双向总线接口转换装置及 利用它的数据传输系统 本发明涉及一种使工作站和个人计算机等信息处理装置同外围装置之间进行高速连接的双向总线接口转换装置以及使用该转换装置所构成的数据传输系统。
近年来，工作站和个人计算机等已普及，随着这些信息处理装置的高性能化，能够构成将硬盘装置等各种外围装置进行多台连接的系统。随之，把信息处理装置同外围装置之间高速连接起来的双向总线接口转换装置就变得很重要。
例如，图6表示出一种把工作站同外围装置等装置之间连接起来的现有接口转换装置。装置301、302、303之间通过总线型双向接口(其中，所谓接口包括有同接口线和装置的连接部分)连接起来，接口同各装置内的驱动器(输出电路)、接收器(输入电路)相连接。各装置之间的转换由机械开关304进行，在把装置301同303连接起来时，把开关304转换到图示的位置上。而且，当把数据从装置301传输到装置303中时，由来自未图示的控制部分的信号(CONT)来启动装置301地驱动器，同样启动装置303的接收器，当装置301把数据输出给接口时，该数据通过接口、开关304输入装置303的接收器。
由于这种现有的接口转换装置由机械的开关所构成，能够比较简单地实现装置间的连接。但是，信号越是高速，就越会由开关反射信号，而存在产生反射杂音的问题。
在图7中表示出解决该问题的现有双向总线接口转换装置。在各装置401、402、403、404中设置驱动器、接收器、用于防止反射的终端电阻，通过例如SCSI(小型计算机系统接口)同转换装置405相连接。虽然一般是在m个装置对n个装置间进行数据传输，但在此仅表示在2对2中数据传输时的结构。
转换装置405由对应于各SCSI而设置的总线驱动器、总线接收器、其终端电阻和逻辑转换机构构成。该逻辑转换机构由存储器等构成，通过改写存储器内容，来设定由图中虚线所表示的总线。
但是，上述现有的双向总线接口转换装置，在每条对应于总线的频道中设置使用多个晶体管的双向总线驱动器、接收器，因而，电路规模较大，转换装置大型化，并且总线驱动器、总线接收器以及终端电阻的耗电量很大。
本发明的目的是提供一种双向总线接口转换装置，不设置双向总线驱动器/接收器，使用双向场效应晶体管作为m对n的矩阵开关的交点元件而构成。
本发明的另一个目的是提供一种数据传输系统，不设置双向总线驱动器/接收器，使用由双向场效应晶体管作为m对n矩阵开关的交点元件所构成的双向总线接口转换装置来构成。
本发明的另一个目的是提供一种双向总线接口转换装置，不必设置双向总线驱动器/接收器而能以低耗电工作。
本发明的另一个目的是提供一种双向总线接口转换装置，能够灵活地适用于不平衡型和平衡型中任一种的驱动器/接收器。
本发明的另一个目的是提供一种双向总线接口转换装置，对于不具有给终端电阻供电功能的装置，可以从其它的一个或多个装置来供电。
本发明的另一个目的是提供一种双向总线接口转换装置，能够对不带有电源的装置向终端电阻供电，在终端功率增加时提供必要的功率。
本发明的另一个目的是提供一种双向总线接口转换装置，不需要工业用交流电输入和电池等外部电源。
为了实现上述目的，在本发明的数据传输系统中，具有把m个总线、n个总线及上述m个总线和上述n个总线进行转换而连接起来的双向总线接口转换装置，上述双向总线接口转换装置包括：用于指示上述m个总线和上述n个总线的连接的转换的装置；第一电极同上述m个总线中一个总线相连，第二电极同上述n个总线中一个总线相连的m×n个场效应晶体管；以及根据上述转换指示装置的指示内容来控制上述m个总线和上述n个总线的连接的转换的装置。对于上述m×n个场效应晶体管的各个场效应晶体管，在上述转换指示装置指示出把连接在该场效应晶体管的上述第一电极上的上述m个总线内第一总线同连接在该场效应晶体管的上述第二电极上的上述n个总线内第二总线连接起来的情况下，上述转换控制装置使上述场效应晶体管成为导通状态，把上述第一总线同上述第二总线连接起来；在上述转换指示装置指示出连接在该场效应晶体管的上述第一电极上的上述m个总线内第三总线同连接在该场效应晶体管的上述第二电极上的上述n个总线内第三总线没有连接起来的情况下，使上述场效应晶体管为不导通状态，从而把上述第三总线和上述第四总线断开。
从另一个观点上看，在上述数据传输系统中，上述转换装置进一步具有不通过上述m×n个场效应晶体管的第一供电线，上述第一供电线在一端上同来自连接在上述m个总线内一个总线上的装置的第二供电线相连，而在另一端上同给把上述n个总线内一个总线作为终端的终端电阻的第三供电线相连，由上述装置所供给的电力通过上述第一供电线供给上述终端电阻。
而且从另一个观点上看，在上述数据传输系统中，上述转换装置包括：电源、防止反向电流二极管、以及一端同上述电源相连而通过上述防止反向电源二极管来供给来自上述电源的电力的供电线。当同上述n个总线内一个总线相连的装置不具备给使该总线成为终端的终端电阻供电时，从上述电源通过上述防止反向电源二极管和供电线给上述终端电阻供电。
而且从另一个观点上看，在上述数据传输系统中，上述转换装置不配备电源，通过由连接在上述m个总线和上述n个总线中任一个总线上的装置所供给的电力来工作。
各总线分别同各场效应晶体管的源极、漏极相连接，通过手动开关的逻辑门同栅极相连。当手动开关被设定在一侧时，矩阵开关内的第一场效应晶体管导通，而把第一总线和第二总线连接起来。当手动开关被设定到另一侧时，矩阵开关内的第二场效应晶体管导通，把第一总线和第三总线连接起来。由此，不使用现有技术中所设置的双向总线驱动器/接收器，而实现双向总线接口转换装置。
本发明的上述及其他目的、特征可以从下述的本发明实施例的详细说明及附图得以了解。
图1是表示使用本发明的双向总线接口转换装置来连接多个装置的一个实施例的系统结构图；
图2是在不平衡型接口中使用本发明的双向总线接口转换装置的图；
图3是在平衡型接口中使用本发明的双向总线接口转换装置的图；
图4是表示使用本发明的双向总线接口转换装置来连接多个装置的另一个实施例的系统结构图；
图5是表示使用本发明的双向总线接口转换装置来连接多个装置的又一个实施例的系统结构图；
图6是表示现有的接口转换装置的图；
图7是表示现有的双向总线接口转换装置的图。
下面参照附图来说明本发明的实施例。
第一实施例。
图1是表示使用本发明的双向总线接口转换装置来连接多个装置的实施例的系统结构图。下面，为了简化说明，以转换2对2的总线情况为例来详细描述本实施例。
在图1中，1是双向总线接口转换装置，2是总线A，3是总线B，4是总线A′，5是总线B′，2—5、2—8是同总线2菊花链连接的多个装置(例如，工作站、外围装置等)，同样，3—5、3—8是同总线3菊花链连接的多个装置，4—5、4—8是同总线4菊花链连接的多个装置，5—5、5—8是同总线5菊花链连接的多个装置，2—1、3—1、4—1、5—1分别是设在总线2、3、4、5上的用于防止反射的终端电阻。
双向总线接口转换装置1由场效应晶体管6—1～6—4、用于驱动该晶体管6—1～6—4的栅极电极的驱动器7—1～7—4、指示转换的手动开关8、选择总线连接的逻辑门(接口)9—1、9—2所组成。总线分别连接在各场效应晶体管的源极、漏极上，逻辑门通过手动开关同栅极相连。场效应晶体管6—1是连接总线A和总线A′的场效应晶体管，场效应晶体管6—2是连接总线A和总线B′的场效应晶体管，场效应晶体管6—3是连接总线B和总线A′的场效应晶体管，场效应晶体管6—4是连接总线B和总线B′的场效应晶体管。
手动开关8的8—1侧是选择总线A和A′、总线B和B′的连接的开关8的位置，8—2是选择总线A和B′、总线B和A′的连接的开关8的位置。来自手动开关8的输出通过选择总线连接的门9—1和9—2同驱动器7—1～7—4相连，驱动器7—1～7—4的输出同场效应晶体管6—1～6—4的栅极电极相连。
场效应晶体管6—1～6—4是N沟道的，8—1侧是高电平(Vcc)，8—2侧是低电平(接地)，以此为例来说明本发明的工作。
现在，如图那样，当指示转换的手动开关8被设定到8—1侧时，逻辑门9—1的输入为高电平(Vcc)，逻辑门9—1的输出为低电平，逻辑门9—2的输出为高电平。由此，来驱动用于驱动栅极电极的驱动器7—1和7—4，选择场效应晶体管6—1和6—4而成为导通状态。其结果，通过场效应晶体管6—1把总线A(2)和总线A′(4)连接起来，总线A和总线A′成为一条总线。同时，总线B(3)和总线B′(5)通过场效应晶体管6—4连接起来，总线B和总线B′成为一条总线。
另一方面，当手动开关8被设定在8—2侧时，逻辑门9—1的输入为低电平(接地)，逻辑门9—1的输出为高电平。这样，用于驱动栅极电极的驱动器7—2和7—3被驱动，选择场效应晶体管6—2和6—3而成为导通状态。其结果，总线A(2)和总线B′(5)通过场效应晶体管6—2连接起来，总线A和总线B′成为一条总线。同时，总线B(3)和总线A′(4)通过场效应晶体管6—3连接起来，总线B和总线A′成为一条总线。
由于本发明的双向总线接口转换装置没有设有双向总线驱动器/接收器，因而能适用于不平衡型和平衡型中的任一种接口。
图2是在不平衡型接口中使用本发明的双向总线接口转换装置的图。装置101和102由双向总线接口转换装置的开关A把一根信号线相互连接起来(另一根信号线接地)而构成不平衡型的第一接口，装置103和104由双向总线接口转换装置的开关B把一根信号线相互连接起来(另一根信号线接地)，而构成不平衡型的第二接口。在装置101和102的驱动器/接收器之间，通过开关A发送接收例如Vcc＝“1”、GND＝“0”的数据。
图3是在平衡型接口中使用本发明的双向总线接口转换装置的图。装置201和202由双向总线接口转换装置的开关A、B把两根信号线连接起来而构成平衡型接口。装置201和202之间的信号，当例如开关A侧的线为高电平、开关B侧的线为低电平时，为逻辑“1”；反之当开关A侧的线为低电平、开关B侧的线为高电平时，为逻辑“0”，由此来传输数据。使用差动型的作为驱动器/接收器。
在上述实施例中，虽然是由开关和逻辑门的组合来进行场效应晶体管的通·断控制，但本发明并不是仅限于此，例如，可以设置控制寄存器来取代开关，构成为根据该寄存器的内容来控制场效应晶体管的通、断。
在上述实施例中，为了简化说明，是对用一条信号线构成总线进行说明，但通常总线是由多条信号线所构成。这样，在总线的信号线条数为j条的情况下，场效应晶体管6—1～6—4分别按信号线条数设有j×4个，他们同用于驱动各个栅极电极的驱动器7—1～7—4相连。
而且，虽然上述实施例是2×2矩阵的例子，但对于m×n矩阵同样也能实现。例如，把手动开关8构成为可选择多个位置，使选择总线连接的门构成为根据他们的位置而成为m对n的组合中的一个。而且，可以设置多个手动开关8，以由其组合来选择总线的连接。
虽然在上述实施例中，各总线同另一侧总线的任一条相连接，但也可以是不同另一侧总线相连接的总线。
第二实施例
图4表示本发明的第二实施例的构成，为进行给终端电阻的供电的结构。在图中，1是双向总线接口转换装置，2—5、3—5、4—5、5—5是工作站/外周装置等的装置。装置2—5、3—5分别由终端电阻(2—1、3—1)、驱动器/接收器(2—2、3—2)、电源(2—3、3—3)、防止反向电流二极管(2—4、3—4)所构成。
双向总线接口转换装置1由在图1中说明的场效应晶体管6—1、6—2、6—3、6—4、电源1—3、防止反向电流二极管1—4所构成。电源1—3给构成转换装置1的各部分供给预定的电力。2、3、4、5分别是总线A、B、A′、B′。2—6、3—6、4—6、5—6分别是总线A、B、A′、B′的信号线。
终端电阻2—1、3—1，分别是把总线A、总线B作为终端的终端电阻，在该例中，由两个电阻构成而进行分压。分别由自身的电源2—3、3—3给终端电阻2—1、3—1供电。
对此，装置4—5、5—5与装置2—5、3—5相同具有把总线A′、总线B′作为终端的终端电阻4—1、5—1和驱动器/接收器4—2、5—2，但在没有配备用于分别给自身终端电阻供电的电源这一点上，与装置2—5、3—5不同。
本实施例是这种结构：对于不具有给终端电阻供电功能的装置，由构成系统的一个或多个装置给该终端电阻供电。为此，在本实施例的双向总线接口转换装置1内，与上述信号线不同，设有不经过场效应晶体管的供电线2—7、3—7、4—7、5—7。由带电源的装置2—5、3—5给不带电源的装置4—5、5—5内的终端电阻的供电，是从电源2—3、3—3通过二极管2—4、3—4、供电线2—7、3—7、4—7、5—7而供给终端电阻4—1、5—1。而且，也可以由双向总线接口转换装置1的电源1—3通过防止反向电流二极管1—4、供电线4—7、5—7给终端电阻4—1、5—1供电。因此，即使切断例如装置2—5的电源2—3，也可由装置3—5的电源3—3和转换装置1的电源1—3供电，以补偿该供电不足部分。
而且，在未配备用于给终端电阻供电的电源的装置的台数多于配备了用于给终端电阻供电的电源的装置的台数的情况下，可以由转换装置的电源供给该差额的电力。
由于本实施例构成为上述那样结构，因而可以使用例如SCSI外围装置、工作站等通用装置来作为装置。在通用装置的使用SCSI作为总线接口的情况下，SCSI总线A、B、A′、B′由信号线和TERMPWR(终端功率)线组成，使用TERMPWR线作为图4的供电线2—7、4—7、3—7、5—7。而且，为了由转换装置1的电源1—3供电，布置电源1—3和供电线2—7、3—7、4—7、5—7。
第三实施例
图5表示本发明的第三实施例的构成，为由其他装置给双向总线接口转换装置供电的结构。与图4不同之处是双向总线接口转换装置1没有电源。
装置2—5的电源2—3通过防止反向电源二极管2—4同供电线2—7相连，装置3—5的电源3—3通过防止反向电源二极管3—4同供电线3—7相连。而且，供电线2—7、3—7同双向总线接口转换装置1内的电路6相连接，成为供电点1—5，给电路(由场效应晶体管所构成的开关等)的各部供给电力Vd。
而且，与实施例2相同，在使用SCSI作为总线接口的情况下，由于可以使用TERMPWR线作为图5的供电线2—7、3—7，就没有必要布置供电线2—7、3—7。这样，本发明的双向总线接口转换装置不包括耗电量大的总线驱动器/接收器，并且由低耗电的场效应晶体管构成转换开关，所以能够以非常少的电功率工作，因此，象上述那样可以由各装置进行供电。由此，双向总线接口转换装置的耗电量是SCSI总线接口25组的终端电阻的耗电量的50分之一。