CN110830397B - 基于hbs的衰减电阻自适应方法、通讯电路及多联机组 - Google Patents

基于hbs的衰减电阻自适应方法、通讯电路及多联机组 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于HBS的衰减电阻自适应方法、通讯电路及多联机组,主机和从机均连接有通讯芯片,通讯芯片的两个差分输入引脚各自通过衰减电阻串联在总线上;衰减电阻自适应方法包括以下步骤:主机发送预设频率的校验通讯信号,从机接收经过其通讯芯片处理后的通讯信号并检测实际频率,将实际频率与预设频率进行比较,根据比较结果调节衰减电阻的阻值。本发明可以实现衰减电阻的自适应调节,保证了主从机之间信号传递的准确性,而且通用化程度高,降低调试成本。

Description

基于HBS的衰减电阻自适应方法、通讯电路及多联机组
技术领域
本发明涉及HBS协议通讯技术领域,尤其涉及基于HBS的衰减电阻自适应方法、通讯电路及多联机组。
背景技术
当前多联机组内机与线控器的通讯系统多为日本的Home Bus System,简称HBS通讯系统。该通讯系统使用差模电感与耦合电容实现了供电直流和通讯载波的分离,达到通讯供电线路的一体化。该通讯电路一般采用专用的通讯芯片实现总线差分信号到主控芯片接收信号的转换,其中串联在总线到通讯芯片之间的衰减电阻是信号能否有效传输的关键,一般通过多次实验来确定相应的阻值,这种方式非常耗费时间人力,而且由于不同厂家通讯芯片的解码能力不同,需要采用的衰减电阻大小也有所不同,不仅需要花费二次的开发成本,也不利于电路和物料的通用化。
因此,如何设计可以高效调节阻值的衰减电阻自适应方法是业界亟待解决的技术问题。
发明内容
为了解决现有HBS通讯系统依靠人工实验选取阻值、效率低下的缺陷,本发明提出基于HBS的衰减电阻自适应方法、通讯电路及多联机组。
本发明采用的技术方案是,设计基于HBS的衰减电阻自适应方法,主机和从机均连接有通讯芯片,通讯芯片的两个差分输入引脚各自通过衰减电阻串联在总线上;衰减电阻自适应方法包括以下步骤:主机发送预设频率的校验通讯信号,从机接收经过其通讯芯片处理后的通讯信号并检测实际频率,将实际频率与预设频率进行比较,根据比较结果调节衰减电阻的阻值。
根据比较结果调节衰减电阻的阻值包括:若实际频率小于预设频率,则将衰减电阻的阻值调小;和/或,若实际频率大于预设频率,则将衰减电阻的阻值调大;和/或,若实际频率等于预设频率,则衰减电阻保持不变。
衰减电阻的阻值调节方式包括:根据比较结果将衰减电阻的阻值增加或减小设定刻度。
衰减电阻的阻值调节方式包括:预设多个不同的可选阻值,根据比较结果将衰减电阻的阻值切换到大于或小于其当前阻值的可选阻值。
当实际频率等于预设频率时,主机停止发送校验通讯信号。
主机和从机的通讯芯片型号相同,通讯芯片的两个差分输入引脚串联的衰减电阻相同。
通讯芯片具有标识码,当实际频率等于预设频率时,将衰减电阻的阻值和对应通讯芯片的标识码存储到数据库中。
衰减电阻自适应方法还包括:获取通讯芯片的标识码,判断数据库中是否存在该标识码;若是则将衰减电阻的阻值调节到该标识码对应的阻值,主机和从机进入正常工作模式;否则主机和从机进入校验模式,主机发送预设频率的校验通讯信号。
本发明还提出了一种基于HBS的通讯电路,包括:通过总线通讯的主机和从机,主机和从机均连接有通讯芯片,通讯芯片的两个差分输入引脚各自通过衰减电阻连接在总线上,通讯芯片的两个差分输出引脚连接在总线上,衰减电阻的阻值采用上述衰减电阻自适应方法进行调节。
本发明还提出了一种基于HBS的多联机组,多联机组采用上述的通讯电路。
与现有技术相比,本发明的主机采用固定的通讯频率向总线发送固定的校验数据,通过检测从机接收到的频率变化来调整衰减电阻的大小,实现衰减电阻的自适应调节,保证了主从机之间信号传递的准确性。而且,本发明的自适应方法可以用在不同型号的通讯芯片的衰减电阻调节上,使用同样的电路与物料,通用化程度高,降低调试成本。
附图说明
下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明,其中:
图1是本发明中通讯芯片的外部电路示意图;
图2是本发明中通讯芯片的差分输入引脚内部电路示意图;
图3是本发明中衰减电阻选取合适时主机与从机的通讯波形图;
图4是本发明中衰减电阻选值偏大时主机与从机的通讯波形图;
图5是本发明中衰减电阻选值偏小时主机与从机的通讯波形图。
具体实施方式
本发明提出的衰减电阻自适应方法是基于HBS通讯电路,通讯电路包括通过总线通讯的主机和从机,主机和从机均连接有通讯芯片,由于通讯芯片的主要作用是电平转换,也可以称为电平转换芯片。此处的主机是指发出信号的设备,从机是接收信号的设备,主从机的状态可以互换,以多联机组中的内机和线控器为例,当内机作为发出信号的主机时,线控器作为接收信号的从机,当线控器作为发出信号的主机时,内机作为接收信号的从机。
通讯芯片的两个差分输入引脚各自通过衰减电阻串联在总线上,通讯芯片的两个差分输出引脚连接在总线上,一般来说,主机和从机的通讯芯片型号相同,主机和从机的通讯芯片外部拓扑电路结构相同,通讯芯片的两个差分输入引脚串联的衰减电阻相同,通讯芯片常见采用MM1192通信芯片,其本身自带编解码电路,具有可靠性高和外围电路简单等优点。
如图1所示,总线有BUS_P1支线和BUS_P2支线,通讯芯片的两个差分输入引脚分别为16引脚和15引脚,16引脚串联衰减电阻Rs1和电容C1后连接到BUS_P1支线上,15引脚串联衰减电阻Rs2和电容C2后连接到BUS_P2支线上,电阻Rs1和电阻Rs2的阻值相同,电容C1和电容C2的电容值相同。通讯芯片的两个差分输出引脚分别为9引脚和10引脚,9引脚串联电感L1和电容C3后接到BUS_P1支线上,10引脚串联电感L2和电容C4后接到BUS_P2支线上,电感L1和电感L2的电感量相同,电容C3和电容C4的电容值相同。通讯芯片的输入引脚为6引脚,其连接主机(从机)的主控芯片的输出引脚,通讯芯片的输出引脚为1引脚,其连接主机(从机)的主控芯片的输入引脚。
如图2所示,通讯芯片内部设有与两个差分输入引脚连接的比较器,比较器的同相输入端连接15引脚,衰减电阻Rs2的输入端电压为V2,比较器的同相输入端再通过电阻Rin2连接基准电压Vz,比较器的同相输入端电压为VIN2,比较器的反相输入端连接16引脚,衰减电阻Rs1的输入端电压为V1,比较器的反相输入端再通过电阻Rin1连接基准电压Vz,比较器的反相输入端电压为VIN1,电阻Rin2和电阻Rin1的阻值相同,不同型号的芯片可以选用不同的基准电压Vz。
通讯芯片实现总线差分信号到主控芯片接收信号的处理逻辑如下:VIN1=(V1-Vz)*Rin1/(Rs1+Rin1) ;VIN2 = (V2-Vz)*Rin2/(Rs2+Rin2);当VIN1- VIN2>VRS则差分放大器输出为低电平,当VIN2- VIN1>VRS则差分放大器输出为高电平。差分放大器经过比较器从输出引脚向其连接的主控芯片输出可读的通讯信号,VRS与转换芯片的转换精度有关,不同芯片精度不同,所需要的衰减电阻选取也不同。
图3示出了衰减电阻选取合适时主机与从机的通讯波形,其中波形1是主机发出的通讯信号,波形2是从机接收到的经其通讯芯片转换处理后的通讯信号,波形3是从机15引脚的通讯信号,波形4是从机16引脚的通讯信号,从图3中可以看出当衰减电阻选取合适时,从机接收到的通讯信号完整,跟随主机发送的通讯信号,且频率与主机发出的通讯信号一致。
图4示出了衰减电阻选值偏大时主机与从机的通讯波形,其中波形1是主机发出的通讯信号,波形2是从机接收到的经其通讯芯片转换处理后的通讯信号,波形3是从机15引脚的通讯信号,波形4是从机16引脚的通讯信号,从图4中可以看出当衰减电阻选值偏大时,从机接收到的部分信号出现丢失,从机接收到的通讯信号的实际频率会比主机发送的通信信号的频率小,需要调小衰减电阻的阻值使其恢复正常。
图5示出了衰减电阻选值偏小时主机与从机的通讯波形,其中波形1是主机发出的通讯信号,波形2是从机接收到的经其通讯芯片转换处理后的通讯信号,波形3是从机15引脚的通讯信号,波形4是从机16引脚的通讯信号,从图5中可以看出当衰减电阻选值偏小时,过冲信号经衰减后剩余幅值偏大,导致从机接收到干扰信号,出现大小波,此时从机接收到的通讯信号的实际频率会比主机发送的通信信号的频率大,需要调大衰减电阻的阻值使其恢复正常。
基于HBS通讯协议的特性,本发明的衰减电阻自适应方法包括以下步骤:主机和从机进入校验模式,主机的主控芯片向其通讯芯片发送预设频率的校验通讯信号,主机的通讯芯片将校验通讯信号进行转换处理后通过两个差分输出引脚发送到总线上,从机的通讯芯片的两个差分输入引脚接收总线上的差分信号,经过比较器转换处理后向从机的主控芯片输出通讯信号,检测从机接收到的通讯信号的实际频率,将实际频率与预设频率进行比较,再根据比较结果调节衰减电阻的阻值。
根据比较结果调节衰减电阻的逻辑如下:若实际频率小于预设频率,则将衰减电阻的阻值调小;若实际频率大于预设频率,则将衰减电阻的阻值调大;若实际频率等于预设频率,则衰减电阻保持不变,主机和从机退出校验模式,进入正常工作模式。需要说明的是,主机发送的预设频率可根据实际需要设计大小。
衰减电阻的阻值调节方式有两种,第一种是根据比较结果将衰减电阻的阻值增加或减小设定刻度,设定刻度可以根据实际情况设定为1K、2K或者其他数值,每次调节完成后返回主机发送预设频率的校验通讯信号这一步,直至从机接收到的通讯信号的实际频率与预设频率相同。第二种是预设多个不同的可选阻值,根据比较结果将衰减电阻的阻值切换到大于或小于其当前阻值的可选阻值,每次切换完成后返回主机发送预设频率的校验通讯信号这一步,直至从机接收到的通讯信号的实际频率与预设频率相同。
进一步的,通讯芯片具有标识码,该标识码可为通讯芯片的ID,当实际频率等于预设频率时,将衰减电阻阻值和其通讯芯片的标识码存储到数据库中,每次使用自适应方法时,先获取通讯芯片的标识码,判断数据库中是否存在该标识码;若是则将衰减电阻的阻值调节到该标识码对应的阻值,主机和从机进入正常工作模式;否则主机和从机进入校验模式,主机发送预设频率的校验通讯信号,此设计可以大大提高自适应方法的匹配效率。
当然,实际应用时,也可以将通过人工实验确定不同通讯芯片对应的衰减电阻阻值,存入到数据库中,通讯芯片使用时根据其标识码自动从数据库中查找对应阻值,选用该阻值的衰减电阻,将阻值可调的衰减电阻调节至该阻值。
本发明还提出了具有HBS通讯电路的多联机组,多联机组的内机和线控器采用该HBS通讯电路,内机上电后,给线控器供电,线控器上电稳定后,内机与线控器进入通讯前的校验模式,校验模式中,主机连续的发送预设频率的高低电平,此高低电平信号即为校验通讯信号,当从机接收到的通讯信号的实际频率与预设频率相同时,从机发送反馈信号至主机,主机和从机退出校验模式,进入正常工作模式。
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作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于HBS的衰减电阻自适应方法,主机和从机均连接有通讯芯片,所述通讯芯片的两个差分输入引脚各自通过衰减电阻连接在总线上;
其特征在于,所述衰减电阻自适应方法包括以下步骤:所述主机发送预设频率的校验通讯信号,所述从机接收经过其通讯芯片处理后的通讯信号并检测实际频率,将所述实际频率与所述预设频率进行比较,根据比较结果调节所述衰减电阻的阻值。
2.如权利要求1所述的衰减电阻自适应方法,其特征在于,所述根据比较结果调节所述衰减电阻的阻值包括:
若所述实际频率小于所述预设频率,则将所述衰减电阻的阻值调小;
和/或,若所述实际频率大于所述预设频率,则将所述衰减电阻的阻值调大;
和/或,若所述实际频率等于所述预设频率,则所述衰减电阻保持不变。
3.如权利要求1所述的衰减电阻自适应方法,其特征在于,所述衰减电阻的阻值调节方式包括:根据比较结果将所述衰减电阻的阻值增加或减小设定刻度。
4.如权利要求1所述的衰减电阻自适应方法,其特征在于,所述衰减电阻的阻值调节方式包括:预设多个不同的可选阻值,根据比较结果将所述衰减电阻的阻值切换到大于或小于其当前阻值的可选阻值。
5.如权利要求1所述的衰减电阻自适应方法,其特征在于,当所述实际频率等于所述预设频率时,所述主机停止发送所述校验通讯信号。
6.如权利要求1所述的衰减电阻自适应方法,其特征在于,所述主机和从机的通讯芯片型号相同,所述通讯芯片中两个差分输入引脚串联的衰减电阻相同。
7.如权利要求1至6任一项所述的衰减电阻自适应方法,其特征在于,所述通讯芯片具有标识码,当所述实际频率等于所述预设频率时,将所述衰减电阻的阻值和对应通讯芯片的标识码存储到数据库中。
8.如权利要求7所述的衰减电阻自适应方法,其特征在于,还包括:获取所述通讯芯片的标识码,判断所述数据库中是否存在该标识码;若是则将衰减电阻的阻值调节到该标识码对应的阻值,所述主机和从机进入正常工作模式;否则所述主机和从机进入校验模式,所述主机发送预设频率的校验通讯信号。
9.一种基于HBS的通讯电路,包括:通过总线通讯的主机和从机,所述主机和从机均连接有通讯芯片,所述通讯芯片的两个差分输入引脚各自通过衰减电阻连接在总线上,所述通讯芯片的两个差分输出引脚连接在所述总线上;其特征在于,所述衰减电阻的阻值采用如权利要求1至8任一项所述衰减电阻自适应方法进行调节。
10.一种基于HBS的多联机组,其特征在于,所述多联机组采用如权利要求9所述的通讯电路。
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