CN107220198A - 通信终端和单线双向通信*** - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种通信终端和单线双向通信***，解决了现有双向通信***的IO接口资源的利用率低、通信协议复杂以及通信总线结构复杂的问题。其中的通信终端包括：控制芯片、输入模块、高电平输出控制模块、低电平输出控制模块；其中，所述控制芯片通过所述高电平输出控制模块向通信总线发送高电平信号，通过所述低电平输出控制模块向所述通信总线发送低电平信号，以及通过所述输入模块采集所述通信总线上的信号，其中所述通信终端通过所述通信总线与另一通信终端连接；其中，所述控制芯片包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上被所述处理器执行的指令代码。

Description

通信终端和单线双向通信***

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种通信终端和单线双向通信***。

背景技术

在传统的双向通信***中，由于需要单独的时钟信号线来明确信号的发送和采样时间，两个通信终端之间的双向通信需要通过两个或两个以上的通信总线进行。因此，这种传统的双向通信方式会占用通信终端的两个或两个以上的IO口(Input and output,输入输出接口)，降低了通信终端的IO接口资源的利用率。同时，基于这种传统的双向通信方式，每个通信总线都需要遵循一定的通信协议完成通信过程，导致两个通信终端之间的通信协议也比较复杂。

虽然现有技术提供了一种单线双向通信***(如图1所示)，可通过一条通信总线实现两个通信终端之间的双向通信。但为了使得通信总线在空闲状态下能保持高电平，以通过低电平来传输信号，该单线双向通信***的通信总线上设置了上拉电阻R_up以外接电源，这无疑复杂了通信总线的结构。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种通信终端和单线双向通信***，解决了现有双向通信***的IO接口资源的利用率低、通信协议复杂以及通信总线结构复杂的问题。

本发明一实施例提供的一种通信终端包括：控制芯片、输入模块、高电平输出控制模块、低电平输出控制模块；

其中，所述控制芯片通过所述高电平输出控制模块向通信总线发送高电平信号，通过所述低电平输出控制模块向所述通信总线发送低电平信号，以及通过所述输入模块采集所述通信总线上的信号，其中所述通信终端通过所述通信总线与另一通信终端连接；

其中，所述控制芯片包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上被所述处理器执行的指令代码，所述处理器执行所述指令代码以：

通过所述高电平输出控制模块、所述低电平输出控制模块或所述输入模块实现通过所述通信总线与所述另一通信终端的双向数据传输。

其中，所述处理器执行所述指令代码以进一步在所述通信终端用作主机终端时，通过所述高电平输出控制模块向所述通信总线发送起始信号；或，在所述通信终端用作从机终端时，通过所述输入模块采集所述通信总线上的所述起始信号。

其中，所述通过所述高电平输出控制模块、所述低电平输出控制模块或所述输入模块实现通过所述通信总线与所述另一通信终端的双向数据传输，包括：

通过所述输入模块依次采集所述通信总线上的数据信号以及停止信号，其中，所述停止信号的数据内容包括第一数据或第二数据；或，通过所述高电平输出控制模块依次向所述通信总线发送数据信号以及停止信号；以及

当所述停止信号的数据内容为所述第一数据且所述通信终端用作主机终端时，通过所述高电平输出控制模块向所述通信总线发送下一起始信号；或，当所述停止信号的数据内容为所述第一数据且所述通信终端为所述起始信号的采集端时，通过所述输入模块采集所述通信总线上的下一起始信号。

其中，所述处理器执行所述指令代码以进一步在所述通信总线处于空闲状态时，通过所述输入模块采集所述通信总线上的信号。

其中，所述输入模块通过一个下拉电阻与地电连接。

其中，所述高电平输出控制模块包括：高电平输出开关以及驱动电源，所述高电平输出开关与所述控制芯片、所述驱动电源和所述通信总线分别电连接；其中，所述通信终端通过开启所述高电平输出开关来形成所述驱动电源与所述通信总线之间的电连接，以向所述通信总线发送高电平的所述起始信号、所述数据信号或所述停止信号；

所述低电平输出控制模块包括：低电平输出开关，所述低电平输出开关与所述控制芯片和地分别电连接；其中，所述通信终端进一步通过开启所述低电平输出开关来形成地与所述通信总线之间的电连接，以向所述通信总线发送低电平信号。

其中，所述高电平输出开关为第一MOS管，所述第一MOS管的栅极与所述控制芯片电连接，所述第一MOS管的源极与所述通信总线电连接，所述第一MOS管的漏极与所述驱动电源电连接；

所述低电平输出开关为第二MOS管，所述第二MOS管的栅极与所述控制芯片电连接，所述第二MOS管的源极与所述通信总线电连接，所述第二MOS管的漏极接地。

其中，所述处理器执行所述指令代码以进一步当通过所述输入模块采集所述通信总线上的信号时，将所述高电平输出控制模块和所述低电平输出控制模块配置为开路状态。

其中，所述数据信号包括多个数据位；

其中，所述通信终端通过所述高电平输出控制模块以预设的发送周期向所述通信总线上依次发送所述数据信号中的数据位；

所述通信终端通过所述输入模块以预设的采样周期依次采集所述通信总线上的所述数据信号中的数据位；

其中，所述数据信号中的每个数据位的所述采集周期的开始时刻晚于或等于该数据位的所述发送周期的开始时刻，所述数据信号中的每个数据位的所述采集周期的结束时刻早于或等于下一个数据位的所述发送周期的开始时刻。

其中，所述起始信号包括一个数据位，所述停止信号包括一个数据位。

其中，所述起始信号、所述数据信号或所述停止信号的每一个数据位都是一个高电平方波信号；

其中，所述通信终端通过所述高电平输出控制模块向所述通信总线发送时间宽度为T/2的所述起始信号的数据位；

其中，所述通过所述高电平输出控制模块依次向所述通信总线发送所述数据信号以及所述停止信号，包括：

在所述起始信号的数据位的下降沿后的T/4时刻，发送所述数据信号的第一个数据位，所述数据信号的第一个数据位的时间宽度为3/4T；以及

以T为周期发送所述数据信号的第二个数据位至最后一个数据位以及所述停止信号的数据位，所述数据信号的所述第二个数据位至最后一个数据位中的每个数据位的时间宽度为T，所述停止信号的数据位的时间宽度为T；

其中，所述通过所述输入模块依次采集所述通信总线上的所述数据信号以及所述停止信号，包括：

在所述起始信号的数据位的下降沿后的T/2时刻，开始采集所述数据信号以及所述停止信号的数据位，其中每个所述采集周期的时间宽度为T/2，每两个所述采集周期之间的间隔时间为T/2；

其中，所述通过所述高电平输出控制模块向所述通信总线发送下一个所述起始信号，包括：

在所述停止信号的数据位的下降沿后的T/2时刻，向所述通信总线发送下一个时间宽度为T/2的所述起始信号的数据位。

其中，所述处理器执行所述指令代码以进一步在通过所述高电平输出控制模块向所述通信总线发送所述起始信号之后，在预设的时间内循环判断所述通信总线上是否存在数据传输；以及

若在所述预设的时间内所述循环判断结果始终为是，判断为所述通信总线处于空闲状态。

其中，当所述通信终端用作主机终端且作为所述数据信号的接收方时，其中，所述处理器执行所述指令代码以进一步在通过所述高电平输出控制模块向所述通信总线发送所述起始信号之后，判断采集到的所述数据信号是否为有效应答信号，以及判断所述停止信号的数据内容是否为第一数据；

如果采集到所述数据信号为所述有效应答信号且所述停止信号的数据内容为第一数据，则在第一时间间隔后，通过所述高电平输出控制模块向所述通信总线发送下一个所述起始信号；

如果采集到所述数据信号不是所述有效应答信号，则判断是否已经发送了预设次数的所述起始信号；如果判断结果为是，则判断为所述通信总线处于空闲状态；如果判断结果为否，则在第二时间间隔后再次发送所述起始信号。

本发明一实施例提供一种单线双向通信***，包括第一通信终端、第二通信终端和通信总线，所述第一通信终端和所述第二通信终端中的每个通信终端为如前任一所述的通信终端，其中，所述第一通信终端与所述第二通信终端通过所述通信总线相互连接以实现双向通信。

本发明一实施例提供一种单线双向通信方法，所述方法由如前任一所述的通信终端执行，所述方法包括：

当所述通信终端用作主机终端时，通过所述高电平输出控制模块向所述通信总线发送起始信号；或，当所述通信终端用作从机终端时，通过所述输入模块采集所述通信总线上的起始信号；以及

根据所述起始信号，通过所述高电平输出控制模块、所述低电平输出控制模块或所述输入模块实现通过所述通信总线与所述另一通信终端的双向数据传输。

本发明一实施例提供一种控制芯片，所述控制芯片应用于如前任一所述的通信终端，所述控制芯片包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器上被所述处理器执行的指令代码，所述处理器执行所述指令代码以：

当所述通信终端用作主机终端时，通过所述高电平输出控制模块向所述通信总线发送起始信号；或，当所述通信终端用作从机终端时，通过所述输入模块采集所述通信总线上的起始信号；以及

根据所述起始信号，通过所述高电平输出控制模块、所述低电平输出控制模块或所述输入模块实现通过所述通信总线与所述另一通信终端的双向数据传输。

本发明的实施例所提供的通信终端，即可用作主机终端也可用作从机终端，仅通过一条通信总线便可有序地与另一个本发明实施例所提供的通信终端完成双向通信过程，且通信过程所遵循的通信协议简单可靠。此外，通信终端通过内部的高电平输出控制模块即可向通信总线发送高电平信号，通过内部的低电平输出控制模块可向通信总线发送低电平信号。这样在与另一个本发明实施例所提供的通信终端构成双向通信***时，不需要在通信总线上设置任何额外的上拉或下拉结构，简化了通信总线的结构。

本发明的实施例所提供的单线双向通信***，通过一条通信总线便可有序地完成两个通信终端之间的双向通信过程，且通信过程所遵循的通信协议简单可靠。此外，不需要在通信总线上设置任何额外的上拉或下拉结构，简化了通信总线的结构。

附图说明

图1所示为现有技术所提供的一种单线双向通信***的结构示意图。

图2所示为本发明一实施例提供的一种通信终端的结构示意图。

图3所示为当本发明一实施例提供的通信终端的控制芯片中的处理器执行指令代码时所实现的通信方法的流程示意图。

图4所示为本发明一实施例提供的通信终端的控制芯片中的处理器执行指令代码时所实现的通信方法中数据传输过程的流程示意图。

图5所示为本发明另一实施例提供的通信终端的结构示意图。

图6a和图6b所示为本发明一实施例所提供的通信终端的控制芯片中的处理器执行指令代码时所实现的通信方法的虚拟时钟原理示意图。

图7所示为本发明一实施例所提供的单线双向通信***的通信流程示意图。

图8所示为本发明一实施例所提供的一种单线双向通信***的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图2所示为本发明一实施例提供的一种通信终端的结构示意图。如图2所示，该通信终端包括：控制芯片1、输入模块2、高电平输出控制模块3和低电平输出控制模块4。

控制芯片1通过与高电平输出控制模块3、低电平输出控制模块4以及输入模块2分别的电连接实现与通信总线5的通信连接，通信终端通过该通信总线5与另一通信终端连接。具体而言，控制芯片1可通过与高电平输出控制模块3的电连接向通信总线5发送高电平信号；通过与低电平输出控制模块4的电连接向通信总线5发送低电平信号；通过与输入模块2的电连接采集通信总线5上的信号，该采集的信号可被输入模块2识别为高电平信号或低电平信号。由此可见，控制芯片1通过高电平输出控制模块3和低电平输出控制模块4实现向通信总线5的信号输出，通过输入模块2实现通信总线5上信号的信号输入，由此实现与通信总线5的双向通信。

基于上述的通信终端结构，本发明实施例所提供的两个通信终端通过一个通信总线5相互连接即可构成单线双向通信***。一般来说，在单线双向通信***的两个通信终端中，当有数据传输需求时，首先主动开启通信过程的通信终端为主机终端，另一个通信终端则作为从机终端。由于该两个通信终端中的任何一个都可能作为开启一次通信过程的主机终端，因此还需要配置其中每个通信终端中控制芯片1，以使得每个通信终端中的输入模块2、高电平输出控制模块3和低电平输出控制模块4能够有序运作，从而使得该两个通信终端各自完成在该次通信过程中的主机终端功能或从机终端功能。

具体而言，该通信终端中的控制芯片1包括存储器、处理器以及存储在存储器上被处理器执行的指令代码。处理器执行该指令代码以通过高电平输出控制模块3、低电平输出控制模块4或输入模块2实现通过通信总线5与另一通信终端的双向数据传输。该存储器可以为任何有形媒介的可读存储介质，例如软盘、CD-ROM、DVD、硬盘驱动器、甚至网络介质等。

图3所示为当本发明一实施例提供的通信终端的控制芯片中的处理器执行指令代码时所实现的通信方法的流程示意图。如图3所示，该通信方法包括：

步骤301：在通信总线5处于空闲状态时，通过输入模块2采集通信总线5上的信号。

由于当通信总线5处于空闲状态时，通信总线5上并没有信号在传输，所以此时通信终端并不知悉自己在下一个通信过程中的角色为主机终端还是从机终端。此时无论是即将作为主机终端的通信终端，还是即将作为从机终端的通信终端，都需要保持对于通信总线5上的信号的采集状态，以便于当通信总线5上出现起始信号时明确自己在通信过程中的角色。

步骤302：当通信终端用作主机终端时，通过高电平输出控制模块3向通信总线5发送起始信号；或，当通信终端用作从机终端时，通过输入模块2采集到通信总线5上的起始信号。

如前所述，当通信总线5处于空闲状态时，通信总线5两端的通信终端都处于信号采集状态。例如，当一个通信终端接收到通信需求指令时，该通信终端即明确了自己的身份为主机终端，此时便向通信总线5发送一个起始信号，以通知另一个通信终端开启本次通信过程。而作为从机终端的通信终端，并不会接收到开启通信过程的指令，也就不会发送起始信号，因此仍保持着步骤101中的信号采集状态，而当采集到了该起始信号时，自然也就明确了自己的身份为从机终端。为了便于更清晰简洁的阐述技术方案，在后面的描述中，用限定词“主机终端”来指代该通信终端用作主机终端时的情况，用限定词“从机终端”来指代该通信终端用作从机终端时的情况。

应当理解，上述的通信需求指令可由与通信终端连接的其他外部设备向通信终端的控制芯片传达，本发明对该通信需求指令的来源并不做限定。还应理解，本发明的实施例并不限于上述确定主机终端的方式，例如，也可以是两个通信终端预先约定或协商主机终端或从机终端。

步骤303：通过高电平输出控制模块3、低电平输出控制模块4或输入模块2实现与通信总线5的双向数据传输。

主机终端在发送了起始信号后，通信总线5两端的通信终端便都明确了自己的身份，通信过程中的数据传输过程便可正式开始。应当理解，虽然通过发送起始信号来开启通信过程的通信终端为主机终端，但在数据传输过程中，主机终端却既有可能是数据信号的发送方，也有可能是数据信号的接收方。数据信号的数据内容即为所要传输的数据。

在本发明一实施例中，该通信方法可进一步包括：在通过高电平输出控制模块3向通信总线5发送起始信号之后，在预设的时间内循环判断通信总线5上是否存在数据传输；以及若在预设的时间内循环判断结果始终为是，判断为通信总线5处于空闲状态。这样主机终端在发送了起始信号后，若在预设的时间内并没有实际上产生数据传输，则说明数据信号的发送方(有可能是主机终端也有可能是从机终端)并不在线或因为某些故障原因无法完成数据信号的发送，当前的通信过程也就无法完成。此时，可以判断为通信总线5仍处于空闲状态，并继续通过输入模块2采集通信总线5上的信号。

由此可见，本发明的实施例所提供的通信终端，既可用作主机终端也可用作从机终端，仅通过一条通信总线5便可有序地与本发明实施例所提供的另一通信终端完成双向通信过程，且通信过程所遵循的通信协议简单可靠。此外，通信终端通过内部的高电平输出控制模块3即可向通信总线5发送高电平信号，通过内部的低电平输出控制模块4可向通信总线5发送高电平信号。这样在与本发明实施例所提供的另一通信终端构成双向通信***时，不需要在通信总线5上设置任何额外的上拉或下拉结构，简化了通信总线5的结构。

图4所示为本发明一实施例提供的通信终端的控制芯片中的处理器执行指令代码时所实现的通信方法中数据传输过程的流程示意图。如图4所示，该数据传输过程可包括如下步骤：

步骤3031：通过输入模块2依次采集通信总线5上的数据信号以及停止信号，其中，停止信号的数据内容包括第一数据或第二数据；或，通过高电平输出控制模块3依次向通信总线5发送数据信号以及停止信号。

如前所述，在数据传输过程中，数据的发送方可以是主机终端也可以是从机终端。当主机终端为数据的发送方时，从机终端即为数据的接收方；当主机终端为数据的接收方时，从机终端即为数据的发送方。数据的接收方需要通过输入模块2采集通信总线5上的数据信号；数据的发送方则需要通过高电平输出控制模块3向通信总线5发送数据信号。数据信号的数据内容即为所要传输的数据(例如可为从机终端的地址信息)。应当理解，数据信号的具体数据内容可根据实际场景需求而变化。例如在本发明一实施例中，数据信号的具体数据内容可为二进制的0或1。本发明对数据信号的具体数据内容不做限定。

此外，数据的发送方在发送完毕数据信号后，还会接着发送一个停止信号来明确本次通信过程是否结束。因此，数据的接收方在采集完数据信号后，还会采集到该停止信号。该停止信号的数据内容可以包括第一数据或第二数据，其中第一数据(例如可为二进制的1)意为当前数据的传输过程尚未结束，第二数据(例如可为二进制的0)则意为当前数据的传输过程已经结束，亦或相反。

步骤3032：当停止信号的数据内容为第一数据且通信终端用作主机终端时，通过高电平输出控制模块3向通信总线5发送下一个起始信号；或，当停止信号的数据内容为第一数据且通信终端为起始信号的采集端时，通过输入模块2采集通信总线5上的下一个起始信号。

如前所述，当停止信号的数据内容为第一数据时，意味着当前数据的传输过程尚未结束，当前的通信过程可能仅完成了当前数据的一部分数据的传输，此时仍需要通过下一个通信过程继续传输当前数据。因此主机终端需要通过高电平输出控制模块3向通信总线5发送下一个起始信号以开启下一个通信过程。而作为起始信号的采集端的从机终端，则需要继续通过输入模块2采集通信总线5上的下一个起始信号。

而当停止信号的数据内容为第二数据时，则意味着当前数据的传输过程已经结束，通信总线5可恢复空闲状态。当再有新的数据需要传输时，再由被确定为主机终端的(例如，接收到通信需求指令的)通信终端发送起始指令以充当主机终端，从而开启传输该新数据的第一次通信过程。

由于控制芯片1是通过高电平输出控制模块3来向通信总线5发送起始信号、数据信号以及停止信号，因此该起始信号、数据信号以及停止信号都是高电平信号。在本发明一实施例中，为了使得通信总线5能在没有传输信号时稳定地处于低电平状态，输入模块2可通过一个下拉电阻(DRPD)与地电连接。但应当理解该下拉电阻的阻值应比较大，可达到几百千欧。

在一进一步实施例中，为了避免高电平输出控制模块3和低电平输出控制模块4的输出功能与输入模块2的输入功能相冲突，该通信方法可进一步包括：当控制芯片1要通过输入模块2采集通信总线5上的信号时，将高电平输出控制模块3和低电平输出控制模块4配置为开路状态。

在本发明一实施例中，高电平输出控制模块3可包括：高电平输出开关以及驱动电源。该高电平输出开关与控制芯片1、驱动电源和通信总线5分别电连接。这样当控制芯片1需要通过高电平输出控制模块3向通信总线5发送起始信号、数据信号或停止信号时，其实是通过开启该高电平输出开关来形成驱动电源与通信总线5之间的电连接，以向通信总线5发送高电平的起始信号、数据信号或停止信号。

在本发明一实施例中，低电平输出控制模块4可包括：低电平输出开关，该低电平输出开关与控制芯片1和地分别电连接。这样当控制芯片1需要通过低电平输出控制模块4向通信总线5发送低电平信号时，其实是通过开启该低电平输出开关来形成地与通信总线5之间的电连接，以向通信总线5发送低电平信号。应当理解，为了实现低电平信号的发送，也可以将该低电平输出开关一个电阻电连接以取代与地的电连接，本发明对此不做限定。

图5所示为本发明另一实施例提供的通信终端的结构示意图。如图5所示，该通信终端的高电平输出控制模块3中的高电平输出开关为第一MOS管，该第一MOS管的栅极与控制芯片1电连接，源极与通信总线5电连接，漏极与驱动电源(DVDIO)电连接。低电平输出控制模块4中的低电平输出开关为第二MOS管，第二MOS管的栅极与控制芯片1电连接，源极与通信总线5电连接，漏极接地(GNDIO)。

这样当控制芯片1需要通过高电平输出控制模块3向通信总线5发送起始信号、数据信号或停止信号时，打开该第一MOS管并关闭该第二MOS管即可，以将通信总线5与驱动电源接通，使得通信总线5呈现高电平。当控制芯片1需要通过低电平输出控制模块4向通信总线5发送低电平信号时，关闭该第一MOS管并打开该第二MOS管即可，以将通信总线5与地接通，使得通信总线5呈现低电平。

在本发明一实施例中，一次通信过程的数据信号可包括多个数据位。例如，一次通信过程的数据信号可包括八个数据位，该八个数据位构成一个字节。而当前所要传输的数据可能包括多个字节，因此当前所要传输的数据可能要通过多次通信过程来传输多个数据信号才能完成。然而，应当理解，本发明对于一个数据信号所包括的数据位的数量并不做具体限定。

应当理解，虽然数据信号中的数据位都为高电平信号，但不同数据位所传输的数据内容是可能有所变化的。以图5所述的通信终端的结构为例，当一个数据位的数据内容为二进制的1时，可配置为驱动电源向通信总线5输出的电压为0.7*DOVIO；而当一个数据为的数据内容为二进制的0时，可配置为驱动电源向通信总线5输出的电压为0.3*DOVIO。

在本发明一实施例中，由于起始信号仅用于通知开启通信过程，因此起始信号可仅包括一个数据位。由于停止信号仅用于通知是否结束通信过程，停止信号也可仅包括一个数据位。然而应当理解，本发明对于起始信号和停止信号各自所包括的数据位的数量也不做具体限定。例如，对于停止信号而言，也可以是11意为当前数据的传输过程尚未结束，00意为当前数据的传输过程已经结束。

在本发明一实施例中，当一个数据信号包括了多个数据位时，数据接收方(可能是主机终端也可能是从机终端)就需要以预设的采样周期依次采集通信总线5上的数据信号中的数据位。同时，数据发送方(可能是从机终端也可能是主机终端)就需要以预设的发送周期向通信总线5上依次发送数据信号中的数据位。但为了保证数据接收方和数据发送方能够协同工作，以使得数据接收方能够采集到稳定的信号，数据信号中的每个数据位的采集周期的开始时刻应晚于或等于该数据位的发送周期的开始时刻，数据信号中的每个数据位的采集周期的结束时刻应早于或等于下一个数据位的发送周期的开始时刻。

图6a和图6b所示为本发明一实施例所提供的通信终端的控制芯片中的处理器执行指令代码时所实现的通信方法的虚拟时钟原理示意图。其中，图6a所示的为主机终端作为数据信号接受方时的双向通信过程的虚拟时钟原理示意图；图6b所示的为主机终端作为数据信号发送方时的双向通信过程的虚拟时钟原理示意图。起始信号、数据信号或停止信号的每一个数据位都是一个高电平方波信号，数据信号包括八个数据位，起始信号可以包括一个数据位，停止信号也可能包括一个数据位。其中实线的方波用于指代信号的发送时段，虚线的方波用于指代信号的采集时段。

如图6a和6b所示，当该通信终端用作主机终端时，所发送的起始信号仅包括一个时间宽度为T/2的数据位。当该通信终端作为数据的发送方时，数据信号的第一个数据位发送于起始信号的数据位的下降沿后的T/4时刻，且该数据信号的第一个数据位的时间宽度为3/4T。数据信号的第二个数据位至最后一个数据位以及停止信号的数据位的发送周期为T，中间并没有间隔，且数据信号的第二个数据位至最后一个数据位中的每个数据位的时间宽度为T，停止信号的数据位的时间宽度也为T。当通信终端作为数据的接收方时，只需要在起始信号的数据位的下降沿后的T/2时刻，开始采集数据信号以及停止信号的数据位，其中每个采集周期的时间宽度为T/2，每两个采集周期之间的间隔时间为T/2。然后当该通信终端用作主机终端时，在停止信号的数据位的下降沿后的T/2时刻，再向通信总线发送下一个时间宽度为T/2的起始信号的数据位，以开始当前数据的下一个字节的通信过程。由此可见，当采用两个本发明实施例所提供的通信终端构成单线双向通信***时，若该两个通信终端采用如图6a或图6b所示的虚拟时钟原理，便可使得通信总线5上同一次通信过程的信号采集过程和信号发送过程同时结束。这样相邻的两次通信过程不会互相影响，进一步提高了该双向通信过程的准确性和效率。

图7所示为本发明一实施例所提供的单线双向通信***的通信流程示意图。该单线双向通信***中的两个通信终端采用了如图6a所示的虚拟时钟原理，如图7所示，该通信流程包括如下步骤：

步骤701：通信过程开始前，通信总线5处于空闲状态，通信总线5处于低电平，通信总线5两端的通信终端都保持对于通信总线5上的信号的采集状态。

步骤702：主机终端向通信总线5发送一个时间宽度为T/2的高电平方波信号，即起始位信号的数据位，然后作为数据信号的接收方，开始通过输入模块2采集通信总线5上的信号。

步骤703：从机终端接收到该起始位信号的数据位后，作为信号发送方，在起始信号的数据位的下降沿后的T/4时刻发送数据信号的第一个数据位，该数据信号的第一个数据位的时间宽度为3/4T。

步骤704：主机终端在起始信号的数据位的下降沿后的T/2时刻，采集总线上的数据信号的第一个数据位。

步骤705：从机终端在数据信号的第一个数据位的下降沿时刻改变数据，发送数据信号的第二个数据位。

步骤706：主机终端在数据信号的第二个数据位的上升沿时刻采集通信总线5上的数据信号的第二个数据位。

步骤707：重复步骤705至步骤706，一直到从机终端发送完数据信号的八个数据位时，主机终端正好采集完数据信号的八个数据位。

步骤708：从机终端向通信总线5发送停止位数据，然后开始保持对于通信总线5上的信号的采集状态。

步骤709：主机终端判断接收到数据信号的八个数据位是否为有效应答信号以及判断停止信号的数据位的数据内容是否为1。如果数据信号的八个数据位是有效应答信号并且停止信号的数据位的数据内容是1，则认为从机终端在位，在第一时间间隔后(在本发明实施例中可为T/2)，返回步骤702发送下一个起始位信号以启动下一字节的传输。如果数据信号的八个数据位是有效应答信号并且停止信号的数据位的数据内容是0，则当前通信过程结束，返回步骤701以使通信总线5回归空闲状态，并使通信总线5两端的通信终端都保持对于通信总线5上的信号的采集状态。

步骤710：如果数据信号的八个数据位不是有效应答信号，则主机终端判断是否已经发送了预设次数的起始信号。如果判断的结果为是，则说明在已经发送了预设次数的起始信号后，始终没有采集到有效应答信号，则当前通信过程结束，返回步骤701以使通信总线5回归空闲状态，并使通信总线5两端的通信终端都保持对于通信总线5上的信号的采集状态。

步骤711：如果步骤710的判断的结果为否，则主机终端在第二时间间隔后再次发送起始信号(例如间隔10T再次发送起始信号)。应当理解，该再次发送起始信号的第二时间间隔应与发送下一个起始信号的第一时间间隔有所不同。该再次发送起始信号是为了进一步确认从机终端是否在线，而该返回步骤702所发送的下一个起始信号是为了开始当前数据传输的下一个通信过程。然后返回步骤703再次采集数据信号和停止信号。

应当理解，这里的有效应答信号为主机终端作为数据接收方所明确希望得到的信号。例如，主机终端和从机终端在进行第一次通信时，主机终端就需要得到从机终端的准确通信地址信息才能进行后续的通信过程。然而，在主机终端仅需要接受数据信号而并不需要接受明确的有效应答信号时(例如主机终端已经知悉了从机终端的准确地址，后续只需要接受来自从机终端的数据信号即可)，就不再需要判断该数据信号是不是有效应答信号了，而直接根据停止信号的数据内容来决定是否进行后续的通信过程即可。此时，当主机终端通过高电平输出控制模块3向通信总线5发送起始信号之后，在预设的时间内循环判断通信总线5上是否存在数据传输即可，而不用专门判断是否为有效应答信号，若在预设的时间内循环判断结果始终为是，则判断为通信总线5处于空闲状态。

应当理解，虽然在图7所示的实施例中，主机终端作为了数据信号的接收方，从机终端作为了数据信号的发送方，但在本发明另一实施例中，主机终端也可作为数据信号的发送方，从机终端也可作为数据信号的接收方，此时该单线双向通信***中的两个通信终端即可采用如图6b所示的虚拟时钟原理，在此不再赘述。

还应当理解，虽然高电平方波的“上升沿”和“下降沿”在实际的虚拟时钟中会占据一定的时间宽度，但由于该“上升沿”和“下降沿”的时间宽度远低于数据位的时间宽度，因此在上面的描述中，为了更清楚的阐述技术方案，将“上升沿”和“下降沿”的时间宽度忽略不计，并以“上升沿时刻”和“下降沿时刻”来表示每个数据位的高电平方波的开始时刻和结束时刻。但该对于“上升沿”和“下降沿”的时间宽度的忽略并不能用于限制本发明的保护范围。

应当理解，尽管在上文的详细描述中提及了通信终端的若干模块，但是这种划分仅仅是示例性而非强制性的。实际上，根据本发明的示例性实施方式，上文描述的两个或更多模块的特征和功能可以在一个模块中实现，反之，上文描述的一个模块的特征和功能可以进一步划分为由多个模块来实现。此外，上文描述的某些模块在某些应用场景下可被省略。

图8所示为本发明一实施例提供的一种单线双向通信***的结构示意图。如图8所示，该单线双向通信***，包括两个如前任一实施例所述的通信终端和一个通信总线5，该两个通信终端通过该一个通信总线5相互连接以实现双向通信。

在本发明一实施例中，通信终端可以是微控制单元(MCU，Micro controllerUnit)，例如，上述两个通信终端可以是双MCU***中的MCU。

本发明的实施例所提供的单线双向通信***，通过一条通信总线便可有序地完成两个通信终端之间的双向通信过程，且通信过程所遵循的通信协议简单可靠。此外，不需要在通信总线上设置任何额外的上拉或下拉结构，简化了通信总线的结构。

应当理解，为了不模糊本发明的实施方式，说明书仅对一些关键、未必必要的技术和特征进行了描述，而可能未对一些本领域技术人员能够实现的特征做出说明。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种通信终端，其特征在于，包括：控制芯片、输入模块、高电平输出控制模块、低电平输出控制模块；

其中，所述控制芯片通过所述高电平输出控制模块向通信总线发送高电平信号，通过所述低电平输出控制模块向所述通信总线发送低电平信号，以及通过所述输入模块采集所述通信总线上的信号，其中所述通信终端通过所述通信总线与另一通信终端连接；

其中，所述控制芯片包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上被所述处理器执行的指令代码，所述处理器执行所述指令代码以：

通过所述高电平输出控制模块、所述低电平输出控制模块或所述输入模块实现通过所述通信总线与所述另一通信终端的双向数据传输。

2.根据权利要求1所述的通信终端，其特征在于，所述处理器执行所述指令代码以进一步在所述通信终端用作主机终端时，通过所述高电平输出控制模块向所述通信总线发送起始信号；或，在所述通信终端用作从机终端时，通过所述输入模块采集所述通信总线上的所述起始信号。

3.根据权利要求2所述的通信终端，其特征在于，所述通过所述高电平输出控制模块、所述低电平输出控制模块或所述输入模块实现通过所述通信总线与所述另一通信终端的双向数据传输，包括：

通过所述输入模块依次采集所述通信总线上的数据信号以及停止信号，其中，所述停止信号的数据内容包括第一数据或第二数据；或，通过所述高电平输出控制模块依次向所述通信总线发送数据信号以及停止信号；以及

当所述停止信号的数据内容为所述第一数据且所述通信终端用作主机终端时，通过所述高电平输出控制模块向所述通信总线发送下一起始信号；或，当所述停止信号的数据内容为所述第一数据且所述通信终端为所述起始信号的采集端时，通过所述输入模块采集所述通信总线上的下一起始信号。

4.根据权利要求2所述的通信终端，其特征在于，所述处理器执行所述指令代码以进一步在所述通信总线处于空闲状态时，通过所述输入模块采集所述通信总线上的信号。

5.根据权利要求1所述的通信终端，其特征在于，所述输入模块通过一个下拉电阻与地电连接。

6.根据权利要求3所述的通信终端，其特征在于，所述高电平输出控制模块包括：高电平输出开关以及驱动电源，所述高电平输出开关与所述控制芯片、所述驱动电源和所述通信总线分别电连接；其中，所述通信终端通过开启所述高电平输出开关来形成所述驱动电源与所述通信总线之间的电连接，以向所述通信总线发送高电平的所述起始信号、所述数据信号或所述停止信号；

所述低电平输出控制模块包括：低电平输出开关，所述低电平输出开关与所述控制芯片和地分别电连接；其中，所述通信终端进一步通过开启所述低电平输出开关来形成地与所述通信总线之间的电连接，以向所述通信总线发送低电平信号。

7.根据权利要求6所述的通信终端，其特征在于，所述高电平输出开关为第一MOS管，所述第一MOS管的栅极与所述控制芯片电连接，所述第一MOS管的源极与所述通信总线电连接，所述第一MOS管的漏极与所述驱动电源电连接；

所述低电平输出开关为第二MOS管，所述第二MOS管的栅极与所述控制芯片电连接，所述第二MOS管的源极与所述通信总线电连接，所述第二MOS管的漏极接地。

8.根据权利要求1所述的通信终端，其特征在于，所述处理器执行所述指令代码以进一步当通过所述输入模块采集所述通信总线上的信号时，将所述高电平输出控制模块和所述低电平输出控制模块配置为开路状态。

9.根据权利要求3所述的通信终端，其特征在于，所述数据信号包括多个数据位；

其中，所述通信终端通过所述高电平输出控制模块以预设的发送周期向所述通信总线上依次发送所述数据信号中的数据位；

所述通信终端通过所述输入模块以预设的采样周期依次采集所述通信总线上的所述数据信号中的数据位；

其中，所述数据信号中的每个数据位的所述采集周期的开始时刻晚于或等于该数据位的所述发送周期的开始时刻，所述数据信号中的每个数据位的所述采集周期的结束时刻早于或等于下一个数据位的所述发送周期的开始时刻。

10.根据权利要求9所述的通信终端，其特征在于，所述起始信号包括一个数据位，所述停止信号包括一个数据位。

11.根据权利要求10所述的通信终端，其特征在于，所述起始信号、所述数据信号或所述停止信号的每一个数据位都是一个高电平方波信号；

其中，所述通信终端通过所述高电平输出控制模块向所述通信总线发送时间宽度为T/2的所述起始信号的数据位；

其中，所述通过所述高电平输出控制模块依次向所述通信总线发送所述数据信号以及所述停止信号，包括：

在所述起始信号的数据位的下降沿后的T/4时刻，发送所述数据信号的第一个数据位，所述数据信号的第一个数据位的时间宽度为3/4T；以及

以T为周期发送所述数据信号的第二个数据位至最后一个数据位以及所述停止信号的数据位，所述数据信号的所述第二个数据位至最后一个数据位中的每个数据位的时间宽度为T，所述停止信号的数据位的时间宽度为T；

其中，所述通过所述输入模块依次采集所述通信总线上的所述数据信号以及所述停止信号，包括：

在所述起始信号的数据位的下降沿后的T/2时刻，开始采集所述数据信号以及所述停止信号的数据位，其中每个所述采集周期的时间宽度为T/2，每两个所述采集周期之间的间隔时间为T/2；

其中，所述通过所述高电平输出控制模块向所述通信总线发送下一个所述起始信号，包括：

在所述停止信号的数据位的下降沿后的T/2时刻，向所述通信总线发送下一个时间宽度为T/2的所述起始信号的数据位。

12.根据权利要求2所述的通信终端，其特征在于，所述处理器执行所述指令代码以进一步在通过所述高电平输出控制模块向所述通信总线发送所述起始信号之后，在预设的时间内循环判断所述通信总线上是否存在数据传输；以及

若在所述预设的时间内所述循环判断结果始终为是，判断为所述通信总线处于空闲状态。

13.根据权利要求3所述的通信终端，其特征在于，当所述通信终端用作主机终端且作为所述数据信号的接收方时，所述处理器执行所述指令代码以进一步在通过所述高电平输出控制模块向所述通信总线发送所述起始信号之后，判断采集到的所述数据信号是否为有效应答信号，以及判断所述停止信号的数据内容是否为第一数据；

如果采集到所述数据信号为所述有效应答信号且所述停止信号的数据内容为第一数据，则在第一时间间隔后，通过所述高电平输出控制模块向所述通信总线发送下一个所述起始信号；

如果采集到所述数据信号不是所述有效应答信号，则判断是否已经发送了预设次数的所述起始信号；如果判断结果为是，则判断为所述通信总线处于空闲状态；如果判断结果为否，则在第二时间间隔后再次发送所述起始信号。

14.一种单线双向通信***，其特征在于，包括第一通信终端、第二通信终端和通信总线，所述第一通信终端和所述第二通信终端中的每个通信终端为如权利要求1至13中任一所述的通信终端，其中，所述第一通信终端与所述第二通信终端通过所述通信总线相互连接以实现双向通信。

15.一种单线双向通信方法，其特征在于，所述方法由权利要求1至13所述的通信终端执行，所述方法包括：

当所述通信终端用作主机终端时，通过所述高电平输出控制模块向所述通信总线发送起始信号；或，当所述通信终端用作从机终端时，通过所述输入模块采集所述通信总线上的起始信号；以及

根据所述起始信号，通过所述高电平输出控制模块、所述低电平输出控制模块或所述输入模块实现通过所述通信总线与所述另一通信终端的双向数据传输。

16.一种控制芯片，其特征在于，所述控制芯片应用于权利要求1至13中所述的通信终端，所述控制芯片包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器上被所述处理器执行的指令代码，所述处理器执行所述指令代码以：

当所述通信终端用作主机终端时，通过所述高电平输出控制模块向所述通信总线发送起始信号；或，当所述通信终端用作从机终端时，通过所述输入模块采集所述通信总线上的起始信号；以及

根据所述起始信号，通过所述高电平输出控制模块、所述低电平输出控制模块或所述输入模块实现通过所述通信总线与所述另一通信终端的双向数据传输。