[发明专利]数据传输及供电装置及其数据传输及供电方法

说明书

技术领域

本发明涉及数据接口技术领域，且特别涉及一种数据传输及供电装置及其数据传输及供电方法。

背景技术

在同一条直流供电线路中，既要传送电源，又要传送数据信号，传统的方法是采用高频载波或直流脉冲调制，这两种方案的数据传输与电源传送都是同极性，要保证数据传输的准确性，采用高频载波的传输装置成本过高，采用脉冲调制的装置需要稳定的直流电源，当负载较重的情况下大功率的稳压电源成本将会很高。

在现有技术中，例如：串行外围设备接口SPI(serial peripheral interface)总线技术是Motorola公司推出的一种同步串行接口，Motorola公司生产的绝大多数MCU(微控制器)都配有SPI硬件接口，可以同时发出和接收串行数据。SPI模块为了和外设进行数据交换，根据外设工作要求，其输出串行同步时钟极性和相位可以进行配置，时钟极性(CPOL)对传输协议没有重大的影响。如果CPOL＝0，串行同步时钟的空闲状态为低电平；如果CPOL＝1，串行同步时钟的空闲状态为高电平。时钟相位(CPHA)能够配置用于选择两种不同的传输协议之一进行数据传输。如果CPHA＝0，在串行同步时钟的第一个跳变沿(上升或下降)数据被采样；如果CPHA＝1，在串行同步时钟的第二个跳变沿(上升或下降)数据被采样。SPI主模块和与之通信的外设音时钟相位和极性应该一致。

还例如：I2C总线最主要的优点是其简单性和有效性。由于接口直接在组件之上，因此I2C总线占用的空间非常小，减少了电路板的空间和芯片管脚的数量，降低了互联成本。总线的长度可高达25英尺，并且能够以高传输速率支持40个组件。I2C总线的另一个优点是，它支持多主控(multimastering)，其中任何能够进行发送和接收的设备都可以成为主总线。一个主控能够控制信号的传输和时钟频率。当然，在任何时间点上只能有一个主控。

然而，由上可见SPI，I2C等接口都是采用独立电源、独立时钟传输数据。而另一种通用的接口USB采用的则是独立电源同步传输数据的技术。

综上所述，在现有技术中，成本低、结构简单，无需独立电源，可在同一条直流供电线路上实现数据同步传输及供电的装置及方法尚未实现。

发明内容

本发明的目的在于提供一种数据传输及供电装置及其数据传输及供电方法，以解决现有技术中无法实现成本低、结构简单，利用同一条直流供电线路进行供电及数据同步传输的技术问题。

为解决以上技术问题，本发明提供一种数据传输及供电装置，其包括：主机端，包括第一通用输入输出端口，及与其连接的电源电压输出单元；从机端，包括第二通用输入输出端口，及与其连接的时钟产生单元及充电单元；所述主机端与从机端通过连接线连接。

进一步的，所述电源电压输出单元包括：VDD输出缓冲器。

进一步的，所述VDD输出缓冲器包括：电压输出缓冲器，其输出端连接于并联的多组串联PMOS管及电阻，以便进行灵活的输出阻抗配置。

进一步的，所述第一通用输入输出端口包括第一接收数据缓冲器、第一发送数据缓冲器。

进一步的，所述第二通用输入输出端口包括第二接收数据缓冲器、第二发送数据缓冲器。

进一步的，所述第一及第二通用输入输出端口包括输入、输出及高阻态。

进一步的，所述输入包括：弱上拉输入、弱下拉输入及浮空输入。

进一步的，所述输出包括：NMOS管输出的开漏输出、PMOS管输出的开漏输出及推挽型输出。

进一步的，所述时钟单元用以接收恢复主机端在连接线上发送时钟信息，并进行整形、倍频，同步。

进一步的，所述充电单元包括：并联的二极管、PMOS管及电容。

本发明还提供一种数据传输及供电方法，其包括以下步骤：通过连接线将主机端与从机端连接；主机端向连接线上发送较低频率时钟信号，从机端从时钟信号中获取电能，同时，对所述时钟信号进行整形、倍频及同步；主机端与从机端利用同步的时钟信号，进行数据信息传输，同时主机端向从机端供电。

进一步的，所述的数据传输及供电方法，还包括：主机端完全置高阻态不向连接线上供电。

进一步的，所述的数据传输及供电方法，还包括：主机端向连接线上供电，对从机端预充电。

进一步的，主机端向连接线上供电包括：直流电或交流电。

进一步的，主机端根据数据信息里的高电平给从机端供电。