CN105680968A - 一种单向串行传输装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种单向串行传输装置，其中包括发送模块、传输模块和接收模块，发送模块和接收模块通过传输模块连接；发送模块包括多路第一输入通道和单路第一输出通道，发送模块用于将各路第一输入通道中输入的数据信号通过不同频率的时钟信号复用到一个输出信号上，通过第一输出通道输出；传输模块用于接收第一输出通道的输出信号，将输出信号发送到接收模块；接收模块包括多路第二输出通道和相同数量并与第二输出通道一一对应的第二输入通道，每路第二输入通道与对应的第二输出通道间设有通道接收器，通道接收器用于从获取自传输模块发送的所述输出信号中提取预设频率的数据信号，第二输出通道用于输出对应通道接收器提取的数据信号。

Description

一种单向串行传输装置
技术领域
本发明涉及串行传输技术领域，尤其涉及一种单向串行传输装置。
背景技术
在电子产品的设计中常会出现多对多的连接情况，例如连接器、CPLD等管脚数量较多的器件在连接时，往往需要多条传输线进行连接。现有技术中，可以通过串行传输方式解决上述问题，其优点为传输时传输线占用数量少，连接简单等。
传统的单向串并转换电路芯片有常用的74595等时域调制电路，这种电路一般要求输入端和输出端均使用类似的芯片或电路完成数据的串并转换，另外还需要提供额外的电源，从而导致成本较高，且电路复杂。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种单向串行传输装置来解决现有的串行传输装置成本较高、电路复杂的问题。
具体地，本发明是通过如下技术方案实现的：
一种单向串行传输装置，所述装置包括发送模块、传输模块和接收模块，其中发送模块和接收模块通过传输模块连接；
所述发送模块包括多路第一输入通道和单路第一输出通道，发送模块用于将各路第一输入通道中输入的数据信号通过不同频率的时钟信号复用到一个输出信号上，并通过第一输出通道输出；
所述传输模块用于接收第一输出通道的输出信号，并将所述输出信号发送到所述接收模块；
所述接收模块包括多路第二输出通道和相同数量并与所述第二输出通道一一对应的第二输入通道，每路第二输入通道与对应的第二输出通道间设有通道接收器，所述通道接收器用于从获取自传输模块发送的所述输出信号中提取预设频率的数据信号，第二输出通道用于输出对应通道接收器提取的数据信号。
进一步的，所述发送模块用于以时分复用的方式传输数据信号，每帧的时隙数量与第一输入通道数量相同且一一对应，按照时隙选择对应的第一输入通道以对应的时钟信号通过传输模块传输数据信号。
进一步的，所述发送模块，包括选择控制器、选择器和多频率发生器；其中所述多频率发生器用于生成不同频率的时钟信号；所述选择控制器用于接收各路第一输入通道输入的数据信号，并选择其中一路数据信号发送至选择器；所述选择器用于选择与获取自选择控制器的数据信号对应的时钟信号复用到所述输出信号上，并将所述输出信号通过第一输出通道输出。
进一步的，所述发送模块还包括电源输入通道，该电源输入通道输入高电平。
进一步的，所述发送模块，还用于在数据信号为高电平时，控制与该数据信号所对应的时隙选通为对应的时钟信号；在数据信号为低电平时，控制与该数据信号所对应的时隙选通为所述电源输入通道的高电平。
进一步的，所述传输模块还连接馈电电路，所述馈电电路用于线上供电。
进一步的，所述馈电电路包括储能电容。
进一步的，所述通道接收器包括带通滤波器，所述带通滤波器用于从所述输出信号中提取与自身滤波频率对应的数据信号，各带通滤波器的带通频率两两不同，且与发送模块所生成的时钟信号的各个不同频率一一对应。
进一步的，所述通道接收器还包括滤波保持器，所述滤波保持器用于滤除时钟信号及帧间隔。
进一步的，所述通道接收器还包括缓冲器，所述缓冲器用于对输出信号进行整形。
由此可见，本发明可以为不同的通道的数据信号生成不同频率的时钟信号，并通过复用传输线来传输不同数据信号对应的不同频率的时钟信号，再通过不同滤波频率的通道接收器获取每个频率对应的数据信号。本发明能够实现单传输线转多传输线的单向传输，并且可用分立元件实现接收以及线上供电，因此电路简单、占用传输线少、成本较低。
附图说明
图1是本发明一种示例性实施方式中的一种单向串行传输装置的结构示意图；
图2是本发明一种示例性实施方式中的供电电路的示意图；
图3是本发明一种示例性实施方式中的通道接收器的示意图；
图4是本发明一种示例性实施方式中的波形图。
具体实施方式
为了解决现有技术存在的问题，本发明提供一种单向串行传输装置，可以为不同的通道的数据信号生成不同频率的时钟信号，并通过复用传输线来传输不同数据信号对应的不同频率的时钟信号，再通过不同滤波频率的通道接收器获取每个频率对应的数据信号。本发明能够实现单传输线转多传输线的单向传输，并且可用分立元件实现接收以及线上供电，因此电路简单、占用传输线少、成本较低。
请参考图1，是本发明一种示例性实施方式中的一种单向串行传输装置的结构示意图，本发明可以通过硬件或软、硬件结合来实现，例如可以但不限于使用CPLD和/或分立元件实现，其中该装置包括发送模块10、传输模块20和接收模块30，其中发送模块10和接收模块30通过传输模块20连接；
所述发送模块10包括多路第一输入通道和单路第一输出通道，发送模块10用于将各路第一输入通道中输入的数据信号通过不同频率的时钟信号复用到一个输出信号上，并通过第一输出通道输出；
所述传输模块20用于接收第一输出通道的输出信号，并将所述输出信号发送到所述接收模块30；在本发明优选的实施例中，所述传输模块20可以为传输线，所述传输线用于单向串行传输。
所述接收模块30包括多路第二输出通道和相同数量并与所述第二输出通道一一对应的第二输入通道，每路第二输入通道与对应的第二输出通道之间设置有通道接收器301，所述通道接收器301用于从获取自传输模块发送的所述输出信号中提取预设频率的数据信号，第二输出通道用于输出对应通道接收器301提取的数据信号。
相比于现有技术，本发明可以利用不同频率的时钟信号来标识对应输入通道的数据信号，并通过将时钟信号复用到一个输出信号上来传输不同数据信号对应的不同频率的时钟信号，再通过不同滤波频率的通道接收器获取每个频率对应的数据信号。因此本发明能够实现单传输线转多传输线的单向传输，并且可用分立元件实现接收以及线上供电，因此电路简单、占用传输线少、成本较低。
在本发明可选的实施例中，所述发送模块10具体用于以时分复用的方式传输数据信号，每帧的时隙数量与第一输入通道数量相同且一一对应，按照时隙选择对应的第一输入通道，再以对应的时钟信号通过传输模块20传输数据信号。
另外如图1所示，在本发明可选的实施例中，所述发送模块10可以包括选择控制器101、选择器102和多频率发生器103；其中所述多频率发生器103用于生成不同频率的时钟信号；所述选择控制器101用于接收各路第一输入通道输入的数据信号，并选择其中一路数据信号发送至选择器102；所述选择器102用于选择与获取自选择控制器101的数据信号对应的时钟信号复用到所述输出信号上，并将所述输出信号通过第一输出通道输出。由于多频率发生器103可以为与数据信号对应的第一输入通道的生成不同频率的时钟信号，使每个第一输入通道对应一个不同频率的时钟信号，从而可以用于标识不同的数据信号。并且每个时钟信号会独立发送到选择器102，可以使选择器102选择数据信号对应的时钟信号复用到所述输出信号上，并将所述输出信号通过第一输出通道输出，从而能够实现单传输线转多传输线的单向传输，简化电路、降低成本。
更进一步的，所述选择控制器101还可以把连续的时间分割成长度相等的时段，这些时段可以称为“帧”。帧的数量随着时间的增长而增多，帧的周期大小取决于通道接收器301的性能。选择控制器101进一步可以根据第一输入通道数量设置每帧的时隙数量，把每帧分割成若干相等长度的时隙，其中每帧的时隙个数与第一输入通道个数相同且一一对应，并可以按照时隙选择与第一输入通道对应的时钟信号以时分复用的方式通过传输模块20传输。所述选择器102可以根据选择控制器101为数据信号分配的第一输入通道，在与第一输入通道对应的时隙中选择与该第一输入通道对应的时钟信号时分复用到一个输出信号上，并将该输出信号通过第一输出通道发送至传输模块20。通常所述选择器102通常包括电子单刀多掷开关，用于受选择控制器101控制，在任意一个时刻，控制只有一个时钟信号进入传输模块20，从而可以通过在传输模块20上使用频率调制及时分复用进行串行传输数据，实现多个信号的串行传输。
在本发明可选的实施例中，所述发送模块10还包括电源输入通道104，该电源输入通道104可输入高电平。
另外，所述发送模块10还用于在数据信号为高电平时，控制与该数据信号所对应的时隙选通为对应的时钟信号；在数据信号为低电平时，控制与该数据信号所对应的时隙选通为所述电源输入通道104的高电平。
在可选的实施例中，所述传输模块还连接馈电电路，所述馈电电路可以用于线上供电，例如接收机的电路供电。进一步的，所述馈电电路还可以包括储能电容，用于提供电压。所述馈电电路也可以通过分立元件实现。请参考图2，是本发明一种示例性实施方式中的供电电路的示意图。其中，“SERIAL_IN”连接传输模块20的输出端，“SERIAL_IN”串联一个电阻R，并通过一个二极管D隔离并连接一个储能电容C。图1中的电源输入通道104可以输出高电平，从而可以一定程度上保证线上供电充足，可用于小电流供电。
在本发明可选的实施例中，所述通道接收器301包括带通滤波器3011，所述带通滤波器3011用于从所述输出信号中提取与自身滤波频率对应的数据信号，所述带通滤波器3011的带通频率两两不同，且与发送模块10所生成的时钟信号的各个不同频率一一对应。当收到传输模块20中的第一输出信号时，可以通过所述带通滤波器3011通过带通滤波获取对应频率的数据信号。从而可以通过分离不同频率的时钟信号，提取对应的数据信号。
在本发明可选的实施例中，所述通道接收器301还包括滤波保持器3012，所述滤波保持器3012用于滤除时钟信号及帧间隔的影响，时钟信号进入滤波保持器后波形会被滤除，便于持续一定时间的电平信号。
在本发明可选的实施例中，所述通道接收器301还包括缓冲器3013，所述缓冲器3013用于对输出信号进行整形。
上述通道接收器301可以通过分立元件实现，请参考图3，是本发明一种示例性实施方式中的通道接收器301的示意图。其中包括带通滤波器、滤波保持器和缓冲器三个部分组成。带通滤波器由图3中的“HFP高通滤波器”和“LFP低通滤波器”共同组成，“HOLD”为滤波保持器，“BUFFER”为缓冲器。经过编码的时钟信号从“SERIAL_IN”管脚输入，所述“SERIAL_IN”即为图1中的传输模块20，当“SERIAL_IN”中有对应的通道的时钟信号时，则“ONE_DATA_OUT”输出低电平，“ONE_DATA_OUT”对应图1中的输出信号。
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面对本发明该方案作进一步地详细说明。
请参考图4，是本发明一种示例性实施方式中的波形图，其中包括该单向串行传输装置中各点的波形，假设有两个输入数据信号，即输入1、输入2；两个输出数据信号，即输出1、输出2；两个通道选择信号，即选通1、选通2；两个时钟信号，即时钟1、时钟2。则对应各端口的波形如图4所示。
由于有两个通道，因此每帧分为2个时隙。通道1对应每帧的第一个时隙，即时隙1、3、5、7、9、11，通道2对应每帧的第二个时隙，即时隙2、4、6、8、10、12。选通1、选通2的信号为选择控制器101为输入1、输入2生成的通道选择信号。当选通为高电平时，选择器102在当前时隙中选择与该选通通道对应的输入信号为高电平的输入信号所对应的时钟信号进入传输线；当选通为低电平时，选择器选择限制高电平进入传输线。举例来讲，在时隙1中，对应的选通1为高电平，且输入1也为高电平，则选择器102可以选择对应的时钟1的时钟信号进入传输线中，则传输线与时隙1对应的位置的信号为时钟1的时钟信号；同理，在时隙2中对应的选通2为高电平，且输入2也为高电平，则选择器102可以选择对应的时钟2的时钟信号进入传输线中，则传输线与时隙2对应的位置的信号为时钟2的时钟信号；在时隙4中，对应的选通2为低电平，则选择器102可以选择闲置高电平进入传输线中，则传输线与时隙4对应的位置的信号为闲置高电平；在时隙7中，对应的选通2为高电平，且输入2也为高电平，则选择器可以选择对应的时钟2的时钟信号进入传输线中，则传输线与时隙7对应的位置的信号为时钟2的时钟信号；其他时隙的信号选择方法相似，此处不再一一赘述。经过信号编码后得到传输线所示的波形。当传输线的信号到达带通滤波器后，由于带通1的滤波频率与时钟1的频率相同，带通2的滤波频率与时钟2的频率相同，因此经过带通滤波器后，得到带通1、带通2的波形。再经过滤波保持器将时钟滤除后，得到滤波保持1、滤波保持2的波形，在经过缓冲器的信号整形后，得到输出1、输出2的波形。可以看见输入与输出间有一定的延迟，但在实际使用中，帧长度远远小于输入的脉宽，故这个影响可以忽略。另外，若该装置应用于要求不高的场合时，如点灯等应用中，滤波保持也可以去掉。从而可以实现单传输线转多传输线的单向传输，并且可用分立元件实现接收以及线上供电，简化电路，并且占用传输线少、成本较低。
对于装置实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本申请方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种单向串行传输装置，其特征在于，所述装置包括发送模块、传输模块和接收模块，其中发送模块和接收模块通过传输模块连接；
所述发送模块包括多路第一输入通道和单路第一输出通道，发送模块用于将各路第一输入通道中输入的数据信号通过不同频率的时钟信号复用到一个输出信号上，并通过第一输出通道输出；
所述传输模块用于接收第一输出通道的输出信号，并将所述输出信号发送到所述接收模块；
所述接收模块包括多路第二输出通道和相同数量并与所述第二输出通道一一对应的第二输入通道，每路第二输入通道与对应的第二输出通道间设有通道接收器，所述通道接收器用于从获取自传输模块发送的所述输出信号中提取预设频率的数据信号，第二输出通道用于输出对应通道接收器提取的数据信号。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述发送模块用于以时分复用的方式传输数据信号，每帧的时隙数量与第一输入通道数量相同且一一对应，按照时隙选择对应的第一输入通道以对应的时钟信号通过传输模块传输数据信号。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述发送模块，包括选择控制器、选择器和多频率发生器；其中所述多频率发生器用于生成不同频率的时钟信号；所述选择控制器用于接收各路第一输入通道输入的数据信号，并选择其中一路数据信号发送至选择器；所述选择器用于选择与获取自选择控制器的数据信号对应的时钟信号复用到所述输出信号上，并将所述输出信号通过第一输出通道输出。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述发送模块还包括电源输入通道，该电源输入通道输入高电平。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，
所述发送模块，还用于在数据信号为高电平时，控制与该数据信号所对应的时隙选通为对应的时钟信号；在数据信号为低电平时，控制与该数据信号所对应的时隙选通为所述电源输入通道的高电平。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述传输模块还连接馈电电路，所述馈电电路用于线上供电。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，
所述馈电电路包括储能电容。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述通道接收器包括带通滤波器，所述带通滤波器用于从所述输出信号中提取与自身滤波频率对应的数据信号，各带通滤波器的带通频率两两不同，且与发送模块所生成的时钟信号的各个不同频率一一对应。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述通道接收器还包括滤波保持器，所述滤波保持器用于滤除时钟信号及帧间隔。
10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述通道接收器还包括缓冲器，所述缓冲器用于对输出信号进行整形。
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