CN117319125B - 数据收发电路、系统和方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种数据收发电路、系统和方法。本申请的数据传输采用单根线缆，主控节点和各从节点均设置有数据收发电路，且数据收发电路包括协议处理模块和驱动模块，其中，协议处理模块用于根据总线传输的操作指令，切换至数据接收通道或数据发送通道，信号处理单元用于对接收的数据进行均衡处理、对发送的数据进行加重处理。本申请采用单根线缆实现高速总线的数据收发，并控制信号收发的时序，避免了各从节点产生的信号反射带来的信号完整性问题；对收发的数据进行加重和均衡处理，也提高了传输距离。

Description

数据收发电路、系统和方法

技术领域

本申请涉及数据传输技术领域，特别是涉及一种数据收发电路、系统和方法。

背景技术

MIL-STD-1553B总线技术简称为1553B总线，其全称为飞机内部时分制指令响应式多路传输数据总线，是一种信息传输总线标准，即设备间传输协议。1553B总线具有分布处理、集中控制、实时响应和高可靠性的特点，可提供1Mb/s的信号传输速率。

现有的1553B总线通常使用屏蔽双绞线来传输信号，且双绞线通常采用铜导线为传输介质。而传输速率越高，信号对应的频率就越高，信号在单位长度的铜导线上的衰减就越大，这导致总线速率难以同时实现高传输速率和长距离。

因此，如何同时实现高速率和长距离的数据传输，成为急需解决的问题。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种数据收发电路、系统和方法，用于解决现有技术中1553B总线难以同时实现高速率和长距离的问题。

第一方面，本申请提供了一种数据收发电路。所述电路包括：协议处理模块和驱动模块，其中，所述驱动模块包括切换单元和信号处理单元；

所述信号处理单元，用于对接收的第一数据进行均衡处理，或对所述协议处理模块发送的第二数据进行加重处理；

所述协议处理模块，用于响应于所述总线传输的操作指令，控制所述切换单元处于第一通道，以从所述总线接收所述第一数据；或控制所述切换单元处于第二通道，以发送加重处理后的所述第二数据至所述总线。

在其中一个实施例中，所述驱动模块还包括：

功率放大单元，用于对所述第一数据进行功率放大，并将放大后的所述第一数据传输至所述信号处理单元，以使所述协议处理模块根据所述比较结果确定所述第一数据是否为有效信号。

在其中一个实施例中，所述驱动模块还包括：

功率检测单元，用于比较所述第一数据的信号电压值和预设阈值，并输出比较结果至所述协议处理模块，以使所述协议处理模块根据所述比较结果确定所述第一数据是否为有效信号。

在其中一个实施例中，所述第一数据为差分信号；

所述差分信号的布线长度小于预设长度；其中，所述预设长度与第一数值存在线性关系，且所述第一数值为所述差分信号上升沿的纳秒值和所述差分信号的传输速度的乘积；

所述布线长度为所述切换单元的输出端到所述功率检测单元输入端之间的距离。

在其中一个实施例中，所述驱动模块还包括：

隔离单元，设置于所述切换单元和所述总线之间，用于对所述总线和所述驱动模块之间传输的信号进行电气隔离。

在其中一个实施例中，所述驱动模块还包括：

连接器，设置于所述总线和所述隔离单元之间，且所述连接器的特性阻抗与所述单根线缆的特征阻抗相同。

第二方面，本申请还提供了一种数据收发系统。所述系统包括：主控节点、多个定向耦合器和多个从节点，所述主控节点和各所述定向耦合器分别通过单根线缆连接至总线上，且各所述定向耦合器连接有至少一个从节点；

所述主控节点和各所述从节点，均包括第一方面中任一项所述的数据收发电路；

其中，所述主控节点的协议处理模块记为第一协议处理模块、切换单元记为第一切换单元；

所述从节点的协议处理模块记为第二协议处理模块、切换单元记为第二切换单元。在其中一个实施例中，

第三方面，本申请还提供了一种数据收发方法，适用于第二方面中所述的数据收发系统，所述方法包括：

主控节点通过定向耦合器发送操作指令至目标从节点，并在发送所述操作指令后，向所述目标从节点发送数据或从所述目标从节点接收数据；

所述目标从节点响应于所述操作指令，接收所述主节点发送的数据，或发送数据至所述主控节点。

在其中一个实施例中，所述主控节点通过定向耦合器发送操作指令至目标从节点，并在发送所述操作指令后，向所述目标从节点发送数据或从所述目标从节点接收数据，包括：

所述主控节点输出低电平信号至第一切换单元的控制端，以使所述第一切换单元处于第二通道，输出操作指令；

当所述操作指令为接收指令时，所述主控节点在输出所述接收指令后，向所述目标从节点发送数据；

当所述操作指令为发送指令时，所述主控节点在输出所述接收指令后，输出高电平信号至所述第一切换单元的控制端，以使所述第一切换单元切换至第一通道，从所述目标从节点接收数据。

在其中一个实施例中，所述目标从节点响应于所述操作指令，接收所述主节点发送的数据，或发送数据至所述主控节点，包括：

所述目标从节点输出高电平信号至第二切换单元的控制端，以使所述第二切换单元处于第一通道，接收所述操作指令；

当所述操作指令为接收指令时，接收所述主控节点发送的数据；

当所述操作指令为发送指令时，所述目标从节点输出低电平信号至所述第二切换单元的控制端，以使所述第二切换单元切换至第二通道，以输出数据至所述主控节点。

在其中一个实施例中，当所述操作指令为接收指令时，所述目标从节点在接收到所述主控节点发送的数据后，生成反馈信息，并输出低电平信号至所述第二切换单元的控制端，以使所述第二切换单元处于第二通道，输出所述反馈信息至所述主控节点。

在其中一个实施例中，所述方法还包括：

对所述主控节点发送的数据和预设阈值进行比较；

当所述主控节点发送的数据的信号电压值小于所述预设阈值时，输出低电平信号至协议处理模块，该低电平信号表征所述主控节点发送的数据为无效数据；

当所述主控节点发送的数据的信号电压值大于所述预设阈值时，输出高电平信号至协议处理模块，该高电平信号表征所述主控节点发送的数据为有效数据。

在其中一个实施例中，所述方法还包括：

所述目标从节点接收到所述操作指令后，解析所述操作指令中的地址信息，并在所述地址信息与所述目标从节点的地址相匹配时，响应所述操作指令。

上述数据收发电路、系统和方法，至少具有以下优点：

本申请的数据传输采用单根线缆，主控节点和各从节点均设置有数据收发电路，且数据收发电路包括协议处理模块和驱动模块，其中，协议处理模块用于根据总线传输的操作指令，切换至数据接收通道或数据发送通道，驱动模块用于对接收的数据进行均衡处理、对发送的数据进行加重处理。本申请采用单根线缆实现高速总线的数据收发，并控制信号收发的时序，避免了各从节点产生的信号反射带来的信号完整性问题；对收发的数据进行加重和均衡处理，也提高了传输距离。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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为一个实施例中数据收发电路的结构框图；

图2为另一个实施例中数据收发电路的结构框图；

图3为另一个实施例中数据收发电路的结构框图；

图4为另一个实施例中数据收发电路的结构框图；

图5为另一个实施例中数据收发电路的结构框图；

图6为一个实施例中数据收发系统的连接示意图；

图7为一个实施例中数据收发电路的接线示意图；

图8为一个实施例中主控节点发送数据步骤的交互示意图；

图9为一个实施例中主控节点接收数据步骤的交互示意图；

图10为一个实施例中数据收发方法的流程示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在使用本文中描述的“包括”、“具有”、和“包含”的情况下，除非使用了明确的限定用语，例如“仅”、“由……组成”等，否则还可以添加另一部件。除非相反地提及，否则单数形式的术语可以包括复数形式，并不能理解为其数量为一个。

应当理解，尽管本文可以使用术语“第一”、“第二”等来描述各种元件，但是这些元件不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件和另一个元件区分开。例如，在不脱离本申请的范围的情况下，第一元件可以被称为第二元件，并且类似地，第二元件可以被称为第一元件。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”等术语应做广义理解，例如，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。

请参阅图1，在一些实施例中，本申请提供了一种数据收发电路，该数据收发电路包括：协议处理模块和驱动模块，其中，驱动模块包括切换单元和信号处理单元。

切换单元，设置于外部总线和信号处理单元之间，包括控制端、第一通道和第二通道，切换单元的控制端与协议处理模块连接，用于根据协议处理模块输出的控制信号切换至第一通道或第二通道。具体地，本实施例中的第一通道用于接收外部总线输入的信号，第二通道用于输出信号至外部总线。

信号处理单元，设置于协议处理模块和切换单元之间，包括第一输入端In1、第一输出端Out1、第二输入端In2和第二输出端Out2。其中，信号处理单元的第一输入端In1与切换单元的第一通道连接，第一输出端Out1与协议处理模块连接，用于通过第一通道接收总线传输的第一数据，对该第一数据进行均衡处理并传输至协议处理模块。信号处理单元的第二输入端In2与协议处理模块连接，第二输出端Out2与切换单元的第二通道连接，用于对协议处理模块发送的第二数据进行加重处理并通过第二通道发送至外部总线。

协议处理模块，包括第一输入端In1、第一输出端Out1和第二输出端Out2，其中，协议处理模块的第一输入端In1与信号处理单元的第一输出端Out1连接，协议处理模块的第一输出端Out1与信号处理单元的第二输入端In2连接，协议处理模块的第二输出端Out2与切换单元的控制端连接。应理解，总线上连接有主控节点和多个从节点，且各从节点对应设置有定向耦合器，该定向耦合器用于将主控节点发送的信号传输至任一个从节点，还用于将一个从节点的信号传输至主控节点。进一步地，一个定向耦合器可以对应一个从节点或多个从节点，在连接有多个从节点时，定向耦合器根据各从节点的地址信息，将主控节点发送的信号传输至对应的从节点。进一步地，本实施例的协议处理模块与主控节点连接成功后，接收主控节点发送的操作指令，当操作指令为接收指令时，则主控节点将发送第一数据至目标从节点，供目标从节点存储或处理。当操作指令为发送指令时，则目标从节点将发送第二数据至主控节点，供主控节点处理。进一步地，本实施例中，协议处理模块响应于接收指令，输出高电平信号至切换单元的控制端，以使切换单元处于第一通道，接收外部总线传输的第一数据；协议处理模块响应于发送指令，输出低电平信号至切换单元的控制端，以使切换单元处于第二通道，发送第二数据至外部总线。应理解，本实施例中的高电平信号和低电平信号均为LVCMOS电平的单端信号，该单端信号的电压值可根据应用场景进行设置，例如针对LVCMOS 3.3V标准，逻辑“0”（低电平）的电压通常在0V至0.8V之间，而逻辑“1”（高电平）的电压通常在2V至3.3V之间。针对LVCMOS 1.8V标准，逻辑“0”（低电平）的电压通常在0V至0.5V之间，而逻辑“1”（高电平）的电压通常在1.8V附近。示例性地，本实施例中采用LVCMOS 3.3V标准。

上述实施例中，协议处理模块响应于总线传输的操作指令，控制切换单元处于第一通道以接收总线传输的第一数据，或控制切换单元处于第二通道以发送第二数据至总线，从而实现总线数据的收发功能。进一步地，信号处理单元对接收的第一数据进行均衡处理，对发送的第一数据进行加重处理，实现总线数据的远距离传输功能。

请参阅图2，可选地，驱动模块还包括：功率放大单元。

功率放大单元，设置于切换单元和信号处理单元之间。功率放大单元包括输入端和输出端，功率放大单元的输入端与切换单元的第一通道连接，输出端与信号处理单元的第一输入端连接，用于对外部总线传输的第一数据进行功率放大，并将放大后的第一数据传输至信号处理单元。应理解，当总线上连接有多个从节点，且各从节点对应连接有定向耦合器时，总线传输的信号在进入从节点的驱动模块之前，信号功率可能存在被定向耦合器和线缆衰减得太小而无法识别的情况。因此，本实施例中的驱动模块设置有功率放大单元，用于将总线信号中有效的频带信号进行功率放大，从而使总线上可以连接更多数量的从节点。示例性地，该频带信号处于1MHz~531MHz之间。

上述实施例中，功率放大单元可放大总线传输的第一数据的功率，使总线上连接更多数量的从节点。

请参阅图3，可选地，驱动模块还包括：功率检测单元。

功率检测单元，设置于切换单元和协议处理模块之间，则此时协议处理模块还包括第二输入端In2。功率检测单元包括输入端和输出端，功率检测单元的输入端与切换单元的第一通道连接，输出端与协议处理模块的第二输入端In2连接，用于比较外部总线传输的第一数据的信号电压值和预设阈值，并输出比较结果至协议处理模块。具体地，在第一数据的信号电压值低于预设阈值时，功率检测单元输出低电平信号至协议处理模块，该低电平信号表征总线输入的第一数据为无效信号，无需处理或存储，同时协议处理模块重新发送数据请求至主控节点，请求重新传输第一数据。在第一数据的信号电压值高于预设阈值时，功率检测单元输出高电平信号至协议处理模块，该高电平信号表征总线输入的第一数据为有效信号，可对其进行处理或存储。

上述实施例中，功率检测单元可检测第一数据的信号电压值大小，若小于预设阈值则认为该第一数据为无效数据，采用这种方案，可剔除无效数据，确保数据的准确性。

请参阅图4，可选地，驱动模块还包括：隔离单元。

隔离单元，设置于切换单元和总线之间，用于对总线和驱动模块之间传输的信号进行电气隔离。示例性地，本实施例的隔离单元采用变压器，该变压器能够实现总线信号与物理层驱动模块的电气隔离，同时实现阻抗变换。

请参阅图5，可选地，驱动模块还包括：连接器。

连接器，设置于总线和隔离单元之间，且连接器的特性阻抗与单根线缆的特征阻抗相同。通过连接器，可实现总线的线缆和驱动模块的电气连接。

上述数据收发电路，协议处理模块响应于总线的操作指令，将切换单元切换至第一通道以接收总线传输的数据，或将切换单元切换至第二通道以发送数据至总线，从而控制数据的收发时序，实现总线数据的收发功能。同时，信号处理单元还对收发的数据进行均衡和加重处理，实现总线数据的远距离传输功能。

请参阅图6，在一些实施例中，本申请还提供了一种数据收发系统，该数据收发系统包括：主控节点、多个定向耦合器和多个从节点。

主控节点和各定向耦合器分别通过单根线缆连接至总线上，且各定向耦合器连接有至少一个从节点。主控节点可通过定向耦合器与从节点进行数据传输。进一步地，总线末端还连接有终端电阻Rd。

主控节点和各从节点均包括上述实施例中提供的数据收发电路。请参阅图6-图9，以下结合图6-图9对数据收发电路的结构及工作原理进行详细说明。

请参阅图6和图7，主控节点的连接器J1通过单根线缆连接至总线上，各从节点的连接器J1与其对应的定向耦合器连接，定向耦合器再连接至单根线缆上。需要说的是，本实施例的单根线缆是指由2种导体构成的线缆，例如同轴电缆，包含1根芯和1层外层。

本实施例中，主控节点和各从节点的通讯方式为主从模式，即主控节点为主模式，各从节点为从模式。主控节点定期轮询各从节点，向各从节点发送数据或从各从节点接收数据。

请参阅图7和图8，图8所示为主控节点向各从节点发送数据的交互示意图，具体包括：

主控节点上电后默认为发送状态，则此时主控节点的协议处理模块U1输出的TX_DIS信号为低电平信号，切换单元K1响应于该低电平信号，动触点切换至第三脚和第四脚，则此时第三脚、第四脚和第五脚、第六脚构成第二通道，主控节点通过第二通道输出操作指令至各从节点。其中，该TX_DIS信号为LVCMOS电平的单端信号。

各从节点上电后默认为接收状态，则此时从节点的协议处理模块U1输出的TX_DIS信号为高电平信号，切换单元K1响应于该高电平信号，动触点切换至第一脚和第二脚，则此时第一脚、第二脚和第五脚、第六脚构成第一通道，各从节点通过第一通道接收主控节点的操作指令。

此流程为主控节点发送数据至各从节点，则此时操作指令为接收指令。需要说明的是，操作指令中还包括目标从节点的地址信息。各从节点在接收到主控节点发送的接收指令后，解析其中的地址信息，并在该地址信息与自身的地址相匹配时，响应接收指令，准备接收数据。

主控节点在输出该接收指令后，在下次轮询时，输出数据至目标从节点。应理解，当通信带宽较高时，还可在发送接收指令的同时输出数据，以减小延迟。

需要说明的是，主控节点在发送数据后，主控节点的协议处理模块U1将输出高电平的TX_DIS信号到切换单元K1，以使切换单元K1切换至第一通道，接收从节点的反馈结果。

请参阅图7，目标从节点从单根线缆上接收到的数据，即图7中的差分信号BUS+、BUS-，该差分信号从连接器接入驱动模块，经变压器T1隔离成差分信号T/R+和T/R-。本实施例中，单根线缆的特征阻抗为Z₀，且Z₀通常可取值为50Ω、75Ω、100Ω，则BUS+信号和BUS-信号的特征阻抗为Z₀±10%。本实施例中取差分信号T/R+和T/R-的特征阻抗为100Ω±10%，则此时变压器T1的初级和次级的阻抗比为100：Z₀，即若使用50Ω单根线缆时，变压器T1的初级与次级的阻抗比为2:1；如使用100Ω单根线缆时，变压器T1的初级与次级的阻抗比为1:1。其中，初级阻抗为变压器T1的第一脚和第二脚对应的阻抗，次级阻抗为变压器T1的第三脚和第四脚对应的阻抗。

进一步地，差分信号T/R+和T/R-被接入功率放大单元U3和功率检测单元U4。其中，图7中的R+和R-即为差分信号T/R+和T/R-经过切换单元K1后的信号。

功率放大单元U3用于将输入的差分信号T/R+和T/R-放大特定倍数的增益，例如15db或20db，再将放大后的差分信号RXP 和RXN输入信号处理单元U2，其中，差分信号RXP和RXN的特征阻抗为100Ω±10%。

功率检测单元U4用于将差分信号T/R+和T/R-的信号电压值和预设阈值进行比较，若信号电压值小于预设阈值，则认为此次接收的数据为无效数据，并输出低电平的RX_SD信号至协议处理模块U1；若信号电压值大于预设阈值，则认为此次接收的数据为有效数据，并输出高电平的RX_SD信号至协议处理模块U1。

信号处理单元U2能够对功率放大单元U3输出的差分信号RXP 和RXN进行均衡处理，再将处理得到的差分信号EQ_RXP和EQ_RXN发送至协议处理模块U1。其中，差分信号EQ_RXP和EQ_RXN的特征阻抗为100Ω±10%。

当RX_SD信号为高电平时，协议处理模块U1处理或存储此次接收的数据。当RX_SD信号为低电平时，协议处理模块U1输出低电平的TX_DIS信号，以使切换单元K1切换至第二通道，发送数据无效的反馈结果至主控节点，请求主控节点再次发送该数据。

请参阅图7和图9，图9所示为主控节点从各从节点接收数据的交互示意图，具体包括：

主控节点上电后默认为发送状态，则此时主控节点的协议处理模块U1输出的TX_DIS信号为低电平信号，切换单元K1响应于该低电平信号，处于第二通道，主控节点通过第二通道输出操作指令至各从节点。

各从节点上电后默认为接收状态，则此时从节点的协议处理模块U1输出的TX_DIS信号为高电平信号，切换单元K1响应于该高电平信号，处于第一通道，各从节点通过第一通道接收主控节点的操作指令。

此流程为主控节点从各从节点接收数据，则此时操作指令为发送指令。各从节点在接收到主控节点发送的发送指令后，解析其中的地址信息，并在该地址信息与自身的地址相匹配时，响应接收指令，将准备好的数据发送至主控节点。

主控节点在输出发送指令后，主控节点的协议处理模块U1将输出高电平的TX_DIS信号到切换单元K1，以使切换单元K1切换至第一通道，准备接收从节点发送的数据。

请参阅图7，目标从节点响应于发送指令，目标从节点的协议处理模块U1输出低电平的TX_DIS信号到切换单元K1，以使切换单元K1切换至第二通道。同时，目标从节点的协议处理模块U1还将准备好的数据，即图7中的差分信号TXP和TXN输入信号处理单元U2。信号处理单元U2根据单根线缆的传输特征，对差分信号TXP和TXN进行加重处理，再将处理得到的差分信号Em_TXP和Em_TXN发送至切换单元K1的第二通道，并通过第二通道发送至主控节点。其中，差分信号TXP和TXN、差分信号Em_TXP和Em_TXN的特征阻抗为100Ω±10%。

主控节点在接收到目标从节点发送的数据后，基于上述相同的原理，判断接收的数据是否有效，若有效则处理或存储，若无效，则在下次轮询时再次向目标从节点请求数据。

请继续参阅图7，进一步地，为达到更好的传输效果，本实施例中还对切换单元的输出端到功率检测单元输入端之间的距离进行了限定。在输入的数据为差分信号a和差分信号b时，则该差分信号从切换单元到功率检测单元的布线长度应满足小于预设长度。其中，该预设长度与第一数值存在线性关系，且该第一数值为差分信号上升沿的纳秒值和差分信号的传输速度的乘积。

示例性地，设置差分信号a和差分信号b的布线长度Len_max满足以下特性：

其中，RT为差分信号上升沿的纳秒值（单位为ns）；V为差分信号的传输速度，该传输速度与传输介质的材料相关，例如在FR4基材中差分信号的传播速度约为6in/ns。采用这种方式，在信号速率达到高速的1.0625Gbps，不会产生信号反射，避免功率检测单元检测到的信号功率发生失真现象。

需要说明的是，本示例中的系数为1/5，实际应用中，可适当调整该系数以适应传输需求。

上述数据收发系统，通过在主控节点和各从节点侧均设置数据收发电路，可控制总线数据收发时序，从而实现采用单根线缆完成高速总线的数据收发功能。同时数据收发电路还对接收的数据进行均衡处理，对发送的数据进行加重处理，可使总线数据达到远距离传输功能。

基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种用于实现上述所涉及的数据收发系统的数据收发方法。该方法所提供的解决问题的实现方案与上述系统中所记载的实现方案相似，故下面所提供的一个或多个数据收发方法实施例中的具体限定可以参见上文中对于数据收发系统的限定，在此不再赘述。

请参阅图10，在一些实施例中，本申请还提供了一种数据收发方法，具体包括：

步骤S1002，主控节点通过定向耦合器发送操作指令至目标从节点，并在发送操作指令后，向目标从节点发送数据或从目标从节点接收数据。

步骤S1004，目标从节点响应于操作指令，接收主节点发送的数据，或发送数据至主控节点。

具体地说，本实施例中，主控节点和各从节点的通讯方式为主从模式，即主控节点为主模式，各从节点为从模式。

为方便说明，将主控节点的协议处理模块记为第一协议处理模块、切换单元记为第一切换单元。

将从节点的协议处理模块记为第二协议处理模块、切换单元记为第二切换单元。

主控节点上电后默认为发送状态，则此时第一切换单元处于第二通道，主控节点输出操作指令至各从节点。各从节点上电后默认为接收状态，则此时第二切换单元处于第一通道，接收主控节点的操作指令。

在一些实施例中，本申请的数据收发方法还包括：

目标从节点接收到操作指令后，解析操作指令中的地址信息，并在地址信息与目标从节点的地址相匹配时，响应操作指令。

可选地，主控节点通过定向耦合器发送操作指令至目标从节点，并在发送操作指令后，向目标从节点发送数据或从目标从节点接收数据，包括：

主控节点输出低电平信号至第一切换单元的控制端，以使第一切换单元处于第二通道，输出操作指令；

当操作指令为接收指令时，主控节点在输出接收指令后，向目标从节点发送数据；

当操作指令为发送指令时，主控节点在输出接收指令后，输出高电平信号至第一切换单元的控制端，以使第一切换单元切换至第一通道，从目标从节点接收数据。

可选地，目标从节点响应于操作指令，接收主节点发送的数据，或发送数据至主控节点，包括：

目标从节点输出高电平信号至第二切换单元的控制端，以使第二切换单元处于第一通道，接收操作指令；

当操作指令为接收指令时，接收主控节点发送的数据；

当操作指令为发送指令时，目标从节点输出低电平信号至第二切换单元的控制端，以使第二切换单元切换至第二通道，以输出数据至主控节点。

在一些实施例中，本申请的数据收发方法还包括：

当操作指令为接收指令时，目标从节点在接收到主控节点发送的数据后，生成反馈信息，并输出低电平信号至第二切换单元的控制端，以使第二切换单元处于第二通道，输出反馈信息至主控节点。

在一些实施例中，本申请的数据收发方法还包括：

对主控节点发送的数据的信号电压值和预设阈值进行比较；

当主控节点发送的数据的信号电压值小于预设阈值时，输出低电平信号至协议处理模块，该低电平信号表征主控节点发送的数据为无效数据；

当主控节点发送的数据的信号电压值大于预设阈值时，输出高电平信号至协议处理模块，该高电平信号表征主控节点发送的数据为有效数据。

上述数据收发方法，通过控制主控节点和各从节点的数据收发时序，从而实现采用单根线缆完成高速总线（速率≮1.0Gbps）的数据收发功能。同时还对接收的数据进行均衡处理，对发送的数据进行加重处理，可使总线数据达到远距离传输功能。

应该理解的是，虽然如上所述的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上所述的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (13)

1.一种数据收发电路，其特征在于，所述电路包括：协议处理模块和驱动模块，其中，所述驱动模块包括切换单元、信号处理单元、功率放大单元和功率检测单元；

所述信号处理单元，用于对接收的第一数据进行均衡处理，或对所述协议处理模块发送的第二数据进行加重处理；

所述功率放大单元，用于对所述第一数据进行功率放大，并将放大后的所述第一数据传输至所述信号处理单元；

所述功率检测单元，用于比较所述第一数据的信号电压值和预设阈值，并输出比较结果至所述协议处理模块，以使所述协议处理模块根据所述比较结果确定所述第一数据是否为有效信号；所述第一数据为差分信号；所述差分信号的布线长度小于预设长度；其中，所述预设长度与第一数值存在线性关系，且所述第一数值为所述差分信号上升沿的纳秒值和所述差分信号的传输速度的乘积；所述布线长度为所述切换单元的输出端到所述功率检测单元输入端之间的距离；

所述协议处理模块，用于响应于总线传输的操作指令，控制所述切换单元处于第一通道，以从所述总线接收所述第一数据；或控制所述切换单元处于第二通道，以发送加重处理后的所述第二数据至所述总线。

2.根据权利要求1所述的数据收发电路，其特征在于，所述切换单元设置于所述总线和所述信号处理单元之间，包括控制端、所述第一通道和所述第二通道，所述控制端与所述协议处理模块连接，用于根据所述协议处理模块输出的控制信号切换至所述第一通道或所述第二通道。

3.根据权利要求1所述的数据收发电路，其特征在于，

在所述第一数据的所述信号电压值低于所述预设阈值时，所述功率检测单元输出低电平信号至所述协议处理模块，所述低电平信号表征所述总线输入的所述第一数据为无效信号，无需处理或存储，同时所述协议处理模块重新发送数据请求至主控节点，请求重新传输所述第一数据；

在所述第一数据的所述信号电压值高于所述预设阈值时，所述功率检测单元输出高电平信号至所述协议处理模块，所述高电平信号表征所述总线输入的所述第一数据为有效信号，可进行处理或存储。

4.根据权利要求1所述的数据收发电路，其特征在于，所述驱动模块还包括：

隔离单元，设置于所述切换单元和所述总线之间，用于对所述总线和所述驱动模块之间传输的信号进行电气隔离。

5.根据权利要求4所述的数据收发电路，其特征在于，所述隔离单元包括变压器。

6.根据权利要求4所述的数据收发电路，其特征在于，所述驱动模块还包括：

连接器，设置于所述总线和所述隔离单元之间，且所述连接器的特性阻抗与单根线缆的特征阻抗相同。

7.一种数据收发系统，其特征在于，所述系统包括：主控节点、多个定向耦合器和多个从节点，所述主控节点和各所述定向耦合器分别通过单根线缆连接至总线上，且各所述定向耦合器连接有至少一个从节点；

所述主控节点和各所述从节点，均包括权利要求1-6中任一项所述的数据收发电路；

其中，所述主控节点的协议处理模块记为第一协议处理模块、切换单元记为第一切换单元；

所述从节点的协议处理模块记为第二协议处理模块、切换单元记为第二切换单元。

8.一种数据收发方法，其特征在于，适用于权利要求7所述的数据收发系统，所述方法包括：主控节点通过定向耦合器发送操作指令至目标从节点，并在发送所述操作指令后，向所述目标从节点发送数据或从所述目标从节点接收数据；

所述目标从节点响应于所述操作指令，接收主节点发送的数据，或发送数据至所述主控节点。

9.根据权利要求8所述的数据收发方法，其特征在于，所述主控节点通过定向耦合器发送操作指令至目标从节点，并在发送所述操作指令后，向所述目标从节点发送数据或从所述目标从节点接收数据，包括：

所述主控节点输出低电平信号至第一切换单元的控制端，以使所述第一切换单元处于第二通道，输出操作指令；

当所述操作指令为接收指令时，所述主控节点在输出所述接收指令后，向所述目标从节点发送数据；

当所述操作指令为发送指令时，所述主控节点在输出所述接收指令后，输出高电平信号至所述第一切换单元的控制端，以使所述第一切换单元切换至第一通道，从所述目标从节点接收数据。

10.根据权利要求8所述的数据收发方法，其特征在于，所述目标从节点响应于所述操作指令，接收所述主节点发送的数据，或发送数据至所述主控节点，包括：

所述目标从节点输出高电平信号至第二切换单元的控制端，以使所述第二切换单元处于第一通道，接收所述操作指令；

当所述操作指令为接收指令时，接收所述主控节点发送的数据；

当所述操作指令为发送指令时，所述目标从节点输出低电平信号至所述第二切换单元的控制端，以使所述第二切换单元切换至第二通道，以输出数据至所述主控节点。

11.根据权利要求10所述的数据收发方法，其特征在于：

当所述操作指令为接收指令时，所述目标从节点在接收到所述主控节点发送的数据后，生成反馈信息，并输出低电平信号至所述第二切换单元的控制端，以使所述第二切换单元处于第二通道，输出所述反馈信息至所述主控节点。

12.根据权利要求8所述的数据收发方法，其特征在于，所述方法还包括：

对所述主控节点发送的数据的信号电压值和预设阈值进行比较；

当所述主控节点发送的数据的信号电压值小于所述预设阈值时，输出低电平信号至协议处理模块，该低电平信号表征所述主控节点发送的数据为无效数据；

当所述主控节点发送的数据的信号电压值大于所述预设阈值时，输出高电平信号至协议处理模块，该高电平信号表征所述主控节点发送的数据为有效数据。

13.根据权利要求8所述的数据收发方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述目标从节点接收到所述操作指令后，解析所述操作指令中的地址信息，并在所述地址信息与所述目标从节点的地址相匹配时，响应所述操作指令。