输出数字信号的系统以及输出数字信号的方法与流程

本公开涉及通信技术领域，特别涉及一种输出数字信号的系统以及输出数字信号的方法。

背景技术：

arduino是一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台。包含硬件(各种型号的arduino板)和软件(arduinoide)，由欧洲开发团队于2005年冬季开发。

arduino接口是arduino的标准接口。图1示出了arduino的标准接口。其中包括8个电源接口、6路模拟信号接口以及18路数字信号接口。

出于arduino的影响力，尤其是在物联网领域，有越来越多的开发板支持arduino接口。标准的arduinouno开发板使用的是atmega328作为微控制单元，工作频率为16mhz，所有的顶板的频率基于16mhz或者更低频率。因此，选用16mhz倍频的微控制单元，主板就具备驱动多块顶板的能力。以stm32l476开发板为例，stm32l476开发板的工作频率为80mhz，具备驱动5块顶板的能力。

技术实现要素：

本公开解决的技术问题是，如何在保证通信服务的同时防止雷击对输出数字信号的侧设备以及受电侧设备的损坏。

根据本公开实施例的一个方面，提供了一种输出数字信号的方法，包括：在主板上依次堆叠多个顶板；将主板的时钟信号和数据信号输入各个顶板的数据选择器进行处理，使得各个顶板的数据选择器轮流输出数据信号中的各个数据信息，各个数据信息分别与时钟信号中的各个不同的时钟信息相对应。

在一些实施例中，数据选择器包括可编程计数器和与门电路；将主板的时钟信号和数据信号输入各个顶板的数据选择器进行处理包括：将主板的时钟信号输入各个顶板的可编程计数器，输出结果与主板的数据信号同时输入与门电路；各个顶板的可编程计数器被配置为轮流截取时钟信号中的各个不同的时钟信息。

在一些实施例中，在主板上依次堆叠多个顶板包括：将第一顶板的下面板中的公头插针，插入主板的上面板中的母头插座；将第二顶板的下面板中的公头插针，插入第一顶板的上面板中的母头插座，依此类推。

在一些实施例中，还包括：将各个顶板的数据选择器轮流输出的数据信号中的各个数据信息，分别输入各个顶板的锁存器。

在一些实施例中，主板的时钟频率为各个顶板的时钟频率的整数倍。

根据本公开实施例的另一个方面，提供了一种输出数字信号的装置，包括主板以及在主板上依次堆叠的多个顶板；其中，各个顶板上设有数据选择器，各个数据选择器被配置为：对输入的主板的时钟信号和数据信号进行处理，轮流输出数据信号中的各个数据信息，各个数据信息分别与时钟信号中的各个不同的时钟信息相对应。

在一些实施例中，数据选择器包括可编程计数器和与门电路；各个顶板的可编程计数器的输入端与主板的时钟线电连接，输出端与主板的数据信号同时接入与门电路；各个顶板的可编程计数器，被配置为轮流截取时钟信号中的各个不同的时钟信息。

在一些实施例中，主板的上面板设有母头插座，各个顶板的上面板设有母头插座，各个顶板的下面板设有公头插针；第一顶板的公头插针插入主板的母头插座，第二顶板的公头插针插入第二顶板的母头插座，依此类推。

在一些实施例中，各个顶板上还设有锁存器，各个顶板的锁存器的输入端与所在顶板的数据选择器的输出端电连接。

在一些实施例中，主板的时钟频率为各个顶板的时钟频率的整数倍。

本公开通过对主板接口进行时分复用，实现了对主板接口的多层扩展，使得主板上可以堆叠多层顶板。

通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了arduino的标准接口。

图2示出了本公开一些实施例的输出数字信号的方法的流程示意图。

图3示例性示出了主板上依次堆叠多个顶板的示意图。

图4示例性示出了顶板的数据选择器轮流输出数据信号中的各个数据信息的数据时序图。

图5示示例性示出了顶板的数据选择器轮流输出数据信号中的各个数据信息的另一个数据时序图。

图6示出了本公开一些实施例的输出数字信号的装置的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。基于本公开中的实施例，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它实施例，都属于本公开保护的范围。

发明人研究发现，当前多层板复用主要包括两类。其中一类是片选使能：使用主板的一个管脚进行片选，使能当前顶板的功能。另一类是使用诸如pc/104等工业计算机总线协议，可以多个顶板串联，随后通过地址进行访问使能。但是，片选使能需要占用主板的一个管脚，因此每增加一个顶板就会多占用主板的一个管脚，消耗主板的资源。地址协议切换速度不够快，往往适用于对每个分地址进行大量连续操作的类型，更多的应用于性能强大的计算机系统中。

有鉴于此，发明人提出了一种输出数字信号的方法，以解决上述问题。下面以arduino接口的多层板为例进行介绍。

首先结合图2描述本公开输出数字信号的方法的一些实施例。

图2示出了本公开一些实施例的输出数字信号的方法的流程示意图。如图2所示，本实施例中的输出数字信号的方法包括步骤s202～步骤s204。

在步骤s202中，在主板上依次堆叠多个顶板。

图3示例性示出了主板上依次堆叠多个顶板的示意图。如图3所示，借由arduino接口，主板和顶板的上面板为母头塑料座子，顶板的下面板为公头插针。可以将第一顶板的下面板中的公头插针，插入主板的上面板中的母头插座；将第二顶板的下面板中的公头插针，插入第一顶板的上面板中的母头插座，依此类推。

堆叠完成后，可以为主板以及各个顶板定义一列管脚为时钟信号、一列管脚为数据信号。定义为时钟信号或数据信号的管脚可以为位于arduino接口中的18路数字信号接口，也可以位于arduino接口中的6路模拟信号接口。本领域技术人员应理解，如果采用6路模拟信号接口，需要进行模数转换。

需要说明的是，主板的时钟频率须为各个顶板的时钟频率的整数倍。例如，stm32l476的时钟频率为80mhz，其顶板上的处理器可选用arduinouno的atmega328，时钟频率为16mhz。这样，理论上主板就具备驱动5块顶板的能力。

在步骤s204中，将主板的时钟信号和数据信号输入各个顶板的数据选择器进行处理，使得各个顶板的数据选择器轮流输出数据信号中的各个数据信息，各个数据信息分别与时钟信号中的各个不同的时钟信息相对应。

图4示例性示出了顶板的数据选择器轮流输出数据信号中的各个数据信息的数据时序图。如图4所示，若有4块顶板时，第一块顶板board1在第一个时钟信号clk来时输出有效，以4个时钟信号为周期循环。第二块顶板board2在第二个时钟信息来时输出有效，以4个时钟信号为周期循环。第三块顶板board3、第四块顶板board4依此类推。其中，数据信号data中的各个数据信息具体可以根据接口协议进行调整。

在一些实施例中，数据选择器包括可编程计数器和与门电路。在步骤s204中，将主板的时钟信号输入各个顶板的可编程计数器，输出结果与主板的数据信号同时输入与门电路。其中，各个顶板的可编程计数器被配置为轮流截取时钟信号中的各个不同的时钟信息。

例如，首先将各个顶板的时钟线接至可编程计数器上，可编程计数器具体可以为加法计数器，计数由总顶板数量以及该顶板序号所决定。然后，由时钟信号通过可编程计数器来告诉数据选择器何时选择哪一路来输出或者输入。4个可编程计数器可以分别截取数据信息为1、2、3、4情况下时钟信号中的各个不同的时钟信息，其它情况输出低电平，从而决定是否输入数据信号。本领域技术人员应理解，数据选择器的处理逻辑也可以由软件来实现。

图5示示例性示出了顶板的数据选择器轮流输出数据信号中的各个数据信息的另一个数据时序图。如图5所示，采用半速率传输方案，传一位空一位以便减轻输出信号中的干扰，以输出4位2进制码为例，输出给各个顶板依次如下：

board1：1001；board2；1010；board3：1011；board4：1100；主板输出data1111＊＊＊＊0001＊＊＊＊0110＊＊＊＊1010＊＊＊＊。

上述实施例通过对主板接口进行时分复用，实现了对主板接口的多层扩展，使得主板上可以堆叠多层顶板。因此，上述实施例解决了单块主板接口不够使用、提供给顶板的资源有限的难题，也避免了需要为顶板扩展多种通讯制式的情况。

在一些实施例中，该方法还包括步骤s206。

在步骤s206中，将各个顶板的数据选择器轮流输出的数据信号中的各个数据信息，分别输入各个顶板的锁存器。

通过数据选择器实现分时复用后，数据选择器输出的信号通过数据锁存器可以保持数据，避免数据失真。

下面结合图6描述本公开输出数字信号的装置的一些实施例。

图6示出了本公开一些实施例的输出数字信号的装置60的流程示意图。如图6所示，本实施例中的输出数字信号的装置60包括主板602以及在主板上依次堆叠的多个顶板604。其中，各个顶板604上设有数据选择器6042，各个数据选择器6042被配置为：对输入的主板的时钟信号和数据信号进行处理，轮流输出数据信号中的各个数据信息，各个数据信息分别与时钟信号中的各个不同的时钟信息相对应。

在一些实施例中，数据选择器6042包括可编程计数器60422和与门电路60424；各个顶板的可编程计数器60422的输入端与主板的时钟线电连接，输出端与主板的数据信号同时接入与门电路60424；各个顶板的可编程计数器60422，被配置为轮流截取时钟信号中的各个不同的时钟信息。

上述实施例通过对主板接口进行时分复用，实现了对主板接口的多层扩展，使得主板上可以堆叠多层顶板。因此，上述实施例解决了单块主板接口不够使用、提供给顶板的资源有限的难题，也避免了需要为顶板扩展多种通讯制式的情况。

在一些实施例中，主板602的上面板设有母头插座，各个顶板604的上面板设有母头插座，各个顶板的下面板设有公头插针；第一顶板的公头插针插入主板的母头插座，第二顶板的公头插针插入第二顶板的母头插座，依此类推。

在一些实施例中，各个顶板604上还设有锁存器6044，各个顶板的锁存器6044的输入端与所在顶板604的数据选择器6042的输出端电连接。

通过数据选择器实现分时复用后，数据选择器输出的信号通过数据锁存器可以保持数据，避免数据失真。

在一些实施例中，主板602的时钟频率为各个顶板604的时钟频率的整数倍。

本领域内的技术人员应明白，本公开的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本公开可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本公开可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用非瞬时性存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本公开是参照根据本公开实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

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