一种自适应单线异步通信电路和装置的制作方法

1.本实用新型涉及通信领域，尤其涉及一种自适应单线异步通信电路和装置。


背景技术：

2.在多电源电路当中，不同电源电压的数字逻辑控制接口间无法直接通信，需要进行电平转换。此外，对于相同电源电压的数字逻辑控制接口间，通信的方式多采用spi接口、i2c接口或者cmos并口等以传输电压信号的形式进行通信，而且必须同时进行数据、时钟的同步发送和同步接收。综上所述，切实需要研发一种自适应单线异步通信电路和装置，解决多电源电路中不同电源电压的数字逻辑接口间无法直接通信的问题，实现低电源电压接口高电源电压接口相互发送接收数据，提高通信效率和保证通信质量。
3.上述内容仅用于辅助理解本实用新型的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。


技术实现要素：

4.本实用新型的主要目的在于提供一种自适应单线异步通信电路和装置，旨在解决现有技术中不同电源电压的数字逻辑接口间无法直接通信的问题，实现不同电源电压接口和相同电源电压接口之间相互发送接收数据，提高通信效率和保证通信质量。
5.为实现上述目的，本实用新型提出一种自适应单线异步通信电路和装置，其特征在于，所述一种自适应单线异步通信电路：
6.包括发送端：所述发送端由发送数据生成模块和电压
‑
电流转换模块组成；
7.所述发送数据生成模块将需要发送的二进制0、1数据流生成不同脉宽的高、低电平信号序列；
8.所述电压
‑
电流转换模块，将发送数据生成模块生成的电平信号转换成电流信号并发送出去。
9.包括接收端，所述接收端由接收数据处理模块以及电流
‑
电压转换模块组成；
10.所述电流
‑
电压转换模块，用于将发送端电压
‑
电流转换模块发送的的电流信号转换成电压信号；
11.所述接收数据处理模块从电流
‑
电压转换模块输出的不同脉宽的高、低电平信号序列中提取出二进制0、1信号序列；
12.所述一种自适应单线异步通信装置运行所述一种自适应单线异步通信电路。
13.优选的，所述发送数据生成模块，该模块将二进制0、1数据流转换成不同脉宽的高、低电平信号序列。该信号序列由五个组成部分构成：启动通信指示、隔离指示、二进制数据1、二进制数据0和结束通信指示。五个部分分别用不同时钟周期宽度的高电平或者低电平进行表示，启动通信指示为持续3*n个本芯片通信时钟周期高电平脉冲；隔离指示持续n个本芯片通信时钟周期低电平脉冲；二进制数据1持续2*n个本芯片通信时钟周期高电平脉冲；二进制数据0持续n个本芯片通信时钟周期高电平脉冲；结束通信指示持续3*n个本芯片
通信时钟周期低电平脉冲，由于异步采样存在亚稳态周期，所以n的取值要求大于12。
14.优选的，所述电压
‑
电流转换模块，输入端连接发送数据生成模块，输出端连接电流
‑
电压转换模块，用于将发送数据生成模块生成的电平信号转换成电流信号并发送到电流
‑
电压转换模块，通过电压
‑
电流转换模块的结构可以看出，当电压
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电流转换模块的输入和发送数据生成模块相同的电平时，无通信电流产生，因此当线路空闲时，发送数据生成模块输出会和电压
‑
电流转换模块输入的电平保持一致，以节约功耗。
15.优选的，所述电流
‑
电压转换模块，输出端连接接收数据处理模块，用于将电压
‑
电流转换模块发送的电流信号转换为对应的电压信号，并将这些电压信号传送到接收数据处理模块对其进行处理。
16.优选的，所述接收数据处理模块，在模块上电后进入空闲状态，当输入信号出现电路接口电平对应时，启动检测，内部专门的对应电平脉宽计数器在每个时钟周期累加一次，以时钟周期为单位对电平宽度进行计数，如果对应电平脉冲持续时间大于预设的通信启动宽度，模块将记录该电平脉冲的总宽度并进入数据检测及接收的状态，否则返回空闲状态，重新等待新的电平出现。
17.本实用新型公开了一种自适应单线异步通信电路和装置，所述一种自适应单线异步通信电路包括发送端和接收端，其中：所述发送端由发送数据生成模块和电压
‑
电流转换模块组成；所述接收端由电流
‑
电压转换模块和接收数据处理模块组成，所述发送数据生成模块将需要发送的二进制0、1数据流生成不同脉宽的高、低电平信号序列；所述电压
‑
电流转换模块，将发送数据生成模块生成的电平信号转换成电流信号并发送出去；所述电流
‑
电压转换模块，将电压
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电流转换模块发送的电流信号转换成对应的电压信号；所述接收数据处理模块从电流
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电压转换模块输出的不同脉宽的高、低电平信号序列中提取出二进制0、1信号序列，实现不同电源电压的数字逻辑接口间进行异步或同步通信。本实用新型旨在解决现有技术中多电源电路中不同电源电压的数字逻辑接口间无法直接通信的问题，简化了相同电源电压的数字逻辑接口间的通信方式，只需要进行数据传输，无需同步传输时钟，支持单线通信，实现低电源电压接口和高电源电压接口相互发送或接收数据。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
19.图1为低电源电压接口向高电源电压接口发送数据电路原理图；
20.图2为低电源电压侧发送数据生成模块正常通信时输出信号序列示意图；
21.图3为高电源电压侧接收数据处理模块工作流程图；
22.图4为高电源电压接口向低电源电压接口发送数据电路原理图；
23.图5为高电源电压侧发送数据生成模块正常通信时输出信号序列示意图；
24.图6为低电源电压侧接收数据处理模块工作流程图；
25.图7为低电源电压接口向低电源电压接口发送数据电路原理图；
26.图8为高电源电压接口向高电源电压接口发送数据电路原理图。
具体实施方式
27.应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
28.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
29.在本实施例中，一种自适应单线异步通信电路和装置，其特征在于：
30.包括发送端：所述发送端由发送数据生成模块和电压
‑
电流转换模块组成；
31.所述发送数据生成模块将需要发送的二进制0、1数据流生成不同脉宽的高、低电平信号序列；
32.所述电压
‑
电流转换模块，将发送数据生成模块生成的电平信号转换成电流信号并发送出去。
33.包括接收端，所述接收端由接收数据处理模块以及电流
‑
电压转换模块组成；
34.所述电流
‑
电压转换模块，用于将发送端电压
‑
电流转换模块发送的的电流信号转换成电压信号；
35.所述接收数据处理模块从电流
‑
电压转换模块输出的不同脉宽的高、低电平信号序列中提取出二进制0、1信号序列；
36.所述一种自适应单线异步通信装置运行所述一种自适应单线异步通信电路。
37.如图1所示，在本实施例中，图1为低电源电压接口向高电源电压接口发送数据电路原理图，所述低电源电压接口向高电源电压接口发送数据电路由低电源电压侧发送数据生成模块、低电源电压侧电压
‑
电流转换模块、高电源电压侧电流
‑
电压转换模块和高电源电压侧接收数据处理模块构成。所述低电源电压侧发送数据生成模块根据用户提供的二进制0、1数据流生成不同宽度的高、低电平信号序列，高电平信号对应电压为vdd_lv, 低电平信号对应电压为gnd_lv；所述低电源电压侧电压
‑
电流转换模块将发送数据生成模块生成的电压信号转换成电流信号并发送到高电源电压侧电流
‑
电压转换模块；所述高电源电压侧电流
‑
电压转换模块将接收到的电流信号转换为电压信号，高电平信号对应电压为vdd_hv, 低电平信号对应电压为gnd_hv；所述高电源电压侧接收数据处理模块对信号序列中的0、1信号进行分析和提取。
38.如图2所示，在本实施例中，图2为低电源电压侧发送数据生成模块正常通信时输出信号序列示意图，该发送数据生成模块将二进制0、1数据流转换成不同宽度的高低电平信号序列。通过低电源电压侧电压
‑
电流转换模块的结构可以看出，当电压
‑
电流转换模块的输入为低电平时，无通信电流产生，因此当线路空闲时，低电源电压侧发送数据生成模块输出保持为低电平，以节约功耗。信号序列由五个组成部分构成：启动通信指示、隔离指示、二进制数据1、二进制数据0和结束通信指示。五个部分分别用不同时钟周期宽度的高电平或者低电平进行表示，启动通信指示为持续3*n个本芯片通信时钟周期高电平脉冲；隔离指示持续n个本芯片通信时钟周期低电平脉冲；二进制数据1持续2*n个本芯片通信时钟周期高电平脉冲；二进制数据0持续n个本芯片通信时钟周期高电平脉冲；结束通信指示持续3*n个本芯片通信时钟周期低电平脉冲，由于异步采样存在亚稳态周期，所以n的取值要求大于
12。
39.如图3所示，在本实施例中，图3为高电源电压侧接收数据处理模块工作流程图，模块上电后进入空闲状态，当输入信号出现高电平时，启动检测，内部专门的高电平脉宽计数器在每个时钟周期累加一次，以时钟周期为单位对高电平宽度进行计数，如果高电平脉冲持续时间大于预设的通信启动宽度，模块将记录该高电平脉冲的总宽度并进入数据检测及接收的状态，否则返回空闲状态，重新等待新的高电平出现。模块进入数据检测及接收状态后，内部高电平脉宽计数器对接收到的高电平脉冲进行计数并与启动脉冲宽度进行比较，如果大于启动脉冲的1/2，则作为二进制数据1，如果仅大于启动脉冲的1/8，则作为二进制数据0。模块内部还包含一个低电平脉冲宽度计数器，当低电平脉冲宽度仅大于启动脉冲的1/8时，将该低电平脉冲作为隔离指示，当低电平脉冲宽度大于预设的通信结束阈值宽度时，当前通信终止。在进行二进制数据0、1的判决过程中，由于采用的是脉冲宽度的相对比较，并不关心绝对的脉冲宽度，因此对收发两端的时钟并无同源和同频的需求。
40.如图4所示，在本实施例中，图4为高电源电压接口向低电源电压接口发送数据电路原理图。所述高电源电压接口向低电源电压接口发送数据电路由高电源电压侧发送数据生成模块、高电源电压侧电压
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电流转换模块、低电源电压侧电流
‑
电压转换模块和低电源电压侧接收数据处理模块构成。所述高电源电压侧发送数据生成模块根据用户提供的二进制0、1数据流生成不同宽度的高、低电平信号序列，高电平信号对应电压为vdd_hv, 低电平信号对应电压为gnd_hv；所述高电源电压侧电压
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电流转换模块将电平信号对应的电压信号转换成电流信号并发送到低电源电压侧电流
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电压转换模块；所述低电源电压侧电流
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电压转换模块将接收到的的电流信号转换为电压信号，高电平信号对应电压为vdd_lv, 低电平信号对应电压为gnd_lv；所述低电源电压侧接收数据处理模块对信号序列中0、1信号进行分析和提取。
41.如图5所示，在本实施例中，图5为高电源电压侧发送数据生成模块正常通信时输出信号序列示意图，该发送数据生成模块将二进制0、1数据流转换成不同宽度的高低电平信号序列。通过高电源电压侧电压
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电流转换模块的结构可以看出，当电压
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电流转换模块的输入为高电平时，无通信电流产生，因此当线路空闲时，发送数据生成模块输出保持为高电平，以节约功耗。信号序列由五个组成部分构成：启动通信指示、隔离指示、二进制数据1、二进制数据0和结束通信指示。五个部分分别用不同时钟周期宽度的高电平或者低电平进行表示，启动通信指示为持续3*n个本芯片通信时钟周期低电平脉冲；隔离指示持续n个本芯片通信时钟周期高电平脉冲；二进制数据1持续2*n个本芯片通信时钟周期低电平脉冲；二进制数据0持续n个本芯片通信时钟周期低电平脉冲；结束通信指示持续3*n个本芯片通信时钟周期高电平脉冲，由于异步采样存在亚稳态周期，所以n的取值要求大于12。
42.如图6所示，在本实施例中，图6为低电源电压侧接收数据处理模块工作流程图。模块上电后进入空闲状态，当输入信号出现低电平时，启动检测，内部专门的低电平脉宽计数器在每个时钟周期累加一次，以时钟周期为单位对低电平宽度进行计数，如果低电平脉冲持续时间大于预设的通信启动宽度，模块将记录该低电平脉冲的总宽度并进入数据检测及接收的状态，否则返回空闲状态，重新等待新的低电平出现。模块进入数据检测及接收状态后，内部低电平脉宽计数器对接收到的低电平脉冲进行计数并与启动脉冲宽度进行比较，如果大于启动脉冲的1/2，则作为二进制数据1，如果仅大于启动脉冲的1/8，则作为二进制
数据0。模块内部还包含一个高电平脉冲宽度计数器，当高电平脉冲宽度仅大于启动脉冲的1/8时，将该高电平脉冲作为隔离指示，当高电平脉冲宽度大于预设的通信结束阈值宽度时，当前通信终止。在进行二进制数据0、1的判决过程中，由于采用的是脉冲宽度的相对比较，并不关心绝对的脉冲宽度，因此对收发两端的时钟并无同源和同频的需求。
43.如图7所示，在本实施例中，图7为低电源电压接口向低电源电压接口发送数据电路原理图，所述低电源电压接口向低电源电压接口发送数据电路由低电源电压侧发送数据生成模块、低电源电压侧电压
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电流转换模块、低电源电压侧电流
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电压转换模块和低电源电压侧接收数据处理模块构成。所述低电源电压侧发送数据生成模块根据用户提供的二进制0、1数据流生成不同宽度的高、低电平信号序列，高电平信号对应电压为vdd_lv, 低电平信号对应电压为gnd_lv；所述低电源电压侧电压
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电流转换模块将电平信号对应的电压信号转换成电流信号并发送到低电源电压侧电流
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电压转换模块；所述低电源电压侧电流
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电压转换模块将接收到的电流信号转换为电压信号，高电平信号对应电压为vdd_lv, 低电平信号对应电压为gnd_lv；所述低电源电压侧接收数据处理模块对信号序列中0、1信号进行分析和提取。
44.如图8所示，在本实施例中，图8为高电源电压接口向高电源电压接口发送数据电路原理图，所述高电源电压接口向高电源电压接口发送数据电路由高电源电压侧发送数据生成模块、高电源电压侧电压
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电流转换模块、高电源电压侧电流
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电压转换模块、高电源电压侧接收数据处理模块构成。所述高电源电压侧发送数据生成模块根据用户提供的二进制0、1数据流生成不同宽度的高、低电平信号序列，高电平信号对应电压为vdd_hv, 低电平信号对应电压为gnd_hv；所述高电源电压侧电压
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电流转换模块将电平信号对应的电压信号转换成电流信号并发送到高电源电压侧电流
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电压转换模块；所述高电源电压侧电流
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电压转换模块将接收到的电流信号转换为电压信号，高电平信号对应电压为vdd_hv, 低电平信号对应电压为gnd_hv；所述高电源电压侧接收数据处理模块用于对信号序列中0、1信号进行分析和提取。
45.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。