串行信号通讯方法、该方法所用通讯电路及通讯装置

摘要

本发明公开了一种串行信号通讯方法、该方法所用通讯电路及通讯装置，其通讯电路包括发送信号处理模块、发送电路、传输线L及接收电路，发送电路包括脉冲变压器T1，接收电路包括脉冲变压器T2及比较电路；脉冲变压器T1的初级线圈的两端与发送信号处理模块的两个输出端连接，初级线圈的中段与基准电压输入端VPS连接，副级线圈的两端与两根传输线L连接，两根传输线L与脉冲变压器T2的初级线圈连接，脉冲变压器T2的副级线圈与比较电路连接。本发明用“零电平”传输“1”信号，用“正电平”或“负电平”传输“0”信号，由于采用脉冲变压器，传输效率高，抗干扰能力强。

说明书

技术领域

本发明涉及信号传输领域，具体涉及一种串行信号通讯方法、该方法所用通讯电路及通讯装置。

背景技术

串行通讯技术已是比较成熟的一种通讯技术，如串行通讯信号中的数据元为“0”时，传输线为低电平，当串行通讯信号中的数据元为“1”时，传输线为高电平，目前已有的串行通讯技术主要为低速或非隔离型串行通讯模式；而在具体场合，信号的传输环境极其复杂，如电梯串行通讯过程中，由于环境条件的复杂性，现有的产品已不能满足电梯环境的通讯要求；

同时，由于长途的传输线间存在干扰信号以及传输线间存在电容，高速的数字通讯会出现畸变，导致接收端信号出错，甚至会导致电压超出器件使用范围出现器件烧坏；

发明内容

本发明的目的在于提供一种串行信号通讯方法、该方法所用通讯电路及通讯装置，本发明串行通讯在长距离传输时，其通讯能力强，隔离性好。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种串行信号通讯电路，该通讯电路包括发送信号处理模块、发送电路、传输线L及接收电路，发送电路包括脉冲变压器T1，接收电路包括脉冲变压器T2及比较电路；脉冲变压器T1的初级线圈的两端与发送信号处理模块的两个输出端连接，初级线圈的中段与基准电压输入端VPS连接，副级线圈的两端与两根传输线L连接，两根传输线L与脉冲变压器T2的初级线圈连接，脉冲变压器T2的副级线圈与比较电路连接。

前述串行通讯电路所用的串行信号通讯方法包括如下步骤：

a、串行信号经发送处理模块处理后，输出至发送电路，再经传输线L传输至接收电路，传输时，采用如下传输协议：

①该串行信号中数据元为“1”时，两根传输线L之间为“零电平”；

②该串行信号中数据元为“0”时，两根传输线L之间为“正电平”或“负电平”；

③该串行信号中两个相邻的数据元均为“0”时，传输线L之间的电平按“正电平”、“负电平”交错传输；

b、接收电路接受传输线L所传输的信号后，按上述a步骤反向处理再将信号输出，即：

①两根传输线L之间的电平为“零电平”时，向外输出数据元为“1”；

②两根传输线L之间的电平为“正电平”或“负电平”时，向外输出数据元“0”。

当需传信号时，启动脉冲变压器T1、T2，发送信号处理模块的两个输出端分别产生Ta、Tb两个信号，分别输出至脉冲变压器T1的初级线圈，两组平衡的线圈通过相同的电流，令脉冲变压器T1的磁通为0，即传输线L上的电压为0，当传输第一个数据元“0”时，Tb释放，只有Ta驱动脉冲变压器T1，由于脉冲变压器具有磁通不可突变的特点，脉冲变压器T1副级线圈产生感应电压，随着脉冲变压器T1初级磁通的稳定，副级线圈产生的感应电压急剧变小，为了要发送多个相邻的数据元”0”，由发送信号处理模块控制由Ta释放，而由Tb驱动脉冲变压器，同理，由于脉冲变压器T1的磁通急剧变化，脉冲变压器T1副级线圈产生电磁感应，在传输线L上产生反向的感应电压；本发明由于采用脉冲变压器，频率过高、频率过低均不能通过，从而对抗干扰起到一定作用。

本发明所述电路的进一步结构是：

该通讯电路还包括第二个发送信号处理模块及第二个比较电路，第二个发送信号处理模块的输出端与所述脉冲变压器T2副级线圈的两端连接，所述脉冲变压器T2副级线圈的中段与基准电压输入端VPS连接，在第二个比较电路的两个输入端与所述脉冲变压器T1初级线圈的两端连接。即在脉冲变压器T2、脉冲变压器T1一端分别设有接收电路、发送电路，采用该结构后，串行通讯信号不但可从脉冲变压器T1向脉冲变压器T2方向传输，也可从脉冲变压器T2向脉冲变压器T1方向传输，即可以实现双向传输(但在同一时间只能实现单一方向的传输)。

所述脉冲变压器T2为至少两个，其初级线圈的两端均与所述传输线L连接，其副级线圈的两端均连接有所述发送信号处理模块、比较电路。由于本发明所采用的电路，其信号传输速率高，在一套通讯系统中可同时实现多台设备之间的信号传输。

所述比较电路包括门电路M、两个比较器Vout1、Vout2及朝向比较器Vout1、Vout2的两个单向元件D1、D2，所述脉冲变压器T2副级线圈的一端各通过一个单向元件D1与一个比较器Vout1的输入端连接，所述脉冲变压器T2副级线圈的另一端各通过另一个单向元件D2与另一个比较器Vout2的输入端连接，两个比较器Vout1、Vout2的另一个输入端与基准电压输入端Vref连接，两个比较器Vout1、Vout2的输出端分别与门电路M的两个输入端连接。或者，所述比较电路包括一个比较器Vout及朝向比较器Vout的两个单向元件D1、D2，所述脉冲变压器T2副级线圈的两端分别与两个单向元件D1、D2的前端连接，单向元件D1、D2的后端同时与比较器Vout的其中一个输入端连接，比较器Vout的另一个输入端与基准电压输入端Vref连接。比较器用于对脉冲变压器所输出的电压与基准电压进行比较，若其电压低于基准电压，即为低电平，若高于基准电压，即为高电平，若与基准电压基本持平，则为零电平，从理论上看，比较器输入端的基准电压与脉冲变压器线圈上的基准电压一致。

所述接收电路还包括有一个滤波处理电路，该滤波处理电路的输入端与所述比较电路的输出端连接。

一种串行信号通讯装置，该通讯电路包括发送信号处理模块、脉冲变压器T1、比较电路；脉冲变压器T1的初级线圈的两端与发送信号处理模块的两个输出端连接，初级线圈的中段与基准电压输入端VPS连接，副级线圈的两端为通讯信号输入端；脉冲变压器T1的初级线圈的两端同时与比较电路的两个输入端连接，比较电路的输出端为通讯信号输出端。即在生产时，将前述传输线两端的电路分别制作成一个整体，使用时，将两个(或更多)的通讯装置通过传输线对接，即可在两个通讯装置之间实现串行通讯。

附图说明

图1是实施例一中，串行通讯电路的结构图；

图2是实施例一中，串行通讯装置的结构图；

图3是实施例一中，电路电压与信号对应图；

图4是实施例二中，串行通讯电路的结构；

图5是实施例三中，串行通讯电路的结构；

具体实施方式

实施例一

如图1所示，一种串行信号通讯电路，该通讯电路包括发送信号处理模块、发送电路、传输线L及接收电路，发送电路包括脉冲变压器T1，接收电路包括脉冲变压器T2、比较电路及滤波处理电路；脉冲变压器T1的初级线圈的两端与发送信号处理模块的两个输出端连接，初级线圈的中段与基准电压输入端VPS连接，副级线圈的两端与两根传输线L连接，两根传输线L与脉冲变压器T2的初级线圈连接，脉冲变压器T2的副级线圈与比较电路连接。

其中，该通讯电路还包括第二个发送信号处理模块及第二个比较电路，第二个发送信号处理模块的输出端与脉冲变压器T2副级线圈的两端连接，脉冲变压器T2副级线圈的中段与基准电压输入端VPS连接，在第二个比较电路的两个输入端与脉冲变压器T1初级线圈的两端连接。

脉冲变压器T2为两个，其初级线圈的两端均与传输线L连接，其副级线圈的两端均连接有发送信号处理模块、比较电路。

比较电路包括门电路M、两个比较器Vout1、Vout2及朝向比较器Vout1、Vout2的两个单向元件D1、D2(即单向二极管)，脉冲变压器T2副级线圈的一端各通过一个单向元件D1与一个比较器Vout1的输入端连接，脉冲变压器T2副级线圈的另一端各通过另一个单向元件D2与另一个比较器Vout2的输入端连接，两个比较器Vout1、Vout2的另一个输入端与基准电压输入端Vref连接，两个比较器Vout1、Vout2的输出端分别与门电路M的两个输入端连接，该滤波处理电路的输入端与比较电路的输出端(本实施例中即为门电路M)连接。

在具体加工制造时，传输线两端的电路分别作为一个整体式的通讯装置，单个的通讯装置如图2所示，使用时，将多个串行通讯装置通过传输线连接即可实现通讯。

本实施例的通讯方法包括如下步骤：

a、串行信号经发送处理模块处理后，输出至发送电路，再经传输线L传输至接收电路，传输时，采用如下传输协议：

①该串行信号中数据元为“1”时，两根传输线L之间为“零电平”；

②该串行信号中数据元为“0”时，两根传输线L之间为“正电平”或“负电平”；

③该串行信号中两个相邻的数据元均为“0”时，传输线L之间的电平按“正电平”、“负电平”交错传输；

b、接收电路接受传输线L所传输的信号后，按上述a步骤反向处理再将信号输出，即：

①两根传输线L之间的电平为“零电平”时，向外输出数据元为“1”；

②两根传输线L之间的电平为“正电平”或“负电平”时，向外输出数据元“0”。

在通讯过程中，电路波形及传输信号对应图如图3所示。

当需传信号时，启动脉冲变压器T1、T2，发送信号处理模块的两个输出端分别产生Ta、Tb两个信号，分别输出至脉冲变压器T1的初级线圈，两组平衡的线圈通过相同的电流，令脉冲变压器T1的磁通为0，即传输线L上的电压为0，当传输第一个数据元“0”时，Tb释放，只有Ta驱动脉冲变压器T1，由于脉冲变压器具有磁通不可突变的特点，脉冲变压器T1副级线圈产生感应电压，随着脉冲变压器T1初级磁通的稳定，副级线圈产生的感应电压急剧变小，为了要发送多个相邻的数据元”0”，由发送信号处理模块控制由Ta释放，而由Tb驱动脉冲变压器，同理，由于脉冲变压器T1的磁通急剧变化，脉冲变压器T1副级线圈产生电磁感应，在传输线L上产生反向的感应电压；本发明由于采用脉冲变压器，频率过高、频率过低均不能通过，从而对抗干扰起到一定作用。

实施例二

如图4所示，本实施例中，比较电路包括一个比较器Vout及朝向比较器Vout的两个单向元件D1、D2，脉冲变压器T2副级线圈的两端分别与两个单向元件D1、D2的前端连接，单向元件D1、D2的后端同时与比较器Vout的其中一个输入端连接，比较器Vout的另一个输入端与基准电压输入端Vref连接。

实施例三

如图5所示，本实施例与实施例一的不同之处在于，其中图2所示的通讯装置为多个，均通过传输线连接而实现其相互之间的串行通讯。