[发明专利]一种单总线通信电路

说明书

本发明公开了一种单总线通信的电路，包括主机和从机。主机包括电源Power、微控制器MCU1、电阻R1、电阻R2、NPN型三极管Q1。从机包括二极管D1、电容C1、NPN三极管Q2、电阻R3、微控制器MCU2。本发明能够实现单总线的通信和供电，且成本低廉，不需要专门的物理层芯片。

技术领域

本发明涉及一种通信电路，尤其是一种单总线通信电路。

背景技术

在一些需要节约信号线资源的通信系统中，必须尽可能的减少信号线的数量，采用单总线通信是一种较好的解决方案。即两个设备的连接通过一根信号线和一根地线，而且很多通信应用中，需要通过信号线提供电源。但是常见的One Wire总线并不适合通过信号线提供电源，而且One Wire总线需要专门的芯片支持其物理层协议，实现成本较高。

有鉴于此，需要一种通过信号线提供电源和通信的单总线电路。

发明内容

为了克服现有单总线使用复杂、成本较高、需要专门芯片且不能够通过信号线提供电源的问题，本发明提供一种在单总线上供电的同时进行主从半双工通信电路。本电路实现方式简单，成本低廉，且能够通过信号线提供电源。

本发明的电路上包括主机和从机。主机和从机通过一根信号线和一根地线连接，即单总线。主机为有源设备，从机为无源设备。

主机包括电源Power、微控制器MCU1、电阻R1、电阻R2、NPN型三极管Q1。

从机包括二极管D1、电容C1、NPN型三极管Q2、电阻R3、微控制器MCU2。

主机方面，电源Power产生电源VCC给主机供电，并通过R1、信号线、D1、C1给从机供电。微控制器MCU1的GPIO2通过电阻R2和Q1的基极相连；信号线连接至MCU1的 GPIO1以及Q1的集电极，并通过R1上拉至VCC；Q1的射极连接至地。

GPIO1配置为高阻抗输入管脚，用于MCU1接收信号线的数据；GPIO2配置为输出管脚，用于MCU1向信号线发送数据。GPIO2为高电平时信号线为低电平，GPIO2为低电平时信号线为高电平。

从机方面，D1阳极和信号线连接，阴极和电容C1连接，C1另外一端连接至地，D1和C1的连接处记为VDD，用于从信号线上提取电能给从机供电。MCU2的GPIO4通过电阻R3 连接至Q2的基极。信号线连接至MCU2的GPIO3和Q2的集电极。Q2的射极接地。当信号线为高电平时，D1给C1充电，当C1电容电量足够时，可以用来给从机供电，这样可以从信号线上提取电源给设备供电。

GPIO3配置为高阻抗输入管脚，用于MCU2接收信号线的数据；GPIO4配置为输出管脚，用于MCU2向信号线发送数据。GPIO4为高电平时信号线为低电平，GPIO2为低电平时信号线为高电平。

总线处于空闲阶段时，GPIO2和GPIO4均为低电平，信号线处于高电平状态，主机电源 VCC通过R1和D1给C1充电，当VDD高于从机的工作电压后，从机可以工作。

总线处于开始阶段时，主机MCU1的GPIO2负责发送数据，从机MCU2的GPIO3负责接收数据。从机MCU2的GPIO4处于低电平状态。

总线处于主机发送数据阶段时，主机MCU1的GPIO2负责发送数据，从机MCU2的GPIO3 负责接收数据。从机MCU2的GPIO4处于低电平状态。

总线处于从机应答数据阶段时，主机MCU1的GPIO1负责接收数据，从机MCU2的GPIO4 负责发送数据。主机MCU1的GPIO2处于低电平状态。

本发明采用4bit(4比特)数据为一个传输单元对待传输数据进行编码，以信号线高电平的时间长度代表传输单元的码值。假设传输单元高电平最小单位时间长度为T_p，传输单元编码规则为：(传输单元码值+1)×T_p时长的高电平。