CN112797573A - 电力载波通信系统、电力载波通信方法及空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电力载波通信系统、电力载波通信方法及空调系统。其中，该系统包括：该系统包括至少两个上位机和至少一个下位机；上位机包括：第一控制器芯片，其输入端通过第一电源模块连接供电系统，其输出端连接第一收发器的第一端；其中，第一电源模块还连接复用总线；第一收发器，其第二端连接所述复用总线；下位机包括：第二控制器芯片，其输入端通过第二电源模块连接复用总线，其输出端连接第二收发器的第一端；其中，第二电源模块还连接复用总线；第二收发器，其第二端连接所述复用总线，通过本发明，能够实现上位机和下位机的二对一或多对一通信，同时实现上位机对下位机的选择性供电。

Description

电力载波通信系统、电力载波通信方法及空调系统

技术领域

本发明涉及电子电力技术领域，具体而言，涉及电力载波通信系统、电力载波通信方法及空调系统。

背景技术

目前行业内485通讯方式主要两种：一种是四芯双绞线，两根用于通讯，另外两根用于供电；另外一种是二芯双绞线，通讯和供电分时复用。采用四芯通讯需用户重新布线，并且电源和地不防反，对售后安装要求较高，且需厂内配线。

采用二芯线电源线，供电和通信分时复用方案，上位机需较大的瞬时电流供电能力，下位机需较大的储能电容，占用空间，并且现有485通信方案抗差模干扰能力差，容易产生错误的数据，造成通信失败，因此线控器控制内机时只能实现一控一，无法实现二控一或多控一。

针对现有技术中线控器控制内机时只能实现一控一，无法实现二控一或多控一的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例中提供一种电力载波通信系统、电力载波通信方法及空调系统，以解决现有技术中线控器控制内机时只能实现一控一，无法实现二控一或多控一的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种电力载波通信系统，其中，该系统包括至少两个上位机和至少一个下位机；所述上位机包括：

第一控制器芯片，其输入端通过第一电源模块连接供电系统，其输出端连接第一收发器的第一端；其中，所述第一电源模块还连接复用总线；

所述第一收发器，其第二端连接所述复用总线，用于通过调制和解调，使通讯信号在所述第一控制器芯片和所述复用总线之间传输；

所述下位机包括：

第二控制器芯片，其输入端通过第二电源模块连接所述复用总线，其输出端连接第二收发器的第一端；其中，所述第二电源模块还连接所述复用总线；

所述第二收发器，其第二端连接所述复用总线，用于通过调制和解调，使通讯信号在所述第二控制器芯片和所述复用总线之间传输。

进一步地，所述第一收发器包括：

第一开关键控调制器，用于将所述第一控制器芯片输出的二进制信号进行调制后，生成开关键控信号；其中，所述开关键控信号为以所述二进制信号的波特率时长为脉宽的方波信号；

第一差分信号生成器，用于基于所述第一开关键控调制器生成的开关键控信号生成差分信号，传输至所述复用总线；

第一差分信号解调器，用于将所述复用总线上传输的差分信号进行解调，生成开关键控信号；

第一开关键控解调器，用于基于所述第一差分信号解调器生成的开关键控信号生成二进制信号，传输至所述第一控制器芯片。

进一步地，所述第一开关键控调制器包括：

压控震荡器，用于生成预设频率的本振信号；

混频器，用于基于所述本振信号和所述二进制信号生成开关键控信号。

进一步地，所述混频器在所述第一控制器芯片输出的二进制信号的值为1时，输出预设频率的开关键控信号，在所述第一控制器芯片输出的二进制信号的值为0时，输出低电平信号。

进一步地，所述第一开关键控解调器包括：

波特率定时器，用于生成波特率时长，并传输至时钟抽样器；

所述时钟抽样器，用于在每个波特率时长内，对所述开关键控信号进行抽样检测，根据检测到的开关键控信号的值确定标志位；

缓存器，用于基于所述时钟抽样器的标志位生成二进制信号。

进一步地，所述时钟抽样器还用于：

在每个波特率时长内，对所述开关键控信号进行多次抽样检测；

在一个波特率时长内，每次均检测到高电平时，将标志位置1；

在一个波特率时长内，至少一次检测到低电平时，将标志位置0。

进一步地，所述第一收发器还包括：

第一逻辑控制器，用于控制所述压控震荡器生成的本振信号的频率或所述波特率定时器生成的波特率时长。

进一步地，所述第一控制器芯片还通过控制线与所述第一电源模块连接，所述第一控制器芯片用于生成随机数，以通过所述随机数确定第一电源模块是否具备供电权限。

进一步地，所述第二收发器包括：

第二开关键控调制器，用于将所述第二控制器芯片输出的二进制信号进行调制后，生成开关键控信号；

第二差分信号生成器，用于基于所述第二开关键控调制器生成的开关键控信号生成差分信号，传输至所述复用总线；

第二差分信号解调器，用于将所述复用总线上传输的差分信号进行解调，生成开关键控信号，

第二开关键控解调器，用于基于所述第二差分信号解调器生成的开关键控信号生成二进制信号，传输至所述第二控制器芯片。

进一步地，所述系统还包括：

第一隔离电路，设置在所述第一电源模块和所述复用总线之间，用于阻断通信总线上的通讯信号耦合至所述第一电源模块；

第二隔离电路，设置在所述第二电源模块和所述复用总线之间，用于阻断通信总线上的通讯信号耦合至所述第二电源模块。

进一步地，所述第一隔离电路包括：

第一单向元件，设置在所述第一电源模块的第一端子与所述复用总线的第一线之间，其阳极连接所述第一电源模块的第一端子，其阴极连接所述复用总线的第一线；

第一电感，设置在所述第一单向元件与所述复用总线的第一线之间；

第二单向元件，设置在所述第一电源模块的第二端子与所述复用总线的第二线之间，其阳极连接所述第一电源模块的第二端子，其阴极连接所述复用总线的第二线；

第二电感，设置在所述第二单向元件与所述复用总线的第二线之间。

进一步地，所述第二隔离电路包括：

第三单向元件、第四单向元件、第五单向元件和第六单向元件；

所述第三单向元件的阳极与所述第五单向元件的阴极连接后，连接所述复用总线的第一线；

所述第四单向元件的阳极与所述第六单向元件的阴极连接后，连接所述复用总线的第二线；

所述第三单向元件的阴极与所述第四单向元件的阴极连接后，连接所述第二电源模块的第一端子；

所述第五单向元件的阳极与所述第六单向元件的阳极连接后，连接所述第二电源模块的第二端子；

进一步地，所述第二隔离电路，还包括：

第三电感，其第一端连接至所述复用总线的第一线，其第二端连接至所述第三单向元件的阳极与所述第五单向元件的阴极之间；

第四电感，其第一端连接至所述复用总线的第二线，其第二端连接至所述第四单向元件的阳极与所述第六单向元件的阴极之间。

进一步地，所述系统还包括：

第一电容，设置在所述第一收发器的第一输出端子与所述复用总线的第一线之间，

第二电容，设置在所述第一收发器的第一输出端子与所述复用总线的第二线之间；

所述第一电容和所述第二电容用于将所述复用总线上的通信信号耦合至所述第一收发器，或将第一收发器发出的通信信号耦合至所述复用总线。

进一步地，所述系统还包括：

第三电容，设置在所述第二收发器的第一输出端子与所述复用总线的第一线之间，

第四电容，设置在所述第二收发器的第一输出端子与所述复用总线的第二线之间；

所述第三电容和所述第四电容用于将所述复用总线上的通信信号耦合至所述第二收发器，或将第二收发器发出的通信信号耦合至所述复用总线。

本发明还提供一种空调系统，包括上述电力载波通信系统，其中，所述上位机为线控器，所述下位机为空调。

本发明还提供一种电力载波通信方法，应用于上述电力载波通信系统中的上位机，该方法包括：

对第一控制器芯片输出的信号进行调制后，传输至复用总线；

对所述复用总线传输的通讯信号进行解调后，传输至第一控制器芯片。

进一步地，对第一控制器芯片输出的信号进行调制后，传输至复用总线，包括：

将所述第一控制器芯片输出的二进制信号进行调制后，生成开关键控信号；其中，所述开关键控信号为以所述二进制信号的波特率时长为脉宽的方波信号；

基于所述开关键控信号生成差分信号，传输至所述复用总线。

进一步地，对所述复用总线传输的通讯信号进行解调后，传输至第一控制器芯片，包括：

将所述复用总线上传输的差分信号进行解调，生成开关键控信号；

基于所述第一差分信号解调器生成的开关键控信号生成二进制信号，传输至所述第一控制器芯片。

进一步地，所述方法还包括：

通过控制器生成随机数；其中，所述控制器设置在上位机中，与所述与第一电源模块连接；

通过所述随机数确定第一电源模块是否具备供电权限。

本发明还提供另一种电力载波通信方法，应用于上述电力载波通信系统中的下位机，该方法包括：

对第二控制器芯片输出的信号进行调制后，传输至复用总线；

对所述复用总线传输的通讯信号进行解调后，传输至第二控制器芯片。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述电力载波通信方法。

应用本发明的技术方案，通过第一收发器进行调制和解调，使通讯信号在第一控制器芯片和复用总线之间传输，通过第二收发器进行调制和解调，使通讯信号在所述第二控制器芯片和所述复用总线之间传输，避免通信信号抗差模干扰能力差，容易产生错误的数据，造成通信失败的问题，使通讯信号在第二控制器芯片和复用总线之间传输，实现上位机和下位机的二对一或多对一通信，同时实现上位机对下位机的选择性供电。

附图说明

图1为根据本发明实施例的电力载波通信系统的结构图；

图2为根据本发明实施例的上位机的内部电路图；

图3为根据本发明实施例的下位机的内部电路图；

图4为根据本发明实施例的第一收发器的结构图；

图5为根据本发明实施例的第一开关键控调制器的内部电路图；

图6为根据本发明实施例的第一开关键控解调器的内部电路图；

图7为根据本发明另一实施例的上位机的内部电路图；

图8为根据本发明另一实施例的下位机的内部电路图；

图9为根据本发明实施例的电力载波通信方法的流程图；

图10为根据本发明另一实施例的电力载波通信方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

应当理解，尽管在本发明实施例中可能采用术语第一、第二等来描述控制器芯片，但这些控制器芯片不应限于这些术语。这些术语仅用来将设置于不同机器内的控制器芯片区分开。例如，在不脱离本发明实施例范围的情况下，第一控制器芯片也可以被称为第二控制器芯片，类似地，第二控制器芯片也可以被称为第一控制器芯片。

取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者装置中还存在另外的相同要素。

下面结合附图详细说明本发明的可选实施例。

实施例1

本实施例提供一种电力载波通信系统，图1为根据本发明实施例的电力载波通信系统的结构图，如图1所示，该系统包括：系统包括至少两个上位机1和至少一个下位机2；图2为根据本发明实施例的上位机的内部电路图，如图2所示，上位机1包括：

第一控制器芯片11，其输入端通过第一电源模块13连接供电系统，其输出端连接第一收发器12的第一端；如图1所示，第一电源模块13还连接复用总线；第一收发器12的第二端连接所述复用总线，用于通过调制和解调，使通讯信号在第一控制器芯片11和复用总线之间传输。

图3为根据本发明实施例的下位机的内部电路图，如图3所示，下位机2包括：第二控制器芯片21，第二控制器芯片21的输入端通过第二电源模块23连接复用总线，输出端连接第二收发器22的第一端；第二电源模块23还连接复用总线；第二收发器22，第二收发器22的第二端连接复用总线，用于通过调制和解调，使通讯信号在第二控制器芯片21和复用总线之间传输。

需要说明的是，在本实施例中，复用总线能够实现供电和通信两种功能的分时复用，上位机1中的第一电源模块13一端连接供电系统的正极端子L和负极端子N，另一端通过正极端子OUTP1连接复用总线的第一线A，通过负极端子OUTN1连接复用总线的第二线A，用于从供电系统获取电能，供给复用总线，进而供给下位机。下位机2中的第二电源模块23通过正极端子INP连接复用总线的第一线A，通过负极端子INN连接复用总线的第二线B，用于获取复用总线上获取电能。

本实施例的电力载波通信系统，通过第一收发器进行调制和解调，使通讯信号在第一控制器芯片和复用总线之间传输，通过第二收发器进行调制和解调，使通讯信号在所述第二控制器芯片和所述复用总线之间传输，避免通信信号抗差模干扰能力差，容易产生错误的数据，造成通信失败的问题，使通讯信号在第二控制器芯片和复用总线之间传输，实现了上位机和下位机的二对一或多对一通信，同时实现了上位机对下位机的选择性供电。

为了实现选择某个或某几个第一电源模13为下位机供电，如上述图2中所示，第一控制器芯片11包括控制接脚PC，通过控制线与第一电源模块13的控制接脚PC连接，用于生成随机数，以通过随机数确定第一电源模块13是否具备供电权限，从而实现选择供电电源模块。

实施例2

本实施例提供另一种电力载波通信系统，图4为根据本发明实施例的第一收发器的结构图，为了实现信号的调制和解调，如图4所示，第一收发器12包括：第一开关键控调制器OOK Modulator1，用于通过发送接脚TX输入二进制信号301，并将二进制信号301进行调制后，生成开关键控信号302；其中，开关键控信号302为以二进制信号301的波特率时长为脉宽的方波信号；第一差分信号生成器T1，用于基于开关键控信号302两路生成差分信号401和402，分别传输至复用总线的第一线A和复用总线的第二线B；第一差分信号解调器R1，用于将复用总线上传输的差分信号401和402进行解调，生成开关键控信号202；第一开关键控解调器OOK Demodulator1，用于基于开关键控信号202生成二进制信号201，通过接收接脚RX传输至第一控制器芯片11。

图5为根据本发明实施例的第一开关键控调制器的内部电路图，如图5所示，第一开关键控调制器OOK Modulator1包括：压控震荡器VCO，用于生成预设频率的本振信号106；混频器Mixer，用于将进口端In输入的二进制串流信号301和端口Lo输入的本振信号106合成产生OOK信号302，由出口端Out输出。混频器Mixer在所述第一控制器芯片输出的二进制信号301的值为1时，输出预设频率的开关键控信号302，在第一控制器芯片11输出的二进制信号301的值为0时，输出低电平信号。

图6为根据本发明实施例的第一开关键控解调器的内部电路图，如图6所示，第一开关键控解调器包括：波特率定时器Baud Rate Timer，用于生成波特率时长，并传输至时钟抽样器；时钟抽样器Clock Sampler，用于在每个波特率时长内，对开关键控信号202进行抽样检测，根据检测到的开关键控信号的值确定标志位；缓存器1bit RX Buffer，用于基于时钟抽样器Clock Sampler的标志位生成二进制信号201。

由于在实际应用中，复用总线传输的信号中可能存在干扰信号，导致最终生成的二进制信号错误，因此，时钟抽样器Clock Sampler还用于：在每个波特率时长内，对所述开关键控信号进行多次抽样检测；在一个波特率时长内，每次均检测到高电平时，将标志位置1；在一个波特率时长内，至少一次检测到低电平时，将标志位置0。

由于上述方案中第一开关键控调制器OOK Modulator1在生成开关键控信号302时，需要有确定的频率，第一开关键控解调器OOK Demodulator1在生成二进制信号201时需要有确定的波特率时长，因此，如上述图4所示，第一收发器12还包括：第一逻辑控制器Logic controller1，用于控制压控震荡器VCO生成的本振信号106的频率或波特率定时器Baud Rate Timer生成的波特率时长，第一逻辑控制器Logic controller1还用于输出第一控制信号103，控制第一差分信号生成器T1是否工作，其中，第一控制信号103包括高电平信号，用于控制第一差分信号生成器T1工作，以及低电平信号，用于控制第一差分信号生成器T1不工作，以及输出第二控制信号104，控制第一差分信号解调器R1是否工作，其中，第二控制信号104包括高电平信号，用于控制第一差分信号解调器R1工作，以及低电平信号，用于控制第一差分信号解调器R1不工作，实现在总线已有设备工作时，在不断电情况下接入新的设备，保证芯片达到正常工作前不对复用总线产生干扰。

下位机中的第二收发器22与上位机1中的第一收发器12的结构和功能相同，第二收发器包括：第二开关键控调制器，用于将第二控制器芯片输出的二进制信号进行调制后，生成开关键控信号；第二差分信号生成器，用于基于第二开关键控调制器生成的开关键控信号生成差分信号，传输至复用总线；第二差分信号解调器，用于将复用总线上传输的差分信号进行解调，生成开关键控信号；第二开关键控解调器，用于基于第二差分信号解调器生成的开关键控信号生成二进制信号，传输至第二控制器芯片。其中，第二开关键控调制器的结构和功能与上述第一开关键控调制器OOK Modulator1相同，第二开关键控解调器与第一开关键控解调器OOK Demodulator1相同，此处不再赘述。

图7为根据本发明另一实施例的上位机的内部电路图，由于复用总线连接第一电源模块，复用总线上的通信信号可能会耦合到第一电源模块，影响供电，因此，如图7所示，上述电力载波通信系统还包括：第一隔离电路14，设置在第一电源模块13和复用总线之间，用于阻断通信总线上的通讯信号耦合至所述第一电源模块。第一隔离电路14包括：第一单向元件D1，设置在第一电源模块13的第一端子与复用总线的第一线A之间，其阳极连接第一电源模块13的第一端子，阴极连接所述复用总线的第一线；第一电感L1，设置在所述第一单向元件与所述复用总线的第一线之间；第二单向元件D2，设置在第一电源模块的第二端子与复用总线的第二线B之间，其阳极连接所述第二电源模块的第二端子，阴极连接所述复用总线的第二线；第二电感L2，设置在所述第二单向元件与所述复用总线的第二线之间。通过第一电感L1和第二电感L2产生较大感抗XL阻断两条复用总线上的高频率载波通信信号耦合到第一电源模块13。

复用总线上通信信号一般频率较高，电容具有通高阻低的特性，因此，为了使复用总线上的高频通信信号耦合至所述第一收发器12，同时使第一收发器12发出的通信信号耦合至复用总线，如图7所示，上述系统还包括：第一电容C1，设置在第一收发器12的第一输出端子与复用总线的第一线A之间，第二电容C2，设置在第一收发器的第一输出端子与复用总线的第二线之间；第一电容C1和第二电容C2用于将复用总线上的通信信号耦合至第一收发器12，或将第一收发器12发出的通信信号耦合至复用总线。

图8为根据本发明另一实施例的下位机的内部电路图，由于复用总线连接第二电源模块，复用总线上的通信信号可能会耦合到第二电源模块，影响供电，因此，如图8所示，上述电力载波通信系统还包括：

第二隔离电路24，设置在第二电源模块和复用总线之间，用于阻断通信总线上的通讯信号耦合至第二电源模块。

为了实现无极性供电，第二隔离电路包括：第三单向元件D3、第四单向元件D4、第五单向元件D5和第六单向元件D6；第三单向元件D3的阳极与第五单向元件D5的阴极连接后，连接复用总线的第一线A；第四单向元件D4的阳极与第六单向元件的阴极连接后，连接复用总线的第二线；第三单向元件D3的阴极与第四单向元件D4的阴极连接后，连接第二电源模块23的第一端子；第五单向元件D5的阳极与第六单向元件D6的阳极连接后，连接第二电源模块23的第二端子；

为了实现隔离作用，上述第二隔离电路24还包括：第三电感L3，其第一端连接至复用总线的第一线A，其第二端连接至第三单向元件D3的阳极与第五单向元件D5的阴极之间；第四电感L4，其第一端连接至复用总线的第二线B，其第二端连接至第四单向元件D4的阳极与第六单向元件D6的阴极之间。

复用总线上通信信号一般频率较高，电容具有通高阻低的特性，因此，为了使复用总线上的高频通信信号耦合至所述第一收发器12，同时使第一收发器12发出的通信信号耦合至复用总线，如图8所示，上述系统还包括：第三电容C3，设置在第二收发器22的第一输出端子与所述复用总线的第一线A之间，第四电容C4，设置在第二收发器22的第一输出端子与复用总线的第二线B之间；第三电容C3和第四电容C4用于将复用总线上的通信信号耦合至第二收发器22，或将第二收发器22发出的通信信号耦合至复用总线。

实施例3

本实施例提供一种电力载波通信方法，应用于上述电力载波通信系统中的上位机，图9为根据本发明实施例的电力载波通信方法的流程图，如图9所示，该方法包括：

S101，对第一控制器芯片输出的信号进行调制后，传输至复用总线。

具体实施时，通过第一收发器，对第一控制器芯片输出的信号进行调制后，传输至复用总线。

S102，对所述复用总线传输的通讯信号进行解调后，传输至第一控制器芯片。

具体实施时，通过第一收发器，对复用总线传输的通讯信号进行解调后，传输至第一控制器芯片。上述第一收发器的第一端连接第一控制器芯片，第二端连接复用总线。

本实施例的电力载波通信方法，通过对通信信号进行调制和解调，避免通信信号抗差模干扰能力差，容易产生错误的数据，造成通信失败的问题，使通讯信号在第一控制器芯片和复用总线之间传输，实现了上位机和下位机的二对一或多对一通信。

具体地，上述步骤S102，包括：将第一控制器芯片输出的二进制信号进行调制后，生成开关键控信号；其中，开关键控信号为以二进制信号的波特率时长为脉宽的方波信号；基于开关键控信号生成差分信号，传输至复用总线。将第一控制器芯片输出的二进制信号进行调制后，生成开关键控信号，包括：通过压控震荡器生成预设频率的本振信号；通过混频器基于本振信号和二进制信号生成开关键控信号。具体地，混频器在第一控制器芯片输出的二进制信号的值为1时，输出预设频率的开关键控信号，在第一控制器芯片输出的二进制信号的值为0时，输出低电平信号。

上述步骤S102，具体包括：将复用总线上传输的差分信号进行解调，生成开关键控信号；基于第一差分信号解调器生成的开关键控信号生成二进制信号，传输至所述第一控制器芯片。基于第一差分信号解调器生成的开关键控信号生成二进制信号，具体包括：通过波特率定时器生成波特率时长，并传输至时钟抽样器；通过时钟抽样器在每个波特率时长内，对开关键控信号进行抽样检测，根据检测到的开关键控信号的值确定标志位；通过缓存器基于时钟抽样器的标志位生成二进制信号。

由于在实际应用中，复用总线传输的信号中可能存在干扰信号，导致最终生成的二进制信号错误，因此，对所述复用总线传输的通讯信号进行解调后，传输至第一控制器芯片，还包括：在每个波特率时长内，对所述开关键控信号进行多次抽样检测；在一个波特率时长内，每次均检测到高电平时，将标志位置1；在一个波特率时长内，至少一次检测到低电平时，将标志位置0。

由于上述方案中第一开关键控调制器OOK Modulator1在生成开关键控信号302时，需要有确定的频率，第一开关键控解调器OOK Demodulator1在生成二进制信号201时需要有确定的波特率时长，因此，在第一控制器芯片输出的二进制信号进行调制后，生成开关键控信号，或者，通过波特率定时器生成波特率时长，并传输至时钟抽样器之前，上述步骤还包括：通过第一逻辑控制器，控制压控震荡器生成的本振信号的频率或波特率定时器生成的波特率时长。

为了实现选择某个或某几个第一电源模13为下位机供电，上述方法还包括：通过控制器生成随机数；其中，控制器设置在上位机中，与第一电源模块连接；通过随机数确定第一电源模块是否具备供电权限。

实施例4

本实施例提供另一种电力载波通信方法，应用于上述电力载波通信系统中的下位机，图10为根据本发明另一实施例的电力载波通信方法的流程图，如图10所示，该方法包括：

S201，对第二控制器芯片输出的信号进行调制后，传输至复用总线；

具体实施时，通过第二收发器，对第二控制器芯片输出的信号进行调制后，传输至复用总线。

S202，对所述复用总线传输的通讯信号进行解调后，传输至第二控制器芯片。

具体实施时，通过第二收发器，对复用总线传输的通讯信号进行解调后，传输至第一控制器芯片。上述第二收发器的第一端连接第二控制器芯片，第二端连接复用总线。

本实施例的电力载波通信方法，通过对通信信号进行调制和解调，避免通信信号抗差模干扰能力差，容易产生错误的数据，造成通信失败的问题，使通讯信号在第二控制器芯片和复用总线之间传输，实现了上位机和下位机的二对一或多对一通信。

需要说明的是，在本实施例中，对第二控制器芯片输出的信号进行调制后，传输至复用总线；

具体实施时，通过第二收发器，对第二控制器芯片输出的信号进行调制后，传输至复用总线。以及，对所述复用总线传输的通讯信号进行解调后，传输至第二控制器芯片，具体步骤与上述实施例3中相同，此处不再赘述。

实施例5

本实施例提供另一种电力载波通信系统，该系统包括：系统包括至少两个上位机和至少一个下位机，其中，至少两个上位机和至少一个下位机的连接框图如上文中提及的图1中所示。如上文中提及的图2中所示，上位机1包括第一电源模块13、隔离电路14、第一收发器12以及第一控制器芯片11，上述核心部件。下位机2包括第二电源模块23、第二隔离电路24、第二收发器22以及第二控制器芯片21，上述核心部件。

如上文中提及的图7中所示，上位机1的第一电源模块13与两条复用总线之间分别串联第一电感L1和第二电感L2，通过第一电感L1和第二电感L2产生较大感抗XL阻断两条复用总线上的高频率载波通信信号耦合到第一电源模块13；第一收发器12与两条复用总线之间分别串联第一电容C1和第二电容C2，通过第一电容C1和第二电容C2产生较小的容抗XC将两条复用总线上的高频率载波通信信号耦合到第一收发器12，或将第一收发器12发出的高频率载波通信信号耦合到两条复用总线；上位机1在上电后，暂不给下位机2供电，上位机1中的第一控制器芯片11产生随机数竞争第一电源模块13的供电权限，获得供电权限的第一控制器芯片11，控制与其相连接的第一电源模块13为两条复用总线供电，进而给下位机供电。

如上文中提及的图8中所示，下位机的第二电源模块23与两条复用总线之间分别串联第三电感L3和第四电感L4，第三电感L3和第四电感L4用于阻断两条复用总线上的高频率载波通信信号耦合到第二电源模块23；第二收发器22与两条复用总线之间分别串联第三电容C3和第四电容C4，用于将通信总线上的高频率载波通信信号耦合到第二收发器22，或将信号收发芯片的高频率载波通信信号耦合到两条复用总线。

为了避免供电线路反接，第二电源模块23与复用总线之间还增加单向元件组，实现供电无极性供电。

如上文中提及的图4中所示，上述第一收发器12包括：第一开关键控调制器OOKModulator1、第一开关键控解调器OOK Demodulator1、第一差分信号生成器R1、第一差分信号解调器T1、第一逻辑控制器Logic controller1。当第一控制器芯片11向复用总线发送通信信号时，第一控制器芯片11发送的二进制串流信号301进入OOK Modulator1，被调制成OOK(on-off keying，开关键控)信号302，OOK信号302通过发送引脚TX进入差分信号生成器T，生成两路差分载波信号401和402，分别传输至复用总线的第一线A和复用总线的第二线B；当第一控制器芯片11从复用总线接收通信信号时，两路差分载波信号401和402进入差分信号解调器R，解调为OOK信号202，OOK信号202进入OOK Demodulator1，被还原为二进制串流信号，通过接收接较RX传输至第一控制器芯片11。

如上文中提及的图5中所示，OOK Modulator 1包括混频器Mixer、压控震荡器VCO；VCO根据Logic controller1输出的频率信息105生成频率为Fc的本振信号106，Mixer将进口端In输入的二进制串流信号301和端口Lo输入的本振信号106合成产生OOK信号302，由出口端Out输出，其中，此处生成的OOK信号302为脉宽为二进制串流信号301的波特率时长的方波信号；当二进制串流信号的值为1时，输出频率为Fc的OOK信号302，当二进制信号的值为0时，输出持续的低电平，通过上述步骤实现将二进制串流信号301转换成OOK302信号。

差分信号生成器T将OOK信号302转换为差分信号。基于一路OOK信号302，生成两路相位差180°的正/余弦信号401和402；当OOK信号302不变化时，输出的两路正/余弦信号401和402不发生变化；当OOK信号302变化时，输出的两路正/余弦信号401和402也相应发生变化。

差分信号解调器将差分信号401和402解调为OOK信号202。基于两路相位差180°的正/余弦信号401和402，生成一路OOK信号202，此处生成的OOK信号202为以差分信号401和402的半周期为脉宽的方波信号；当两路相位差180°的正/余弦信号401和402电压差Vdif超过设定值Vt，OOK信号202的值为高电平；当两路相位差180°的正/余弦信号401和402电压差Vdif低于设定值Vt，OOK信号202的值为低电平。

如上文中提及的图6中所示，OOK Demodulator1包括时钟抽样器Clock Sampler、波特率定时器Baud Rate Timer、1位RX缓存器1bit RX Buffer。

时钟抽样器内部存储有无效标志位置0、有效标志位置1和积分器，用于以一个波特率时长为抽样周期，抽样检测OOK信号202，以判断检测到的信号值是高电平或者低电平，如果为高电平，则积分器的有效标志位置1，如果为低电平，则积分器的有效标志位置0，时钟抽样器还用于判断输入信号是否为干扰信号，实现滤波干扰信号功能。具体地，在一个抽样周期内多次抽样，判断一个抽样周期内检测到的信号值是否均为高电平，如果是，则判定OOK信号202为正常信号，积分器记录有效标志位置1后清零，如果否，则判定输入信号是干扰信号，积分器的标志位置0后清零。

1位RX缓存器，在积分器的有效标志位置1时，输出1位二进制数字1，在积分器的有效标志位置0时，输出1位二进制数字0。

波特率定时器用于根据逻辑控制器Logic controller输出的波特率时长信息102产生波特率时长，提供给时钟抽样器，并判断是否到一个波特率时长，每达到一次波特率时长后，控制1位RX缓存器输出1位二进制数字。

本实施例的电力载波通信系统，能实现485无极性通讯和大功率无极性供电，可推广应用到所有使用485通讯的产品上。

以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。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实施例方案的目的。

实施例6

本实施例提供一种空调系统，包括上述实施例中的电力载波通信系统，在该空调系统，上位机为线控器，下位机为空调，通过上述电力载波通信系统，实现上位机和下位机的二对一或多对一通信，同时实现了上位机对下位机的选择性供电。

实施例7

本实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现实施例中的电力载波通信方法。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (22)

1.一种电力载波通信系统，其特征在于，所述系统包括至少两个上位机和至少一个下位机；所述上位机包括：

第一控制器芯片，其输入端通过第一电源模块连接供电系统，其输出端连接第一收发器的第一端；其中，所述第一电源模块还连接复用总线；

所述第一收发器，其第二端连接所述复用总线，用于通过调制和解调，使通讯信号在所述第一控制器芯片和所述复用总线之间传输；

所述下位机包括：

第二控制器芯片，其输入端通过第二电源模块连接所述复用总线，其输出端连接第二收发器的第一端；其中，所述第二电源模块还连接所述复用总线；

所述第二收发器，其第二端连接所述复用总线，用于通过调制和解调，使通讯信号在所述第二控制器芯片和所述复用总线之间传输。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一收发器包括：

第一开关键控调制器，用于将所述第一控制器芯片输出的二进制信号进行调制后，生成开关键控信号；其中，所述开关键控信号为以所述二进制信号的波特率时长为脉宽的方波信号；

第一差分信号生成器，用于基于所述第一开关键控调制器生成的开关键控信号生成差分信号，传输至所述复用总线；

第一差分信号解调器，用于将所述复用总线上传输的差分信号进行解调，生成开关键控信号；

第一开关键控解调器，用于基于所述第一差分信号解调器生成的开关键控信号生成二进制信号，传输至所述第一控制器芯片。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一开关键控调制器包括：

压控震荡器，用于生成预设频率的本振信号；

混频器，用于基于所述本振信号和所述二进制信号生成开关键控信号。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述混频器在所述第一控制器芯片输出的二进制信号的值为1时，输出预设频率的开关键控信号，在所述第一控制器芯片输出的二进制信号的值为0时，输出低电平信号。

5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一开关键控解调器包括：

波特率定时器，用于生成波特率时长，并传输至时钟抽样器；

所述时钟抽样器，用于在每个波特率时长内，对所述开关键控信号进行抽样检测，根据检测到的开关键控信号的值确定标志位；

缓存器，用于基于所述时钟抽样器的标志位生成二进制信号。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述时钟抽样器还用于：

在每个波特率时长内，对所述开关键控信号进行多次抽样检测；

在一个波特率时长内，每次均检测到高电平时，将标志位置1；

在一个波特率时长内，至少一次检测到低电平时，将标志位置0。

7.根据权利要求3或5所述的系统，其特征在于，所述第一收发器还包括：

第一逻辑控制器，用于控制所述压控震荡器生成的本振信号的频率或所述波特率定时器生成的波特率时长。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一控制器芯片还通过控制线与所述第一电源模块连接，所述第一控制器芯片用于生成随机数，以通过所述随机数确定第一电源模块是否具备供电权限。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二收发器包括：

第二开关键控调制器，用于将所述第二控制器芯片输出的二进制信号进行调制后，生成开关键控信号；

第二差分信号生成器，用于基于所述第二开关键控调制器生成的开关键控信号生成差分信号，传输至所述复用总线；

第二差分信号解调器，用于将所述复用总线上传输的差分信号进行解调，生成开关键控信号，

第二开关键控解调器，用于基于所述第二差分信号解调器生成的开关键控信号生成二进制信号，传输至所述第二控制器芯片。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

第一隔离电路，设置在所述第一电源模块和所述复用总线之间，用于阻断通信总线上的通讯信号耦合至所述第一电源模块；

第二隔离电路，设置在所述第二电源模块和所述复用总线之间，用于阻断通信总线上的通讯信号耦合至所述第二电源模块。

11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述第一隔离电路包括：

第一单向元件，设置在所述第一电源模块的第一端子与所述复用总线的第一线之间，其阳极连接所述第一电源模块的第一端子，其阴极连接所述复用总线的第一线；

第一电感，设置在所述第一单向元件与所述复用总线的第一线之间；

第二单向元件，设置在所述第一电源模块的第二端子与所述复用总线的第二线之间，其阳极连接所述第一电源模块的第二端子，其阴极连接所述复用总线的第二线；

第二电感，设置在所述第二单向元件与所述复用总线的第二线之间。

12.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述第二隔离电路包括：

第三单向元件、第四单向元件、第五单向元件和第六单向元件；

所述第三单向元件的阳极与所述第五单向元件的阴极连接后，连接所述复用总线的第一线；

所述第四单向元件的阳极与所述第六单向元件的阴极连接后，连接所述复用总线的第二线；

所述第三单向元件的阴极与所述第四单向元件的阴极连接后，连接所述第二电源模块的第一端子；

所述第五单向元件的阳极与所述第六单向元件的阳极连接后，连接所述第二电源模块的第二端子。

13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述第二隔离电路还包括：

第三电感，其第一端连接至所述复用总线的第一线，其第二端连接至所述第三单向元件的阳极与所述第五单向元件的阴极之间；

第四电感，其第一端连接至所述复用总线的第二线，其第二端连接至所述第四单向元件的阳极与所述第六单向元件的阴极之间。

14.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

第一电容，设置在所述第一收发器的第一输出端子与所述复用总线的第一线之间，

第二电容，设置在所述第一收发器的第一输出端子与所述复用总线的第二线之间；

所述第一电容和所述第二电容用于将所述复用总线上的通信信号耦合至所述第一收发器，或将第一收发器发出的通信信号耦合至所述复用总线。

15.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

第三电容，设置在所述第二收发器的第一输出端子与所述复用总线的第一线之间，

第四电容，设置在所述第二收发器的第一输出端子与所述复用总线的第二线之间；

所述第三电容和所述第四电容用于将所述复用总线上的通信信号耦合至所述第二收发器，或将第二收发器发出的通信信号耦合至所述复用总线。

16.一种空调系统，包括上述权利要求1至15中任一项所述的电力载波通信系统，其特征在于，所述上位机为线控器，所述下位机为空调。

17.一种电力载波通信方法，应用于权利要求1至15中任一项所述的电力载波通信系统中的上位机，其特征在于，所述方法包括：

对第一控制器芯片输出的信号进行调制后，传输至复用总线；

对所述复用总线传输的通讯信号进行解调后，传输至第一控制器芯片。

18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，对第一控制器芯片输出的信号进行调制后，传输至复用总线，包括：

将所述第一控制器芯片输出的二进制信号进行调制后，生成开关键控信号；其中，所述开关键控信号为以所述二进制信号的波特率时长为脉宽的方波信号；

基于所述开关键控信号生成差分信号，传输至所述复用总线。

19.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，对所述复用总线传输的通讯信号进行解调后，传输至第一控制器芯片，包括：

将所述复用总线上传输的差分信号进行解调，生成开关键控信号；

基于所述第一差分信号解调器生成的开关键控信号生成二进制信号，传输至所述第一控制器芯片。

20.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

通过控制器生成随机数；其中，所述控制器设置在上位机中，与所述与第一电源模块连接；

通过所述随机数确定第一电源模块是否具备供电权限。

21.一种电力载波通信方法，应用于权利要求1至15中任一项所述的电力载波通信系统中的下位机，其特征在于，所述方法包括：

对第二控制器芯片输出的信号进行调制后，传输至复用总线；

对所述复用总线传输的通讯信号进行解调后，传输至第二控制器芯片。

22.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求17至21中任一项所述的方法。

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