專利名稱：一種總線數(shù)據(jù)傳輸方法及系統(tǒng)的制作方法
一種總線數(shù)據(jù)傳輸方法及系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域，尤其涉及一種總線數(shù)據(jù)傳輸方法及系統(tǒng)。
技術(shù)背景
在報警系統(tǒng)、抄表系統(tǒng)等工業(yè)應(yīng)用場景中，系統(tǒng)中的主機與從機存在著通信距離 遠的情況，且主機與從機之間的通信對于數(shù)據(jù)傳輸速率與數(shù)據(jù)傳輸量的要求均不高，在這 種情況下，傳統(tǒng)的總線系統(tǒng)，例如I2C總線系統(tǒng)，由于其要完成主機與從機之間的通信需要 四根線電源線、地線、數(shù)據(jù)線及時鐘線，布線復(fù)雜且成本高，在上述應(yīng)用場景中不具備優(yōu) 勢。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例的目的在于提供一種總線數(shù)據(jù)傳輸方法，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中總線 系統(tǒng)布線成本高且從機需要外接電源供電的問題。
本發(fā)明實施例是這樣實現(xiàn)的，一種總線數(shù)據(jù)傳輸方法，所述方法包括下述步驟
將主機時鐘信號和主機數(shù)據(jù)信號同步疊加成總線傳輸信號；
將所述總線傳輸信號以數(shù)據(jù)包形式通過一根總線發(fā)送給從機。
本發(fā)明實施例的另一目的在于提供一種總線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括主機和 至少一個從機，所述主機和從機通過一根總線連接；
所述主機包括
主機時鐘信號發(fā)生電路，用于產(chǎn)生主機時鐘信號；
主機數(shù)據(jù)信號發(fā)生電路，用于根據(jù)所述主機時鐘信號電平的高低以及主機發(fā)送的 數(shù)據(jù)，產(chǎn)生相應(yīng)的主機數(shù)據(jù)信號；
信號疊加電路，用于將主機時鐘信號與主機數(shù)據(jù)信號疊加成總線傳輸信號；
檢測電路，用于檢測總線上的總線數(shù)據(jù)傳輸信號電平高低。
本發(fā)明實施例通過一根總線來同時實現(xiàn)主機與從機之間的數(shù)據(jù)傳輸以及主機對 從機的充電，在數(shù)據(jù)傳輸量不大、數(shù)據(jù)傳輸速率不高的情況下，很好地節(jié)約了布線成本。


圖1是本發(fā)明第一實施例提供的總線數(shù)據(jù)傳輸方法的實現(xiàn)流程圖2是本發(fā)明第二實施例提供的總線數(shù)據(jù)傳輸方法的實現(xiàn)流程圖3是本發(fā)明實施例提供的總線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖4A是本發(fā)明實現(xiàn)示例提供的總線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的主機部分硬件圖4B是本發(fā)明實現(xiàn)示例提供的總線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的從機部分硬件圖4C是本發(fā)明實現(xiàn)示例提供的總線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的工作時序圖。
具體實施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對 本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。
本發(fā)明實施例中，時鐘信號和數(shù)據(jù)信號占用一根總線來進行傳輸，并通過產(chǎn)生三 種不同電平階段的總線數(shù)據(jù)傳輸信號來實現(xiàn)主機與從機之間的數(shù)據(jù)傳輸，同時主機對從機 進行充電，保證總線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的通信正常工作。
圖1示出了本發(fā)明第一實施例提供的總線數(shù)據(jù)傳輸方法的實現(xiàn)流程，詳述如下
在步驟SlOl中，檢測主機發(fā)出的時鐘信號是否為高電平，是則令主機數(shù)據(jù)信號也 為高電平，否則執(zhí)行步驟S102。
在本發(fā)明實施例中，當主機時鐘信號為高電平時，通過強充電電路給總線一個大 的電流，為從機進行充電。
在步驟S102中，當檢測到主機發(fā)出的時鐘信號由高電平跳變到低電平時，產(chǎn)生低 電平暫態(tài)主機數(shù)據(jù)信號。
在步驟S103中，在主機數(shù)據(jù)信號產(chǎn)生低電平暫態(tài)后，根據(jù)主機需要發(fā)送的數(shù)據(jù)相 應(yīng)地拉高或者拉低主機數(shù)據(jù)信號電平。
在本發(fā)明實施例中，當主機當前需要發(fā)送數(shù)據(jù)1時，則拉高主機數(shù)據(jù)信號電平；當 主機當前需要發(fā)送數(shù)據(jù)0時，則拉低主機數(shù)據(jù)信號電平。
在步驟S104中，根據(jù)主機發(fā)出的時鐘信號和數(shù)據(jù)信號，同步疊加成總線傳輸信 號，生成數(shù)據(jù)包并通過總線發(fā)送給從機。
在本發(fā)明實施例中，主機時鐘信號為脈沖寬度調(diào)制信號(Pulse WidthModulation，PWM)，在產(chǎn)生主機時鐘信號時，先產(chǎn)生高位再產(chǎn)生低位。由于主機數(shù)據(jù)信 號總是在主機時鐘信號電平為低的時候相應(yīng)的拉高或者拉低其電平，因此，步驟S104中的 總線傳輸信號會產(chǎn)生三個不同的電平階段，分別為+VCC、1/2VCC和GND。通過以上三個不同 的電平階段，來實現(xiàn)主機對從機的數(shù)據(jù)傳輸過程以及強充電過程。
在本發(fā)明實施例中，當主機時鐘信號為低電平時，進行主機對從機的數(shù)據(jù)傳輸過 程。在本發(fā)明實施例中，由于在主機時鐘信號為低電平時，根據(jù)所要發(fā)送的數(shù)據(jù)相應(yīng)地拉高 或者拉低主機數(shù)據(jù)信號的電平，當主機當前需要發(fā)送數(shù)據(jù)1時，則拉高主機數(shù)據(jù)信號電平； 當主機當前需要發(fā)送數(shù)據(jù)0時，則拉低主機數(shù)據(jù)信號電平，因此相應(yīng)地，當主機發(fā)送數(shù)據(jù)1 時，主機時鐘信號與主機數(shù)據(jù)信號疊加出的總線傳輸信號電平階段為1/2VCC ；當主機發(fā)送 數(shù)據(jù)0時，主機時鐘信號與主機數(shù)據(jù)信號疊加出的總線傳輸信號電平階段為GND。
由此，在主機時鐘信號為低電平時，進行相應(yīng)的主機對從機的數(shù)據(jù)傳輸，實現(xiàn)由主 機向從機發(fā)送數(shù)據(jù)包，該數(shù)據(jù)包中包含前導位、從機地址、命令、校驗位以及主機需要向從 機發(fā)送的數(shù)據(jù)，具體的通信協(xié)議數(shù)據(jù)格式以及時鐘信號、數(shù)據(jù)信號的寬度均不是固定的，在 此不作限定。
作為本發(fā)明的一個實施例，從機不對自身進行供電，而是當主機時鐘信號為高電 平，即總線輸出電平階段為+Vcc期間，通過主機給總線一個大電流來完成主機對從機的強 充電過程，實現(xiàn)對從機的充電，以保證總線系統(tǒng)不會因為電壓下降而導致整個系統(tǒng)無法正常工作。
作為本發(fā)明的又一個實施例，每當總線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中完成至少一個數(shù)據(jù)包傳輸 的過程，便預(yù)留一定的時間來專門完成主機對從機的強充電過程，在此期間，主機有意保持主 機時鐘信號及主機數(shù)據(jù)信號的高電平階段，進行主機對從機的強充電過程。該強充電過程通 過主機給總線一個大電流來實現(xiàn)對從機的充電，以保證從機可以有充分的時間對自身完成充 電。以上充電時間以及充電時間間隔中發(fā)送數(shù)據(jù)包的個數(shù)均不是固定的，在此不作限定。
作為本發(fā)明的一個實施例，當從機需要向主機發(fā)送數(shù)據(jù)時，需要在接收完主機的 地址和命令，并收到由主機發(fā)送的同步信號后，再進行相應(yīng)數(shù)據(jù)的發(fā)送。
圖2示出了本發(fā)明第二實施例提供的總線數(shù)據(jù)傳輸方法的實現(xiàn)流程，詳述如下
在步驟S201中，接收主機的發(fā)送數(shù)據(jù)命令，該發(fā)送數(shù)據(jù)命令由主機向從機發(fā)送的 數(shù)據(jù)包中的地址和命令來給出，通過總線傳輸信號傳輸至從機，當符合數(shù)據(jù)包中地址的從 機接收到主機的發(fā)送數(shù)據(jù)命令時，開始準備對主機進行數(shù)據(jù)發(fā)送。
在步驟S202中，接收主機發(fā)送的同步信號。
在本發(fā)明實施例中，主機發(fā)送的同步信號通過主機數(shù)據(jù)信號的低電平暫態(tài)產(chǎn)生， 收到該同步信號后，從機開始對主機進行數(shù)據(jù)發(fā)送。從機向主機發(fā)送的數(shù)據(jù)包中包括校驗 位以及從機需要向主機發(fā)送的數(shù)據(jù)，需要說明的是，在本發(fā)明實施例中，主機和從機均采用 相同的數(shù)據(jù)校驗方式。
在步驟S203中，向主機發(fā)送相應(yīng)數(shù)據(jù)。
當從機向主機進行數(shù)據(jù)發(fā)送時，從機每收到主機發(fā)出的一個同步信號即發(fā)送一位 數(shù)據(jù)，此時主機數(shù)據(jù)信號在產(chǎn)生了一個低電平的暫態(tài)之后即釋放總線，完成從機向主機發(fā) 送數(shù)據(jù)的過程。在本發(fā)明實施例中，當從機向主機發(fā)送數(shù)據(jù)1時，相應(yīng)的總線傳輸信號電平 階段為1/2VCC ；當從機向主機發(fā)送數(shù)據(jù)0時，相應(yīng)的總線傳輸信號電平階段為GND。
圖3示出了本發(fā)明實施例提供的總線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的主機結(jié)構(gòu)，為了便于說明， 僅示出了與本實施例相關(guān)的部分。
在本發(fā)明實施例中，總線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)由主機1和至少一個從機2組成，且主機和 從機的時鐘信號及同步信號均由主機1產(chǎn)生，其中，主機1包括
主機時鐘信號發(fā)生電路11，產(chǎn)生主機時鐘信號，在本發(fā)明實施例中，主機時鐘信號 同時作為主機強充電控制信號，為從機進行充電。
主機數(shù)據(jù)信號發(fā)生電路12，根據(jù)主機時鐘信號發(fā)生電路11產(chǎn)生的主機時鐘信號 電平的高低以及主機當前發(fā)送的數(shù)據(jù)，產(chǎn)生相應(yīng)的主機數(shù)據(jù)信號。
信號疊加電路13，將主機時鐘信號發(fā)生電路11產(chǎn)生的主機時鐘信號與主機數(shù)據(jù) 信號發(fā)生電路12產(chǎn)生的主機數(shù)據(jù)信號疊加，生成總線傳輸信號。
強充電電路14，通過給總線一個大的電流，為從機2進行充電。
主機檢測電路15，檢測總線上的總線數(shù)據(jù)輸出信號電平高低。
從機2包括
從機數(shù)據(jù)信號發(fā)生電路21，在收到主機發(fā)出的同步信號后，根據(jù)所要發(fā)送的數(shù)據(jù) 產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)據(jù)信號，通過總線發(fā)送給主機。
從機檢測電路22，檢測總線上的總線數(shù)據(jù)傳輸信號電平高低。
作為本發(fā)明的一個實現(xiàn)示例，圖4A至圖4C分別示出了本發(fā)明實施例提供的總線 數(shù)據(jù)傳輸方法的主機部分硬件電路、從機部分硬件電路以及總線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)工作的時序，在本實現(xiàn)示例中，采用的主機時鐘信號的周期為1200US，作為同步信號的低電平暫態(tài)寬 度為lOOus。
參照圖4C，由上至下分別為主機時鐘信號、主機數(shù)據(jù)信號、從機數(shù)據(jù)信號以及總線 數(shù)據(jù)傳輸信號。主機首先通過發(fā)送數(shù)據(jù)包，命令地址為01100011的從機向主機發(fā)送數(shù)據(jù)。 具有該地址的從機在接收到主機的命令之后，通過總線向主機發(fā)送數(shù)據(jù)包，該數(shù)據(jù)包中包 括校驗位0以及需要向主機發(fā)送的數(shù)據(jù)01001101。在圖4C疊加的總線傳輸信號中，由于控 制電路中電容的存在，因此總線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的同步信號，即主機數(shù)據(jù)信號產(chǎn)生的低電平 暫態(tài)在此表現(xiàn)為一個上升沿陡坡。
在本發(fā)明實現(xiàn)示例中，主機對從機的強充電過程除了存在于時鐘信號為高電平期 間，還存在于系統(tǒng)完成一個完整的數(shù)據(jù)包傳輸之后，通過給總線一個大電流，對從機進行 5. 4ms至7. 5ms的充電過程。
在本發(fā)明實施例中，僅通過一根總線來進行總線系統(tǒng)中時鐘信號與數(shù)據(jù)信號的傳 輸，實現(xiàn)主機與從機之間的數(shù)據(jù)傳輸，并通過一根總線同時完成主機對從機的充電，而不需 要從機為自身供電，在數(shù)據(jù)傳輸量不大、數(shù)據(jù)傳輸速率不高的情況下，起到了通信線路簡 單、防雷效果好的作用，很好地節(jié)約了布線成本。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種總線數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟 將主機時鐘信號和主機數(shù)據(jù)信號同步疊加成總線傳輸信號； 將所述總線傳輸信號以數(shù)據(jù)包形式通過一根總線發(fā)送給從機。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述總線傳輸信號包括+VCC、1/2VCC、GND三 個電平階段，所述數(shù)據(jù)包包括前導位、從機地址、命令、校驗位以及數(shù)據(jù)位，Vcc為主機電源 電壓。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述將主機時鐘信號和主機數(shù)據(jù)信號同 步疊加成總線傳輸信號的步驟之前，所述方法還包括下述步驟當檢測到所述主機時鐘信號為高電平時，產(chǎn)生高電平的主機數(shù)據(jù)信號，當檢測到所述 主機時鐘信號由高電平跳變到低電平時，產(chǎn)生低電平暫態(tài)主機數(shù)據(jù)信號；當所述主機數(shù)據(jù)信號產(chǎn)生低電平暫態(tài)后，根據(jù)主機的發(fā)送數(shù)據(jù)拉高或者拉低所述主機 數(shù)據(jù)信號電平。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，當所述主機時鐘信號為高電平時，通過主機 給總線的大電流為從機進行充電，當所述主機時鐘信號為低電平時，對從機進行數(shù)據(jù)傳輸。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括下述步驟 當完成至少一個數(shù)據(jù)包傳輸后，留出一段時間專門對所述從機進行充電。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法進一步包括下述步驟 當所述主機數(shù)據(jù)信號產(chǎn)生一個低電平的暫態(tài)后，釋放總線；在釋放總線期間通過總線傳輸信號接收從機向主機發(fā)送的數(shù)據(jù)。
7.一種總線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括主機和至少一個從機，其特征在于，所述主機 和從機通過一根總線連接；所述主機包括主機時鐘信號發(fā)生電路，用于產(chǎn)生主機時鐘信號；主機數(shù)據(jù)信號發(fā)生電路，用于根據(jù)所述主機時鐘信號電平的高低以及主機發(fā)送的數(shù) 據(jù)，產(chǎn)生相應(yīng)的主機數(shù)據(jù)信號；信號疊加電路，用于將主機時鐘信號與主機數(shù)據(jù)信號疊加成總線傳輸信號； 檢測電路，用于檢測總線上的總線數(shù)據(jù)傳輸信號電平高低。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述主機還包括 強充電電路，用于通過給總線一個大電流，為從機進行充電。
9.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述從機包括從機數(shù)據(jù)信號發(fā)生電路，用于根據(jù)從機發(fā)送的數(shù)據(jù)產(chǎn)生相應(yīng)的從機數(shù)據(jù)信號； 檢測電路，用于檢測總線上的總線數(shù)據(jù)傳輸信號電平高低。
全文摘要
本發(fā)明適用于數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域，提供了一種總線數(shù)據(jù)傳輸方法，所述方法包括下述步驟將主機時鐘信號和主機數(shù)據(jù)信號同步疊加成總線傳輸信號；將所述總線傳輸信號以數(shù)據(jù)包形式通過一根總線發(fā)送給從機。本發(fā)明通過一根總線來進行總線系統(tǒng)時鐘信號與數(shù)據(jù)信號的傳輸，實現(xiàn)主機與從機之間的數(shù)據(jù)傳輸，并通過該總線同時完成主機對從機的充電，在數(shù)據(jù)傳輸量不大、數(shù)據(jù)傳輸速率不高的情況下，起到了通信線路簡單、防雷效果好的作用，很好地節(jié)約了布線成本。
文檔編號H02J7/00GK102035705SQ20101055513
公開日2011年4月27日 申請日期2010年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月23日
發(fā)明者吳后建, 喻光謀, 梁少全, 白征志 申請人:深圳市豪恩安全科技有限公司