數字電子系統中的數位訊號發送及接收方法
2023-05-07 00:14:51 1
專利名稱：數字電子系統中的數位訊號發送及接收方法
技術領域：
本發明涉及電子信息傳輸技術，尤其涉及一種數字電子系統中的數位訊號的發送方法以及接收方法。
背景技術：
在數字電子系統中，例如手機等移動通信終端中，需要用到人機接口外部設備例如液晶顯示器(LCD)，LCD的數字接口一般都是通用串口或者並行數字接口與手機其它部件例如控制器連接。目前的數字電子系統主要通過數據總線和電源線連接LCD，其中電源線用於為LCD供電，數據總線用於傳輸數據和控制信號。
上述的連接方法已經被業界廣泛採用，接口較成熟。但是，由於接口需要連接的數據和控制信號比較多，造成連接線路的數量需求較大，例如對於一個簡單的8位接口LCD總線接口來說至少需要10根以上的數據線連接，再加上電源線，所用線路就會更多。因此這種連接方式的缺點在於會加大數字電子系統的複雜度。
對於摺疊機等需要通過軟性連接設備(FPC)將LCD和系統的其它部件進行連接的數字電子系統，上述連接方法的缺點尤其突出。由於所需要的連接線路較多，設計一個摺疊數字電子系統上的FPC就可能需要比較寬且多層的設計，對於移動通信終端設備還需要考慮電磁兼容性(EMI)對設備指標的影響，在設計中需要增加對EMI的相應處理，其連接方式更為複雜，且故障率明顯增高，這樣就增加了數字電子系統的生產和維修成本。
為了降低連接線路的數量，目前在電力傳輸領域出現了一種通過電源線傳輸數位訊號的技術，但是由於電力傳輸場景中電源線的電壓強度較高，一般有幾百伏特甚至上千伏特，而數位訊號的強度都很低，所以數位訊號通過電源線傳輸時只需通過簡單的處理即可，並不會對電源造成影響。在數字電子系統中，電源信號的強度非常小，一般只有幾個伏特，例如手機供電最高為4.2V，如果利用現有的技術將數位訊號與電源信號在電源線上共同傳輸，則會對電源電壓的穩定性造成很大的影響。因此現有這種數位訊號和電源信號共傳的技術只能應用在電力傳輸領域，不能應用到數字電子系統中。
發明內容
有鑑於此，本發明的主要目的在於提供一種數字電子系統中的數位訊號發送方法以及接收方法，以簡化數字電子系統中各部件間的電連接方式，提高信號傳輸的可靠性，降低成本。
為了實現上述發明目的，本發明的主要技術方案為一種數字電子系統中的數位訊號發送方法，採用串行方式發送數位訊號，並包括在發送串行數位訊號前，將每個串行數位訊號調製成幅度正負相消的信號；將調製後的信號加載在電源線上發送。
所述將每個串行數位訊號調製成幅度正負相消的信號具體為將每個串行數位訊號調製為兩部分電壓信號，一部分電壓為正，另一部分電壓為負，且兩部分電壓的幅值相等。
所述將每個串行數位訊號調製為兩部分電壓信號具體為將取值為「0」的串行數位訊號調製為幅值相等的兩部分電壓信號，前一部分電壓信號為負，後一部分電壓信號為正；將取值為「1」的串行數位訊號調製為幅值相等的兩部分電壓信號，前一部分電壓信號為正，後一部分電壓信號為負；或者，將取值為「0」的串行數位訊號調製為幅值相等的兩部分電壓信號，前一部分電壓信號為正，後一部分電壓信號為負；將取值為「1」的串行數位訊號調製為幅值相等的兩部分電壓信號，前一部分電壓信號為負，後一電壓信號為正。
所述將每個串行數位訊號調製成幅度正負相消的信號具體為將每個串行數位訊號調製成具有完整周期的頻率信號，並用不同的頻率值區分取值為「0」的串行數位訊號和取值為「1」的串行數位訊號。
所述方法進一步包括調製發送信號的幅度，使發送信號的幅度小於預設的供電幹擾幅度、大於預設的噪聲幅度。
如果待發送的數位訊號為並行數位訊號，則在調製信號之前，進一步包括將待發送的並行數位訊號轉換為串行數位訊號。
一種與所述數位訊號發送方法相對應的數位訊號接收方法，其特徵在於，採用串行方式從電源線上接收信號，對接收的信號進行耦合，得到加載信號，採用與所述調製方法對應的解調方法將所述加載信號解調為串行數位訊號。
該信號接收方法對應的信號發送方法所採用的調製方法為將取值為「0」的串行數位訊號調製為幅值相等的兩部分電壓信號，前一部分電壓信號為負，後一部分電壓信號為正；將取值為「1」的串行數位訊號調製為幅值相等的兩部分電壓信號，前一部分電壓信號為正，後一部分電壓信號為負；對應的解調方法為從加載信號的第一個電壓信號開始，按照每一對電壓解調成一個串行數位訊號的方式進行解調，且將電壓信號先為負後為正的一對電壓解調為取值為「0」的串行數位訊號，將電壓信號先為正後為負的一對電壓解調為取值為「1」的串行數位訊號。
該信號接收方法對應的信號發送方法所採用的調製方法為將取值為「0」的串行數位訊號調製為幅值相等的兩部分電壓信號，前一部分電壓信號為正，後一部分電壓信號為負；將取值為「1」的串行數位訊號調製為幅值相等的兩部分電壓信號，前一部分電壓信號為負，後一電壓信號為正；對應的解調方法為從加載信號的第一個電壓信號開始，按照每一對電壓解調成一個串行數位訊號的方式進行解調，且將電壓信號先為正後為負的一對電壓解調為取值為「0」的串行數位訊號，將電壓信號先為負後為正的一對電壓解調為取值為「1」的串行數位訊號。
該信號接收方法對應的信號發送方法所採用的調製方法為將每個串行數位訊號調製成具有完整周期的頻率信號，並用不同的頻率值區分取值為「0」的串行數位訊號和取值為「1」的串行數位訊號；對應的解調方法為從加載信號的第一個具有完整周期的頻率信號開始，按照每個固定周期的頻率信號解調成一個串行數位訊號的方式進行解調，判斷每個固定周期的頻率信號的頻率值，根據頻率值確定每個固定周期的頻率信號所對應的串行數位訊號的取值為「0」還是為「1」。
該方法進一步包括將解調出的串行數位訊號轉換為並行數位訊號。
本發明採用串行傳輸數據的方法，將數據傳輸線與電源線共用一根線。將相應的數據信號經過調製後加載到數字電子系統外設的電源線上進行傳輸，外設端再進行解調後將相應的數據進行接收和處理(如摺疊手機的LCD)，從而完全簡化的原來的FPC連接方式。
由於本發明首先將並行數位訊號調製為串行數位訊號，並將每個串行數位訊號調製成幅度正負相消的信號，所以本發明傳輸的串行數位訊號的平均直流分量為0，避免了加載在電源線上的數位訊號存在直流分量，從而使加載的數位訊號不會對電源電壓造成影響，保證電源本身特性不受影響，使得在數字電子系統中利用電源線傳輸數位訊號成為可能，理論上可以通過一根電源線完成所有信息的傳遞和供電工作，這樣主控設備與外設直接的連線只有一個電源線和地線就可以完成了。因此本發明可以簡化數字電子系統中各部件間的信號連接方式，提高信號傳輸的可靠性，降低生產設計以及維修成本。
由於本發明簡化了數字電子系統中各部件間的信號連接方式，因此對需要以FPC方式連接且在使用過程中需要反覆做摺疊動作的電子系統有非常明顯的好處。首先是簡化了連接方式，降低了FPC連接模塊的成本，更重要的是提高了可靠性和設計難度，甚至只需要一個柔性同軸電纜就可以實現可靠信號連接和電源連接，降低了設計要求，簡化了設計難度。
由於本發明可進一步包括調製每個串行數位訊號的幅度，使調製後的信號幅度小於預設的供電幹擾幅度、大於預設的噪聲幅度，從而使得調製後信號的電壓既不會太大以至於幹擾供電電壓，又不會太小以至於受噪聲的影響，因此可以在不影響電源線供電的情況下，保證數位訊號的傳輸質量。
由於本發明只需要單根同軸電纜就可以同時傳輸電源和數位訊號，可以有效的避免現有多數據總線方式下在系統數據通訊中產生的EMI影響，提高系統可靠性。
在數字電子系統內，信號傳輸距離比較近，傳輸線對信號的衰減很小，本發明對所有小信號的傳輸都是可以實現的，傳輸中使用的具體編解碼方式可以跟據具體需要選擇或者自己定義。在手機等數字電子終端應用中，由於主控制器與外設之間的信號傳輸距離相對非常短，與實際PCB布線相當，信號衰減的問題基本不存在，且數據傳輸速率可以很高，這就使本發明的這種串行傳輸方式驅動需要大數據量傳輸的負載成為可能。隨著IC電路的集成度不斷提高，所需外設的硬體體積和成本會不斷的下降。
圖1為本發明應用於移動通信終端的系統結構圖；圖2為本發明所述數位訊號發送及接收方法的主流程圖。
具體實施例方式
下面通過具體實施例和附圖對本發明做進一步詳細說明。
本發明的核心技術方案為在傳輸數位訊號前對待發送的數位訊號進行調製將並行數位訊號調製為串行數位訊號，將每個串行數位訊號調製成幅度正負相消的信號；將調製後的串行數位訊號加載在電源線上傳輸。
以下實施例用移動通信終端為例說明本發明的方法。
圖1為本發明應用於移動通信終端的系統結構圖。參見圖1，該移動通信終端包括主控制器101、調製電路102、傳輸線105、解調電路103、以及外部設備104。其中主控制器101可以是多點控制單元(MCU)等，是移動通信終端的主要控制設備，可輸出信令和數據等數位訊號給外部設備104，本文中外部設備104以LCD為例。所述調製電路102用於對主控制器101輸出的數位訊號進行調製，調製成串行數位訊號並將每個串行數位訊號調製成幅度正負相消的信號，然後將調製後的信號加載到傳輸線105上傳輸。本發明的傳輸線105為用於給外部設備104供電的電源線，該電源線可以為同軸電纜。解調電路103用於對電源線上傳輸來的經過調製的信號進行對應的解調，轉換為LCD能夠直接接收的數據屬性和格式，並將解調後的信號傳輸給LCD。
圖2為本發明所述數位訊號發送及接收方法的主流程圖。參見圖2，該方法包括步驟201、數據發送端的主控制器101將並行數位訊號傳給調製器。所述數位訊號可以為需要發送給LCD的數據信號或信令信號。
步驟202、調製器將並行數位訊號轉換為串行數位訊號。本步驟的具體轉換方法可以有多種，可以採用現有的並行轉串行轉換方法。
步驟203、將每個串行數位訊號調製成幅度正負相消的信號。
具體的，本步驟的調製方法可以有兩種第一種調製方法將每個串行數位訊號調製為兩部分電壓信號，一部分電壓為正，另一部分電壓為負，且兩部分電壓的幅值相等。
數位訊號是由「0」和「1」組成的，此處又可以分為兩種調製方法，調製方法A可以將取值為「0」的串行數位訊號調製為幅值相等的兩部分電壓信號，前一部分電壓信號為負(-)，後一部分電壓信號為正(+)；將取值為「1」的串行數位訊號調製為幅值相等的兩部分電壓信號，前一部分電壓信號為+，後一部分電壓信號為-。
調製方法B將取值為「0」的串行數位訊號調製為幅值相等的兩部分電壓信號，前一部分電壓信號為+，後一部分電壓信號為-；將取值為「1」的串行數位訊號調製為幅值相等的兩部分電壓信號，前一部分電壓信號為-，後一電壓信號為+。由於正負電壓相互抵消，所以可以使得最終加載在電源線上的加載信號的平均直流分量為0。
第二種調製方法將每個串行數位訊號調製成具有完整周期的頻率信號，所述周期的長度可以具體設定，用不同的頻率值區分取值為「0」的串行數位訊號和取值為「1」的串行數位訊號。例如將取值為「0」的串行數位訊號調製成1MHz的頻率信號，將取值為「1」的串行數位訊號調製成2MHz的頻率信號。這樣，由「0」和「1」組成的數位訊號就調製成頻率為1MHz和2MHz的頻率信號，並且由於每個頻率信號都有完整周期，所以每個頻率信號的平均直流分量為0，從而使得調製後的信號的平均直流分量為0。
所述串行數位訊號經過上述步驟203的調製處理後，保證了調製後的信號的平均直流分量為0，從而避免了加載信號的直流分量的存在，保證加載信號不至於對電源造成影響，從而使在數字電子系統中數位訊號和電源信號可以公用一個傳輸線傳輸而互不影響。
步驟204、對步驟203調製後的信號再進行幅度調製，使得信號的幅度小於預設的供電幹擾幅度、大於預設的噪聲幅度。
執行本步驟204的理由是加載到電源線上的信號強度要儘量小，儘量減小信號峰值變化，從而使得調製後信號的電壓既不會太大以至於幹擾供電電壓，但又不能太小以至於受噪聲的影響，因此本發明可預先設定電源線的供電幹擾幅度值和噪聲幅度，所述供電幹擾幅度值為具體應用的數字電子系統的電源所能容忍的最大幹擾電壓，所述噪聲幅度為接收端所能容忍的最大噪聲幅度。對於本發明的發明目的來講，本步驟204可以是一個附加步驟，通過本步驟204的處理，可以進一步保證信號既能夠在電源線中可靠傳輸並被接收端正確解調，又不會對電源信號造成影響。
步驟205、將調製後的信號加載在電源線上發送給數據接收端，此處例如傳輸給LCD端。
步驟206、數據接收端的解調器採用串行方式從電源線上接收信號，對接收的信號進行耦合，耦合出加載信號，剩餘的直流分量作為電源為LCD供電。
步驟207、針對發送端的調製方式對耦合出的加載信號進行解調，解調成數位訊號。
具體的解調方法包括針對上述的調製方法A，可以從加載信號的第一個電壓信號開始，按照每一對電壓解調成一個數位訊號的方式進行解調，且將電壓信號先為-後為+的一對電壓解調為「0」，將電壓信號先為+後為-的一對電壓解調為「1」。
針對上述的調製方法B，也可以從加載信號的第一個電壓信號開始，按照每一對電壓解調成一個數位訊號的方式進行解調，且將電壓信號先為+後為-的一對電壓解調為「0」，將電壓信號先為-後為+的一對電壓解調為「1」。
針對上述第二種調製方法，可以從加載信號的第一個具有完整周期的頻率信號開始，按照每個固定周期的頻率信號解調成一個數位訊號的方式進行解調。所述的固定周期需要與調製端設定的周期相同。判斷每個固定周期的頻率信號的頻率值，並與上述的調製方法相對應，根據頻率值確定每個固定周期的頻率信號所對應的串行數位訊號的取值為「0」還是為「1」。例如對於1MHz的頻率信號可以解調為「0」，對於2MHz的頻率信號可以解調為「1」。
步驟208、將解調後的信號傳輸給終端外設(如LCD顯示)。如果外部設備例如LCD需要並行數位訊號，則需要將解調後的串行數位訊號進一步轉換為LCD能夠直接接收的並行數據屬性和格式。至於具體怎樣轉換為LCD能接收的並行數據屬性和格式不是本發明的重點，可以參考現有技術。
以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式
，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉該技術的人在本發明所揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種數字電子系統中的數位訊號發送方法，其特徵在於，採用串行方式發送數位訊號，並包括在發送串行數位訊號前，將每個串行數位訊號調製成幅度正負相消的信號；將調製後的信號加載在電源線上發送。
2.根據權利要求1所述的數位訊號發送方法，其特徵在於，所述將每個串行數位訊號調製成幅度正負相消的信號具體為將每個串行數位訊號調製為兩部分電壓信號，一部分電壓為正，另一部分電壓為負，且兩部分電壓的幅值相等。
3.根據權利要求2所述的數位訊號發送方法，其特徵在於，所述將每個串行數位訊號調製為兩部分電壓信號具體為將取值為「0」的串行數位訊號調製為幅值相等的兩部分電壓信號，前一部分電壓信號為負，後一部分電壓信號為正；將取值為「1」的串行數位訊號調製為幅值相等的兩部分電壓信號，前一部分電壓信號為正，後一部分電壓信號為負；或者，將取值為「0」的串行數位訊號調製為幅值相等的兩部分電壓信號，前一部分電壓信號為正，後一部分電壓信號為負；將取值為「1」的串行數位訊號調製為幅值相等的兩部分電壓信號，前一部分電壓信號為負，後一電壓信號為正。
4.根據權利要求1所述的數位訊號發送方法，其特徵在於，所述將每個串行數位訊號調製成幅度正負相消的信號具體為將每個串行數位訊號調製成具有完整周期的頻率信號，並用不同的頻率值區分取值為「0」的串行數位訊號和取值為「1」的串行數位訊號。
5.根據權利要求1至4任一項所述的數位訊號發送方法，其特徵在於，所述方法進一步包括調製發送信號的幅度，使發送信號的幅度小於預設的供電幹擾幅度、大於預設的噪聲幅度。
6.根據權利要求1至4任一項所述的數位訊號發送方法，其特徵在於，如果待發送的數位訊號為並行數位訊號，則在調製信號之前，進一步包括將待發送的並行數位訊號轉換為串行數位訊號。
7.一種與權利要求1所述數位訊號發送方法相對應的數位訊號接收方法，其特徵在於，採用串行方式從電源線上接收信號，對接收的信號進行耦合，得到加載信號，採用與所述調製方法對應的解調方法將所述加載信號解調為串行數位訊號。
8.根據權利要求7所述的數位訊號接收方法，其特徵在於，該信號接收方法對應的信號發送方法所採用的調製方法為將取值為「0」的串行數位訊號調製為幅值相等的兩部分電壓信號，前一部分電壓信號為負，後一部分電壓信號為正；將取值為「1」的串行數位訊號調製為幅值相等的兩部分電壓信號，前一部分電壓信號為正，後一部分電壓信號為負；對應的解調方法為從加載信號的第一個電壓信號開始，按照每一對電壓解調成一個串行數位訊號的方式進行解調，且將電壓信號先為負後為正的一對電壓解調為取值為「0」的串行數位訊號，將電壓信號先為正後為負的一對電壓解調為取值為「1」的串行數位訊號。
9.根據權利要求7所述的數位訊號接收方法，其特徵在於，該信號接收方法對應的信號發送方法所採用的調製方法為將取值為「0」的串行數位訊號調製為幅值相等的兩部分電壓信號，前一部分電壓信號為正，後一部分電壓信號為負；將取值為「1」的串行數位訊號調製為幅值相等的兩部分電壓信號，前一部分電壓信號為負，後一電壓信號為正；對應的解調方法為從加載信號的第一個電壓信號開始，按照每一對電壓解調成一個串行數位訊號的方式進行解調，且將電壓信號先為正後為負的一對電壓解調為取值為「0」的串行數位訊號，將電壓信號先為負後為正的一對電壓解調為取值為「1」的串行數位訊號。
10.根據權利要求7所述的數位訊號接收方法，其特徵在於，該信號接收方法對應的信號發送方法所採用的調製方法為將每個串行數位訊號調製成具有完整周期的頻率信號，並用不同的頻率值區分取值為「0」的串行數位訊號和取值為「1」的串行數位訊號；對應的解調方法為從加載信號的第一個具有完整周期的頻率信號開始，按照每個固定周期的頻率信號解調成一個串行數位訊號的方式進行解調，判斷每個固定周期的頻率信號的頻率值，根據頻率值確定每個固定周期的頻率信號所對應的串行數位訊號的取值為「0」還是為「1」。
11.根據權利要求7至10任一項所述的數位訊號接收方法，其特徵在於，該方法進一步包括將解調出的串行數位訊號轉換為並行數位訊號。
全文摘要
本發明公開了一種數字電子系統中的數位訊號發送接收方法，發送方法採用串行方式發送數位訊號，將每個串行數位訊號調製成幅度正負相消的信號，將調製後的信號加載在電源線上發送。接收方法採用串行方式從電源線上接收信號，對其進行耦合得到加載信號，再採用與所述調製方法對應的解調方法將加載信號解調為串行數位訊號。利用本發明，可以將電源和數據公用一根電源線傳輸，從而簡化電連接方式，提高信號傳輸的可靠性，降低成本，特別是對需要用軟性連接設連接的並行通訊的數字系統，可在降低部件成本的同時提高系統可靠性，減小數位訊號對其它信號的幹擾，簡化結構設計。
文檔編號H04B3/54GK101060393SQ20071010616
公開日2007年10月24日 申請日期2007年6月8日 優先權日2007年6月8日
發明者左向民, 佘海波, 周永喜, 趙愷 申請人:中興通訊股份有限公司