一种数据收发器及数据传输系统技术方案

本发明专利技术公开了一种数据收发器及数据传输系统，所述数据收发器包括：驱动器；所述驱动器包括可调电流源、与所述可调电流源相连的第一单刀双掷开关和与所述可调电流源相连的第二单刀双掷开关；所述可调电流源用于通过调节电流来控制驱动能力；接收器；其中，所述数据收发器接收到的数字信号的高低电平控制所述第一单刀双掷开关和第二单刀双掷开关的开通方向。所述数据收发器实现动态调整传输驱动，降低数据传输的功耗。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及数据传输
，特别是涉及一种数据收发器及数据传输系统。
技术介绍
目前，在大型地球物理勘探系统中，比如地球物理勘探的采集站、检波器大都以串行的方式级联，其产生的数据一边传输一边汇聚。而数据收发器电路的功耗是和数据的跳变率以及线缆对信号的衰减成正比的，所以高性能指标就意味着高功耗。地球物理勘探系统对电源的需求非常敏感，各级站体需要尽量降低功耗以增长工作时间，以减少更换电源带来的人力物力和时间的消耗。因此，亟需一种适应地球物理勘探环境，低功耗的数据传输方案。目前常用的地震数据传输方法主要是低速的串行通讯技术，如RS-485、LVDS等。RS-485是由电子工业协会(Electronic Industries Associat1n，简写为ElA)制定的规范，它是一种常用的远距离差分信号传输协议，使用电压差分信号进行传输。RS-485具有传输距离远，传输速度高，抗干扰能力强等优点，其典型结构图如图1所示。RS-485采用差分信号负逻辑，-2V?-6V表示“0”，+2V?+6V表示“1”，驱动器根据输入信号改变驱动电压，确保在接收端的匹配电阻产生大于200mV的压差。为保证足够的驱动力，接收端匹配电阻的电压会达到±1.5V左右，这造成了较大的功率消耗。考虑驱动器的动态功耗，在典型4Mbps传输速率下，一对RS-485收发器的功耗大于70mW。与RS-485相对，低电压差分信号(LowVoltage Differential Signal，简写为LVDS)在线缆上传输的是电流差分信号，驱动器驱动的电流经过差分传输线缆的接收端的匹配电阻，形成环路，驱动电流在匹配电阻的两端会产生电压差，根据电流方向的不通，匹配电阻两端的电压差也不同。接收端根据匹配电阻两端的电压产生相应的0和1数字信号，完成数据传输。驱动电流的典型值为3.5mA，末端匹配电阻的典型值为100 Ω，匹配电阻两端的典型压差为±350mV，其典型结构如图2所示。低摆幅的信号使LVDS具有较高的传输速率，同时也减少了噪声。典型的350mV的匹配电阻压差计算，在4Mbps传输速率下，一对LVDS收发器的功耗约为30mW。—个传感器网络的部署受很多因素影响。其中的节点不会总是均匀地分布在一片区域中，所以节点之间的距离可能不同；对不同的采样率，链路所需的数据率也有可能变化;对不同位置的线缆，所受到的环境噪声的干扰情况也有可能不同。线缆越长，信号频率越高，或者环境噪声越大，造成的信号衰减就越严重，所需的数据传输驱动强度就越大。大部分的收发器，比如RS-485和LVDS等，为了满足特定的通信标准，驱动强度是固定不变的，所以对于不同的线缆长度、数据速率和噪声环境，现有的数据收发器的驱动强度是不变的，数据传输的功耗太大，耗能多。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种数据收发器及数据传输系统，以实现动态调整传输驱动，降低数据传输的功耗。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种数据收发器，所述数据收发器包括:驱动器;所述驱动器包括可调电流源、与所述可调电流源相连的第一单刀双掷开关和与所述可调电流源相连的第二单刀双掷开关;所述可调电流源用于通过调节电流来控制驱动能力；接收器；其中，所述数据收发器接收到的数字信号的高低电平控制所述第一单刀双掷开关和第二单刀双掷开关的开通方向。优选的，所述接收器包括:与所述第一单刀双掷开关和第二单刀双掷开关相连的接收端电阻；与所述接收端电阻并联的差分电路，用于依据所述接收端电阻两端电压的极性恢复出所述数字信号。优选的，所述第一单刀双掷开关的控制端口与所述接收端电阻的一端相连，所述第二单刀双掷开关的控制端口与所述接收端电阻的另一端相连。优选的，所述第一单刀双掷开关的第一输出端口与所述可调电流源的输出端口相连，所述第一单刀双掷开关的第二输出端口接地;所述第二单刀双掷开关的第一输出端口与所述可调电流源的输出端口相连，所述第二单刀双掷开关的第二输出端口接地。优选的，所述可调电流源包括MOS分立器件，用于通过产生恒流源，通过不同电压来控制MOS栅极电压，改变驱动电流大小;所述差分电路包括施密特比较电路，用于检测所述接收端电阻的两端电压，恢复出数字信号。本专利技术还提供一种数据传输系统，包括:第一数据节点;所述第一数据节点包括第一数据收发器、第一微处理器M⑶和第一可编程逻辑器件FPGA;所述第一数据收发器与所述第一 FPGA相连，所述第一 MCU与所述第一FPGA相连;所述第一数据收发器为上述数据收发器；与所述第一数据节点之间进行数据传输的第二数据节点；所述第一数据收发器，用于接收所述第二数据节点发送的误码率异常通知及数据链路的误码率，若所述误码率超出预设范围的最高阈值，增大驱动能力，若所述误码率超出预设范围的最低阈值，减少驱动能力。优选的，所述第二数据节点包括:第二数据收发器、第二微处理器M⑶和第二可编程逻辑器件FPGA;所述第二数据收发器与所述第二 FPGA相连，所述第二 MCU与所述第二 FPGA相连;所述第二数据收发器为上述数据收发器。优选的，所述第二数据收发器，用于检测数据链路的误码率并进行判断，若所述误码率超出预设范围，确定所述误码率异常，向所述第一数据收发器发送误码率异常通知及所述误码率。本专利技术所提供的一种数据收发器及数据传输系统，该数据收发器包括:驱动器;所述驱动器包括可调电流源、与所述可调电流源相连的第一单刀双掷开关和与所述可调电流源相连的第二单刀双掷开关;所述可调电流源用于通过调节电流来控制驱动能力;接收器；其中，所述数据收发器接收到的数字信号的高低电平控制所述第一单刀双掷开关和第二单刀双掷开关的开通方向。可见，所述数据收发器由驱动器和接收器构成，驱动器由可调电流源和一对单刀双掷开关组成，电流源可以调节电流大小来控制驱动能力，数字信号的高低电平控制单刀双掷开关的选通方向，接收器根据接收端电阻两端电压的极性恢复出数字信号，实现动态调整传输驱动，降低数据传输的功耗。【附图说明】为了更清楚地说明本专利技术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专利技术的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为现有技术中RS-485收发器的基本结构示意图；图2为现有技术中LVDS收发器的基本结构示意图；图3为本专利技术所提供一种数据收发器的结构示意图；图4为RS485、两种LVDS芯片和本专利技术数据收发器数据发送部分功耗对比图；图5为RS485、两种LVDS芯片和本专利技术数据收发器数据接收部分功耗对比图；图6为RS485、两种LVDS芯片和本专利技术数据收发器数据收发总功耗对比图；图7为本专利技术所提供一种数据传输系统的结构示意图。图8为图7中A节点的判断流程图；图9为图7中B节点的判断流程图。【具体实施方式】本专利技术的核心是提供一种数据收发器及数据传输系统，以实现动态调整传输驱动，降低数据传输的功耗。为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数据收发器，其特征在于，包括：驱动器；所述驱动器包括可调电流源、与所述可调电流源相连的第一单刀双掷开关和与所述可调电流源相连的第二单刀双掷开关；所述可调电流源用于通过调节电流来控制驱动能力；接收器；其中，所述数据收发器接收到的数字信号的高低电平控制所述第一单刀双掷开关和第二单刀双掷开关的开通方向。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：武杰，刘雪松，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34