一种半双工数据通讯系统的制作方法

本发明涉及通信，具体涉及一种半双工数据通讯系统。

背景技术：

1、在车载音频传输系统中，为简化线束设计，常采用链式拓扑结构连接各通讯设备(节点)，传输链路上可以包括多个通讯设备，例如第一通讯设备与第二通讯设备相连，第二通讯设备与第三通讯设备相连，每个通讯设备分别与各自的处理器/麦克/功放等外部设备/模块相连。

2、当第一通讯设备有数据发送给第三通讯设备时，可先发送给第二通讯设备，再由第二通讯设备发送给第三通讯设备，第二通讯设备也可接收来自与其相连的外部设备的数据，并发送给第三通讯设备。

3、为节省线材，车载音频传输系统中往往没有专门用于传输时钟信号的时钟线，目前车载音频传输系统常采用分时传输的办法传输音频数据，每个时间片传输一个或多个音频采样点，系统在时间片之间的数据传输可能有间断，也就是说，时钟恢复电路不能依赖于数据的连续传输，不能采用类似于pcie、usb 3.0等协议的方法恢复时钟。

4、在一个传输链路上顺次含有第一通讯设备、第二通讯设备、第三通讯设备等多个通讯设备的车载音频传输系统中，为进行时钟恢复和数据传输所采用的一种方法为，第一通讯设备发送数据给第二通讯设备，第二通讯设备基于接收到的数据进行时钟与数据的恢复与接收(clockdatarecovery),并将恢复的时钟作为发送时钟发送数据给第三通讯设备，第三通讯设备在收到数据后，同样基于接收到的数据进行时钟与数据的恢复与接收(clockdata recovery)，并将恢复的时钟作为发送时钟。

5、采用这种方法，时钟恢复后生成的时钟比源时钟有一定抖动，传输链路上后一级通讯设备的时钟较前一级通讯设备的时钟有更大的时钟抖动，从而有更大的相位噪声，当传输链路上通讯设备级数较多时，最后一级通讯设备的时钟相位噪声较大，不易正确采样数据，导致较高的误码率。

6、在一个传输链路上顺次含有第一通讯设备、第二通讯设备、第三通讯设备等多个通讯设备的车载音频传输系统中，为进行时钟恢复和数据传输所采用的第二种方法为，第一通讯设备发送数据给第二通讯设备，第二通讯设备基于接收到的数据进行时钟与数据的恢复与接收(clock datarecovery),第二通讯设备采用本地时钟生成电路生成发送时钟将数据发送给第三通讯设备，发送时钟不依赖于第二通讯设备从第一通讯设备接收到的数据。

7、采用这种方法，后一级通讯设备的时钟相位噪声并不会随着通讯设备级数的增加而增大，误码率较低。然而对于音频系统还需要传输音频数据的采样信号，其包含了采样频率及相位。

8、目前缺乏一种时钟相位噪声不会随着通讯设备级数的增加而增大，误码率较低，且能够传输数据采样频率及相位的传输系统与方法。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是，如何既可以让时钟相位噪声不会随着传输系统中通讯设备级数的增加而增大，而系统又能够传输多种采样频率的音频数据。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

3、作为本发明的一种从通讯设备，包括上游设备接口模块、数据帧同步信号恢复模块、本地时钟生成模块、外设接口模块，上游设备接口模块通过上行链路连接着上游设备，上游设备发送第一信号，上游设备接口模块通过上行链路从上游设备接收第一信号，上游设备接口模块通过上行链路发送第二信号到上游设备，所述第一信号包含同步帧，上游设备接口模块接收同步帧，数据帧同步信号恢复模块连接着上游设备接口模块，数据帧同步信号恢复模块根据接收到的同步帧恢复出数据帧同步信号，本地时钟生成模块生成第一本地时钟，上游设备接口模块发送第二信号的时钟为第一本地时钟，第一信号与第二信号在上行链路上分时传输。

4、优选地，从通讯设备还包含下游设备接口模块，下游设备接口模块通过下行链路连接着下游设备，下游设备接口模块通过下行链路发送第三信号到下游设备，下游设备接口模块通过下行链路从下游设备接收第四信号，所述从通讯设备将接收的同步帧通过下行链路包含于第三信号发送到下游设备，所述本地时钟生成模块还生成第二本地时钟，下游设备接口模块发送第三信号的时钟为第二本地时钟，第三信号与第四信号在下行链路上分时传输。

5、优选地，所述外设接口模块连接着外部设备，外设接口模块基于数据帧同步信号与外部设备进行通讯，包括：外设接口模块基于数据帧同步信号发送数据到外部设备、或从外部设备接收数据、或发送数据到外部设备并从外部设备接收数据；也可以包括：外设接口模块发送数据帧同步信号到外部设备。

6、优选地，所述从通讯设备为集成电路芯片，所述本地时钟生成模块根据本地参考时钟生成第一本地时钟，所述本地参考时钟由集成电路芯片片上无晶体参考时钟生成电路生成。

7、优选地，所述从通讯设备为集成电路芯片，所述本地时钟生成模块根据本地参考时钟生成第一本地时钟与第二本地时钟，所述本地参考时钟由集成电路芯片片上无晶体参考时钟生成电路生成。

8、优选地，所述同步帧的帧频与数据帧同步信号的频率之比为m/n，其中m和n均为正整数，所述数据帧同步信号恢复模块根据接收到同步帧的时序信号恢复出所述数据帧同步信号。

9、进一步地，所述同步帧包含序号域，序号域包含同步帧的顺序号，所述数据帧同步信号恢复模块根据序号域与接收到同步帧的时序信号恢复出所述数据帧同步信号。

10、优选地，所述同步帧包含相位域，相位域包含同步帧与数据帧同步信号的相位关系信息，所述数据帧同步信号恢复模块根据相位域恢复出所述数据帧同步信号。

11、优选地，所述同步帧包含相位域与计数域，相位域包含同步帧与数据帧同步信号的相位关系信息，计数域包含数据帧同步信号计数值，所述数据帧同步信号恢复模块根据相位域与计数域恢复出所述数据帧同步信号。

12、进一步地，所述同步帧的帧频独立于数据帧同步信号的频率。

13、优选地，所述第一信号还包含第一数据帧，从通讯设备接收第一数据帧，并将第一数据帧所包含的部分或全部数据发送到外部设备。

14、优选地，所述第一信号还包含第一数据帧，第三信号包含第三数据帧，从通讯设备接收第一数据帧，并将第一数据帧所包含的部分或全部数据包含于第三数据帧发送到下游设备。

15、优选地，所述外设接口模块连接着外部设备，所述第三信号包含第三数据帧，从通讯设备从外部设备接收数据，并将其中的部分或全部数据包含于第三数据帧发送到下游设备。

16、优选地，所述外设接口模块连接着外部设备，所述第一信号还包含第一数据帧，第三信号包含第三数据帧，从通讯设备接收第一数据帧，并且从通讯设备从外部设备接收数据，从通讯设备将第一数据帧所包含的部分或全部数据以及从通讯设备从外部设备接收的部分或全部数据包含于第三数据帧发送到下游设备。

17、优选地，所述外设接口模块连接着外部设备，所述第四信号包含第四数据帧，从通讯设备接收第四数据帧，并将第四数据帧所包含的部分或全部数据发送到外部设备。

18、优选地，所述第二信号包含第二数据帧，第四信号包含第四数据帧，从通讯设备接收第四数据帧，并将第四数据帧所包含的部分或全部数据包含于第二数据帧发送到上游设备。

19、优选地，所述第二信号包含第二数据帧，从通讯设备从外部设备接收数据，并将其中的部分或全部数据包含于第二数据帧发送到上游设备。

20、优选地，所述外设接口模块连接着外部设备，所述第二信号包含第二数据帧，第四信号包含第四数据帧，从通讯设备接收第四数据帧，并且从通讯设备从外部设备接收数据，从通讯设备将第四数据帧所包含的部分或全部数据以及从通讯设备从外部设备接收的部分或全部数据包含于第二数据帧发送到上游设备。

21、优选地，所述第二信号包含同步响应帧，上游设备接口模块接收到同步帧后，在预设的时间内向上游设备发送同步响应帧。

22、进一步地，所述上游设备接口模块接收到同步帧后，向上游设备发送同步响应帧的时间早于向上游设备发送的任何其他数据。

23、优选地，所述第四信号包含同步响应帧，从通讯设备发送包含于第三信号的同步帧后，根据在预设时间内是否收到包含于第四信号的同步响应帧，判断下行链路的状态。

24、作为本发明的一种主通讯设备，包括主机接口模块、下游设备接口模块、本地时钟生成模块，所述主机接口模块连接着主机，主机接口模块从主机接收数据帧同步信号，下游设备接口模块通过下行链路连接着下游设备，下游设备接口模块通过下行链路发送第一信号到下游设备，下游设备发送第二信号，下游设备接口模块通过下行链路从下游设备接收第二信号，所述第一信号包含同步帧，下游设备接口模块发送同步帧，同步帧包含数据帧同步信号信息，下游设备可以根据同步帧恢复出数据帧同步信号，本地时钟生成模块生成本地时钟，下游设备接口模块发送第一信号的时钟为本地时钟，第一信号与第二信号在下行链路上分时传输。

25、优选地，所述同步帧的帧频与数据帧同步信号的频率之比为m/n，其中m和n均为正整数。

26、进一步地，所述同步帧包含序号域，序号域包含同步帧的顺序号。

27、优选地，所述同步帧包含相位域，相位域包含同步帧与数据帧同步信号的相位关系信息。

28、优选地，所述同步帧包含相位域与计数域，相位域包含同步帧与数据帧同步信号的相位关系信息，计数域包含数据帧同步信号计数值。

29、进一步地，所述同步帧的帧频独立于数据帧同步信号的频率。

30、优选地，所述第一信号包含第一数据帧，主通讯设备接收来自主机的数据，并将其中的部分或全部数据包含于第一数据帧发送到下游设备。

31、优选地，所述第二信号包含第二数据帧，主通讯设备接收第二数据帧，并将第二数据帧所包含的部分或全部数据发送到主机。

32、优选地，所述主通讯设备在发送同步帧后的预设时间内，不向下游设备发送任何数据。

33、优选地，所述第二信号包含同步响应帧，主通讯设备发送同步帧后，根据在预设时间内是否收到同步响应帧，判断下行链路的状态。

34、优选地，所述主通讯设备为集成电路芯片，所述本地时钟生成模块根据本地参考时钟生成本地时钟，所述本地参考时钟由集成电路芯片片上无晶体参考时钟生成电路生成。

35、作为本发明的一种主通讯设备，包括下游设备接口模块、数据帧同步信号生成模块、本地时钟生成模块，所述数据帧同步信号生成模块生成数据帧同步信号，下游设备接口模块通过下行链路连接着下游设备，下游设备接口模块通过下行链路发送第一信号到下游设备，下游设备发送第二信号，下游设备接口模块通过下行链路从下游设备接收第二信号，所述第一信号包含同步帧，下游设备接口模块发送同步帧，同步帧包含数据帧同步信号信息，下游设备可以根据同步帧恢复出数据帧同步信号，本地时钟生成模块生成本地时钟，下游设备接口模块发送第一信号的时钟为本地时钟，第一信号与第二信号在下行链路上分时传输。

36、优选地，所述同步帧的帧频与数据帧同步信号的频率之比为m/n，其中m和n均为正整数。

37、进一步地，所述同步帧包含序号域，序号域包含同步帧的顺序号。

38、优选地，所述同步帧包含相位域，相位域包含同步帧与数据帧同步信号的相位关系信息。

39、优选地，所述同步帧包含相位域与计数域，相位域包含同步帧与数据帧同步信号的相位关系信息，计数域包含数据帧同步信号计数值。

40、进一步地，所述同步帧的帧频独立于数据帧同步信号的频率。

41、优选地，所述第一信号包含第一数据帧，主通讯设备基于数据帧同步信号生成数据，主通讯设备将其生成的数据包含于第一数据帧发送到下游设备。

42、优选地，所述第二信号包含第二数据帧，主通讯设备接收第二数据帧。

43、优选地，所述主通讯设备还包含主机接口模块，主机接口模块连接着主机，主机接口模块发送数据帧同步信号到主机。

44、进一步地，所述第一信号包含第一数据帧，主机基于数据帧同步信号生成数据，主通讯设备接收来自主机的数据，并将其中的部分或全部数据包含于第一数据帧发送到下游设备。所述第二信号包含第二数据帧，主通讯设备接收第二数据帧，并将第二数据帧所包含的部分或全部数据发送到主机。

45、优选地，所述主通讯设备在发送同步帧后的预设时间内，不向下游设备发送任何数据。

46、优选地，所述第二信号包含同步响应帧，主通讯设备发送同步帧后，根据在预设时间内是否收到同步响应帧，判断下行链路的状态。

47、优选地，所述主通讯设备为集成电路芯片，所述本地时钟生成模块根据本地参考时钟生成本地时钟，所述本地参考时钟由集成电路芯片片上无晶体参考时钟生成电路生成。

48、作为本发明的一种半双工数据通讯系统，包括第一通讯设备、第二通讯设备，第一通讯设备与第二通讯设备通过通讯链路相连，所述第一通讯设备包含下游设备接口模块，其通过通讯链路发送第一信号到第二通讯设备，并通过通讯链路从第二通讯设备接收第二信号，所述第二通讯设备包含上游设备接口模块，其通过通讯链路发送第二信号到第一通讯设备，并通过通讯链路从第一通讯设备接收第一信号，所述第一信号包含同步帧，第二通讯设备接收同步帧，第二通讯设备还包含数据帧同步信号恢复模块，数据帧同步信号恢复模块根据接收到的同步帧恢复出数据帧同步信号，第一通讯设备与第二通讯设备还分别包含本地时钟生成模块，第一通讯设备发送第一信号的时钟为第一通讯设备包含的本地时钟生成模块生成的第一通讯设备本地时钟，第二通讯设备发送第二信号的时钟为第二通讯设备包含的本地时钟生成模块生成的第二通讯设备本地时钟，第一信号与第二信号在通讯链路上分时传输。

49、优选地，所述第一通讯设备为主通讯设备，所述第二通讯设备为从通讯设备。

50、进一步地，所述第一通讯设备在发送同步帧后的预设时间内，不向下游设备发送任何数据。

51、优选地，所述第一通讯设备和第二通讯设备均为从通讯设备。

52、优选地，第二通讯设备还包含外设接口模块，外设接口模块连接着外部设备，外设接口模块基于数据帧同步信号与外部设备进行通讯。

53、进一步地，所述外设接口模块基于数据帧同步信号与外部设备进行通讯，包括：外设接口模块基于数据帧同步信号发送数据到外部设备、或从外部设备接收数据、或发送数据到外部设备并从外部设备接收数据；也可以包括：外设接口模块发送数据帧同步信号到外部设备。

54、优选地，所述第二信号包含同步响应帧，第二通讯设备接收到同步帧后，在预设的时间向第一通讯设备发送同步响应帧。

55、进一步地，所述第二通讯设备接收到同步帧后，向第一通讯设备发送同步响应帧的时间早于向第一通讯设备发送的任何其他数据。第一通讯设备发送包含于第一信号的同步帧后，根据在预设时间内是否收到包含于第二信号的同步响应帧，判断通讯链路的状态。

56、优选地，所述同步帧的帧频与数据帧同步信号的频率之比为m/n，其中m和n均为正整数，所述数据帧同步信号恢复模块根据接收到同步帧的时序信号恢复出所述数据帧同步信号。

57、进一步地，所述同步帧包含序号域，序号域包含同步帧的顺序号，

58、所述数据帧同步信号恢复模块根据序号域与接收到同步帧的时序信号恢复出所述数据帧同步信号。

59、优选地，所述同步帧包含相位域，相位域包含同步帧与数据帧同步信号的相位关系信息，所述数据帧同步信号恢复模块根据相位域恢复出所述数据帧同步信号。

60、优选地，所述同步帧包含相位域与计数域，相位域包含同步帧与数据帧同步信号的相位关系信息，计数域包含数据帧同步信号计数值，

61、所述数据帧同步信号恢复模块根据相位域与计数域恢复出所述数据帧同步信号。

62、进一步地，所述同步帧的帧频独立于数据帧同步信号的频率。

63、优选地，所述第一通讯设备为集成电路芯片，所述第一通讯设备包含的本地时钟生成模块根据第一通讯设备本地参考时钟生成第一通讯设备本地时钟，第一通讯设备本地参考时钟由包含于第一通讯设备的集成电路芯片片上无晶体参考时钟生成电路生成。

64、优选地，所述第二通讯设备为集成电路芯片，所述第二通讯设备包含的本地时钟生成模块根据第二通讯设备本地参考时钟生成第二通讯设备本地时钟，第二通讯设备本地参考时钟由包含于第二通讯设备的集成电路芯片片上无晶体参考时钟生成电路生成。

65、本发明提供一种半双工数据通讯系统，使得时钟相位噪声不会随着传输系统中通讯设备级数的增加而增大，且系统能够传输多种采样频率的音频数据，因而传输系统具有较低的误码率和较好的兼容性。