CN101662372A - 信息和电源同线传输的串行总线系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及信息和电源同线传输的串行总线系统，其节点从总线获取电源及节点向总线发送数据和接收数据的方法；具体步骤是电源和总线通过电感L相连；总线通过二极管D1、电感L1从总线获取电源经DC－DC变换电路或三端稳压器供给节点1其它电路电源；节点信息发送端TXD经反向放大电路将高低电平放大通过电容C12及肖振电阻R1与总线相连，在TXD下降沿和上升沿在总线上产生正负尖脉冲；总线通过电容C13与节点电路的施密特电路输入端相连，当总线出现正尖脉冲后施密特电路输出为负，总线出现负尖脉冲后施密特电路输出为正；施密特电路输出与节点通信电路RXD端相连；此电路连接使多节点从总线获取电源及节点向总线发送和接收数据得到更方便的使用。
Description
技术领域
本发明属于计算机与嵌入式系统的串行总线通信传输及电源供应的技术领域，具体来说涉及信息和电源同线传输的串行总线系统。
背景技术
随着电子技术的高速发展，单片机在军事、工业、通信和仪器仪表等领域已广泛应用；尤其是以单片机为核心的嵌入式系统在电器控制和数据采集领域的应用在不断的拓展，嵌入式单片机已成为机电产品的心脏部件，控制着机电产品的工作与操作应用，使得越来越多的电器产品具有智能功能和网络功能，大大提高了工控电器、仪表及家用电器的使用方便性。嵌入式系统的串行总线系统由RS232串行总线发展到RS485串行总线及对数据块进行编码的多主系统CAN总线，这些总线系统的使用都使嵌入式系统在电器控制及数据采集中的使用得以大大提高。但所有这些总线系统的使用中，总线上每个节点除2根信号线外，均需另外的电源供应。而随着单片机和电子电路不断向微功耗的发展，总线上每个节点的电流仅几毫安到几十毫安，要使每个节点单独供电就得加大节点本身成本及线路铺设成本和安装工作量的难度，故上述条件也限制了嵌入式系统在更广泛区域特别是更低成本区域的应用。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术的不足，提供一种信息和电源同线传输的串行总线系统，可实现以单片机为核心的多节点串行总线数据采集和控制系统；能实现总线仲裁，资源共享，节点从总线获取电源及节点向总线发送数据和接收数据使用更方便。
本发明采用的技术方案是：信息和电源同线传输的串行总线系统，其节点从总线获取电源及节点向总线发送数据和接收数据的方法，该方法包括：
(a)、电源和总线连接步骤，电源和总线通过电感L相连，视总线上节点数量和总线长度可在总线上连接数个电压相同的电源；
(b)、总线各节点从总线上获取电源步骤，总线通过二极管D1、电感L1从总线获取电源后经DC-DC变换电路或三端稳压器供给节点(1)的其它电路使用；
(c)、节点向总线发送信息步骤，节点信息发送端TXD经反向放大电路将高低电平放大后通过电容C12及肖振电阻R1与总线相连，在TXD下降沿和上升沿在总线上产生正负尖脉冲；
(d)、节点从总线接收信息步骤，总线通过电容C13与节点电路的施密特电路输入端相连，当总线出现正尖脉冲后施密特电路输出为负，总线出现负尖脉冲后施密特电路输出为正；施密特电路输出与节点通信电路RXD相连。
(e)、总线上各节点均可作为主机及相互通信步骤，总线上可连接与节点(1)结构相同的数个节点，并对每个节点都编一个号，在节点需要发送信息时先连续检测总线TXD发送一个字节的时间，若总线上无信息传送则再连续检测传送一位的时间与节点号乘积的时间，若总线仍无信息传送则开始传送信息，直到与被寻址的节点通迅完毕。若总线上有信息传送则等总线空闲后重新检测并重复上过程，直到与被寻址节点通迅完成。
本发明另一方案提供多节点串行总线数据采集和控制系统的方法电源和总线的连接，步骤还可为：
电源通过高频阻尼网络(9)和总线相连，视总线上节点数量和总线长度可在总线上连接数个电压相同的电源。
总线各节点从总线上获取电源，步骤还可为：
总线通过高频阻尼网络(10)从总线获取电源后经DC-DC变换电路或三端稳压器供给节点(1)其它电路使用。
节点向总线发送信息，步骤还可为：
节点信息发送端TXD经反向放大电路将高低电平放大后通过低频阻尼网络(11)与总线相连，在TXD下降沿和上升沿在总线上产生正负尖脉冲；
节点从总线接收信息，步骤还可为：
总线通过低频阻尼网络(12)与节点电路的施密特电路输入端相连，当总线出现正尖脉冲后施密特电路输出为负，总线出现负尖脉冲后施密特电路输出为正；施密特电路输出与节点通信电路RXD相连。
本发明系统电路简单实用，而且使用效果明显；其成本较现有技术有较大幅度的降低，提高了该系统的实用性。
附图说明
图1是本发明的原理结构图
图2是本发明的原理结构框图
具体实施方式
参照图1，如图中的实施例所示，信息和电源同线传输的串行总线系统；其电路中节点从总线获取电源及节点向总线发送数据和接收数据的方法，该方法包括：
1、电源和总线连接步骤，电源和总线通过电感L相连，视总线上节点数量和总线长度可在总线上用相同方法连接一个或多个电压相同的电源；总线上各节点所需电源和传递信息均在两根总线上传送；总线上所有节点用公用电源供电；
2、总线各节点从总线上获取电源步骤，总线通过二极管D1、电感L1从总线获取电源后经整流、滤波及DC-DC变换电路或三端稳压器供给节点1其它电路使用；
3、节点向总线发送信息步骤，总线上每个节点发送信息端TXD经反向放大电路将高低电平放大后通过电容C12及肖振电阻R1耦合到总线上，在TXD下降沿和上升沿在总线上形成正负尖脉冲；
4、节点从总线接收信息步骤，接收端从总线通过电容C13与节点电路的施密特电路输入端相连，当总线出现正尖脉冲后施密特电路输出为负，总线出现负尖脉冲后施密特电路输出为正；施密特电路的输出端与节点的信息接收端RXD相连；其TXD与RXD相位相同；
5、总线上各节点均可作为主机及相互通信步骤，总线上可连接与节点1结构相同的数个节点，各节点均可作主机就存在总线仲裁，本系统的总线每个节点都固定编一个号，在节点需要发送信息时先连续检测总线TXD发送一个字节的时间，若总线上无信息传送则再连续检测传送一位的时间与节点号乘积的时间，若总线仍无信息传送则开始传送信息，依次确定总线使用权；总线上其它节点此期间全部处于接收状态，直到与被寻址的节点通迅完毕。若总线上有信息传送则等总线空闲后重新检测并重复上过程，直到与被寻址节点通迅完成。
参照图2，如图中的实施例所示，信息和电源同线传输的串行总线系统；其电路连接中节点串行总线数据采集和控制系统的方法还包括
1、电源和总线的连接步骤为：
电源通过高频阻尼网络(9)和总线相连，视总线上节点数量和总线长度可在总线上用相同方法连接数个电压相同的电源。
2、总线各节点从总线上获取电源步骤为：
总线通过高频阻尼网络(10)从总线获取电源后经DC-DC变换电路或三端稳压器供给节点(1)其它电路使用。
3、节点向总线发送信息步骤为：
节点信息发送端TXD经反向放大电路将高低电平放大后通过低频阻尼网络(11)与总线相连，在TXD下降沿和上升沿在总线上产生正负尖脉冲；
4、节点从总线接收信息步骤为：
总线通过低频阻尼网络(12)与节点电路的施密特电路输入端相连，当总线出现正尖脉冲后施密特电路输出为负，总线出现负尖脉冲后施密特电路输出为正；施密特电路输出与节点通信电路RXD相连。
5、总线上各节点均可作为主机及相互通信步骤为：
总线上可连接与节点1结构相同的数个节点，各节点均可作主机就存在总线仲裁，本系统的总线每个节点都固定编一个号，在节点需要发送信息时先连续检测总线TXD发送一个字节的时间，若总线上无信息传送则再连续检测传送一位的时间与节点号乘积的时间，若总线仍无信息传送则开始传送信息，依次确定总线使用权；总线上其它节点此期间全部处于接收状态，直到与被寻址的节点通迅完毕。若总线上有信息传送则等总线空闲后重新检测并重复上过程，直到与被寻址节点通迅完成。
另外，也可以直接用RS232串行总线和RS485串行总线的成熟软件略经修改后使用。
Claims (8)
1、一种信息和电源同线传输的串行总线系统，节点从总线获取电源及节点向总线发送数据和接收数据的方法，其特征在于该方法包括：
a、电源和总线连接步骤，电源和总线通过电感L相连，视总线上节点数量和总线长度可在总线上连接数个电压相同的电源；
b、总线各节点从总线上获取电源步骤，总线通过二极管D1、电感L1从总线获取电源后经DC-DC变换电路或三端稳压器供给节点(1)的其它电路使用；
c、节点向总线发送信息步骤，节点信息发送端TXD经反向放大电路将高低电平放大后通过电容C12及肖振电阻R1与总线相连，在TXD下降沿和上升沿在总线上产生正负尖脉冲；
d、节点从总线接收信息步骤，总线通过电容C13与节点电路的施密特电路输入端相连，当总线出现正尖脉冲后施密特电路输出为负，总线出现负尖脉冲后施密特电路输出为正；施密特电路输出与节点通信电路RXD相连；
e、总线上各节点均可作为主机及相互通信步骤，总线上各节点对每个节点都编一个号，在节点需要发送信息时先连续检测总线TXD发送一个字节的时间，若总线上无信息传送则再连续检测传送一位的时间与节点号乘积的时间，若总线仍无信息传送则开始传送信息，直到与被寻址的节点通迅完毕。若总线上有信息传送则等总线空闲后重新检测并重复上过程，直到与被寻址节点通迅完成。
2、根据权利要求1所述的信息和电源同线传输的串行总线系统，其特征在于电源和总线的连接，具体步骤如下：
电源通过高频阻尼网络(9)和总线相连，视总线上节点数量和总线长度可在总线上连接数个电压相同的电源。
3、根据权利要求1所述的信息和电源同线传输的串行总线系统，其特征在于总线各节点从总线上获取电源，具体步骤如下：
总线通过高频阻尼网络(10)从总线获取电源后经DC-DC变换电路或三端稳压器供给节点(1)的其它电路使用。
4、根据权利要求1所述的信息和电源同线传输的串行总线系统，其特征在于节点向总线发送信息，具体步骤如下：
节点信息发送端TXD经反向放大电路将高低电平放大后通过低频阻尼网络(11)与总线相连，在TXD下降沿和上升沿在总线上产生正负尖脉冲；
5、根据权利要求1所述的信息和电源同线传输的串行总线系统，其特征在于节点从总线接收信息，具体步骤如下：
总线通过低频阻尼网络(12)与节点电路的施密特电路输入端相连，当总线出现正尖脉冲后施密特电路输出为负，总线出现负尖脉冲后施密特电路输出为正；施密特电路输出与节点通信电路RXD相连；
6、根据权利要求1所述的信息和电源同线传输的串行总线系统，其特征在于总线上可连接与节点(1)结构相同的数个节点，各节点所需电源和传递信息均在两根总线上传送。
7、根据权利要求1所述的信息和电源同线传输的串行总线系统，其特征在于每个节点的电源都从总线上获得。
8、根据权利要求1所述的信息和电源同线传输的串行总线系统，其特征在于节点信息发送端TXD与节点信息接收端RXD相位相同。
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