專利名稱：單數(shù)據(jù)線雙向雙電壓通信接口電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙向通信接口電路，更具體地說，涉及一種單數(shù)據(jù)線雙向雙電壓通信接口電路。
背景技術(shù)：
目前應(yīng)用的標準串行通信接口，數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收需要獨立的引線，讀和寫采用相同的標準電平，相互通信的兩個設(shè)備必須具有獨立的供電，這樣也限制了其在無源模塊組通信中的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種利用單數(shù)據(jù)線實現(xiàn)長距離與多個從系統(tǒng)實現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)讀寫操作的通信接口電路。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種單數(shù)據(jù)線雙向雙電壓通信接口電路，其在控制單元與外部系統(tǒng)之間利用單數(shù)據(jù)線采用分時的方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送、接收，該接口電路的特征在于包括控制信號處理電路、 數(shù)據(jù)發(fā)送驅(qū)動接口電路、數(shù)據(jù)接收驅(qū)動接口電路，
所述的控制信號處理電路包括一個雙輸入雙輸出的緩沖器，其雙輸入分別接至所述的控制單元的發(fā)送信號輸出端和接收信號輸出端，對應(yīng)的所述的緩沖器的兩個輸出端分別驅(qū)動所述的數(shù)據(jù)發(fā)送驅(qū)動接口電路和所述的數(shù)據(jù)接收驅(qū)動接口電路，
所述的數(shù)據(jù)發(fā)送驅(qū)動接口電路通過一個三極管和一個二極管組成對PMOS管的快速導(dǎo)通和關(guān)斷的柵極驅(qū)動電路，從該PMOS管的漏極通過單數(shù)據(jù)線向外部系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)，
所述的數(shù)據(jù)接收驅(qū)動接口電路在對應(yīng)的接收信號為低電平時，為單數(shù)據(jù)線提供高電平若外部系統(tǒng)使單數(shù)據(jù)線開路，則由該所述的數(shù)據(jù)接收驅(qū)動接口電路整形輸出接收到的高電平數(shù)據(jù)；若外部系統(tǒng)為單數(shù)據(jù)線提供下拉電流，則由該所述的數(shù)據(jù)接收驅(qū)動接口電路整形輸出接收到的低電平數(shù)據(jù)，
所述的數(shù)據(jù)發(fā)送驅(qū)動接口電路與所述的數(shù)據(jù)接收驅(qū)動接口電路分別采用相互獨立的兩個供電電壓。其中，所述的數(shù)據(jù)發(fā)送驅(qū)動接口電路為電阻Rl串接在所述的緩沖器上與所述的發(fā)送信號輸入端相對應(yīng)的輸出端與NPN三極管Ql的基極之間，NPN三極管Ql的發(fā)射極通過電阻R2接至地端，NPN三極管Ql的集電極連接至NPN三極管Q2的基極，NPN三極管Q2 的集電極連接至供電電源Vin，NPN三極管Q2的發(fā)射極連接至PMOS管Vl的柵極，NPN三極管Q2的基極與集電極之間串接電阻R3，NPN三極管Q2的發(fā)射極向其基極連接二極管D1， NPN三極管Ql與二極管Dl構(gòu)成PMOS管Vl的柵極驅(qū)動，PMOS管Vl的源極連接至供電電源 Vin, PMOS管Vl的柵極與供電電源Vin之間串接電阻R4，PMOS管Vl的漏極串接防反相整流二極管D2后接至所述的單數(shù)據(jù)線。其中，所述的數(shù)據(jù)接收驅(qū)動接口電路為電阻R5串接在所述的緩沖器上與所述的
3接收信號輸入端相對應(yīng)的輸出端與PNP三極管Q3的基極之間，PNP三極管Q3的發(fā)射極接至電源VDD，PNP三極管Q3的發(fā)射極與其基極之間串接電阻R6，PNP三極管Q3的集電極接至PNP三極管Q4的發(fā)射極，PNP三極管Q4的發(fā)射極與其基極之間串接電阻R7，PNP三極管 Q4的基極串接電阻R8和防反相整流二極管D3后接至所述的單數(shù)據(jù)線，PNP三極管Q4的集電極通過電阻R9接至NPN三極管Q5的基極，NPN三極管Q5的集電極通過電阻RlO接至供電電源VCC，NPN三極管Q5的發(fā)射極接至地端，NPN三極管Q5的集電極連接一個電平轉(zhuǎn)換器后輸出接收的數(shù)據(jù)。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的通信接口電路利用單數(shù)據(jù)線采用分時的方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向讀寫，且在發(fā)送和接收數(shù)據(jù)時使用不同的高電平電壓，本發(fā)明的發(fā)送數(shù)據(jù)接口驅(qū)動能力強，可發(fā)送高頻、高電壓、大驅(qū)動電流數(shù)據(jù)脈沖信號，利用被讀系統(tǒng)使單數(shù)據(jù)線開路或提供下拉電流來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的回讀，本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)簡單、便于集成，適合無源低功耗模塊的組網(wǎng)通信。


附圖1為本發(fā)明的單數(shù)據(jù)線雙向雙電壓通信接口電路方框附圖2為本發(fā)明的單數(shù)據(jù)線雙向雙電壓通信接口電路中的數(shù)據(jù)發(fā)送驅(qū)動接口電路圖； 附圖3為本發(fā)明的單數(shù)據(jù)線雙向雙電壓通信接口電路中的數(shù)據(jù)接收驅(qū)動接口電路圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖所示的實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作以下詳細描述
如附圖1、附圖2及附圖3所示，本發(fā)明的單數(shù)據(jù)線雙向雙電壓通信接口電路包括控制信號處理電路、數(shù)據(jù)發(fā)送驅(qū)動接口電路、數(shù)據(jù)接收驅(qū)動接口電路，控制信號處理電路包括一個雙輸入雙輸出的緩沖器Ni，其雙輸入分別接至控制單元的發(fā)送信號輸出端和接收信號輸出端，對應(yīng)的緩沖器W的兩個輸出端分別驅(qū)動數(shù)據(jù)發(fā)送驅(qū)動接口電路和數(shù)據(jù)接收驅(qū)動接口電路，數(shù)據(jù)發(fā)送驅(qū)動接口電路通過一個三極管和一個二極管組成對PMOS管的快速導(dǎo)通和關(guān)斷的柵極驅(qū)動電路，從該PMOS管的漏極通過單數(shù)據(jù)線向外部系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)接收驅(qū)動接口電路在對應(yīng)的接收信號為低電平時，為單數(shù)據(jù)線提供高電平若外部系統(tǒng)使單數(shù)據(jù)線開路，則由該數(shù)據(jù)接收驅(qū)動接口電路整形輸出接收到的高電平數(shù)據(jù)；若外部系統(tǒng)為單數(shù)據(jù)線提供下拉電流，則由該數(shù)據(jù)接收驅(qū)動接口電路整形輸出接收到的低電平數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)發(fā)送驅(qū)動接口電路與數(shù)據(jù)接收驅(qū)動接口電路分別采用相互獨立的兩個供電電壓，數(shù)據(jù)發(fā)送驅(qū)動接口電路為電阻Rl串接在緩沖器m上與發(fā)送信號輸入端相對應(yīng)的輸出端與NPN三極管Ql的基極之間，NPN三極管Ql的發(fā)射極通過電阻R2接至地端，NPN三極管Ql的集電極連接至NPN三極管Q2的基極，NPN三極管Q2的集電極連接至供電電源Vin，NPN三極管 Q2的發(fā)射極連接至PMOS管Vl的柵極，NPN三極管Q2的基極與集電極之間串接電阻R3，NPN 三極管Q2的發(fā)射極向其基極連接二極管Dl，PMOS管Vl的源極連接至供電電源Vin，PMOS 管Vl的柵極與供電電源Vin之間串接電阻R4，PM0S管Vl的漏極串接防反相整流二極管D2 后接至單數(shù)據(jù)線，數(shù)據(jù)接收驅(qū)動接口電路為電阻R5串接在緩沖器m上與接收信號輸入端相對應(yīng)的輸出端與PNP三極管Q3的基極之間，PNP三極管Q3的發(fā)射極接至電源VDD，PNP三極管Q3的發(fā)射極與其基極之間串接電阻R6，PNP三極管Q3的集電極接至PNP三極管Q4的
4發(fā)射極，PNP三極管Q4的發(fā)射極與其基極之間串接電阻R7，PNP三極管Q4的基極串接電阻 R8和防反相整流二極管D3后接至單數(shù)據(jù)線，PNP三極管Q4的集電極通過電阻R9接至NPN 三極管Q5的基極，NPN三極管Q5的集電極通過電阻RlO接至供電電源VCC，NPN三極管Q5 的發(fā)射極接至地端，NPN三極管Q5的集電極連接一個電平轉(zhuǎn)換器N2后輸出接收的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)發(fā)送驅(qū)動接口電路的工作過程控制單元I/O 口 Pl發(fā)送數(shù)據(jù)脈沖通過緩沖器 Nl驅(qū)動后控制NPN三極管Q1，當Pl為高電平時，NPN三極管Ql導(dǎo)通，NPN三極管Q2關(guān)斷， PMOS管Vl導(dǎo)通，通過單數(shù)據(jù)線對外發(fā)送高電平信號；當Pl為低電平時，NPN三極管Ql關(guān)斷，NPN三極管Q2導(dǎo)通，PMOS管Vl關(guān)斷，通過單數(shù)據(jù)線對外發(fā)送低電平信號。該電路有如下特點1、由NPN三極管Q2、二極管Dl組成了 PMOS管Vl快速導(dǎo)通和關(guān)斷的柵極驅(qū)動電路， 使發(fā)送的信號上升和下降沿變陡，便于高速信號傳送；2、該電路保證了 PMOS管Vl柵一源極之間壓差為IOV左右，確保PMOS管Vl可靠工作；3、可以實現(xiàn)較高的高電平電壓信號發(fā)送， 可以傳輸大電流信號；4、在發(fā)送端口處串入防反相整流二極管D2，在設(shè)備內(nèi)部實現(xiàn)發(fā)送和接收回路分開。數(shù)據(jù)接收驅(qū)動接口電路的工作過程控制單元I/O 口 P2發(fā)送低電平信號通過緩沖器附驅(qū)動PNP三極管Q3，PNP三極管Q3導(dǎo)通給單數(shù)據(jù)線提供高電平VDD，當外接系統(tǒng)使單數(shù)據(jù)線開路，則PNP三極管Q4、NPN三極管Q5關(guān)斷，P3為高電平，表示接收的數(shù)據(jù)為高電平；當外接系統(tǒng)給單數(shù)據(jù)線提供小下拉電流，則PNP三極管Q4、NPN三極管Q5導(dǎo)通，P3為低電平，表示接收的數(shù)據(jù)為低電平。該接口電路的設(shè)計特點1、通過給數(shù)據(jù)線提供高電平電壓，從系統(tǒng)使數(shù)據(jù)線開路或提供下拉電流實現(xiàn)數(shù)據(jù)的回讀；2、回讀的信號為模擬信號，通過簡單的電路實現(xiàn)了電平的轉(zhuǎn)換，完成信號回讀。本發(fā)明實現(xiàn)利用單根數(shù)據(jù)線采用分時的方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向讀寫，發(fā)送和接收使用不同的高電平電壓。數(shù)據(jù)發(fā)送驅(qū)動接口電路可以實現(xiàn)較高電壓作為發(fā)送數(shù)據(jù)的高電平電壓，這樣可以增加數(shù)據(jù)傳輸距離，驅(qū)動電路采用導(dǎo)通電阻很小的PMOS管作為開關(guān)電路，使得發(fā)送接口具有很強的驅(qū)動能力，使用柵極驅(qū)動，使得數(shù)據(jù)發(fā)送口具有很短的導(dǎo)通和截止時間，確保高速數(shù)據(jù)可靠發(fā)送。通過該方案設(shè)計的發(fā)送數(shù)據(jù)驅(qū)動接口電路能夠發(fā)送高速、大電流、高壓信號，保證長距離通信的可靠性。數(shù)據(jù)接收驅(qū)動接口電路通過開關(guān)管給單數(shù)據(jù)線提供讀信號電平，在接收數(shù)據(jù)過程中，開關(guān)管一直導(dǎo)通，給單數(shù)據(jù)線提供高電平電壓，通過從系統(tǒng)給單數(shù)據(jù)線提供下拉電流或使單數(shù)據(jù)線開路來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收，接收到的數(shù)據(jù)通過電平轉(zhuǎn)換整形后送入控制單元的I/O 口，完成數(shù)據(jù)讀取。由于上述技術(shù)方案運用，本發(fā)明具有顯著的優(yōu)點①、本發(fā)明利用單根數(shù)據(jù)線采用分時的方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向讀寫；②、本發(fā)明發(fā)送和接收數(shù)據(jù)時使用不同的高電平電壓； ③、本發(fā)明發(fā)送數(shù)據(jù)接口驅(qū)動能力強，可發(fā)送高頻、高電壓、大驅(qū)動電流數(shù)據(jù)脈沖信號；④、 本發(fā)明利用被讀系統(tǒng)使單數(shù)據(jù)線開路或提供下拉電流，來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的回讀；⑤、本發(fā)明電路結(jié)構(gòu)簡單，便于集成；⑥、本發(fā)明特別適合無源低功耗模塊的組網(wǎng)通信。上述實施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種單數(shù)據(jù)線雙向雙電壓通信接口電路，其在控制單元與外部系統(tǒng)之間利用單數(shù)據(jù)線采用分時的方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送、接收，該接口電路的特征在于包括控制信號處理電路、數(shù)據(jù)發(fā)送驅(qū)動接口電路、數(shù)據(jù)接收驅(qū)動接口電路，所述的控制信號處理電路包括一個雙輸入雙輸出的緩沖器，其雙輸入分別接至所述的控制單元的發(fā)送信號輸出端和接收信號輸出端，對應(yīng)的所述的緩沖器的兩個輸出端分別驅(qū)動所述的數(shù)據(jù)發(fā)送驅(qū)動接口電路和所述的數(shù)據(jù)接收驅(qū)動接口電路，所述的數(shù)據(jù)發(fā)送驅(qū)動接口電路通過一個三極管和一個二極管組成對PMOS管的快速導(dǎo)通和關(guān)斷的柵極驅(qū)動電路，從該PMOS管的漏極通過單數(shù)據(jù)線向外部系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)，所述的數(shù)據(jù)接收驅(qū)動接口電路在對應(yīng)的接收信號為低電平時，為單數(shù)據(jù)線提供高電平若外部系統(tǒng)使單數(shù)據(jù)線開路，則由該所述的數(shù)據(jù)接收驅(qū)動接口電路整形輸出接收到的高電平數(shù)據(jù)；若外部系統(tǒng)為單數(shù)據(jù)線提供下拉電流，則由該所述的數(shù)據(jù)接收驅(qū)動接口電路整形輸出接收到的低電平數(shù)據(jù)，所述的數(shù)據(jù)發(fā)送驅(qū)動接口電路與所述的數(shù)據(jù)接收驅(qū)動接口電路分別采用相互獨立的兩個供電電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單數(shù)據(jù)線雙向雙電壓通信接口電路，其特征在于所述的數(shù)據(jù)發(fā)送驅(qū)動接口電路為電阻Rl串接在所述的緩沖器上與所述的發(fā)送信號輸入端相對應(yīng)的輸出端與NPN三極管Ql的基極之間，NPN三極管Ql的發(fā)射極通過電阻R2接至地端，NPN 三極管Ql的集電極連接至NPN三極管Q2的基極，NPN三極管Q2的集電極連接至供電電源 Vin,NPN三極管Q2的發(fā)射極連接至PMOS管Vl的柵極，NPN三極管Q2的基極與集電極之間串接電阻R3，NPN三極管Q2的發(fā)射極向其基極連接二極管Dl，NPN三極管Ql與二極管Dl 構(gòu)成PMOS管Vl的柵極驅(qū)動，PMOS管Vl的源極連接至供電電源Vin，PMOS管Vl的柵極與供電電源Vin之間串接電阻R4，PM0S管Vl的漏極串接防反相整流二極管D2后接至所述的單數(shù)據(jù)線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單數(shù)據(jù)線雙向雙電壓通信接口電路，其特征在于所述的數(shù)據(jù)接收驅(qū)動接口電路為電阻R5串接在所述的緩沖器上與所述的接收信號輸入端相對應(yīng)的輸出端與PNP三極管Q3的基極之間，PNP三極管Q3的發(fā)射極接至電源VDD，PNP三極管 Q3的發(fā)射極與其基極之間串接電阻R6，PNP三極管Q3的集電極接至PNP三極管Q4的發(fā)射極，PNP三極管Q4的發(fā)射極與其基極之間串接電阻R7，PNP三極管Q4的基極串接電阻R8 和防反相整流二極管D3后接至所述的單數(shù)據(jù)線，PNP三極管Q4的集電極通過電阻R9接至 NPN三極管Q5的基極，NPN三極管Q5的集電極通過電阻RlO接至供電電源VCC，NPN三極管 Q5的發(fā)射極接至地端，NPN三極管Q5的集電極連接一個電平轉(zhuǎn)換器后輸出接收的數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種單數(shù)據(jù)線雙向雙電壓通信接口電路，主要包括包括控制信號處理電路、數(shù)據(jù)發(fā)送驅(qū)動接口電路、數(shù)據(jù)接收驅(qū)動接口電路，控制信號處理電路由高速緩沖器組成，提高輸出信號的驅(qū)動能力以及抗干擾能力；數(shù)據(jù)發(fā)送驅(qū)動接口電路主要包括實現(xiàn)PMOS管快速關(guān)斷導(dǎo)通的柵極驅(qū)動電路以及發(fā)送數(shù)據(jù)開關(guān)電路組成；數(shù)據(jù)接收驅(qū)動接口電路主要包括讀數(shù)據(jù)電路電源開關(guān)、讀數(shù)據(jù)電平轉(zhuǎn)換電路組成。本發(fā)明利用單數(shù)據(jù)線采用分時的方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向讀寫，發(fā)送和接收使用不同的高電平電壓。本發(fā)明的特點在于構(gòu)思巧妙，發(fā)送/接收接口電路設(shè)計簡單，便于集成；特別適合無源低功耗模塊的組網(wǎng)通信；具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號G06F13/40GK102339266SQ20111033321
公開日2012年2月1日 申請日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月28日
發(fā)明者盧燦, 吳力濤, 孫幫東, 鄧闖, 郁兆華 申請人:中國兵器工業(yè)集團第二一四研究所蘇州研發(fā)中心