電流環(huán)通信總線及其通信方法
【技術領域】
[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】
[0002]通信總線用于實現(xiàn)芯片內部、印刷電路板各部件之間、計算機各模板之間、主機與外部設備之間以及系統(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、汽車領域以及醫(yī)療領域應用最廣泛的通信總線是CAN(Controller Area Network,控制器局域網絡)總線。標準CAN總線是一種通過雙絞線差分信號實現(xiàn)節(jié)點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)點供電。每個節(jié)點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供電。
[0004]1-Wire總線只有一條信號線串接各個共地設備，總線的主節(jié)點可以通過這條信號線向其他各從節(jié)點供電。但1-Wire總線只能是由主節(jié)點發(fā)起通信來查詢從節(jié)點的狀態(tài)，而各從節(jié)點只能被動等待主節(jié)點的查詢，不能自主發(fā)起通信，從節(jié)點之間也不能相互通信。
[0005]4_20mA電流環(huán)是一種目前應用比較廣泛的傳感器專用接口。信號接收節(jié)點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現(xiàn)I對I的數(shù)據發(fā)送接收，數(shù)據傳輸只能是單向的，只適用于功能比較單一的傳感器數(shù)據傳輸電路。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術問題是提供電流環(huán)通信總線及其通信方法，可以使用通信總線作為總線設備的供電線，且總線上多個設備的地位平等。
[0007]為解決上述技術問題，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)點提供電源的電源節(jié)點和用于通過總線進行相互通信的多個通信節(jié)點。該電源節(jié)點具有第一端和第二端。各通信節(jié)點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)點中，在后節(jié)點的電流輸入端連接在前節(jié)點的第一級聯(lián)端，在后節(jié)點的第二級聯(lián)端連接在前節(jié)點的電流輸出端，該首節(jié)點的電流輸入端連接該電源節(jié)點的第一端，該末節(jié)點的電流輸出端連接該電源節(jié)點的第二端，從而構成電流環(huán)。
[0008]可選地，各通信節(jié)點包括電流調制器，連接于通信節(jié)點的第一級聯(lián)端與第二級聯(lián)端之間，根據通信節(jié)點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)點還包括總線協(xié)議處理器，連接該電流調制器、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記位。
[0012]可選地，該總線的狀態(tài)包括沒有節(jié)點發(fā)送標記位的第一狀態(tài)、有一個節(jié)點發(fā)送標記位的第二狀態(tài)和有兩個以上節(jié)點發(fā)送標記位的第三狀態(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、設置有第一閾值的第一比較器、設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)議處理器根據該電流值與第一閾值和第二閾值的比較結果識別該第一狀態(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、設置有第三閾值的第三比較器、設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)議處理器根據該電流值與第三閾值和第四閾值的比較結果識別該第一狀態(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，該監(jiān)聽節(jié)點具有第一端、第二端和第三端，該監(jiān)聽節(jié)點的第一端連接該電源節(jié)點的第一端，該監(jiān)聽節(jié)點的第二端連接該電源節(jié)點的第二端，該監(jiān)聽節(jié)點的第三端連接該電流環(huán)的首節(jié)點的電流輸入端。
[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)點的信息。
[0017]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:首先，設備之間的通信總線可以作為供電線，簡化設備連接;其次，可以實現(xiàn)多個設備節(jié)點的級聯(lián)，形成通信總線;再者，總線上的多個設備的地位平等，都可以獨立發(fā)起通信，通信對象任意設定;最后任何一個設備自身發(fā)生故障，都不影響其他設備的通信，具有較強的容錯性。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明一實施例的電流環(huán)通信總線的拓撲結構圖。
[0019]圖2是本發(fā)明另一實施例的電流環(huán)通信總線的拓撲結構圖。
[0020]圖3是本發(fā)明一實施例的電流環(huán)通信總線的電流環(huán)路示意圖。
[0021]圖4是本發(fā)明一實施例的通信節(jié)點內部結構圖。
[0022]圖5是圖4所示通信節(jié)點的電流路徑示意圖。
[0023]圖6是本發(fā)明一實施例的電流探測器結構示意圖。
[0024]圖7是本發(fā)明另一實施例的電流探測器結構示意圖。
【具體實施方式】
[0025]為讓本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，以下結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作詳細說明。
[0026]在下面的描述中闡述了很多具體細節(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施，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施例的限制。
[0027]本發(fā)明的實施例描述電流環(huán)通信總線。圖1是本發(fā)明一實施例的電流環(huán)通信總線的拓撲結構圖。參考圖1所示，本實施例的通信總線100包括電源節(jié)點110和多個通信節(jié)點120。電源節(jié)點110用于為總線上的各個通信節(jié)點120提供電源。電源節(jié)點110能夠快速響應所負載的其他節(jié)點的負載值變化，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110具有第一端111和第二端112，分別作為正輸出端和負輸出端。
[0028]多個通信節(jié)點120能夠通過總線進行相互通信。各個通信節(jié)點120既可以監(jiān)聽總線狀態(tài)，也可以隨時爭奪總線控制權，從而向總線寫數(shù)據。在此，各個通信節(jié)點120被設計為地位平等，都可發(fā)起通信。各個通信節(jié)點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120通過連接線連接成串，在圖1中，通信節(jié)點標記為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)端分別標記為121a-121g、124a-124g、122a-122g和123a-123g，為簡化起見，部分節(jié)點的端子標號未標出。在串內的通信節(jié)點中，在后節(jié)點，例如節(jié)點120b的電流輸入端121