一种单总线通信电路制造技术

本发明专利技术公开了一种单总线通信的电路，包括主机和从机。主机包括电源Power、微控制器MCU1、电阻R1、电阻R2、NPN型三极管Q1。从机包括二极管D1、电容C1、NPN三极管Q2、电阻R3、微控制器MCU2。本发明专利技术能够实现单总线的通信和供电，且成本低廉，不需要专门的物理层芯片。

A single bus communication circuit

The invention discloses a single bus communication circuit, which comprises a host computer and a slave computer. The host includes power Power, microcontroller MCU1, resistor R1, resistor R2 and NPN transistor Q1. Slave includes diode D1, capacitor C1, NPN transistor Q2, resistor R3, microcontroller MCU2. The invention can realize single bus communication and power supply, and has low cost, and does not need special physical layer chip.

【技术实现步骤摘要】
一种单总线通信电路
本专利技术涉及一种通信电路，尤其是一种单总线通信电路。
技术介绍
在一些需要节约信号线资源的通信系统中，必须尽可能的减少信号线的数量，采用单总线通信是一种较好的解决方案。即两个设备的连接通过一根信号线和一根地线，而且很多通信应用中，需要通过信号线提供电源。但是常见的OneWire总线并不适合通过信号线提供电源，而且OneWire总线需要专门的芯片支持其物理层协议，实现成本较高。有鉴于此，需要一种通过信号线提供电源和通信的单总线电路。
技术实现思路
为了克服现有单总线使用复杂、成本较高、需要专门芯片且不能够通过信号线提供电源的问题，本专利技术提供一种在单总线上供电的同时进行主从半双工通信电路。本电路实现方式简单，成本低廉，且能够通过信号线提供电源。本专利技术的电路上包括主机和从机。主机和从机通过一根信号线和一根地线连接，即单总线。主机为有源设备，从机为无源设备。主机包括电源Power、微控制器MCU1、电阻R1、电阻R2、NPN型三极管Q1。从机包括二极管D1、电容C1、NPN型三极管Q2、电阻R3、微控制器MCU2。主机方面，电源Power产生电源VCC给主机供电，并通过R1、信号线、D1、C1给从机供电。微控制器MCU1的GPIO2通过电阻R2和Q1的基极相连；信号线连接至MCU1的GPIO1以及Q1的集电极，并通过R1上拉至VCC；Q1的射极连接至地。GPIO1配置为高阻抗输入管脚，用于MCU1接收信号线的数据；GPIO2配置为输出管脚，用于MCU1向信号线发送数据。GPIO2为高电平时信号线为低电平，GPIO2为低电平时信号线为高电平。从机方面，D1阳极和信号线连接，阴极和电容C1连接，C1另外一端连接至地，D1和C1的连接处记为VDD，用于从信号线上提取电能给从机供电。MCU2的GPIO4通过电阻R3连接至Q2的基极。信号线连接至MCU2的GPIO3和Q2的集电极。Q2的射极接地。当信号线为高电平时，D1给C1充电，当C1电容电量足够时，可以用来给从机供电，这样可以从信号线上提取电源给设备供电。GPIO3配置为高阻抗输入管脚，用于MCU2接收信号线的数据；GPIO4配置为输出管脚，用于MCU2向信号线发送数据。GPIO4为高电平时信号线为低电平，GPIO2为低电平时信号线为高电平。总线处于空闲阶段时，GPIO2和GPIO4均为低电平，信号线处于高电平状态，主机电源VCC通过R1和D1给C1充电，当VDD高于从机的工作电压后，从机可以工作。总线处于开始阶段时，主机MCU1的GPIO2负责发送数据，从机MCU2的GPIO3负责接收数据。从机MCU2的GPIO4处于低电平状态。总线处于主机发送数据阶段时，主机MCU1的GPIO2负责发送数据，从机MCU2的GPIO3负责接收数据。从机MCU2的GPIO4处于低电平状态。总线处于从机应答数据阶段时，主机MCU1的GPIO1负责接收数据，从机MCU2的GPIO4负责发送数据。主机MCU1的GPIO2处于低电平状态。本专利技术采用4bit(4比特)数据为一个传输单元对待传输数据进行编码，以信号线高电平的时间长度代表传输单元的码值。假设传输单元高电平最小单位时间长度为Tp，传输单元编码规则为：(传输单元码值+1)×Tp时长的高电平。比如取Tp为1ms(1毫秒)，则4b’0000编码为：(4b’0000+1)×1ms＝1ms高电平；4b’0101编码为：(4b’0101+1)×1ms＝6ms高电平；4b’1111编码为：(4b’1111+1)×1ms＝16ms高电平。待传输数据按每4bit一组进行编码，每个编码为一个传输单元D，将待传输数据编码为传输单元组D1、D2….Dn等n个传输单元。每个传输单元Dx(x为1到n之间任意整数)的数值为4b’0000～4b’1111等16个数值中的一个，对应的其编码后的高电平时间长度为1Tp～16Tp等16个时间长度中的一个。本专利技术的数据类型分为：起始符0、起始符1、起始符2、传输单元、停止符、分界符。其中：起始符0为低电平，时间长度为Tstart0；起始符1为高电平，时间长度为Tstart1；起始符2为高电平，时间长度为Tstart2；传输单元为高电平，时间长度为(传输单元码值+1)×Tp；停止符为高电平，时间长度为Tstop，Tstop为Tp整数倍；分界符为低电平，时间长度为Tint。本专利技术的通信过程分为4个阶段：空闲阶段、开始阶段、主机发送数据阶段、从机应答数据阶段。空闲阶段信号线为高电平。开始阶段由主机发起，序列为：{起始符0、起始符1、分界符、起始符2}主机发送数据阶段由主机发起，目的在于将主机的传输单元组D1、D2….Dn等n个传输单元以及停止符依次发送给从机。在每个传输单元前，停止符前后均插入一个分界符，整个主机发送数据阶段的序列为：{分界符、D1、分界符、D2、分界符、….Dn-1、分界符、Dn、分界符、停止符、分界符}主机发送完最后一个分界符后进入空闲阶段，等待从机应答。如果一定时间Tdelay内没有收到从机应答，则认为从机没有收到数据，主机需再次执行开始阶段以及主机发送数据阶段。从机应答数据阶段由从机发起，目的在于将从机的传输单元组D1、D2….Dn等n个传输单元以及停止符依次发送给主机。在每个传输单元前，停止符前后均插入一个分界符，整个从机应答数据阶段的序列为：{分界符、D1、分界符、D2、分界符、….Dn-1、分界符、Dn、分界符、停止符、分界符}从机发送完最后一个分界符后进入空闲阶段，等待主机发送数据。本专利技术的有益效果是，本方法实现了可靠的数据通信、简单方便、容易实现且成本低廉。并且适当控制分界符Tint以及传输单元最小单位时间长度Tp的值，比如Tint≤Tp，可以让信号线在整个通信过程中绝大部分时间处于高电平状态，信号线含有较高的直流分量，可以在通信的同时给设备供电。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进一步说明。图1为信号时序图；图2为总线执行流程示意图；图3为电路示意图。具体实施方式如图1信号时序图所示，数据类型分为：起始符0、起始符1、起始符2、传输单元、停止符、分界符。其中：起始符0为低电平，时间长度为Tstart0；起始符1为高电平，时间长度为Tstart1；起始符2为高电平，时间长度为Tstart2；传输单元为高电平，时间长度为(传输单元码值+1)×Tp；停止符为高电平，时间长度为Tstop，Tstop为Tp整数倍；分界符为低电平，时间长度为Tint。本专利技术采用4bit数据为一个传输单元对待传输数据进行编码，以高电平的时间长度代表传输单元的码值。假设传输单元高电平最小单位时间长度为Tp，传输单元编码规则为：(传输单元码值+1)×Tp时长的高电平。比如取Tp为1ms(1毫秒)，则4b’0000编码为：(4b’0000+1)×1ms＝1ms高电平；4b’0101编码为：(4b’0101+1)×1ms＝6ms高电平；4b’1111编码为：(4b’1111+1)×1ms＝16ms高电平。待传输数据按每4bit一组进行编码，每个编码为一个传输单元D，将待传输数据编码为传输单元组D1、D2….Dn等n个传输单元。每个传输单元Dx(x为1到n之间任意整数)的数值为4b’0000～本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单总线通信电路，包括主机和从机，主机和从机通过一根信号线和一根地线连接；主机包括电源Power、微控制器MCU1、电阻R1、电阻R2、NPN型三极管Q1；电源Power产生系统电源VCC，微控制器MCU1的GPIO2通过电阻R2和Q1的基极相连，信号线连接至MCU1的GPIO1以及Q1的集电极，并通过R1上拉至VCC，Q1的射极连接至地；从机包括NPN型三极管Q2、电阻R3、微控制器MCU2；MCU2的GPIO4通过电阻R3连接至Q2的基极，信号线连接至MCU2的GPIO3和Q2的集电极，Q2的射极接地；主机MCU1的GPIO1配置为高阻抗输入管脚，GPIO2配置为输出管脚；从机MCU2的GPIO3配置为高阻抗输入管脚，GPIO4配置为输出管脚；其特征在于：从机还包括二极管D1、电容C1；D1阳极和信号线连接，阴极和电容C1连接，C1另外一端连接至地。

【技术特征摘要】
1.一种单总线通信电路，包括主机和从机，主机和从机通过一根信号线和一根地线连接；主机包括电源Power、微控制器MCU1、电阻R1、电阻R2、NPN型三极管Q1；电源Power产生系统电源VCC，微控制器MCU1的GPIO2通过电阻R2和Q1的基极相连，信号线连接至MCU1的GPIO1以及Q1的集电极，并通过R1上拉至VCC，Q1的射极连接至地；从机包括NPN型三极管Q2、电阻R3...

【专利技术属性】
技术研发人员：周龑，王鹏，熊壬贵，
申请(专利权)人：武汉虹创联众科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42