CN101060393A - 数字电子系统中的数字信号发送及接收方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种数字电子系统中的数字信号发送接收方法，发送方法采用串行方式发送数字信号，将每个串行数字信号调制成幅度正负相消的信号，将调制后的信号加载在电源线上发送。接收方法采用串行方式从电源线上接收信号，对其进行耦合得到加载信号，再采用与所述调制方法对应的解调方法将加载信号解调为串行数字信号。利用本发明，可以将电源和数据公用一根电源线传输，从而简化电连接方式，提高信号传输的可靠性，降低成本，特别是对需要用软性连接设连接的并行通讯的数字系统，可在降低部件成本的同时提高系统可靠性，减小数字信号对其它信号的干扰，简化结构设计。
Description
技术领域
本发明涉及电子信息传输技术，尤其涉及一种数字电子系统中的数字信号的发送方法以及接收方法。
背景技术
在数字电子系统中，例如手机等移动通信终端中，需要用到人机接口外部设备例如液晶显示器(LCD)，LCD的数字接口一般都是通用串口或者并行数字接口与手机其它部件例如控制器连接。目前的数字电子系统主要通过数据总线和电源线连接LCD，其中电源线用于为LCD供电，数据总线用于传输数据和控制信号。
上述的连接方法已经被业界广泛采用，接口较成熟。但是，由于接口需要连接的数据和控制信号比较多，造成连接线路的数量需求较大，例如对于一个简单的8位接口LCD总线接口来说至少需要10根以上的数据线连接，再加上电源线，所用线路就会更多。因此这种连接方式的缺点在于会加大数字电子系统的复杂度。
对于折叠机等需要通过软性连接设备(FPC)将LCD和系统的其它部件进行连接的数字电子系统，上述连接方法的缺点尤其突出。由于所需要的连接线路较多，设计一个折叠数字电子系统上的FPC就可能需要比较宽且多层的设计，对于移动通信终端设备还需要考虑电磁兼容性(EMI)对设备指标的影响，在设计中需要增加对EMI的相应处理，其连接方式更为复杂，且故障率明显增高，这样就增加了数字电子系统的生产和维修成本。
为了降低连接线路的数量，目前在电力传输领域出现了一种通过电源线传输数字信号的技术，但是由于电力传输场景中电源线的电压强度较高，一般有几百伏特甚至上千伏特，而数字信号的强度都很低，所以数字信号通过电源线传输时只需通过简单的处理即可，并不会对电源造成影响。在数字电子系统中，电源信号的强度非常小，一般只有几个伏特，例如手机供电最高为4.2V，如果利用现有的技术将数字信号与电源信号在电源线上共同传输，则会对电源电压的稳定性造成很大的影响。因此现有这种数字信号和电源信号共传的技术只能应用在电力传输领域，不能应用到数字电子系统中。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种数字电子系统中的数字信号发送方法以及接收方法，以简化数字电子系统中各部件间的电连接方式，提高信号传输的可靠性，降低成本。
为了实现上述发明目的，本发明的主要技术方案为：
一种数字电子系统中的数字信号发送方法，采用串行方式发送数字信号，并包括：
在发送串行数字信号前，将每个串行数字信号调制成幅度正负相消的信号；
将调制后的信号加载在电源线上发送。
所述将每个串行数字信号调制成幅度正负相消的信号具体为：
将每个串行数字信号调制为两部分电压信号，一部分电压为正，另一部分电压为负，且两部分电压的幅值相等。
所述将每个串行数字信号调制为两部分电压信号具体为：
将取值为“0”的串行数字信号调制为幅值相等的两部分电压信号，前一部分电压信号为负，后一部分电压信号为正；将取值为“1”的串行数字信号调制为幅值相等的两部分电压信号，前一部分电压信号为正，后一部分电压信号为负；
或者，将取值为“0”的串行数字信号调制为幅值相等的两部分电压信号，前一部分电压信号为正，后一部分电压信号为负；将取值为“1”的串行数字信号调制为幅值相等的两部分电压信号，前一部分电压信号为负，后一电压信号为正。
所述将每个串行数字信号调制成幅度正负相消的信号具体为：
将每个串行数字信号调制成具有完整周期的频率信号，并用不同的频率值区分取值为“0”的串行数字信号和取值为“1”的串行数字信号。
所述方法进一步包括：调制发送信号的幅度，使发送信号的幅度小于预设的供电干扰幅度、大于预设的噪声幅度。
如果待发送的数字信号为并行数字信号，则在调制信号之前，进一步包括：将待发送的并行数字信号转换为串行数字信号。
一种与所述数字信号发送方法相对应的数字信号接收方法，其特征在于，
采用串行方式从电源线上接收信号，对接收的信号进行耦合，得到加载信号，
采用与所述调制方法对应的解调方法将所述加载信号解调为串行数字信号。
该信号接收方法对应的信号发送方法所采用的调制方法为：将取值为“0”的串行数字信号调制为幅值相等的两部分电压信号，前一部分电压信号为负，后一部分电压信号为正；将取值为“1”的串行数字信号调制为幅值相等的两部分电压信号，前一部分电压信号为正，后一部分电压信号为负；
对应的解调方法为：从加载信号的第一个电压信号开始，按照每一对电压解调成一个串行数字信号的方式进行解调，且将电压信号先为负后为正的一对电压解调为取值为“0”的串行数字信号，将电压信号先为正后为负的一对电压解调为取值为“1”的串行数字信号。
该信号接收方法对应的信号发送方法所采用的调制方法为：将取值为“0”的串行数字信号调制为幅值相等的两部分电压信号，前一部分电压信号为正，后一部分电压信号为负；将取值为“1”的串行数字信号调制为幅值相等的两部分电压信号，前一部分电压信号为负，后一电压信号为正；
对应的解调方法为：从加载信号的第一个电压信号开始，按照每一对电压解调成一个串行数字信号的方式进行解调，且将电压信号先为正后为负的一对电压解调为取值为“0”的串行数字信号，将电压信号先为负后为正的一对电压解调为取值为“1”的串行数字信号。
该信号接收方法对应的信号发送方法所采用的调制方法为：将每个串行数字信号调制成具有完整周期的频率信号，并用不同的频率值区分取值为“0”的串行数字信号和取值为“1”的串行数字信号；
对应的解调方法为：从加载信号的第一个具有完整周期的频率信号开始，按照每个固定周期的频率信号解调成一个串行数字信号的方式进行解调，判断每个固定周期的频率信号的频率值，根据频率值确定每个固定周期的频率信号所对应的串行数字信号的取值为“0”还是为“1”。
该方法进一步包括：将解调出的串行数字信号转换为并行数字信号。
本发明采用串行传输数据的方法，将数据传输线与电源线共用一根线。将相应的数据信号经过调制后加载到数字电子系统外设的电源线上进行传输，外设端再进行解调后将相应的数据进行接收和处理(如折叠手机的LCD)，从而完全简化的原来的FPC连接方式。
由于本发明首先将并行数字信号调制为串行数字信号，并将每个串行数字信号调制成幅度正负相消的信号，所以本发明传输的串行数字信号的平均直流分量为0，避免了加载在电源线上的数字信号存在直流分量，从而使加载的数字信号不会对电源电压造成影响，保证电源本身特性不受影响，使得在数字电子系统中利用电源线传输数字信号成为可能，理论上可以通过一根电源线完成所有信息的传递和供电工作，这样主控设备与外设直接的连线只有一个电源线和地线就可以完成了。因此本发明可以简化数字电子系统中各部件间的信号连接方式，提高信号传输的可靠性，降低生产设计以及维修成本。
由于本发明简化了数字电子系统中各部件间的信号连接方式，因此对需要以FPC方式连接且在使用过程中需要反复做折叠动作的电子系统有非常明显的好处。首先是简化了连接方式，降低了FPC连接模块的成本，更重要的是提高了可靠性和设计难度，甚至只需要一个柔性同轴电缆就可以实现可靠信号连接和电源连接，降低了设计要求，简化了设计难度。
由于本发明可进一步包括调制每个串行数字信号的幅度，使调制后的信号幅度小于预设的供电干扰幅度、大于预设的噪声幅度，从而使得调制后信号的电压既不会太大以至于干扰供电电压，又不会太小以至于受噪声的影响，因此可以在不影响电源线供电的情况下，保证数字信号的传输质量。
由于本发明只需要单根同轴电缆就可以同时传输电源和数字信号，可以有效的避免现有多数据总线方式下在系统数据通讯中产生的EMI影响，提高系统可靠性。
在数字电子系统内，信号传输距离比较近，传输线对信号的衰减很小，本发明对所有小信号的传输都是可以实现的，传输中使用的具体编解码方式可以跟据具体需要选择或者自己定义。在手机等数字电子终端应用中，由于主控制器与外设之间的信号传输距离相对非常短，与实际PCB布线相当，信号衰减的问题基本不存在，且数据传输速率可以很高，这就使本发明的这种串行传输方式驱动需要大数据量传输的负载成为可能。随着IC电路的集成度不断提高，所需外设的硬件体积和成本会不断的下降。
附图说明
图1为本发明应用于移动通信终端的系统结构图；
图2为本发明所述数字信号发送及接收方法的主流程图。
具体实施方式
下面通过具体实施例和附图对本发明做进一步详细说明。
本发明的核心技术方案为：在传输数字信号前对待发送的数字信号进行调制：将并行数字信号调制为串行数字信号，将每个串行数字信号调制成幅度正负相消的信号；将调制后的串行数字信号加载在电源线上传输。
以下实施例用移动通信终端为例说明本发明的方法。
图1为本发明应用于移动通信终端的系统结构图。参见图1，该移动通信终端包括主控制器101、调制电路102、传输线105、解调电路103、以及外部设备104。其中主控制器101可以是多点控制单元(MCU)等，是移动通信终端的主要控制设备，可输出信令和数据等数字信号给外部设备104，本文中外部设备104以LCD为例。所述调制电路102用于对主控制器101输出的数字信号进行调制，调制成串行数字信号并将每个串行数字信号调制成幅度正负相消的信号，然后将调制后的信号加载到传输线105上传输。本发明的传输线105为用于给外部设备104供电的电源线，该电源线可以为同轴电缆。解调电路103用于对电源线上传输来的经过调制的信号进行对应的解调，转换为LCD能够直接接收的数据属性和格式，并将解调后的信号传输给LCD。
图2为本发明所述数字信号发送及接收方法的主流程图。参见图2，该方法包括：
步骤201、数据发送端的主控制器101将并行数字信号传给调制器。所述数字信号可以为需要发送给LCD的数据信号或信令信号。
步骤202、调制器将并行数字信号转换为串行数字信号。本步骤的具体转换方法可以有多种，可以采用现有的并行转串行转换方法。
步骤203、将每个串行数字信号调制成幅度正负相消的信号。
具体的，本步骤的调制方法可以有两种：
第一种调制方法：将每个串行数字信号调制为两部分电压信号，一部分电压为正，另一部分电压为负，且两部分电压的幅值相等。
数字信号是由“0”和“1”组成的，此处又可以分为两种调制方法，
调制方法A：可以将取值为“0”的串行数字信号调制为幅值相等的两部分电压信号，前一部分电压信号为负(-)，后一部分电压信号为正(+)；将取值为“1”的串行数字信号调制为幅值相等的两部分电压信号，前一部分电压信号为+，后一部分电压信号为-。
调制方法B：将取值为“0”的串行数字信号调制为幅值相等的两部分电压信号，前一部分电压信号为+，后一部分电压信号为-；将取值为“1”的串行数字信号调制为幅值相等的两部分电压信号，前一部分电压信号为-，后一电压信号为+。由于正负电压相互抵消，所以可以使得最终加载在电源线上的加载信号的平均直流分量为0。
第二种调制方法：将每个串行数字信号调制成具有完整周期的频率信号，所述周期的长度可以具体设定，用不同的频率值区分取值为“0”的串行数字信号和取值为“1”的串行数字信号。例如将取值为“0”的串行数字信号调制成1MHz的频率信号，将取值为“1”的串行数字信号调制成2MHz的频率信号。这样，由“0”和“1”组成的数字信号就调制成频率为1MHz和2MHz的频率信号，并且由于每个频率信号都有完整周期，所以每个频率信号的平均直流分量为0，从而使得调制后的信号的平均直流分量为0。
所述串行数字信号经过上述步骤203的调制处理后，保证了调制后的信号的平均直流分量为0，从而避免了加载信号的直流分量的存在，保证加载信号不至于对电源造成影响，从而使在数字电子系统中数字信号和电源信号可以公用一个传输线传输而互不影响。
步骤204、对步骤203调制后的信号再进行幅度调制，使得信号的幅度小于预设的供电干扰幅度、大于预设的噪声幅度。
执行本步骤204的理由是加载到电源线上的信号强度要尽量小，尽量减小信号峰值变化，从而使得调制后信号的电压既不会太大以至于干扰供电电压，但又不能太小以至于受噪声的影响，因此本发明可预先设定电源线的供电干扰幅度值和噪声幅度，所述供电干扰幅度值为具体应用的数字电子系统的电源所能容忍的最大干扰电压，所述噪声幅度为接收端所能容忍的最大噪声幅度。对于本发明的发明目的来讲，本步骤204可以是一个附加步骤，通过本步骤204的处理，可以进一步保证信号既能够在电源线中可靠传输并被接收端正确解调，又不会对电源信号造成影响。
步骤205、将调制后的信号加载在电源线上发送给数据接收端，此处例如传输给LCD端。
步骤206、数据接收端的解调器采用串行方式从电源线上接收信号，对接收的信号进行耦合，耦合出加载信号，剩余的直流分量作为电源为LCD供电。
步骤207、针对发送端的调制方式对耦合出的加载信号进行解调，解调成数字信号。
具体的解调方法包括：
针对上述的调制方法A，可以从加载信号的第一个电压信号开始，按照每一对电压解调成一个数字信号的方式进行解调，且将电压信号先为-后为+的一对电压解调为“0”，将电压信号先为+后为-的一对电压解调为“1”。
针对上述的调制方法B，也可以从加载信号的第一个电压信号开始，按照每一对电压解调成一个数字信号的方式进行解调，且将电压信号先为+后为-的一对电压解调为“0”，将电压信号先为-后为+的一对电压解调为“1”。
针对上述第二种调制方法，可以从加载信号的第一个具有完整周期的频率信号开始，按照每个固定周期的频率信号解调成一个数字信号的方式进行解调。所述的固定周期需要与调制端设定的周期相同。判断每个固定周期的频率信号的频率值，并与上述的调制方法相对应，根据频率值确定每个固定周期的频率信号所对应的串行数字信号的取值为“0”还是为“1”。例如对于1MHz的频率信号可以解调为“0”，对于2MHz的频率信号可以解调为“1”。
步骤208、将解调后的信号传输给终端外设(如LCD显示)。如果外部设备例如LCD需要并行数字信号，则需要将解调后的串行数字信号进一步转换为LCD能够直接接收的并行数据属性和格式。至于具体怎样转换为LCD能接收的并行数据属性和格式不是本发明的重点，可以参考现有技术。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1、一种数字电子系统中的数字信号发送方法，其特征在于，采用串行方式发送数字信号，并包括：
在发送串行数字信号前，将每个串行数字信号调制成幅度正负相消的信号；
将调制后的信号加载在电源线上发送。
2、根据权利要求1所述的数字信号发送方法，其特征在于，所述将每个串行数字信号调制成幅度正负相消的信号具体为：
将每个串行数字信号调制为两部分电压信号，一部分电压为正，另一部分电压为负，且两部分电压的幅值相等。
3、根据权利要求2所述的数字信号发送方法，其特征在于，所述将每个串行数字信号调制为两部分电压信号具体为：
将取值为“0”的串行数字信号调制为幅值相等的两部分电压信号，前一部分电压信号为负，后一部分电压信号为正；将取值为“1”的串行数字信号调制为幅值相等的两部分电压信号，前一部分电压信号为正，后一部分电压信号为负；
或者，将取值为“0”的串行数字信号调制为幅值相等的两部分电压信号，前一部分电压信号为正，后一部分电压信号为负；将取值为“1”的串行数字信号调制为幅值相等的两部分电压信号，前一部分电压信号为负，后一电压信号为正。
4、根据权利要求1所述的数字信号发送方法，其特征在于，所述将每个串行数字信号调制成幅度正负相消的信号具体为：
将每个串行数字信号调制成具有完整周期的频率信号，并用不同的频率值区分取值为“0”的串行数字信号和取值为“1”的串行数字信号。
5、根据权利要求1至4任一项所述的数字信号发送方法，其特征在于，所述方法进一步包括：调制发送信号的幅度，使发送信号的幅度小于预设的供电干扰幅度、大于预设的噪声幅度。
6、根据权利要求1至4任一项所述的数字信号发送方法，其特征在于，如果待发送的数字信号为并行数字信号，则在调制信号之前，进一步包括：将待发送的并行数字信号转换为串行数字信号。
7、一种与权利要求1所述数字信号发送方法相对应的数字信号接收方法，其特征在于，
采用串行方式从电源线上接收信号，对接收的信号进行耦合，得到加载信号，
采用与所述调制方法对应的解调方法将所述加载信号解调为串行数字信号。
8、根据权利要求7所述的数字信号接收方法，其特征在于，
该信号接收方法对应的信号发送方法所采用的调制方法为：将取值为“0”的串行数字信号调制为幅值相等的两部分电压信号，前一部分电压信号为负，后一部分电压信号为正；将取值为“1”的串行数字信号调制为幅值相等的两部分电压信号，前一部分电压信号为正，后一部分电压信号为负；
对应的解调方法为：从加载信号的第一个电压信号开始，按照每一对电压解调成一个串行数字信号的方式进行解调，且将电压信号先为负后为正的一对电压解调为取值为“0”的串行数字信号，将电压信号先为正后为负的一对电压解调为取值为“1”的串行数字信号。
9、根据权利要求7所述的数字信号接收方法，其特征在于，
该信号接收方法对应的信号发送方法所采用的调制方法为：将取值为“0”的串行数字信号调制为幅值相等的两部分电压信号，前一部分电压信号为正，后一部分电压信号为负；将取值为“1”的串行数字信号调制为幅值相等的两部分电压信号，前一部分电压信号为负，后一电压信号为正；
对应的解调方法为：从加载信号的第一个电压信号开始，按照每一对电压解调成一个串行数字信号的方式进行解调，且将电压信号先为正后为负的一对电压解调为取值为“0”的串行数字信号，将电压信号先为负后为正的一对电压解调为取值为“1”的串行数字信号。
10、根据权利要求7所述的数字信号接收方法，其特征在于，
该信号接收方法对应的信号发送方法所采用的调制方法为：将每个串行数字信号调制成具有完整周期的频率信号，并用不同的频率值区分取值为“0”的串行数字信号和取值为“1”的串行数字信号；
对应的解调方法为：从加载信号的第一个具有完整周期的频率信号开始，按照每个固定周期的频率信号解调成一个串行数字信号的方式进行解调，判断每个固定周期的频率信号的频率值，根据频率值确定每个固定周期的频率信号所对应的串行数字信号的取值为“0”还是为“1”。
11、根据权利要求7至10任一项所述的数字信号接收方法，其特征在于，该方法进一步包括：将解调出的串行数字信号转换为并行数字信号。
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| CN 200710106164 CN101060393A (zh) | 2007-06-08 | 2007-06-08 | 数字电子系统中的数字信号发送及接收方法 |
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2007
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