一种直流电源线载波通信系统及通信方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及通信技术领域，特别是涉及直流电源线载波通信系统及通信方法。
【背景技术】
[0002]目前，在直流电源供电的领域(汽车电子、工业自动化和家电等)内，主从机之间的通信方式分为:基于独立导线的有线通信方式和基于电源线的通信方式。其中，基于独立导线的有线通信方式包括CAN总线、LIN总线、I2C总线和RS32总线等，这些通信方式均需要单独铺设导线以及安装专门的收发芯片，从而实现主从机之间的通信。然而，通信中的节点越多，用于承载通信信号的导线越长，收发芯片的数量越多，存在线路结构复杂、应用成本高等缺点。其中，基于电源线的通信方式刚进入应用阶段，信号加载及解调方式复杂、应用成本高，不便于电源通信方式的应用。
[0003]例如，汽车内的灯光控制系统通常由顶灯控制模块、化妆镜灯控制模块、手套箱灯控制模块等组成，各控制模块之间通过LIN总线进行通信，每个控制模块中的节点均需要安装LIN收发芯片，各个LIN收发芯片之间需要安装专门承载通信信号的通信导线。
[0004]因此，现有通信方式存在以下缺点:(一)通信中的节点越多，用于承载通信信号的导线越长，从而使得线路结构复杂；(二)收发芯片的数量多，应用成本高；(三)信号加载及信号解调的方式复杂，不便于电源通信方式的应用。
【发明内容】
[0005]本发明提供的技术方案如下:
[0006]—种直流电源线的载波通信发送器，包括:载波调制模块，用于接收载波指令，对该载波指令进行调制后，输出载波调制信号;所述载波调制模块包括电压放大电路和驱动电路，该电压放大电路与所述驱动电路电连接，所述电压放大电路用于接收载波指令，对该载波指令进行放大调制后，输出载波放大调制信号;所述驱动电路接收所述电压放大电路输出的载波放大调制信号后，输出载波驱动调制信号;载波发送模块，该载波发送模块与所述载波调制模块电连接，所述载波发送模块接收所述载波调制模块输出的载波调制信号，所述载波发送模块根据接载波调制信号发送载波直流电源电压控制信号;所述载波发送模块包括电子开关电路和降压电路，该电子开关电路分别与所述驱动电路、降压电路电连接，所述电子开关子电路接收所述驱动电路输出的载波驱动调制信号后，输出控制所述降压电路关断或导通的载波开关信号;所述降压电路根据所述电子开关电路输出的载波开关信号发送载波直流电源电压控制信号。
[0007]进一步，所述电压放大电路和驱动电路包括NPN型三极管Ql、基极电阻Rl和集电极电阻R2，所述NPN型三极管Ql的基极串接有基极电阻Rl，所述NPN型三极管Ql的基极用于接收载有PWM波的指令;所述NPN型三极管Ql的集电极串接有集电极电阻R2，该NPN型三极管QI的发射极接地。
[0008]进一步，所述电子开关电路包括PNP型三极管Q2，所述PNP型三极管Q2的基极通过所述集电极电阻R2与所述NPN型三极管Ql的集电极电连接;所述PNP型三极管Q2的发射极与所述降压电路的输入端电连接;所述PNP型三极管Q2的集电极与所述降压电路的输出端电连接;所述PNP型三极管Q2因所述NPN型三极管Ql导通或截止，输出控制所述降压电路关断的载波开关信号。
[0009]进一步，所述降压电路包括两个串联在直流电源线上的二极管Dl和二极管D2，所述二极管Dl的阳极形成该降压电路的输入端;所述二极管Dl的阴极与所述二极管D2的阳极电连接，所述二极管D2的阴极形成该降压电路的输出端;所述二极管Dl和二极管D2因所述电子开关电路输出的载波开关信号，输出载有PWM波的直流电源电压控制信号。
[0010]—种直流电源线的载波通信接收器，包括:载波接收模块，用于接收载波直流电源电压控制信号;所述载波接收模块包括峰值保持电路和比较电路，所述峰值保持电路接收载波直流电源电压控制信号，保持该载波直流电源电压控制信号中的峰值电压;所述比较电路接收所述峰值保持电路输出的峰值电压，该比较电路接还接收载波直流电源电压控制信号，根据所述峰值保持电路输出的峰值电压分别与载波直流电源电压控制信号中的峰值电压、谷值电压之间的电压差，输出载波解调信号;载波解调模块，该载波解调模块与所述载波接收模块电连接，所述载波解调模块接收载波解调信号后，调成相应的载波工作电源电压控制信号;所述载波解调模块包括电平转换电路，该电平转换电路与所述比较电路电连接，该电平转换电路输入工作电源;所述电平转换电路接收比较电路输出的载波解调信号后，输出载波工作电源电压控制信号。
[0011]进一步，所述峰值保持电路包括二极管D3和电容Cl，所述二极管D3的阳极输入载有PWM波的直流电源电压控制信号，所述二极管D3的阴极通过电容CI接地;所述电容CI保持载有PWM波的直流电源电压控制信号中的峰值电压。
[0012]进一步，所述比较电路包括PNP型三极管Q3和基极电阻R3，该PNP型三极管Q3的发射极与所述二极管D3的阴极电连接;所述PNP型三极管Q3的基极与基极电阻R3的一端电连接，该基极电阻R3的另一端输入载有PWM波的直流电源电压控制信号；所述PNP型三极管Q3的发射极输入由所述峰值保持子电路输出的峰值电压;所述PNP型三极管Q3的基极输入载有HVM波的直流电源电压控制信号中的谷值电压时，处于导通状态;所述PNP型三极管Q3的基极输入载有PWM波的直流电源电压控制信号中的峰值电压时，处于截止状态。
[0013]进一步，所述电平转换电路包括NPN型三极管Q4、基极电阻R4和集电极电阻R5，所述NPN型三极管Q4的基极通过基极电阻R4与所述PNP型三极管Q3的集电极电连接，该NPN型三极管Q4的发射极接地，该NPN型三极管的集电极Q4与集电极电阻R5的一端电连接，该集电极电阻R5的另一端输入工作电源;所述NPN型三极管Q4因所述PNP型三极管Q3导通或截止，输出载有PWM波的工作电源电压控制信号。
[0014]—种直流电源线的载波通信系统，包括:发送器，该发送器包括相互电连接的载波调制模块和载波发送模块;所述载波调制模块，用于接收载波指令，对该载波指令进行调制后，输出载波调制信号;所述载波发送模块接收所述载波调制模块输出的载波调制信号，所述载波发送模块根据接载波调制信号发送载波直流电源电压控制信号;所述载波调制模块包括相互电连接的电压放大电路和驱动电路，所述电压放大电路用于接收载波指令，对该载波指令进行放大调制后，输出载波放大调制信号;所述驱动电路接收所述电压放大电路输出的载波放大调制信号后，输出载波驱动调制信号;所述载波发送模块包括相互电连接的电子开关电路和降压电路，该电子开关电路还与所述驱动电路电连接;所述电子开关子电路接收所述驱动电路输出的载波驱动调制信号后，输出控制所述降压电路关断或导通的载波开关信号;所述降压电路根据所述电子开关电路输出的载波开关信号发送载波直流电源电压控制信号;接收器，该接收器包括相互电连接的载波接收模块和载波解调模块，所述载波接收模块接收所述载波发送模块发送的载波直流电源电压控制信号后，输出载波解调信号;所述载波解调模块接收所述载波接收模块输出的载波解调信号后，调成相应的载波工作电源电压控制信号;所述载波接收模块包括相互电连接的峰值保持电路和比较电路，所述峰值保持电路接收所述降压电路发送的载波直流电源电压控制信号，保持该载波直流电源电压控制信号中的峰值电压;所述比较电路接收所述峰值保持电路输出的峰值电压，该比较电路接还接收所述降压电路发送的载波直流电源电压控制信号，根据所述峰值保持电路输出的峰值电压分别与载波直流电源电压控制信号中的峰值电压、谷值电压之间的电压差，输出载波解调信号;所述载波解调模块包括与所述比较电路电连接的电平转换电路，所述电平转换电路接收所述比较电路输出的载波解调信号后，调成相应的载波工作电源电压控制信号。
[0015]进一步，所述电压放大电路和驱动电路包括NPN型三极管Ql、基极电阻Rl和集电极电阻R2，所述NPN型三极管Ql的基极串接有基极电阻Rl，所述NPN型三极管Ql的基极用于接收载波指令;所述NPN型三极管QI的集电极串接有集电极电阻R2，该NPN型三极管QI的发射极接地。
[0016]进一步，所述电子开关电路包括PNP型三极管Q2，所述PNP型三极管Q2的基极通过所述集电极电阻R2与所述NPN型三极管Ql的集电极电连接;所述PNP型三极管Q2的发射极与所述降压电路的输入端电连接;所述PNP型三极管Q2的集电极与所述降压电路的输出端电连接;所述PNP型三极管Q2因所述NPN型三极管Ql导通或截止，输出控制所述降压电路关断的载波开关信号。
[0017]进一步，所述降压电路包括两个串联在直流电源线上的二极管Dl和二极管D2，所述二极管Dl的阳极形成该降压电路的输入端;所述二极管Dl的阴极与所述二极管D2的阳极电连接，所述二极管D2的阴极形成该降压电路的输出端;所述二极管Dl和二极管D2因所述电子开关电路输出的载波开关信号，输出载有PWM波的直流电源电压控制信号。
[0018]进一步，所述峰值保持电路包括二极管D3和电容Cl，所述二极管D3的阳极输入载有PWM波的直流电源电压控制信号，所述二极管D3的阴极通过电容CI接地;所述电容CI保持载有PWM波的直流电源电压控制信号中的峰值电压。
[0019]进一步，所述比较电路包括PNP型三极管Q3和基极电阻R3，该PNP型三极管Q3的发射极与所述二极管D3的阴极电连接;所述PNP型三极管Q3的基极与基极电阻R3的一端电连接，该基极电阻R3的另一端输入载有PWM波的直流电源电压控制信号；所述PNP型三极管Q3的发射极输入由所述峰值保持子电路输出的峰值电压;所述PNP型三极管Q3的基极输入载有HVM波的直流电源电压控制信号中的谷值电压时，处于导通状态;所述PNP型三极管Q3的基极输入载有PWM波的直流电源电压控制信号中的峰值电压时，处于截止状态。
[0020]进一步，所述电平转换电路包括NPN型三极管Q4、基极电阻R4和集电极电阻R5，所述NPN型三极管Q4的基极通过基极电阻R4与所述PNP型三极管Q3的集电极电连接，该NPN型三极管Q4的发射极接地，该NPN型三极管的集电极Q4与集电极电阻R5的一端电连接，该集电极电阻R5的另一端接工作电源;所述NPN型三极管Q4因所述PNP型三极管Q3导通或截止，输出载有PWM波的工作电源电压控制信号。
[0021]—种直流电源线载波的主控装置，包括:主控制器，该主控制器发送载波指令;发送器，所述发送器包括相互电连接的载波调制模块和载波发送模块，所述载波调制模块还与所述主控制器电连接;所述载波调制模块接收所述主控制器发送的载波指令，对该载波指令进行调制后，输出载波调制信号;所述载波发送模块接收所述载波调制模块输出的载波调制信号，所述载波发送模块根据接载波调制信号发送载波直流电源电压控制信号;所述载波调制模块包括相互电连接的电压放大电路和驱动电路，该电压放大电路还与所述主控制器电连接，所述电压放大电路接收所述主控制器输出的载波指令，对该载波指令进行放大调制后，输出载波放大调制信号;所述驱动电路接收所述电压放大电路输出的载波放大调制信号后，输出载波驱动调制信号;所述载波发送模块包括电子开关电路和降压电路，该电子开关电路分别与所述驱动电路、降压电路电连接，所述电子开关子电路接收所述驱动电路输出的载波驱动调制信号后，输出控制所述降压电路关断或导通的载波开关信号；所述降压电路根据所述电子开关电路输出的载波开关信号发送载波直流电源电压控制信号;主接收器，所述主接收器包括相互电连接的主载波接收模块和主载波解调模块，该主载波解调模块还与所述主控制器电连接;所述主载波接收模块接收所述载波发送模块发送的载波直流电源电压控制信号后，输出载波解调信号;所述主载波解调模块接收所述主载波接收模块输出的载波解调信号后，调成相应的载波工作电源电压控制信号，发送给主控制器，该主控制器根据接收到的载波工作电源电压控制信号判断载波指令是否被正确发送；所述主载波接收模块包括峰值保持电路和比较电路，所述峰值保持电路与比较电路电连接;所述峰值保持电路接收载波直流电源电压控制信号，保持该载波直流电源电压控制信号中的峰值电压;所述比较电路接收所述峰值保持电路输出的峰值电压，该比较电路接还接收载波直流电源电压控制信号，根据所述峰值保持电路输出的峰值电压分别与载波直流电源电压控制信号中的峰值电压、谷值电压之间的电压差，输出载波解调信号;所述主载波解调模块包括电平转换电路，该电平转换电路与所述比较电路电连接，所述电平转换电路接收比较电路输出的载波解调信号后，调成相应的载波工作电源电压控制信号;主稳压器，该主稳压器的一端与所述主控制器的电源端电连接，该主稳压器的另一端接入直流电源；所述直流电源通过主稳压器向主控制器提供稳定的工作电源。
[0022]进一步，所述主稳压器包括稳压电路和隔离电路，所述稳压电路的一端与所述主控制器的电源端电连接，所述稳压电路的另一端与所述隔离电路的一端电连接，该隔离电路的另一端输入直流电源。
[0023]进一步，所述电压放大电路和驱动电路包括NPN型三极管Ql、基极电阻Rl和集电极电阻R2，所述NPN型三极管Ql的基极通过基极电阻Rl与所述主控制器的发送端电连接，所述NPN型三极管Ql的基极用于接收载有PffM波的指令;所述NPN型三极管Ql的集电极串接有集电极电阻R2，该NPN型三极管Ql的发射极接地。
[0024]进一步，所述电子开关电路包括PNP型三极管Q2，所述PNP型三极管Q2的基极通过所述集电极电阻R2与所述NPN型三极管Ql的集电极电连接;所述PNP型三极管Q2的发射极与所述降压电路的输入端电连接;所述PNP型三极管Q2的集电极与所述降压电路的输出端电连接;所述PNP型三极管Q2因所述NPN型三极管Ql导通或截止，输出控制所述降压电路关断的载波开关信号。
[0025]进一步，所述降压电路包括两个串联在直流电源线上的二极管Dl和二极管D2，所述二极管Dl的阳极形成该降压电路的输入端;所述二极管Dl的阴极与所述二极管D2的阳极电连接，所述二极管D2的阴极形成该降压电路的输出端;所述二极管Dl和二极管D2因所述电子开关电路输出的载波开关信号，输出载有PWM波的直流电源电压控制信号。
[0026]进一步，所述峰值保持电路包括二极管D3和电容Cl，所述二极管D3的阳极输入载有PWM波的直流电源电压控制信号，所述二极管D3的阴极通过电容CI接地;所述电容CI保持载有PWM波的直流电源电压控制信号中的峰值电压。
[0027]进一步，所述比较电路包括PNP型三极管Q3和基极电阻R3，该PNP型三极管Q3的发射极与所述二极管D3的阴极电连接;所述PNP型三极管Q3的基极与基极电阻R3的一端电连接，该基极电阻R3的另一端输入载有PWM波的直流电源电压控制信号；所述PNP型三极管Q3的发射极输入由所述峰值保持子电路输出的峰值电压;所述PNP型三极管Q3的基极输入载有HVM波的直流电源电压控制信号中的谷值电压时，处于导通状态;所述PNP型三极管Q3的基极输入载有PWM波的直流电源电压控制信号中的峰值电压时，处于截止状态。
[0028]进一步，所述电平转换电路包括NPN型三极管Q4、基极电阻R4和集电极电阻R5，所述NPN型三极管Q4的基极通过基极电阻R4与所述PNP型三极管Q3的集电极电连接，该NPN型三极管Q4的发射极接地，该NPN型三极管的集电极Q4与集电极电阻R5的一端电连接，该NPN型三极管的集电极Q4还与主控制器的接收端电连接，该集电极电阻R5的另一端接工作电源;所述NPN型三极管Q4因所述PNP型三极管Q3导通或截止，输出载有PffM波的工作电源电压控制信号。
[0029]进一步，所述隔离电路为二极管D4，该二极管D4的阴极通过稳压电路与所述主控制器的电源端电连接，所述二极管D4的阳极输入直流电源电压。
[0030]进一步，所述主控制器为单片机Ul，所述单片机Ul的发送端发送载有PffM波的指令给所述载波调制模块。
[0031]—种直流电源线载波的从控装置，包括:从控制器，该从控制器接收相应的载波工作电源电压控制信号；从接收器，该从接收器包括相互电连接的从载波接收模块和从载波解调模块，所述从载波解调模块与所述从控制器电连接;所述从载波接收模块用于接收载波直流电源电压控制信号后，输出载波解调信号;所述从载波解调模块接收所述从载波接收模块输出的载波解调信号后，调成相应的载波工作电源电压控制信号，发送给从控制器；所述从载波接收模块包括相互电连接的峰值保持电路和比较电路，所述峰值保持电路接收载波直流电源电压控制信号，保持该载波直流电源电压控制信号中的峰值电压;所述比较电路接收所述峰值保持电路输出的峰值电压，该比较电路接还接收载波直流电源电压控制信号，根据所述峰值保持电路输出的峰值电压分别与载波直流电源电压控制信号中的峰值电压、谷值电压之间的电压差，输出载波解调信号；所述从载波解调模块包括电平转换电路，该电平转换电路与所述比较电路电连接，所述电平转换电路接收比较电路输出的载波解调信号后，调成相应的载波工作电源电压控制信号;从稳压器，该从稳压器的一端与所述从控制器的电源端电连接，该从稳压器的另一