一种两线制电源载波通信装置和方法
阅读说明：本技术 一种两线制电源载波通信装置和方法 (Two-wire system power supply carrier communication device and method ) 是由 王洪 于 2020-04-14 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种两线制电源载波通信装置,包括载波系统供电总线、信号耦合电路、信号转换电路、MCU、电源转换电路以及子系统供电转换电路,所述信号耦合电路与载波系统供电总线直接相连,所述信号转换电路与信号耦合电路与MCU直接相连,所述电源转换电路直接与载波系统供电总线相连,所述子系统供电转换电路与电源转换电路直接相连；一种两线制电源载波通信方法包括如下步骤：步骤1,载波系统供电总线信号剥离,步骤2,信号转换,步骤3,MCU处理；本发明提供一种高速、稳定、可远距离传输的通信装置和方法。(The invention relates to a two-wire system power supply carrier communication device, which comprises a carrier system power supply bus, a signal coupling circuit, a signal conversion circuit, an MCU (microprogrammed control unit), a power conversion circuit and a subsystem power supply conversion circuit, wherein the signal coupling circuit is directly connected with the carrier system power supply bus; a two-wire system power supply carrier communication method comprises the following steps: step 1, stripping a power supply bus signal of a carrier system, step 2, converting the signal, and step 3, processing by an MCU; the invention provides a communication device and a method which are high-speed, stable and can transmit in a long distance.)
技术领域
本发明涉及计电子计算机通信技术领域，具体涉及一种两线制电源载波通信装置和方法。
背景技术
当前电子计算机
技术领域
内的通信方式有多种多样，具体分成有无线通信以及有线通信；无线通信例如蓝牙通信、WIFI通信、2G/3G/4G/5G通信，而有线通信例如RS485通信、RS232通信、TTL通信、CAN通讯等等。对比两种通信方式我们会发现无线通信具有电路成本高、功耗大、有辐射、多种无线通信存在于同一个空间容易造成互相干扰等问题；而有线通信则属于专有系统通信亦或是某个固定系统内的通信方式，而对几种有线通信方式进一步对比我们会发现他们之间各有利弊，有些无法进行高速通信传输，有些无法远距离传输，有些会占用大量硬件资源，如遇到众多设备需要在同一个网络里面高速传输数据的情况以上有线通信方式均无法完全胜任。因此一直稳定可以远距离高速传输的通信系统及方法迫在眉睫需要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种两线制电源载波通信装置和方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种两线制电源载波通信装置包括载波系统供电总线、信号耦合电路、信号转换电路、MCU、电源转换电路以及子系统供电转换电路。所述信号耦合电路与载波系统供电总线直接相连；所述信号转换电路与信号耦合电路与MCU直接相连；所述电源转换电路直接与载波系统供电总线相连；所述子系统供电转换电路与电源转换电路直接相连。
所述载波系统供电总线，即当前载波系统的两根供电电源线，是为当前载波系统供电的物理线束；
所述信号耦合电路，既可以从载波系统供电总线上获取通信信息内容又可以把通信信息发送到载波系统供电总线上；
所述信号转换电路，即把初级信号耦合电路耦合过来的信号转换成MCU可以接收的信号，亦可把MCU需要发送的通信信号转换成可以耦合到载波系统供电总线的通信信号；
所述MCU，即当前载波系统的子系统或者子模块的核心CPU；
所述电源转换电路，即把载有通信信号的载波系统供电总线滤除通信信号后转换成纯电源供电的电路；
所述子系统供电转换电路，即当前载波系统的子系统或子模块需要不同电压、不同电流的供电要求；通过自系统供电转换电路即可实现当前载波系统的子系统或子模块所需的不同供电要求；
本发明的有益效果是：载波系统供电总线实际上是把供电电源线和系统通信线集合在一起的，并在物理层面上与两线标准供电线并无差别；既然载波系统供电总线是集合了供电能力和通信能力，那么在使用中通信方向上既可耦合总线信息到子系统或子模块又可把子系统或子模块的通信信息耦合到载波系统供电总线上，即载波系统供电总线为双向通信方式；而子系统供电需求是单向的，只需把供电能力从载波系统供电总线上单向剥离出来即可。这样载波系统使用了最为简单的方式实现了复杂的电力供应需求以及通信需求。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下说明和改进：
进一步，所述载波系统供电总线包含高压交流电、低压交流电、高压直流电、低压直流电等供电形式；
进一步，所述载波系统供电总线在物理层上可以是网线、双绞线、电力线等等；
采用上述进一步方案的有益效果是：这种载波通信适用于各种供电系统，能有效兼容大部分现有电力电子系统；
进一步，所述信号耦合电路是在物理层面上与载波系统供电总线是隔离的；
进一步，所述信号耦合电路是通过电流的互感作用来实现信号之间的传输；
采用上述进一步方案的有益效果是：通过信号耦合电路实现了总线和子系统或子模块之间的隔离通信需求，由于相互通信是隔离的所以载波系统供电总线通信不会因为某个子系统受损而影响，大大提升了通信的稳定性。
进一步，所述信号转换电路是桥接在信号耦合电路和MCU之间；
进一步，由于MCU和载波通信供电总线之间的通信方式不一定完全一致，所以通过信号转换电路可实现MCU和载波通信供电总线之间的通信数据一致性；同时也兼容了不同子系统对于通信信号有差异的要求；
采用上述进一步方案的有益效果是：避免由于载波通信和MCU之间由于通信方式的不一致而导致通信异常或失败。
进一步，所述MCU不同子系统或子模块可以选择适合自己的MCU，并不因为是载波通信而造成子系统或子模块需要强制使用同一种MCU；
采用上述进一步方案的有益效果是：适合当前子系统或子模块的MCU才是最好的MCU,不强制使用同一种MCU让系统的适应性更强，也丰富了子系统或子模块的种类。
进一步，所述电源转换电路与载波供电总线是单向取电的；
采用上述进一步方案的有益效果是：避免了由于子系统或子模块的电源供电异常造成总线上的供电异常；
进一步，所述电源转换电路是剥离了通信信号；
采用上述进一步方案的有益效果是：避免了电源转换电路影响总线上的通信信号质量；
进一步，所述子系统供电转换电路是直接从电源转换电路取电；
进一步，所述子系统供电转换电路是把总线上转换后能直接使用的电源转换成子系统所需的特定电压或者电流电路；
采用上述进一步方案的有益效果是：由于子系统供电转换电路的存在，避免了由于电源转换电路无法直接转换成子系统所需的多种不同电压电流的供电电源造成的子系统或子模块无法直接使用，这种方式使子系统更容易搭建。
一种两线制电源载波通信方法包括如下步骤：
步骤1，载波系统供电总线信号剥离；
步骤2，信号转换；
步骤3，MCU处理；
本发明的有益效果是：载波系统通过从电路把通信信号从电源总线上剥离出来，再进行通信信号的格式转换，最后发送给相应MCU这一过程完成了MCU从电源总线上抓取信号的过程。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：
进一步，步骤1中载波系统供电总线与信号转换电路之间通过信号耦合电路相互连接，这样做物理上信号和供电是统一在一起的，而从信息上两者又是可以分开的。
进一步，步骤2中信号转换电路夹在信号耦合电路和MCU之间，信号转换不限于信号之间简单的电平转换，而是信号的传输方式的转换，相同的信息源可以通过不同的载体或者形式进行传输，所以信号转换可以以不同的载体或者形式进行转换。
进一步，步骤3中MCU即子系统或子模块的核心处理CPU，该CPU可以根据自已已定的通信协议或者通信方式来选择性接收电源总线上的通信数据，这样能增加CPU的处理信息效率。
附图说明
图1为本发明中一种两线制电源载波通信装置和方法的系统架构图；
图2为本发明中一种两线制电源载波通信装置和方法的工作流程图；
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，为本发明一种两线制电源载波通信装置装置，包括载波系统供电总线、信号耦合电路、信号转换电路、MCU、电源转换电路以及子系统供电转换电路；
所述载波系统供电总线，即当前载波系统的两根供电电源线，是为当前载波系统供电的物理线束，含高压交流电、低压交流电、高压直流电、低压直流电等供电形式；
所述信号耦合电路，即当前载波系统既可以从载波系统供电总线上获取通信信息内容又可以把通信信息发送到载波系统供电总线上；信号耦合电路通过电流互感作用把在播系统供电总线以及子系统或子模块之间的通信隔离开来；
所述信号转换电路，即把初级信号耦合电路耦合过来的信号转换成MCU可以接收的信号，亦可把MCU发送的通信信号转换成可以耦合到载波系统供电总线的通信信号；信号转换电路可实现MCU和载波通信供电总线之间的通信数据一致性；
所述MCU，即当前载波系统的子系统或者子模块的核心CPU；每个子系统或子模块的MCU可是是任意选择的，根据自己的子系统或子模块来选择，不强制使用同一种MCU让系统的适应性更强；
所述电源转换电路，即把载有通信信号的载波系统供电总线滤除通信信号后转换成纯电源供电电路；电源转换电路与载波供电总线是单向取电的并且剥离了通信信号的；
所述子系统供电转换电路，即当前载波系统的子系统或子模块需要不同电压、不同电流的供电要求；通过自系统供电转换电路即可实现当前载波系统的子系统或子模块所需的不同供电要求；子系统供电转换电路是把总线上转换后能直接使用的电源转换成子系统所需的特定电压或者电流电路。
如图2所示，一种两线制电源载波通信装方法，包括以下步骤：
步骤1，载波系统供电总线信号剥离；载波系统供电总线与信号转换电路之间通过信号耦合电路相互连接，信号耦合电路通过电流互感作用把载波系统供电总线里面的信号成分剥离出来，而又不影响载波系统供电总线的电能传输功能。
步骤2，信号转换；信号转换电路夹在信号耦合电路和MCU之间，由于信号耦合电路剥离的信号不一定是MCU可以直接处理的通信信息，所需要信号转换电路把信号耦合电路剥离的信号转换成MCU可以直接识别的信号；同时信号转换电路可以把MCU要发送到载波系统供电总线上的通信信息传输给信号耦合电路，信号耦合电路在通过信号耦合功能把MCU传给信号转换电路的通信信息耦合到载波系统供电总线上。
步骤3，MCU处理；MCU即子系统或子模块的核心处理CPU，该CPU接收到载波系统供电总线上的信息时如果辨别是自己需要接收的信息则按照对应的逻辑进行信息解析以及处理，同时MCU也可以把信息上传到载波系统供电总线上实现与其他MCU之间的信息交互功能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。