智能終端整機供電用二線制數(shù)據(jù)/電源共線傳輸裝置及方法
【專利說明】智能終端整機供電用二線制數(shù)據(jù)/電源共線傳輸裝置及方 法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及智能終端整機供電用二線制數(shù)據(jù)/電源 共線傳輸裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0003] 隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，大容量、多功能、低功耗、小體積的微機系統(tǒng)(簡稱智能終 端）越來越普及，兩個微機系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)傳輸和供電就特別重要，早期采用RS232串行通信 系統(tǒng)，至少要3根線，而且只能傳數(shù)據(jù)，傳輸距離〈15米，各終端電源要自己提供。后來采用 RS422 (4線制）或RS485 (2線制)，雖延長了傳輸距離，但也只能傳數(shù)據(jù)，不能供電源?，F(xiàn) 在的USB接口可近距離傳數(shù)據(jù)，也可供電源，但要4根線，且不能接錯線，否則會燒壞接口設(shè) 備。
[0004] 現(xiàn)實生活中2個智能終端間的距離會相隔較遠，遠端的終端機常需要主終端這邊 供電，之間的傳輸線的環(huán)境千變?nèi)f化，短路、接錯時有發(fā)生，線路越多，干擾就越大，故障率 就越高，因此發(fā)明一種簡單的2線制無極性(可任意連接)、可遠距離雙向傳輸數(shù)據(jù)并可向終 端設(shè)備供電的裝置和方法就極為重要。
[0005] 上世紀(jì)80年代美國德州儀器公司開發(fā)了M-BUS總線，該總線實現(xiàn)了 2線數(shù)據(jù)/電 源共線無極性傳輸，但電源僅供分機的通訊接口部分用，供電電流〈1. 5mA，無法向整個分機 供電，總線電壓24~36V，無法滿足便攜終端的應(yīng)用。
[0006] 本世紀(jì)初美國優(yōu)倍公司開發(fā)了C-BUS總線，該總線電壓降至15~24V，向分機的供 電電流提高到20mA，但此時分機上要裝一個2200uF/35V的大儲能電容(其體積有1顆黑棗 大小)，無法滿足終端微型化和大電流的需求。
[0007] 以上2款總線均用硬件實現(xiàn)了數(shù)據(jù)與電源的共線傳輸，只滿足向分機的通訊接口 供電，分機的主體供電仍需另行解決，而且電路復(fù)雜，保護措施不完善，總線易受雷擊或強 電損壞，很難嵌入微小系統(tǒng)中。
[0008] 在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、易損壞和適 用范圍小等缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的在于，針對上述問題，提出一種智能終端整機供電用二線制數(shù)據(jù)/ 電源共線傳輸裝置和方法，簡稱T-BUS總線，以實現(xiàn)電路結(jié)構(gòu)簡單、不易損壞、能向分機大 功率供電和適用范圍大的目的。
[0010] 本發(fā)明的第二目的在于，提出一種智能終端整機供電用二線制數(shù)據(jù)/電源共線傳 輸方法。
[0011] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：智能終端整機供電用二線制數(shù)據(jù)/ 電源共線傳輸裝置，包括分級設(shè)置的多個網(wǎng)絡(luò)單元，每個網(wǎng)絡(luò)單元包括一個主機和與該主 機相匹配的n個分機，所述主機和n個分機之間分別通過2芯總線相連，實現(xiàn)主機向n個分 機的整機供電及數(shù)據(jù)雙向傳輸?shù)墓δ?，n為自然數(shù)。
[0012] 進一步地，以上所述的智能終端整機供電用二線制數(shù)據(jù)/電源共線傳輸裝置，還 包括設(shè)置在每個分機入口處的極性調(diào)正模塊，通過增加該模塊，實現(xiàn)每個分機無極性地掛 接在主機所在2芯總線上。
[0013] 進一步地，以上所述的智能終端整機供電用二線制數(shù)據(jù)/電源共線傳輸裝置，還 包括設(shè)置在每個網(wǎng)絡(luò)單元主機中的通訊模塊，通過該模塊，主機能夠與上一級微機相連，使 本網(wǎng)絡(luò)成為上一級微機的分網(wǎng)。
[0014] 進一步地，所述2芯總線，其數(shù)據(jù)可用電壓或電流方式傳輸。
[0015] 同時，本發(fā)明采用的另一技術(shù)方案是：與以上所述的智能終端整機供電用二線制 數(shù)據(jù)/電源共線傳輸裝置相匹配的智能終端整機供電用二線制數(shù)據(jù)/電源共線傳輸方法， 包括： (1)主機1與分機1…分機n之間米用2芯總線相連，各分機并接在總線上，主機直接 向各分機整機供電，n為自然數(shù)。
[0016] (2)主機與各分機間的數(shù)據(jù)采用串行雙向單工方式進行傳輸，串行數(shù)據(jù)調(diào)制在電 源線上，實現(xiàn)電源/數(shù)據(jù)共線傳輸。
[0017] 進一步地，所述步驟（2)，具體包括： 主機時刻監(jiān)測總線狀況，當(dāng)遇到包含總線短路、總線沖突等故障時立刻停止供電和數(shù) 據(jù)發(fā)送，確保設(shè)備不易損壞。
[0018] 主機控制總線的收、發(fā)狀態(tài)，系統(tǒng)采用單周期發(fā)送并供電與雙周期接收但不供電 的方式交替工作，通過提高供電頻率，有效地減小分機中的儲能電容，提高分機的供電能 力。
[0019] 進一步地，所述步驟（2)，具體還包括： 主機發(fā)送數(shù)據(jù)的同時也發(fā)送同步信號，同步各分機的收/發(fā)工作，使分機能夠利用芯 片內(nèi)廉價的RC振蕩器就能準(zhǔn)確完成接收和發(fā)送的定時工作。
[0020] 進一步地，所述步驟（2)，具體還包括：分機采用隨機搶答的方式占用總線。一旦 總線被占用，其它分機則等待下次搶答，實現(xiàn)分機完全一樣即無內(nèi)部地址碼的區(qū)別，無擴展 數(shù)量限制。
[0021] 本發(fā)明各實施例的智能終端整機供電用二線制數(shù)據(jù)/電源共線傳輸裝置及方法， 由于該裝置包括分級設(shè)置的多個網(wǎng)絡(luò)單元，每個網(wǎng)絡(luò)單元包括一個主機和與該主機相匹配 的n個分機，所述主機和n個分機之間分別通過2芯總線相連，實現(xiàn)主機向n個分機的整機 供電及數(shù)據(jù)雙向傳輸?shù)墓δ?，n為自然數(shù)。從而克服現(xiàn)有技術(shù)中電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、易損壞、向 分機供電功率小和適用范圍窄的缺陷，實現(xiàn)電路結(jié)構(gòu)簡單、不易損壞、能向分機大功率供電 和適用范圍大的目的。
[0022] 本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變 得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。
[0023] 下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。
【附圖說明】
[0024] 附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實 施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中： 圖1為本發(fā)明中二線制數(shù)據(jù)/電源共線傳輸裝置和方法框圖； 圖2為本發(fā)明中太陽能集中供熱控制系統(tǒng)框圖； 圖3常規(guī)數(shù)字汽車衡結(jié)構(gòu)框圖； 圖4為本發(fā)明中T-BUS總線數(shù)字汽車衡結(jié)構(gòu)框圖； 圖5為本發(fā)明中二線制數(shù)據(jù)/電源共線傳輸裝置和方法框圖。
【具體實施方式】
[0025] 以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實 施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明實施例，如圖1~圖5所示，提供了一種智能終端整機供電用二線制數(shù) 據(jù)/電源共線傳輸裝置及方法，即一種能為智能終端整機供電的二線制數(shù)據(jù)/電源共線傳 輸裝置和方法(簡稱T-BUS總線)。
[0027] 本發(fā)明技術(shù)方案中的名詞解釋如下： 智能終端機是一種帶通信功能的微機系統(tǒng)的簡稱，它將主終端發(fā)來的信息和命令顯示 和執(zhí)行在遠端，同時將遠端采集的信息和命令返回給主終端。它是為完成特定的目的和功 能而開發(fā)的專用微機系統(tǒng)，如帶顯示和鍵盤的人機交互終端；帶輸入、輸出接口或執(zhí)行機構(gòu) 的執(zhí)行終端；帶傳感器的智能采集終端(簡稱數(shù)字傳感器）等。本發(fā)明技術(shù)方案中將主控制 終端簡稱為主機，將遠端的分終端簡稱為分機。
[0028] 總線中分機返回信息有2中方式： 查詢方式：系統(tǒng)中的分機獨立編號，并將編號在主機中備案，主機定時逐一詢問，問到 哪個分機，哪個分機才能回答。這種查詢方式存在占用總線時間長、分機反應(yīng)慢、通訊效率 低、分機要獨立編號及在主機內(nèi)備案等缺陷。
[0029] 隨機搶答：系統(tǒng)中的分機無需編號和備案，各分機完全相同，分機在主機的同步信 號下按規(guī)則搶占總線，未搶到的分機按規(guī)避原則等待下次搶答。這種方式減輕了主機負擔(dān)，