一种双向数字隔离器及通信方法与流程

本发明涉及总线通信，具体涉及一种双向数字隔离器及通信方法。

背景技术：

1、数字隔离器是电子系统中，数字信号和模拟信号进行传递时，使其且具有很高的电阻隔离特性，以实现电子系统与用户之间的隔离的一种芯片。设计人员之所以引入隔离，是为了满足安全法规或者降低接地环路的噪声等。电流隔离确保数据传输不是通过电气连接或泄漏路径，从而避免安全风险。i2c总线是由philips公司开发的一种简单、双向二线制同步串行总线。它只需要两根线即可在连接于总线上的器件之间传送信息。主器件用于启动总线传送数据，并产生时钟以开放传送的器件，此时任何被寻址的器件均被认为是从器件.在总线上主和从、发和收的关系不是恒定的，而取决于此时数据传送方向。

2、现有技术中，为避免总线信号在传输过程中引入过多的环境噪声，通常会采用数字隔离器对线上信号进行隔离，比如，中国专利cn202110829977.4公开了一种数字隔离器，，包括：滤波器，发送电路，接收电路，隔离电容。隔离电容连接于发送电路和接收电路之间，滤波器连接于发送电路与隔离电容之间，发送电路包括至少一个信号调制电路，一个信号调制电路至少与一个滤波器连接。滤波器包括隔直电容和补偿电流元件，隔直电容的一端与信号调制电路的输出端连接，另一端与补偿电流元件连接，隔直电容与补偿电流元件的公共端与隔离电容连接，补偿电流元件的自由端与电源连接或接地，用于补偿数字隔离器产生共模干扰时信号解调电路产生的共模电流。当数字隔离器受到共模干扰时，滤波器起作用以补偿信号解调电路产生的共模电流，确保信号的正常传输，进而增强数字隔离器的共模抗干扰。

3、但是，在实际实施过程中，发明人发现，该类数字隔离器的通道通信方向都是单向传输，即，从本地设备指向远端，或从远端指向本地设备。因此，在连接外部设备时，往往需要占用外部设备两根数据引脚分别进行收发，在应用上存在一定的局限性，比如，不适用仅具有单根数据引脚，且存在双向收发需求的设备。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种双向数字隔离器；另一方面，还提供用于该双向数字隔离器的通信方法。

2、具体技术方案如下：

3、一种双向数字隔离器，包括：

4、对向设置的发送通道与接收通道，所述发送通道的传输方向自第一装置指向第二装置，所述接收通道的传输方向自所述第二装置指向所述第一装置；

5、所述发送通道的输入端与所述接收通道的输出端短接形成第一数据引脚并连接所述第一装置，所述接收通道的输入端与所述发送通道的输出端短接形成第二数据引脚并连接所述第二装置；

6、所述发送通道包括第一比较器，所述接收通道包括第二比较器；

7、使能通道，所述使能通道分别与所述第一比较器和所述第二比较器的使能端电连接，并依照外部输入的使能信号控制所述第一比较器或所述第二比较器的阻断。

8、另一方面，所述发送通道包括：

9、第一施密特触发器，所述第一施密特触发器的输入端连接所述发送通道的输入端；

10、第一信号隔离器，所述第一信号隔离器的输入端连接所述第一施密特触发器的输出端；

11、所述第一比较器的输入端连接所述第一信号隔离器的输出端，所述第一比较器的输出端连接所述发送通道的输出端。

12、另一方面，所述接收通道包括：

13、第二施密特触发器，所述第二施密特触发器的输入端连接所述接收通道的输入端；

14、第二信号隔离器，所述第二信号隔离器的输入端连接所述第二施密特触发器的输出端；

15、所述第二比较器的输入端连接所述第二信号隔离器的输出端，所述第二比较器的输出端连接所述接收通道的输出端。

16、另一方面，所述第一装置为主控制器，则所述使能通道包括：

17、第一使能通道，所述第一使能通道的输入端连接所述第一装置，所述第一使能通道还连接所述第一比较器的使能端；

18、第二使能通道，所述第二使能通道的输入端连接所述第一装置，所述第二使能通道的输出端连接所述第二比较器的使能端。

19、另一方面，当所述双向数字隔离器仅存在与所述第一装置的第一使能引脚和与所述第二装置同侧的第二使能引脚时，所述发送通道包括：

20、使能发送通道，所述使能发送通道的输入端连接所述第一装置，所述使能发送通道的输出端连接靠近所述第二装置的第二使能引脚；

21、所述第二使能引脚与所述第一比较器的使能端电连接，以组成所述第一使能通道。

22、另一方面，当所述第一比较器的使能端输入低电平时，所述发送通道的输出端呈高阻态；

23、当所述第二比较器的使能端输入低电平时，所述接收通道的输出端呈高阻态。

24、一种通信方法，适用上述的双向数字隔离器，包括：

25、当第一装置向第二装置发送通信信号时，采用第一方法进行通信，所述第一方法包括：

26、步骤a1：向第二比较器输入低电平使能信号，以使得接收通道的输出端转入高阻态；

27、步骤a2：所述第一装置经由第一数据引脚输入所述通信信号，以使得所述第二装置经由发送通道和第二数据引脚接收所述通信信号；

28、当所述第二装置向所述第一装置发送所述通信信号时，采用第二方法进行通信，所述第二通信方法包括：

29、步骤b1：向第一比较器输入低电平使能信号，以使得所述发送通道的输出端转入高阻态；

30、步骤b2：所述第二装置经由所述第二数据引脚输入所述通信信号，以使得所述第一装置经由接收通道和第一数据引脚接收所述通信信号。

31、另一方面，当所述第一装置为总线通信协议中的主控制器时，所述第二通信方法中，在执行所述步骤b1之前还包括：

32、步骤b01：所述第一装置经由使能发送通道发送低电平使能信号，所述低电平使能信号经由第二使能引脚输入所述第一比较器的使能端。

33、上述技术方案具有如下优点或有益效果：

34、针对现有技术中的数字隔离器在双向收发过程中需要占用两根引脚的问题，本方案中将数字隔离器中的发送通道和接收通道短接，并在两侧分别设置一根数据引脚，从而形成了一个双向收发通道。随后，考虑到该双向收发通道上可能存在数据冲突的问题，还配置了使能通道分别连接发送通道上的第一比较器和第二比较器，通过第一装置侧或第二装置侧给入高、低电平来使能第一比较器或第二比较器，进而阻断发送通道或接收通道，从而实现对数据传输方向的选择，且不需要在第一装置或第二装置上配置两个数据引脚。

技术特征：

1.一种双向数字隔离器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的双向数字隔离器，其特征在于，所述发送通道包括：

3.根据权利要求1所述的双向数字隔离器，其特征在于，所述接收通道包括：

4.根据权利要求1所述的双向数字隔离器，其特征在于，所述第一装置为主控制器，则所述使能通道包括：

5.根据权利要求4所述的双向数字隔离器，其特征在于，当所述双向数字隔离器仅存在与所述第一装置的第一使能引脚和与所述第二装置同侧的第二使能引脚时，所述发送通道包括：

6.根据权利要求1所述的双向数字隔离器，其特征在于，当所述第一比较器的使能端输入低电平时，所述发送通道的输出端呈高阻态；

7.一种通信方法，其特征在于，适用于权利要求1-6任意一项所述的双向数字隔离器，包括：

8.根据权利要求7所述的通信方法，其特征在于，当所述第一装置为总线通信协议中的主控制器时，所述第二通信方法中，在执行所述步骤b1之前还包括：

技术总结
本发明涉及总线通信技术领域，具体涉及一种双向数字隔离器及通信方法，包括：对向设置的发送通道与接收通道；发送通道的输入端与接收通道的输出端短接形成第一数据引脚并连接第一装置，接收通道的输入端与发送通道的输出端短接形成第二数据引脚并连接第二装置；发送通道包括第一比较器，接收通道包括第二比较器；使能通道，依照外部输入的使能信号控制第一比较器或第二比较器的阻断。有益效果在于：将发送通道和接收通道短接形成了一个双向收发通道。随后，通过使能第一比较器或第二比较器，进而阻断发送通道或接收通道，从而实现对数据传输方向的选择，且不需要在第一装置或第二装置上配置两个数据引脚。

技术研发人员：吴传福,岳鹏阁
受保护的技术使用者：荣湃半导体（上海）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1