串行信號通訊方法、該方法所用通訊電路及通訊裝置的製作方法

2023-12-11 19:14:07

專利名稱：串行信號通訊方法、該方法所用通訊電路及通訊裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及信號傳輸領域，具體涉及一種串行信號通訊方法、該方法所用通訊電路及通 訊裝置。
背景技術：
串行通訊技術已是比較成熟的一種通訊技術，如串行通訊信號中的數據元為"0"時， 傳輸線為低電平，當串行通訊信號中的數據元為"1"時，傳輸線為高電平，目前已有的串 行通訊技術主要為低速或非隔離型串行通訊模式；而在具體場合，信號的傳輸環境極其複雜， 如電梯串行通訊過程中，由於環境條件的複雜性，現有的產品已不能滿足電梯環境的通訊要 求；
同時，由於長途的傳輸線間存在幹擾信號以及傳輸線間存在電容，高速的數字通訊會 出現畸變，導致接收端信號出錯，甚至會導致電壓超出器件使用範圍出現器件燒壞；

發明內容
本發明的目的在於提供一種串行信號通訊方法、該方法所用通訊電路及通訊裝置，本發 明串行通訊在長距離傳輸時，其通訊能力強，隔離性好。 本發明是通過以下技術方案來實現的
一種串行信號通訊電路，該通訊電路包括發送信號處理模塊、發送電路、傳輸線L及接
收電路，發送電路包括脈衝變壓器Tl，接收電路包括脈衝變壓器T2及比較電路；脈衝變壓 器T1的初級線圈的兩端與發送信號處理模塊的兩個輸出端連接，初級線圈的中段與基準電壓 輸入端VPS連接，副級線圈的兩端與兩根傳輸線L連接，兩根傳輸線L與脈衝變壓器T2的初 級線圈連接，脈衝變壓器T2的副級線圈與比較電路連接。
前述串行通訊電路所用的串行信號通訊方法包括如下步驟
a、 串行信號經發送處理模塊處理後，輸出至發送電路，再經傳輸線L傳輸至接收電路， 傳輸時，採用如下傳輸協議
① 該串行信號中數據元為"1"時，兩根傳輸線L之間為"零電平"；
② 該串行信號中數據元為"0"時，兩根傳輸線L之間為"正電平"或"負電平"；
③ 該串行信號中兩個相鄰的數據元均為"0"時，傳輸線L之間的電平按"正電平"、"負 電平"交錯傳輸；
b、 接收電路接受傳輸線L所傳輸的信號後，按上述a步驟反向處理再將信號輸出，艮口
① 兩根傳輸線L之間的電平為"零電平"時，向外輸出數據元為"1";
② 兩根傳輸線L之間的電平為"正電平"或"負電平"時，向外輸出數據元"0"。 當需傳信號時，啟動脈衝變壓器T1、 T2，發送信號處理模塊的兩個輸出端分別產生Ta、
Tb兩個信號，分別輸出至脈衝變壓器T1的初級線圈，兩組平衡的線圈通過相同的電流，令 脈衝變壓器Tl的磁通為0，即傳輸線L上的電壓為0，當傳輸第一個數據元"0"時，Tb釋 放，只有Ta驅動脈衝變壓器Tl,由於脈衝變壓器具有磁通不可突變的特點，脈衝變壓器T1 副級線圈產生感應電壓，隨著脈衝變壓器T1初級磁通的穩定，副級線圈產生的感應電壓急劇 變小，為了要發送多個相鄰的數據元"0"，由發送信號處理模塊控制由Ta釋放，而由Tb驅 動脈衝變壓器，同理，由於脈衝變壓器T1的磁通急劇變化，脈衝變壓器T1副級線圈產生電 磁感應，在傳輸線L上產生反向的感應電壓；本發明由於採用脈衝變壓器，頻率過高、頻率 過低均不能通過，從而對抗幹擾起到一定作用。 本發明所述電路的進一步結構是
該通訊電路還包括第二個發送信號處理模塊及第二個比較電路，第二個發送信號處理模 塊的輸出端與所述脈衝變壓器T2副級線圈的兩端連接，所述脈衝變壓器T2副級線圈的中段 與基準電壓輸入端VPS連接，在第二個比較電路的兩個輸入端與所述脈衝變壓器Tl初級線圈 的兩端連接。即在脈衝變壓器T2、脈衝變壓器Tl 一端分別設有接收電路、發送電路，採用 該結構後，串行通訊信號不但可從脈衝變壓器T1向脈衝變壓器T2方向傳輸，也可從脈衝變 壓器T2向脈衝變壓器T1方向傳輸，即可以實現雙向傳輸(但在同一時間只能實現單一方向 的傳輸)。
所述脈衝變壓器T2為至少兩個，其初級線圈的兩端均與所述傳輸線L連接，其副級線圈 的兩端均連接有所述發送信號處理模塊、比較電路。由於本發明所採用的電路，其信號傳輸 速率高，在一套通訊系統中可同時實現多臺設備之間的信號傳輸。
所述比較電路包括門電路M、兩個比較器Voutl、 Vout2及朝向比較器Voutl、 Vout2的 兩個單向元件D1、 D2，所述脈衝變壓器T2副級線圈的一端各通過一個單向元件D1與一個比 較器Voutl的輸入端連接，所述脈衝變壓器T2副級線圈的另一端各通過另一個單向元件D2 與另一個比較器Vout2的輸入端連接，兩個比較器Voutl、 Vout2的另一個輸入端與基準電壓 輸入端Vref連接，兩個比較器Voutl、 Vout2的輸出端分別與門電路M的兩個輸入端連接。 或者，所述比較電路包括一個比較器Vout及朝向比較器Vout的兩個單向元件D1、 D2，所述
脈衝變壓器T2副級線圈的兩端分別與兩個單向元件D1、 D2的前端連接，單向元件D1、 D2的 後端同時與比較器Vout的其中一個輸入端連接，比較器Vout的另一個輸入端與基準電壓輸 入端Vref連接。比較器用於對脈衝變壓器所輸出的電壓與基準電壓進行比較，若其電壓低於 基準電壓，即為低電平，若高於基準電壓，即為高電平，若與基準電壓基本持平，則為零電 平，從理論上看，比較器輸入端的基準電壓與脈衝變壓器線圈上的基準電壓一致。
所述接收電路還包括有一個濾波處理電路，該濾波處理電路的輸入端與所述比較電路的 輸出端連接。
一種串行信號通訊裝置，該通訊電路包括發送信號處理模塊、脈衝變壓器T1、比較電路； 脈衝變壓器T1的初級線圈的兩端與發送信號處理模塊的兩個輸出端連接，初級線圈的中段與 基準電壓輸入端VPS連接，副級線圈的兩端為通訊信號輸入端；脈衝變壓器T1的初級線圈的 兩端同時與比較電路的兩個輸入端連接，比較電路的輸出端為通訊信號輸出端。即在生產時， 將前述傳輸線兩端的電路分別製作成一個整體，使用時，將兩個(或更多)的通訊裝置通過 傳輸線對接，即可在兩個通訊裝置之間實現串行通訊。


圖l是實施例一中，串行通訊電路的結構圖; 圖2是實施例一中，串行通訊裝置的結構圖; 圖3是實施例一中，電路電壓與信號對應圖; 圖4是實施例二中，串行通訊電路的結構； 圖5是實施例三中，串行通訊電路的結構；
具體實施例方式
實施例一
如圖1所示， 一種串行信號通訊電路，該通訊電路包括發送信號處理模塊、發送電路、 傳輸線L及接收電路，發送電路包括脈衝變壓器T1，接收電路包括脈衝變壓器T2、比較電路 及濾波處理電路；脈衝變壓器T1的初級線圈的兩端與發送信號處理模塊的兩個輸出端連接， 初級線圈的中段與基準電壓輸入端VPS連接，副級線圈的兩端與兩根傳輸線L連接，兩根傳 輸線L與脈衝變壓器T2的初級線圈連接，脈衝變壓器T2的副級線圈與比較電路連接。
其中，該通訊電路還包括第二個發送信號處理模塊及第二個比較電路，第二個發送信號 處理模塊的輸出端與脈衝變壓器T2副級線圈的兩端連接，脈衝變壓器T2副級線圈的中段與 基準電壓輸入端VPS連接，在第二個比較電路的兩個輸入端與脈衝變壓器Tl初級線圈的兩端 連接。
脈衝變壓器T2為兩個，其初級線圈的兩端均與傳輸線L連接，其副級線圈的兩端均連接
有發送信號處理模塊、比較電路。
比較電路包括門電路M、兩個比較器Voutl、 Vout2及朝向比較器Voutl、 Vout2的兩個 單向元件Dl、 D2 (即單向二極體)，脈衝變壓器T2副級線圈的一端各通過一個單向元件Dl 與一個比較器Voutl的輸入端連接，脈衝變壓器T2副級線圈的另一端各通過另一個單向元件 D2與另一個比較器Vout2的輸入端連接，兩個比較器Voutl、 Vont2的另一個輸入端與基準 電壓輸入端Vref連接，兩個比較器Voutl、 Vout2的輸出端分別與門電路M的兩個輸入端連 接，該濾波處理電路的輸入端與比較電路的輸出端(本實施例中即為門電路M)連接。
在具體加工製造時，傳輸線兩端的電路分別作為一個整體式的通訊裝置，單個的通訊裝 置如圖2所示，使用時，將多個串行通訊裝置通過傳輸線連接即可實現通訊。 本實施例的通訊方法包括如下步驟
a、 串行信號經發送處理模塊處理後，輸出至發送電路，再經傳輸線L傳輸至接收電路， 傳輸時，採用如下傳輸協議
① 該串行信號中數據元為"1"時，兩根傳輸線L之間為"零電平"；
② 該串行信號中數據元為"0"時，兩根傳輸線L之間為"正電平"或"負電平"；
③ 該串行信號中兩個相鄰的數據元均為"0"時，傳輸線L之間的電平按"正電平"、"負 電平"交錯傳輸；
b、 接收電路接受傳輸線L所傳輸的信號後，按上述a步驟反向處理再將信號輸出，艮口
① 兩根傳輸線L之間的電平為"零電平"時，向外輸出數據元為"1";
② 兩根傳輸線L之間的電平為"正電平"或"負電平"時，向外輸出數據元"0"。 在通訊過程中，電路波形及傳輸信號對應圖如圖3所示。
當需傳信號時，啟動脈衝變壓器T1、 T2,發送信號處理模塊的兩個輸出端分別產生Ta、 Tb兩個信號，分別輸出至脈衝變壓器T1的初級線圈，兩組平衡的線圈通過相同的電流，令 脈衝變壓器Tl的磁通為0，即傳輸線L上的電壓為0，當傳輸第一個數據元"0"時，Tb釋 放，只有Ta驅動脈衝變壓器Tl，由於脈衝變壓器具有磁通不可突變的特點，脈衝變壓器T1 副級線圈產生感應電壓，隨著脈衝變壓器T1初級磁通的穩定，副級線圈產生的感應電壓急劇 變小，為了要發送多個相鄰的數據元"0"，由發送信號處理模塊控制由Ta釋放，而由Tb驅 動脈衝變壓器，同理，由於脈衝變壓器T1的磁通急劇變化，脈衝變壓器T1副級線圈產生電
磁感應，在傳輸線L上產生反向的感應電壓；本發明由於採用脈衝變壓器，頻率過高、頻率 過低均不能通過，從而對抗幹擾起到一定作用。 實施例二
如圖4所示，本實施例中，比較電路包括一個比較器Vout及朝向比較器Vout的兩個單 向元件D1、 D2，脈衝變壓器T2副級線圈的兩端分別與兩個單向元件D1、 D2的前端連接，單 向元件Dl、 D2的後端同時與比較器Vcmt的其中一個輸入端連接，比較器Vout的另一個輸入 端與基準電壓輸入端Vref連接。
實施例三
如圖5所示，本實施例與實施例一的不同之處在於，其中圖2所示的通訊裝置為多個， 均通過傳輸線連接而實現其相互之間的串行通訊。
權利要求
1、一種串行信號通訊方法，其特徵在於，該通訊方法包括如下步驟a、串行信號經發送處理模塊處理後，輸出至發送電路，再經傳輸線L傳輸至接收電路，傳輸時，採用如下傳輸協議①該串行信號中數據元為「1」時，兩根傳輸線L之間為「零電平」；②該串行信號中數據元為「0」時，兩根傳輸線L之間為「正電平」或「負電平」；③該串行信號中兩個相鄰的數據元均為「0」時，傳輸線L之間的電平按「正電平」、「負電平」交錯傳輸；b、接收電路接受傳輸線L所傳輸的信號後，按上述a步驟反向處理再將信號輸出，即①兩根傳輸線L之間的電平為「零電平」時，向外輸出數據元為「1」；②兩根傳輸線L之間的電平為「正電平」或「負電平」時，向外輸出數據元「0」。
2、 一種串行信號通訊電路，其特徵在於，該通訊電路包括發送信號處理模塊、發送電路、傳 輸線L及接收電路，發送電路包括脈衝變壓器T1，接收電路包括脈衝變壓器T2及比較電 路；脈衝變壓器T1的初級線圈的兩端與發送信號處理模塊的兩個輸出端連接，初級線圈 的中段與基準電壓輸入端VPS連接，副級線圈的兩端與兩根傳輸線L連接，兩根傳輸線L 與脈衝變壓器T2的初級線圈連接，脈衝變壓器T2的副級線圈與比較電路連接。
3、 如權利要求2所述串行信號通訊電路，其特徵在於，該通訊電路還包括第二個發送信號處 理模塊及第二個比較電路，第二個發送信號處理模塊的輸出端與所述脈衝變壓器T2副級 線圈的兩端連接，所述脈衝變壓器T2副級線圈的中段與基準電壓輸入端VPS連接，在第 二個比較電路的兩個輸入端與所述脈衝變壓器T1初級線圈的兩端連接。
4、 如權利要求3所述串行信號通訊電路，其特徵在於，所述脈衝變壓器T2為至少兩個，其 初級線圈的兩端均與所述傳輸線L連接，其副級線圈的兩端均連接有所述發送信號處理模 塊、比較電路。
5、 如權利要求2所述串行信號通訊電路，其特徵在於，所述比較電路包括門電路M、兩個比 較器Voutl、 Vout2及朝向比較器Voutl、 Vout2的兩個單向元件Dl、 D2，所述脈衝變壓 器T2副級線圈的一端各通過一個單向元件Dl與一個比較器Voutl的輸入端連接，所述脈 衝變壓器T2副級線圈的另一端各通過另一個單向元件D2與另一個比較器Vout2的輸入端 連接，兩個比較器Voutl、 Vout2的另一個輸入端與基準電壓輸入端Vref連接，兩個比較 器Voutl、 Vout2的輸出端分別與門電路M的兩個輸入端連接。
6、 如權利要求2所述串行信號通訊電路，其特徵在於，所述比較電路包括一個比較器Vout 及朝向比較器Vout的兩個單向元件D1、 D2，所述脈衝變壓器T2副級線圈的兩端分別與 兩個單向元件D1、 D2的前端連接，單向元件D1、 D2的後端同時與比較器Vout的其中一 個輸入端連接，比較器Vout的另一個輸入端與基準電壓輸入端Vref連接。
7、 如權利要求5或6所述串行信號通訊電路，其特徵在於，所述單向元件D1、 D2為單向二 極管。
8、 如權利要求2或3或4或5或6所述串行信號通訊電路，其特徵在於，所述接收電路還包 括有一個濾波處理電路，該濾波處理電路的輸入端與所述比較電路的輸出端連接。
9、 一種串行信號通訊裝置，該通訊電路包括發送信號處理模塊、脈衝變壓器T1、比較電路； 脈衝變壓器T1的初級線圈的兩端與發送信號處理模塊的兩個輸出端連接，初級線圈的中 段與基準電壓輸入端VPS連接，副級線圈的兩端為通訊信號輸入端；脈衝變壓器T1的初 級線圈的兩端同時與比較電路的兩個輸入端連接，比較電路的輸出端為通訊信號輸出端。
10、 如權利要求9所述串行通訊裝置，其特徵在於，該通訊裝置還包括有濾波處理電路，該濾波處理電路的輸入端與所述比較電路的輸出端連接。
全文摘要
本發明公開了一種串行信號通訊方法、該方法所用通訊電路及通訊裝置，其通訊電路包括發送信號處理模塊、發送電路、傳輸線L及接收電路，發送電路包括脈衝變壓器T1，接收電路包括脈衝變壓器T2及比較電路；脈衝變壓器T1的初級線圈的兩端與發送信號處理模塊的兩個輸出端連接，初級線圈的中段與基準電壓輸入端VPS連接，副級線圈的兩端與兩根傳輸線L連接，兩根傳輸線L與脈衝變壓器T2的初級線圈連接，脈衝變壓器T2的副級線圈與比較電路連接。本發明用「零電平」傳輸「1」信號，用「正電平」或「負電平」傳輸「0」信號，由於採用脈衝變壓器，傳輸效率高，抗幹擾能力強。
文檔編號H04L25/02GK101340407SQ200810030070
公開日2009年1月7日 申請日期2008年8月8日 優先權日2008年8月8日
發明者仲兆峰, 劉海潮, 蘇柏垣, 郭偉文 申請人:廣州日濱科技發展有限公司