CN116701276B - 末端可脱离的高速串行数据传输装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种末端可脱离的高速串行数据传输装置，涉及数字信息的传输技术领域，该装置包括：串行连接的多个节点，多个节点中的每个节点包括：相互连接的数字控制模块和收发器，收发器设于数字控制模块和总线之间，用于数字控制模块与总线之间传输差分串行基带数据；多个节点包括一个主控节点、多个非末端从节点和一个末端从节点；每个非末端从节点还包括双输出定向耦合器模块，双输出定向耦合器模块设于收发器和总线之间，双输出定向耦合器模块用于选择终端电阻；末端从节点还包括定向耦合器模块，定向耦合器模块设于收发器和总线之间。本申请一方面减小了信号输出幅度的损失，同时保证了总线信号的完整性。

Description

末端可脱离的高速串行数据传输装置

技术领域

本申请涉及数字信息的传输技术领域，尤其涉及一种末端可脱离的高速串行数据传输装置。

背景技术

传统的高速数据传输组网领域，为了提高传输速率，提高传输距离，通常是将基带数据进行多载波调制（Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM），甚至进行载波变频利用射频收发机传输信号，这大大增加了系统的复杂度。同时分支线长度和信号工作频率之间产生矛盾，限制高速信号的传输速度，且限制布线的便捷性。

利用定向耦合器的分支隔离度，可以很好地解决分支线长度和信号工作频率的矛盾。但是，实际中主控节点的两个端口的隔离度对信号产生了很大的衰减，使得信号容易受到干扰。同时有些应用场合需要末端总线脱落，对于总线型结构来说这样会引起终端阻抗开路，破坏了总线的阻抗匹配，引起总线信号的信号不完整性。

发明内容

针对相关技术存在的上述问题，本申请实施例提供一种末端可脱离的高速串行数据传输装置。

本申请提供一种末端可脱离的高速串行数据传输装置，包括：

串行连接的多个节点，所述多个节点中的每个节点包括：相互连接的数字控制模块和收发器，所述收发器设于所述数字控制模块和总线之间，用于所述数字控制模块与所述总线之间传输差分串行基带数据；

所述多个节点包括一个主控节点、多个非末端从节点和一个末端从节点；

每个所述非末端从节点还包括双输出定向耦合器模块，所述双输出定向耦合器模块设于所述收发器和所述总线之间，所述双输出定向耦合器模块用于选择终端电阻；

所述末端从节点还包括定向耦合器模块，所述定向耦合器模块设于所述收发器和所述总线之间。

在一些实施例中，所述双输出定向耦合器模块包括一个或多个双输出定向耦合器，每个所述双输出定向耦合器包括：

第一变压器、第二变压器、反向器模块和连接所述第二变压器的第一电阻，其中所述第一变压器包括第一线圈和第二线圈，所述第一线圈的两端分别连接所述总线的输入端和所述反向器模块；

所述反向器模块包括第一开关、第二开关和反向器，所述第一开关的第一端和所述第二开关的第一端分别与所述第一线圈连接，所述第一开关的第一端和所述反向器的输入端连接，所述第二开关的第一端和所述反向器的输出端连接，所述第一开关的第二端为所述双输出定向耦合器的第一直通输出端口，所述第二开关的第二端为所述双输出定向耦合器的第二直通输出端口。

在一些实施例中，所述反向器模块用于：

通过所述反向器的输入端的电平高低对于所述总线输入的信号进行选择，并通过所述双输出定向耦合器的第一直通输出端口或第二直通输出端口输出。

在一些实施例中，所述反向器的输入端和所述双输出定向耦合器的控制端口相同，所述双输出定向耦合器的控制端口的默认值用于通过所述第一开关导通所述双输出定向耦合器的输入端口和耦合输出端口。

在一些实施例中，当所述末端从节点的总线脱落时，部分靠近所述末端从节点的所述非末端从节点的总线脱落，与所述主控节点距离最远的未脱落的所述非末端从节点中所述双输出定向耦合器的控制端口用于通过所述第二开关导通所述双输出定向耦合器的输入端口和耦合输出端口。

在一些实施例中，所述双输出定向耦合器模块中双输出定向耦合器的第二直通输出端口连接的电阻的阻抗，所述定向耦合器模块中的定向耦合器的直通输出端口连接的电阻阻抗，和所述总线的阻抗相同。

在一些实施例中，所述每个节点还包括第三变压器；

在所述节点为所述主控节点的情况下，所述第三变压器设于所述收发器和所述总线之间；

在所述节点为所述非末端从节点的情况下，所述第三变压器设于所述收发器和所述双输出定向耦合器模块之间；

在所述节点为所述末端从节点的情况下，所述第三变压器设于所述收发器和所述定向耦合器模块之间。

在一些实施例中，在所述节点为所述非末端从节点的情况下，所述双输出定向耦合器的耦合输出端与所述第三变压器连接。

本申请实施例提供一种末端可脱离的高速串行数据传输装置，通过在主控节点不设置定向耦合器，减小信号输出幅度的损失，同时，在非末端从节点设置用于选择终端电阻的双输出定向耦合器模块，使得非末端从节点和主控节点之间的阻抗可以匹配，并且在末端总线脱落时可以切换到固定负载，保证总线信号的完整性

附图说明

为了更清楚地说明本申请或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，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是现有技术提供的串行接口总线型结构的结构示意图；

图2是现有技术提供的定向耦合器的结构示意图；

图3是现有技术提供的高速串行接口总线型结构的结构示意图；

图4是本申请实施例提供的末端可脱离的高速串行数据传输装置的结构示意图；

图5是本申请实施例提供的双输出定向耦合器的结构示意图；

图6是本申请实施例提供的主控节点的结构示意图之一；

图7是本申请实施例提供的非末端从节点的结构示意图之一；

图8是本申请实施例提供的末端从节点的结构示意图之一；

图9是本申请实施例提供的主控节点的结构示意图之二；

图10是本申请实施例提供的非末端从节点的结构示意图之二；

图11是本申请实施例提供的末端从节点的结构示意图之二。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请中的附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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他实施例，都属于本申请保护的范围。

传统的高速数据传输组网领域，为了提高传输速率，提高传输距离，通常是将基带数据进行多载波调制（Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM），甚至进行载波变频利用射频收发机传输信号，这大大增加了系统的复杂度。

图1是现有技术提供的串行接口总线型结构的结构示意图，如图1所示，串行接口总线型结构包括串行连接的M个节点。传统的串行接口总线型结构中，分支线长度和信号工作频率之间产生矛盾。分支线可用的最远长度限制了信号的最高工作频率，即限制高速信号的传输速度。信号的最高工作频率限制了分支线可用的最远长度，即限制布线的便捷性。

利用定向耦合器的分支隔离度，可以很好地解决分支线长度和信号工作频率的矛盾。图2是现有技术提供的定向耦合器的结构示意图，如图2所示，该定向耦合器包括两个变压器Ta和Tb，其中，变压器Ta包括两个线圈，分别是N1和N2；变压器Tb包括两个线圈，分别是N3和N4。该定向耦合器的端口1连接N1和N3；N1的另一端作为该定向耦合器的端口2；该定向耦合器的端口3连接N2和N4；N4另一端连接电阻Rd；该定向耦合器的端口4连接Rd另一端和N2、N3的另一端。

设线圈匝数比N2/N1=n，N3/N4=m，一般可以m=n+1。Rd可以等于线缆的特性阻抗，则可以得到下列公式：

端口1的输入阻抗为：

；

主路：端口1到端口2的损耗为：

；

分路：端口1到端口3的损耗（等于端口3到端口1的损耗）为：

由此可知：n的取值越大，主路（端口1到端口2的损耗）的损耗越小，分路的损耗（端口3到端口1的损耗）越大，分路对主路影响越小。因此，实际运用时，可以选择n为大于1的整数。例如，n=4时，该定向耦合器的端口3的阻抗基本不影响端口1的信号，因此，该节点的短路以及分支线缆的阻抗失配都不影响总线的信号和其他节点。

图3是现有技术提供的高速串行接口总线型结构的结构示意图，如图3所示，该高速串行接口总线型结构包括一个主控节点和M个从节点，当任意一个从节点需要向目标从节点传输数据时，该从节点需要先向主控节点传输数据，再由主控节点将数据传输给目标从节点。每个节点均通过定向耦合器连接到主线。

在该结构中，将传统总线结构中的分支电路的线缆长度划分为两个部分，分别是定向耦合器模块到总线的线长和定向耦合器模块到收发器的线长。

其中，定向耦合器模块靠近总线，因此，定向耦合器模块到总线的线长很短；而定向耦合器模块到收发器的线长，因为定向耦合器模块到收发器之间为点对点的串行通信，收发器可以通过均衡和预加重来补偿线缆的信道衰减，因此可以满足信号的完整性要求，从而不限制线缆长度。

因为存在定向耦合器模块，分支电路与总线之间存在耦合度，在耦合度比较大的情况下，分支电路的阻抗对总线上传输数据的影响较小，从而在该装置所在的分支电路短路的情况下，也不会影响总线上其他分支电路的工作。

但是，实际中主控节点的两个端口的隔离度对信号产生了很大的衰减，使得信号容易受到干扰。同时有些应用场合需要末端总线脱落，对于总线型结构来说这样会引起终端阻抗开路，破坏了总线的阻抗匹配，引起总线信号的信号不完整性。

针对现有技术存在的上述问题，本申请实施例提供一种末端可脱离的高速串行数据传输装置，通过在主控节点不设置定向耦合器，减小信号输出幅度的损失，同时，在非末端从节点设置用于选择终端电阻的双输出定向耦合器模块，使得非末端从节点和主控节点之间的阻抗可以匹配，并且在末端总线脱落时可以切换到固定负载，保证总线信号的完整。

图4是本申请实施例提供的末端可脱离的高速串行数据传输装置的结构示意图，如图4所示，该装置至少包括：

串行连接的多个节点，多个节点中的每个节点包括：相互连接的数字控制模块和收发器，收发器设于数字控制模块和总线之间，用于数字控制模块与总线之间传输差分串行基带数据；

多个节点包括一个主控节点、多个非末端从节点和一个末端从节点；

每个非末端从节点还包括双输出定向耦合器模块，双输出定向耦合器模块设于收发器和总线之间，双输出定向耦合器模块用于选择终端电阻；

末端从节点还包括定向耦合器模块，定向耦合器模块设于收发器和总线之间。

具体的，在本申请改进的高速串行接口总线型结构中，多个节点串行连接到总线，每个节点均包括相互连接的数字控制模块和收发器，收发器设于数字控制模块和总线之间，传输高速差分串行基带数据。

多个节点中包括一个主控节点、多个非末端从节点和一个末端从节点。

在主控节点中，不使用定向耦合器，信号可以直接输出到总线，以减小信号的幅度损失。

在非末端从节点中，不再使用图2所示的定向耦合器，而是通过双输出定向耦合器模块替代先前的定向耦合器模块，双输出定向耦合器模块可以选择直通输出端口，进而选择终端电阻，使得非末端从节点和主控节点之间的阻抗可以匹配，并且在末端总线脱落时可以切换到固定负载，保证总线信号的完整。

在末端从节点中，仍然使用图2所示的定向耦合器组成的定向耦合器模块，解决分支线长度和信号工作频率产生的矛盾。

本申请实施例提供一种末端可脱离的高速串行数据传输装置，通过在主控节点不设置定向耦合器，减小信号输出幅度的损失，同时，在非末端从节点设置用于选择终端电阻的双输出定向耦合器模块，使得非末端从节点和主控节点之间的阻抗可以匹配，并且在末端总线脱落时可以切换到固定负载，保证总线信号的完整性。

在一些实施例中，双输出定向耦合器模块包括一个或多个双输出定向耦合器，每个双输出定向耦合器包括：

第一变压器、第二变压器、反向器模块和连接第二变压器的第一电阻，其中第一变压器包括第一线圈和第二线圈，第一线圈的两端分别连接总线的输入端和反向器模块；

反向器模块包括第一开关、第二开关和反向器，第一开关的第一端和第二开关的第一端分别与第一线圈连接，第一开关的第一端和反向器的输入端连接，第二开关的第一端和反向器的输出端连接，第一开关的第二端为双输出定向耦合器的第一直通输出端口，第二开关的第二端为双输出定向耦合器的第二直通输出端口。

具体的，图5是本申请实施例提供的双输出定向耦合器的结构示意图，如图5所示，双输出定向耦合器模块包括一个或多个双输出定向耦合器，每个双输出定向耦合器包括：第一变压器（即变压器Ta）、第二变压器（即变压器Tb）和反向器模块。其中，变压器Ta包括两个线圈，分别为N1和N2；变压器Tb包括两个线圈，分别为N3和N4。

该双输出定向耦合器的端口1（输入端口）连接N1和N3；N1的另一端连接反向器模块。该双输出定向耦合器的端口3（耦合输出端口）连接N2和N4；线圈N4另一端连接电阻Rd。

反向器模块包括第一开关（即开关T1）、第二开关（即开关T2）和反向器inv1。开关T1的第一端和开关T2的第一端分别与N1连接，开关T1的第一端和反向器的输入端连接，开关T2的第一端和反向器的输出端连接，开关T1的第二端为双输出定向耦合器的第一直通输出端口（端口2），开关T2的第二端为双输出定向耦合器的第二直通输出端口（端口4）。反向器inv1的输入端即双输出定向耦合器的端口5（控制端口）。

在一些实施例中，反向器模块用于：

通过反向器的输入端的电平高低对于总线输入的信号进行选择，并通过双输出定向耦合器的第一直通输出端口或第二直通输出端口输出。

具体的，在图2的基础上，本申请实施例增加了反向器inv1来控制开关T1和开关T2。

双输出定向耦合器的端口5（控制端口）作为反向器的输入端来控制开关T1，反向器的输出端控制开关T2。这样可以通过双输出定向耦合器的端口5（控制端口）的高低电平将双输出定向耦合器的端口1（输入端口）的信号二选一输出到端口2（第一直通输出端口）或者端口4（第二直通输出端口）。

本申请实施例提供的末端可脱离的高速串行数据传输装置，在非末端从节点设置用于选择终端电阻的双输出定向耦合器模块，与定向耦合器相比，双输出定向耦合器增加了两个开关和一个反向器，反向器的输入端和输出端分别控制两个开关，这样可以通过双输出定向耦合器的控制端口或者说反向器的输入端口的高低电平将双输出定向耦合器的输入端口的信号二选一输出到两个直通输出端口。

在一些实施例中，反向器的输入端和双输出定向耦合器的控制端口相同，双输出定向耦合器的控制端口的默认值用于通过第一开关导通双输出定向耦合器的输入端口和耦合输出端口。

具体的，反向器的输入端口和双输出定向耦合器的控制端口（端口5）相同，在末端总线未脱落的情况下，双输出定向耦合器的控制端口连接的终端电阻为一个默认值，使得双输出定向耦合器的端口1（输入端口）和端口3（耦合输出端口）通过开关T1导通。

在一些实施例中，当末端从节点的总线脱落时，部分靠近末端从节点的非末端从节点的总线脱落，与主控节点距离最远的未脱落的非末端从节点中双输出定向耦合器的控制端口用于通过第二开关导通双输出定向耦合器的输入端口和耦合输出端口。

具体的，反向器的输入端口和双输出定向耦合器的控制端口（端口5）相同，假设从节点的个数为M，根据与主控节点的距离按照1至M进行排序，在末端总线脱落的情况下，从节点K到末端从节点M随总线脱落，K的取值为1＜K≤M。

那么，非末端从节点K-1（即与主控节点距离最远的未脱落的非末端从节点）中，双输出定向耦合器的端口5（控制端口）通过第二开关导通双输出定向耦合器的端口1（输入端口）和端口3（耦合输出端口）通过开关T2导通。

在一些实施例中，双输出定向耦合器模块中双输出定向耦合器的第二直通输出端口连接第二电阻，定向耦合器模块中的定向耦合器的直通输出端口连接第三电阻，第二电阻、第三电阻和总线的阻抗相同。

具体的，在非末端从节点中，双输出定向耦合器的第二直通输出端口（端口4）连接一个电阻。在末端从节点中，定向耦合器的直通输出端口连接一个电阻。

双输出定向耦合器的第二直通输出端口连接的电阻的阻抗、定向耦合器的直通输出端口连接的电阻的阻抗，与总线的阻抗相同。

本申请实施例提供的末端可脱离的高速串行数据传输装置，通过设置双输出定向耦合器的第一直通输出端口和第二直通输出端口连接的电阻的阻抗和总线阻抗相同，保证分支线和总线的阻抗匹配，从而保证了总线信号的完整性。

在一些实施例中，每个节点还包括第三变压器；

在节点为主控节点的情况下，第三变压器设于收发器和总线之间；

在节点为非末端从节点的情况下，第三变压器设于收发器和双输出定向耦合器模块之间；

在节点为末端从节点的情况下，第三变压器设于收发器和定向耦合器模块之间。

在一些实施例中，在节点为非末端从节点的情况下，双输出定向耦合器的耦合输出端与第三变压器连接。

具体的，第三变压器包括两个线圈：第一线圈和第二线圈，各个节点的收发器与第一线圈的两端连接。

在主控节点中，第二线圈的两端分别通过线缆和总线连接；或者，一端通过线缆和总线连接，另一端接地。

在非末端从节点中，第二线圈的两端分别与两个双输出定向耦合器的端口3（耦合输出端）连接；或者，一端与双输出定向耦合器的端口3（耦合输出端）连接，另一端接地。

在末端从节点中，第二线圈的两端分别与两个定向耦合器的端口3（耦合输出端）连接；或者，一端与定向耦合器的端口3（耦合输出端）连接，另一端接地。

以下通过具体应用场景中的实施例对本申请提供的末端可脱离的高速串行数据传输装置进行进一步阐述。

在本申请实施例的相关附图中，Rx表示接收，Tx表示发送，P表示同向端，N表示反向端，变压器通过两个线圈组成（附图中通过N和数字的方式进行区分）。

示例一：差分线缆组网

图6是本申请实施例提供的主控节点的结构示意图之一，图7是本申请实施例提供的非末端从节点的结构示意图之一，图8是本申请实施例提供的末端从节点的结构示意图之一，如图6、图7和图8所示，在差分线缆组网中，分支电路的发送通路和接收通路的工作流程如下：

（1）发送通路

1、数字控制模块端口1和端口2发送高速差分串行基带数据，端口1为差分p端，端口2为差分n端。

2、收发器TR11端口1和端口2接收高速差分串行基带数据，端口1接数字控制模块端口1，端口2接数字控制模块端口2。

3、收发器TR11端口5和端口6连接开关T11和T12（发送时开关导通，接收时开关断开），发送高速差分串行基带数据到变压器T11的端口1和端口2。

4、负载电阻R11和R12分别连接变压器T11的端口1和端口2，R11与R12的公共端接电源电压VDC11为发送器提供电压。

5、在主控节点中，变压器T11的端口3通过线缆L11连接到总线BUS_N，变压器T11的端口4通过线缆L11连接到总线BUS_P。

6、在非末端从节点中，变压器T11的端口3通过线缆L11连接到双输出定向耦合器DD11的端口3；变压器T11的端口4通过线缆L12连接到双输出定向耦合器DD12的端口3。

双输出定向耦合器DD11由变压器T14、变压器T15和连接变压器T14的负载电阻R12，以及反向器模块组成；双输出定向耦合器DD12由变压器T12、变压器T13和连接变压器T12的负载电阻R11，以及反向器模块组成。

7、在非末端从节点中，双输出定向耦合器DD11的端口1连接总线BUS_N的输入端，端口4连接负载电阻RL11的一端，负载电阻RL11的另一端接地；双输出定向耦合器DD11的端口2连接另一个负载电阻RD11（图7中未示出）。

8、在末端从节点中，定向耦合器D11的端口1连接总线BUS_N的输入端，端口2连接负载电阻RD12的一端，负载电阻RD12的另一端接地；定向耦合器D12的端口1连接总线BUS_P的输入端，端口2连接负载电阻RD11的一端，负载电阻RD11的另一端接地。

9、将高速差分串行基带数据发送到定向耦合器D11和定向耦合器D12的端口1，或者双输出定向耦合器DD11和双输出定向耦合器DD12的端口1。

（2）接收通路

1、数字控制模块端口3和端口4接收高速差分串行基带数据，端口3为差分p端，端口4为差分n端。

2、收发器TR11端口3和端口4发送高速差分串行基带数据，端口3接数字控制模块端口3，端口4接数字控制模块端口4。

3、收发器TR11端口7和端口8分别连接隔直电容C11和C12，接收来自变压器T11端口1和端口2的高速差分串行基带数据。

4、在非末端从节点中，变压器T11的端口3和端口4分别通过线缆L11和线缆L12连接到双输出定向耦合器DD11和双输出定向耦合器DD12的端口3。

5、在末端从节点中，变压器T11的端口3和端口4分别通过线缆L11和线缆L12连接到定向耦合器D11和定向耦合器D12的端口3。

6、在定向耦合器D11和定向耦合器D12的端口1处，或者，在双输出定向耦合器DD11和双输出定向耦合器DD12的端口1处，接收总线BUS_P和总线BUS_N的高速差分串行基带数据。

其中，双输出定向耦合器DD11和双输出定向耦合器DD12的端口4分别连接RL11和RL12，定向耦合器D11和定向耦合器D12的端口2分别连接RD11和RD12，取RL11=RL12=RD11=RD12=Z0，其中，Z0为总线的特性阻抗。

双输出定向耦合器DD11和双输出定向耦合器DD12的控制端口5的默认值是使得端口1和端口2通过开关T1导通。设有M个从节点，当末端总线脱落时，从节点K（1<K<=M）到从节点M随总线脱落，那么控制从节点K-1的双输出定向耦合器DD11/DD12的端口5，使得端口1和端口4通过开关T2导通。

示例二：单端线缆组网

图9是本申请实施例提供的主控节点的结构示意图之二，图10是本申请实施例提供的非末端从节点的结构示意图之二，图11是本申请实施例提供的末端从节点的结构示意图之二，如图9、图10和图11所示，在单端线缆组网中，分支电路的发送通路和接收通路的工作流程如下：

（1）发送通路

1、数字控制模块端口1和端口2发送高速差分串行基带数据，端口1为差分p端，端口2为差分n端。

2、收发器TR21端口1和端口2接收高速差分串行基带数据，端口1接数字控制模块端口1，端口2接数字控制模块端口2。

3、收发器TR21端口5和端口6分别连接开关T21和T22（发送时开关导通，接收时开关断开），发送高速差分串行基带数据到变压器T21的端口1和端口2。

4、负载电阻R21和R22分别连接变压器T11的端口1和端口2，R21与R22的公共端接电源电压VDC21为发送器提供电压。

5、在主控节点中，变压器T21的端口3通过线缆L21连接到总线BUS的输入端，变压器T21的端口4接地。

6、在非末端从节点中，变压器T21的端口3通过线缆L21连接到双输出定向耦合器DD2的端口3，变压器T21的端口4接地。双输出定向耦合器DD2由变压器T14、变压器T15和连接变压器T14的负载电阻R12，以及反向器模块组成。

7、在末端从节点中，定向耦合器D2的端口1接总线BUS的输入端，定向耦合器D2的端口2接负载电阻RD2的一端，负载电阻RD2的另一端接地。

8、将高速差分串行基带数据发送到定向耦合器D2或者双输出定向耦合器DD2的端口1。

（2）接收通路

1、数字控制模块端口3和端口4接收高速差分串行基带数据，端口3为差分p端，端口4为差分n端。

2、收发器TR21模块端口3和端口4发送高速差分串行基带数据，端口3接数字控制模块端口3，端口4接数字控制模块端口4。

3、收发器TR21模块端口7和端口8分别连接隔直电容C21和C22，接收来自变压器T21端口1和端口2的高速差分串行基带数据。

4、在非末端从节点中，变压器T21的端口3通过线缆L21连接到双输出定向耦合器DD2的端口3。接收定向耦合器DD2的端口1处总线BUS的高速差分串行基带数据。

对于主控节点，连接关系的不同仅在于线缆L21直接接到总线BUS。

5、在定向耦合器D2和定向耦合器DD2的端口1处，接收总线BUS的高速差分串行基带数据。

双输出定向耦合器DD2的端口4接RL2，定向耦合器D2的端口2接RD2，取RL2=RD2=Z0，这里Z0是总线的特性阻抗。

双输出定向耦合器DD2的控制端口5默认值是使得端口1和端口2通过开关T1导通。设有M个从节点，当末端总线脱落时，从节点K（1<K<=M）到从节点M随总线脱落，那么控制从节点K-1的双输出定向耦合器DD2的端口5，使得端口1和端口4通过开关T2导通。

本申请实施例提供的末端可脱离的高速串行数据传输装置，同传统结构相比，一方面，主控节点的输入输出信号没有衰减，进而提高了主控节点和从节点的接收幅度，提高了抗干扰性。另一方面，该结构可以满足末端总线的脱落需求，提出的双输出定向耦合器电路可以在末端总线的脱落时切换到固定负载，保证总线信号完整，扩展了该总线的应用范围。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，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。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

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申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，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申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种末端可脱离的高速串行数据传输装置，其特征在于，包括：

串行连接的多个节点，所述多个节点中的每个节点包括：相互连接的数字控制模块和收发器，所述收发器设于所述数字控制模块和总线之间，用于所述数字控制模块与所述总线之间传输差分串行基带数据；

所述多个节点包括一个主控节点、多个非末端从节点和一个末端从节点；

每个所述非末端从节点还包括双输出定向耦合器模块，所述双输出定向耦合器模块设于所述收发器和所述总线之间，所述双输出定向耦合器模块用于选择终端电阻；

所述末端从节点还包括定向耦合器模块，所述定向耦合器模块设于所述收发器和所述总线之间；

其中，所述双输出定向耦合器模块包括一个或多个双输出定向耦合器，每个所述双输出定向耦合器包括：

第一变压器、第二变压器、反向器模块和连接所述第二变压器的第一电阻，其中所述第一变压器包括第一线圈和第二线圈，所述第一线圈的两端分别连接所述总线的输入端和所述反向器模块；

所述反向器模块包括第一开关、第二开关和反向器，所述第一开关的第一端和所述第二开关的第一端分别与所述第一线圈连接，所述第一开关的第一端和所述反向器的输入端连接，所述第二开关的第一端和所述反向器的输出端连接，所述第一开关的第二端为所述双输出定向耦合器的第一直通输出端口，所述第二开关的第二端为所述双输出定向耦合器的第二直通输出端口。

2.根据权利要求1所述的末端可脱离的高速串行数据传输装置，其特征在于，所述反向器模块用于：

通过所述反向器的输入端的电平高低对于所述总线输入的信号进行选择，并通过所述双输出定向耦合器的第一直通输出端口或第二直通输出端口输出。

3.根据权利要求2所述的末端可脱离的高速串行数据传输装置，其特征在于，所述反向器的输入端和所述双输出定向耦合器的控制端口相同，所述双输出定向耦合器的控制端口的默认值用于通过所述第一开关导通所述双输出定向耦合器的输入端口和耦合输出端口。

4.根据权利要求2所述的末端可脱离的高速串行数据传输装置，其特征在于，当所述末端从节点的总线脱落时，部分靠近所述末端从节点的所述非末端从节点的总线脱落，与所述主控节点距离最远的未脱落的所述非末端从节点中所述双输出定向耦合器的控制端口用于通过所述第二开关导通所述双输出定向耦合器的输入端口和耦合输出端口。

5.根据权利要求1所述的末端可脱离的高速串行数据传输装置，其特征在于，所述双输出定向耦合器模块中双输出定向耦合器的第二直通输出端口连接的电阻的阻抗，所述定向耦合器模块中的定向耦合器的直通输出端口连接的电阻阻抗，和所述总线的阻抗相同。

6.根据权利要求1所述的末端可脱离的高速串行数据传输装置，其特征在于，所述每个节点还包括第三变压器；

在所述节点为所述主控节点的情况下，所述第三变压器设于所述收发器和所述总线之间；

在所述节点为所述非末端从节点的情况下，所述第三变压器设于所述收发器和所述双输出定向耦合器模块之间；

在所述节点为所述末端从节点的情况下，所述第三变压器设于所述收发器和所述定向耦合器模块之间。

7.根据权利要求6所述的末端可脱离的高速串行数据传输装置，其特征在于，在所述节点为所述非末端从节点的情况下，所述双输出定向耦合器的耦合输出端与所述第三变压器连接。