專利名稱：信號接收發(fā)送裝置及其通信方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種信號接收發(fā)送裝置及其通信方法，特別是涉及一種可以實現(xiàn)UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter,即通用異步接收 / 發(fā)送裝置)端口之間遠距離光纖通信的信號接收發(fā)送裝置及其通信方法。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)領(lǐng)域的不斷發(fā)展，設(shè)備的互連、對數(shù)據(jù)傳輸要求越來越高，傳輸距離越來越長、傳輸數(shù)據(jù)量越來越大。普通的UART通過電纜進行傳輸，傳輸距離短、成本高、容易受外界環(huán)境的干擾不能夠保證數(shù)據(jù)的時實性和正確性?！ART傳輸?shù)男盘栆话銥镽S232/RS422/RS485電平信號，就RS232電平信號來說，邏輯“I”為-5-15V ;邏輯“O”為+5-+15V，噪聲容限為2V。即要求接收器能識別低至+3V的信號作為邏輯“0”，高到-3V的信號作為邏輯“I”。由于其共模抑制能力差，再加上雙絞線上的分布電容，其傳送距離最大為約15米，最高速率為20kb/s，故而RS-232只適合本地設(shè)備之間的通信。電子領(lǐng)域還有另一種常用電平信號，即TTL(Transistor-Transistor Logic,即晶體管-晶體管邏輯集成電路)電平信號。TTL電平信號對于計算機處理器控制的設(shè)備內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳輸是很理想的，首先計算機處理器控制的設(shè)備內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳輸對于電源的要求不高以及熱損耗也較低，另外TTL電平信號直接與集成電路連接而不需要價格昂貴的線路驅(qū)動器以及接收器電路；再者，計算機處理器控制的設(shè)備內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳輸是在高速下進行的，而TTL接口的操作恰能滿足這個要求。TTL型通信大多數(shù)情況下，是采用并行數(shù)據(jù)傳輸方式，而并行數(shù)據(jù)傳輸對于超過10英尺的距離就不適合了。這是由于可靠性和成本兩面的原因。因為在并行接口中存在著偏相和不對稱的問題，這些問題對可靠性均有影響。TTL主要有54/74系列標準TTL、高速型TTL(H-TTL)、低功耗型TTL(L-TTL)、肖特基型TTL(S-TTL)、低功耗肖特基型TTL(LS-TTL)五個系列。標準TTL輸入高電平(即邏輯“I”)最小2V，輸出高電平最小2. 4V，典型值3. 4V，輸入低電平(即邏輯“O”)最大O. 8V，輸出低電平最大O. 4V，典型值O. 2V。S-TTL輸入高電平最小2V，輸出高電平最小I類2. 5V，
II、III類2. 7V，典型值3. 4V，輸入低電平最大O. 8V，輸出低電平最大O. 5V。LS-TTL輸入高電平最小2V，輸出高電平最小I類2. 5V，II、III類2. 7V，典型值3. 4V，輸入低電平最大I類O. 7V，II、III類O. 8V，輸出低電平最大I類O. 4V，II、III類O. 5V，典型值O. 25V。與TTL電平信號類似地還有一種CMOS (Complementarymetal-oxide-semiconductor,即互補金屬氧化物半導體)電平信號。CMOS電路輸出高電平(即邏輯“I”)約為O. 9*Vcc，而輸出低電平(即邏輯“O”)約為O. l*Vcc，其中，Vcc —般為12V，所以CMOS電平信號具有很寬的噪聲容限，抗干擾能力也比TTL強。然而，在現(xiàn)有技術(shù)中，無論是使用以上三種中的哪一種電平信號，均還沒有可以實現(xiàn)UART端口之間遠距離高速率地通信的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)無法高速率遠距離地同時傳輸多路UART信號的缺陷，提供一種實現(xiàn)UART端口之間遠距離光纖通信的信號接收發(fā)送裝置及其通/[目方法。本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的一種信號接收發(fā)送裝置，其特征在于，所述信號接收發(fā)送裝置包括多個信號電平轉(zhuǎn)換器，將多路RS232電平信號轉(zhuǎn)換成TTL/C0MS電平信號送入CPU進行數(shù)據(jù)的編碼、調(diào)制；一并/串轉(zhuǎn)換器，在數(shù)據(jù)的發(fā)送過程中用于將多路電信號轉(zhuǎn)換為一路信息流，在接收過程中將一路信息流轉(zhuǎn)換為多路電信號；一編/解碼器，在數(shù)據(jù)發(fā)送過程中用于將一路信息流進行編碼為多個碼塊，在接收過程中將多個碼塊解碼為一路信息流；一調(diào)制/解調(diào)器，用于將多個碼塊調(diào)制為多個高階調(diào)制符號，或?qū)⒍鄠€高階調(diào)制符號解調(diào)為多個碼塊；一光電轉(zhuǎn)換器，用于將多個高階調(diào)制符號轉(zhuǎn)換為光信號后發(fā)送，或接收光信號并將所述光信號轉(zhuǎn)換為多個高階調(diào)制符號
較佳地，所述信號電平轉(zhuǎn)換器用于RS232電平與TTL電平之間的相互轉(zhuǎn)換。較佳地，所述信號電平轉(zhuǎn)換器用于RS232電平與CMOS電平之間的相互轉(zhuǎn)換。較佳地，所述并/串轉(zhuǎn)換器用于將4 8路電信號轉(zhuǎn)換為一路信息流，或?qū)⒁宦沸畔⒘鬓D(zhuǎn)換為4 8路電信號。較佳地，所述并/串轉(zhuǎn)換器用于將8路電信號轉(zhuǎn)換為一路信息流，或?qū)⒁宦沸畔⒘鬓D(zhuǎn)換為8路電信號。本發(fā)明還提供一種通信方法，其特征在于，所述通信方法包括以下步驟第一步，接收多路信號，并將所述多路信號的邏輯電平由RS232電平轉(zhuǎn)換為TTL電平；第二步，將所述多路信號轉(zhuǎn)換為一路信息流；第三步，將所述一路信息流編碼為多個碼塊；第四步，將所述多個碼塊調(diào)制成多個高階調(diào)制符號；第五步，將所述多個高階調(diào)制符號轉(zhuǎn)換為光信號并發(fā)送。較佳地，所述第一步為，接收多路信號，并將所述多路信號的邏輯電平由RS232電平轉(zhuǎn)換為CMOS電平。較佳地，所述第一步的多路信號和所述第二步的所述多路信號的數(shù)量范圍為4 8路。較佳地，所述第一步的多路信號和所述第二步的所述多路信號的數(shù)量為8路。本發(fā)明還提供一種通信方法，其特征在于，所述通信方法包括以下步驟第一步，接收光信號，并將所述光信號轉(zhuǎn)換為電信號分量的多個高階調(diào)制符號；第二步，將所述多個高階調(diào)制符號解調(diào)為多個碼塊；第三步，將所述多個碼塊解碼為一路信息流；第四步，將所述一路信息流轉(zhuǎn)換為多路TTL邏輯電平信號；第五步，將所述多路信號的邏輯電平由TTL電平轉(zhuǎn)換為RS232電平，并輸出所述多路信號。較佳地，所述第五步為，將所述多路信號的邏輯電平由CMOS電平轉(zhuǎn)換為RS232電平，并輸出所述多路信號。較佳地，所述第四步的多路信號和所述第五步的所述多路信號數(shù)量范圍為4 8路。較佳地，所述第四步的多路信號和第五步的所述多路信號的數(shù)量為8路。本發(fā)明的積極進步效果在于通過本發(fā)明的信號接收發(fā)送裝置及其通信方法，可以實現(xiàn)UART端口的遠距離光纖通信，增強抗干擾能力，提高通信質(zhì)量。此外，本發(fā)明的信號接收發(fā)送裝置通過串并轉(zhuǎn)換和編碼，實現(xiàn)了多路信號的同時傳輸，提高了網(wǎng)絡帶寬的利用率。本發(fā)明的信號接收發(fā)送裝置還利用了光纖通信速率高、傳輸距離長和成本低等特性，適用于工業(yè)通信設(shè)備之間的互連和組網(wǎng)，可進行點對點、單點對多點的組網(wǎng)方式。


圖I為本發(fā)明較佳實施例的信號接收發(fā)送裝置的模塊示意圖。圖2為圖I中PHY_IC模塊的輸入輸出的詳細示意圖。圖3為圖I中光電轉(zhuǎn)換器的詳細模塊示意圖。圖4為本發(fā)明較佳實施例的信號接收發(fā)送裝置之間通信的模塊示意圖。圖5為本發(fā)明較佳實施例的一種通信方法的流程圖。 圖6為本發(fā)明較佳實施例的另一種通信方法的流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明較佳實施例，以詳細說明本發(fā)明的技術(shù)方案。在說明書附圖中，具有類似結(jié)構(gòu)或功能的元件將用相同的元件符號表示。附圖只是為了便于說明本發(fā)明的各個實施例，并不是要對本發(fā)明進行窮盡性的說明，也不是對本發(fā)明的范圍進行限制。根據(jù)本發(fā)明的一個較佳實施例，一種信號接收發(fā)送裝置100包括(如圖I所示)多個信號電平轉(zhuǎn)換器111-118，分別用于輸入一路電信號，并轉(zhuǎn)換所述一路電信號的邏輯電平然后輸出所述一路電信號；一并/串轉(zhuǎn)換器120,用于將多路電信號轉(zhuǎn)換為一路信息流，或?qū)⒁宦沸畔⒘鬓D(zhuǎn)換為多路電信號；一編/解碼器130，用于將一路信息流進行編碼為多個碼塊或?qū)⒍鄠€碼塊解碼為一路信息流；一調(diào)制/解調(diào)器140，用于將多個碼塊調(diào)制為多個高階調(diào)制符號，或?qū)⒍鄠€高階調(diào)制符號解調(diào)為多個碼塊；一光電轉(zhuǎn)換器150，用于將多個高階調(diào)制符號轉(zhuǎn)換為光信號后發(fā)送，或接收光信號并將所述光信號轉(zhuǎn)換為多個高階調(diào)制符號。所述編/解碼器130和所述調(diào)制/解調(diào)器140均可以由現(xiàn)有技術(shù)實現(xiàn)，故在此不再贅述。在一較佳實施例中，所述信號電平轉(zhuǎn)換器111-118用于RS232電平與TTL電平或RS232電平與CMOS電平之間的相互轉(zhuǎn)換。如圖2所示，所述信號電平轉(zhuǎn)換器110左側(cè)有兩個接口，與UART端口 210連接，其中一個用來從所述UART端口 210接收RS232電平信號，另一個用來將由TTL/CM0S電平信號轉(zhuǎn)換而來的RS232電平信號輸出給所述UART端口 210。所述電平轉(zhuǎn)換器110右側(cè)也有兩個接口，一個用來將由RS232電平信號轉(zhuǎn)換而來的TTL/CM0S電平信號輸出給所述編/解碼器120，另一個用來接收來自所述編/解碼器120的TTL/CM0S電平信號。較佳地，所述信號電平轉(zhuǎn)換器111-118可以是德州儀器的SN75176芯片。在一較佳實施例中，所述并/串轉(zhuǎn)換器120可以將4 8路電信號轉(zhuǎn)換為一路信息流，或?qū)⒁宦沸畔⒘鬓D(zhuǎn)換為4 8路電信號。在另一較佳實施例中，所述并/串轉(zhuǎn)換器120可以將8路電信號轉(zhuǎn)換為一路信息流，或?qū)⒁宦沸畔⒘鬓D(zhuǎn)換為8路電信號。所述并/串轉(zhuǎn)換器120可由現(xiàn)有技術(shù)實現(xiàn)，故在此不再贅述。在一個較佳實施例中，所述光電轉(zhuǎn)換器150分為內(nèi)部發(fā)送模塊和內(nèi)部接收模塊。其中，所述內(nèi)部發(fā)送模塊包括一數(shù)據(jù)緩沖器311、一激光調(diào)制器320、一溫度檢測器330、一激光驅(qū)動器340和一激光發(fā)射器350 ;所述內(nèi)部接收模塊包括兩個數(shù)據(jù)緩沖器312和313、一電信號放大器360、一信號探測器370、一低通濾波器380和一光接收器390。較佳地,所述光電轉(zhuǎn)換器150可以是武漢光電公司的RTXM 144TL TTL電平光模塊，傳輸速率64M。在一個較佳實施例中，UART端口使用所述信號接收發(fā)送裝置100實現(xiàn)光纖通信的結(jié)構(gòu)如圖4所示一端為8個數(shù)據(jù)采集設(shè)備411-418，與一個所述信號接收發(fā)送裝置101連接；另一端為8個數(shù)據(jù)接收終端421-428，也與一個所述信號接收發(fā)送裝置102連接。其中，所述信號接收發(fā)送裝置101和102通過光纖連接。更具體的來說，所述信號接收發(fā)送裝置101的發(fā)送端與所述信號接收發(fā)送裝置102的接收端、所述信號接收發(fā)送裝置101的接收端與所述信號接收發(fā)送裝置102的發(fā)送端通過光纖直接連接。由此，所述信號接收發(fā)送裝置101和102可以同時接收和發(fā)送光信號進行通信，即以全雙工的模式通信。圖5所示為本發(fā)明一個較佳實施例的通信方法，所述通信方法包括以下步驟步驟510，所述信號電平轉(zhuǎn)換器111-118接收多路信號，并將所述多路信號的邏輯電平由RS232電平轉(zhuǎn)換為TTL電平；步驟520，所述并/串轉(zhuǎn)換器120將所述多路信號轉(zhuǎn)換為一路 信息流；步驟530，所述編/解碼器130將所述一路信息流編碼為多個碼塊；步驟540，所述調(diào)制/解調(diào)器140將所述多個碼塊調(diào)制成多個高階調(diào)制符號；步驟550，所述光電轉(zhuǎn)換器150將所述多個高階調(diào)制符號轉(zhuǎn)換為光信號并發(fā)送。所述步驟510也可以為所述信號電平轉(zhuǎn)換器111-118接收多路信號，并將所述多路信號的邏輯電平由RS232電平轉(zhuǎn)換為CMOS電平。在一較佳實施例中，所述步驟510的多路信號和所述步驟520的所述多路信號的數(shù)量范圍為4 8路。較佳地，所述步驟510的多路信號和所述步驟520的所述多路信號的數(shù)量也可以是8路。圖6所示為本發(fā)明一個較佳實施例的通信方法，所述通信方法包括以下步驟步驟610，所述光電轉(zhuǎn)換器150接收光信號，并將所述光信號轉(zhuǎn)換為多個高階調(diào)制符號；步驟620，所述調(diào)制/解調(diào)器140將所述多個高階調(diào)制符號解調(diào)為多個碼塊；步驟630，所述編/解碼器130將所述多個碼塊解碼為一路信息流；步驟640，所述并/串轉(zhuǎn)換器120將所述一路信息流轉(zhuǎn)換為多路信號；步驟650，所述信號電平轉(zhuǎn)換器111-118將所述多路信號的邏輯電平由TTL電平轉(zhuǎn)換為RS232電平，并輸出所述多路信號。所述步驟650也可以為將所述多路信號的邏輯電平由CMOS電平轉(zhuǎn)換為RS232電平，并輸出所述多路信號。在另一較佳實施例中，所述步驟640的多路信號和所述步驟650的所述多路信號數(shù)量范圍為4 8路。較佳地，所述步驟640的多路信號和所述步驟650的所述多路信號的數(shù)量也可以是8路。雖然以上描述了本發(fā)明的具體實施方式
，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應當理解，這些僅是舉例說明，本發(fā)明的保護范圍是由所附權(quán)利要求書限定的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不背離本發(fā)明的原理和實質(zhì)的前提下，可以對這些實施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種信號接收發(fā)送裝置，其特征在于，所述信號接收發(fā)送裝置包括 多個信號電平轉(zhuǎn)換器，將多路RS232電平信號轉(zhuǎn)換成TTL/COMS電平信號送入CPU進行數(shù)據(jù)的編碼、調(diào)制； 一并/串轉(zhuǎn)換器，在數(shù)據(jù)的發(fā)送過程中用于將多路電信號轉(zhuǎn)換為一路信息流，在接收過程中將一路信息流轉(zhuǎn)換為多路電信號； 一編/解碼器，在數(shù)據(jù)的發(fā)送過程中用于將一路信息流進行編碼為多個碼塊，在接收過程中將多個碼塊解碼為一路信息流； 一調(diào)制/解調(diào)器，用于將多個碼塊調(diào)制為多個高階調(diào)制符號，或?qū)⒍鄠€高階調(diào)制符號解調(diào)為多個碼塊； 一光電轉(zhuǎn)換器，用于將多個高階調(diào)制符號轉(zhuǎn)換為光信號后發(fā)送，或接收光信號并將所 述光信號轉(zhuǎn)換為多個高階調(diào)制符號。
2.如權(quán)利要求I所述的信號接收發(fā)送裝置，其特征在于，所述信號電平轉(zhuǎn)換器用于RS232電平與TTL電平之間的相互轉(zhuǎn)換。
3.如權(quán)利要求I所述的信號接收發(fā)送裝置，其特征在于，所述信號電平轉(zhuǎn)換器用于RS232電平與CMOS電平之間的相互轉(zhuǎn)換。
4.如權(quán)利要求I所述的信號接收發(fā)送裝置，其特征在于，所述并/串轉(zhuǎn)換器用于將4 8路電信號轉(zhuǎn)換為一路信息流，或?qū)⒁宦沸畔⒘鬓D(zhuǎn)換為4 8路電信號。
5.如權(quán)利要求1-4中至少一項所述的信號接收發(fā)送裝置，其特征在于，所述并/串轉(zhuǎn)換器用于將8路電信號轉(zhuǎn)換為一路信息流，或?qū)⒁宦沸畔⒘鬓D(zhuǎn)換為8路電信號。
6.一種通信方法，其特征在于，所述通信方法包括以下步驟 第一步，接收多路信號，并將所述多路信號的邏輯電平由RS232電平轉(zhuǎn)換為TTL電平； 第二步，將所述多路信號轉(zhuǎn)換為一路信息流； 第三步，將所述一路信息流編碼為多個碼塊； 第四步，將所述多個碼塊調(diào)制成多個高階調(diào)制符號； 第五步，將所述多個高階調(diào)制符號轉(zhuǎn)換為光信號并發(fā)送。
7.如權(quán)利要求6所述的通信方法，其特征在于，所述第一步為，接收多路信號，并將所述多路信號的邏輯電平由RS232電平轉(zhuǎn)換為CMOS電平。
8.如權(quán)利要求6或7所述的通信方法，其特征在于，所述第一步的多路信號和所述第二步的所述多路信號的數(shù)量范圍為4 8路。
9.如權(quán)利要求6或7所述的通信方法，其特征在于，所述第一步的多路信號和所述第二步的所述多路信號的數(shù)量為8路。
10.一種通信方法，其特征在于，所述通信方法包括以下步驟 第一步，接收光信號，并將所述光信號轉(zhuǎn)換為電信號分量的多個高階調(diào)制符號； 第二步，將所述多個高階調(diào)制符號解調(diào)為多個碼塊； 第三步，將所述多個碼塊解碼為一路信息流； 第四步，將所述一路信息流轉(zhuǎn)換為多路TTL邏輯電平信號； 第五步，將所述多路信號的邏輯電平由TTL電平轉(zhuǎn)換為RS232電平，并輸出所述多路信號。
11.如權(quán)利要求10所述的通信方法，其特征在于，所述第五步為，將所述多路信號的邏輯電平由CMOS電平轉(zhuǎn)換為RS232電平，并輸出所述多路信號。
12.如權(quán)利要求10或11所述的通信方法，其特征在于，所述第四步的多路信號和第五步的所述多路信號數(shù)量范圍為4 8路。
13.如權(quán)利要求10或11所述的通信方法，其特征在于，所述第四步的多路信號和第五步的所述多路信號的數(shù)量為8路。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種信號接收發(fā)送裝置及其通信方法，裝置包括多個信號電平轉(zhuǎn)換器，將多路RS232電平信號轉(zhuǎn)換成TTL/COMS電平信號送入CPU進行數(shù)據(jù)的編碼、調(diào)制；一并/串轉(zhuǎn)換器，在數(shù)據(jù)的發(fā)送過程中用于將多路電信號轉(zhuǎn)換為一路信息流，在接收過程中將一路信息流轉(zhuǎn)換為多路電信號；一編/解碼器，在數(shù)據(jù)發(fā)送過程中用于將一路信息流進行編碼為多個碼塊，在接收過程中將多個碼塊解碼為一路信息流；一調(diào)制/解調(diào)器，用于將多個碼塊調(diào)制為多個高階調(diào)制符號，或?qū)⒍鄠€高階調(diào)制符號解調(diào)為多個碼塊；一光電轉(zhuǎn)換器，用于將多個高階調(diào)制符號轉(zhuǎn)換為光信號后發(fā)送。本發(fā)明可以實現(xiàn)UART端口之間的遠距離光纖通信，增強抗干擾能力，提高通信質(zhì)量。
文檔編號H04B10/24GK102790648SQ20111013250
公開日2012年11月21日 申請日期2011年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月20日
發(fā)明者鄔華強 申請人:上海晨興希姆通電子科技有限公司