CN101431389B - 一种电路及其信号的传输方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电路及其信号的传输方法，包括发送端和接收端，两者之间通过信号线连接，其中，所述发送端包括第一时序控制模块与发送端口；所述接收端包括接收端口、周期判断模块、第二时序控制模块、时钟模块、第一计数器和比较器。所述传输方法为，将外部信号经过发送端编码后输出脉冲信号至接收端，接收端将脉冲信号解码后，输出解码后的信号。采用上述方案，可以实现单线串行高速传输，且电路结构简单，成本低。

Description

一种电路及其信号的传输方法
技术领域
本发明属于电路信号传输技术领域，特别涉及一种电路及其信号的传输方法。
背景技术
电子电路之间的通讯方式主要分为并行通讯和串行通讯，并行通讯的优点是通讯协议简单，缺点是信号线较多；串行通讯的优点是信号线较少(比如单根信号线)，容易实现远距离传输，缺点是通讯协议复杂，也就是接口电路复杂。
典型的单线串行传输有UART(Universal Asynchronous ReceiverTransmitter)串行总线、曼彻斯特编码(Manchester Encoding)等实现方式，目前的单线传输方式普遍存在的缺点是，系统实现较复杂、编码协议繁琐或者传输速率较低。
例如，在UART串行总线传输系统中，主要包括接收器和发送器。接收器接收到的异步信号通过接收器完成串行/并行的转换，形成异步数据帧；发送器将CPU发出的8位数据进行并行/串行转换，从发送器发出。UART的帧格式包括线路空闲状态(idle，高电平)、起始位(startbit，低电平)、数据位(da-tabits)、校验位(parity bit，可选)和停止位(stop bit)。这种格式是由起始位和停止位来实现字符的同步，容易产生误差累积，为避免出现判断错误，将使其传输速率受到限制，仅为几百kbit/s。
而曼彻斯特编码方式虽然可以实现高速的串行传输，但是由于其对信号的编码逻辑比较复杂，增加了该方式实现的难度和成本。
因此，现有技术存在缺陷，需要改进。
发明内容
本发明为了解决现有技术中的不足，特别涉及一种电路及其信号的传输方法。
本发明的技术方案如下：
一种电路，包括通过信号线连接的发送端与接收端；
所述发送端包括：第一时序控制模块与发送端口，用于接收外部的第一同步脉冲及第一数据信号，还用于发送脉冲信号至接收端；
所述接收端包括：接收端口、周期判断模块、第二时序控制模块、时钟模块、第一计数器和比较器，用于接收发送端发出的脉冲信号，还用于向外部输出第二同步信号及第二数据信号；
所述第一时序控制模块，用于根据所述第一同步脉冲，对所述第一数据信号进行检测，转换为所述脉冲信号，通过所述发送端口发送至所述接收端口；
所述接收端口，用于接收所述脉冲信号，分别发送至所述第二时序控制模块及所述周期判断模块；
所述时钟模块，用于产生工作时钟信号，分别发送至所述第二时序控制模块与所述周期判断模块；
所述周期判断模块，还与所述比较器相连，使用所述工作时钟信号，对所述脉冲信号进行周期判断，计算得到所述脉冲信号的周期值的一半，发送至所述比较器；
所述第二时序控制模块，用于根据所述工作时钟信号，对所述脉冲信号进行检测，根据检测结果控制所述第一计数器和所述比较器，并向外部输出所述第二同步脉冲；
所述第一计数器，用于根据所述第二时序控制模块的控制进行计数，将计数结果发送到所述比较器；
所述比较器，用于根据所述第二时序控制模块的控制，按照预设置比较规则对所述第一计数器的计数结果与所述周期判断模块的脉冲信号周期值的一半进行比较，并根据比较结果输出所述第二数据信号。
本发明实施例中，所述时钟模块设置在所述第二时序控制模块内部。
本发明实施例中，所述第一时序控制模块包括判断模块及转换模块；所述判断模块，用于判断所述第一同步脉冲的有效性，在所述第一同步脉冲有效时，由所述第一时序控制模块对所述第一数据信号进行采样；所述转换模块，用于根据采样结果，生成不同宽度的脉冲信号。
本发明实施例中，所述第二时序控制模块包括计数器使能模块，用于在检测到有效的所述脉冲信号时，在所述脉冲信号的有效时间内使能所述第一计数器，对所述脉冲信号进行计数，控制所述第一计数器将计数结果发送到所述比较器。
本发明实施例中，所述周期判断模块包含第二计数器及除法器；
所述第二计数器，用于对所述脉冲信号的若干个脉冲周期进行计数，并将计数结果发送给所述除法器；所述除法器，用于对所述若干个脉冲周期的计数结果求取平均值的一半，作为所述脉冲信号周期值的一半，发送至所述比较器。
本发明实施例中，所述发送端口及所述接收端口，至少包括差分驱动端口或单端驱动端口其中之一。
本发明实施例中，所述比较器设置存储单元，用于存储所述预设置比较规则；其中，所述预设置比较规则为：
当所述脉冲信号的脉冲宽度小于所述脉冲信号周期值的一半时，设置所述第二数据信号输出值为0；
当所述脉冲信号的脉冲宽度大于所述脉冲信号周期的一半时，设置所述第二数据信号输出值为1；
当所述脉冲信号的脉冲宽度等于所述脉冲信号周期的一半时，中止所述第二数据信号输出值的发送。
本发明另一实施例中，所述比较器设置存储单元，用于存储所述预设置比较规则；其中，所述预设置比较规则为：
当所述脉冲信号的脉冲宽度小于所述脉冲信号周期值的一半时，设置所述第二数据信号输出值为1；
当所述脉冲信号的脉冲宽度大于所述脉冲信号周期的一半时，设置所述第二数据信号输出值为0；
当所述脉冲信号的脉冲宽度等于所述脉冲信号周期的一半时，中止所述第二数据信号输出值的发送。
一种信号的传输方法，应用于上述任一所述电路中，包含如下步骤：
A、系统预设时间长度Tmin、Tmax、T1、T0，接收端工作时钟周期Trec及脉冲信号周期T，并满足预设时间规则；其中，时间长度Tmin和Tmax用于限定接收端工作时钟周期Trec的取值范围，时间长度T1和T0用于表示所述脉冲信号周期T的脉冲宽度。
B、在发送端，接收第一同步脉冲与第一数据信号，根据所述第一同步脉冲，对所述第一数据信号进行检测，根据检测结果，分别输出脉冲宽度为T0的脉冲信号和输出脉冲宽度为T1的脉冲信号至接收端；其中所述第一数据信号的数据周期等于T；
C、在接收端，根据工作时钟对所述脉冲信号的脉冲宽度和若干个连续的所述脉冲信号周期计数，将其脉冲宽度与其若干周期平均值的一半，根据预设置判断规则进行比较，并根据比较结果，输出第二数据信号的逻辑0或逻辑1；
D、在接收端，当所述脉冲信号结束，且所述第二数据信号产生后，输出所述第二同步脉冲。
本发明实施例中，步骤A中，所述预设时间规则为：Tmin<Trec<Tmax；Tmax<T0<(0.5T-Tmax)；(0.5T+Tmax)<T1<(T-Tmax)。
本发明实施例，所述步骤B中：所述检测结果为1时，发送端发送一个脉冲宽度为T1，且周期为T的脉冲信号；
所述检测结果为0时，发送端发送一个脉冲宽度为T0，且周期为T的脉冲信号。
其中，述步骤C中，所述预设置判断规则为：
当所述脉冲信号的脉冲宽度小于所述脉冲信号周期值的一半时，设置所述第二数据信号输出值为0；
当所述脉冲信号的脉冲宽度大于所述脉冲信号周期的一半时，设置所述第二数据信号输出值为1；
当所述脉冲信号的脉冲宽度等于所述脉冲信号周期的一半时，中止所述第二数据信号输出值的发送。
本发明另一实施例，所述步骤B中：所述检测结果为1时，发送端发送一个脉冲宽度为T0，且周期为T的脉冲信号；
所述检测结果为0时，发送端发送一个脉冲宽度为T1，且周期为T的脉冲信号。
其中，所述步骤C中，所述预设置判断规则为：
当所述脉冲信号的脉冲宽度小于所述脉冲信号周期值的一半时，设置所述第二数据信号输出值为1；
当所述脉冲信号的脉冲宽度大于所述脉冲信号周期的一半时，设置所述第二数据信号输出值为0；
当所述脉冲信号的脉冲宽度等于所述脉冲信号周期的一半时，中止所述第二数据信号输出值的发送。
本发明实施例中，所述第一同步脉冲和所述第二同步脉冲，为高有效脉冲或低有效脉冲其中之一。
采用上述方案，电路结构简单，制造成本低，并且在编解码逻辑简单的基础上，还可以实现信号的高速传输，提高了工作效率。
附图说明
图1为本发明实施例的电路结构示意图；
图2为本发明实施例的另一电路结构示意图
图3为本发明实施例发送端第一时序控制模块编码时序图；
图4为本发明实施例接收端第二时序控制模块解码时序图；
图5为本发明另一实施例发送端第一时序控制模块编码时序图；
图6为本发明另一实施例接收端第二时序控制模块解码时序图。
具体实施方式
下面通过附图及较优实施例，对本发明作进一步详细说明。
实施例1
参照图1，一种电路，包括通过信号线103连接的发送端101与接收端102；
所述发送端101包括：第一时序控制模块与发送端口，用于接收外部的sync_send第一同步脉冲105及date_send第一数据信号104，还用于发送脉冲信号至接收端；
所述接收端102包括：接收端口、周期判断模块、第二时序控制模块、时钟模块、第一计数器和比较器，用于接收发送端101发出的脉冲信号，还用于向外部输出sync_rec第二同步信号106及data_rec第二数据信号107；
所述第一时序控制模块，用于根据所述第一同步脉冲，对所述第一数据信号进行检测，转换为所述脉冲信号，通过所述发送端口发送至所述接收端口。本实施例中，在第一时序控制模块中，还设置有判断模块及转换模块所述判断模块，用于判断所述第一同步脉冲的有效性，在所述第一同步脉冲有效时，由所述第一时序控制模块对所述第一数据信号104进行采样；所述转换模块，用于根据采样结果，生成不同宽度的脉冲信号。
所述接收端口，用于接收所述脉冲信号，分别发送至所述第二时序控制模块及所述周期判断模块；
所述时钟模块，用于产生工作时钟信号，分别发送至所述第二时序控制模块与所述周期判断模块。这里需要指出的是，所述时钟模块还可以设置与所述第二时序控制中。
所述周期判断模块，还与所述比较器相连，使用所述工作时钟信号，对所述脉冲信号进行周期判断，计算得到所述脉冲信号的周期值的一半，发送至所述比较器；
所述第二时序控制模块，用于根据所述工作时钟信号，对所述脉冲信号进行检测，根据检测结果控制所述第一计数器和所述比较器，并向外部输出所述第二同步脉冲。需要指出的是，本实施例中，所述第二时序控制模块还可以包括计数器使能模块，用于在检测到有效的所述脉冲信号时，在所述脉冲信号的有效时间内使能所述第一计数器，对所述脉冲信号进行计数，控制所述第一计数器将计数结果发送到所述比较器。
所述第一计数器，用于根据所述第二时序控制模块的控制进行计数，将计数结果发送到所述比较器；
所述比较器，用于根据所述第二时序控制模块的控制，按照预设置比较规则对所述比较器的计数结果与所述周期判断模块的脉冲信号周期值的一半进行比较，并根据比较结果输出所述第二数据信号。
本实施例中，所述发送端口及所述接收端口可以都为差分驱动端口。
采用上述电路，电路结构简单，制造成本低，可以实现信号的高速传输。
实施例2
参照图2，本实施例在实施例1的基础上，接收端102中的所述周期判断模块，包含第二计数器及除法器。
所述第二计数器，用于对所述脉冲信号的若干个脉冲周期进行计数，并将计数结果发送给所述除法器；
所述除法器，用于对所述若干个脉冲周期的计数结果求取平均值的一半，作为所述脉冲信号周期值的一半，发送至所述比较器。
本实施例中，所述发送端口及所述接收端口可以都为单端驱动端口。
采用上述电路，可以更精确、更加快速的传输信号。
实施例3
参照图2，图3及图4，本实施例提供了一种信号的传输方法，可应用于上述各个实施例所述的电路中，该传输方法包含如下步骤：
A、系统预设时间长度Tmin、Tmax、T1、T0，接收端工作时钟周期Trec及脉冲信号周期T，并满足预设时间规则；
B、在发送端101，接收第一同步脉冲105与第一数据信号104，根据所述第一同步脉冲105，对所述第一数据信号进行检测，根据检测结果，分别输出脉冲宽度为T0的脉冲信号和输出脉冲宽度为T1的脉冲信号至接收端；其中所述第一数据信号104的数据周期等于T；
C、在接收端102，根据工作时钟对所述脉冲信号的脉冲宽度和若干个连续的所述脉冲信号周期计数，将其脉冲宽度与其若干周期平均值的一半，根据预设置判断规则进行比较，并根据比较结果，输出第二数据信号107的逻辑0或逻辑1；
D、在接收端102，当所述脉冲信号结束，且所述第二数据信号107产生后，输出所述第二同步脉冲106。
本发明实施例中，步骤A中，例如，所述预设时间规则为：Tmin<Trec<Tmax；Tmax<T0<(0.5T-Tmax)；(0.5T+Tmax)<T1<(T-Tmax)。
所述步骤B中：例如，所述检测结果为1时，发送端发送一个脉冲宽度为T1，且周期为T的脉冲信号；所述检测结果为0时，发送端101发送一个脉冲宽度为T0，且周期为T的脉冲信号。
图3中，发送端101时序图，根据上述判断方法，sync_send第一同步信号105对data_send第一数据信号104的判断结果依次为0、1、1。因此，发送出的data_ser脉冲信号相应的高电平时间依次为T0、T1、T1。
其中，所述步骤C中，所述预设置判断规则可以为：
当所述脉冲信号的脉冲宽度小于所述脉冲信号周期值的一半时，设置所述第二数据信号107输出值为0；即，根据预设置判断规则进行比较，当所述脉冲信号的脉冲宽度小于所述脉冲信号周期值的一半时，输出第二数据信号107的值为逻辑0；
当所述脉冲信号的脉冲宽度大于所述脉冲信号周期的一半时，设置所述第二数据信号107输出值为1；即，根据预设置判断规则进行比较，当所述脉冲信号的脉冲宽度大于所述脉冲信号周期值的一半时，输出第二数据信号107的值为逻辑1；
当所述脉冲信号的脉冲宽度等于所述脉冲信号周期的一半时，中止所述第二数据信号107输出值的发送；即，根据预设置判断规则进行比较，当所述脉冲信号的脉冲宽度等于所述脉冲信号周期的一半时，可以中止所述第二数据信号107输出值的发送。当然，在实际应用中，也可以根据实际情况，选择输出第二数据信号107的值为逻辑1或逻辑0。
图4接收端102时序图中，周期判断模块中的第二计数器在时间t时刻完成对data_ser脉冲信号连续9个脉冲周期的计数，得到计数值72，并由周期判断模块中的除法器得出上述8个脉冲周期的计数平均值的一半为4，作为信号data_ser脉冲信号的周期平均值的一半
Figure G2008102270419D00111
同样，若在t时刻之前的值为3。第一计数器的计数结果N依次为2、6、7，因为2<3，6>4，7>4，所以data_rec第二数据信号107的值依次解码为0、1、1。
本实施例中，第二时序控制模块还可以在data_ser脉冲信号的上升沿输出sync_rec第二同步信号的脉冲信号。
采用上述传输方法，编码逻辑简单，并且可以实现信号的告诉传输，提高了工作效率。
实施例4
参照图5及图6，本实施例与实施例4不同之处在于，本实施例中步骤B中：
所述检测结果为1时，发送端发送一个脉冲宽度为T0，且周期为T的脉冲信号；
所述检测结果为0时，发送端发送一个脉冲宽度为T1，且周期为T的脉冲信号。
则在图5中，发送端101时序图，根据上述判断方法，sync_send第一同步信号105对data_send第一数据信号104的判断结果依次为1，0，0。因此，发送出的data_ser脉冲信号相应的高电平时间依次为T0、T1、T1。
其中，步骤C中，所述预设置判断规则可以为：
当所述脉冲信号的脉冲宽度小于所述脉冲信号周期值的一半时，设置所述第二数据信号107输出值为1；
当所述脉冲信号的脉冲宽度大于所述脉冲信号周期的一半时，设置所述第二数据信号107输出值为0；
当所述脉冲信号的脉冲宽度等于所述脉冲信号周期的一半时，中止所述第二数据信号107输出值的发送。
图6接收端102时序图中，周期判断模块中的第二计数器在时间t时刻完成对data_ser脉冲信号连续9个脉冲周期的计数，得到计数值72，并由周期判断模块中的除法器得出上述8个脉冲周期的计数平均值的一半为4，作为信号data_ser脉冲信号的周期平均值的一半
Figure G2008102270419D00131
同样，若
Figure G2008102270419D00132
在t时刻之前的值为3。第一计数器的计数结果N依次为2、6、7，因为2<3，6>4，7>4，所以data_rec第二数据信号107的值依次解码为1、0、0。
其余与实施例3原理相同，在此不再赘述。
采用上述传输方法，编码逻辑简单，并且可以实现信号的告诉传输，提高了工作效率。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (12)

1.一种单线串行传输电路，其特征在于，包括通过信号线连接的发送端与接收端；
所述发送端包括：第一时序控制模块与发送端口，用于接收外部的第一同步脉冲及第一数据信号，还用于发送脉冲信号至接收端；
所述接收端包括：接收端口、周期判断模块、第二时序控制模块、时钟模块、第一计数器和比较器，用于接收发送端发出的脉冲信号，还用于向外部输出第二同步脉冲及第二数据信号；
所述第一时序控制模块，用于根据所述第一同步脉冲，对所述第一数据信号进行检测，转换为所述脉冲信号，通过所述发送端口发送至所述接收端口；
所述接收端口，用于接收所述脉冲信号，分别发送至所述第二时序控制模块及所述周期判断模块；
所述时钟模块，用于产生工作时钟信号，分别发送至所述第二时序控制模块与所述周期判断模块；
所述周期判断模块，还与所述比较器相连，使用所述工作时钟信号，对所述脉冲信号进行周期判断，计算得到所述脉冲信号的周期值的一半，发送至所述比较器；
所述第二时序控制模块，用于根据所述工作时钟信号，对所述脉冲信号进行检测，根据检测结果控制所述第一计数器和所述比较器，并向外部输出所述第二同步脉冲；
所述第二时序控制模块包括计数器使能模块，用于在检测到有效的所述脉冲信号时，在所述脉冲信号的有效时间内使能所述第一计数器，对所述脉冲信号进行计数，控制所述第一计数器将计数结果发送到所述比较器。
所述第一计数器，用于根据所述第二时序控制模块的控制进行计数，将计数结果发送到所述比较器；
所述比较器，用于根据所述第二时序控制模块的控制，按照预设置比较规则对所述第一计数器的计数结果与所述周期判断模块的脉冲信号周期值的一半进行比较，并根据比较结果输出所述第二数据信号。
2.根据权利要求1所述的单线串行传输电路，其特征在于，所述第一时序控制模块包括判断模块及转换模块；
所述判断模块，用于判断所述第一同步脉冲的有效性，在所述第一同步脉冲有效时，由所述第一时序控制模块对所述第一数据信号进行采样；
所述转换模块，用于根据采样结果，生成不同宽度的脉冲信号。
3.根据权利要求1所述的单线串行传输电路，其特征在于，所述周期判断模块包含第二计数器及除法器；
所述第二计数器，用于对所述脉冲信号的若干个脉冲周期进行计数，并将计数结果发送给所述除法器；
所述除法器，用于对所述若干个脉冲周期的计数结果求取平均值的一半，作为所述脉冲信号周期值的一半，发送至所述比较器。
4.根据权利要求1所述的单线串行传输电路，其特征在于，所述发送端口及所述接收端口，至少包括差分驱动端口或单端驱动端口其中之一。
5.根据权利要求1所述的单线串行传输电路，其特征在于，所述比较器设置存储单元，用于存储所述预设置比较规则；
其中，所述预设置比较规则为：
当所述脉冲信号的脉冲宽度小于所述脉冲信号周期值的一半时，设置所述第二数据信号输出值为0；
当所述脉冲信号的脉冲宽度大于所述脉冲信号周期的一半时，设置所述第二数据信号输出值为1；
当所述脉冲信号的脉冲宽度等于所述脉冲信号周期的一半时，中止所述第二数据信号输出值的发送。
6.根据权利要求1所述的单线串行传输电路，其特征在于，所述比较器设置存储单元，用于存储所述预设置比较规则；
其中，所述预设置比较规则为：当所述脉冲信号的脉冲宽度小于所述脉冲信号周期值的一半时，设置所述第二数据信号输出值为1；
当所述脉冲信号的脉冲宽度大于所述脉冲信号周期的一半时，设置所述第二数据信号输出值为0；
当所述脉冲信号的脉冲宽度等于所述脉冲信号周期的一半时，中止所述第二数据信号输出值的发送。
7.一种信号的传输方法，应用于权利要求1至6任一权利要求所述电路中，其特征在于，包含如下步骤：
A、系统预设时间长度Tmin、Tmax、T1、T0，接收端工作时钟周期Trec及脉冲信号周期T，并满足预设时间规则；所述预设时间规则为：Tmin<Trec<Tmax；Tmax<T0<（0.5T－Tmax）；（0.5T+Tmax）<T1<（T－Tmax）；
B、在发送端，接收第一同步脉冲与第一数据信号，根据所述第一同步脉冲，对所述第一数据信号进行检测，根据检测结果，分别输出脉冲宽度为T0的脉冲信号和输出脉冲宽度为T1的脉冲信号至接收端；其中所述第一数据信号的数据周期等于T；
C、在接收端，根据工作时钟对所述脉冲信号的脉冲宽度和若干个连续的所述脉冲信号周期计数，将其脉冲宽度与其若干周期平均值的一半，根据预设置判断规则进行比较，并根据比较结果，输出第二数据信号的逻辑0或逻辑1；
D、在接收端，当所述脉冲信号结束，且所述第二数据信号产生后，输出第二同步脉冲。
8.根据权利要求7所述的传输方法，其特征在于，所述步骤B中:
所述检测结果为1时，发送端发送一个脉冲宽度为T1，且周期为T的脉冲信号；
所述检测结果为0时，发送端发送一个脉冲宽度为T0，且周期为T的脉冲信号。
9.根据权利要求7所述的传输方法，其特征在于，所述步骤B中：
所述检测结果为1时，发送端发送一个脉冲宽度为T0，且周期为T的脉冲信号；
所述检测结果为0时，发送端发送一个脉冲宽度为T1，且周期为T的脉冲信号。
10.根据权利要求7所述的传输方法，其特征在于，所述步骤C中，所述预设置判断规则为：
当所述脉冲信号的脉冲宽度小于所述脉冲信号周期值的一半时，设置所述第二数据信号输出值为0；
当所述脉冲信号的脉冲宽度大于所述脉冲信号周期的一半时，设置所述第二数据信号输出值为1；
当所述脉冲信号的脉冲宽度等于所述脉冲信号周期的一半时，中止所述第二数据信号输出值的发送。
11.根据权利要求7所述的传输方法，其特征在于，所述步骤C中，所述预设置判断规则为：
当所述脉冲信号的脉冲宽度小于所述脉冲信号周期值的一半时，设置所述第二数据信号输出值为1；
当所述脉冲信号的脉冲宽度大于所述脉冲信号周期的一半时，设置所述第二数据信号输出值为0；
当所述脉冲信号的脉冲宽度等于所述脉冲信号周期的一半时，中止所述第二数据信号输出值的发送。
12.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一同步脉冲和所述第二同步脉冲，为高有效脉冲或低有效脉冲其中之一。
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