[发明专利]一种模块间近距离的高速半双工超声波通讯装置

权利要求书

1.一种模块间近距离的高速半双工超声波通讯装置，其特征在于，设有物理层和链路层，所述物理层包括单片机、Tx发送脚、Rx接收脚和换能器，所述单片机包括第一单片机、第二单片机，所述换能器包括第一换能器、第二换能器，所述链路层包括起始位、数据位、校验位和停止位；所述第一单片机与第一换能器通过所述Tx发送脚连接，所述第二单片机与第二换能器通过所述Rx接收脚连接；

所述第一单片机用于发送数据，所述第二单片机用于接收数据，所述第一换能器用于将电能转化为超声波，所述第二换能器用于将超声波转化为电能；

所述换能器采用固液气中均可工作的超声波换能器，工作频率为200kHz，通讯距离不大于10mm。

2.根据权利要求1所述的高速半双工超声波通讯装置，其特征在于，所述Rx接收脚上设有比较器，所述比较器可检测换能器是否接收到超声波信号。

3.根据权利要求1所述的高速半双工超声波通讯装置，其特征在于，所述单片机Tx发送脚可通过PWM、定时器、IO轮询翻转方式发出方波。

4.根据权利要求2所述的高速半双工超声波通讯装置，其特征在于，所述第一单片机发送数据时，所述第一单片机的Tx发送脚产生所述第一换能器工作频率的方波，所述第二单片机的Rx接收脚的比较器检测到换能器起振的波形信号后，立即按设置的波特率解析数据位，并同时复位换能器，开始数据接收处理。

5.根据权利要求4所述的高速半双工超声波通讯装置，其特征在于，所述第一换能器发送数据将电能转化为超声波，所述第二换能器接收数据将超声波转化为电能。

6.根据权利要求5所述的高速半双工超声波通讯装置，其特征在于，所述比较器预先设定阈值，所述阈值大于三分之一波峰值，可根据工况进行动态调整，当比较器检测到波形幅值超过设定阈值时，启动单片机的接收定时器，开始字节接收过程。

7.根据权利要求6所述的高速半双工超声波通讯装置，其特征在于，所述单片机Tx发送脚发出换能器工作频率的方波，所述单片机Tx发送脚在比特0时发出方波，在比特1时不发送方波，所述单片机Tx发送脚每个比特发出的方波个数为5个或以上，每个比特发送方波时间与方波传输时间之和小于波特率位宽的一半。

8.根据权利要求7所述的高速半双工超声波通讯装置，其特征在于，所述单片机Rx接收脚通过内置或外置的比较器在比特位宽时间内检测所述换能器是否接收到超声波信号，检测接收到换能器信号则认为接收到比特0，没接收到所述换能器信号则认为接收到比特1。