)方面的用于使用負(fù)載調(diào)制的設(shè)備間通信的電源線的示例電壓電平的曲線圖；
[0016]圖6A至圖6D是圖示根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)方面的用于通過(guò)電源線的設(shè)備間通信的示例信號(hào)的曲線圖；
[0017]圖7是圖示根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)方面的用于通過(guò)電源線的設(shè)備間通信的脈沖的示例電流電平的曲線圖；
[0018]圖8是圖示根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)方面的由用于通過(guò)電源線的設(shè)備間通信的脈沖所引起的示例誤差電平的曲線圖；
[0019]圖9是圖示根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)方面的由用于通過(guò)電源線的設(shè)備間通信的脈沖所引起的示例誤差電平的曲線圖；
[0020]圖1OA至圖1OC是圖示根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)方面的用于通過(guò)電源線的設(shè)備間通信的示例傳輸配置的概念圖；
[0021]圖11是圖示根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)方面的用于通過(guò)電源線的設(shè)備間通信的示例幀配置的概念圖；
[0022]圖12是圖示根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)方面的用于通過(guò)電源線的設(shè)備間通信的示例幀的數(shù)據(jù)包部分的進(jìn)一步細(xì)節(jié)的概念圖；
[0023]圖13A至圖13D是圖示根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)方面的用于通過(guò)電源線的設(shè)備間通信的示例幀的數(shù)據(jù)部分的進(jìn)一步細(xì)節(jié)的概念圖；
[0024]圖14是圖示根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)方面的用于通過(guò)電源線的設(shè)備間通信的示例幀的數(shù)據(jù)校驗(yàn)部分的進(jìn)一步細(xì)節(jié)的概念圖；
[0025]圖15A至圖15B是圖示根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)方面的用于通過(guò)電源線的設(shè)備間通信的示例幀的反轉(zhuǎn)比特對(duì)數(shù)據(jù)部分的影響的進(jìn)一步細(xì)節(jié)的概念圖；
[0026]圖16是圖示根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)方面的第一設(shè)備使用負(fù)載調(diào)制通過(guò)電源線與第二設(shè)備通信的示例操作的流程圖；以及
[0027]圖17是圖示根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)方面的第二設(shè)備使用負(fù)載調(diào)制通過(guò)電源線與第一設(shè)備通信的示例操作的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]現(xiàn)代設(shè)備將通用串行總線(USB)連接用于數(shù)據(jù)接口和功率交換二者。隨著現(xiàn)代設(shè)備的要求不斷提高，需要越來(lái)越多的設(shè)備間帶寬。然而，將其它數(shù)據(jù)線(即正數(shù)據(jù)線D+和負(fù)數(shù)據(jù)線D-)直接用于某些通信可能并不是所期望的。
[0029]根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的技術(shù)可以使用負(fù)載調(diào)制經(jīng)由總線電壓線實(shí)現(xiàn)USB設(shè)備之間的通信。在一些示例中，耗電設(shè)備(power consumer)可以通過(guò)調(diào)節(jié)從供電設(shè)備(powerprovider)汲取的電流量經(jīng)由USB線纜的總線電壓線與耗電設(shè)備通信。以這一方式，可以在耗電設(shè)備與供電設(shè)備之間創(chuàng)建附加通信帶寬而不干擾其它數(shù)據(jù)線。
[0030]總之，本公開(kāi)內(nèi)容中所描述的技術(shù)涉及使用負(fù)載調(diào)制通過(guò)USB線纜的總線電壓線實(shí)現(xiàn)設(shè)備間通信。例如，第一設(shè)備可以使用負(fù)載調(diào)制經(jīng)由USB線纜的總線電壓線與第二設(shè)備通?目O
[0031]此外，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)USB連接提供的功率通常限于5V以及2.5Α的電流限制，這產(chǎn)生大約15W。然而，為了適應(yīng)其不斷增加的功率需求，正在使用甚高容量電池對(duì)移動(dòng)設(shè)備供電。例如，在現(xiàn)代移動(dòng)設(shè)備中通?？梢哉业饺萘繛?600mAh至1000mAh的電池。電池容量的增加伴隨著對(duì)電池充電所需時(shí)間量的對(duì)應(yīng)增加。例如，使用標(biāo)準(zhǔn)的USB連接(即15W)，5600mAh電池的充電時(shí)間為大約90分鐘，而1000mAh電池的充電時(shí)間為大約165分鐘。功率需求很可能因未來(lái)設(shè)備而甚至進(jìn)一步提高。
[0032]根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的技術(shù)可以使得通過(guò)USB線纜連接的兩個(gè)設(shè)備能夠協(xié)商經(jīng)由USB線纜的總線電壓線的連接的各種功率特性。在一些示例中，這些設(shè)備可以協(xié)商通過(guò)該連接所供應(yīng)的功率量。比如，耗電設(shè)備可以經(jīng)由總線電壓線與供電設(shè)備通信以請(qǐng)求附加功率。以這一方式，可以減少對(duì)耗電設(shè)備的電池充電所需要的時(shí)間量。此外，這可以使得耗電設(shè)備能夠以更高的功率電平來(lái)操作。
[0033]如本公開(kāi)內(nèi)容中所使用的，USB可以指代一個(gè)或多個(gè)USB規(guī)范(包括過(guò)去的USB規(guī)范、當(dāng)前的USB規(guī)范或者未來(lái)的USB規(guī)范)。一些示例USB規(guī)范包括USB 1.0、USB 1.1、USB 2.0, USB 3.0, USB 3.1和USB功率輸送(PD) 1.0。未來(lái)的USB規(guī)范很可能會(huì)出現(xiàn)。
[0034]圖1是圖示根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)方面的用于通過(guò)電源線使用負(fù)載調(diào)制的設(shè)備間通信的示例系統(tǒng)2的框圖。如圖1的示例中所圖示的，系統(tǒng)2可以包括供電設(shè)備4、耗電設(shè)備6、線纜8和負(fù)載10。
[0035]根據(jù)一些示例，系統(tǒng)2可以包括供電設(shè)備4。供電設(shè)備4可以被配置成經(jīng)由線纜8與耗電設(shè)備6通信。在一些示例中，供電設(shè)備4可以包括功率變換器12A和通信模塊14A。供電設(shè)備4的示例可以包括但不限于功率適配器(例如諸如所謂的“墻疣(wall wart)”之類(lèi)的AC/DC適配器、功率塊(power brick)、家用電源適配器、線路功率適配器)、臺(tái)式計(jì)算機(jī)、筆記本計(jì)算機(jī)、移動(dòng)計(jì)算設(shè)備、汽車(chē)、飛行器、壁式插座、蜂窩電話、便攜式音樂(lè)播放器、DC/DC適配器或者能夠向另一設(shè)備供應(yīng)功率的任何其它設(shè)備。在一些示例中，供電設(shè)備4可以集成到諸如汽車(chē)、水運(yùn)工具、飛行器之類(lèi)的交通工具或者任何其它類(lèi)型的交通工具中。在一些示例中，供電設(shè)備4可以包括被配置成與線纜8的連接器配對(duì)的USB端口。換言之，供電設(shè)備4可以是USB設(shè)備。
[0036]在一些示例中，供電設(shè)備4可以包括功率變換器5。功率變換器12A可以被配置成經(jīng)由線纜8向耗電設(shè)備6提供功率。在一些示例中，功率變換器12A可以包括控制器18A、驅(qū)動(dòng)器20A、減法器22A和加法器24A。在一些示例中，功率變換器12A的一個(gè)或多個(gè)部件可以被布置在反饋回路中。在圖1的示例中，控制器18A、驅(qū)動(dòng)器20A、減法器22A和加法器24A被布置在反饋回路中。功率變換器12A的示例包括開(kāi)關(guān)模式功率變換器，諸如降壓式、升壓式、降壓升壓式、反激式、Cuk型或者能夠提供電功率的任何其它類(lèi)型的設(shè)備。
[0037]在一些示例中，功率變換器12A可以包括控制器18A?？刂破?8A可以被配置成控制供電設(shè)備4所提供的功率量。在一些示例中，控制器18A可以被配置成通過(guò)向驅(qū)動(dòng)器20A輸出控制信號(hào)來(lái)控制所提供的功率量，該控制信號(hào)使得驅(qū)動(dòng)器20A輸出特定的功率量。在一些示例中，控制器18A可以被配置成基于從減法器22k和/或加法器24A接收的誤差信號(hào)來(lái)控制功率量?？刂破?8A的示例可以包括但不限于一個(gè)或多個(gè)處理器，包括一個(gè)或多個(gè)微處理器、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)或者任何其它等同的集成或分立邏輯電路，以及這樣的部件的任意組合。
[0038]在一些示例中，供電設(shè)備4的一個(gè)或多個(gè)部件可以包括在控制器18A中。比如，減法器22A、加法器24A和通信模塊14A中的一個(gè)或多個(gè)可以包括在控制器18A中。在一些示例中，控制器18A可以包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器，以使得控制器18A能夠發(fā)送和接收一個(gè)或多個(gè)信號(hào)(例如向驅(qū)動(dòng)器20A提供的fb信號(hào)、誤差信號(hào)、控制信號(hào)等)。以這一方式，本公開(kāi)內(nèi)容的技術(shù)可以在設(shè)備(諸如供電設(shè)備4)中實(shí)現(xiàn)而不需要附加物理部件。換言之，在一些示例中，本公開(kāi)內(nèi)容的技術(shù)可以通過(guò)更新設(shè)備的固件來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0039]在一些示例中，功率變換器12A可以包括驅(qū)動(dòng)器20A。驅(qū)動(dòng)器20A可以被配置成向耗電設(shè)備6輸出功率。在一些示例中，耗電設(shè)備6所輸出的功率量可以基于從控制器18A接收的控制信號(hào)。在一些示例中，驅(qū)動(dòng)器20A可以通過(guò)向耗電設(shè)備6提供電流來(lái)向耗電設(shè)備6提供功率。
[0040]在一些示例中，功率變換器12A可以包括減法器22A。減法器22k可以被配置成從第二值中減去第一值以確定結(jié)果值。比如，減法器22A可以被配置成從參考電流信號(hào)(即IEef)中減去從驅(qū)動(dòng)器20A輸出的電流以確定誤差信號(hào)。減法器22A可以被配置成向加法器24A、控制器18A和/或通信模塊14A提供所確定的誤差信號(hào)。
[0041]在一些示例中，功率變換器12A可以包括加法器24A。加法器24A可以被配置成給第二值加上第一值以確定結(jié)果值。比如，加法器24A可以被配置成給從通信模塊14A接收的信號(hào)加上從加法器22A接收的誤差信號(hào)以確定經(jīng)修改的誤差信號(hào)。
[0042]在一些示例中，供電設(shè)備4可以包括通信模塊14A。通信模塊14A可以被配置成與外部設(shè)備(諸如耗電設(shè)備6)通信。如圖1中所圖示的，通信模塊14A可以包括RX模塊28A和TX模塊30A，RX模塊28A可以被配置成從耗電設(shè)備6接收信息，TX模塊30A可以被配置成向耗電設(shè)備6傳輸信息。在一些示例中，通信模塊14A可以被配置成通過(guò)監(jiān)測(cè)功率變換器12A所提供的電流量來(lái)從耗電設(shè)備6接收數(shù)據(jù)。比如，RX模塊28A可以被配置成通過(guò)監(jiān)測(cè)減法器22k和/或加法器24A所確定的誤差信號(hào)來(lái)監(jiān)測(cè)所提供的電流量。在一些示例中，通信模塊14A可以被配置成通過(guò)監(jiān)測(cè)功率變換器12A的輸出來(lái)監(jiān)測(cè)所提供的電流量。在一些示例中，通信模塊14A可以通過(guò)確定耗電設(shè)備6已經(jīng)汲取了一個(gè)或多個(gè)電流脈沖來(lái)監(jiān)測(cè)所提供的電流量。在一些示例中，通信模塊14A可以被配置成基于一個(gè)或多個(gè)脈沖來(lái)確定耗電設(shè)備6已經(jīng)傳輸了多個(gè)符號(hào)中的符號(hào)。在一些示例中，通信模塊14A可以通過(guò)確定耗電設(shè)備6在汲取第一脈沖之后的時(shí)間段內(nèi)沒(méi)有汲取第二脈沖來(lái)確定多個(gè)符號(hào)中的哪個(gè)符號(hào)被傳輸。在這樣的示例中，通信模塊14A可以基于耗電設(shè)備6在汲取第一脈沖之后沒(méi)有汲取第二脈沖的時(shí)間段的長(zhǎng)度來(lái)確定多個(gè)符號(hào)中的哪個(gè)符號(hào)被傳輸。
[0043]在一些不例中，通信模塊14A可以被配置成向耗電設(shè)備6傳輸數(shù)據(jù)。比如，TX模塊30A可以被配置成通過(guò)調(diào)節(jié)向耗電設(shè)備6提供的電流量來(lái)向耗電設(shè)備6傳輸信息。在一些示例中，TX模塊30A可以被配置成通過(guò)向加法器24A發(fā)送信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)向耗電設(shè)備6提供的電流量，該信號(hào)使得功率變換器12A向耗電設(shè)備6提供一個(gè)或多個(gè)電流脈沖。
[0044]在一些示例中，系統(tǒng)2可以包括耗電設(shè)備6。耗電設(shè)備6可以被配置成與供電設(shè)備4通信。在一些示例中，耗電設(shè)備6可以被配置成從供電設(shè)備4接收功率。以這一方式，耗電設(shè)備6可以被認(rèn)為是供電設(shè)備4的負(fù)載。在一些示例中，耗電設(shè)備6可以包括功率變換器12B和通信模塊14B。耗電設(shè)備6的示例可以包括但不限于臺(tái)式計(jì)算機(jī)、筆記本計(jì)算機(jī)、移動(dòng)計(jì)算設(shè)備、交通工具、壁式插座、蜂窩電話、便攜式音樂(lè)播放器或者能夠從另一設(shè)備接收功率的任何其它設(shè)備。在一些示例中，耗電設(shè)備6可以包括被配置成與線纜8的連接器配對(duì)的USB端口。換言之，耗電設(shè)備6可以是USB設(shè)備。
[0045]在一些示例中，耗電設(shè)備6可以包括功率變換