两线无极性双向通信电路及电子设备

技术领域

本发明涉及信号传输的技术领域，具体地，提供一种两线无极性双向通信电路以及具有这种通信电路的电子设备。

背景技术

现有的一些电子设备具有多个模块，例如电子烟具有烟弹与烟枪，电子烟工作时，烟弹和烟枪需要进行通信，也就是需要进行数据传输。现有的一些电子烟需要使用三根传输线实现烟弹与烟枪之间的信号传输，导致使用的传输线数量较多。而现有的另一些电子烟则采用两根传输线实现通信，例如烟弹和烟枪上分别设置有两个触点，但现有的这种方式对两根传输线所传输的信号有极性的要求，即其中一个传输线用于传输带有直流偏置的方波信号，另一根传输线用于传输接地信号，两个传输线传输的信号不能被反置。因此，这种方式要求信号烟弹和烟枪必须正确安装，也就是烟弹上的两个触点必须要正确的与烟枪上的两个触点连接，如果烟弹的触点与烟枪的触点反接，将导致烟弹与烟枪无法正常通信。

然而，用户在使用过程中往往未必将烟弹安装到正确的位置，导致烟弹与烟枪的触点反接，导致两根传输线所传输的信号极性相反，影响电子烟的使用。

另外，由于烟弹或者烟枪接收到对方传输的信号后，往往需要对所接收到的信号进行解调，由于烟弹与烟枪之间的信号传输只有两根传输线，其中一根传输线用于传输方波信号，另一根传输线用于传输接地信号，对方波进行检测时，现有的技术是通过一个电压比较器进行检测，电压比较器的一个输入端接收方波信号，另一个输入端则需要接收基准电压。因此，现有的电子烟对方波信号的检测需要设置一个基准电压，基准电压的设置就需要在电路板上增加一个用于产生基准电压的模块，一方面需要更多的电子器件，导致生产成本的增加，另一方面，更多的电子器件导致电路板面积的增加，不利于电子烟的小型化。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种信号传输与极性无关的两线无极性双向通信电路。

本发明的第二目的是提供一种应用上述两线无极性双向通信电路的电子设备。

为实现本发明的第一目的，本发明提供的两线无极性双向通信电路包括无极性信号处理电路，用于接收第一信号传输线所传输的第一信号以及第二信号传输线所传输的第二信号，并将第一信号与第二信号进行无极性处理后，形成第一无极性信号与第二无极性信号；信号解调器，接收第一无极性信号与第二无极性信号，并对第一无极性信号与第二无极性信号进行解调，将解调信号输出至信号处理器，信号处理器应用解调信号生成调制参考信号；信号解调器，接收调制参考信号，并使用调制参考信号对第一信号与第二信号进行调制。

由上述方案可见，通过无极性信号处理电路对第一信号与第二信号进行无极性处理后，可以确保信号解调器接收到的信号必然是极性正确的信号，即使用户将第一模块与第二模块的触点反接，也不影响第一模块与第二模块的正常通信。

一个优选的方案是，无极性信号处理电路包括信号极性处理电路，信号极性处理电路包括第一开关器件、第二开关器件、第三开关器件以及第四开关器件；第一开关器件与第四开关器件的控制端接收第二信号，第二开关器件与第三开关器件的控制端接收第一信号；第一开关器件与第三开关器件接收第一信号，第二开关器件与第四开关器件接收第二信号，第一开关器件与第二开关器件输出第一无极性信号，第三开关器件与第四开关器件输出初始第二无极性信号。

由此可见，通过第一信号与第二信号分别控制四个开关器件的通断，并且通过设置四个开关器件的连接方式，可以确保第一模块与第二模块任意连接方式下，信号极性处理电路输出的第一无极性信号与初始第二无极性信号都是满足预设的极性要求，从而避免因第一模块与第二模块的触点反接而导致电子设备无法正常工作的情况发生。

进一步的方案是，第一开关器件、第二开关器件、第三开关器件以及第四开关器件均为低电平导通的开关器件；或者第一开关器件、第二开关器件、第三开关器件以及第四开关器件均为高电平导通的开关器件。

可见，四个开关器件的都是同类型的开关器件，可以确保信号极性处理电路满足预设的信号逻辑要求。

更进一步的方案是，无极性信号处理电路还包括动态参考电压发生器，动态参考电压发生器接收初始第二无极性信号，并生成第二无极性信号并输出至信号解调器。

由此可见，通过对初始第二无极性信号进行动态参考电压的调整，可以使得生成的第二无极性信号的电平更加准确，方波信号的高电平与低电平更加明显

更进一步的方案是，动态参考电压发生器包括电压调整电路以及电压比较器；电压比较器的第一输入端接收初始第二无极性信号，电压调整电路接收初始第二无极性信号并进行电压调整后向电压比较器的第二输入端输出信号，电压比较器的输出端输出第二无极性信号。

由此可见，通过电压调整电路对输入至电压比较器的电压信号进行调整，仅仅使用一路输入的信号，即初始第二无极性信号即可以实现方波信号的检出，电压比较器不需要使用基准电压，从而节省动态参考电压发生器的电子器件的数量，降低电子设备的生产成本，也节省电路板的面积。

更进一步的方案是，电压调整电路为RC积分电路。可见，通过 RC积分电路可以将初始第二无极性信号的电压进行调节，例如在初始第二无极性信号为高电平的时候，RC积分电路输出的电压低于初始第二无极性信号的电压，当初始第二无极性信号为低电平的时候，RC积分电路输出的电压高于初始第二无极性信号的电压，这样，第二电压比较器以RC积分电路输出的电压作为比较的基准电压，满足电压比较的工作需求。

更进一步的方案是，信号调制器包括第五开关器件，第五开关器件的控制端接收调制参考信号，第五开关器件的连接在第一信号传输线与第二信号传输线之间。

由此可见，通过第五开关器件的通断，可以实现第一信号与第二信号的短接或者断路，从而实现对第一信号与第二信号的调制。

优选的，第五开关器件为高电平导通的开关器件或者低电平导通的开关器件。

更进一步的方案是，第一信号为方波信号，第二信号为接地信号；或者第一信号为接地信号，第二信号为方波信号。

为实现上述的第二目的，本发明提供的电子设备包括第一模块与第二模块，第一模块设置有上述的两线无极性双向通信电路，第一模块与第二模块之间通过两线无极性双向通信电路进行通信。

附图说明

图1是本发明电子设备实施例第一模块与第二模块的结构框图。

图2是本发明两线无极性双向通信电路实施例的结构框图。

图3是本发明两线无极性双向通信电路实施例中信号极性处理电路的电原理图。

图4是本发明两线无极性双向通信电路实施例中动态参考电压发生器的电原理图。

图5是本发明两线无极性双向通信电路实施例中电压调整电路的电原理图。

图6是本发明两线无极性双向通信电路实施例中信号调制器的电原理图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

本发明的两线无极性双向通信电路应用于具有两个模块的电子设备上，例如，电子设备是电子烟，电子烟具有烟弹与烟枪，烟弹与烟枪中的一个为第一模块，另一个为第二模块。当然，本发明的电子设备并不限于电子烟，还可以是具有两个模块的其他电子设备，例如智能手机与耳机、激光打印机与硒鼓芯片，优选的，其中一个模块为主控模块，另一个模块为被控模块。

参见图1，第一模块11与第二模块12之间进行双向通信，即第一模块11向第二模块12发送信号，第二模块12也向第一模块11发送信号。并且，第一模块11设置有两个触点，第二模块12也设置有两个触点，当第一模块11的两个触点与第二模块12的两个触点分别连接后，将实现第一模块11与第二模块12之间的通信。

在第一模块11内设置有两线无极性双向通信电路，参见图2，两线无极性双向通信电路设置有信号调制器21、信号极性处理电路22、动态参考电压发生器23、信号解调器24以及信号处理器25，其中，信号极性处理电路22和动态参考电压发生器23构成本实施例的无极性信号处理电路。

两线无极性双向通信电路设置有两根信号传输线，其中一根信号传输线为LA，用于传输第一信号AT，另一根信号传输线为LB，用于传输第二信号BT。其中，第一信号AT与第二信号BT中的一个为方波信号，另一个为接地信号，其中，方波信号为带有直流偏置的方波信号，即方波信号的低电平信号是比0伏高的电平信号。本实施例中，第二模块12向第一模块11输出第一信号AT与第二信号BT，第一模块11通过信号调制器11对第一信号AT与第二信号BT调制，经将调制后的信号返回至第二模块12。

信号调制器21连接在信号传输线LA与信号传输线LB之间，并且接收第一信号AT以及第二信号BT，信号调制器21还接收信号处理器25输出的调制参考信号Sfb，并使用调制参考信号Sfb对第一信号AT以及第二信号BT进行调制。

信号极性处理电路22接收第一信号AT以及第二信号BT，并对第一信号AT以及第二信号BT进行无极性处理，由此形成第一无极性信号以及初始第二无极性信号，第一无极性信号被输出至信号调制器 24，初始第二无极性信号输出至动态参考电压发生器23，由动态参考电压发生器23生成第二无极性信号并输出至信号解调器24。

信号解调器24接收第一无极性信号与第二无极性信号后，并对第一无极性信号与第二无极性信号进行解调，将解调信号输出至信号处理器，本实施例中，信号处理器25可以是MCU等器件，并且应用解调信号生成调制参考信号Sfb。由于信号解调器24以及信号处理器25 均采用已知的信号解调器以及信号处理器实现，其工作原理与现有的信号解调器以及信号处理器相同，在此不再赘述。

参见图3，信号极性处理电路22包括第一开关器件N1、第二开关器件N2、第三开关器件N3以及第四开关器件N4，本实施例中，第一开关器件N1、第二开关器件N2、第三开关器件N3以及第四开关器件 N4均为高电平导通的开关器件，例如P型场效应管。

从图3可见，第一开关器件N1与第四开关器件N4的控制端接收第二信号BT，第二开关器件N2与第三开关器件N3的控制端接收第一信号AT；第一开关器件N1与第三开关器件N3接收第一信号AT，第二开关器件N2与第四开关器件N4接收第二信号BT。并且，第一开关器件N1与第二开关器件N2输出第一无极性信号VSS，第三开关器件N3与第四开关器件N4输出初始第二无极性信号VDD。

具体的，第一开关器件N1的栅极与第四开关器件N4的栅极均接收第二信号BT，第二开关器件N2的栅极与第三开关器件N3的栅极接收第一信号AT，当第一信号AT为高电平，且第二信号BT为低电平信号时，第二开关器件N2导通，第一开关器件N1截止，第一无极性信号VSS输出的信号为第二开关器件N2输出的信号。由于第二开关器件N2接收第二信号BT，因此，第一无极性信号VSS为低电平信号。与此同时，第三开关器件N3导通，第四开关器件N4截止，初始第二无极性信号VDD的信号为第三开关器件N3输出的信号，由于第三开关器件接收的是第一信号AT，因此，初始第二无极性信号VDD 的信号为高电平信号。

当第一信号AT为低电平，且第二信号BT为高电平信号时，第二开关器件N2截止，第一开关器件N1导通，第一无极性信号VSS输出的信号为第一开关器件N1输出的信号。由于第一开关器件N1接收第一信号AT，因此，第一无极性信号VSS为低电平信号。与此同时，第三开关器件N3截止，第四开关器件N4导通，初始第二无极性信号 VDD的信号为第四开关器件N4输出的信号，由于第四开关器件接收的是第二信号BT，因此，初始第二无极性信号VDD的信号为高电平信号。

可见，不管第一信号AT是高电平信号还是低电平信号，也不管 BT是高电平信号还是低电平信号，第一无极性信号VSS均为低电平信号，而初始第二无极性信号VDD均为高电平信号。由于本实施例的方波信号为带有直流偏置的方波信号，即方波信号的低电平也是大于 0伏，而接地信号恒为0伏，因此，不管第一信号AT与第二信号BT 中哪一个是方波信号，第一无极性信号VSS恒为低电平，即接地信号，而初始第二无极性信号VDD恒为方波信号。

因此，即使用户将第一模块11的两个触点与第二模块12的两个触点反接，第一无极性信号VSS恒定输出低电平信号，即接地信号，初始第二无极性信号VDD恒定是输出方波信号，也就是说，即使第一模块11的两个触点与第二模块12的两个触点反接，信号解调器24接收到的信号的极性均是正确的。

当然，实际应用时，四个开关器件可以均是低电平信号，这样四个开关器件的导通情况相反，但也能够实现相同的功能。

由于第一模块11与第二模块12进行信号传输的过程中，方波信号可能会受到外界的干扰，例如电磁干扰等导致方波信号的波形出现畸变的情况，为了确保信号解调器24接收到的方波信号的波形较为规整，初始第二无极性信号VDD需要经过动态参考电压发生器23进行整形，形成第二无极性信号。

参见图4，动态参考电压发生器23包括电压调整电路28以及电压比较器U3，电压调整电路28接收初始第二无极性信号VDD，并对初始第二无极性信号VDD的电压进行调整，将调整后的信号输出至电压比较器U3的第二输入端，即反向输入端。电压比较器U3的第一输入端接收初始第二无极性信号VDD，电压比较器U3的第一输入端为正向输入端，电压比较器U3输出的信号为第二无极性信号。

电压调整电路28对初始第二无极性信号VDD的电压进行调整是生成一个在初始第二无极性信号VDD的高电平与低电平之间的电压信号，例如，初始第二无极性信号VDD的高电平为VDD_H，初始第二无极性信号VDD的低电平为VDD_L，则电压调整电路28输出的信号的电平在VDD_H与VDD_L之间。

具体的，电压调整电路28为一个RC积分电路，参见图5，电压调整电路28包括一个电阻R1与电容C1。当然，RC积分电路的具体结构有并不限于图5所示的结构，还可以采用已知的其他RC积分电路实现。当初始第二无极性信号VDD为高电平VDD_H时，由于电容 C1的作用，电压调整电路28输出的信号的电压比高电平VDD_H低；当初始第二无极性信号VDD为低电平VDD_L时，由于电容C1的作用，电压调整电路28输出的信号的电压比低电平VDD_L高。

这样，当初始第二无极性信号VDD为高电平VDD_H时，电压比较器U3的第一输入端接初始第二无极性信号VDD，第二输入端接收电压调整电路28输出的信号，因此，第一输入端的信号电压高于第二输入端的信号的电压，因此，电压比较器U3输出高电平信号。当初始第二无极性信号VDD为低电平VDD_L时，电压比较器U3的第一输入端接初始第二无极性信号VDD，第二输入端接收电压调整电路28 输出的信号，因此，第一输入端的信号电压低于第二输入端的信号的电压，因此，电压比较器U3输出低电平信号。

可见，电压比较器U3输出的信号跟随初始第二无极性信号VDD 的高低电平变化，即形成的第二无极性信号与初始第二无极性信号 VDD的高低电平保持一致。但由于电压比较器U3输出的信号高电平、低电平的电压保持稳定，且高低电平切换灵敏，使得输出的第二无极性信号的波形更加规整，实现信号波形的整形。

信号解调器24应用第一无极性信号与第二无极性信号进行解调，获得解调后的信号，并将解调后的信号输出至信号处理器25，信号处理器25形成调整参考信号Sfb，调整参考信号Sfb输出至信号调制器 21。参见图6，信号调制器21具有第五开关器件N5，第五开关器件 N5为高电平导通的开关器件，例如使用P型场效应管。第五开关器件N5的栅极接收调整参考信号Sfb，漏极和源极分别连接第一信号传输线LA与第二信号传输线LB。

当调整参考信号Sfb为高电平信号时，第五开关器件N5导通，第一信号AT与第二信号BT短路，由于第一信号AT与第二信号BT中的一个为接地信号，因此当第五开关器件N5导通时，相当于方波信号被短路，信号调制器21输出的信号为两路接地信号。信号调制器21输出的信号被第二模块12接收，因此第二模块12接收到的信号为两路接地信号。

当调整参考信号Sfb为低电平信号时，第五开关器件N5截止，第一信号AT与第二信号BT不会短路，因此第一信号AT与第二信号 BT的波形不会发生变化，并直接返回至第二模块12。因此，通过对调整参考信号Sfb的电平进行调整，可以实现对第一信号AT与第二信号BT的调制。

当然，第五开关器件也可以是低电平导通的器件，这并不影响对第一信号AT与第二信号BT的调制。

可见，通过设置无极性信号处理电路，即使将第一模块11与第二模块12的触点反接，也不会影响两个模块之间的信号传输，方便用户的使用。另外，由于动态参考电压发生器仅仅使用一路输入信号即可以实现方波信号的检出，可以减少电路所使用的电子器件，降低电子设备生产成本的同时，还能够节省电路板的面积，有利于电子设备的小型化。

最后需要强调的是，本发明不限于上述实施方式，例如信号极性处理电路所使用的开关器件的类型的变化，或者，调制电路具体电路结构的改变，这些改变也应该包括在本发明权利要求的保护范围内。