一种隔离式串行接口通信装置及方法 |
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申请号 | CN202410032505.X | 申请日 | 2024-01-10 | 公开(公告)号 | CN117544248A | 公开(公告)日 | 2024-02-09 |
申请人 | 苏州领慧立芯科技有限公司; | 发明人 | 周常瑞; 李雪民; 殷亚东; 张合富; | ||||
摘要 | 本 发明 涉及 接口 通信技术领域,具体公开一种隔离式串行接口通信装置及方法,该装置包括:至少两个数字串行通信模 块 ,每个数字串行通信模块电连接编码发送模块和编码接收模块;耦合隔离器,设置于任意两个相邻数字串行通信模块之间;编码发送模块用于将数字串行通信协议 信号 编码为差分过零或回零脉冲信号,并通过耦合隔离器发送;编码接收模块用于接收耦合隔离器的差分过零或回零脉冲信号,并转换为对应的数字串行通信协议信号。本发明通过将数字串行通信协议信号编码为差分过零或回零脉冲信号,并通过耦合隔离器收发,减少了在数据传输过程中的编码数量,在提升通信 稳定性 的同时能够保证较高的数据传输速率,减少了误码的概率。 | ||||||
权利要求 | 1.一种隔离式串行接口通信装置,其特征在于,包括: |
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说明书全文 | 一种隔离式串行接口通信装置及方法技术领域[0001] 本发明涉及接口通信技术领域,具体涉及一种隔离式串行接口通信装置及方法。 背景技术[0002] 在在电池测量系统中,串行通信是常用的通信方式,当通信单元超过两个时,通常采用菊花链串行通信方式,这样可以节省大量布线资源;然而,由于各个单元的电压可能存在差异,需要对不同区域的通信进行电气隔离,通过脉冲耦合方式进行通信;在脉冲耦合过程中,通常会产生脉冲干扰,降低耦合脉冲干扰是提高串行隔离式通信质量的关键。 [0003] 现有技术通常通过以下三种方式降低脉冲干扰:1)通过宽脉冲和窄脉冲方式实现串行通信的片选和数据区分;2)通过差分正弦数量实现串行通信的片选和数据区分;3)通过两比特数据进行一次编码的方式进行数据传输。然而宽脉冲和窄脉冲方式由于为差分脉冲,可能存在过冲进而影响通信的质量;采用多个差分正弦的方式,使用多个差分正弦信号表示一位数据,增加了功耗;而多比特编码为一个脉冲的方式电路实现较为复杂。 [0004] 现有的编码方式较为单一,可能会出现误码现象;另外,正负的隔离式脉冲,容易引起过冲或者振铃现象,影响通信的稳定性。 [0005] 基于这一技术背景,本发明研究了一种隔离式串行接口通信装置及方法。 发明内容[0006] 针对现有技术的不足,本发明提出一种隔离式串行接口通信装置及方法,该装置通过将数字串行通信协议信号编码为差分过零或回零脉冲信号,并通过耦合隔离器收发,有效的减少了在数据传输过程中的编码数量,在提升通信稳定性的同时能够保证较高的数据传输速率,增强了通信的鲁棒性,减少了误码的概率。 [0007] 为了实现上述目的,本发明第一方面提供一种隔离式串行接口通信装置,包括:至少两个数字串行通信模块,每个数字串行通信模块的通信端口设置有编码发送模块和编码接收模块; 耦合隔离器,设置于任意两个相邻数字串行通信模块之间; 所述编码发送模块用于将其所在的数字串行通信模块的数字串行通信协议信号编码为差分过零或回零脉冲信号,并通过耦合隔离器发送; 所述编码接收模块用于接收耦合隔离器的差分过零或回零脉冲信号,并转换为对应的数字串行通信协议信号,发送至其所在的数字串行通信模块。 [0008] 本发明第二方面提供一种在上述装置中进行的隔离式串行接口通信方法,包括:每个编码发送模块将其所在的数字串行通信模块的数字串行通信协议信号编码为差分脉冲信号,并通过耦合隔离器发送至下一个相邻的数字串行通信模块; 每个编码接收模块接收上一个相邻的数字串行通信模块发送至耦合隔离器的差分脉冲信号,并转换为对应的数字串行通信协议信号后,发送至其所在的数字串行通信模块。 [0009] 本发明的有益效果包括:(1)本发明提出的隔离式串行接口通信装置,通过将数字串行通信协议信号编码为差分过零或回零脉冲信号,并通过耦合隔离器收发,有效的减少了在数据传输过程中的编码数量,在提升通信稳定性的同时能够保证较高的数据传输速率,增强了通信的鲁棒性,减少了误码的概率。 [0010] (2)本发明提出的隔离式串行接口通信装置,通过将数据信号编码为具有回零形式的脉冲,防止隔离数据信号过冲以及振铃的发生,提升数据传输的可靠性。 [0011] (3)本发明提出的隔离式串行接口通信装置,通将片选信号编码为两个过零正向或者过零负向脉冲,减少误码发生的概率,同时,由于片选发生的频率较低,因此不会对功耗造成明显影响。 [0012] (4)本发明提出的隔离式串行接口通信装置,利用差分过零或回零的编码规则,结合耦合隔离器能够有效降低通信过程中的过冲干扰,实现了较低的设计复杂度,同时保证了传输速率,提升了通信稳定性。 [0014] 通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述,本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显,其中,在本发明示例性实施方式中,相同的参考标号通常代表相同部件。 [0015] 图1为本发明提出的隔离式串行接口通信装置的结构示意图。 [0016] 图2为本发明提出的隔离式串行接口通信装置中编码发送模块接收的通信协议信号与其编码的差分过零或回零脉冲信号的对应时序示意图。 [0017] 图3为本发明提出的隔离式串行接口通信装置中编码规则示意图。 [0018] 图4为本发明提出的隔离式串行接口通信装置的一个具体实施方式的结构示意图。 [0019] 附图标记说明:1‑数字串行通信模块,2‑编码接收模块,3‑编码发送模块,4‑耦合隔离器; CSN‑片选信号,SCLK‑时钟信号,SDI‑输入信号,ISO‑差分过零或回零脉冲信号; CS00‑片选有效信号,CS11‑片选无效信号,+1pluse‑在时钟上升沿时通信数据为逻辑高电平,‑1pluse‑在时钟上升沿时通信数据为逻辑低电平。 具体实施方式[0020] 下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式,然而应该理解,可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。 [0021] 在本发明中,在未作相反说明的情况下,使用的方位词如“上、下”通常是指装置在正常使用状态下的上和下,“内、外”是指相对于装置轮廓而言的。此外,术语“第一、第二、第三”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、第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。 [0022] 本发明提供一种隔离式串行接口通信装置,如图1所示,包括:至少两个数字串行通信模块1,每个数字串行通信模块1的通信端口电连接编码发送模块3和编码接收模块2; 耦合隔离器4,设置于任意两个相邻数字串行通信模块1之间; 所述编码发送模块3用于将其电连接的数字串行通信模块1的数字串行通信协议信号编码为差分过零或回零脉冲信号,并通过耦合隔离器4发送; 所述编码接收模块2用于接收耦合隔离器4的差分过零或回零脉冲信号,并转换为对应的数字串行通信协议信号,发送至其电连接的数字串行通信模块1。 [0023] 本发明中,通过将数字串行通信协议信号编码为差分过零或回零脉冲信号,并通过耦合隔离器4收发,有效的减少了在数据传输过程中的编码数量,在提升通信稳定性的同时能够保证较高的数据传输速率,增强了通信的鲁棒性,减少了误码的概率。。 [0024] 根据本发明,至少两个数字串行通信模块1包括一个主机和至少一个从机;当至少一个从机的数量多于一个时,至少两个数字串行通信模块1以菊花链方式首尾相互电连接。 [0025] 根据本发明,每个从机设置有差分过零或回零脉冲信号入口和差分过零或回零脉冲信号出口;在电连接差分过零或回零脉冲信号入口和差分过零或回零脉冲信号出口的一对传输线上设置有耦合隔离器4。 [0026] 根据本发明,耦合隔离器4为变压器隔离或电容隔离器。 [0027] 优选地,数字串行通信协议的通信方式为全双工、同步通信,通信接口包括片选、时钟、输入和输出接口。 [0028] 优选地,数字串行通信协议为SPI协议。 [0029] 根据本发明,编码发送模块3和编码接收模块2所遵循的编码规则为:片选有效信号表示为两个连续的过零负向脉冲; 在时钟上升沿时通信数据为逻辑低电平表示为负向‑回零‑正向脉冲; 在时钟上升沿时通信数据为逻辑高电平表示为正向‑回零‑负向脉冲; 片选无效信号表示为两个连续的过零正向脉冲。 [0030] 本发明中,通过将数据信号编码为具有回零形式的脉冲,防止隔离数据信号过冲以及振铃的发生,提升数据传输的可靠性。 [0031] 本发明中,通将片选信号编码为两个过零正向或者过零负向脉冲,减少误码发生的概率,同时,由于片选发生的频率较低,因此不会对功耗造成明显影响。 [0032] 本发明中,利用差分过零或回零的编码规则,结合耦合隔离器4能够有效降低通信过程中的过冲干扰,实现了较低的设计复杂度,同时保证了传输速率,提升了通信稳定性。 [0033] 本发明还提供一种在上述装置中进行的隔离式串行接口通信方法,包括:每个编码发送模块3将其所在的数字串行通信模块1的数字串行通信协议信号编码为差分过零或回零脉冲信号,并通过耦合隔离器4发送至下一个相邻的数字串行通信模块1; 每个编码接收模块2接收上一个相邻的数字串行通信模块1发送至耦合隔离器4的差分过零或回零脉冲信号,并转换为对应的数字串行通信协议信号后,发送至其所在的数字串行通信模块1。 [0034] 根据本发明,还包括:主机的编码发送模块3将主机的数字串行通信协议信号编码为差分过零或回零脉冲信号,并通过耦合隔离器4发送至相邻的从机;除与主机相邻的从机外,每个从机的编码接收模块2接收上一个相邻的从机发送至耦合隔离器4的差分过零或回零脉冲信号,并转换为对应的数字串行通信协议信号后,发送至其所在的从机。 [0035] 根据本发明,还包括:除最后一个从机外,每个从机的编码发送模块3将该从机的数字串行通信协议信号编码为差分过零或回零脉冲信号,并通过耦合隔离器4发送至下一个相邻的从机; 最后一个从机的编码发送模块3将该从机的数字串行通信协议信号编码为差分过零或回零脉冲信号,并通过耦合隔离器4发送至主机。 [0036] 下面通过一个具体实施例对本发明进行更详细的说明。实施例1 [0037] 如图4所示,本实施例提供一种隔离式串行接口通信装置,包括:四个数字串行通信模块1,每个数字串行通信模块1的通信端口电连接编码发送模块3和编码接收模块2; 耦合隔离器4,设置于任意两个相邻数字串行通信模块1之间; 所述编码发送模块3用于将其电连接的数字串行通信模块1的数字串行通信协议信号编码为差分过零或回零脉冲信号,并通过耦合隔离器4发送; 所述编码接收模块2用于接收耦合隔离器4的差分过零或回零脉冲信号,并转换为对应的数字串行通信协议信号,发送至其电连接的数字串行通信模块1; 四个数字串行通信模块1包括一个主机和三个从机,以菊花链方式首尾相互电连接; 每个从机设置有差分过零或回零脉冲信号入口和差分过零或回零脉冲信号出口; 在电连接差分过零或回零脉冲信号入口和差分过零或回零脉冲信号出口的一对传输线上设置有耦合隔离器4; 本实施例中,耦合隔离器4为变压器隔离;数字串行通信协议为SPI协议; 如图3所示,编码发送模块3和编码接收模块2所遵循的编码规则为: 片选有效信号表示为两个连续的过零负向脉冲; 在时钟上升沿时通信数据为逻辑低电平表示为负向‑回零‑正向脉冲,; 在时钟上升沿时通信数据为逻辑高电平表示为正向‑回零‑负向脉冲; 片选无效信号表示为两个连续的过零正向脉冲; 编码发送模块接收的通信协议信号与其编码的差分过零或回零脉冲信号的对应时序关系,如图2所示; 本实施例中,编码按着模块同样的编码规则和时序关系将差分过零或回零脉冲信号解码为通信协议信号。 [0038] 本实施例提供一种隔离式串行接口通信方法,包括:每个编码发送模块3将其所在的数字串行通信模块1的数字串行通信协议信号编码为差分过零或回零脉冲信号,并通过耦合隔离器4发送至下一个相邻的数字串行通信模块1; 每个编码接收模块2接收上一个相邻的数字串行通信模块1发送至耦合隔离器4的差分过零或回零脉冲信号,并转换为对应的数字串行通信协议信号后,发送至其所在的数字串行通信模块1; 主机的编码发送模块3将主机的数字串行通信协议信号编码为差分过零或回零脉冲信号,并通过耦合隔离器4发送至相邻的从机; 除与主机相邻的从机外,每个从机的编码接收模块2接收上一个相邻的从机发送至耦合隔离器4的差分过零或回零脉冲信号,并转换为对应的数字串行通信协议信号后,发送至其所在的从机; 除最后一个从机外,每个从机的编码发送模块3将该从机的数字串行通信协议信号编码为差分过零或回零脉冲信号,并通过耦合隔离器4发送至下一个相邻的从机; 最后一个从机的编码发送模块3将该从机的数字串行通信协议信号编码为差分过零或回零脉冲信号,并通过耦合隔离器4发送至主机。 [0039] 本实施例提出的隔离式串行接口通信装置,通过将数字串行通信协议信号编码为差分过零或回零脉冲信号,并通过耦合隔离器收发,有效的减少了在数据传输过程中的编码数量,在提升通信稳定性的同时能够保证较高的数据传输速率,增强了通信的鲁棒性,减少了误码的概率。 [0040] 以上已经描述了本发明的各实施例,上述说明是示例性的,并非穷尽性的,并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下,对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。 |