單片機全雙工通訊裝置及通訊方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種單片機全雙工通訊裝置及方法，所述裝置包括：第一單片機，包括分別由第一單片機的兩個I/O口構(gòu)成的第一信號輸出口和第一信號輸入口；第二單片機，包括分別由第二單片機的兩個I/O口構(gòu)成的第二信號輸出口和第二信號輸入口；其中，所述第二信號輸出口與所述第一信號輸入口連接，用于輸出所述第二單片機的輸出信號至第一單片機；所述第二信號輸入口與所述第一信號輸出口連接，用于接收所述第一單片機的輸出信號。本發(fā)明提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和成本競爭力，實現(xiàn)成本改善；PCB設(shè)計簡化，減少了占用通訊電路部分PCB空間的同時對于主控板的要求也有所降低，可靠性高，并且可以解決EMC問題。
【專利說明】單片機全雙工通訊裝置及通訊方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通訊【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種單片機全雙工通訊裝置及通訊方法。
【背景技術(shù)】
[0002]冰箱按控制方式來分可以分為機械溫控式、電子溫控式兩種。隨著科技水平的發(fā)展，電子溫控式控冰箱因為其控溫精確，人機交互方便等優(yōu)點正在被大力的發(fā)展，電子溫控冰箱的銷量逐年上升。
[0003]電子溫控冰箱的主控制器是由一個或多個單片機構(gòu)成的微控制器(MCU)為主要器件的控制板。冰箱的主控制器組成一般有以下幾種類型；1、不帶顯示方案的，只有一個控制板，控制板上有一個單片機；2、帶顯示板方案的，顯示板上有個單片機，控制和顯示都在顯示板上實現(xiàn)；3、顯示加控制，控制器由兩部分組成，一個是顯示板，專門用于人機交換和顯示；另外一個是主控板，用于整機的控制，包括外圍參數(shù)的采集，負(fù)載的控制等等。主控板和顯示板上都有單片機，為了完成對冰箱整體的控制，這兩個板的單片機之間需要相互通訊，例如，顯示板將用戶輸入的設(shè)定值及功能值傳輸給主控板，主控板將負(fù)載狀態(tài)和家電的參數(shù)輸送至顯示板顯示。
[0004]其中，第一種方案沒有顯示，人機交互性差；第二種方案有強弱電共存設(shè)計的問題，控制板上往往需要有電源轉(zhuǎn)換，把交流電源轉(zhuǎn)換為直流電源供板子使用，并且強電和弱電在一起還需要考慮安全距離的問題；而第三種方案上述兩種方案的缺點都已經(jīng)解決，既可以有各種各樣的顯示界面，又不存在一個顯示板上強弱電共存的處理問題，因為AC-DC的轉(zhuǎn)換都已經(jīng)在主控板實現(xiàn)，顯示板上都是弱電電路，主控板由于安裝位置局限較小，可以按照標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)計安全距離從而決定板子的大小。并且，第三種方案中，主控板可以根據(jù)實際使用情況選擇合適成本的單片機和外圍電路，顯示板因為就只有顯示和按鍵等功能而沒有強電，板子PCB可以做的較小，因此雖然第三種方案使用了兩個板子，但是其成本并未明顯增加。
[0005]因為上述原因，顯示板加主控板的方案被越來越廣泛的使用。目前用于單片機與單片機之間的通訊方式有標(biāo)準(zhǔn)的非標(biāo)準(zhǔn)之分，標(biāo)準(zhǔn)的通訊方式如U A RT (Un i V e r S a IAsynchronous Receiver/Transmitter—通用異步接收 / 發(fā)送裝置)、SPI (SerialPeripheral Interface—串行外設(shè)接口)、I2C (Inter Integrated Circuit—內(nèi)部集成電路)都有一個共同的局限性，那就是這幾種通訊方式都有一定的專用性。比如單片機需要和上位機如PC通訊，那單片機的UART模塊就必須要留出來。又比如說單片機要一個觸摸芯片通訊，那單片機的I2C模塊就必須留出來，另外還有一些外設(shè)模塊是和單片機之間用SPI通訊的，那單片機的SPI模塊也就得留出來。因此，如果產(chǎn)品需要這些功能中的某一個，預(yù)留對應(yīng)的模塊，如果需要與其他單片機通訊的話則必須選擇雙UART或者雙SCI或者雙I2C接口的單片機，但是這樣的單片機一般都比較貴，而且比較少用。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0006](一)要解決的技術(shù)問題
[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:提供一種單片機全雙工通訊裝置及通訊方法，無需專用的昂貴通訊模塊，以單片機上的普通I/O 口即可實現(xiàn)兩個單片機之間的全雙工通訊，設(shè)計簡單、成本低。
[0008](二)技術(shù)方案
[0009]為解決上述問題，一方面，本發(fā)明提供了一種單片機全雙工通訊裝置，包括:
[0010]第一單片機，包括分別由第一單片機的兩個I/O 口構(gòu)成的第一信號輸出口和第一信號輸入口；
[0011]第二單片機，包括分別由第二單片機的兩個I/O 口構(gòu)成的第二信號輸出口和第二信號輸入口；
[0012]其中，所述第二信號輸出口與所述第一信號輸入口連接，用于輸出所述第二單片機的輸出信號至第一單片機；
[0013]所述第二信號輸入口與所述第一信號輸出口連接，用于接收所述第一單片機的輸出信號。
[0014]優(yōu)選地，所述第一單片機為設(shè)備的主控板，所述第一單片機的輸出信號為所述主控板收集的設(shè)備狀態(tài)信息；所述第二單片機為設(shè)備的顯示板，用于顯示所述設(shè)備狀態(tài)信息，并收集用戶設(shè)定的設(shè)備參數(shù)信息，所述第二單片機的輸出信號為所述設(shè)定的設(shè)備參數(shù)信
肩、O
[0015]優(yōu)選地，所述第一信號輸入口與所述第二信號輸出口直接連接；所述第二信號輸入口與所述第一信號輸出口直接連接。
[0016]優(yōu)選地，所述第一信號輸入口與所述第二信號輸出口通過抗干擾電路連接；所述第二信號輸入口與所述第一信號輸出口通過抗干擾電路連接。
[0017]另一方面，本發(fā)明還提供了一種上述單片機全雙工通訊裝置的全雙工通訊方法，包括數(shù)據(jù)發(fā)送步驟和數(shù)據(jù)接收步驟:
[0018]所述數(shù)據(jù)發(fā)送步驟包括:
[0019]SlOl:判斷時基是否到達(dá)設(shè)定的發(fā)送中斷時間長度:若是到達(dá)，轉(zhuǎn)到步驟S102 ;否則結(jié)束；
[0020]S102:判斷是否發(fā)送新的一幀數(shù)數(shù)據(jù):如果是，則轉(zhuǎn)到步驟S103 ;否則發(fā)送緩沖信號初始化端口并結(jié)束；
[0021]S103:判斷是否正在發(fā)送數(shù)據(jù):如果是，則轉(zhuǎn)到步驟S104 ;否則發(fā)送幀頭數(shù)據(jù)并結(jié)束；
[0022]S104:發(fā)送數(shù)據(jù)并結(jié)束；
[0023]所述數(shù)據(jù)接收步驟包括:
[0024]S201:判斷時基是否到達(dá)設(shè)定的接收中斷時間長度:若是到達(dá)，則轉(zhuǎn)到步驟S202 ;否則結(jié)束；
[0025]S202:判斷是否有通訊信號，如果是，則轉(zhuǎn)到步驟S202 ;否則結(jié)束；
[0026]S203:判斷接收到的是否為幀頭數(shù)據(jù):如果是，則清空計時時間并結(jié)束；否則接收數(shù)據(jù)并結(jié)束。
[0027](三)有益效果[0028]本發(fā)明硬件簡單，僅需要單片機的普通I/O 口即可實現(xiàn)兩個單片機之間的信號收發(fā)功能。如果系統(tǒng)不需要專用的通訊模塊，選擇普通的非常便宜的單片機即可實現(xiàn)單片機之間的通訊；如果系統(tǒng)需要專用的通訊模塊，本發(fā)明的通訊方式也不會和所述專用通訊模塊沖突。不但從硬件設(shè)計上節(jié)約了原材料成本、布板成本和設(shè)計成本，軟件設(shè)計上也很簡單，實現(xiàn)方案容易，做成模塊后即可通用。
[0029]本發(fā)明的通訊為全雙工通訊方式，收發(fā)獨立互不影響，可靠性很好。
[0030]本發(fā)明在兩個單片機作為通訊口用的普通I/O 口之間設(shè)置抗干擾電路，可以有效防止通訊被干擾，通訊可靠。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1為本發(fā)明實施例二全雙工通訊裝置的結(jié)構(gòu)框圖；
[0032]圖2為本發(fā)明實施例抗干擾電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖3為本發(fā)明實施例全雙工通訊方法的數(shù)據(jù)發(fā)送步驟的流程圖；
[0034]圖4為本發(fā)明實施例全雙工通訊方法的數(shù)據(jù)接收步驟的流程圖；
圖5為本發(fā)明實施例全雙工通訊方法定義的通訊數(shù)據(jù)格式示意圖；
圖6a_6c分別為本發(fā)明實施例全雙工通訊方法定義的通訊數(shù)據(jù)格式中幀頭數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)“I”以及數(shù)據(jù)“O”的表示方式。
【具體實施方式】
[0035]下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明如下。
[0036]實施例一:
[0037]本實施例記載了一種單片機全雙工通訊裝置，包括:
[0038]第一單片機，包括分別由第一單片機的兩個I/O 口構(gòu)成的第一信號輸出口和第一信號輸入口；
[0039]第二單片機，包括分別由第二單片機的兩個I/O 口構(gòu)成的第二信號輸出口和第二信號輸入口；
[0040]其中，所述第二信號輸出口與所述第一信號輸入口連接，用于輸出所述第二單片機的輸出信號至第一單片機；
[0041]所述第二信號輸入口與所述第一信號輸出口連接，用于接收所述第一單片機的輸出信號。
[0042]實施例二:
[0043]本實施例包括了實施例一的內(nèi)容，但是更為具體地，如圖1所示，所述第一單片機為設(shè)備的主控板，所述第一單片機的輸出信號為所述主控板收集的設(shè)備狀態(tài)信息；所述第二單片機為設(shè)備的顯示板，用于顯示所述設(shè)備狀態(tài)信息，并收集用戶設(shè)定的設(shè)備參數(shù)信息，所述第二單片機的輸出信號為所述設(shè)定的設(shè)備參數(shù)信息。
[0044]在本實施例中，所述主控板為冰箱的主控板，其用于采集冰箱的溫度信號、接收負(fù)載的反饋信號及輸出負(fù)載控制信號；所述設(shè)備狀態(tài)信息包括所述溫度信號和負(fù)載的反饋信號的全部或部分。所述顯示板為冰箱的顯示板，用于實現(xiàn)冰箱設(shè)備與用戶之間的人機交互，用戶設(shè)定的一些參數(shù)檔位等設(shè)備參數(shù)信息由所述顯示板采集，同時顯示板顯示設(shè)備的狀態(tài)信息。
[0045]本實施例中，主控板和顯示板之間使用串行通訊的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交流。
[0046]當(dāng)然，在本發(fā)明的其它實施例中，所述主控板和顯示板還可以為其它電器，如洗衣機、空調(diào)、熱水器、油煙機、洗碗機等的主控板和顯示板；即本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用于具有顯示板和主控板的各種電器上。
[0047]實施例三:
[0048]本實施例包括了實施例一的內(nèi)容，其中，當(dāng)?shù)谝恍盘栞斎肟谂c所述第二信號輸出口、第二信號輸入口與所述第一信號輸出口之間距離較短，通訊不易受到干擾時，所述第一信號輸入口與所述第二信號輸出口直接連接；所述第二信號輸入口與所述第一信號輸出口直接連接。
[0049]實施例四:
[0050]本實施例包括了實施例一的內(nèi)容，其中，當(dāng)?shù)谝恍盘栞斎肟谂c所述第二信號輸出口、第二信號輸入口與所述第一信號輸出口之間距離較長時，為了增加抗干擾能力，保證EMC實驗合格，需要增加必要的ESD器件和電容、電阻、三極管等有利于保證通訊的可靠性，同時也可以保護MCU的端口不被損壞。因此本實施例中，所述第一信號輸入口與所述第二信號輸出口通過抗干擾電路連接；所述第二信號輸入口與所述第一信號輸出口通過抗干擾電路連接。
[0051]圖2所示是目前比較常用的抗干擾電路，其中的抗干擾器件還可以根據(jù)實際使用情況來增加或減少。
[0052]實施例五:
[0053]一種上述單片機全雙工通訊裝置的全雙工通訊方法，包括數(shù)據(jù)發(fā)送步驟和數(shù)據(jù)接收步驟:
[0054]如圖3所示，所述數(shù)據(jù)發(fā)送步驟包括:
[0055]SlOl:判斷時基是否到達(dá)設(shè)定的發(fā)送中斷時間長度:若是到達(dá)，轉(zhuǎn)到步驟S102 ;否則結(jié)束；
[0056]S102:判斷是否發(fā)送新的一幀數(shù)數(shù)據(jù):如果是，則轉(zhuǎn)到步驟S103 ;否則發(fā)送緩沖信號初始化端口并結(jié)束；
[0057]S103:判斷是否正在發(fā)送數(shù)據(jù):如果是，則轉(zhuǎn)到步驟S104 ;否則發(fā)送幀頭數(shù)據(jù)并結(jié)束；
[0058]S104:發(fā)送數(shù)據(jù)并結(jié)束；
[0059]如圖4所示，所述數(shù)據(jù)接收步驟包括:
[0060]S201:判斷時基是否到達(dá)設(shè)定的接收中斷時間長度:若是到達(dá)，則轉(zhuǎn)到步驟S202 ；否則結(jié)束；
[0061]S202:判斷是否有通訊信號，如果是，則轉(zhuǎn)到步驟S202 ;否則結(jié)束；
[0062]在本實施例中，在沒有驅(qū)動的情況下單片機的I/O 口電路上拉到高電平，有低電平之后才知道是不是有相應(yīng)的通訊信號，因此本實施例判斷是否有通訊信號具體為判斷信號輸入口是否為低電平；
[0063]S203:判斷接收到的是否為幀頭數(shù)據(jù):如果是，則清空計時時間并結(jié)束；否則接收
數(shù)據(jù)并結(jié)束。[0064]本實施例中，定義通訊數(shù)據(jù)格式如圖5所示，其中的幀頭數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)“ I”以及數(shù)據(jù)“O”分別由圖6a-6c所示的2mS高電平IOmS低電平、2mS高電平2mS低電平、以及2mS高電平6mS低電平表不。發(fā)送時先發(fā)高位，每發(fā)完一巾貞，發(fā)一個O,作為緩沖時間,再繼續(xù)發(fā)下一幀。當(dāng)然，在本發(fā)明的其它實施例中，接收的數(shù)據(jù)數(shù)目及數(shù)據(jù)類型，可以根據(jù)不同的需求場合來自己定義。在實際使用過程中，本實施例的接收和發(fā)送都是在一直進(jìn)行的，一般數(shù)據(jù)定義為一個字節(jié)，接收8個位，接收多少個字節(jié)在實際使用時顯示板和主控板根據(jù)傳輸數(shù)據(jù)的情況可以隨時定。
[0065]本發(fā)明提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和成本競爭力，實現(xiàn)成本改善；PCB設(shè)計簡化，減少了占用通訊電路部分PCB空間的同時對于主控板的要求也有所降低，可靠性高，并且可以解決EMC問題。
[0066]以上實施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對本發(fā)明的限制，有關(guān)【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。
【權(quán)利要求】
1.一種單片機全雙工通訊裝置，其特征在于，包括: 第一單片機，包括分別由第一單片機的兩個I/O 口構(gòu)成的第一信號輸出口和第一信號輸入口 ； 第二單片機，包括分別由第二單片機的兩個I/o 口構(gòu)成的第二信號輸出口和第二信號輸入口 ； 其中，所述第二信號輸出口與所述第一信號輸入口連接，用于輸出所述第二單片機的輸出信號至第一單片機； 所述第二信號輸入口與所述第一信號輸出口連接，用于接收所述第一單片機的輸出信號。
2.如權(quán)利要求1所述的單片機全雙工通訊裝置，其特征在于，所述第一單片機為設(shè)備的主控板，所述第一單片機的輸出信號為所述主控板收集的設(shè)備狀態(tài)信息；所述第二單片機為設(shè)備的顯示板，用于顯示所述設(shè)備狀態(tài)信息，并收集用戶設(shè)定的設(shè)備參數(shù)信息，所述第二單片機的輸出信號為所述設(shè)定的設(shè)備參數(shù)信息。
3.如權(quán)利要求1所述的單片機全雙工通訊裝置，其特征在于，所述第一信號輸入口與所述第二信號輸出口直接連接；所述第二信號輸入口與所述第一信號輸出口直接連接。
4.如權(quán)利要求1所述的單片機全雙工通訊裝置，其特征在于，所述第一信號輸入口與所述第二信號輸出口通過抗干擾電路連接；所述第二信號輸入口與所述第一信號輸出口通過抗干擾電路連接。
5.一種權(quán)利要求1-3中任一項所述單片機全雙工通訊裝置的全雙工通訊方法，其特征在于，包括數(shù)據(jù)發(fā)送步驟和數(shù)據(jù)接收步驟: 所述數(shù)據(jù)發(fā)送步驟包括: 5101:判斷時基是否到達(dá)設(shè)定的發(fā)送中斷時間長度:若是到達(dá)，轉(zhuǎn)到步驟S102 ;否則結(jié)束； 5102:判斷是否發(fā)送新的一幀數(shù)數(shù)據(jù):如果是，則轉(zhuǎn)到步驟S103 ;否則發(fā)送緩沖信號初始化％5口并結(jié)束； 5103:判斷是否正在發(fā)送數(shù)據(jù):如果是，則轉(zhuǎn)到步驟S104 ;否則發(fā)送幀頭數(shù)據(jù)并結(jié)束； 5104:發(fā)送數(shù)據(jù)并結(jié)束； 所述數(shù)據(jù)接收步驟包括: 5201:判斷時基是否到達(dá)設(shè)定的接收中斷時間長度:若是，則轉(zhuǎn)到步驟S202 ;否則結(jié)束； 5202:判斷是否有通訊信號，如果是，則轉(zhuǎn)到步驟S202 ;否則結(jié)束； 5203:判斷接收到的是否為幀頭數(shù)據(jù):如果是，則清空計時時間并結(jié)束；否則接收數(shù)據(jù)并結(jié)束。
【文檔編號】H03K19/0175GK103457595SQ201210178802
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2012年6月1日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月1日
【發(fā)明者】陳景峰, 唐先雙 申請人:海爾集團公司, 青島海爾科技有限公司