CN111866618A - 无干扰的单线温度传输协议及装置 - Google Patents

无干扰的单线温度传输协议及装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种无干扰的单线温度传输协议及装置，其包含有：温度处理单元，单线接口单元。针对温度的表达格式，主机发送下拉长度为Tleadus的引导脉冲，温度传感器装置发送百位的数据0～9，在单线上可以接受到1～10个脉冲，其周期为Tdataus；主机再次发送引导脉冲，温度传感器装置发送十位数据；主机再次发送引导脉冲，温度传感器装置发送个位数据；主机再次发送引导脉冲，温度传感器装置发送十分位数据；主机再次发送引导脉冲，温度传感器装置发送百分位数据。本专利能够克服DS1820单线读数据时下拉脉时，发生中断程序，导致数据采集的错误，同时，温度表达精度高，温度范围广，具有显著的经济效益。

Description

无干扰的单线温度传输协议及装置
技术领域
本发明涉及电子通讯技术领域，具体地，涉及无干扰的单线温度传输协议及装置。
背景技术
在单线传输的探头和蓝牙无线传输的相结合的电路系统中，蓝牙的传输在MCU中需要使用到中断程序。在MCU发送数据引导的下拉脉冲，遇到MCU执行蓝牙发送程序时，就会导致这一位的数据发生错误。在设备长期运行来看，就会出现一个温度异常的点，比正常的温度高很多或低很多。采用这种脉冲权重传输的方式，就会避免这种概率很低的温度异常。
这种温度的输出格式比脉冲输出(如国外芯片LMT01)的格式的toggle数目要少。表达120度的时候，LMT01需要2720个toggle，而本方案只需要6个toggle就可以了。而且在接受单线上的toggle时，系统主机不能被中断，否则就会有影响。本发明在这方面做了改进：每个数据位之前需要引导脉冲。这样软件就可以自主选择时机发送引导脉冲。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种无干扰的单线温度传输协议及装置。
根据本发明提供的一种无干扰的单线温度传输协议及装置，其特征在于，包括：温度处理单元、单线接口单元、时钟产生电路以及非易失可编程逻辑单元；
所述温度处理单元、时钟产生电路以及非易失可编程逻辑单元分别通过单线接口单元与外部MCU连接；
温度处理单元包括：模拟数字转换器，温度寄存器；
模拟数字转换器的结果保存在温度寄存器，单线接口单元输出温度寄存器的值；
单线接口单元用于识别主机发送的引导脉冲和发送相应数据位的脉冲，从而主机根据脉冲数的个数得到实际的温度值
优选地，所述模拟数字转换器将温度敏感的二极管电压转变成含有温度意义的数字信号码流。
优选地，所述温度寄存器将数字信号码流进行滤波处理得到温度值；
N比特的温度寄存器以二进制补码的格式保存这个温度值
优选地，所述时钟产生电路：
通过数级NR倒宽长比的反相器和电容构成环形振荡器电路，连接到触发器电路的时钟端CP，Q端和D端通过反相器连接，从Q端输出稳定的时钟CLK；
通过电压比较电路产生复位信号连接到触发器的RSTn。
优选地，所述单线接口单元：
通过温度解码器电路将N位温度寄存器解码成4位的百位、4位的十位、4位的个位、4位的十分位及4位的百分位；
在检测的到OD上的长下拉脉冲，选择器选择输出相对应位数到PWM输出电路中，从而在OD端口上下拉MN1管的栅极，从而在端口上形成脉冲输出；
所述温度解码器电路设置于在温度处理单元中；
选择器设置于单线接口单元。
优选地，所述单线接口单元用于识别主机发送的引导脉冲：
主机发送下拉脉冲的宽度为Tdataus。用于指示温度传感器输出下一权重为的数据。
优选地，所述实际温度值：
Temp＝100*(N0-1)+10*(N1-1)+(N2-1)+0.1*(N3-1)+0.01*(N4-1)-TOFT
TOFT的值可以根据实际的应用，在内部使用非易失可编程逻辑单元改变，可以表示负的温度和正的温度。
优选地，所述非易失可编程逻辑单元：
在芯片掉电后上电仍然能够读出之前存储值的器件，用于存储温度偏移TOFT的值。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明主机将端口配置成计时器模式，从而对脉冲进行计数，计时器模式不占用MCU的计算资源，有独立的时钟源和寄存器，不受中断程序的影响。从而保证了单线的数据传输不会受到干扰。
2、本专利能够克服DS1820单线读数据时下拉脉时，发生中断程序，导致数据采集的错误，同时，温度表达精度高，温度范围广，具有显著的经济效益。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明提供的温度传感器的单线连接示意图。
图2为本发明提供的温度传感器的温度传输的单线协议示意图。
图3为本发明提供的传统的DS1820单线传输中单个数据的传输示意图。
图4为本发明提供的芯片内部结构示意图。
图5为本发明提供的单线接口单元内部结构示意图。
图6为本发明提供的时钟产生电路示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
根据本发明提供的一种无干扰的单线温度传输协议及装置，其特征在于，包括：温度处理单元、单线接口单元、时钟产生电路以及非易失可编程逻辑单元；
所述温度处理单元、时钟产生电路以及非易失可编程逻辑单元分别通过单线接口单元与外部MCU连接；
温度处理单元包括：模拟数字转换器，温度寄存器；
模拟数字转换器的结果保存在温度寄存器，单线接口单元输出温度寄存器的值；
单线接口单元用于识别主机发送的引导脉冲和发送相应数据位的脉冲，从而主机根据脉冲数的个数得到实际的温度值
具体地，所述模拟数字转换器将温度敏感的二极管电压转变成含有温度意义的数字信号码流。
具体地，所述温度寄存器将数字信号码流进行滤波处理得到温度值；
N比特的温度寄存器以二进制补码的格式保存这个温度值
具体地，所述时钟产生电路：
通过数级NR倒宽长比的反相器和电容构成环形振荡器电路，连接到触发器电路的时钟端CP，Q端和D端通过反相器连接，从Q端输出稳定的时钟CLK；
通过电压比较电路产生复位信号连接到触发器的RSTn。
具体地，所述单线接口单元：
通过温度解码器电路将N位温度寄存器解码成4位的百位、4位的十位、4位的个位、4位的十分位及4位的百分位；
在检测的到OD上的长下拉脉冲，选择器选择输出相对应位数到PWM输出电路中，从而在OD端口上下拉MN1管的栅极，从而在端口上形成脉冲输出；
所述温度解码器电路设置于在温度处理单元中；
选择器设置于单线接口单元。
具体地，所述单线接口单元用于识别主机发送的引导脉冲：
主机发送下拉脉冲的宽度为Tdataus。用于指示温度传感器输出下一权重为的数据。
具体地，所述实际温度值：
Temp＝100*(N0-1)+10*(N1-1)+(N2-1)+0.1*(N3-1)+0.01*(N4-1)-TOFT
TOFT的值可以根据实际的应用，在内部使用非易失可编程逻辑单元改变，可以表示负的温度和正的温度。
具体地，所述非易失可编程逻辑单元：
在芯片掉电后上电仍然能够读出之前存储值的器件，用于存储温度偏移TOFT的值。
下面通过优选例，对本发明进行更为具体地说明。
优选例1：
本发明提供了一种无干扰的单线温度传输协议及装置，其包含有：温度处理单元，单线接口单元(图5为单线接口单元内部结构示意图)。温度处理单元包含有模拟-数字转换器，温度寄存器。单线接口单元用于识别主机发送的引导脉冲和发送相应数据位的脉冲。从而主机根据脉冲数的个数得到实际的温度值。主机发送引导下拉脉冲Tlead，温度传感器就会准备发送百位的脉冲数据。主机发送引导下拉脉冲Tlead，温度传感器就会准备发送十位的脉冲数据。主机发送引导下拉脉冲Tlead，温度传感器就会准备发送个位的脉冲数据。主机发送引导下拉脉冲Tlead，温度传感器就会准备发送十分位的脉冲数据。主机发送引导下拉脉冲Tlead，温度传感器就会准备发送百位的脉冲数据。主机将端口配置成计时器模式，从而对脉冲进行计数，计时器模式不占用MCU的计算资源，有独立的时钟源和寄存器，不受中断程序的影响。从而保证了单线的数据传输不会受到干扰。如图1所示，为本发明提供的温度传感器的单线连接示意图。如图2所示，为本发明提供的温度传感器的温度传输的单线协议示意图。
优选例2：
一种无干扰的单线温度传输协议及装置，其包含有：温度处理单元，单线接口单元。单线接口单元接受到引导脉冲的长度Tlead＝100us，就会准备发送下一个权重位的脉冲数目，其脉冲周期Tdata＝8us。TOFT的值为50。如图3所示，为传统的DS1820单线传输中单个数据的传输示意图。
主机发送第一个下拉引导脉冲，温度传感器识别了此脉冲，发送百位的脉冲数，N0＝1。
主机发送第二个下拉引导脉冲，温度传感器识别了此脉冲，发送十位的脉冲数，N1＝7。
主机发送第三个下拉引导脉冲，温度传感器识别了此脉冲，发送个位的脉冲数，N2＝6。
主机发送第四个下拉引导脉冲，温度传感器识别了此脉冲，发送十分位的脉冲数，N3＝2。
主机发送第四个下拉引导脉冲，温度传感器识别了此脉冲，发送百分位的脉冲数，N4＝6。
从而，可以计算得到实际的温度Temp＝100*0+10*6+5+0.1*1+0.01*5-50＝15.15度。
优选例3：
一种无干扰的单线温度传输协议及装置，其包含有：温度处理单元，单线接口单元，时钟产生电路(图6为时钟产生电路示意图)，非易失可编程逻辑单元。温度处理单元包含有模拟-数字转换器，温度寄存器。单线接口单元用于识别主机发送的引导脉冲和发送相应数据位的脉冲。从而主机根据脉冲数的个数得到实际的温度值。
所述的模拟-数字转换器，其特征是将温度敏感的二极管电压转变成含有温度意义的数字信号码流。
所述的温度寄存器，其特征是将数字信号码流进行滤波处理得到温度值，N比特的温度寄存器以二进制补码的格式保存这个温度值。
所述的单线引导脉冲，其特征是：主机发送下拉脉冲的宽度为Tdataus。用于指示温度传感器输出下一权重为的数据。
所述的时钟产生电路，其特征是通过数级NR倒宽长比的反相器和电容构成环形振荡器电路，连接到触发器电路的时钟端CP，Q端和D端通过反相器连接，从Q端输出稳定的时钟CLK。通过电压比较电路产生复位信号连接到触发器的RSTn。
所述的单线接口单元，其特征是通过温度解码器电路(在温度处理单元中)将N位温度寄存器解码成4位的百位，4位的十位，4位的个位，4位的十分位，4位的百分位。在检测的到OD上的长下拉脉冲，选择器选择输出相对应位数到PWM输出电路中，从而在OD端口上下拉MN1管的栅极，从而在端口上形成脉冲输出。
所述的数据位的脉冲，其特征是：温度传感器发送周期为Tdataus的脉冲，如果接受的脉冲数目为1，表示这个权重位的数据是0。记百位的脉冲数为N0，十位的脉冲数为N1，个位的脉冲数为N2，十分位的脉冲数为N3，百分位的脉冲数为N4。
所述的实际温度值，其特征是：
Temp＝
100*(N0-1)+10*(N1-1)+(N2-1)+0.1*(N3-1)+0.01*(N4-1)-TOFT
TOFT的值可以根据实际的应用，在内部使用非易失可编程逻辑单元改变。这样可以表示负的温度和正的温度。因为要表达负温度的情况，使得单线上获得是0的时候，表达的温度为-40度，那么TOFT就是40。
所述的非易失可编程逻辑单元，其特征是可以芯片掉电后上电仍然能够读出之前存储值的器件，用于存储温度偏移TOFT的值。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (8)

1.一种无干扰的单线温度传输协议及装置，其特征在于，包括：温度处理单元、单线接口单元、时钟产生电路以及非易失可编程逻辑单元；
所述温度处理单元、时钟产生电路以及非易失可编程逻辑单元分别通过单线接口单元与外部MCU连接；
温度处理单元包括：模拟数字转换器，温度寄存器；
模拟数字转换器的结果保存在温度寄存器，单线接口单元输出温度寄存器的值；
单线接口单元用于识别主机发送的引导脉冲和发送相应数据位的脉冲，从而主机根据脉冲数的个数得到实际的温度值。
2.根据权利要求1所述的无干扰的单线温度传输协议及装置，其特征在于，所述模拟数字转换器将温度敏感的二极管电压转变成含有温度意义的数字信号码流。
3.根据权利要求2所述的无干扰的单线温度传输协议及装置，其特征在于，所述温度寄存器将数字信号码流进行滤波处理得到温度值；
N比特的温度寄存器以二进制补码的格式保存这个温度值。
4.根据权利要求1所述的无干扰的单线温度传输协议及装置，其特征在于，所述时钟产生电路：
通过数级NR倒宽长比的反相器和电容构成环形振荡器电路，连接到触发器电路的时钟端CP，Q端和D端通过反相器连接，从Q端输出稳定的时钟CLK；
通过电压比较电路产生复位信号连接到触发器的RSTn。
5.根据权利要求1所述的无干扰的单线温度传输协议及装置，其特征在于，所述单线接口单元：
通过温度解码器电路将N位温度寄存器解码成4位的百位、4位的十位、4位的个位、4位的十分位及4位的百分位；
在检测的到OD上的长下拉脉冲，选择器选择输出相对应位数到PWM输出电路中，从而在OD端口上下拉MN1管的栅极，从而在端口上形成脉冲输出；
所述温度解码器电路设置于在温度处理单元中；
选择器设置于单线接口单元。
6.根据权利要求1所述的无干扰的单线温度传输协议及装置，其特征在于，所述单线接口单元用于识别主机发送的引导脉冲：
主机发送下拉脉冲的宽度为Tdataus。用于指示温度传感器输出下一权重为的数据。
7.根据权利要求1所述的无干扰的单线温度传输协议及装置，其特征在于，所述实际温度值：
Temp＝100*(N0-1)+10*(N1-1)+(N2-1)+0.1*(N3-1)+0.01*(N4-1)-TOFT
TOFT的值可以根据实际的应用，在内部使用非易失可编程逻辑单元改变，可以表示负的温度和正的温度。
8.根据权利说明7所述的无干扰的单线温度传输协议及装置，其特征在于，所述非易失可编程逻辑单元：
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