一種直流電源線載波通信系統(tǒng)及通信方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及通信技術(shù)領域，特別是涉及直流電源線載波通信系統(tǒng)及通信方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在直流電源供電的領域(汽車電子、工業(yè)自動化和家電等)內(nèi)，主從機之間的通信方式分為:基于獨立導線的有線通信方式和基于電源線的通信方式。其中，基于獨立導線的有線通信方式包括CAN總線、LIN總線、I2C總線和RS32總線等，這些通信方式均需要單獨鋪設導線以及安裝專門的收發(fā)芯片，從而實現(xiàn)主從機之間的通信。然而，通信中的節(jié)點越多，用于承載通信信號的導線越長，收發(fā)芯片的數(shù)量越多，存在線路結(jié)構(gòu)復雜、應用成本高等缺點。其中，基于電源線的通信方式剛進入應用階段，信號加載及解調(diào)方式復雜、應用成本高，不便于電源通信方式的應用。
[0003]例如，汽車內(nèi)的燈光控制系統(tǒng)通常由頂燈控制模塊、化妝鏡燈控制模塊、手套箱燈控制模塊等組成，各控制模塊之間通過LIN總線進行通信，每個控制模塊中的節(jié)點均需要安裝LIN收發(fā)芯片，各個LIN收發(fā)芯片之間需要安裝專門承載通信信號的通信導線。
[0004]因此，現(xiàn)有通信方式存在以下缺點:(一)通信中的節(jié)點越多，用于承載通信信號的導線越長，從而使得線路結(jié)構(gòu)復雜；(二)收發(fā)芯片的數(shù)量多，應用成本高；(三)信號加載及信號解調(diào)的方式復雜，不便于電源通信方式的應用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下:
[0006]—種直流電源線的載波通信發(fā)送器，包括:載波調(diào)制模塊，用于接收載波指令，對該載波指令進行調(diào)制后，輸出載波調(diào)制信號;所述載波調(diào)制模塊包括電壓放大電路和驅(qū)動電路，該電壓放大電路與所述驅(qū)動電路電連接，所述電壓放大電路用于接收載波指令，對該載波指令進行放大調(diào)制后，輸出載波放大調(diào)制信號;所述驅(qū)動電路接收所述電壓放大電路輸出的載波放大調(diào)制信號后，輸出載波驅(qū)動調(diào)制信號;載波發(fā)送模塊，該載波發(fā)送模塊與所述載波調(diào)制模塊電連接，所述載波發(fā)送模塊接收所述載波調(diào)制模塊輸出的載波調(diào)制信號，所述載波發(fā)送模塊根據(jù)接載波調(diào)制信號發(fā)送載波直流電源電壓控制信號;所述載波發(fā)送模塊包括電子開關(guān)電路和降壓電路，該電子開關(guān)電路分別與所述驅(qū)動電路、降壓電路電連接，所述電子開關(guān)子電路接收所述驅(qū)動電路輸出的載波驅(qū)動調(diào)制信號后，輸出控制所述降壓電路關(guān)斷或?qū)ǖ妮d波開關(guān)信號;所述降壓電路根據(jù)所述電子開關(guān)電路輸出的載波開關(guān)信號發(fā)送載波直流電源電壓控制信號。
[0007]進一步，所述電壓放大電路和驅(qū)動電路包括NPN型三極管Ql、基極電阻Rl和集電極電阻R2，所述NPN型三極管Ql的基極串接有基極電阻Rl，所述NPN型三極管Ql的基極用于接收載有PWM波的指令;所述NPN型三極管Ql的集電極串接有集電極電阻R2，該NPN型三極管QI的發(fā)射極接地。
[0008]進一步，所述電子開關(guān)電路包括PNP型三極管Q2，所述PNP型三極管Q2的基極通過所述集電極電阻R2與所述NPN型三極管Ql的集電極電連接;所述PNP型三極管Q2的發(fā)射極與所述降壓電路的輸入端電連接;所述PNP型三極管Q2的集電極與所述降壓電路的輸出端電連接;所述PNP型三極管Q2因所述NPN型三極管Ql導通或截止，輸出控制所述降壓電路關(guān)斷的載波開關(guān)信號。
[0009]進一步，所述降壓電路包括兩個串聯(lián)在直流電源線上的二極管Dl和二極管D2，所述二極管Dl的陽極形成該降壓電路的輸入端;所述二極管Dl的陰極與所述二極管D2的陽極電連接，所述二極管D2的陰極形成該降壓電路的輸出端;所述二極管Dl和二極管D2因所述電子開關(guān)電路輸出的載波開關(guān)信號，輸出載有PWM波的直流電源電壓控制信號。
[0010]—種直流電源線的載波通信接收器，包括:載波接收模塊，用于接收載波直流電源電壓控制信號;所述載波接收模塊包括峰值保持電路和比較電路，所述峰值保持電路接收載波直流電源電壓控制信號，保持該載波直流電源電壓控制信號中的峰值電壓;所述比較電路接收所述峰值保持電路輸出的峰值電壓，該比較電路接還接收載波直流電源電壓控制信號，根據(jù)所述峰值保持電路輸出的峰值電壓分別與載波直流電源電壓控制信號中的峰值電壓、谷值電壓之間的電壓差，輸出載波解調(diào)信號;載波解調(diào)模塊，該載波解調(diào)模塊與所述載波接收模塊電連接，所述載波解調(diào)模塊接收載波解調(diào)信號后，調(diào)成相應的載波工作電源電壓控制信號;所述載波解調(diào)模塊包括電平轉(zhuǎn)換電路，該電平轉(zhuǎn)換電路與所述比較電路電連接，該電平轉(zhuǎn)換電路輸入工作電源;所述電平轉(zhuǎn)換電路接收比較電路輸出的載波解調(diào)信號后，輸出載波工作電源電壓控制信號。
[0011]進一步，所述峰值保持電路包括二極管D3和電容Cl，所述二極管D3的陽極輸入載有PWM波的直流電源電壓控制信號，所述二極管D3的陰極通過電容CI接地;所述電容CI保持載有PWM波的直流電源電壓控制信號中的峰值電壓。
[0012]進一步，所述比較電路包括PNP型三極管Q3和基極電阻R3，該PNP型三極管Q3的發(fā)射極與所述二極管D3的陰極電連接;所述PNP型三極管Q3的基極與基極電阻R3的一端電連接，該基極電阻R3的另一端輸入載有PWM波的直流電源電壓控制信號；所述PNP型三極管Q3的發(fā)射極輸入由所述峰值保持子電路輸出的峰值電壓;所述PNP型三極管Q3的基極輸入載有HVM波的直流電源電壓控制信號中的谷值電壓時，處于導通狀態(tài);所述PNP型三極管Q3的基極輸入載有PWM波的直流電源電壓控制信號中的峰值電壓時，處于截止狀態(tài)。
[0013]進一步，所述電平轉(zhuǎn)換電路包括NPN型三極管Q4、基極電阻R4和集電極電阻R5，所述NPN型三極管Q4的基極通過基極電阻R4與所述PNP型三極管Q3的集電極電連接，該NPN型三極管Q4的發(fā)射極接地，該NPN型三極管的集電極Q4與集電極電阻R5的一端電連接，該集電極電阻R5的另一端輸入工作電源;所述NPN型三極管Q4因所述PNP型三極管Q3導通或截止，輸出載有PWM波的工作電源電壓控制信號。
[0014]—種直流電源線的載波通信系統(tǒng)，包括:發(fā)送器，該發(fā)送器包括相互電連接的載波調(diào)制模塊和載波發(fā)送模塊;所述載波調(diào)制模塊，用于接收載波指令，對該載波指令進行調(diào)制后，輸出載波調(diào)制信號;所述載波發(fā)送模塊接收所述載波調(diào)制模塊輸出的載波調(diào)制信號，所述載波發(fā)送模塊根據(jù)接載波調(diào)制信號發(fā)送載波直流電源電壓控制信號;所述載波調(diào)制模塊包括相互電連接的電壓放大電路和驅(qū)動電路，所述電壓放大電路用于接收載波指令，對該載波指令進行放大調(diào)制后，輸出載波放大調(diào)制信號;所述驅(qū)動電路接收所述電壓放大電路輸出的載波放大調(diào)制信號后，輸出載波驅(qū)動調(diào)制信號;所述載波發(fā)送模塊包括相互電連接的電子開關(guān)電路和降壓電路，該電子開關(guān)電路還與所述驅(qū)動電路電連接;所述電子開關(guān)子電路接收所述驅(qū)動電路輸出的載波驅(qū)動調(diào)制信號后，輸出控制所述降壓電路關(guān)斷或?qū)ǖ妮d波開關(guān)信號;所述降壓電路根據(jù)所述電子開關(guān)電路輸出的載波開關(guān)信號發(fā)送載波直流電源電壓控制信號;接收器，該接收器包括相互電連接的載波接收模塊和載波解調(diào)模塊，所述載波接收模塊接收所述載波發(fā)送模塊發(fā)送的載波直流電源電壓控制信號后，輸出載波解調(diào)信號;所述載波解調(diào)模塊接收所述載波接收模塊輸出的載波解調(diào)信號后，調(diào)成相應的載波工作電源電壓控制信號;所述載波接收模塊包括相互電連接的峰值保持電路和比較電路，所述峰值保持電路接收所述降壓電路發(fā)送的載波直流電源電壓控制信號，保持該載波直流電源電壓控制信號中的峰值電壓;所述比較電路接收所述峰值保持電路輸出的峰值電壓，該比較電路接還接收所述降壓電路發(fā)送的載波直流電源電壓控制信號，根據(jù)所述峰值保持電路輸出的峰值電壓分別與載波直流電源電壓控制信號中的峰值電壓、谷值電壓之間的電壓差，輸出載波解調(diào)信號;所述載波解調(diào)模塊包括與所述比較電路電連接的電平轉(zhuǎn)換電路，所述電平轉(zhuǎn)換電路接收所述比較電路輸出的載波解調(diào)信號后，調(diào)成相應的載波工作電源電壓控制信號。
[0015]進一步，所述電壓放大電路和驅(qū)動電路包括NPN型三極管Ql、基極電阻Rl和集電極電阻R2，所述NPN型三極管Ql的基極串接有基極電阻Rl，所述NPN型三極管Ql的基極用于接收載波指令;所述NPN型三極管QI的集電極串接有集電極電阻R2，該NPN型三極管QI的發(fā)射極接地。
[0016]進一步，所述電子開關(guān)電路包括PNP型三極管Q2，所述PNP型三極管Q2的基極通過所述集電極電阻R2與所述NPN型三極管Ql的集電極電連接;所述PNP型三極管Q2的發(fā)射極與所述降壓電路的輸入端電連接;所述PNP型三極管Q2的集電極與所述降壓電路的輸出端電連接;所述PNP型三極管Q2因所述NPN型三極管Ql導通或截止，輸出控制所述降壓電路關(guān)斷的載波開關(guān)信號。
[0017]進一步，所述降壓電路包括兩個串聯(lián)在直流電源線上的二極管Dl和二極管D2，所述二極管Dl的陽極形成該降壓電路的輸入端;所述二極管Dl的陰極與所述二極管D2的陽極電連接，所述二極管D2的陰極形成該降壓電路的輸出端;所述二極管Dl和二極管D2因所述電子開關(guān)電路輸出的載波開關(guān)信號，輸出載有PWM波的直流電源電壓控制信號。
[0018]進一步，所述峰值保持電路包括二極管D3和電容Cl，所述二極管D3的陽極輸入載有PWM波的直流電源電壓控制信號，所述二極管D3的陰極通過電容CI接地;所述電容CI保持載有PWM波的直流電源電壓控制信號中的峰值電壓。
[0019]進一步，所述比較電路包括PNP型三極管Q3和基極電阻R3，該PNP型三極管Q3的發(fā)射極與所述二極管D3的陰極電連接;所述PNP型三極管Q3的基極與基極電阻R3的一端電連接，該基極電阻R3的另一端輸入載有PWM波的直流電源電壓控制信號；所述PNP型三極管Q3的發(fā)射極輸入由所述峰值保持子電路輸出的峰值電壓;所述PNP型三極管Q3的基極輸入載有HVM波的直流電源電壓控制信號中的谷值電壓時，處于導通狀態(tài);所述PNP型三極管Q3的基極輸入載有PWM波的直流電源電壓控制信號中的峰值電壓時，處于截止狀態(tài)。
[0020]進一步，所述電平轉(zhuǎn)換電路包括NPN型三極管Q4、基極電阻R4和集電極電阻R5，所述NPN型三極管Q4的基極通過基極電阻R4與所述PNP型三極管Q3的集電極電連接，該NPN型三極管Q4的發(fā)射極接地，該NPN型三極管的集電極Q4與集電極電阻R5的一端電連接，該集電極電阻R5的另一端接工作電源;所述NPN型三極管Q4因所述PNP型三極管Q3導通或截止，輸出載有PWM波的工作電源電壓控制信號。
[0021]—種直流電源線載波的主控裝置，包括:主控制器，該主控制器發(fā)送載波指令;發(fā)送器，所述發(fā)送器包括相互電連接的載波調(diào)制模塊和載波發(fā)送模塊，所述載波調(diào)制模塊還與所述主控制器電連接;所述載波調(diào)制模塊接收所述主控制器發(fā)送的載波指令，對該載波指令進行調(diào)制后，輸出載波調(diào)制信號;所述載波發(fā)送模塊接收所述載波調(diào)制模塊輸出的載波調(diào)制信號，所述載波發(fā)送模塊根據(jù)接載波調(diào)制信號發(fā)送載波直流電源電壓控制信號;所述載波調(diào)制模塊包括相互電連接的電壓放大電路和驅(qū)動電路，該電壓放大電路還與所述主控制器電連接，所述電壓放大電路接收所述主控制器輸出的載波指令，對該載波指令進行放大調(diào)制后，輸出載波放大調(diào)制信號;所述驅(qū)動電路接收所述電壓放大電路輸出的載波放大調(diào)制信號后，輸出載波驅(qū)動調(diào)制信號;所述載波發(fā)送模塊包括電子開關(guān)電路和降壓電路，該電子開關(guān)電路分別與所述驅(qū)動電路、降壓電路電連接，所述電子開關(guān)子電路接收所述驅(qū)動電路輸出的載波驅(qū)動調(diào)制信號后，輸出控制所述降壓電路關(guān)斷或?qū)ǖ妮d波開關(guān)信號；所述降壓電路根據(jù)所述電子開關(guān)電路輸出的載波開關(guān)信號發(fā)送載波直流電源電壓控制信號;主接收器，所述主接收器包括相互電連接的主載波接收模塊和主載波解調(diào)模塊，該主載波解調(diào)模塊還與所述主控制器電連接;所述主載波接收模塊接收所述載波發(fā)送模塊發(fā)送的載波直流電源電壓控制信號后，輸出載波解調(diào)信號;所述主載波解調(diào)模塊接收所述主載波接收模塊輸出的載波解調(diào)信號后，調(diào)成相應的載波工作電源電壓控制信號，發(fā)送給主控制器，該主控制器根據(jù)接收到的載波工作電源電壓控制信號判斷載波指令是否被正確發(fā)送；所述主載波接收模塊包括峰值保持電路和比較電路，所述峰值保持電路與比較電路電連接;所述峰值保持電路接收載波直流電源電壓控制信號，保持該載波直流電源電壓控制信號中的峰值電壓;所述比較電路接收所述峰值保持電路輸出的峰值電壓，該比較電路接還接收載波直流電源電壓控制信號，根據(jù)所述峰值保持電路輸出的峰值電壓分別與載波直流電源電壓控制信號中的峰值電壓、谷值電壓之間的電壓差，輸出載波解調(diào)信號;所述主載波解調(diào)模塊包括電平轉(zhuǎn)換電路，該電平轉(zhuǎn)換電路與所述比較電路電連接，所述電平轉(zhuǎn)換電路接收比較電路輸出的載波解調(diào)信號后，調(diào)成相應的載波工作電源電壓控制信號;主穩(wěn)壓器，該主穩(wěn)壓器的一端與所述主控制器的電源端電連接，該主穩(wěn)壓器的另一端接入直流電源；所述直流電源通過主穩(wěn)壓器向主控制器提供穩(wěn)定的工作電源。
[0022]進一步，所述主穩(wěn)壓器包括穩(wěn)壓電路和隔離電路，所述穩(wěn)壓電路的一端與所述主控制器的電源端電連接，所述穩(wěn)壓電路的另一端與所述隔離電路的一端電連接，該隔離電路的另一端輸入直流電源。
[0023]進一步，所述電壓放大電路和驅(qū)動電路包括NPN型三極管Ql、基極電阻Rl和集電極電阻R2，所述NPN型三極管Ql的基極通過基極電阻Rl與所述主控制器的發(fā)送端電連接，所述NPN型三極管Ql的基極用于接收載有PffM波的指令;所述NPN型三極管Ql的集電極串接有集電極電阻R2，該NPN型三極管Ql的發(fā)射極接地。
[0024]進一步，所述電子開關(guān)電路包括PNP型三極管Q2，所述PNP型三極管Q2的基極通過所述集電極電阻R2與所述NPN型三極管Ql的集電極電連接;所述PNP型三極管Q2的發(fā)射極與所述降壓電路的輸入端電連接;所述PNP型三極管Q2的集電極與所述降壓電路的輸出端電連接;所述PNP型三極管Q2因所述NPN型三極管Ql導通或截止，輸出控制所述降壓電路關(guān)斷的載波開關(guān)信號。
[0025]進一步，所述降壓電路包括兩個串聯(lián)在直流電源線上的二極管Dl和二極管D2，所述二極管Dl的陽極形成該降壓電路的輸入端;所述二極管Dl的陰極與所述二極管D2的陽極電連接，所述二極管D2的陰極形成該降壓電路的輸出端;所述二極管Dl和二極管D2因所述電子開關(guān)電路輸出的載波開關(guān)信號，輸出載有PWM波的直流電源電壓控制信號。
[0026]進一步，所述峰值保持電路包括二極管D3和電容Cl，所述二極管D3的陽極輸入載有PWM波的直流電源電壓控制信號，所述二極管D3的陰極通過電容CI接地;所述電容CI保持載有PWM波的直流電源電壓控制信號中的峰值電壓。
[0027]進一步，所述比較電路包括PNP型三極管Q3和基極電阻R3，該PNP型三極管Q3的發(fā)射極與所述二極管D3的陰極電連接;所述PNP型三極管Q3的基極與基極電阻R3的一端電連接，該基極電阻R3的另一端輸入載有PWM波的直流電源電壓控制信號；所述PNP型三極管Q3的發(fā)射極輸入由所述峰值保持子電路輸出的峰值電壓;所述PNP型三極管Q3的基極輸入載有HVM波的直流電源電壓控制信號中的谷值電壓時，處于導通狀態(tài);所述PNP型三極管Q3的基極輸入載有PWM波的直流電源電壓控制信號中的峰值電壓時，處于截止狀態(tài)。
[0028]進一步，所述電平轉(zhuǎn)換電路包括NPN型三極管Q4、基極電阻R4和集電極電阻R5，所述NPN型三極管Q4的基極通過基極電阻R4與所述PNP型三極管Q3的集電極電連接，該NPN型三極管Q4的發(fā)射極接地，該NPN型三極管的集電極Q4與集電極電阻R5的一端電連接，該NPN型三極管的集電極Q4還與主控制器的接收端電連接，該集電極電阻R5的另一端接工作電源;所述NPN型三極管Q4因所述PNP型三極管Q3導通或截止，輸出載有PffM波的工作電源電壓控制信號。
[0029]進一步，所述隔離電路為二極管D4，該二極管D4的陰極通過穩(wěn)壓電路與所述主控制器的電源端電連接，所述二極管D4的陽極輸入直流電源電壓。
[0030]進一步，所述主控制器為單片機Ul，所述單片機Ul的發(fā)送端發(fā)送載有PffM波的指令給所述載波調(diào)制模塊。
[0031]—種直流電源線載波的從控裝置，包括:從控制器，該從控制器接收相應的載波工作電源電壓控制信號；從接收器，該從接收器包括相互電連接的從載波接收模塊和從載波解調(diào)模塊，所述從載波解調(diào)模塊與所述從控制器電連接;所述從載波接收模塊用于接收載波直流電源電壓控制信號后，輸出載波解調(diào)信號;所述從載波解調(diào)模塊接收所述從載波接收模塊輸出的載波解調(diào)信號后，調(diào)成相應的載波工作電源電壓控制信號，發(fā)送給從控制器；所述從載波接收模塊包括相互電連接的峰值保持電路和比較電路，所述峰值保持電路接收載波直流電源電壓控制信號，保持該載波直流電源電壓控制信號中的峰值電壓;所述比較電路接收所述峰值保持電路輸出的峰值電壓，該比較電路接還接收載波直流電源電壓控制信號，根據(jù)所述峰值保持電路輸出的峰值電壓分別與載波直流電源電壓控制信號中的峰值電壓、谷值電壓之間的電壓差，輸出載波解調(diào)信號；所述從載波解調(diào)模塊包括電平轉(zhuǎn)換電路，該電平轉(zhuǎn)換電路與所述比較電路電連接，所述電平轉(zhuǎn)換電路接收比較電路輸出的載波解調(diào)信號后，調(diào)成相應的載波工作電源電壓控制信號;從穩(wěn)壓器，該從穩(wěn)壓器的一端與所述從控制器的電源端電連接，該從穩(wěn)壓器的另一