[发明专利]基于双线总线通信的信号脉宽调制与解调方法

说明书

本发明涉及一种基于双线总线通信的信号脉宽调制与解调方法。该方法针对具有无极性、一主多从半双工通信、供电的双线总线，通信帧结构包含子帧、子帧包含起始位、N个信息位、结束位，下行通信采用差动电压脉宽调制和下行标准脉宽值可配置方式，上行通信帧采用电流脉宽调制和上行标准脉宽值固定方式，下行正常通信前主站广播标准脉宽通信帧、从站接收并检测下行标准脉宽值，上下行正常通信时分别基于上下行标准脉宽值解调出调制的数字信息。通过上述方式，本发明能够提高双线总线抗干扰能力、通信有效性与可靠性、应用的灵活性，降低处理复杂度和设备成本，延长通信距离，拓展应用场景，保障总线可靠通信与供电。

技术领域

本发明涉及总线通信技术领域，特别是涉及一种基于双线总线通信的信号脉宽调制与解调方法。

背景技术

由于工业设备工作环境相对恶劣，对远距离通信抗干扰、可靠性、实用性、方便性（施工与维护）、节省成本等方面提出了较高要求，因此工业设备通信常采用双线制通信方式，主要包括CAN（Controller Area Network）总线、MBUS(Meter BUS)总线等。

CAN总线被广泛地应用于工控和汽车领域。CAN总线是采用双线差分电压幅度调制方式，串行通信方式；支持多主机模式，可以点对点，一对多及广播集中方式传送和接受数据；具有实时性强、传输距离较远、抗电磁干扰能力强、成本低等优点；但双线总线有极性，主站不能通过总线为从站供电，电源波动干扰和传输途径中差动电压幅度的衰减降低了抗干扰能力,导致很多需要供电应用场景不能适用等。

MBUS总线广泛应用于建筑物和工业能源消耗数据采集。MBUS总线欧洲标准的双线总线，采用双线串行通信方式，无极性；支持一主多从模式，下行通过差动（差分）电压幅度调制方式传送数据，上行通过电流幅度调制方式传输信息；具有实时性强、传输距离较远、抗干扰能力强、成本低等优点；但信号大小是脉冲幅度，共模加性干扰、电源波动干扰、远距离通信传输途径衰减等会降低系统通信的抗干扰能力和可靠性，参数配置缺乏灵活性，不适合使用在一些安全性与可靠性非常高的特殊应用场景（如远程控制数码雷管点火、数码烟花点火等），不能很好满足应用需求。

基于上述双线总线通信中的不足，可以使用数字脉宽调制(PWM)。提高抗干扰性能、控制与使用的方便性、传输质量和可靠性，降低处理复杂度和设备成本，延长通信距离，增加参数配置灵活性，拓展应用场景，差动电压PWM可以提供总线供电，同时实现通信信息传输。

本发明基于双线总线通信的信号脉宽调制与解调方法，也是一种主从半双工的通信技术，差动脉冲宽度调制方式具有通信距离远、抗干扰能力强、供电灵活、适应性和可配置型高等特点，可广泛应用于各种仪表数据采集和安全性与可靠性要求高特殊应用场景中。

发明内容

鉴于上述现有总线通信技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种基于双线总线通信的信号脉宽调制与解调方法，以克服现有技术所存在的问题，提高抗干扰能力，实现可靠通信、准确信号调制与解调，增加双线总线通信应用场景。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的，本发明提供了一种基于双线总线通信的信号脉宽调制与解调方法，包括以下内容。

（1）下行通信采用差动电压脉宽调制方式，上行通信（从站到主站）采用电流脉宽调制方式。

（2）通信帧包含一个或多个子帧，每个子帧含起始位与结束位，N（正整数）个信息位。

（3）起始位与结束位的信号宽度等于标准宽度值，数字信号0调制后的信号宽度等于对应标准脉宽值T_down或T_up的M倍，数字信号1调制后的信号宽度等于对应标准脉宽值T_down或T_up的L倍，上述L和M是正数，L与M不相等且不等于1。

（4）下行标准脉宽值Tdown根据应用需要可以设置，上行标准脉宽值T_up固定。