電流環(huán)通信總線及其通信方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明主要涉及總線通信方式，尤其是涉及一種電流環(huán)通信總線及其通信方法。
【背景技術(shù)】
[0002]通信總線用于實(shí)現(xiàn)芯片內(nèi)部、印刷電路板各部件之間、計(jì)算機(jī)各模板之間、主機(jī)與外部設(shè)備之間以及系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的連接和通信。
[0003]目前比較常用的通信總線包括CAN總線、1-Wire總線、4-20mA電流環(huán)。在工業(yè)現(xiàn)場、汽車領(lǐng)域以及醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的通信總線是CAN(Controller Area Network,控制器局域網(wǎng)絡(luò))總線。標(biāo)準(zhǔn)CAN總線是一種通過雙絞線差分信號實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)之間交互的多主總線。但CAN總線不能夠通過兩條差分總線向其上的節(jié)點(diǎn)供電。每個節(jié)點(diǎn)需要配備自身的電源，或者通過總線線纜上的其他針腳單獨(dú)供電。
[0004]1-Wire總線只有一條信號線串接各個共地設(shè)備，總線的主節(jié)點(diǎn)可以通過這條信號線向其他各從節(jié)點(diǎn)供電。但1-Wire總線只能是由主節(jié)點(diǎn)發(fā)起通信來查詢從節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)，而各從節(jié)點(diǎn)只能被動等待主節(jié)點(diǎn)的查詢，不能自主發(fā)起通信，從節(jié)點(diǎn)之間也不能相互通信。
[0005]4_20mA電流環(huán)是一種目前應(yīng)用比較廣泛的傳感器專用接口。信號接收節(jié)點(diǎn)可以通過信號線向傳感器發(fā)送器供電，發(fā)送器可以控制流過自身的電流大小是4mA或者20mA，而接收器通過電流采樣就可以獲取發(fā)送器所傳送的數(shù)值。目前該接口還只能實(shí)現(xiàn)I對I的數(shù)據(jù)發(fā)送接收，數(shù)據(jù)傳輸只能是單向的，只適用于功能比較單一的傳感器數(shù)據(jù)傳輸電路。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供電流環(huán)通信總線及其通信方法，可以使用通信總線作為總線設(shè)備的供電線，且總線上多個設(shè)備的地位平等。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種電流環(huán)通信總線，包括用于為總線上的節(jié)點(diǎn)提供電源的電源節(jié)點(diǎn)和用于通過總線進(jìn)行相互通信的多個通信節(jié)點(diǎn)。該電源節(jié)點(diǎn)具有第一端和第二端。各通信節(jié)點(diǎn)分別具有電流輸入端、電流輸出端、第一級聯(lián)端和第二級聯(lián)端，該多個通信節(jié)點(diǎn)中，在后節(jié)點(diǎn)的電流輸入端連接在前節(jié)點(diǎn)的第一級聯(lián)端，在后節(jié)點(diǎn)的第二級聯(lián)端連接在前節(jié)點(diǎn)的電流輸出端，該首節(jié)點(diǎn)的電流輸入端連接該電源節(jié)點(diǎn)的第一端，該末節(jié)點(diǎn)的電流輸出端連接該電源節(jié)點(diǎn)的第二端，從而構(gòu)成電流環(huán)。
[0008]可選地，各通信節(jié)點(diǎn)包括電流調(diào)制器，連接于通信節(jié)點(diǎn)的第一級聯(lián)端與第二級聯(lián)端之間，根據(jù)通信節(jié)點(diǎn)的命令控制從第一級聯(lián)端流向第二級聯(lián)端的電流值大小。
[0009]可選地，各通信節(jié)點(diǎn)還包括前電流探測器和后電流探測器，前電流探測器連接于通信節(jié)點(diǎn)的電流輸入端，用于檢測從其電流輸入端流入的電流值;后電流探測器連接于通信節(jié)點(diǎn)的電流輸出端，用于檢測流出其電流輸出端的電流值。
[0010]可選地，各通信節(jié)點(diǎn)還包括總線協(xié)議處理器，連接該電流調(diào)制器、該前電流探測器和該后電流探測器，用于處理和通信協(xié)議相關(guān)的協(xié)議層功能。
[0011]可選地，該總線協(xié)議處理器配置為監(jiān)控總線的狀態(tài)，且向總線發(fā)送用于總線競爭的標(biāo)記位。
[0012]可選地，該總線的狀態(tài)包括沒有節(jié)點(diǎn)發(fā)送標(biāo)記位的第一狀態(tài)、有一個節(jié)點(diǎn)發(fā)送標(biāo)記位的第二狀態(tài)和有兩個以上節(jié)點(diǎn)發(fā)送標(biāo)記位的第三狀態(tài)。
[0013]可選地，該前電流探測器和后電流探測器均包括:采樣電阻、信號衰減器、設(shè)置有第一閾值的第一比較器、設(shè)置有第二閾值的第二比較器，該第一比較器的輸入端連接于該采樣電阻，輸出端連接于該總線協(xié)議處理器;該第二比較器的輸入端經(jīng)該信號衰減器連接于該采樣電阻，輸出端連接于該總線協(xié)議處理器，該總線協(xié)議處理器根據(jù)該電流值與第一閾值和第二閾值的比較結(jié)果識別該第一狀態(tài)、第二狀態(tài)和第三狀態(tài)。
[0014]可選地，該前電流探測器和該后電流探測器均包括:采樣電阻、設(shè)置有第三閾值的第三比較器、設(shè)置有第四閾值的第四比較器，該第三比較器和該第四比較器的輸入端連接于該采樣電阻，輸出端連接至該總線協(xié)議處理器，該總線協(xié)議處理器根據(jù)該電流值與第三閾值和第四閾值的比較結(jié)果識別該第一狀態(tài)、第二狀態(tài)和第三狀態(tài)。
[0015]可選地，電流環(huán)通信總線還包括用于監(jiān)聽總線狀態(tài)的監(jiān)聽節(jié)點(diǎn)，該監(jiān)聽節(jié)點(diǎn)具有第一端、第二端和第三端，該監(jiān)聽節(jié)點(diǎn)的第一端連接該電源節(jié)點(diǎn)的第一端，該監(jiān)聽節(jié)點(diǎn)的第二端連接該電源節(jié)點(diǎn)的第二端，該監(jiān)聽節(jié)點(diǎn)的第三端連接該電流環(huán)的首節(jié)點(diǎn)的電流輸入端。
[0016]本發(fā)明還提出一種電流環(huán)通信總線的通信方法，包括在各個通信節(jié)點(diǎn)控制從其第一級聯(lián)端流向其第二級聯(lián)端的電流值來發(fā)送信息，在各個通信節(jié)點(diǎn)檢測從其電流輸入端流入的電流值和流出其電流輸出端的電流值來接收其他任一通信節(jié)點(diǎn)的信息。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):首先，設(shè)備之間的通信總線可以作為供電線，簡化設(shè)備連接;其次，可以實(shí)現(xiàn)多個設(shè)備節(jié)點(diǎn)的級聯(lián)，形成通信總線;再者，總線上的多個設(shè)備的地位平等，都可以獨(dú)立發(fā)起通信，通信對象任意設(shè)定;最后任何一個設(shè)備自身發(fā)生故障，都不影響其他設(shè)備的通信，具有較強(qiáng)的容錯性。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明一實(shí)施例的電流環(huán)通信總線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。
[0019]圖2是本發(fā)明另一實(shí)施例的電流環(huán)通信總線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。
[0020]圖3是本發(fā)明一實(shí)施例的電流環(huán)通信總線的電流環(huán)路示意圖。
[0021]圖4是本發(fā)明一實(shí)施例的通信節(jié)點(diǎn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。
[0022]圖5是圖4所示通信節(jié)點(diǎn)的電流路徑示意圖。
[0023]圖6是本發(fā)明一實(shí)施例的電流探測器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖7是本發(fā)明另一實(shí)施例的電流探測器結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]為讓本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作詳細(xì)說明。
[0026]在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其它不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。
[0027]本發(fā)明的實(shí)施例描述電流環(huán)通信總線。圖1是本發(fā)明一實(shí)施例的電流環(huán)通信總線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。參考圖1所示，本實(shí)施例的通信總線100包括電源節(jié)點(diǎn)110和多個通信節(jié)點(diǎn)120。電源節(jié)點(diǎn)110用于為總線上的各個通信節(jié)點(diǎn)120提供電源。電源節(jié)點(diǎn)110能夠快速響應(yīng)所負(fù)載的其他節(jié)點(diǎn)的負(fù)載值變化，即能足夠快地在不同電流輸出幅度之間切換，并且保持輸出電壓基本不變。電源節(jié)點(diǎn)110具有第一端111和第二端112，分別作為正輸出端和負(fù)輸出端。
[0028]多個通信節(jié)點(diǎn)120能夠通過總線進(jìn)行相互通信。各個通信節(jié)點(diǎn)120既可以監(jiān)聽總線狀態(tài)，也可以隨時爭奪總線控制權(quán)，從而向總線寫數(shù)據(jù)。在此，各個通信節(jié)點(diǎn)120被設(shè)計(jì)為地位平等，都可發(fā)起通信。各個通信節(jié)點(diǎn)120是通過通信總線100獲取電源為自身供電，因此不需另外配備電源線。為此，各通信節(jié)點(diǎn)120分別具有電流輸入端、電流輸出端、第一級聯(lián)端和第二級聯(lián)端。各通信節(jié)點(diǎn)120通過連接線連接成串，在圖1中，通信節(jié)點(diǎn)標(biāo)記為120a-120g，其電流輸入端、電流輸出端、第一級聯(lián)端和第二級聯(lián)端分別標(biāo)記為121a-121g、124a-124g、122a-122g和123a-123g，為簡化起見，部分節(jié)點(diǎn)的端子標(biāo)號未標(biāo)出。在串內(nèi)的通信節(jié)點(diǎn)中，在后節(jié)點(diǎn)，例如節(jié)點(diǎn)120b的電流輸入端121