CN115550105A - 一种低成本可隔离的两线制数据传输方法及其电路 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例提供一种低成本可隔离的两线制数据传输方法及其电路，一方面包括第一模式与第二模式，所述第一模式是主机向从机发送数据，所述第二模式是从机向主机发送数据；另一方面提供一种低成本可隔离的两线制数据传输电路，应用于上述一种低成本可隔离的两线制数据传输方法，包括通讯设备组合模块、数据通讯电路主机模块、数据通讯电路从机模块。本发明实现一种低成本可隔离的两线制数据传输方法及其电路支持不同传输速率且减少线芯数量、提供可靠的电气隔离能力两线制、降低成本的技术优点。

Description

一种低成本可隔离的两线制数据传输方法及其电路
技术领域
本发明涉及数据传输技术领域，尤其涉及一种低成本可隔离的两线制数据传输方法及其电路。
背景技术
在电气通讯场合，设备与设备之间隔离通讯一般采用RS485总线、CAN总线、以太网的硬件通讯形式，以上标准的通讯形式建立起正常且可靠的通讯包括地线在内至少需要三条线芯实现处理器之间的通讯，并且都需要专用的总线驱动IC实现电平转换与独立的隔离电源对总线单独供电。
如现有技术中申请公开号为CN114780464A的串行数据传输电路及数据传输方法专利，该专利包括发送端电路和接收端电路。发送端电路的发送缓冲寄存器用于存储待发送的数据，发送移位寄存器用于保存当前正在发送的数据，发送控制电路用于将发送移位寄存器中的数据按位移至数据输出信号，发送中断单元用于指示CPU向发送缓冲寄存器写入新的数据。接收端电路的接收移位寄存器用于保存当前正在接收的数据，接收控制电路用于将数据输入信号的数据按位移至接收移位寄存器，接收备份寄存器用于备份接收移位寄存器中的数据，接收缓冲寄存器用于存储待读取的数据字，接收中断单元用于指示CPU从接收缓冲寄存器读取新的数据。
在上述技术方案中，数据传输所使用的线芯至少使用三条以上，电路复杂，制作成本高，且电路之间通讯不隔离，传输易互相受到影响，导致传输效率降低。基于此，本发明设计了一种低成本可隔离的两线制数据传输方法及其电路，以解决上述问题。
发明内容
本申请的目的在于提供一种低成本可隔离的两线制数据传输方法及其电路，以解决上述背景技术中提出的成本高、线芯多且电路复杂、通讯不隔离的技术问题。
为实现上述目的，本申请一方面提供一种低成本可隔离的两线制数据传输方法，所述方法包括第一模式与第二模式，所述第一模式是主机向从机发送数据，所述第二模式是从机向主机发送数据；
其中，所述第一模式包括：
主机开始发送；
设置主机接收引脚为低电平；
若主机引脚发送高电平，则从机光耦发光，光耦输出处于导通状态，从机接收到低电平；
若主机引脚发送低电平，则从机光耦不发光，光耦输出处于截止状态，从机接收到高电平；
主机接收引脚恢复引脚功能；
从机完成接收；
其中，所述第二模式包括：
主机开始接收；
设置主机发送引脚为低电平接收引脚为接收功能；
当从机发送高电平，则从机光耦不发光，输出光耦为截止状态，主机接收引脚接收高电平；
当从机发送低电平，则从机光耦发光，输出光耦为导通状态，主机接收引脚接收低电平；
从机接收完成；
主机发送引脚恢复引脚功能。
优选的，在所述第一模式时，主机接收引脚(RX脚)设置为I/O为输出模式，并设置为低电平(0V)，主机发送引脚(TX脚)作为数据发送I/O，进行高低电平切换。
优选的，在所述第二模式时，主机发送引脚(TX脚)设置为I/O输出模式，并设置为低电平(0V)，主机接收引脚(RX脚)作为数据接收I/O，进行电平监听。
本申请另一方面提供一种低成本可隔离的两线制数据传输电路，应用于上述一种低成本可隔离的两线制数据传输方法，包括通讯设备组合模块、数据通讯电路主机模块、数据通讯电路从机模块，所述数据通讯电路主机模块包括主机处理器、接口钳位电路与主机串口，所述数据通讯电路从机模块包括从机处理器、光电隔离电路与从机串口，所述通讯设备组合模块左端连接所述数据通讯电路主机模块，所述通讯设备组合模块右端连接所述从机模块；
优选的，所述数据通讯电路主机模块是车辆中央控制器通讯双方的主机，用于主动发出数据与接收数据，所述主机处理器与所述接口钳位电路通过主机串口连接；
优选的，所述数据通讯电路机侧模块是通讯双方的从机，用于被动接收所述数据通讯电路主机侧的指令，并对被动接收所述数据通讯电路主机指令进行立即回复操作，所述从机处理器与所述光电隔离电路通过从机串口连接。
优选的，所述通讯设备组合模块主由两条线通讯芯组成。
优选的，所述光电隔离电路由两个隔离光耦构成收发通讯。
优选的，所述低成本可隔离的两线制数据传输电路无需专用通讯芯片。
本发明实施例所提供的一种低成本可隔离的两线制数据传输方法及其电路，能通过上述数据传输方法及电路，利用光耦发光端正向电压发光输出导通、发光端反向不发光输出截止的特性，实现无须地线参与即可完成双工通讯隔离的功能。
相比于传统的数据传输电路及方法，本申请提供的一种低成本可隔离的两线制数据传输方法及其电路无需专用通讯芯片且减少线芯数量、提供可靠的电气隔离能力两线制、降低成本的优点。
本发明实施方式的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是一个实施例中一种低成本可隔离的两线制数据传输方法的第一模式流程图；
图2是一个实施例中一种低成本可隔离的两线制数据传输方法的第二模式流程图；
图3是一个实施例中一种低成本可隔离的两线制数据传输电路的结构装置图；
图4是一个实施例中一种低成本可隔离的两线制数据传输电路示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
下面将结合本发明实施例图中的附图，对本发明实施方式进行详细说明。
针对线芯数量多、电路复杂、制作成本高、电路之间通讯不隔离易互相影响的技术问题，本申请提供了一种低成本可隔离的两线制数据传输方法及其电路的技术方案，可实现无需专用通讯芯片且减少线芯数量、提供可靠的电气隔离能力、两线制、降低成本的技术优点。
参照图1、2所示，本申请一方面提供一种低成本可隔离的两线制数据传输方法，方法包括第一模式与第二模式，第一模式是主机向从机发送数据，第二模式是从机向主机发送数据。
其中，参照图1所示，第一模式包括如下步骤：
S101，主机开始发送；
S102，设置主机接收引脚为低电平，同时主机侧接收引脚设置I/O为输出模式，主机侧发送引脚作为数据发送I/O，进行高低电平切换；
S103，若主机引脚发送高电平；
S104，从机光耦发光，从机侧接收光耦发光端阳极为高电平，因主机接收引脚处于低电平状态，从机侧接收光耦发光端阴极为低电平，此时光耦发光，光耦输出处于导通状态；
S105，从机接收引脚被光耦拉低为低电平状态；
S106，若主机引脚发送低电平；
S107，从机侧接收光耦发光端阳极为低电平，因主机接收引脚处于低电平状态，从机侧接收光耦发光端阴极为低电平，此时从机光耦不发光，光耦输出处于截止状态；
S108，从机接收引脚被电阻器上拉低为高电平；
S109，主机接收引脚恢复引脚功能；
S110，从机完成接收。
可以理解的是，经过一种低成本可隔离的两线制数据传输方法的第一模式，主机即可完成电平传送，即主机发送高电平接收端接收到低电平，主机发送低电平接收端接收到高电平，接收端应使用反向极性逻辑接收数据，因传输过程光耦是唯一路径，具有电气隔离特性。
其中，参照图2所示，第二模式包括如下步骤：
S201，从机向主机发送数据，主机开始接收；
S202，设置主机发送引脚为I/O输出模式，并设置为低电平，主机接收引脚作为数据接收I/O，进行电平监听；
S203，当从机发送高电平；
S204，则从机侧发送光耦发光端阴极为高电平，输出光耦为截止状态，因主机接收引脚处于数据接收状态且被电阻器上拉电阻上拉；
S205，主机接收引脚接收高电平；
S206，当从机发送低电平；
S207，则从机侧发送光耦发光端阴极为低电平，输出光耦为导通状态；
S208，主机接收引脚处于数据接收状态，主机发送引脚在此模式下处于低电平状态，所以光耦输出的导通状态，将主机接收引脚电平拉低，主机接收引脚接收到低电平状态；
S209，从机接收完成；
S210，主机发送引脚恢复引脚功能。
可以理解的是，经过一种低成本可隔离的两线制数据传输方法的第二模式，从机即可完成电平传送，即从机发送高电平主机接收端接收到高电平，从机发送低电平接收端接收到低电平，因传输过程光耦是唯一路径，具有电气隔离特性。
进一步地，在第一模式时，主机接收引脚(RX脚)设置I/O为输出模式，并设置为低电平(0V)，主机发送引脚(TX脚)作为数据发送I/O，进行高低电平切换；在第二模式时，主机发送引脚(TX脚)设置为I/O输出模式，并设置为低电平(0V)，主机接收引脚(RX脚)作为数据接收I/O，进行电平监听。
在一个实施例中，本申请实施例提供了一种低成本可隔离的两线制数据传输电路，参照图3所示的电路结构装置，应用于上述的一种低成本可隔离的两线制数据传输方法，包括通讯设备组合模块500、数据通讯电路主机模块 300、数据通讯电路从机模块400，数据通讯电路主机模块300包括主机处理器301、接口钳位电路303与主机串口302，数据通讯电路从机模块400包括从机处理器403、光电隔离电路401与从机串口402，通讯设备组合模块500 左端连接数据通讯电路主机模块300，通讯设备组合模块500右端连接从机模块400。
进一步地，数据通讯电路主机模块300是车辆中央控制器通讯双方的主机，用于主动发出数据与接收数据，主机处理器301与接口钳位电路303通过主机串口302连接。
进一步地，数据通讯电路机侧模块400是通讯双方的从机，用于被动接收数据通讯电路主机侧的指令，并对被动接收数据通讯电路主机指令进行立即回复操作，从机处理器403与光电隔离电路401通过从机串口402连接。
进一步地，通讯设备组合模块500主由两条线通讯芯组成。
进一步地，光电隔离电路401由两个隔离光耦U1、U2构成收发通讯。
进一步地，所述低成本可隔离的两线制数据传输电路无需专用通讯芯片，如RS485芯片、CAN芯片、RS232芯片等。
在一个实施例中，参照图4所示的电路示意图，主机向从机发送数据时，在数据通讯电路主机模块300中，主机侧/充电侧主机接收引脚RX2设置I/O 为输出模式，并设置为低电平(0V)，主机发送引脚TX2作为数据发送I/O 进行高低电平切换；
当主机发送引脚TX2为高电平时，从机侧/电池侧接收光耦U1发光端阳极为高电平，因主机接收引脚RX2处于低电平状态，光耦U1发光端阴极为低电平，此时光耦发光，光耦输出处于导通状态；从机接收引脚RX1被光耦拉低为低电平状态。
当主机发送引脚TX2为低电平时，从机侧/电池侧接收光耦U1发光端阳极为低电平，因主机接收引脚RX2处于低电平状态，光耦U1发光端阴极为低电平，此时光耦不发光，光耦输出处于截止状态；从机接收引脚RX1被电阻器R1上拉低为高电平状态。
可以理解的是，数据通讯电路主机模块300即可完成电平传送，即主机发送高电平接收端接收到低电平、主机发送低电平接收端接收到高电平、接收端应使用反向极性逻辑接收数据。
从机向主机发送数据时，在数据通讯电路从机模块400中，主机侧/充电侧主机发送引脚TX2设置为I/O输出模式，并设置为低电平(0V)，主机接收引脚RX2作为数据接收I/O，进行电平监听；
当从机发送引脚TX1为高电平时，从机侧/电池侧发送光耦U2发光端阴极为高电平，输出光耦为截止状态，主机接收引脚RX2处于数据接收状态且被电阻器R5上拉电阻上拉，此时主机接收引脚RX2接收到高电平状态。
当从机发送引脚TX1为低电平时，从机侧/电池测发送光耦U2发光端阴极为低电平，输出光耦为导通状态，主机接收引脚RX2处于数据接收状态，主机发送引脚TX2在此模式下处于低电平状态，光耦输出的导通状态将主机接收引脚RX2电平拉低，主机接收引脚RX2接收到低电平状态。
可以理解的是，数据通讯电路从机模块400即可完成电平传送，即从机发送高电平主机接收端接收到高电平与从机发送低电平接收端接收到低电平。
可以理解的是，通讯设备组合模块500包括连接插件SoketA与连接插件 SoketB，连接插件SoketA与连接插件SoketB对插产生物理对接效果。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“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。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种低成本可隔离的两线制数据传输方法，其特征在于，所述方包括第一模式与第二模式，所述第一模式是主机向从机发送数据，所述第二模式是从机向主机发送数据；
其中，所述第一模式的流程包括：
主机开始发送；
设置主机接收引脚为低电平；
若主机引脚发送高电平，则从机光耦发光，光耦输出处于导通状态，从机接收到低电平；
若主机引脚发送低电平，则从机光耦不发光，光耦输出处于截止状态，从机接收到高电平；
主机接收引脚恢复引脚功能；
从机完成接收；
其中，所述第二模式的流程包括：
主机开始接收；
设置主机发送引脚为低电平接收引脚为接收功能；
当从机发送高电平，则从机光耦不发光，输出光耦为截止状态，主机接收引脚接收高电平；
当从机发送低电平，则从机光耦发光，输出光耦为导通状态，主机接收引脚接收低电平；
从机接收完成；
主机发送引脚恢复引脚功能。
2.根据权利要求1所述低成本可隔离的两线制数据传输方法，其特征在于，在所述第一模式时，主机接收引脚(RX脚)设置为I/O为输出模式，并设置为低电平(0V)，主机发送引脚(TX脚)作为数据发送I/O，进行高低电平切换。
3.根据权利要求1所述低成本可隔离的两线制数据传输方法，其特征在于，在所述第二模式时，主机发送引脚(TX脚)设置为I/O输出模式，并设置为低电平(0V)，主机接收引脚(RX脚)作为数据接收I/O，进行电平监听。
4.一种低成本可隔离的两线制数据传输电路，其特征在于，应用于上述权利要求1至3任一项所述的一种低成本可隔离的两线制数据传输方法，包括通讯设备组合模块、数据通讯电路主机模块、数据通讯电路从机模块，所述数据通讯电路主机模块包括主机处理器、接口钳位电路与主机串口，所述数据通讯电路从机模块包括从机处理器、光电隔离电路与从机串口，所述通讯设备组合模块左端连接所述数据通讯电路主机模块，所述通讯设备组合模块右端连接所述从机模块；
所述数据通讯电路主机模块是车辆中央控制器通讯双方的主机，用于主动发出数据与接收数据，所述主机处理器与所述接口钳位电路通过主机串口连接；
所述数据通讯电路机侧模块是通讯双方的从机，用于被动接收所述数据通讯电路主机侧的指令，并对被动接收所述数据通讯电路主机指令进行立即回复操作，所述从机处理器与所述光电隔离电路通过从机串口连接。
5.根据权利要求4所述低成本可隔离的两线制数据传输电路，其特征在于，所述通讯设备组合模块主由两条线通讯芯组成。
6.根据权利要求4所述低成本可隔离的两线制数据传输电路，其特征在于，所述光电隔离电路由两个隔离光耦构成收发通讯。
7.根据权利要求4所述低成本可隔离的两线制数据传输电路，其特征在于，所述低成本可隔离的两线制数据传输电路无需专用通讯芯片。
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