[發(fā)明專利]一種具備遠(yuǎn)程硬復(fù)位功能的FSK通信電路及其通信方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310670903.6
• 申請日: 2013-12-12
• 公開（公告）號: CN103684947A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 魏臻;韓江洪;陸陽;徐自軍;程運安;鮑紅杰;徐偉;陳雄
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥工大高科信息科技股份有限公司
• 主分類號: H04L12/40
• 分類號: H04L12/40;H04L27/10
• 代理公司: 合肥天明專利事務(wù)所 34115
• 代理人: 金凱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及工業(yè)監(jiān)控現(xiàn)場總線通信技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種具備遠(yuǎn)程硬復(fù)位功能的FSK通信電路及其通信方法。

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背景技術(shù)

在計算機監(jiān)控技術(shù)的通信應(yīng)用領(lǐng)域，特別是在工業(yè)監(jiān)控現(xiàn)場，監(jiān)控目標(biāo)通常分布在非常廣的范圍內(nèi)，若采用LAN組件總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，雖然可以減少電纜長度，但是增加的LAN介質(zhì)及相關(guān)硬件和軟件又使其系統(tǒng)造價攀升；若選用無線方式，對于工業(yè)監(jiān)控來說，不僅造價高，其穩(wěn)定性和健壯性往往又不能達(dá)到預(yù)期。為了實現(xiàn)對惡劣環(huán)境下的遠(yuǎn)程監(jiān)控，特別是滿足煤礦用環(huán)境下的遠(yuǎn)距離通信信號的本質(zhì)安全特性需求，迫切需要設(shè)計出一種能夠在工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境運行的、性能可靠、造價低廉的現(xiàn)場總線通信網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成底層監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，完成現(xiàn)場監(jiān)控目標(biāo)之間的多點通信以及生產(chǎn)現(xiàn)場與外界的信息交換。串行通信方式盡管通信距離近，但卻是一種通信速率可控和點對點傳輸?shù)臄?shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)，輔助以完善的超時判斷及糾錯校驗通信協(xié)議，能夠?qū)崿F(xiàn)更高層級的通信應(yīng)用。

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發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種以UART串行通信模式為基礎(chǔ)、具備遠(yuǎn)程硬復(fù)位功能的FSK通信電路及其通信方法，以滿足煤礦用環(huán)境下的遠(yuǎn)距離通信信號的本質(zhì)安全特性需求，構(gòu)建工作穩(wěn)定、實時性高、性能可靠、造價低廉的現(xiàn)場總線通信網(wǎng)絡(luò)。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種具備遠(yuǎn)程硬復(fù)位功能的FSK通信電路，包括基準(zhǔn)時鐘電路、信號調(diào)制電路、信號解調(diào)電路、復(fù)位信號生成電路和總線隔離收發(fā)器；

所述基準(zhǔn)時鐘電路，用于輸出頻率為f₀的基準(zhǔn)時鐘源，所述基準(zhǔn)時鐘源為晶振產(chǎn)生的方波信號；所述信號調(diào)制電路，用于根據(jù)預(yù)置計數(shù)數(shù)據(jù)t將基準(zhǔn)時鐘源進(jìn)行分頻，形成載波頻率為f_i的正弦波調(diào)制信號，表示位流數(shù)據(jù)0、1或者復(fù)位R，所述正弦波調(diào)制信號通過總線隔離收發(fā)器傳輸至FSK總線；所述信號解調(diào)電路，用于將通過總線隔離收發(fā)器從FSK總線上獲取的載波頻率為f_i的正弦波調(diào)制信號進(jìn)行解調(diào)，得到串行位流數(shù)據(jù)0、1或者復(fù)位R；所述復(fù)位信號生成電路，用于在接收到信號解調(diào)電路輸出的連續(xù)N個復(fù)位R脈沖后，產(chǎn)生復(fù)位信號啟動設(shè)備硬復(fù)位；所述總線隔離收發(fā)器，用于接收信號調(diào)制電路輸出的調(diào)制信號并將其傳輸至FSK總線上，也用于將FSK總線上傳輸?shù)恼{(diào)制信號耦合進(jìn)來并將其發(fā)送給信號解調(diào)電路。

所述的具備遠(yuǎn)程硬復(fù)位功能的FSK通信電路，所述基準(zhǔn)時鐘電路具體為6MHz的晶振電路。

所述的具備遠(yuǎn)程硬復(fù)位功能的FSK通信電路，所述信號調(diào)制電路包括四位二進(jìn)制計數(shù)器、串并轉(zhuǎn)換器、相位累加和加權(quán)電路、反相器和功率放大器，所述相位累加和加權(quán)電路由串并轉(zhuǎn)換器的并行輸出端口和RC阻容電路構(gòu)成；所述四位二進(jìn)制計數(shù)器，用于根據(jù)預(yù)置計數(shù)數(shù)據(jù)t將基準(zhǔn)時鐘源進(jìn)行第一次分頻，并將第一次分頻后的時鐘提供給串并轉(zhuǎn)換器的串行輸入端口，作為其移位控制時鐘；所述串并轉(zhuǎn)換器，用于將第一次分頻后的時鐘進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換，并輸入相位累加和加權(quán)電路，再經(jīng)過反相器疊加，實現(xiàn)對基準(zhǔn)時鐘源的第二次分頻，并將方波信號轉(zhuǎn)換為載波頻率為f_i的正弦波調(diào)制信號，所述正弦波調(diào)制信號經(jīng)過功率放大器放大輸出至總線隔離收發(fā)器。

所述的具備遠(yuǎn)程硬復(fù)位功能的FSK通信電路，所述信號解調(diào)電路包括無源低通濾波電路、有源帯通濾波電路、波形整定電路、分頻器電路和數(shù)字解調(diào)電路；所述無源低通濾波電路，用于將通過總線隔離收發(fā)器從FSK總線上獲取的載波頻率為f_i的正弦波調(diào)制信號進(jìn)行初級波形整定；所述有源帯通濾波電路，由運算放大器構(gòu)成，用于對經(jīng)過初級波形整定的正弦波調(diào)制信號進(jìn)行再次信號調(diào)理；所述波形整定電路，由微分和非門電路構(gòu)成，用于對經(jīng)過再次信號調(diào)理的正弦波調(diào)制信號進(jìn)行波形整定，整定輸出具有載波頻率f_i的脈沖波，所述脈沖波在一個載波周期1/f_i內(nèi)對分頻器電路進(jìn)行一次有效復(fù)位；所述分頻器電路，用于在一定的載波周期1/f_i內(nèi)，完成對基準(zhǔn)時鐘源的計數(shù)；所述數(shù)字解調(diào)電路，用于將分頻器電路的計數(shù)結(jié)果進(jìn)行門電路邏輯處理，得到串行位流數(shù)據(jù)0、1或者復(fù)位R。

所述的具備遠(yuǎn)程硬復(fù)位功能的FSK通信電路，所述復(fù)位信號生成電路包括四位二進(jìn)制計數(shù)器、微分處理電路和比較器；所述四位二進(jìn)制計數(shù)器，用于復(fù)位邏輯判斷，在接收到信號解調(diào)電路輸出的連續(xù)8個復(fù)位R脈沖后，與之連接的外圍門電路邏輯產(chǎn)生復(fù)位脈沖信號；