[发明专利]一种同步串行通信接口装置

说明书

技术领域

 本发明属于工业串行通信领域，特别是涉及一种具有广泛通用性的同步串行通信接口装置。

背景技术

对于串行通信，根据其数据传输方式，可分为异步串行通信和同步串行通信两种形式。其中，异步通信采用特定的频率对输入的数据进行采样，根据采样结果的变化确定数据，要提高传输速率就必须提高采样速度。异步通信的优点是不需要同步时钟信号，但是由此会引起通讯波特率的确定问题，为此，通讯主从双方必须以同一个波特率来收发数据，即两者之间需要一个波特率协商机制，以便数据正确传输。同步串行通信双方利用固定频率的同步时钟信号，实现双方的数据传输，方便可靠，其在汽车电子以及传感器等领域应用越来越广泛。

当前，国内外针对串行通信的研究主要集中于如何实现将同步串行通信转换为其他的方式传输，以便于获取所需要的数据，很少有企业的产品能够实现异步串行通信转化为同步串行通信，或者由并行通信转换为同步串行通信。随着同步串行通信在自动化控制系统中的不断地发展，对于不具备同步串行通信功能的外部设备在一定程度上已经形成了技术瓶颈，例如在绝对值编码器的应用领域。

因此，目前迫切需要开发出一种装置，可以实现异步串行输出或者并行输出的外部设备，通过本装置具备同步串行通信功能，以便扩大其应用范围。

发明内容

本发明的目的是提供一种实现异步串行通信或者并行通信转换为同步串行通信的接口装置，该装置具有广泛的通用性，无需外部设备或者现场装置对同步串行协议的支持，通过与该装置的用户接口连接，即可实现外部设备与具有同步串行通信功能的主机进行通信。

本发明提供的同步串行通信接口装置，主要由主控制单元、同步时钟接收单元，同步数据输出单元三部分构成，其中，

主控制单元包括：

微处理器，微处理器作为主控制器与用户接口连接，根据所接收到的同步时钟信号，将异步串行数据或者并行数据转换为同步数据输出；

用户接口，用户接口作为外部设备与主控制单元的连接桥梁，实现用户数据向主控制单元的传输；

同步时钟接收单元包括：

同步时钟信号接口，用于接收同步串行通信主机向本发明装置发送的同步时钟差分信号；

同步时钟接收电路，通过同步时钟信号接口接收同步时钟差分信号，将所接收到的同步时钟差分信号转换为单端信号传送至主控制单元，以便主控制单元根据同步时钟信号传输数据；

由于本发明采用主机主动读取方式，即数据接收方主动发送同步时钟，同步串行通信接口装置根据所接收到的同步时钟信号，由高位到低位向主机发送数据。为提高同步时钟信号的抗干扰性，本同步串行通信采用差分方式传输同步时钟信号。

同步数据输出单元包括：

同步数据发送电路，与主控制单元连接，将主控制单元输出的数据转化为差分方式，通过数据输出差分接口传送至同步串行主机；

数据输出差分接口，用于本发明装置与同步串行通信主机数据传输的连接，将同步数据发送电路输出的数据传送至主机。

为提高数据传输过程中的抗干扰性，本发明装置采用差分方式传输数据，且数据传输符合RS422电气特性，因此本发明装置采用RS-422驱动电路作为同步数据发送电路。

本发明所述主控制单元中的微处理器，主要用于检测串行通信主机所发送同步时钟的上升沿和下降沿。在同步时钟的第一个下降沿，微处理器开始准备需要发送的数据，之后，在同步时钟的每一个上升沿发送一位数据，从高位到低位依次传送，当最后一位数据发送完毕，微处理器将数据输出端拉低，同时延时13~25us，再将数据输出端拉高，等待下一次数据传输。同步时钟频率125KHZ/250KHZ/500KHZ/1MHZ四种可选，相应的同步时钟周期分别为8us/4us/2us/1us，主控制单元为实现在一个同步时钟周期内完成一位数据传输，微处理器采用汇编语言编写数据传输处理部分程序，一方面可以提高程序执行速度，另一方面可以准确计算程序运行时间，以便在程序运行时间内微处理器根据不同的同步时钟频率完成数据传送。另外，微处理器采用I/O引脚直接查询的方式检测同步时钟上升沿与下降沿，相对于中断方式，省去了保护断点和中断返回的过程，缩短了对时钟信号上升沿和下降沿的判断时间，从而更进一步保证主控制单元准确的发送每一位数据。