发明背景
现存的一种需求是提供一种用于互连诸如计算机，图象处理装置
和家用电器等设备的简单而价廉的装置。IEEE已经制定了标识为1394
-1995的串行数据总线配置的标准。1394标准将各种压缩的数字音
频和视频信号、MIDI和设备控制命令多路复用到两对双绞导线上，并
且提供以高达400Mbps的数据传输速率至63个末端节点的连接。各
设备通过包括三对双绞线的细小的柔性电缆以菊花链的方式互连，所
述电缆的两端具有可多次插接的标准化的坚固的接插件。这三对线分
配如下：第一导线对提供数据发送/接收，第二导线对用于数据选通
信令。第三导线对中的一根导线用作电源地，第二根导线提供用于电
源输入或引出的选择耦合。
数据发送和接收利用诸如不归零或者NRZ等公知的数据编码方法
而变得更为方便。数据发送伴随有一选通信号，每当两个相邻的NRZ
数据位相同时，该选通信号就改变状态。因此，该数据和选通信号可
进行“异或”功能的处理以形成一时钟信号，该时钟信号标记数据或
者选通信号的翻转。这种数据和选通信号的编码方法描述于U.S.专利
5,341,371中。
IEEE 1394标准的第三导线对提供了选择电源的可能性。该电源
选择可以被忽略，一被使用以提供一未调DC电源至总线上，或者可
以提供电源以增强总线节点。该未调电源电压的电压值可以为8至40
伏之间，并且要求在供电电压不降到8伏以下的情况下为每个连接的
节点提供最大为1安培的电流。
在一简化的数字数据通信系统，例如一音频视频接口系统中，数
据发送和接收可以通过采用1394数据总线标准的方法而变得更为方
便。但是，如果只允许一个数据源占据任一数据总线段，则可以实现
该接口系统的简化。该简化消除了对与该标准的链路层相关联的许多
数字电路的复杂性以及与该标准的物理层相关联的模拟信令的需
求。在这种简化系统中，将通过单根导线、线“或”(wired-OR)控
制总线来实现控制。而且-简化的接口系统可以有利地利用所述标准
化的电缆和接插件。但是，这种以简化总线形式的标准化电缆和接插
件的应用可能允许在符合该标准的设备和简化总线装置之间的不希
望的连接。因此，由这种与该标准不一致的非顺从的应用产生的电路
损坏的危险，将妨碍上述的简化系统对标准化的电缆和接插件的有益
的利用。
详细描述
图1中描述了一简化的数字音频/视频接口，以用于在示范性的
家电装置100与数据总线10之间的耦合。家电装置100是包括例如
数字电视接收机、数字视频盘播放器或数字图象创作设备等大量的各
种设备。示于图1的部分家电装置100包括传输集成电路U1、数据总
线收发器U2和标准化的数据总线啮合接插件S1。该数据总线啮合接
插件S1遵守标准的接插件规定并且提供与1394数据总线接插件P1
和电缆10的耦合。部分地示于图1中的集成电路U1提供了许多除图
中所示之外的功能，但是仅仅在图中示出的功能将被详细描述。传输
集成电路U1接收以适于家电装置类型的方式获取的MPEG编码音频和
视频数据流。该MPEG编码音频和视频数据流在用于传输的集成电路
U1中通过不归零。或NRZ编码而被格式化。该NRZ编码数据流在输入
/输出2上从集成电路U1输出，注输入/输出2在图1中表示为IO2
并且连接到数据总线发送器/接收器集成电路U2的管脚7和8。集成
电路U2提供两对线路驱动器和线路接收器，它们被控制以便根据由
传输集成电路U1产生的发送接收信号TR/-RC而发送或接收。该发送
接收信号直接连接到集成电路U2的管脚5，并且还通过电阻R1耦合
至反向放大器晶体管Q1的基极。在晶体管Q1的集电集上的反向
TR/-RC信号被连接至集成电路U2的管脚4。根据预先描述的数据选
通位电平编码方法，集成电路U1与NRZ传输码的产生一致地产生一
选通信号。该选通信号在输入/输出1上从集成电路U1输出，该输入
/输出1标识为IO1并且被连接到数据总线发送器/接收器集成电路U2
的管脚1和2。
每对线路驱动器和接收器被耦合在一起，以分别形成输出信号
OUT1+,OUT1-和OUT2+、OUT2-。这些输出信号分别由电阻R9和
R10终接并且分别在接插件S1上连接到管脚4(TPA-)、管脚3(TPA
+)和管脚6(TPB-)、管脚5(TPB+)。这些输出信号在接插件
S1上的位置与标准1394-1995的信号分配一起示于表1中。
表1接插件管脚分配
管脚号
IEEE 1394-1995标准
简单的DAV总线
1
电源(选择的)
控制数据
2
电源地
电源地
3
TPB-
TPA-(OUT1-)
4
TPB+
TPA+(OUT1+)
5
TPA-
TPB-(OUT2-)
6
TPA+
TPB+(OUT2+)
连接到数据总线10的节点可以产生通过接插件S1/P1耦合到集
成电路U2的线路接收器的数据和选通信号。这些数据和选通信号可
以根据一控制命令信号98产生，该控制命令信号98由传输集成电路
U1产生，或者可根据通过控制信号99通知传输集成电路U1的总线节
点上的用户操作而产生。但是，传输集成电路U1产生一接收命令一
RC，该命令被耦合至线路接收器以允许接收远程的数据和选通信号。
控制命令信号98，即CRL.SIG.OUT，由传输集成电路U1产生并
且通过电阻器R4耦合至晶体管Q2的基极。晶体管Q2的发射极连接
到信号地，而其集电极连接到串联负载R7和二极管D2。二极管D2
的正极连接到+5V电压。电阻R7和晶体管Q2的集电极的接点被经由
控制总线101连接到接插件S1的管脚1。正控制信号98耦合至晶体
管Q2的基极，使得该晶体管饱和并且有效地连接其集电极至在发射
极上的信号地。由于晶体管Q2饱和，因此从该+5V电压源经由二极
管D2和电阻R7、并且从连接到总线的其它节点的+5V电压源而获得
电流Ics。由此得到的电流使得控制总线101和接插件S1的管脚1
接受一等于晶体管Q2的集电极发射极饱和电压的电压，晶体管Q2的
发射极上的电压为标称的信号地。因此晶体管Q2产生总线控制信号
102的一输出控制信号分量。晶体管Q2被选择为低功率耗散、低饱和
电压、高电流增益和开关速度。当在该简化接口与一1394标准的顺
从设备之间建立连接时，要求晶体管Q2承受得住至少40V的集电极
发射极间的DC电压。在这样的互连下，二极管D2防止大于标称+5.7V
的电压耦合至该+5V电压源。而且要求二极管D2承受得住大于40V
的反向击穿电压。为了防止接地回路电流，总线电缆10的屏蔽层通
过并联的电阻R8和电容C1连接到该装置的机壳上。
经由连接到控制总线101和接插件S1的管脚1的电阻R3，传输
集成电路U1接收控制命令信号99。即CRL.SIG.IN。在错误地互连至
标准顺从系统期间，控制总线101可以承受高达40V的DC电压。因
此，为了防止该传输集成电路因过大的总线电压造成的损害，在该+5V
电压源与电阻R3和集成电路U1的控制总线输入的接点之间连接一保
护二极管D1。当总线电压大于标称的+5.7V时，二极管D1导通并且
使电流流向该+5V电压源。电阻R3和二极管D1将该导通电流限制到
小于10mA。控制命令信号99可以根据晶体管Q2的开关动作或者根据
位于一总线节点上的类似的电流吸收开关产生。典型地，当由该传输
集成电路产生一控制命令信号98时，该信号经由电阻器R1在控制总
线输入被立即接收。然后，在该传输集成电路中的控制逻辑等待来自
可编址的远程节点的一控制应答。但是，由传输集成电路使用没有经
由电阻R1耦合的输出控制命令，通知检测不正确的总线连接并且关
闭输出数据和选通信号的产生。在检测不正确的总线连接之后，该传
输集成电路周期性地探询并且等待表示恢复该简化总线连接的应
答。
在装置100内外的控制信号102包括经由总线101和接插件S1、
P1的管脚1耦合的信号98和99。但是，示于表1的标准1394分配
管脚1为电源连线。由于控制信号传输由接插件S1/P1的有效接地管
脚1实现。因此，在这里讨论的简化接口与一标准顺从设备之间的连
接可能导致设备的损害。因此，为了避免可能的设备损害，采用了本
发明的安全电路200。安全电路200通过检测在控制总线101的电源
PS的存在而提供检测和保护，并且作为应答，禁止耦合控制信号98
至该总线。电路200包括电压检测器，即二极管D3，它检测在控制总
线101上的电源DC电位的存在。二极管D3连接到晶体管开关Q3，它
使晶体管Q2的基极有效地接地并且防止控制信号98耦合至控制总线
101。1394建议提供了一具有8至40伏之间的电压的未调整的DC电
源，因此，电压检测二极管D3被选择具有约7.5V的击穿电压。齐纳
二极管D3的负极连接至控制总线101和接插件S1/P1的管脚1。二
极管D3的正极连接至两个电阻R5、R6的接点。电阻R6连接至地，
而电阻R5连接至晶体管Q3的基极。晶体管Q3的发射极连接至地，
而其集电极连接至电阻R4和晶体管Q2的基极的接点。
电路200的操作如下。典型地，对于简化的总线操作，接插件S1
的管脚2具有标称的地电位或者+5V电压。齐纳二极管D3检测例如
由连接至一1394总线等导致的超过总线电压的情况。该超过的总线
电压导致二极管D3两端的电压超过其击穿电压。当二极管D3导通
时，电流Iz经由电阻R6流至地并且使得晶体管Q3导通并饱和。饱
和的晶体管Q3导致晶体管Q2的基极保持为晶体管Q3的集电极电位
Vcesat。因此，控制信号98被由电阻R4和饱和导通的晶体管Q3构
成的分压器所衰减。并且晶体管Q3的集电极将晶体管Q2的基极箝位
到晶体管Q3的集电极电位Vcesat。因此，晶体管Q2保持为截止，控
制信号98至总线101的耦合被禁止，并且防止了对设备100和1394
总线顺从节点的可能损害。另外，由于晶体管Q2保持截止。因此防
止了输出控制命令作为信号99耦合或传回到控制总线输入。因此，
总线电源的检测由于没有控制信号98的回音而被通知到传输集成电
路。
图2以简化的形式示出了安全电路200。操作电路200从单元
100、即START处开始。在单元110中检测在总线上出现的电源。由
图1中可以看出，电路200直接耦合至总线101以及接插件S1和P1，
因此电路200连续地监视电源的出现。在单元110中的NO形成了一
连续监视总线电源的循环。因此安全电路200静止，并且控制信号
98、99被耦合至控制总线101和接插件S1和P1。在单元110上的
YES被耦合以控制三个电路功能。在单元120中该YES禁止耦合控制
信号98。控制信号98被由饱和晶体管Q3形成的有源衰减器禁止。单
元110中的YES还在单元130中通过防止控制信号传输晶体管Q2的
导通来禁止耦合控制信号98至总线101和接插件S1和P1。在单元
140中，来自110的YES还禁止耦合控制信号99至传输集成电路U1
中。因此，通过禁止控制信号99，单元150发送关于总线电源存在的
信号至集成电路U1，使得数据和选通信号的产生和输出停止。而且，
传输集成电路输入一等待条件，由控制信号98周期性地探询并且为
了一应答而监视控制信号99。
由非标准一顺从装置有益地而不是禁止地使用标准的电缆和接
插件这一问题被本发明的设备和方法克服。采用各种本发明的装置的
方法和设备可以举例说明为：一检测器，用于识别一电源和禁止控制
信号；一安全电路被耦合以保护控制电路免于受标准的顺从电源的损
害；以及，监视一出现电源的导线，并且作为响应中断控制信号的供
给。