CN209994384U

CN209994384U - 一种单线半双工通信电路

Info

Publication number: CN209994384U
Application number: CN201921232688.0U
Authority: CN
Inventors: 廖嘉祥; 朱月勇; 王华虎
Original assignee: Xiamen Yealink Network Technology Co Ltd
Current assignee: Xiamen Yealink Network Technology Co Ltd
Priority date: 2019-07-31
Filing date: 2019-07-31
Publication date: 2020-01-24
Anticipated expiration: 2029-07-31

Abstract

本实用新型提供了一种单线半双工通信电路，包括滤波防护电路、输入信号电平转换防护电路和输出信号电平转换电路；所述输入信号电平转换防护电路包括第一电阻、第二电阻和第三电阻；所述输出信号电平转换电路包括三极管、第四电阻和第五电阻。本实用新型以极少的器件，以简洁的电路应用方式实现了半双工通信。通过设置一定的电阻对外部电压进行电平匹配，从而避免对主机造成损坏，同时主机输出信号通过增加三极管进行电平转换将主机低电平转换为高电平。本实用新型使用的器件少、成本低，实现了不同信号电平的匹配，同时有利于简化半双工通信方式的软件设计，并且有效增加了稳定性。

Description

一种单线半双工通信电路

技术领域

本实用新型涉及电子通信技术领域，尤其是涉及一种单线半双工通信电路。

背景技术

现如今市场上的通讯配件越来越多，同时其规格参数种类繁多，主机与各个外围器件进行通信的需求也越来越多。

市场上使用较多的是串口通信或者485通信，此方式的弊端是需要较多特定的数据线，对于某些应用场景则会出现数据线资源紧张的情况。市场上也有单线通信，即只使用一根数据线连接进行双向通信。但是，现有的单线双向通信需要建立在外围器件与主机电源电平一致的前提下，若两者电平不一致，则容易损坏器件，可靠性较低。

综上，现有的通信方式具有如下缺点：需要使用的数据线资源较多，简洁性差，另外，现有的单线双向通信方式匹配性和稳定性较低。因此亟需设计出一种匹配性和稳定性较高并且简洁的单总线双向通信方式。

实用新型内容

本实用新型提供了一种单线半双工通信电路，以解决现有的单线双向通信方式匹配性和稳定性较低的问题，从而能够有效提高单总线双向通信方式的匹配性和稳定性。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种单线半双工通信电路，包括滤波防护电路、输入信号电平转换防护电路和输出信号电平转换电路；

所述输入信号电平转换防护电路包括第一电阻、第二电阻和第三电阻；

所述输出信号电平转换电路包括三极管、第四电阻和第五电阻；

所述滤波防护电路的第一端与外部电路单总线接口连接，所述滤波防护电路的第二端与所述第一电阻的第一端连接，所述第一电阻的第二端、所述第二电阻的第一端均与所述三极管的集电极连接，所述第二电阻的第二端、所述第三电阻的第一端均连接到主机信号输入端，所述第三电阻的第二端接地，所述三极管的发射极接地，所述三极管的基极与所述第五电阻的第一端连接，所述第五电阻的第二端、所述第四电阻的第一端均连接到主机信号输出端，所述第四电阻的第二端连接到主机电平端。

进一步地，所述滤波防护电路包括第一电感器和第一电容器；所述第一电感器的第一端与所述滤波防护电路的第一端连接，所述第一电感器的第二端、所述第一电容器的第一端均与所述滤波防护电路的第二端连接，所述第一电容器的第二端接地。

进一步地，所述单线半双工通信电路还包括ESD静电保护器，所述ESD静电保护器的第一端连接到主机信号输入端，所述ESD静电保护器的第二端接地。

进一步地，所述ESD静电保护器的型号为ESD5Z3V3。

进一步地，所述三极管为9014三极管。

与现有技术相比，本实用新型实施例具有如下有益效果：

本实用新型实施例提供了一种单线半双工通信电路，以极少的器件，用简洁的应用方式实现半双工的通信方式。如果使用现有技术的单总线异步半双工通信方式，则外部过高的电压会对主机造成损坏，而本实用新型使用极少的器件实现电平匹配，通过设置一定的电阻对外部电压进行电平匹配，从而避免对主机造成损坏，同时主机输出信号通过增加三极管进行电平转换将主机低电平转换为高电平。本实用新型使用的器件少、成本低，实现了不同信号电平的匹配，同时有利于简化半双工通信方式的软件设计，并且有效增加了稳定性。

附图说明

图1是现有技术中异步半双工通信方式应用示意图；

图2是本实用新型一实施例提供的单线半双工通信电路的电路图；

图3是本实用新型一实施例提供的单线半双工通信电路的模块划分示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参见图2-3，本实用新型实施例提供了一种单线半双工通信电路，包括滤波防护电路1、输入信号电平转换防护电路2和输出信号电平转换电路3；

所述输入信号电平转换防护电路2包括第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3；

所述输出信号电平转换电路3包括三极管Q1、第四电阻R4和第五电阻R5；

所述滤波防护电路1的第一端与外部电路单总线接口连接，所述滤波防护电路1的第二端与所述第一电阻R1的第一端连接，所述第一电阻R1的第二端、所述第二电阻R2的第一端均与所述三极管Q1的集电极连接，所述第二电阻R2的第二端、所述第三电阻R3的第一端均连接到主机信号输入端，所述第三电阻R3的第二端接地，所述三极管Q1的发射极接地，所述三极管Q1的基极与所述第五电阻R5的第一端连接，所述第五电阻R5的第二端、所述第四电阻R4的第一端均连接到主机信号输出端，所述第四电阻R4的第二端连接到主机电平端。

与现有技术相比，本实用新型实施例以极少的器件，用简洁的应用方式实现半双工的通信方式。如果使用现有技术的单总线异步半双工通信方式，则外部过高的电压会对主机造成损坏，而本实用新型使用极少的器件实现电平匹配，通过设置电阻R2和R3对外部电压进行电平匹配，从而避免对主机造成损坏，同时主机输出信号通过增加三极管Q1进行电平转换将主机低电平转换为高电平。本实用新型使用的器件少、成本低，实现了不同信号电平的匹配，同时有利于简化半双工通信方式的软件设计，并且有效增加了稳定性。

在本实用新型实施例中，进一步地，所述滤波防护电路1包括第一电感器B1和第一电容器C1；所述第一电感器B1的第一端与所述滤波防护电路1的第一端连接，所述第一电感器B1的第二端、所述第一电容器C1的第一端均与所述滤波防护电路1的第二端连接，所述第一电容器C1的第二端接地。可以理解的是，滤波防护电路1用于改善信号的稳定性以及EMI滤波。

在本实用新型实施例中，进一步地，所述单线半双工通信电路还包括ESD静电保护器Z1，所述ESD静电保护器Z1的第一端连接到主机信号输入端，所述ESD静电保护器Z1的第二端接地。进一步地，所述ESD静电保护器Z1的型号为ESD5Z3V3。可以理解的是，设置ESD静电保护器Z1是为静电防护目的。

进一步地，所述三极管Q1为9014三极管Q1。

下面列举具体例子对本实用新型实施例的工作原理进行说明：

如图2所示，外部电路的接口用的是“ONE-WIRE”接口(外部电路单总线接口)，仅使用一根数据线进行双向通信。主机端对应的通信接口为“DIN”(主机信号输入端)和“DOUT”(主机信号输出端)，电平为VDD_3V3(图中该电压根据主机电平来定)。本实用新型电路主要应用于外部信号电平大于或等于主机信号电平的情况下。因为若外部信号小于主机信号，则会出现主机无法识别输入信号，若要在这种情况下实现，则要更改输入信号电平转换模块，相应的会增加器件，导致简洁性下降，因此本实用新型实施例不做该扩展。

当外部信号电平大于主机电平的时候，输入信号主要通过调整第二电阻R2，第三电阻R3的阻值来进行输入电平匹配，第一电阻R1的作用是避免三极管Q1导通到GND的时候，将外部器件直接短路到GND造成损坏，第一电阻R1需要在不影响信号完整性的前提下，选择大于22欧姆小于100欧姆的电阻。电压调整关系为ONE-WIRE*(R3/(R1+R2+R3))＝DIN。比如，外部电路输入电平ONE-WIRE为5V，R1＝47欧姆，R2＝4.7K欧姆，R3＝10K欧姆，则DIN＝5V*(10/(0.047+4.7+10))≈3.39V，即约等于主机电平3.3V；若主机电平为2V5，则通过调整R2＝10K，得到DIN＝5V*(10/(0.047+10+10))≈2.5V；

输出信号时，通过三极管Q1进行电平的反向匹配，第四电阻R4、第五电阻R5为三极管Q1的基极上拉和限流电阻。当DOUT输出为高电平时，驱动三极管Q1导通到GND，此时ONE-WIRE电平被拉低到低电平；当DOUT输出低电平时，三极管Q1截止，此时ONE-WIRE为默认电平----高电平(若外部器件默认电平不定，则可对其增加上拉电阻，本实用新型实施例不对该情况进行扩展)。由此，本实用新型电路实现了半双工通信。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种单线半双工通信电路，其特征在于，包括滤波防护电路、输入信号电平转换防护电路和输出信号电平转换电路；

2.根据权利要求1所述的单线半双工通信电路，其特征在于，所述滤波防护电路包括第一电感器和第一电容器；所述第一电感器的第一端与所述滤波防护电路的第一端连接，所述第一电感器的第二端、所述第一电容器的第一端均与所述滤波防护电路的第二端连接，所述第一电容器的第二端接地。

3.根据权利要求1所述的单线半双工通信电路，其特征在于，所述单线半双工通信电路还包括ESD静电保护器，所述ESD静电保护器的第一端连接到主机信号输入端，所述ESD静电保护器的第二端接地。

4.根据权利要求3所述的单线半双工通信电路，其特征在于，所述ESD静电保护器的型号为ESD5Z3V3。

5.根据权利要求1所述的单线半双工通信电路，其特征在于，所述三极管为9014三极管。