能量存儲(chǔ)系統(tǒng)中通信和數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ艿娜哂嗟闹谱鞣椒?

本申請(qǐng)要求于2014年4月2日提交的序列號(hào)為61/974,225名稱為“Frequency multiplexed battery communications”的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)的權(quán)益，其全部?jī)?nèi)容通過引用并入本文。

背景技術(shù)：

存在多種類型能量存儲(chǔ)系統(tǒng)。例如，一些系統(tǒng)在可再充電電解池中存儲(chǔ)電能。能夠期望對(duì)能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的元件的一定水平的控制以確保安全和有效的操作。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在第一方面中，能量存儲(chǔ)系統(tǒng)包括：主機(jī)；能量存儲(chǔ)模塊；多個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)在能量存儲(chǔ)模塊中的對(duì)應(yīng)的一個(gè)能量存儲(chǔ)模塊處被實(shí)施并被配置為監(jiān)測(cè)和控制那個(gè)能量存儲(chǔ)模塊；通信和數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)，形成從主機(jī)的第一部分順序地通過節(jié)點(diǎn)到主機(jī)的第二部分的環(huán)；并且在每個(gè)節(jié)點(diǎn)中，第一和第二裝置，被配置為使用通信和數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)來執(zhí)行至少部分冗余通信和數(shù)據(jù)傳輸功能。

實(shí)施方式可以包括下列特征中的任意或全部。第一和第二裝置執(zhí)行完全冗余通信和數(shù)據(jù)傳輸功能。通過第二裝置執(zhí)行的通信和數(shù)據(jù)傳輸功能與通過第一裝置執(zhí)行的通信和數(shù)據(jù)傳輸功能相比具有降低的精確性。第一和第二裝置在節(jié)點(diǎn)上執(zhí)行完全冗余監(jiān)測(cè)或測(cè)量功能。通信和數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)由兩個(gè)物理導(dǎo)體組成，并且其中通信和數(shù)據(jù)傳輸在具有不同數(shù)據(jù)方案的兩個(gè)物理導(dǎo)體之上執(zhí)行。通信和數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)和節(jié)點(diǎn)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)通過變壓器耦合和無源頻分復(fù)用連接到彼此。無源頻分復(fù)用通過無源交叉電路執(zhí)行，無源交叉電路包括具有到第一裝置的RL電路的低通臂部和具有到第二裝置的RC電路的高通臂部，其中，變壓器耦合包括通信和數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)與無源交叉電路之間的磁變壓器。無源交叉電路進(jìn)一步包括在RL和RC電路中的每個(gè)上的相應(yīng)的次級(jí)低通濾波器路徑，每個(gè)次級(jí)低通濾波器路徑包括串聯(lián)電阻器和旁路電容器。能量存儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)一步包括在高通臂部的次級(jí)低通濾波器路徑中的RC高通濾波器。節(jié)點(diǎn)包括其中執(zhí)行第一和第二裝置的至少一個(gè)集成電路，其中RL和RC電路和次級(jí)低通濾波器路徑被定位在至少一個(gè)集成電路之外，并且其中RC高通濾波器是至少一個(gè)集成電路的一部分。頻移鍵控信號(hào)至少在高通臂部中傳輸，其中節(jié)點(diǎn)包括被配置為在頻移鍵控信號(hào)的分量之間鑒別的頻率鑒別電路，其中頻率鑒別電路形成包括至少兩個(gè)單采樣延遲寄存器和具有第一加法器的反饋環(huán)的數(shù)據(jù)路徑，并且其中頻移鍵控信號(hào)通過定位在兩個(gè)單采樣延遲寄存器之間的第二加法器而被添加到數(shù)據(jù)路徑。頻率鑒別電路包括數(shù)據(jù)路徑中的邏輯非，其中頻移鍵控信號(hào)使用二的補(bǔ)符號(hào)表示來表示，在補(bǔ)符號(hào)表示中，信號(hào)(x)的算術(shù)邏輯非由-x＝NOT(x)+1產(chǎn)生，并且其中頻率鑒別電路在執(zhí)行邏輯非時(shí)省略+1運(yùn)算。頻率鑒別電路具有由增益框中的常數(shù)k限定的響應(yīng)頻率，使得k＝0將響應(yīng)頻率居中在頻移鍵控信號(hào)的采樣頻率的四分之一處。針對(duì)頻率鑒別電路的常數(shù)k被選擇為+/-2^q，其中q是整數(shù)，其中，頻率鑒別電路具有實(shí)施表示增益框的移位的布線連接的改變。對(duì)于負(fù)值的常數(shù)k，頻率鑒別電路包括在反饋環(huán)中的加法器之后的邏輯非運(yùn)算。頻率鑒別電路包括范數(shù)檢測(cè)器框，所述范數(shù)檢測(cè)器框產(chǎn)生表示通過頻率鑒別電路的能量積累的輸出，其中當(dāng)輸出超過閾值時(shí)，頻率鑒別電路重置單采樣延遲寄存器。第一加法器和第二加法器中的每一個(gè)加法器均具有帶符號(hào)的溢出檢測(cè)，其中，頻率鑒別電路執(zhí)行通過由從第一和第二加法器的相應(yīng)的溢出信號(hào)的邏輯或組合的閾值檢測(cè)。頻率鑒別電路包括被配置為將頻率鑒別脈沖流鎖存的鎖存框、累加器寄存器組和ALU，其中，鎖存框針對(duì)累加器寄存器組和ALU產(chǎn)生(i)對(duì)于輸入值1為真、對(duì)于輸入值-1為假并且對(duì)于輸入值0為假的方向信號(hào)，(ii)如果1或-1出現(xiàn)則為真、0則其它的遞增遞減信號(hào)。第一和第二裝置接收相應(yīng)的第一和第二信號(hào)分量，其中，節(jié)點(diǎn)包括用于檢測(cè)信號(hào)能量的轉(zhuǎn)換的至少一個(gè)邊緣檢測(cè)器，邊緣檢測(cè)器被配置為在具有值為-1或1的雙極、矩形脈沖響應(yīng)的脈沖密度流上執(zhí)行卷積，以使得卷積涉及有條件的符號(hào)改變運(yùn)算。

在第二方面中，能量存儲(chǔ)系統(tǒng)包括：主機(jī)；多個(gè)能量存儲(chǔ)模塊；多個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)在能量存儲(chǔ)模塊中的對(duì)應(yīng)的一個(gè)能量存儲(chǔ)模塊處被實(shí)施并且被配置為監(jiān)測(cè)并控制那個(gè)能量存儲(chǔ)模塊；通信和數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)，形成從主機(jī)的第一部分順序地通過每個(gè)節(jié)點(diǎn)到主機(jī)的第二部分的環(huán)；在每個(gè)節(jié)點(diǎn)中，用于使用通信和數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)執(zhí)行至少部分冗余通信和數(shù)據(jù)傳輸功能的裝置。

在第三方面中，在能量存儲(chǔ)系統(tǒng)中的通信和傳輸數(shù)據(jù)的方法包括：在能量存儲(chǔ)系統(tǒng)中，產(chǎn)生從主機(jī)到多個(gè)節(jié)點(diǎn)中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的信號(hào)，節(jié)點(diǎn)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)在能量存儲(chǔ)模塊中的對(duì)應(yīng)的一個(gè)能量存儲(chǔ)模塊處被實(shí)施并被配置為監(jiān)測(cè)和控制那個(gè)能量存儲(chǔ)模塊，信號(hào)通過通信和數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)而被接收，所述通信和數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)形成從主機(jī)的第一部分順序地通過每個(gè)節(jié)點(diǎn)到主機(jī)的第二部分的環(huán)；將信號(hào)的第一部分引導(dǎo)至節(jié)點(diǎn)中的第一裝置；將信號(hào)的第二部分引導(dǎo)至節(jié)點(diǎn)中的第二裝置；通過第一裝置并基于第一部分來執(zhí)行通信或數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡谝还δ?；通過第二裝置并基于第二部分來執(zhí)行通信或數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡诙δ埽谝缓偷诙δ苤辽俨糠值厝哂唷?/p>

實(shí)施方式可以包括以下特征中的任意或全部。方法進(jìn)一步包括將主機(jī)配置為僅以環(huán)中的順時(shí)針方向?qū)⑿盘?hào)發(fā)送至以順時(shí)針方向設(shè)置在通信和數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)的特定段之前的任意節(jié)點(diǎn)，并且僅以在環(huán)中的逆時(shí)針方向?qū)⑿盘?hào)發(fā)送至以逆時(shí)針方向設(shè)置在特定段之前的任意節(jié)點(diǎn)，其中，節(jié)點(diǎn)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)被配置為僅以順時(shí)針或逆時(shí)針方向做出響應(yīng)，信號(hào)按照逆時(shí)針或順時(shí)針方向到達(dá)節(jié)點(diǎn)。每個(gè)節(jié)點(diǎn)被配置為在通信和數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)中以順時(shí)針和逆時(shí)針方向傳輸對(duì)來自主機(jī)的信號(hào)的相同的響應(yīng)。主機(jī)基于具有曼徹斯特編碼的頻移鍵控使用信號(hào)方案，方法包括將具有由節(jié)點(diǎn)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)中的編碼器識(shí)別的同步序列的有效信號(hào)優(yōu)先，并且將具有從不出現(xiàn)在有效信號(hào)內(nèi)的非法模式的同步序列優(yōu)先。節(jié)點(diǎn)包括對(duì)信號(hào)x和y執(zhí)行頻率鑒別的濾波器，方法進(jìn)一步包括確定近似的信號(hào)能量為|x|+|y|或?yàn)镸ax(|x|，|y|)，并且將近似的信號(hào)能量與閾值進(jìn)行比較。近似信號(hào)能量被確定為Max(|x|，|y|)，并且其中閾值被設(shè)置為需要一個(gè)與節(jié)點(diǎn)中的數(shù)據(jù)總線的寬度相比附加位來表示的數(shù)，方法進(jìn)一步包括檢測(cè)近似信號(hào)能量將要達(dá)到閾值，并在產(chǎn)生等于閾值的近似信號(hào)能量之前丟棄一個(gè)附加位。方法進(jìn)一步包括在每個(gè)節(jié)點(diǎn)中執(zhí)行邊緣檢測(cè)以用于檢測(cè)信號(hào)能量的轉(zhuǎn)換。邊緣檢測(cè)包括在脈沖密度流上的卷積，方法進(jìn)一步包括對(duì)脈沖密度流進(jìn)行下采樣，以使得輸出樣本以卷積核率的固定數(shù)量的倍數(shù)而產(chǎn)生。邊緣檢測(cè)中的累加的一個(gè)循環(huán)以在累加的循環(huán)期間最多一個(gè)輸入脈沖到達(dá)的這樣的速率來執(zhí)行。正脈沖在累加的循環(huán)期間到達(dá)，方法進(jìn)一步包括針對(duì)累加的下一循環(huán)將正脈沖鎖存，并且之后從累加器寄存器添加或減去正脈沖，除非負(fù)脈沖也在累加的循環(huán)期間到達(dá)，在這種情況下方法進(jìn)一步包括取消正輸入脈沖。

附圖說明

圖1示出能量存儲(chǔ)中的通信系統(tǒng)的示例。

圖2示出具有可以在圖1的通信系統(tǒng)中的子節(jié)點(diǎn)中使用的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)的示例。

圖3示出用于圖2的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)的邏輯節(jié)點(diǎn)連接的示例。

圖4示出可以與圖2的節(jié)點(diǎn)一起使用的變壓器和交叉網(wǎng)絡(luò)的示例。

圖5示出可以用在圖4的交叉網(wǎng)絡(luò)中的接收器信號(hào)路徑的示例。

圖6示出可以用在圖2的任意子節(jié)點(diǎn)中的數(shù)字信號(hào)處理元件的示例。

圖7A示出可以用于圖2的任意子節(jié)點(diǎn)中的頻率鑒別的濾波框的示例。

圖7B示出呈現(xiàn)圖7A的濾波器框中的實(shí)體的圖表的示例。

圖8示出可以用于圖2的任意子節(jié)點(diǎn)中的頻率鑒別的另一濾波器框的示例。

圖9示出濾波器框和重置信號(hào)的示例。

圖10概念性地示出下采樣卷積的積分和清除(integrate-and-dump)的示例。

圖11示出用于邊緣檢測(cè)器的卷積操作的示例。

圖12A示出可以與圖2的任意子節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)路徑中的邊緣檢測(cè)一起使用的鎖存框的示例。

圖12B示出可以與圖2的任意子節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)路徑中的邊緣檢測(cè)一起使用的累加器寄存器組、ALU和比較框的示例。

圖12C示出可以與圖2的任意子節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)路徑中的邊緣檢測(cè)使用的計(jì)時(shí)邏輯的示例。

具體實(shí)施方式

本文獻(xiàn)描述在能量存儲(chǔ)系統(tǒng)(諸如鋰離子電池單元的電池組)的通信和數(shù)據(jù)傳輸中的冗余功能性能的示例。分布式電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以使用電池中的相鄰?fù)ㄐ殴?jié)點(diǎn)中的僅兩個(gè)電導(dǎo)體來體現(xiàn)關(guān)于所有通信和數(shù)據(jù)傳輸功能的至少部分功能冗余。在一些實(shí)施方式中，兩個(gè)獨(dú)立的分開的通信方案共享環(huán)形拓?fù)涞耐浑娏鞲綦x的(galvanically isolated)通信介質(zhì)，其可以在節(jié)點(diǎn)處物理地分段。每個(gè)方案關(guān)于每個(gè)介質(zhì)段是雙向的，以允許數(shù)據(jù)繞著環(huán)形以任意路徑(或兩個(gè)路徑)路由。這可以降低或消除在通信介質(zhì)的任意段處的中斷的影響。

一些或全部節(jié)點(diǎn)可以具有分配有相應(yīng)的方案的物理上分開且功能上冗余的裝置，其可以降低或消除這種裝置的中斷或毀壞的影響。在一些實(shí)施方式中，冗余的裝置可以具有某種程度上不同的功能。例如，第一裝置可以具有與第二裝置相似的測(cè)量功能，但是第一裝置中的那些功能可以具有降低的精確性規(guī)格或要求。這可以諸如在電動(dòng)車輛的傳動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)提供能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的故障容差和可靠操作，同時(shí)最小化附加成本。作為另一示例，當(dāng)目標(biāo)是僅提供在給定失效情境中必須的數(shù)據(jù)時(shí)，裝置可以具有完全不同的功能，以便實(shí)現(xiàn)期望水平的系統(tǒng)功能。

圖1示出能量存儲(chǔ)110的通信系統(tǒng)100的示例。在特定上下文中，能量存儲(chǔ)是被設(shè)計(jì)和實(shí)施用于提供能量和/或被提供能量的單元。能量存儲(chǔ)可以被安裝作為車輛中的該(或一個(gè))能量源，諸如以電動(dòng)車輛中的電池組形式，或其可以用作與電力源(例如，太陽能電池板)組合的電能的固定存儲(chǔ)，僅舉兩個(gè)示例。

通信系統(tǒng)100包括主機(jī)120，主機(jī)120不時(shí)與多個(gè)節(jié)點(diǎn)中的任意節(jié)點(diǎn)或全部節(jié)點(diǎn)通信接合，以諸如監(jiān)測(cè)它們的狀態(tài)或從它們收集數(shù)據(jù)。主機(jī)可以以軟件、固件或硬件或其組合實(shí)施。例如，主機(jī)可以包括用于使用多個(gè)方案以與節(jié)點(diǎn)通信并與它們交換數(shù)據(jù)傳輸?shù)目蓤?zhí)行指令。

通信系統(tǒng)100包括多個(gè)節(jié)點(diǎn)130。這里，節(jié)點(diǎn)被標(biāo)記為N₁到N_n，其中n等于或大于2。從網(wǎng)絡(luò)視角，主機(jī)120也可以被視為節(jié)點(diǎn)，因?yàn)槠渑c總線上的其它實(shí)體通信并且被它們識(shí)別。然而，為了清楚，將在本描述中遵循上述術(shù)語。

節(jié)點(diǎn)中的每個(gè)與能量存儲(chǔ)110中的特定能量存儲(chǔ)模塊140相關(guān)聯(lián)地實(shí)施。即，節(jié)點(diǎn)控制相關(guān)聯(lián)的能量存儲(chǔ)模塊的操作并且可以監(jiān)測(cè)其操作和其它特性。節(jié)點(diǎn)可以以軟件、固件或硬件或其組合而實(shí)施。例如，節(jié)點(diǎn)可以包括用于使用多個(gè)方案來與主機(jī)通信并與其交換數(shù)據(jù)傳輸?shù)目蓤?zhí)行指令。

在一些實(shí)施方式中，分配有節(jié)點(diǎn)的能量存儲(chǔ)模塊為能量存儲(chǔ)110中的物理上隔離的單元。例如，模塊為包含彼此電連接的鋰離子電池單池的殼體，其中，殼體具有在其外部用于對(duì)電池單池充電或放電的電觸點(diǎn)。

通信系統(tǒng)100包括將節(jié)點(diǎn)對(duì)130連接到彼此而成為連續(xù)的串的通信介質(zhì)150，并且串的端部連接到主機(jī)。這為通信系統(tǒng)100提供具有環(huán)形拓?fù)涞沫h(huán)的形式。介質(zhì)被用于傳輸在任意方向(即，順時(shí)針或逆時(shí)針)通過整個(gè)環(huán)或通過其一部分而傳播的信號(hào)。介質(zhì)可以由以足夠保真度(fidelity)傳輸信號(hào)的任意材料制成，以使得其可以由系統(tǒng)中的意圖接收方檢測(cè)到。例如，當(dāng)電信號(hào)將被傳輸時(shí)，介質(zhì)應(yīng)該包括導(dǎo)電材料。

也就是說，通信系統(tǒng)100可以被實(shí)施為使得關(guān)于安全操作、適當(dāng)?shù)谋O(jiān)測(cè)和有效能量管理來控制多個(gè)能量存儲(chǔ)模塊中的每個(gè)。例如，主機(jī)和節(jié)點(diǎn)被配置為在彼此之間通信和傳輸數(shù)據(jù)。通信系統(tǒng)促使由主機(jī)從節(jié)點(diǎn)收集數(shù)據(jù)，并且促使從主機(jī)到每個(gè)節(jié)點(diǎn)的信號(hào)的傳輸以啟用或停用在節(jié)點(diǎn)中可執(zhí)行的任意功能以及對(duì)這種信號(hào)的響應(yīng)的傳輸。在一些實(shí)施方式中，通信系統(tǒng)被配置為使得所有的數(shù)據(jù)傳遞通過來自主機(jī)的命令或請(qǐng)求而啟動(dòng)，其可以簡(jiǎn)化協(xié)議并消除對(duì)于總線仲裁方案需要。

在一些實(shí)施方式中，主機(jī)收集關(guān)于涉及網(wǎng)絡(luò)上的每個(gè)節(jié)點(diǎn)的通信、和/或跨通信介質(zhì)的每個(gè)段的數(shù)據(jù)通信的成功和失敗的統(tǒng)計(jì)。這可以允許主機(jī)選擇其行為以避免使用其懷疑的間歇或錯(cuò)誤操作的任意段。在一些實(shí)施方式中，主機(jī)可以在網(wǎng)絡(luò)上偶爾傳輸數(shù)據(jù)或詢問網(wǎng)絡(luò)的完整性。例如，傳輸?shù)某绦虬梢岳@著環(huán)路由直到其返回到達(dá)主機(jī)，和/或分組可以對(duì)節(jié)點(diǎn)發(fā)出指令以自主地開始順序的段的測(cè)試。這些和其它功能可以輔助主機(jī)以逐個(gè)段為基礎(chǔ)來確定的網(wǎng)絡(luò)的完整性，從而有利于嘗試隔離網(wǎng)絡(luò)中的故障。

上面提及了能量存儲(chǔ)110和能量存儲(chǔ)模塊140以為通信系統(tǒng)的示例提供說明性的內(nèi)容。為了簡(jiǎn)單，說明性示例的這些和一些其它方面將不在下面的說明中明確地示出。并且，連接到環(huán)形拓?fù)涞木W(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)和節(jié)點(diǎn)可以具有關(guān)于彼此不同的空間關(guān)系。這樣，各種元件的不同的布局模式或疊加模式可以被使用，僅舉一些示例。

圖2示出具有可以在圖1的通信系統(tǒng)中的子節(jié)點(diǎn)中使用的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)的示例。分別標(biāo)記為N_k-i和N_k的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)被示出在該示例中，其中k為從1到n的數(shù)字，n為在特定實(shí)施方式中的節(jié)點(diǎn)的總數(shù)。即，該示例涉及環(huán)形拓?fù)渲腥我獾胤教幍娜我夤?jié)點(diǎn)對(duì)130。如之前提及的，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)通過通信介質(zhì)的段連接，段這里標(biāo)記為Mk。

節(jié)點(diǎn)中的每個(gè)具有監(jiān)測(cè)或測(cè)量裝置，這里分別標(biāo)記為P(主子節(jié)點(diǎn))和S(次子節(jié)點(diǎn))。在該實(shí)例中，針對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)示出兩個(gè)子節(jié)點(diǎn)，但是可以使用多于兩個(gè)子節(jié)點(diǎn)。這種裝置將基于通過使用兩個(gè)或多個(gè)通信方案的介質(zhì)的信號(hào)關(guān)于至少通信和數(shù)據(jù)傳輸執(zhí)行冗余功能。子節(jié)點(diǎn)可以在節(jié)點(diǎn)中物理上彼此分離。在當(dāng)前示例中，與主子節(jié)點(diǎn)相比，在次子節(jié)點(diǎn)中已經(jīng)犧牲了一些性能方面，因此，以P和S標(biāo)記。然而，在其它實(shí)施方式中，這些裝置可以在功能方面相同并因此完全冗余。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)到介質(zhì)段M_k，這以及引導(dǎo)到相應(yīng)的子節(jié)點(diǎn)P和S的雙箭頭對(duì)對(duì)應(yīng)于圖1中的通信介質(zhì)150的特定段。這些介質(zhì)段促使使用一個(gè)通信方案在所有P子節(jié)點(diǎn)和主機(jī)之間的通信，并且它們也促使使用另一通信方案在所有S子節(jié)點(diǎn)和主機(jī)之間的通信。

被用在通信系統(tǒng)的環(huán)形總線上的每個(gè)通信方案提供在面對(duì)特定介質(zhì)段的失效時(shí)也將信息分組成功傳輸?shù)浇o定節(jié)點(diǎn)的能力。這為介質(zhì)中的單點(diǎn)(single point)故障提供容差。在一些實(shí)施方式中，方案以也在面對(duì)僅間歇故障的介質(zhì)段時(shí)以此方式操作，其可以進(jìn)一步增加系統(tǒng)的可靠性。

被標(biāo)記為X的元件被設(shè)置在介質(zhì)段M_k和引導(dǎo)至相應(yīng)的子節(jié)點(diǎn)的雙箭頭對(duì)之間。即，節(jié)點(diǎn)中的每個(gè)(在本示例中N_k-1和N_k)具有兩個(gè)元件X，其允許(至少)兩個(gè)通信方案共享具有最小干擾的同一段通信介質(zhì)。在一些實(shí)施方式中，元件X包括無源元件，諸如電阻器、電容器、電感和變壓器。例如，這可以提供花費(fèi)、穩(wěn)健性和/或可靠性方面的優(yōu)勢(shì)。然而，在其它實(shí)施方式中，元件X相反地或額外地可以包括有源元件。

在通信系統(tǒng)的一些實(shí)施方式中使用無源頻分復(fù)用。這可以使得冗余對(duì)(這里，子節(jié)點(diǎn))的兩個(gè)裝置能夠在同一段通信介質(zhì)上同時(shí)操作并且完全忽略彼此的操作狀態(tài)。在某種程度上不同地陳述，任意裝置的故障中斷其功能上冗余的另一半的操作的風(fēng)險(xiǎn)可以被最小化。另外，無源多路復(fù)用并不限于兩倍冗余子網(wǎng)絡(luò)，而是可以被應(yīng)用到任意數(shù)量的冗余子網(wǎng)絡(luò)。這允許多于兩個(gè)子節(jié)點(diǎn)訪問通信介質(zhì)而不互相干擾。

在頻分復(fù)用實(shí)施方式中，元件X可以用來在頻域中對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波，使得一個(gè)頻帶中的信號(hào)被允許從一個(gè)子節(jié)點(diǎn)P傳播到另一子節(jié)點(diǎn)P，同時(shí)基本上防止這些信號(hào)傳播到子節(jié)點(diǎn)S。另一方面，另一頻帶中的信號(hào)被允許以相反的方式傳播，從子節(jié)點(diǎn)S到S，并防止到達(dá)P。在示圖中，這通過將元件X與相應(yīng)的子節(jié)點(diǎn)P和S連接的雙箭頭表示。

在一些實(shí)施方式中，頻帶被選擇以使得它們中的一個(gè)名義上(nominally)包括0Hz，直流(DC)信號(hào)。這使得那個(gè)帶通過使用低通濾波器而被容易地選擇并且通過使用高通濾波器而排除。作為關(guān)于信號(hào)傳輸?shù)氖纠?，在這種濾波之后，兩個(gè)信號(hào)帶被組合并且連接到允許跨電流隔離屏障的信號(hào)傳輸而基本上沒有在頻率上的選擇性的元件。各種合適類型元件中的任意元件可以被用于該目的，包括但不限于磁變壓器、DC阻斷電容器、聲學(xué)耦合器或跨電絕緣構(gòu)件傳輸并接收信號(hào)的另一裝置。

圖3示出用于圖2的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)的邏輯節(jié)點(diǎn)連接的示例。該示例對(duì)應(yīng)于之前的示圖，除了示出指示邏輯數(shù)據(jù)流的箭頭300。因此，上面討論的介質(zhì)段、元件X和表示物理信號(hào)流的雙箭頭在這里以虛線示出。

元件X允許通信系統(tǒng)有效地分解到分開的、互相可操作的子系統(tǒng)，在這些示例中，兩個(gè)這種子系統(tǒng)。當(dāng)元件X正確操作時(shí)，來自任意介質(zhì)段上的一種方案(例如，針對(duì)P子節(jié)點(diǎn))的通信信號(hào)的存在將對(duì)來自同一段上另一種方案(例如，針對(duì)S子節(jié)點(diǎn))的信號(hào)的傳輸、傳播或接收沒有影響。也就是說，一方面，這里箭頭300表示相應(yīng)的子節(jié)點(diǎn)P和主機(jī)之間的邏輯數(shù)據(jù)流，另一方面，表示相應(yīng)的子節(jié)點(diǎn)S和主機(jī)之間的邏輯數(shù)據(jù)流。

這些邏輯數(shù)據(jù)流可以對(duì)應(yīng)于關(guān)于在通信系統(tǒng)的各個(gè)部件中執(zhí)行的多種類型操作中的任意操作的信號(hào)。首先，通信在主機(jī)和節(jié)點(diǎn)之間交換，諸如執(zhí)行狀態(tài)檢查和/或控制節(jié)點(diǎn)操作。這些通信的冗余版本然后被相應(yīng)的子節(jié)點(diǎn)P和S接收或從相應(yīng)的子節(jié)點(diǎn)P和S發(fā)送，并且在該示例中由箭頭300表示。類似地，數(shù)據(jù)可以在主機(jī)和相應(yīng)的子節(jié)點(diǎn)之間傳輸，箭頭300也表示這種傳輸。例如，這種數(shù)據(jù)的冗余版本響應(yīng)于來自主機(jī)的信息請(qǐng)求而由特定節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生?？梢杂上鄳?yīng)的子節(jié)點(diǎn)部分或完全冗余地執(zhí)行的其它功能，包括但不限于監(jiān)測(cè)功能(例如，節(jié)點(diǎn)確定其能量存儲(chǔ)模塊是否正在適當(dāng)?shù)夭僮?以及測(cè)量功能(例如，節(jié)點(diǎn)測(cè)量其能量存儲(chǔ)模塊的某種操作特性)。

此外，由于通信系統(tǒng)的環(huán)形拓?fù)?，任意一個(gè)段(例如，M_k)的移除將不會(huì)完全地將任意子節(jié)點(diǎn)與主機(jī)斷開。相反，根據(jù)具體情況，對(duì)于在環(huán)中順時(shí)針或逆時(shí)針行進(jìn)的信號(hào)，從該節(jié)點(diǎn)到主機(jī)的路徑將仍完整。另一益處是任意給定子節(jié)點(diǎn)的故障或損失將最多影響那個(gè)子節(jié)點(diǎn)，并且只要元件X正在運(yùn)行，將不會(huì)中斷來自該主機(jī)的另一子節(jié)點(diǎn)的通信。在一些實(shí)施方式中，對(duì)于由元件X執(zhí)行的功能特定的要求是子節(jié)點(diǎn)的故障或損失不中斷到同一節(jié)點(diǎn)的其它子節(jié)點(diǎn)的通信流。

為了總體上討論通信操作，到其正確的功能依賴于通信系統(tǒng)的物理拓?fù)涞某潭龋鼈儜?yīng)該服從以在網(wǎng)絡(luò)中的任意點(diǎn)處終止通信介質(zhì)。例如，系統(tǒng)可以包含導(dǎo)致特定節(jié)點(diǎn)從一個(gè)狀態(tài)改變到另一狀態(tài)的命令。一些實(shí)施方式被配置為使得當(dāng)那個(gè)命令的接收可能不確定時(shí)，防止系統(tǒng)發(fā)送命令。這是因?yàn)楫?dāng)節(jié)點(diǎn)對(duì)于已經(jīng)接收到命令并不明確已知時(shí)，那么那個(gè)節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)也將變?yōu)槲粗?/p>

作為示例將提及基于其物理位置的到串聯(lián)連接節(jié)點(diǎn)的順續(xù)地址分配。在一些實(shí)施方式中，主機(jī)通過向第一節(jié)點(diǎn)(例如，向圖1中的N₀或N_n)傳輸包含地址和“存活時(shí)間(time to live)”數(shù)的分組來執(zhí)行這種地址分配。那個(gè)節(jié)點(diǎn)為其本身分配分組的地址，增加地址并減少“存活時(shí)間”數(shù)。如果縮減的“存活時(shí)間”數(shù)為0，則節(jié)點(diǎn)將不向任意其它節(jié)點(diǎn)傳輸分組。否則，節(jié)點(diǎn)傳輸修改的分組。即，如果主機(jī)可以確定介質(zhì)段處于可操作性的未知狀態(tài)，則主機(jī)可以避免傳輸如下的地址分組，這些地址分組對(duì)分組從其起始的段的相對(duì)側(cè)上的節(jié)點(diǎn)具有任何影響。這允許主機(jī)通過避免使用那個(gè)段而保持完全確定的地址分配。該地址分配操作的討論僅出于說明性目的，將節(jié)點(diǎn)僅瞄準(zhǔn)到通信系統(tǒng)的環(huán)形拓?fù)涞奶囟ㄎ恢玫哪芰傮w上對(duì)于數(shù)據(jù)傳輸是有用的。

以上要求可以以其它方式滿足。例如，可以使用基于節(jié)點(diǎn)的二進(jìn)制狀態(tài)的數(shù)據(jù)分組的有條件的(conditional)重新傳輸。這種狀態(tài)可以通過分開的數(shù)據(jù)分組的接收而被改變，或通過待被重新傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分組的接收而被自動(dòng)地改變。作為另一示例，來自節(jié)點(diǎn)的確認(rèn)響應(yīng)(acknowledge response)可以被用于驗(yàn)證數(shù)據(jù)分組的正確接收。

通信系統(tǒng)還限定環(huán)形總線上的節(jié)點(diǎn)根據(jù)通信方案對(duì)主機(jī)做出響應(yīng)的特定方式。例如，其可以被指定為節(jié)點(diǎn)必須以一種方式對(duì)數(shù)據(jù)請(qǐng)求做出響應(yīng)以使得響應(yīng)將到達(dá)發(fā)出請(qǐng)求的節(jié)點(diǎn)(這里為主機(jī))。因此，假定主機(jī)可以避免跨間歇或故障的段來傳輸數(shù)據(jù)，那么節(jié)點(diǎn)可以在請(qǐng)求來自的相對(duì)方向上將其響應(yīng)發(fā)送返回。然而，可以具有多于一個(gè)段間歇的示例或?qū)τ谥鳈C(jī)來說確定哪個(gè)段間歇不實(shí)際的示例。在這種情形下，對(duì)于做出響應(yīng)的節(jié)點(diǎn)來說在環(huán)的兩個(gè)方向上傳輸相同信息可能是有利的。為了清楚，來自節(jié)點(diǎn)的響應(yīng)消息的該傳輸實(shí)際上涉及至少兩個(gè)消息(來自執(zhí)行通信操作的每個(gè)冗余裝置的一個(gè)消息)的傳輸。這樣，根據(jù)具體情況，節(jié)點(diǎn)可以在相對(duì)方向上發(fā)送多個(gè)響應(yīng)消息，或在環(huán)的每個(gè)方向上發(fā)送多個(gè)消息。

鑒于以上示例，可以看出能量存儲(chǔ)系統(tǒng)可以包括：主機(jī)、能量存儲(chǔ)模塊、多個(gè)節(jié)點(diǎn)以及通信和數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)。每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以在能量存儲(chǔ)模塊中的對(duì)應(yīng)的一個(gè)處被實(shí)施并被配置為監(jiān)測(cè)和控制那個(gè)能量存儲(chǔ)模塊。介質(zhì)可以從主機(jī)的第一部分順序地通過節(jié)點(diǎn)到主機(jī)的第二部分而形成環(huán)。在節(jié)點(diǎn)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)中，第一和第二裝置被配置為使用通信和數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)來執(zhí)行至少部分冗余通信和數(shù)據(jù)傳輸功能。

圖4示出可以與圖2的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)一起使用的交叉網(wǎng)絡(luò)402的變壓器400的示例。用作將節(jié)點(diǎn)結(jié)合到彼此的通信介質(zhì)的段的兩個(gè)導(dǎo)體404被連接到變壓器。在一些實(shí)施方式中，導(dǎo)體在這里是其較近端附接到變壓器400的端子的一對(duì)絞合線。此外，導(dǎo)體的遠(yuǎn)端將附接到另一導(dǎo)體或主機(jī)的端子。例如，差分?jǐn)?shù)據(jù)方案可以將數(shù)據(jù)編碼為導(dǎo)體之間的電壓差或電流差。

然后，變壓器400執(zhí)行物體導(dǎo)體404和交叉網(wǎng)絡(luò)402之間的耦合。交叉網(wǎng)絡(luò)進(jìn)而至少形成到子節(jié)點(diǎn)406A的低通臂部402A和到子節(jié)點(diǎn)406B的高通臂部402B。在一些實(shí)施方式中，多于兩個(gè)的多個(gè)臂部和裝置可以用在每個(gè)節(jié)點(diǎn)中。子節(jié)點(diǎn)406A-B這里表示部分地或完全執(zhí)行那個(gè)節(jié)點(diǎn)中的冗余功能的兩個(gè)裝置。

低通臂部402A包括形成電阻-電感(RL)電路的電阻和電感。RL電路的濾波器特性對(duì)應(yīng)于具有特定轉(zhuǎn)換頻率的低通濾波器。類似地，高通臂部402B包括形成電阻-電容(RC)電路的電阻和電容，RC電路具有帶有特定轉(zhuǎn)換頻率的高通濾波器的濾波器特性。當(dāng)這種裝置被使用時(shí)，對(duì)于低通臂部和高通臂部中的哪個(gè)連接到主子節(jié)點(diǎn)或次子節(jié)點(diǎn)沒有限制。相反，每個(gè)子節(jié)點(diǎn)使用對(duì)于可用于交叉網(wǎng)絡(luò)的對(duì)應(yīng)臂部的頻率傳輸窗口合適的通信方案。

RL和RC電路的特性可以基于特定實(shí)施方式而被設(shè)計(jì)。然而，在一些實(shí)施方式中，元件被選擇為使得這些電路具有基本上相同的轉(zhuǎn)換頻率。然后，遠(yuǎn)在轉(zhuǎn)換頻率之下的信號(hào)將主要被路由到低通臂部中，遠(yuǎn)在轉(zhuǎn)換頻率之上的信號(hào)將主要被路由到高通臂部中?？拷D(zhuǎn)換頻率的信號(hào)將在兩個(gè)臂部之間成比例地分離，該比例反應(yīng)那個(gè)頻率處的濾波器電導(dǎo)的比率。在具有基本上相同轉(zhuǎn)換頻率、以及特別是具有基本上相同電阻的實(shí)施方式中，放置在變壓器上的負(fù)載將基本上是頻率獨(dú)立的。例如，這在變壓器用于將該有效恒定負(fù)載匹配到傳輸介質(zhì)段的特性阻抗的情況下可能是有利的。特別地，這種匹配將促使傳輸介質(zhì)中的電反射抑制。

示出的交叉網(wǎng)絡(luò)402具有在信號(hào)發(fā)送器和用于低通和高通臂部?jī)烧叩耐ㄐ沤橘|(zhì)段之間串聯(lián)的電阻器，因此用作串聯(lián)的終端電阻器。另外，在一些實(shí)施方式中，在低通臂部402A上傳輸?shù)男盘?hào)基本上沒有DC信號(hào)功率分量。該布置可以抑制介質(zhì)上的反射并且還限制可能在變壓器中通過由發(fā)送器產(chǎn)生的任意DC電壓而導(dǎo)致的最大電流。例如，這種電壓可能是連續(xù)的并且是無意地產(chǎn)生的，或者是有意地產(chǎn)生的并具有短暫持續(xù)時(shí)間。在一些實(shí)施方式中，可用于發(fā)送器的電阻和驅(qū)動(dòng)電壓被選擇以選擇小于變壓器飽和電流的最大電流。這可以消除變壓器的磁飽和的可能性并且因此幫助滿足給定子節(jié)點(diǎn)的故障不應(yīng)該中斷其它子節(jié)點(diǎn)的通信的這一要求。

可以使用除了單極RL-RC交叉的其它無源網(wǎng)絡(luò)，包括但不限于表面和體聲波濾波器、傳輸線濾波器、介電諧振器、微機(jī)電系統(tǒng)濾波器等。

圖5示出可以用在圖4的交叉網(wǎng)絡(luò)中的接收器信號(hào)路徑的示例。通過示出的串聯(lián)端接，輔助連接500和502可以被用于檢測(cè)接收的信號(hào)電壓。盡管對(duì)于電流敏感的信號(hào)接收器可以被用于檢測(cè)通過交叉網(wǎng)絡(luò)傳導(dǎo)的電流信號(hào)，但與電壓敏感的接收器相比，這種接收器可能不太容易獲得、并且不太方便。這樣，輔助連接500和502可以形成次級(jí)路徑以將信號(hào)電壓傳導(dǎo)到子節(jié)點(diǎn)中的相應(yīng)的電壓敏感的接收器504A-B。例如，這種路徑可以傳導(dǎo)與傳導(dǎo)的信號(hào)電流成比例的、具有通過終端電阻器設(shè)定的比例常數(shù)的信號(hào)電壓。

在示出的示例中，輔助連接中的每個(gè)具有由并聯(lián)連容器跟隨的串聯(lián)電阻器，以便形成RC低通濾波器。這可以增加系統(tǒng)的用于拒絕高頻率干擾的能力。對(duì)于低通臂部，該RC接收濾波器的頻率可以被設(shè)定為靠近或低于交叉網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)換頻率，這可以幫助拒絕從高通臂部泄露到低通臂部的任意信號(hào)。

此外，對(duì)于高通臂部，RC濾波器的截?cái)囝l率應(yīng)該被設(shè)定的足夠高，以傳導(dǎo)由對(duì)應(yīng)的傳輸方案產(chǎn)生以實(shí)現(xiàn)可靠接收的信號(hào)功率的充足部分。在一些實(shí)施方式中，額外的RC高通濾波506可以用在高通臂部的接收信號(hào)路徑中。例如，這可以幫助拒絕從低通臂部泄露到高通臂部的低頻率信號(hào)。這種高通濾波器可以具有靠近交叉網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)換頻率的截?cái)囝l率。

以上描述中的一些關(guān)注于接收器信號(hào)路徑。子節(jié)點(diǎn)還包括發(fā)送器路徑，發(fā)送器路徑用作從自子節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生輸出信號(hào)，用于通過主機(jī)或另一節(jié)點(diǎn)接收。此外，主機(jī)將具有合適的接收器和發(fā)送器組件，其在一些實(shí)施方式中類似于子節(jié)點(diǎn)的那些。特別地，主機(jī)可以具有到總線的相應(yīng)的端的連接的兩個(gè)分開的點(diǎn)，并且可以選擇這些中的任意一個(gè)以用于傳輸，以便在環(huán)中以順時(shí)針或逆時(shí)針產(chǎn)生信號(hào)。

本文描述的電路可以取決于應(yīng)用的特性以多種合適方式中的任意方式來實(shí)施。在一些實(shí)施方式中，子節(jié)點(diǎn)是集成電路，與包括P子節(jié)點(diǎn)的一個(gè)集成電路和包括S子節(jié)點(diǎn)的另一集成電路分開，或者一個(gè)集成電路可以包括兩個(gè)(或多個(gè))子節(jié)點(diǎn)。在這種實(shí)施方式中，低通濾波器級(jí)和終端電阻器可以位于集成電路之外，并且任意高通濾波可以位于集成電路內(nèi)。例如，這從芯片封裝和靜電放電視角可能是有利的。此外，到接地或到用于封裝添加的相鄰引腳的任意寄生電容可以通過設(shè)計(jì)而被包括在低通濾波器的旁路電容器(shunt capacitor)。從靜電放電視角，將串聯(lián)電阻元件包含到引導(dǎo)到集成電路的每個(gè)電路路徑中可以幫助保護(hù)電路免于放電感應(yīng)電流。作為另一示例，其可以允許設(shè)置在電路的變壓器關(guān)聯(lián)部分和局部接地之間的電壓鉗位裝置，以通過增加沿著引導(dǎo)到集成電路的敏感路徑觀察的阻抗來共享任意放電電流的較大部分?？梢允褂媒M件在集成電路內(nèi)與外的其它分配。

盡管信號(hào)失真無論其在系統(tǒng)的哪里發(fā)生都可能是問題，但是可能在濾波器網(wǎng)絡(luò)的高通臂部中保持無失真信號(hào)更難，這是由于其通信方案所需要的較高信號(hào)頻率。例如，該臂部的高通和低通響應(yīng)，與針對(duì)高頻率處的通信介質(zhì)段中的信號(hào)反射的額外電勢(shì)相組合，可能導(dǎo)致元件頻率的顯著幅度改變和相移。

因此可以使用對(duì)相移和頻率依賴的幅度改變基本上不敏感的信號(hào)方案。在一些實(shí)施方式中，可以使用頻移鍵監(jiān)測(cè)(FSK)方案，其中具有遠(yuǎn)低于FSK載波的較低載波的頻率的頻率組成的信號(hào)被用于調(diào)制兩個(gè)FSK載波中的每個(gè)的傳輸?shù)牟糠?。例如，這種方案可以具有二進(jìn)制數(shù)據(jù)流形式的信號(hào)，以使得完整地一個(gè)載波或完整地另一載波被傳輸。

在一些實(shí)施方式中，曼徹斯特(Manchester)編碼被用于產(chǎn)生待被傳輸?shù)亩M(jìn)制數(shù)據(jù)流。例如，這可以允許有效信號(hào)的合理地簡(jiǎn)單檢測(cè)和無效信號(hào)的拒絕。在當(dāng)前的曼徹斯特編碼中，有效信號(hào)可以通過總是可以由解碼器檢測(cè)到的特殊同步序列而被優(yōu)先(preceded)。該同步序列可以用作通過提供已知模式來初始化解碼器的計(jì)時(shí)電路。作為另一示例，有效模式可以通過無效模式(即，從不出現(xiàn)在有效分組中的模式)而被有意地優(yōu)先，以便萬一噪音事件已經(jīng)導(dǎo)致其開始錯(cuò)誤地解碼而將解碼器重新初始化到相應(yīng)的狀態(tài)。因?yàn)槁鼜厮固鼐幋a包括嵌入式時(shí)鐘并且可以在接收器中不極大地需要計(jì)時(shí)穩(wěn)定性的情況下而被接收，這種通信方案也可以提供對(duì)其計(jì)時(shí)參數(shù)不精確或已經(jīng)被改變的信號(hào)的穩(wěn)健解碼。這樣，傳輸方案可以容許時(shí)鐘誤差。

在一些實(shí)施方式中，F(xiàn)SK調(diào)制的曼徹斯特編碼的選擇可以最小化由傳輸方案驅(qū)動(dòng)的硬件要求。假設(shè)在給定時(shí)間處傳輸?shù)男盘?hào)頻率為在那個(gè)時(shí)到達(dá)接收器的信號(hào)的最強(qiáng)頻率分量，F(xiàn)SK方案將不受多種形式的失真的影響。例如，這可以允許不用在信號(hào)路徑的線性上設(shè)置過多限制的情況下選擇接收器。

圖6示出可以用在圖2的任意子節(jié)點(diǎn)中的數(shù)字信號(hào)處理元件600的示例?？傮w上，數(shù)字信號(hào)處理元件600形成數(shù)字轉(zhuǎn)換器(quantizer)級(jí)602、頻率鑒別級(jí)604、邊緣檢測(cè)級(jí)606和數(shù)據(jù)解碼級(jí)608。因?yàn)楦咄ū鄄靠梢蕴貏e地容易受到失真的影響，因此元件600將被描述為在那個(gè)臂部上實(shí)施。然而，類似的或相同的方案可以用于低通臂部。

數(shù)字轉(zhuǎn)換器級(jí)602可以形成接收器的第一級(jí)。在一些實(shí)施方式中，過零檢測(cè)器可以被使用，其可以相等地被稱為1-位數(shù)字轉(zhuǎn)換器。例如，這種數(shù)字轉(zhuǎn)換器相對(duì)簡(jiǎn)單并且因此將花費(fèi)極少。此外，當(dāng)數(shù)字轉(zhuǎn)換器為整個(gè)接收器設(shè)計(jì)中的僅有的模擬電路時(shí)，接收器的功率消耗要求可以保持較低。相對(duì)而言，數(shù)字轉(zhuǎn)換器可以由從信號(hào)中提取數(shù)據(jù)的一系列數(shù)字信號(hào)處理單元跟隨。

在操作中，1-位數(shù)字轉(zhuǎn)換器被計(jì)時(shí)以在多個(gè)接收到的信號(hào)頻率的某些倍數(shù)處產(chǎn)生一系列二進(jìn)制樣本。在一些實(shí)施方式中，接收到的信號(hào)在大約四倍平均信號(hào)頻率處被采樣，以例如最小化花費(fèi)和設(shè)計(jì)復(fù)雜性。這還可以提供數(shù)字信號(hào)處理邏輯的其它有用的簡(jiǎn)化，如將在下面所描述的。

這里，頻率鑒別級(jí)604產(chǎn)生表示在兩個(gè)帶中接收到的信號(hào)功率的兩個(gè)信號(hào)，兩個(gè)帶中的每一個(gè)居中在兩個(gè)FSK載波頻率中的一個(gè)上。

邊緣檢測(cè)級(jí)606進(jìn)而在一段時(shí)間上累加包含在這些帶內(nèi)功率信號(hào)的信息，以檢測(cè)接收到的信號(hào)功率從一個(gè)頻率帶轉(zhuǎn)換到另一頻率帶，或反之亦然。根據(jù)曼徹斯特編碼，所接收的信號(hào)從一個(gè)帶到另一個(gè)帶的轉(zhuǎn)換對(duì)應(yīng)于傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流的數(shù)字轉(zhuǎn)換。這里，邊緣檢測(cè)級(jí)產(chǎn)生兩個(gè)輸出，一個(gè)從第一FSK載波到第二FSK載波的編碼轉(zhuǎn)換，另一個(gè)從第二載波到第一載波的編碼轉(zhuǎn)換。

數(shù)據(jù)解碼級(jí)608最后可以應(yīng)用通用形式的狀態(tài)機(jī)以及基于計(jì)時(shí)器的邏輯，以對(duì)曼徹斯特編碼進(jìn)行解碼并產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的數(shù)據(jù)流。在一些實(shí)施方式中，進(jìn)行合適的變型以接收由頻率鑒別級(jí)產(chǎn)生的信號(hào)的形式。例如，這可以涉及邊緣檢測(cè)，而不是如通常在串聯(lián)接收器中完成的邏輯水平檢測(cè)。

圖7A示出可以用于圖2中的任意子節(jié)點(diǎn)的頻率鑒別的濾波器框700的示例。標(biāo)記z^-1的寄存器表示信號(hào)的單采樣延遲。這可以實(shí)施為順序邏輯元件，例如觸發(fā)器(flip-flop)。加法器被標(biāo)記有求和符號(hào)。例如，加法器可以為有限算術(shù)精度的二的補(bǔ)二進(jìn)制加法器。該框可以提供具有未衰減的、正弦脈沖響應(yīng)的無限脈沖響應(yīng)。這樣，其可以通過限定濾波器的響應(yīng)頻率的常數(shù)k為特征。例如，當(dāng)k＝0時(shí)，濾波器響應(yīng)被居中在采樣頻率的四分之一處。為此，采樣頻率可以被選擇為四倍信號(hào)頻率。

濾波框700提供對(duì)于給定的樣本處理速度頻率來說降低的邏輯元件速度要求。例如，濾波器使用具有有限位寬的信號(hào)的定點(diǎn)二進(jìn)制表示。濾波器不進(jìn)行用以保持接收的信號(hào)元件的相位的特定嘗試，因?yàn)榉瓤赡鼙徽J(rèn)為更重要。這樣，濾波器可以在可變的周期內(nèi)對(duì)信號(hào)進(jìn)行積分直到足夠的信號(hào)能量已經(jīng)被累加以跨過閾值，并當(dāng)該事件發(fā)生時(shí)產(chǎn)生離散輸出。作為另一示例，濾波的頻率響應(yīng)可以被選擇以最小化硬件復(fù)雜性，而不是為了實(shí)現(xiàn)特定頻率響應(yīng)。傳輸?shù)男盘?hào)然后將被調(diào)整至選擇的濾波頻率。

信號(hào)702被饋送到濾波框中。例如，這可以為填補(bǔ)到數(shù)據(jù)總線的寬度的1-位寬數(shù)據(jù)流的形式。濾波器框具有作為濾波器中的反饋環(huán)的一部分的加法器704。然而，信號(hào)不使用那個(gè)加法器而被增加到數(shù)據(jù)路徑中的值。相反，加法器706被設(shè)置在兩個(gè)延遲寄存器之間。即，因?yàn)閷?shí)數(shù)數(shù)字加法器在沒有額外復(fù)雜性的情況下不自動(dòng)接收多于兩個(gè)輸入，所以信號(hào)注入的該位置簡(jiǎn)化存在于任意兩個(gè)寄存器之間的邏輯。此外，因?yàn)橥綌?shù)字電路的最終速度--或等價(jià)地對(duì)于實(shí)現(xiàn)給定目標(biāo)速度所必須的工程學(xué)設(shè)計(jì)和處理開銷的量--依賴于順序寄存器級(jí)之間的最長(zhǎng)延遲，所以該方法促進(jìn)使用便宜邏輯來獲得合理速度的設(shè)計(jì)目標(biāo)。

此外，信號(hào)被表示在通過值0和1(而不是例如值-1和1)的系統(tǒng)的選擇的二的補(bǔ)信號(hào)表示。例如，這可以消除將對(duì)于擴(kuò)展1-位寬數(shù)據(jù)到m-位寬數(shù)據(jù)總線所必需的信號(hào)擴(kuò)展步驟。該表示需要DC偏移到信號(hào)的有效加法。然而，對(duì)DC信號(hào)的濾波器響應(yīng)為恒定輸出，然而其對(duì)所選擇的頻率的信號(hào)的響應(yīng)為相同選擇的頻率的恒定上升的正弦波。因此，與選擇的頻率不同，偏移不被積分并且可以通過對(duì)跟隨濾波器環(huán)的檢測(cè)器閾值的合適的選擇而被補(bǔ)償。作為另一示例，足夠的小偏移可以被忽略。

在該示例中，在將其應(yīng)用到第一延遲寄存器之前對(duì)第二延遲寄存器的輸出的非運(yùn)算由邏輯補(bǔ)而替代。二的補(bǔ)算術(shù)中的信號(hào)x的算術(shù)邏輯非通常由運(yùn)算-x＝NOT(x)+1產(chǎn)生。然而，在一些實(shí)施方式中，運(yùn)算+1被省略，其可以允許整個(gè)計(jì)算昂貴的進(jìn)位鏈從設(shè)計(jì)中移除。類似于以上示例，這可以將DC偏移有效地添加到系統(tǒng)，這一次添加到濾波器的非擾動(dòng)輸出。這種偏差可以被補(bǔ)償或忽略。

再一次參考常數(shù)k，其值可以被選擇以具有+/-2^q形式，其中q是整數(shù)。對(duì)于靠近采樣頻率的四分之一的濾波器頻率，k值小于1。以這種方式選擇k可以允許增益框k被實(shí)現(xiàn)為簡(jiǎn)單的位-移位。在諸如這一種的位-并行數(shù)據(jù)路徑中，位-移位可以實(shí)施為布線連接的簡(jiǎn)單改變。此外，如果k被選擇為使得q是負(fù)整數(shù)，則該位移位可以在被移位的值的最高位不被截?cái)嗟那闆r下被實(shí)現(xiàn)。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖7B，其示出顯示圖7A的濾波器框中的實(shí)體750的圖的示例。特別地，輸入信號(hào)的帶內(nèi)分量通過與由每個(gè)寄存器的輸出形成的反饋路徑相結(jié)合作用的延遲寄存器而在多個(gè)樣本上被積分。這導(dǎo)致積分的信號(hào)的帶內(nèi)分量的幅度增加，例如如通過疊加的蹤跡752和754表示。笛卡爾范數(shù)檢測(cè)器708(圖7A)產(chǎn)生也隨著蹤跡752-54增加的輸出756。兩個(gè)信號(hào)x和y的笛卡爾范數(shù)可以被定義為平方根sqrt(x2+y2)，這也為笛卡爾平面中的矢量(x,y)的長(zhǎng)度。通過濾波器累加的信號(hào)能量可以適當(dāng)?shù)赜?jì)算為sqrt(x²+kxy+y²)。在笛卡爾范數(shù)不是信號(hào)能量的數(shù)字上正確表示時(shí)，該誤差在應(yīng)用中可能是可以忽略的。

閾值758被限定。當(dāng)大約表示累加的能量的輸出756穿過該閾值時(shí)，延遲寄存器的內(nèi)容可以被設(shè)定為0。這里，那個(gè)事件由重置信號(hào)760表示，重置信號(hào)760使得濾波器被設(shè)置到可重復(fù)的初始狀態(tài)。在圖7A中，重置信號(hào)被標(biāo)記r。此后，處理可以再次開始。此外，重置信號(hào)啟動(dòng)時(shí)的速率大約與輸入信號(hào)幅度成比例，并且因此重置信號(hào)可以被處理為由濾波器選擇的輸入帶中的近似信號(hào)功率的脈沖密度調(diào)制表示。

針對(duì)負(fù)的k值數(shù)據(jù)路徑可以稍微改變。圖8示出可以用于圖2的任意子節(jié)點(diǎn)中的頻率鑒別的另一濾波器框800的示例。類似于前面的描述，k值的實(shí)際實(shí)現(xiàn)仍為位移位，其并不對(duì)值取非運(yùn)算。然而，之前用于大約在饋送返回第一寄存器之前對(duì)第二寄存器的輸出取非的數(shù)字補(bǔ)運(yùn)算現(xiàn)在在k框的輸出與第二寄存器輸出的求和之后應(yīng)用。在該附圖和圖7A中，k框已經(jīng)由>>符號(hào)替代以表示右側(cè)移位。在其它方面中，濾波器框800具有與上面描述的濾波器框類似的組件。

為了示出簡(jiǎn)化的另一示例，可以注意到，關(guān)于使用笛卡爾范數(shù)以計(jì)算(與kxy成比例的)存儲(chǔ)在濾波器中的積分的功率所討論的誤差是周期性的并在當(dāng)x或y為0時(shí)的那些時(shí)間消失。對(duì)小輸入信號(hào)的濾波器響應(yīng)的分析示出速率ω₀-ω_s時(shí)兩個(gè)寄存器之間旋轉(zhuǎn)的信號(hào)能量，其中ω₀為濾波器中心頻率并且ω_s＝f_s/4為采樣頻率的四分之一。該“旋進(jìn)(precession)”導(dǎo)致信號(hào)能量偶爾幾乎完全出現(xiàn)在一個(gè)延遲寄存器或另一延遲寄存器中。在這些時(shí)間期間，信號(hào)能量的完美表示不僅為sqrt(x²+y²)，而且也為|x|+|y|，甚至為Max(|x|,|y|)。當(dāng)系統(tǒng)保證信號(hào)旋進(jìn)足夠快地發(fā)生時(shí)，其可以連續(xù)地計(jì)算函數(shù)|x|+|y|或Max(|x|,|y|)，并且在該值上執(zhí)行閾值比較代替sqrt(x²+y²)。即，系統(tǒng)可以在數(shù)字上正確信號(hào)能量將觸發(fā)其時(shí)的時(shí)間之后立刻觸發(fā)其重置信號(hào)，通過其延遲與1/(ω₀-ω_s)成比例。

因此，在一些實(shí)施方式中，Max(|x|,|y|)被選擇為積分的信號(hào)能量的近似的表示，小的負(fù)數(shù)被選擇用于q以設(shè)置k使得1/(ω_o-ω_s)較小，并且與Max(|x|,|y|)相比較的閾值被設(shè)置為具有近似形式2*的常數(shù)。當(dāng)邏輯的總線寬度為m位時(shí)，m通常不需要超過t，因?yàn)闆]有較高精確度的數(shù)字需要被表示，除了在Max(|x|,|y|)事實(shí)上超過2^t的樣本周期期間。例如，當(dāng)選擇大于或等于16的閾值時(shí)，系統(tǒng)不需要使用數(shù)據(jù)總線中的多于四位的精度。僅在x或y超過15的樣本上另一精度位將是必須的。然而，在該時(shí)間點(diǎn)，系統(tǒng)接近重置延遲寄存器，所以其不需要保持如實(shí)地表示數(shù)字16所必須的額外位。相反，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到數(shù)字16何時(shí)將被產(chǎn)生時(shí)，其實(shí)際上可以在產(chǎn)生第五位其之前將其丟棄。

在一些實(shí)施方式中，存在檢測(cè)該發(fā)生的適當(dāng)方式，因?yàn)榫哂袔Х?hào)溢出檢測(cè)的加法器硬件被用于實(shí)施濾波器的求和框。當(dāng)這種加法器溢出時(shí)，這表示總和超過2^m-1-1(或小于2^m-1)，其中，m是加法器輸入寬度。當(dāng)檢測(cè)數(shù)字溢出的加法器被實(shí)施時(shí)，因此，來自兩個(gè)加法器的溢出信號(hào)通過邏輯或來組合以提供表示函數(shù)Max(x,y)>2^m-1或Min(x.y)<-2^m的信號(hào)。在這種實(shí)施方式中，使用該閾值檢測(cè)方案的濾波器的結(jié)果可以充分接近數(shù)字上準(zhǔn)確的sqrt(x²+kxy+y²)，以使得邏輯更簡(jiǎn)單方案可以被使用而沒有較大濾波器保真度的損失。

圖9示出濾波器框900和重置信號(hào)的示例。這可以被認(rèn)為是針對(duì)正k值的邏輯上簡(jiǎn)化的濾波方案。標(biāo)記r的重置信號(hào)是閾值比較的結(jié)果并且這里也用作濾波輸出。另一方面，在具有負(fù)k值的濾波的實(shí)施方式中，邏輯補(bǔ)可以在第一加法器之后執(zhí)行，例如如上面討論的圖8中示出。

在一些實(shí)施方式中，濾波器的輸出不是輸入功率的線性函數(shù)。相反，對(duì)于通過接近但不等于濾波器的中心頻率的較小信號(hào)所激勵(lì)的濾波器，小于某信號(hào)功率閾值，積分的信號(hào)能量將增加、達(dá)到峰值并下降回到0，而不跨過檢測(cè)閾值。另一方面，對(duì)于非常大的信號(hào)，濾波的輸出將以近似線性的方式增加直到其跨過閾值。對(duì)于僅勉強(qiáng)導(dǎo)致集成信號(hào)能量跨過閾值的更小信號(hào)，輸出脈沖流密度對(duì)信號(hào)功率的依賴性是十分非線性的。然而，對(duì)于合理的接收到的信號(hào)水平和干擾水平，傳輸方案對(duì)于該非線性不敏感。

對(duì)頻率檢測(cè)的討論做出結(jié)論，注意到通過作為給定輸入的結(jié)果的濾波器達(dá)到的峰值積分信號(hào)能量與頻率偏移和輸入幅度兩者成比例，所以濾波的有效帶寬是輸入幅度的函數(shù)。該帶寬對(duì)于非常小的輸入信號(hào)非常窄。另一方面，對(duì)于較大輸入信號(hào)，帶寬較寬。濾波可以因此被適當(dāng)?shù)赜糜跈z測(cè)非常接近與濾波器的中心頻率或具有足夠幅度的輸入信號(hào)。

也就是說，在該示例中使用兩個(gè)濾波，每個(gè)被調(diào)整到相應(yīng)的FSK載波頻率的一個(gè)。這兩個(gè)濾波的輸出之差然后表示能量從一個(gè)帶到另一帶的移位。

一旦每個(gè)濾波帶中的信號(hào)分量已經(jīng)被檢測(cè)到，邊緣檢測(cè)級(jí)606(圖6)則應(yīng)該檢測(cè)該信號(hào)能量的移位。這可以通過將表示高通函數(shù)的脈沖響應(yīng)與由濾波器產(chǎn)生的脈沖密度流中的每個(gè)進(jìn)行卷積而實(shí)現(xiàn)。備選地，來自頻率鑒別級(jí)的脈沖流可以在被饋送到高通濾波器之前被組合，其中，來自頻率鑒別濾波器中的一個(gè)的脈沖被給定權(quán)重1，來自另一濾波的脈沖被給定權(quán)重-1。

圖10概念性的示出下采樣卷積的積分和清除的示例。示意性地示出脈沖密度流1002、脈沖響應(yīng)1004和結(jié)果1006。即，脈沖響應(yīng)1004與脈沖密度流1002進(jìn)行卷積以產(chǎn)生結(jié)果1006。

現(xiàn)在將更詳細(xì)地描述示出的示例。實(shí)際卷積在計(jì)算上非常昂貴。因此一些實(shí)施方式可以使用卷積操作的近似來產(chǎn)生可用結(jié)果。近似的第一方面是選擇其值全部為-1或1的雙極、矩形脈沖響應(yīng)。脈沖響應(yīng)1004示出一個(gè)這種示例。該方法可以通過使用簡(jiǎn)單的有條件的符號(hào)改變運(yùn)算替代逐樣本相乘(其否則可能是需要的)來簡(jiǎn)化卷積操作。近似的第二方面是在卷積被計(jì)算時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行下采樣，使得輸出樣本僅在四倍卷積核率時(shí)產(chǎn)生。即，這里，實(shí)施方式1000中的卷積實(shí)際包括四個(gè)重疊的積分和清除操作，如脈沖響應(yīng)1004所示。操作在以彼此偏移pi/2核相位操作的四個(gè)獨(dú)立信號(hào)路徑中執(zhí)行。

近似的第三方面涉及卷積處理的輸入數(shù)據(jù)流。由于積分和清除數(shù)字濾波器的性質(zhì)，存在脈沖1002A-B在脈沖密度編碼的輸出流中產(chǎn)生的最大速率。該速率可以遠(yuǎn)小于系統(tǒng)時(shí)鐘速率，并且與用于設(shè)置濾波器敏感性和帶寬的閾值2^t同階。這表示只要系統(tǒng)可以以快于輸入脈沖的到達(dá)速率的速率來處理檢測(cè)器的四個(gè)積分和清除框中一個(gè)循環(huán)的累加，系統(tǒng)就不需要處理大于+1或小于-1的數(shù)字。

圖11示出用于邊緣檢測(cè)器的卷積操作1100的示例。特別地，這示出實(shí)施卷積功能的四個(gè)交錯(cuò)積分和清除操作的示例。這里，為了簡(jiǎn)單，示出乘法運(yùn)算1102，而不是信號(hào)取反操作。當(dāng)每個(gè)重置脈沖1104被激活時(shí)，對(duì)應(yīng)的寄存器1106被調(diào)零。同時(shí)，在調(diào)零之前寄存器的內(nèi)容也被選擇為輸出樣本。因?yàn)樗膫€(gè)交錯(cuò)操作，核與輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換之間的相位延遲將為最多是八分之一核周期。由輸入流的實(shí)際邊緣與最佳對(duì)準(zhǔn)交錯(cuò)相位之間的未對(duì)準(zhǔn)導(dǎo)致的輸出1108的誤差因此最多為25％。

位串行算術(shù)單元可以被實(shí)施為執(zhí)行四個(gè)并行積分和清除操作。這對(duì)于電路的構(gòu)造和操作來說可以具有多種啟示。例如，位串行算術(shù)單元趨于涉及較少硬件，因?yàn)橐淮蝺H1位需要被處理。作為另一示例，進(jìn)位鏈和寄存器的多路復(fù)用或重復(fù)運(yùn)算邏輯單元(ALU)可以被消除。

存儲(chǔ)累加器的狀態(tài)的移位寄存器可以被實(shí)施為動(dòng)態(tài)觸發(fā)器或鎖存器。例如，如果移位寄存器總是以標(biāo)稱主時(shí)鐘速率計(jì)，則動(dòng)態(tài)邏輯可以是具有吸引力的，因?yàn)樯踔猎趪?yán)峻的操作狀態(tài)下刷新時(shí)間也被容易地滿足。然而，在其它情況中，可以使用同一邏輯的平行實(shí)施方式。因?yàn)榧拇嫫骺梢栽跁r(shí)鐘速率的四分之一處操作，所以它們也可以被實(shí)施為動(dòng)態(tài)邏輯?；趥鬏旈T的多路復(fù)用然后可以被用于將合適的寄存器路由到ALU?？蛇x地，靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SRAM)單元可以被使用并且隨著單寄存器寬度的動(dòng)態(tài)觸發(fā)器的組而更新，動(dòng)態(tài)觸發(fā)器在再負(fù)載寄存器單元之前存儲(chǔ)結(jié)果。這種方案可以提供簡(jiǎn)化的計(jì)時(shí)邏輯。例如，基于SRAM的方法可以導(dǎo)致比針對(duì)位串行移位寄存器所需的更小的位存儲(chǔ)單元。

現(xiàn)在將參照?qǐng)D12A-C示出的數(shù)據(jù)路徑和計(jì)時(shí)產(chǎn)生來討論一些示例。在這些附圖中，所有的線路為1位寬，除非另外通過斜杠符號(hào)和位寬標(biāo)記所記錄。這里數(shù)據(jù)路徑包括實(shí)質(zhì)上進(jìn)而被討論的三個(gè)元件。

圖12A示出可以與圖2的任意子節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)路徑中的邊緣檢測(cè)一起使用的鎖存框1200的示例。輸入鎖存從頻率鑒別濾波取兩個(gè)脈沖流(F1，F(xiàn)2)并將它們鎖存一個(gè)處理周期的持續(xù)時(shí)間。例如，這可以為對(duì)通過ALU的所有累加器位計(jì)時(shí)所花費(fèi)的時(shí)間。這里F1流被給定權(quán)重+1，F(xiàn)2脈沖流被給定權(quán)重-1，在處理時(shí)期期間，接收的加權(quán)的脈沖的凈數(shù)量被累加到最大+1并且最小-1。

鎖存框的一個(gè)輸出為對(duì)于輸入值1為真、對(duì)于輸入值-1為假并且對(duì)于輸入值0為假的方向信號(hào)1202(標(biāo)記DIR)。鎖存框的另一輸出為當(dāng)+1或-1存在為真并且否則為假的遞增遞減(increment decrement)命令信號(hào)1204(標(biāo)記COM)。

圖12B示出可以與圖2的任意子節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)路徑中的邊緣檢測(cè)一起使用的累加器寄存器組1230、ALU1232和比較框1234。這些可以由鎖存框和其它信號(hào)的輸出來驅(qū)動(dòng)。

這里，累加器寄存器被示出為四個(gè)級(jí)聯(lián)的(concatenated)移位寄存器。在一些實(shí)施方式中，這可以為包含由z^-1(例如，圖9)表示的包含四個(gè)6-位累加器字的單個(gè)24-位移位寄存器。系統(tǒng)然后順序地而不是同時(shí)地作用在這些寄存器上。此外，框在其處理整個(gè)24-位移位寄存器期間從脈沖密度流僅接收最多一個(gè)凈輸入脈沖。如果正輸入脈沖從濾波器到達(dá)，則其被鎖存處理間隔并被存儲(chǔ)直到下一間隔的開始，在該點(diǎn)處其根據(jù)需要被增加或從四個(gè)累加器寄存器被減去。如果負(fù)脈沖也在下一處理間隔的開始之前到達(dá)，則正脈沖被取消并且在下一處理間隔期間不發(fā)生動(dòng)作。以這種方式，僅輸入值0、+1或-1可以在給定處理間隔期間被處理。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)到ALU 1232，如果脈沖被接收，則其將隨著其通過ALU而增加或減少每個(gè)寄存器內(nèi)容。寄存器內(nèi)容是被增加還是衰減取決于接收的輸入的權(quán)重，并且取決于寄存器是在與那個(gè)累加器相關(guān)聯(lián)的卷積脈沖響應(yīng)的第一(負(fù))半還是脈沖響應(yīng)的第二(正)半期間累加數(shù)據(jù)。這里，脈沖響應(yīng)的當(dāng)前一半通過標(biāo)記為P的信號(hào)指示。在每個(gè)寄存器脈沖響應(yīng)累加周期的第一半期間，信號(hào)P為真，并且在第二半周期器件為假。

比較框1234進(jìn)而在每一個(gè)寄存器中針對(duì)正和負(fù)循環(huán)數(shù)量二進(jìn)制閾值執(zhí)行累加值的帶符號(hào)的比較。例如，這可以通過計(jì)算具有大于或等于數(shù)字b的權(quán)重的所有位的布爾或(NAND)來實(shí)現(xiàn)，其中2^b為比較的正(負(fù))閾值。然后可以適當(dāng)?shù)卦儐柗?hào)位被比較的值的符號(hào)是否與閾值的符號(hào)相一致。該比較隨著每個(gè)字離開累加器移位寄存器而在每個(gè)字上執(zhí)行。在字將被重置(對(duì)于一個(gè)脈沖響應(yīng)周期已經(jīng)完成輸入脈沖的累加)的那些處理周期，比較的結(jié)果被鎖存到標(biāo)記U或D的合適的輸出中。即，這些輸出用信號(hào)表示“向上”(F2到F1)或“向下”(F1到F2)的信號(hào)轉(zhuǎn)換的存在。

最后，將討論可以用在以上描述的邏輯中的信號(hào)的示例。圖12C示出可以與圖2的任意子節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)路徑中的邊緣檢測(cè)一起使用的計(jì)時(shí)邏輯1260的示例。方塊表示多位計(jì)數(shù)器，其中輸出線路示出位寬標(biāo)記。

以上描述的比較鎖存事件發(fā)生在每個(gè)脈沖響應(yīng)周期的四分之一。脈沖響應(yīng)時(shí)期的每個(gè)四分之一通過相位跳過信號(hào)1262(標(biāo)記為PS)的發(fā)生而發(fā)信號(hào)。PS信號(hào)還通過一個(gè)計(jì)數(shù)來旋轉(zhuǎn)兩位計(jì)數(shù)器1264(標(biāo)記為相位)的相位。以6-位寄存器穿過數(shù)據(jù)路徑的速率增加的相位計(jì)數(shù)器追蹤每個(gè)寄存器當(dāng)前正在執(zhí)行脈沖響應(yīng)累加循環(huán)的哪個(gè)相位。這里，四個(gè)累加器均在給定時(shí)間點(diǎn)處處于不同核相位，并且核以PS脈沖速率進(jìn)行處理。這里，相位計(jì)數(shù)器因此通過兩個(gè)源前進(jìn)：在大部分輸入樣本處理常規(guī)期間，其通過主指數(shù)脈沖(下面討論)而同步增加；主指數(shù)脈沖總是在同一脈沖中找到相位，如累加器字計(jì)算中的每個(gè)計(jì)算所做的。然而，在其標(biāo)記核相位邊緣的PS循環(huán)上，相位增加二而不是一并且隨后的主指數(shù)脈沖在新相位處找到相位。另外，每個(gè)累加器字現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)相位前進(jìn)一并且因此被適當(dāng)?shù)靥幚碛糜谛潞讼辔唬斎霕颖緦⑴c新核相位進(jìn)行卷積。相位計(jì)數(shù)器每24-位數(shù)據(jù)處理周期溢出一次。

ALU剛好在相位溢出(即，當(dāng)相位等于二進(jìn)制11)之前操作在6-位周期上的累加器寄存器為將被選擇用于與積分閾值相比較并且用于重置的寄存器。該選擇以四倍脈沖周期的速率發(fā)生，并且因?yàn)橄辔挥?jì)數(shù)器在與給定的累加器字重新對(duì)準(zhǔn)之前關(guān)于24-位數(shù)據(jù)流旋轉(zhuǎn)通過四個(gè)可能的相位偏移，因此每個(gè)字與閾值作比較并且同時(shí)每脈沖響應(yīng)周期重置一次，如由積分和清除操作在那個(gè)時(shí)期所需要的。

計(jì)時(shí)邏輯1260以每24-位數(shù)據(jù)處理周期一次的速率產(chǎn)生主指數(shù)脈沖1266(標(biāo)記MIP)。MIP向輸入鎖存電路發(fā)信號(hào)使得加權(quán)輸入脈沖的凈數(shù)應(yīng)該被傳遞到數(shù)據(jù)路徑鎖存器，并且輸入鎖存器應(yīng)該被重置。更特別地，MIP在累加器內(nèi)容為與累加器字位置字對(duì)準(zhǔn)期間優(yōu)先時(shí)鐘循環(huán)。需要被設(shè)置用于隨后的輸入樣本處理常規(guī)(其跨過跟隨的四個(gè)累加器字計(jì)算)的任意寄存器內(nèi)容在該時(shí)鐘循環(huán)的結(jié)束處被鎖存。

計(jì)時(shí)邏輯每6-位字處理周期產(chǎn)生指數(shù)脈沖1268(標(biāo)記IP)。IP表示字邊界并且發(fā)出在ALU中進(jìn)位鎖存的信號(hào)應(yīng)該被重置的信號(hào)以接收新字。更特別地，IP在累加器字與累加器字邊界位對(duì)準(zhǔn)期間優(yōu)先時(shí)鐘循環(huán)。其還被用于將比較結(jié)果在累加完成的那6-位處理循環(huán)上傳遞到輸出信號(hào)鎖存器，如由清除信號(hào)1270所表示。

清除信號(hào)1270每脈沖響應(yīng)處理周期的四分之一發(fā)生一次。其發(fā)信號(hào)表示通過相位索引的四個(gè)累加器寄存器中的一個(gè)應(yīng)該與積分閾值比較。其還迫使清除相關(guān)的累加器，使其為下一個(gè)完整的核操作做好準(zhǔn)備。

比較重置信號(hào)1272(標(biāo)記為CR)被用于設(shè)置積分閾值。因?yàn)閿?shù)據(jù)字的最低位首先被處理，CR信號(hào)被用于保持比較鎖存“真”的結(jié)果，直到第一有效位(即，權(quán)重足以超過積分閾值的第一位)被呈現(xiàn)。

循環(huán)計(jì)數(shù)器被用于使用MIP產(chǎn)生PS信號(hào)，其中PS信號(hào)對(duì)于優(yōu)先卷積核邊緣的輸入樣本處理常規(guī)的持續(xù)時(shí)間來說是高的。在核邊緣處，極性基于累加器數(shù)和當(dāng)前核的相位而改變，通過極性輸入樣本被增加或從累加器減去。PS信號(hào)1262每脈沖響應(yīng)時(shí)期的四分之一發(fā)生一次并且推進(jìn)相位計(jì)數(shù)器以與新累加器寄存器對(duì)準(zhǔn)。該相位移位操作被用于追蹤脈沖響應(yīng)的一部分被累加到每個(gè)累加器寄存器中并且用于選擇將通過其清除的寄存器。

這里，P信號(hào)與相位寄存器1264的最高位相反。

多個(gè)實(shí)施方式已經(jīng)被描述作為示例。然而，其它實(shí)施方式通過所附權(quán)利要求覆蓋。