基于曼彻斯特编解码自适应系统及其方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种基于曼彻斯特编解码通信的自适应系统及其方法。
【背景技术】
[0002]曼彻斯特码Manchester code (裂相码或双向码)，是一种用电平跳变来表示1或0的编码，其变化规则很简单，即每个码元均用两个不同相位的电平信号表示，也就是一个周期的方波，但0和1两个码位的相位正好相反。
[0003]现场总线仪表通常采用曼彻斯特码进行通信，然而，其通信的成本较高和数据传输性能不佳，究其原因在于:第一，曼彻斯特编解码需要特定芯片编码解码，该芯片造价昂贵，且编解码的芯片功耗较高，一般需要100mA工作电流，提高了系统运行的成本；第二，当现场总线仪表在远距离传输时，无法根据传输距离的远近自动调节波特率，导致数据传输不稳定。
【发明内容】
[0004]鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于曼彻斯特编解码的自适应系统及其方法，用于解决现有技术中现场总线仪表之间通信，使用曼彻斯特编解码通信时，无法降低通信成本和提高传输性能的问题。
[0005]为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于曼彻斯特编解码的自适应系统，所述自适应系统至少包括:
[0006]接收电路，适用于根据波特率控制信号调节相应波特率，解码曼彻斯特信号生成相应波形信号；
[0007]处理单元，适用于检测该波形信号是否存在下降沿，当检测下降沿波形信号时，计算该下降沿波形所对应的三个前导码电平的平均时间，以所述平均时间的一半为周期调节波特率，生成相应的波特率控制信号，当检测到三个任意连续地导码电平所对应的电平值不变时，则波形信号接收结束；及
[0008]还适用于将源数据进行曼彻斯特编码生成曼彻斯特信号，以串行移位的方式发送该曼彻斯特信号至发送电路；
[0009]协议转换单元，适用于将源数据转换为符合预设格式的数据；
[0010]发送电路，适用于根据波特率控制信号，以接收曼彻斯特信号相同的波特率，发送所述曼彻斯特信号。
[0011]优选地，所述接收电路包括第一放大单元、第二放大单元和第一比较单元，所述第一放大单元的输出端分别连接所述第二放大单元正向输入端和所述第一比较单元的正向输入端，适于为其提供基准电压；所述第二放大单元的负向输入端连接总线输入正端，所述第二放大单元的输出端连接所述第一比较单元的负向输入端，适于放大总线输入正端的曼彻斯特信号；所述第一比较单元的输出端连接所述处理单元输入端，适于整形曼彻斯特信号生成相应波形信号。
[0012]优选地，所述第一放大单元包括第一运算放大器、第一电阻、第二电阻和第一电容，所述第一电阻一端和第二电阻一端串联，所述第一电阻另一端接VCC，所述第二电阻另一端接地，所述第一电容并联于第二电阻两端，且所述第一运算放大器的正向输入端连接于第一电阻和第二电阻之间，所述第一运算放大器的输出端与其负向输入端相连。
[0013]优选地，所述第二放大单元包括第二运算放大器、第三电阻、第四电阻、第二电容与第三电容，所述第二运算放大器的负向输入端通过所述第三电容连接第三电阻一端，所述第三电阻另一端连接总线输入正端，所述第四电容一端与所述第四电阻一端相连，所述第四电阻另一端连接所述第二运算放大器的负向输入端，所述第四电容另一端连接所述第三电阻一端，所述第二运算放大器的正向控制端分别连接VCC和所述第二电容，且所述第二电容另一端接地，所述第二运算放大器的负向控制端接地，所述第二运算放大器的输出端分别连接第四电阻一端和所述第一比较单元的负向输入端。
[0014]优选地，所述第一比较单元包括第一比较器、第五电阻、第六电阻和第五电容，所述第一比较器的正向输入端通过所述第五电阻连接所述第一运算放大器的输出端，所述第一比较器的正向输入端连接所述第六电阻一端，所述第六电阻另一端连接所述第一比较器的输出端，所述第五电容并联于所述第六电阻两端，所述第一比较器的正向控制端接地，所述第一比较器的负向控制端接VCC，所述第一比较器的输出端连接所述处理单元的输入端。
[0015]优选地，所述发送电路包括:连接电流生成电路的总线电源正极、总线电源负极以及连接所述电流生成电路输入端的控制器，所述电流生成电路用于根据该控制器传输的电流信号产生响应，其中，所述控制器的一个输出端通过数模转换器连接所述电流生成电路输入端，用于控制4?20mA电流环电流信号的启停；所述控制器的另一个输出端连接所述电流生成电路输入端，用于控制曼彻斯特电流信号的启停。
[0016]优选地，还包括曼彻斯特电路，所述曼彻斯特电路的输入端连接所述控制器的输出端，所述曼彻斯特电路的输出端连接所述电流生成电路的输入端。
[0017]优选地，所述协议转换单元为ST公司型号为STM32F411的单片机。
[0018]优选地，所述处理单元为ST公司型号为STM32L152的单片机。
[0019]本发明的另一目的在于提供一种基于曼彻斯特变解码的自适应方法，包括:
[0020]检测波形信号是否存在下降沿；
[0021]当检测到下降沿波形信号时，计算该下降沿波形所对应的三个前导码电平的平均时间，以所述平均时间的一半为周期调节波特率，生成相应的波特率控制信号；
[0022]根据波特率控制信号调节相应波特率，解码曼彻斯特信号生成相应波形信号；
[0023]当检测到三个任意连续地导码电平所对应的电平值不变时，则波形信号接收结束；或者，
[0024]将源数据转换为符合预设格式的数据；
[0025]将源数据进行曼彻斯特编码生成曼彻斯特信号，以串行移位的方式发送该曼彻斯特信号；
[0026]根据波特率控制信号，以接收曼彻斯特信号相同的波特率，发送所述曼彻斯特信号。
[0027]如上所述，本发明的基于曼彻斯特编解码的自适应系统及其方法，具有以下有益效果:
[0028]本发明通过定时检测所述波形信号，判断所述波形信号是否变化，当所述波形信号出现下降沿时，计算该下降沿波形所对应的三个前导码电平的平均时间，以所述平均时间的一半为周期，生成波特率控制信号调节接收电路接收波形信号的波特率；当检测到所述波形信号无变化，即三个任意连续地导码电平所对应的电平值不变时，则波形信号接收结束。根据传输距离的不同自适调节相应波特率，降低通信速率提高了传输的准确性，从而降低了传输时的误码率。同时，通过设定的接收电路和发送电路配合处理单元，完成曼彻斯特信号的编码和解码，替代了传统曼彻斯特编解码需要特定的芯片，降低了芯片费用，而且在功耗方面，本发明通过配合发送电路和接收电路，大大地降低使用功耗，降低了运行成本。
【附图说明】
[0029]图1显示为本发明实施例中的一种基于曼彻斯特编解码的自适应系统结构框图；
[0030]图2显示为图1中本发明实施例中接收电路的电路图；
[0031]图3显示为图1中本发明实施例中发送电路的电路图；
[0032]图4显示为图1中本发明实施例中协