一种通信电路、电子设备及通信系统的制作方法

1.本发明涉及通信技术领域，更具体地说，涉及一种通信电路、电子设备及通信系统。


背景技术：

2.传统的串口uart通信电路中，其将需要电源、信号地线、数据接收和数据发送四个信号线进行连接以实现相互通信，需要四根线路连接才能完成整个系统通讯。当前为了降低成本，其会采用三线串口通信。而当前的一些三线串口通讯方式，由于通过串口直接连接mcu控制器端口进行数据通信，在数据传输过程中容易受到外部干扰，容易造成串口通讯速率低和硬件通讯中断冲突等问题。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述部分技术缺陷，提供一种通信电路、电子设备及通信系统。
4.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种通信电路，包括：通信发射单元、通信接收单元、通信传输单元、控制电平输出单元、第一开关单元、第二开关单元、电压生成单元和供电单元；
5.所述第一开关单元的第一端连接所述通信发射单元，所述第一开关单元的第二端连接所述电压生成单元的第二端，所述第一开关单元的第三端接地；
6.所述电压生成单元的第二端还连接所述第二开关单元的第二端和所述通信传输单元，所述电压生成单元的第一端连接所述供电单元；
7.所述第二开关单元的第一端连接所述控制电平输出单元，所述第二开关单元的第三端连接所述通信接收单元；
8.其中，所述通信发射单元用于生成通信数据，所述第一开关单元用于在所述通信数据为高电平时关断、在所述通信数据为低电平时导通；所述控制电平输出单元用于输出控制电平，所述第二开关单元接收所述控制电平以导通或关断。
9.优选的，在本发明的一种通信电路中，所述第一开关单元包括第一子开关和第二子开关；
10.所述第一子开关的第一端连接所述通信发射单元，所述第一子开关的第二端连接所述供电单元，所述第一子开关的第三端连接所述第二子开关的第一端，所述第二子开关的第二端连接所述通信传输单元，所述第二子开关的第三端接地。
11.优选的，在本发明的一种通信电路中，所述第一子开关包括第一电阻、第二电阻和第一三极管；所述第一三极管的基极连接所述第一电阻的第一端和所述第二电阻的第一端，所述第一电阻的第二端连接所述通信发射单元，所述第一三极管的发射极连接所述第二电阻的第二端和所述供电单元，所述第一三极管的集电极连接所述第二子开关；和/或
12.所述第二子开关包括第三电阻、第四电阻和第二三极管；所述第二三极管的基极
连接所述第三电阻的第一端和所述第四电阻的第一端，所述第三电阻的第二端连接所述第一子开关的第三端，所述第四电阻的第二端和所述第二三极管的发射极接地，所述第二三极管的集电极连接所述电压生成单元的第二端。
13.优选的，在本发明的一种通信电路中，所述电压生成单元包括上拉电阻，所述上拉电阻的第一端连接所述供电单元，所述上拉电阻的第二端连接所述第一开关单元的第二端、所述第二开关单元的第二端和所述通信传输单元。
14.优选的，在本发明的一种通信电路中，所述第二开关单元包括第三三极管、第五电阻、第六电阻和第七电阻；
15.所述第三三极管的基极经所述第五电阻连接所述控制电平输出单元，所述第三三极管的发射极连接所述电压生成单元的第二端，所述第三三极管的集电极连接所述第六电阻的第一端和所述第七电阻的第一端，所述第六电阻的第二端连接所述通信接收单元，所述第七电阻的第二端接地。
16.优选的，在本发明的一种通信电路中，所述通信传输单元包括连接器；
17.所述连接器的第一管脚连接所述供电单元，所述连接器的第二管脚连接所述电压生成单元的第一端、所述第一开关单元的第二端和所述第二开关单元的第二端，所述连接器的第三管脚接地。
18.优选的，在本发明的一种通信电路中，所述通信传输单元还包括第八电阻；
19.所述第八电阻的第一端连接所述电压生成单元的第一端、所述第一开关单元的第二端和所述第二开关单元的第二端，所述第八电阻的第二端连接所述连接器的第二管脚。
20.优选的，在本发明的一种通信电路中，所述通信传输单元还包括一二极管和/或一tvs管；
21.所述二极管的阳极连接所述第八电阻的第一端，所述二极管的阴极连接所述供电单元；
22.所述tvs管的第一端连接所述第八电阻的第一端，所述tvs管的第二端接地。
23.优选的，在本发明的一种通信电路中，还包括一控制器，所述通信发射单元、所述通信接收单元和所述控制电平输出单元集成于所述控制器。
24.本发明还构造一种电子设备，包括如上面任意一项所述的通信电路。
25.本发明还构造一种通信系统，包括，第一通信模块和第二通信模块，所述第一通信模块和所述第二通信模块均包括如权利要求1至9任意一项所述的通信电路，其中，所述第一通信模块中的通信传输单元和所述第二通信模块的通信传输单元通信连接。
26.优选地，在本发明的通信系统中，所述第二通信模块的供电单元通过所述第一通信模块的供电单元供电。
27.实施本发明的一种通信电路、电子设备及通信系统，具有以下有益效果：降低三线通信中的干扰，提高数据传输质量。
附图说明
28.下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
29.图1是本发明一种通信电路一实施例的结构示意图；
30.图2是本发明一种通信电路一实施例的电路原理图。
具体实施方式
31.为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
32.如图1所示，在本发明的一种通信电路第一实施例中，包括：通信发射单元110、通信接收单元120、通信传输单元180、控制电平输出单元130、第一开关单元140、第二开关单元150、电压生成单元160和供电单元170；第一开关单元140的第一端连接通信发射单元110，第一开关单元140的第二端连接电压生成单元160的第二端，第一开关单元140的第三端接地；电压生成单元160的第二端还连接第二开关单元150的第二端和通信传输单元180，电压生成单元160的第一端连接供电单元170；第二开关单元150的第一端连接控制电平输出单元130，第二开关单元150的第三端连接通信接收单元120；其中，通信发射单元110用于生成通信数据，第一开关单元140用于在通信数据为高电平时关断、在通信数据为低电平时导通；控制电平输出单元130用于输出控制电平，第二开关单元150接收控制电平以导通或关断。具体的，通信发射单元110用来发射通信数据，通信接收单元120用来接收通信数据。控制电平输出单元130用来输出控制电平以控制第二开关单元150导通或关断。通过第二开关单元150的导通或关断可以实现通信接收端与通信传输单元180的导通或关断。在第二开关单元150关断时，通信传输单元180作为输出单元用来向外部设备输出通信数据，在第二开关单元150导通时，通信传输单元180作为输入单元用来接收来自外部设备的通信数据。其中，控制电平输出单元130可以根据通信发射单元110的状态输出控制电平。在通信发射单元110无通信数据输出时，设置控制电平输出单元130输出控制电平控制第二开关单元150导通，在通信发射单元110有通信数据输出时，则设置控制电平输出单元130输出控制电平控制第二开关单元150关断。通常可以默认设置为第二开关单元150为关断状态。在通信发射单元110有通信数据输出时，当该输出通信数据为高电平时，第一开关单元140关断，此时电压生成单元160根据供电单元170的输出电压生成高电平；当该通信数据为低电平时，第一开关单元140导通，此时电压生成单元160与地导通生成低电平，该生成的高低电平与通信发射单元110输出的通信数据高低电平对应，最终形成对应的通信数据通过通信传输单元180输出至外部设备。外部设备根据接收的高低电平即可实现通信数据的接收。当通信发射单元110无通信数据输出时，第二开关单元150导通，通信传输单元180接收的高低电平由于电压生成单元160的稳压作用，其依然为对应的高低电平，即通信接收单元120接收对应的高低电平以得到最终的通信数据。通过设置通信发射单元110为通信数据发射状态或者在通信接收单元120为接收状态之外的其他状态时，不进行数据通信的时间内，设置第二开关单元150为关断状态，可以防止外部连接链路上的信号干扰，提高通信电路的抗干扰能力。
33.可选的，如图2所示，第一开关单元140包括第一子开关141和第二子开关142；第一子开关141的第一端连接通信发射单元110，第一子开关141的第二端连接供电单元170，第一子开关141的第三端连接第二子开关142的第一端，第二子开关142的第二端连接通信传输单元180，第二子开关142的第三端接地。即，第一开关单元140可以通过两级子开关组成。第一子开关141连接通信发射单元110，其根据通信发射单元110的通信数据的高低电平导通或关断，其在该通信数据为高电平时关断，第二子开关142在第一子开关141关断时关断。最终第一开关单元140为关断状态。第一子开关141在通信数据为低电平时导通，此时供电
单元170的供电驱动第二子开关142导通，最终第一开关单元140为导通状态。
34.可选的，第一子开关141包括第一电阻、第二电阻和第一三极管；第一三极管的基极连接第一电阻的第一端和第二电阻的第一端，第一电阻的第二端连接通信发射单元110，第一三极管的发射极连接第二电阻的第二端和供电单元170，第一三极管的集电极连接第二子开关142；具体的，第一子开关141可以由第一三极管及其外围电路组成。其中第一三极管的基极连接通信发射单元110，其根据通信发射单元110的通信数据的高低电平驱动导通或关断。在一些实施例中，该三极管也可以用其他的开关管例如mos管进行替代。在一具体的实施例中，电阻r4(对应第一电阻)的一端连接通信发射单元110，另一端连接三极管q2(对应第一三极管)的基极，三极管q2通过电阻r4的输入电平驱动导通或关断。电阻r5(对应第二电阻)一端连接三极管q2的基极，另一端连接供电单元170。
35.可选的，第二子开关142包括第三电阻、第四电阻和第二三极管；第二三极管的基极连接第三电阻的第一端和第四电阻的第一端，第三电阻的第二端连接第一子开关141的第三端，第四电阻的第二端和第二三极管的发射极接地，第二三极管的集电极连接电压生成单元160的第二端。具体的，第二子开关142可以由第二三极管及其外围电路组成。其中第二三极管的基极经第一子开关141连接供电单元170，其根据第一子开关141的导通或关断状态而导通或关断。在一些实施例中，该三极管也可以用其他的开关管例如mos管进行替代。在一具体实施例中，电阻r6(对应第三电阻)的一端连接三极管q2的集电极，另一端连接三极管q3(对应第二三极管)的基极和电阻r7(对应第四电阻)的一端。电阻r7的另一端和三极管q3的发射极接地。三极管q3的集电极连接电压生成单元160。
36.可选的，电压生成单元160包括上拉电阻，上拉电阻的第一端连接供电单元170，上拉电阻的第二端连接第一开关单元140的第二端、第二开关单元150的第二端和通信传输单元180。具体的，可以同上拉电阻实现第二开关单元150的第二端电压高低电平输出。在第二开关单元150关断时，上拉电阻连接供电单元170在其第二端为高电平，即通信传输单元180此时对应的输出高电平。在第二开关单元150导通时，第二开关单元150的第二端被接地，此时上拉电阻的第二端接地为低电平，即通信传输单元180此时对应输出低电平。实现了通信传输单元180的高低电平输出。在一具体实施例中，上拉电阻可以电阻r8，该电阻r8的一端连接供电单元170，另一端连接第一开关单元140的第二端、第二开关单元150的第二端和通信传输单元180。
37.可选的，第二开关单元150包括第三三极管、第五电阻、第六电阻和第七电阻；第三三极管的基极经第五电阻连接控制电平输出单元130，第三三极管的发射极连接电压生成单元160的第二端，第三三极管的集电极连接第六电阻的第一端和第七电阻的第一端，第六电阻的第二端连接通信接收单元120，第七电阻的第二端接地。具体的，第二开关单元150可以由第三三极管及其外围电路组成。其中第三三极管的基极用于接收控制电平单元输出的控制电平，根据该控制电平导通或关断。通信接收单元120第三三极管导通时，根据第二电压生成单元160的第二端的电压对应的接收到高低电平，该高低电平即对应通信数据。在一些实施例中，该三极管也可以用其他的开关管例如mos管进行替代。在一具体实施例中，三极管q4(对应第三三极管)的基极经电阻r9(对应第五电阻)连接控制电平输出单元130，同时三极管q4的集电极经电阻r10(对应第六电阻)连接通信接收单元120，且三极管q4的集电极经电阻r11(对应第七电阻)接地。
38.可选的，连接器的第一管脚连接供电单元170，连接器的第二管脚连接电压生成单元160的第一端、第一开关单元140的第二端和第二开关单元150的第二端，连接器的第三管脚接地。具体的，可以通过连接器连接外部设备，以实现与外接设备之间的通信数据的传输。在一具体实施例中，该连接器可采用常用的串口连接器。
39.可选的，通信传输单元180还包括第八电阻；第八电阻的第一端连接电压生成单元160的第一端、第一开关单元140的第二端和第二开关单元150的第二端，第八电阻的第二端连接连接器的第二管脚。其中第八电阻连接电压生成单元160的第二端和连接器的第二管脚，其用来提高该通信电路的抗干扰能力。在一实施例中，三极管q3、三极管q4和电阻r8均可以通过电阻r12(对应第八电阻)连接连接器cn3，电阻r12用来提高连接器信号传输过程中的抗干扰能力。
40.可选的，通信传输单元180还包括一二极管和/或一tvs管；二极管的阳极连接第八电阻的第一端，二极管的阴极连接供电单元170；tvs管的第一端连接第八电阻的第一端，tvs管的第二端接地。具体的，通信传输单元180中，还设置二极管连接连接器第二管脚和供电单元170，用来提高该通信电路的抗干扰能力。也可以设置tvs管连接在连接器的第二管脚和地之间，用来提高该通信电路的抗干扰能力。其中二极管和tvs管也可以同时设置。
41.可选的，在一实施例中，本发明的通信电路还包括一控制器，通信发射单元110、通信接收单元120和控制电平输出单元130集成于控制器。即，控制器可以用来生成并输出通信数据，还可以接收来自外部设备的通信数据，同时其可以通信输出的输出或接收状态生成对应的控制电平控制第二开关单元150导通或关断。在一具体实施例中，控制器可以采用mcu芯片ic2。
42.另，本发明的一种电子设备，其包括如上面任意一项的通信电路，即在电子设备中，设置上述的通信电路，实现该电子设备与其他的电子设备进行数据通信。
43.另，本发明的一种通信系统，包括第一通信模块和第二通信模块，第一通信模块和第二通信模块均包括如上面任意一项的通信电路，其中，第一通信模块中的通信传输单元180和第二通信模块的通信传输单元180通信连接，第二通信模块的供电单元170可以通过第一通信模块的供电单元170供电。具体的，可以通过该通信电路分别构成第一通信模块和第二通信模块，第一通信模块和第二通信模块可以相互进行数据通信形成通信系统。在该通信系统中，可以选择第一通信模块为主设备，第二通信模块为从设备，其中从设备的供电可以通过主设备进行供电。
44.可以理解的，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。