CN101188488B - 半双工通讯收发控制方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实现半双工通讯收发控制方法的半双工通讯收发控制装置含有中央处理器以及通讯模块，通讯模块和中央处理器的串行通讯接口对应连接，在中央处理器和通讯模块之间连接有收发控制电路，所述收发控制电路的控制输入接口COM_CONT1、COM_CONT2连接中央处理器的控制I/O输出接口，收发控制电路的输出控制接口CONT_OUT连接通讯模块的接收/发送控制接口。本发明半双工通讯收发控制装置成本低，简单实用，可以嵌入到任何一种半双工通讯设备的电路中对半双工通讯总线的可靠稳定运行提供有效支持，大大提高网络的稳定性，降低调试和维护的成本，为半双工通讯总线在其它方面可靠有效的应用提供的一个有效低廉解决方案，具有极好的推广应用价值。
Description
(一)技术领域：本发明涉及一种半双工通讯收发控制装置及方法。
(二)背景技术：当前各种现场总线应用领域，如中央空调计费，消防报警，三表集抄等应用领域，普遍采用半双工的现场总线，如采用RS485总线等现场总线。半双工总线有一个特点和要求，同一时刻只能有一台设备向总线发送数据，因此，任意总线设备在不响应主机通讯命令时必须处于接收状态，才能保障总线的无冲突和通讯的可靠性。由于现场复杂的情况，在现场总线施工、调试和后期使用中，出现总线因长期占用导致网络瘫痪一直是困扰技术开发和现场维护工作人员的问题，单元网络中只要有一个节点因故障处于发送状态，总线就会长期占用，导致该单元半双功通讯网络瘫痪。而在调试和维护中查找故障节点需要消耗大量人力、物力和时间。如果故障点处于接收状态则不会占用总线，也不会影响整个网络，这时排查故障节点的工作量就会大幅度降低，工作人员可以直接针对故障节点进行定点检查。
针对上述问题，以前技术上常用的做法是在设备的通讯上加保护，例如选用高标准的通讯芯片，加光电隔离，加防雷管等等措施。但是在实际应用中经常出现这样的情况：由于半双工通讯总线对从机的收发控制要求比较严格，采用单一的高低电平收发控制电路，当节点程序出现死机或硬件故障而一直输出单一电平时，收发控制脚控制信号变化随CPU控制脚输出的的高电平或低电平，一旦输出的电平控制通讯模块处于发送状态就会长期占用总线而影响总线的通讯。由于系统设备的死机，使得收发控制处于随机状态，一直或间隔的对总线干扰往往会造成网络瘫痪，造成网络瘫痪的几率还相当大。因此，即使采取上述措施仍然存在很大的通讯安全隐患。
(三)发明内容：
本发明针对现有技术存在的问题，设计制造出一种成本较低，具有高抗干扰性的半双工通讯收发控制装置及半双工通讯收发控制方法。
本发明采用的技术方案：
一种半双工通讯收发控制装置，含有为其提供工作电源的电源模块，中央处理器以及通讯模块，通讯模块和中央处理器的串行通讯接口对应连接，在中央处理器和通讯模块之间连接有收发控制电路，所述收发控制电路的控制输入接口COM_CONT1、COM_CONT2连接中央处理器的控制I/O输出接口，收发控制电路的输出控制接口CONT_OUT连接通讯模块的接收/发送控制接口。收发控制电路根据中央处理器的控制I/O输出接口输出唯一的特定电平才执行发送控制，即只有中央处理器的控制I/O同时输出唯一的反相电平时，通讯模块才处于发送状态，其它电平状态收发控制模块均处于接收状态，最大限度的保证总线不会为故障设备长期占用导致无法通讯。
所述的半双工通讯收发控制装置，收发控制电路采用光电隔离电路，通讯模块采用RS485通讯电路，光电隔离电路中光电耦合器的两个输入端分别对应连接中央处理器的两个或两组控制I/O输出接口，光电耦合器的输出端CONT_OUT连接RS485通讯电路中集成电路芯片MAX487的接收/发送控制接口
所述的半双工通讯收发控制装置，收发控制电路采用晶体三极管控制电路，两个耦合连接的晶体三极管其控制基极分别对应连接中央处理器的两个或两组控制I/O输出接口，NPN晶体三极管的集电极接电源，PNP晶体三极管的集电极输出端CONT_OUT连接通讯模块集成电路芯片MAX487的接收/发送控制接口。
所述的半双工通讯收发控制装置，收发控制电路采用集成运算放大器和与门逻辑电路，采用两个运算放大器构成两个比较器，其中一个比较器的同相输入端和另一个比较器的反相输入端分别对应连接中央处理器的两个或两组控制I/O输出接口，两个比较器的输出端分别接入一与门逻辑电路的两个输入端，与门逻辑电路的输出端CONT_OUT连接通讯模块集成电路芯片MAX487的接收/发送控制接口。
所述的半双工通讯收发控制装置，不仅对MAX487通讯模块有效，对其它产品如MAX485、SP485、SP487、SN75176等构成模块同样有效，可适用于所有的半双工通讯总线的收发控制。
一种含有所述半双工通讯收发控制装置的半双工通讯收发控制方法，其中 半双工通讯收发控制装置的通讯模块和中央处理器的串行通讯接口对应连接，中央处理器和通讯模块之间连接的收发控制电路的控制输入接口COM_CONT1、COM_CONT2连接中央处理器的两个或两组I/O控制输出接口，收发控制电路的输出控制接口CONT_OUT连接通讯模块的接收/发送控制接口，所述半双工通讯收发控制装置接入半双工总线通讯设备中，只有在半双工通讯收发控制装置的中央处理器的两个或两组I/O控制输出接口输出唯一组合的反相电平时，其中的收发控制电路才输出发送状态控制电平，通讯模块处于发送状态，实现半双工总线通讯设备的上行通讯。
所述的半双工通讯收发控制方法，收发控制电路在输入非前述唯一组合的反相电平信号时均输出接收状态控制电平，半双工总线通讯设备处于数据接收状态，以保证通讯总线不会因为设备出现故障而被长期占用。
所述的半双工通讯收发控制方法，在半双工总线通讯设备出现故障的情况下，所述半双工通讯收发控制装置的中央处理器响应所述故障信号，通过其两个或两组I/O控制输出接口输出非前述唯一组合的反相电平信号，使收发控制电路输出接收状态控制电平，半双工通讯设备处于数据接收状态，以保证通讯总线不会因为设备出现故障而被长期占用。
本发明的积极有益效果：
1、本发明半双工通讯收发控制方法及装置，对半双工通讯总线的可靠稳定运行提供有效支持，在现场半双工通讯总线的实际应用中，可以大大提高网络的稳定性，大幅度降低调试和维护的成本。本发明收发控制装置可以嵌入到任何一种半双工通讯设备的电路中，实现相同效果的通讯收发控制，为半双工通讯总线在其它方面可靠有效的应用提供的一个有效低廉解决方案。
2、本发明半双工通讯收发控制装置，电路设计合理，简单实用，成本低，使用维修方便，可以实现可靠的半双工通讯，具有极好的推广应用价值。
(四)、附图说明
图1：半双工通讯控制装置示意图
图2：半双工通讯控制装置收发控制电路之一
图3：半双工通讯控制装置收发控制电路之二
图4：半双工通讯控制装置收发控制电路之三
图5：半双工通讯控制装置CPU控制电路
图6：半双工通讯控制装置通讯和电源电路
图7：半双工通讯控制装置的另一种实施方式
(五)、具体实施方式：
实施例一：参见图1，本发明半双工通讯收发控制装置，含有电源模块为其提供工作电源，通讯模块和中央处理器的串行通讯接口对应连接，在中央处理器和通讯模块之间连接有收发控制电路，所述收发控制电路的控制输入接口COM_CONT1、COM_CONT2连接中央处理器的控制I/O输出接口，收发控制电路的输出控制接口CONT_OUT连接通讯模块的接收/发送控制接口。收发控制电路根据中央处理器的控制I/O输出接口输出的特定的电平信号执行相应的收、发转换控制。
本实施例具体实施方式参见图2、图5、图6，收发控制电路采用光电隔离电路，通讯模块采用RS485通讯电路，中央处理器CPU采用89S52，光电隔离电路中光电耦合器的两个输入端COM_CONT1、COM_CONT2分别对应连接中央处理器的P1.0和P2.0接口，光电耦合器的输出端CONT_OUT连接RS485通讯电路中集成电路芯片MAX487的接收/发送控制接口。
图6中J11为电源输入及通讯接口，电源接口向整个电路提供电源。图中U11为CPU，U1为光电耦合器，U12为通讯RS485总线通讯主芯片。装置的CPU通过收发控制电路可以控制通讯的接收和发送。在此实施例中，只有CPU正常工作且使COM_CONT1为高、COM_CONT2为低时，CONT_OUT输出为高，通讯电路向外部总线发送数据。CONT_OUT输出为低，通讯电路接收状态。例如芯片坏了，所有端口全为高或低，此时CONT_OUT输出为低，节点设备处于接收状态，不会干扰外部总线。采用光电隔离电路的该方案最为简洁有效。
实施例二：参见图1，图3、图5、图6，本实施例收发控制电路采用晶体三极管控制电路，两个耦合连接的晶体三极管其控制基极分别对应连接中央处理器的两个或两组控制I/O输出接口，NPN晶体三极管的集电极接电源，PNP晶体三极管的集电极输出端CONT_OUT连接通讯模块集成电路芯片MAX487的接收/ 发送控制接口。图中U11为CPU，TR1和TR2为三极管9013、9012，U12为通讯RS485总线通讯主芯片，J11为电源输入接口。
本实施例与实施例一的区别在于收发控制电路改为三极管控制，此种情况下原理和功能与实施例一相同，不再复述。这里利用的三极管的饱和工作区，依此特点达到需要的功能。
实施例三：参见图1，图4、图5、图6，本实施例半双工通讯收发控制装置，收发控制电路采用集成运算放大器和与门逻辑电路，采用两个运算放大器构成两个比较器，其中一个比较器的同相输入端和另一个比较器的反相输入端分别对应连接中央处理器的两个或两组控制I/O输出接口，两个比较器的输出端分别接入一与门逻辑电路的两个输入端，与门逻辑电路的输出端CONT_OUT连接通讯模块集成电路芯片MAX487的驱动输入接收/发送控制接口。图中U11为CPU，U12为通讯RS485总线通讯主芯片，J11为电源输入接口。本实施例与实施例一的区别在于收发控制电路改为运算放大器和与门逻辑电路控制。此种情况下原理和功能与实施例一相同，不在复述。这里利用的运算放大器的典型功能，构成两个比较器，末端用了一个与门逻辑电路处理信号，按此电路可达到需要的功能。
实施例四：参见图1、图2、图5、图6，本实施例半双工通讯收发控制装置，与实施例一稍有不同：即由中央处理器CPU的一组端口P1.0～P1.7共同连接光电耦合器的输入端COM_CONT1；中央处理器CPU的端口P2.0连接光电耦合器的另一输入端COM_CONT2。在此实施例中，只有CPU正常工作且使为P1.0～P1.7高、P2.0为低时，CONT_OUT输出为高，通讯电路向外部总线发送数据。其它情况CONT_OUT输出为低，通讯电路接收状态。例如芯片坏了，所有端口全为高或低，此时CONT_OUT输出为低，不干扰外部总线。
具体实施过程中，结合图1，可以把图2，3，4中的任意一个或几个收发控制电路的组合嵌入到其它产品的通讯控制电路中，以达到相同的功能，提高半双工通讯总线的可靠性。
实施例五：本实施例半双工通讯收发控制方法，含有所述半双工通讯收发控制装置，所述半双工通讯收发控制装置的通讯模块和中央处理器的串行通讯接口对应连接，中央处理器和通讯模块之间连接的收发控制电路的控制输入接口COM_CONT1、COM_CONT2连接中央处理器的两个或两组I/O控制输出接口，收发控制电路的输出控制接口CONT_OUT连接通讯模块的接收/发送控制接口，所述半双工通讯收发控制装置接入半双工总线通讯设备中，只有在半双工通讯收发控制装置的中央处理器的两个或两组I/O控制输出接口输出唯一组合的反相电平时，其中的收发控制电路才输出发送状态控制电平，通讯模块处于发送状态，实现半双工总线通讯设备的上行通讯。
参见图1、图2、图5、图7，由图示功能电路组成以U50为核心器件构成BUS总线，在此半双工通讯模块中，是半双工通讯但没有收发控制接口，仍然存在前面阐述的半双工通讯的潜在问题。此实施例中，收发控制电路的控制输出CONT_OUT控制通讯模块的发送端口，电路连接为：收发控制电路的控制输入接口COM_CONT1、COM_CONT2连接中央处理器的控制I/O输出接口P1.0和P2.0；收发控制电路的输出端CONT_OUT通过电阻连接光电耦合器U51的一个输入端CONT_OUT、光电耦合器的另一个输入端中央处理器的端口TXD。光电耦合器U51的输出端TXD2连接U50的对应接口TXD2。由此实现只有CPU正常工作且使为P1.0高、P2.0为低时，CONT_OUT输出为高，光电耦合器U51输入端才能工作，将端口TXD的信号同步传送到端口TXD2处，通过U50向总线发送数据。其它情况CONT_OUT输出为低，光电耦合器U51输入端不能工作，因此端口TXD的信号不能传送到端口TXD2，通讯数据不能传递，达到禁止向总线发送数据目的。
所述的半双工通讯收发控制方法，收发控制电路在输入非前述唯一组合的反相电平信号时均输出接收状态控制电平，半双工总线通讯设备处于数据接收状态，以保证通讯总线不会因为设备出现故障而被长期占用；在半双工总线通讯设备出现故障的情况下，所述半双工通讯收发控制装置的中央处理器响应所述故障信号，通过其两个或两组I/O控制输出接口输出非前述唯一组合的反相电平信号，使收发控制电路输出接收状态控制电平，半双工通讯设备处于数据接收状态，以保证通讯总线不会因为设备出现故障而被长期占用。
Claims (5)
1.一种半双工通讯收发控制装置，含有电源模块，中央处理器以及通讯模块，通讯模块和中央处理器的串行通讯接口对应连接，其特征是：在中央处理器和通讯模块之间连接有收发控制电路，所述收发控制电路的控制输入接口COM_CONT1、COM_CONT2连接中央处理器的控制I/O输出接口，收发控制电路的输出控制接口CONT_OUT连接通讯模块的接收/发送控制接口，所述收发控制电路采用光电隔离电路，通讯模块采用RS485通讯电路，光电隔离电路中光电耦合器的两个输入接口COM_CONT1、COM_CONT2分别对应连接中央处理器的两个或两组控制I/O输出接口，其中输入端COM_CONT1同时通过一限流电阻连接电源，所述光电耦合器的输出端CONT_OUT连接RS485通讯电路中集成电路芯片的接收/发送控制接口，该输出端CONT_OUT同时通过接地电阻接地，所述RS485通讯电路中集成电路芯片采用MAX487、MAX485、SP485、SP487或SN75176任意一种RS485通讯接口芯片。
2.一种半双工通讯收发控制装置，含有电源模块，中央处理器以及通讯模块，通讯模块和中央处理器的串行通讯接口对应连接，其特征是：在中央处理器和通讯模块之间连接有收发控制电路，所述收发控制电路的控制输入接口COM_CONT1、COM_CONT2连接中央处理器的控制I/O输出接口，收发控制电路的输出控制接口CONT_OUT连接通讯模块的接收/发送控制接口，所述收发控制电路采用晶体三极管控制电路，两个耦合连接的晶体三极管其控制基极分别通过限流电阻对应连接中央处理器的两个或两组控制I/O输出接口，两个耦合连接的晶体三极管中NPN晶体三极管的集电极接电源，NPN晶体三极管的发射极连接PNP晶体三极管的发射极，PNP晶体三极管的发射极和控制基极之间连接一反馈电阻，所述PNP晶体三极管的集电极输出端CONT_OUT连接通讯模块中集成电路芯片的接收/发送控制接口，所述集成电路芯片采用MAX487、MAX485、SP485、SP487或SN75176任意一种RS485通讯接口芯片，所述PNP晶体三极管的集电极输出端CONT_OUT同时通过一接地电阻接地。
3.一种半双工通讯收发控制装置，含有电源模块，中央处理器以及通讯模块，通讯模块和中央处理器的串行通讯接口对应连接，其特征是：在中央处理器和通讯模块之间连接有收发控制电路，所述收发控制电路的控制输入接口COM_CONT1、COM_CONT2连接中央处理器的控制I/O输出接口，收发控制电路的输出控制接口CONT_OUT连接通讯模块的接收/发送控制接口，所述收发控制电路采用集成运算放大器和与门逻辑电路，采用两个运算放大器构成两个比较器，其中一个比较器的同相输入端和另一个比较器的反相输入端分别对应连接中央处理器的两个或两组控制I/O输出接口，前者比较器的反相输入端和另一个比较器的同相输入端连接，两个比较器的输出端分别通过限流电阻接入一与门逻辑电路的两个输入端，所述与门逻辑电路的输出端CONT_OUT连接通讯模块中集成电路芯片的接收/发送控制接口，所述集成电路芯片采用MAX487、MAX485、SP485、SP487或SN75176任意一种RS485通讯接口芯片。
4.一种半双工通讯收发控制方法，在半双工总线通讯设备中采用半双工通讯收发控制装置，所述半双工通讯收发控制装置含有电源模块、中央处理器以及通讯模块，通讯模块和中央处理器的串行通讯接口对应连接，在中央处理器和通讯模块之间连接有收发控制电路，所述收发控制电路的控制输入接口COM_CONT1、COM_CONT2连接中央处理器的控制I/O输出接口，收发控制电路的输出控制接口CONT_OUT连接通讯模块的接收/发送控制接口，所述收发控制电路的控制输入接口COM_CONT1、COM_CONT2连接中央处理器的两个或两组I/O控制输出接口，收发控制电路的输出控制接口CONT_OUT连接通讯模块的接收/发送控制接口，其特征是：只有在半双工通讯收发控制装置的中央处理器的两个或两组I/O控制输出接口输出唯一组合的反相电平时，其中的收发控制电路才输出发送状态控制电平，通讯模块处于发送状态，实现半双工总线通讯设备的上行通讯；所述收发控制电路在输入非前述唯一组合的反相电平信号时均输出接收状态控制电平，半双工总线通讯设备处于数据接收状态，以保证通讯总线不会因为设备出现故障而被长期占用。
5.根据权利要求4所述的半双工通讯收发控制方法，其特征是：在半双工总线通讯设备出现故障的情况下，所述半双工通讯收发控制装置的中央处理器响应故障信号，通过其两个或两组I/O控制输出接口输出非前述唯一组合的反相电平信号，使收发控制电路输出接收状态控制电平，半双工通讯设备处于数据接收状态，以保证通讯总线不会因为设备出现故障而被长期占用。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| PB01 | Publication | ||
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C56 | Change in the name or address of the patentee |
Owner name: ZHENGZHOU CHUNQUAN ENERGY-SAVING CO., LTD. Free format text: FORMER NAME: CHUNQUAN NUANTONG ENERGY SAVING EQUIPMENT CO., LTD., ZHENGZHOU |
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| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 450001 Henan Province, Zhengzhou high tech Development Zone Chuk Street No. 6 Building 1 1 unit 8 floor No. 13 Patentee after: ZHENGZHOU CHUNQUAN ENERGY-SAVING Co.,Ltd. Address before: The road high tech Zone screen 450001 Henan province Zhengzhou City No. 20 Patentee before: ZHENGZHOU CHUNQUAN HVAC ENERGY SAVING EQUIPMENT Co.,Ltd. |
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Denomination of invention: Control method and device for half duplex communication receiving/transmission Effective date of registration: 20190124 Granted publication date: 20110817 Pledgee: Bank of Zhengzhou Limited by Share Ltd. Baihua Road Branch Pledgor: ZHENGZHOU CHUNQUAN ENERGY-SAVING Co.,Ltd. Registration number: 2019990000076 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20200729 Granted publication date: 20110817 Pledgee: Zhengzhou Bank Co.,Ltd. Changxi Lake New Area Branch Pledgor: ZHENGZHOU CHUNQUAN ENERGY-SAVING Co.,Ltd. Registration number: 2019990000076 |
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| PM01 | Change of the registration of the contract for pledge of patent right |
Change date: 20200729 Registration number: 2019990000076 Pledgee after: Zhengzhou Bank Co.,Ltd. Changxi Lake New Area Branch Pledgee before: Bank of Zhengzhou Limited by Share Ltd. Baihua Road Branch |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Half duplex communication transceiver control method and device Effective date of registration: 20210329 Granted publication date: 20110817 Pledgee: Zhongyuan re guarantee group technology Financing Guarantee Co.,Ltd. Pledgor: ZHENGZHOU CHUNQUAN ENERGY-SAVING Co.,Ltd. Registration number: Y2021980002181 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20220627 Granted publication date: 20110817 Pledgee: Zhongyuan re guarantee group technology Financing Guarantee Co.,Ltd. Pledgor: ZHENGZHOU CHUNQUAN ENERGY-SAVING Co.,Ltd. Registration number: Y2021980002181 |