[发明专利]一种具备远程硬复位功能的FSK通信电路及其通信方法

说明书

技术领域

本发明涉及工业监控现场总线通信技术领域，具体是一种具备远程硬复位功能的FSK通信电路及其通信方法。

 

背景技术

在计算机监控技术的通信应用领域，特别是在工业监控现场，监控目标通常分布在非常广的范围内，若采用LAN组件总线型拓扑结构，虽然可以减少电缆长度，但是增加的LAN介质及相关硬件和软件又使其系统造价攀升；若选用无线方式，对于工业监控来说，不仅造价高，其稳定性和健壮性往往又不能达到预期。为了实现对恶劣环境下的远程监控，特别是满足煤矿用环境下的远距离通信信号的本质安全特性需求，迫切需要设计出一种能够在工业现场环境运行的、性能可靠、造价低廉的现场总线通信网络，构成底层监控网络，完成现场监控目标之间的多点通信以及生产现场与外界的信息交换。串行通信方式尽管通信距离近，但却是一种通信速率可控和点对点传输的数据传输标准，辅助以完善的超时判断及纠错校验通信协议，能够实现更高层级的通信应用。

 

发明内容

本发明的目的在于提供一种以UART串行通信模式为基础、具备远程硬复位功能的FSK通信电路及其通信方法，以满足煤矿用环境下的远距离通信信号的本质安全特性需求，构建工作稳定、实时性高、性能可靠、造价低廉的现场总线通信网络。

本发明的技术方案为：

一种具备远程硬复位功能的FSK通信电路，包括基准时钟电路、信号调制电路、信号解调电路、复位信号生成电路和总线隔离收发器；

所述基准时钟电路，用于输出频率为f₀的基准时钟源，所述基准时钟源为晶振产生的方波信号；所述信号调制电路，用于根据预置计数数据t将基准时钟源进行分频，形成载波频率为f_i的正弦波调制信号，表示位流数据0、1或者复位R，所述正弦波调制信号通过总线隔离收发器传输至FSK总线；所述信号解调电路，用于将通过总线隔离收发器从FSK总线上获取的载波频率为f_i的正弦波调制信号进行解调，得到串行位流数据0、1或者复位R；所述复位信号生成电路，用于在接收到信号解调电路输出的连续N个复位R脉冲后，产生复位信号启动设备硬复位；所述总线隔离收发器，用于接收信号调制电路输出的调制信号并将其传输至FSK总线上，也用于将FSK总线上传输的调制信号耦合进来并将其发送给信号解调电路。

所述的具备远程硬复位功能的FSK通信电路，所述基准时钟电路具体为6MHz的晶振电路。

所述的具备远程硬复位功能的FSK通信电路，所述信号调制电路包括四位二进制计数器、串并转换器、相位累加和加权电路、反相器和功率放大器，所述相位累加和加权电路由串并转换器的并行输出端口和RC阻容电路构成；所述四位二进制计数器，用于根据预置计数数据t将基准时钟源进行第一次分频，并将第一次分频后的时钟提供给串并转换器的串行输入端口，作为其移位控制时钟；所述串并转换器，用于将第一次分频后的时钟进行串并转换，并输入相位累加和加权电路，再经过反相器叠加，实现对基准时钟源的第二次分频，并将方波信号转换为载波频率为f_i的正弦波调制信号，所述正弦波调制信号经过功率放大器放大输出至总线隔离收发器。

所述的具备远程硬复位功能的FSK通信电路，所述信号解调电路包括无源低通滤波电路、有源帯通滤波电路、波形整定电路、分频器电路和数字解调电路；所述无源低通滤波电路，用于将通过总线隔离收发器从FSK总线上获取的载波频率为f_i的正弦波调制信号进行初级波形整定；所述有源帯通滤波电路，由运算放大器构成，用于对经过初级波形整定的正弦波调制信号进行再次信号调理；所述波形整定电路，由微分和非门电路构成，用于对经过再次信号调理的正弦波调制信号进行波形整定，整定输出具有载波频率f_i的脉冲波，所述脉冲波在一个载波周期1/f_i内对分频器电路进行一次有效复位；所述分频器电路，用于在一定的载波周期1/f_i内，完成对基准时钟源的计数；所述数字解调电路，用于将分频器电路的计数结果进行门电路逻辑处理，得到串行位流数据0、1或者复位R。

所述的具备远程硬复位功能的FSK通信电路，所述复位信号生成电路包括四位二进制计数器、微分处理电路和比较器；所述四位二进制计数器，用于复位逻辑判断，在接收到信号解调电路输出的连续8个复位R脉冲后，与之连接的外围门电路逻辑产生复位脉冲信号；