CN101582056B - 终端处理方法、自动终端处理方法及装置及信号传输终端 - Google Patents

Abstract

本方式是在串行连接的多个信号传输终端的信号传输系统内对最终级的信号传输终端进行防止信号反射的终端处理的方式。在各信号传输终端内部的CPU中，设置向后级侧请求应答的功能，从该后级侧接收应答的功能，在没有接收对所述请求的应答时，对该自己的终端输出部进行自动终端处理的功能。信号传输终端能够根据不能接收所述应答的情况，判断在信号传输系统内是最终级的信号传输终端，用终端电阻对该自己的终端输出部进行自动终端处理。

Description

终端处理方法、自动终端处理方法及装置及信号传输终端

技术领域

本发明涉及在串行连接多个信号传输终端的信号传输系统内，利用终端电阻对最终级的信号传输终端进行终端处理的方式及具备该方式的信号传输终端。 

背景技术

作为信号传输系统，例如有采用RS-485接口的高速型的数字信号传输系统。关于该接口，被EIA(Electronics Industries Association)标准化的RS-232、RS-422、RS-423、RS-449及RS-485等广为人知。而且，RS-485被认为是RS-422的改良版。在采用该RS-485的数字信号传输系统中，由于用高速传输数据，所以如果阻抗不匹配，就会产生传输信号的多重反射，导致传输信号的波形失真，出现传输出错(信号错误等)。 

下面，参照图5，讲述现有技术的终端处理方式。 

例如3个信号传输终端1、2、3，串行连接后构成1个信号传输系统4。在这种信号传输系统4中，最终级的信号传输终端3通常用旨在实现阻抗匹配的终端电阻7进行终端处理。 

该终端处理，是用终端电阻7对信号传输终端3的终端输出部3a与信号传输系统4的接地6进行连接和处理。 

经过该终端处理后，能够防止由最终级的信号传输终端3向前级侧的由于阻抗不匹配而产生信号等反射，在信号传输系统4内，有数据错误等的信号被传输的现象。 

可是，往往忘记连接终端电阻。因此，信号传输系统的通信不稳定的情况时有发生。另外，还难以完全杜绝忘记连接终端电阻的现象。 

此外，关于终端电阻，例如可以参照特开平6-104795号公报及特开2000-78209号公报。 

发明内容

因此，本发明的主要目的在于提供为了消除忘记连接终端电阻的担心而自动地进行终端处理的方式。 

在本发明中，通过在系列连接的多个信号传输终端中，设置向后级侧请求应答的功能、从该后级侧接收应答的功能、在没有接收所述应答时对该自己的终端输出部进行自动终端处理的功能，从而对最终级的信号传输终端自动地进行防止信号反射的终端处理。 

所述信号传输终端，不局限于该名称。 

可以将终端适当地置换成装置、组件及其它。 

在本发明中，因为在信号传输终端中，设置向后级侧请求应答的同时，在没有从该后级侧接收应答时对该本身的终端输出部进行自动终端处理的功能，所以用户本身不必担心在信号传输系统内出现忘记对最终级的信号传输终端进行的终端处理的情况。 

在本发明中，理想的样态是各信号传输终端，作为防止信号反射的终端操作系统组件，内置终端电阻；使用所述终端电阻，进行自动终端处理。 

在该终端处理中，使用终端电阻。 

该终端电阻，既可以是厚膜的电阻，也可以是薄膜的电阻。 

另外，该终端电阻，还可以是由半导体材料构成的电阻。 

在本发明中，理想的样态是具备在接收所述应答时将各信号传输终端的终端输出部与后级侧连接、没有接收所述应答时与终端电阻侧连接的单元。 

附图说明

图1是表示实施本发明的实施方式涉及的终端处理方式的信号传输系统的电路图。 

图2A是放大显示图1的信号传输终端的主要部位的图形。 

图2B是放大显示图1的信号传输终端的主要部位的图形。 

图3是表示实施本发明的其它实施方式涉及的终端处理方式的信号传输系统的电路图。 

图4是放大显示图3的信号传输终端的主要部位的图形。 

图5是现有技术的信号传输系统的电路图。 

下面，参照附图，讲述本发明涉及的实施方式。 

具体实施方式

(第1实施方式) 

图1表示实施第1实施方式的终端处理方式的信号传输系统。参照该图，多个例如3个信号传输终端11、12、13被串行连接。这样，这些信号传输终端11、12、13构成1个信号传输系统14。 

信号传输终端11、12、13，分别内置CPU15、通信接口16、继电器电路17和多个终端电阻18、19。 

各信号传输终端11、12、13各自的通信接口16，用RS485等信号传输电缆22连接。 

各信号传输终端11、12、13的CPU15，通过彼此的通信接口16作媒介，互相传输处理信号。 

在第1实施方式中，信号传输终端13在该信号传输系统4内，成为最终级的信号传输终端。 

继电器电路17，具备驱动电路171、继电器线圈172和继电器接点173。 

驱动电路171应答来自CPU15的控制信号，通电控制继电器线圈172。 

继电器线圈172被通电后，驱动继电器接点173。 

继电器接点173，包含与通信接口16的输出部16a连接的可动接点mc、与后级侧的信号传输终端11、12、13的通信接口16连接的固定接点sc1、与第1终端电阻18连接的固定接点sc2、与第2终端电阻19连接的固定接点sc3。 

可动接点mc在继电器线圈172未被通电时，与固定接点sc1～sc3中的固定接点sc1连接。 

可动接点mc在继电器线圈172被通电后，则与固定接点sc2、sc3中的某一个选择性地连接。 

在该选择连接中，CPU15具有有关具备阻抗匹配所需的电阻值的终端电阻18、19的内部数据。CPU15按照该数据，给予继电器驱动电路171继电器控制信号。继电器驱动电路171与该继电器控制信号对应地通电，进行所述旨在选择连接的继电器驱动。 

在以上的结构中，在第1实施方式中，在所述信号传输系统14内的最终级的信号传输终端13中，自动地进行防止信号反射的终端处理。 

下面，对此进行详述。 

首先，各信号传输终端11、12、13各自的CPU15，具有3个功能。 

第1个功能，是从CPU15本身来说，从通信端口OUT向成为后级侧的信号传输终端发送、输出请求应答的请求信号的功能。 

第2个功能，是向通信端口IN接收、输入来自该后级侧的应答信号的功能。 

第3个功能，是在没有接收对于所述请求信号OUT的应答信号IN时，对该自己的终端输出部16a自动终端处理的功能。 

CPU15具有这3个功能地装入程序。 

例如信号传输终端12时，其CPU15从通信端口OUT向后级侧的信号传输终端13的CPU15的通信端口IN发送、输出请求信号。于是，信号传输终端13的CPU15向从本身来说为前级侧的信号传输终端12的CPU15的通信端口IN发送应答信号。 

在信号传输终端12中，能够从后级侧的信号传输终端13接收输入应答信号IN。这样，信号传输终端12能够判断该终端12本身在信号传输系统14内不是最终级的信号传输终端。 

这时，信号传输终端12的CPU15，如图2A所示，向本身的继电器电路17输出与其对应的控制信号。 

继电器电路17应答该CPU1的控制信号，利用驱动电路171，向继电器线圈172通电，从而将继电器接点173中的可动接点mc与固定接点sc1连接。 

这样，在该信号传输终端12中，信号传输终端12的通信接口16的输出部16a，与后级的信号传输终端13的通信接口16连接，进行信号传输。 

接着，信号传输终端13时，其CPU15从通信端口OUT向后级侧不存 在的信号传输终端发送、输出请求信号。可是，CPU15即使向后级侧输出请求信号，也不能够从该后级侧接收应答信号。这样，在CPU15中，能够判断信号传输终端13在信号传输系统14内是最终级的信号传输终端。 

这时，信号传输终端13的CPU15，如图2B所示，向继电器电路17输出与其对应的控制信号。继电器电路17应答该控制信号，利用驱动电路171，向继电器线圈172通电，从而将继电器接点173中的可动接点mc与固定接点sc2或sc3连接。 

这样，在该信号传输终端13中，通信接口16的输出部16a，通过终端电阻18或19，与接地线侧连接。该接地线连接后，信号传输终端13的通信接口16的输出部16a就被终端处理。此外，信号传输终端13的CPU15预先根据连接所需的数据，选择与终端电阻18或19中的哪一个连接。 

综上所述，在第1实施方式中，各信号传输终端11、12、13各自的CPU15，利用上述3个功能，进行自动终端处理。这样，在第1实施方式中，就不需要担心出现忘记对信号传输终端13的输出部进行终端处理的情况。 

(第2实施方式) 

图3表示采用本发明的第2实施方式涉及的终端处理方式的信号传输系统。在该信号传输系统中，采用可编程逻辑控制器(PLC)。PLC被装入控制许多生产机器的控制系统后使用。作为PLC的周边的模块(PLC模块)，有电源模块、输入模块、输出模块、通信模块等。 

参照图3，对于PLC31而言，将多个例如2个PLC模块321、322作为信号传输终端，串行连接后构成1个信号传输系统。 

在PLC31和初级的PLC模块321之间、在初级和次级的PLC模块321、322之间，用请求信号线33a、33b、应答信号线34a、34b、数据信号线35a、35b连接。 

为了使说明简洁而示出2个PLC模块321、322。但是只要是多个就行，即使是2个以上的级数也能够连接。 

请求信号线33a、33b是将向后级侧传输请求信号REQ的线，应答信号线34a、34b是从后级侧向前级侧传输应答信号ACK的线 

数据信号线35a、35b由在PLC31和各级的PLC模块321、322之间传输PLC1的梯形程序的执行命令及地址和其它数据信号的传输线构成，可以称作“总线”。 

在以上的部件中，PLC31在梯形程序的执行命令之前，通过请求信号线33a、33b作媒介，将请求信号REQ传输给PLC模块32a、32b，各PLC模块32a、32b，应答请求信号REQ，通过信号传输线34a、34b，向PLC31答复应答信号ACK。 

然后，PLC31在接收应答信号ACK之后，为了执行梯形程序的命令而传输规定比特的地址信号，接着通过数据信号线35a、35b作媒介，向各PLC模块321、322传输规定比特的数据信号。 

在以上的信号传输系统中，PLC31内置作为控制程序执行梯形程序的CPU31a。在该CPU31a的内部总线中，存放系统程序、梯形程序，或者在和其它使用的存储器31b、PLC模块321之间连接应答信号ACK的通信使用的通信接口31c及数据信号传输接口31d。 

各级的PLC模块321、322，在CPU32a和PLC31之间，具备请求信号、应答信号的通信使用的通信接口32b、配置(configuration)数据存储器32c、数据信号传输接口32d(32e为信号输出入部)、连接对象切换电路32f、由FPGA构成的终端电阻生成电路32g。 

配置数据存储器32c，存放旨在将在最终级的PLC模块中的数据信号传输接口32d的信号输出入部32e作为接地线的电阻终端的电阻块R的配置数据。电阻块R是适合于阻抗匹配的终端电阻。 

终端电阻生成电路32g从CPU32a输入表示自己的PLC模块是最终级的判断后，就从配置数据存储器32c中读出电阻块R的配置数据，还根据该读出的配置数据，生成电阻块R，并且利用该电阻块R，将在最终级的PLC模块中的数据信号传输接口32d的信号输出入部32e作为接地线32h的电阻终端。 

连接对象切换电路32f是为了按照来自CPU32a的命令，切换成为第1或第2连接对象的电路。 

第1连接对象，是利用在该终端电阻生成电路32g中生成的电阻块R，将信号输出入部32e与接地线32h连接时。在该第1连接对象中，用图4 示意性地表示的切换接点SW，与接点b侧连接。 

第2连接对象，是信号输出入部32e与后级的PLC模块的数据信号传输接口32d连接时。在该第2连接对象中，切换接点SW是接点a侧的连接。 

上述终端电阻生成电路32g，由现场可编程门阵列(FPGA)构成。FPGA具有许多较小的逻辑单元(逻辑块)和在这些逻辑单元之间纵横交错地构成的布线网。FPGA组合这些逻辑单元，在芯片内部的自由的布线区域进行连接后，能够实现自由度非常高的大规模的高速电路。在FPGA中，例如LUT(Look Up Table)结构的已经产品化。所谓“LUT”，是通过输入的组合获得预先决定的输出的存储器。在FPGA中，由内置了LUT和触发器及多路转换器的CLB(Configuration Logic Block)实现逻辑单元。LUT的结构与SRAM类似，容易高集成化，所以能够实现CPLD比更大规模的逻辑电路。 

但是，由于存储电路信息的部分是SRAM基础，所以切断电源后，电路信息就丢失。因此，设置为了保持电路信息的所述配置数据存储器32c，在投入电源的同时，将配置数据从配置数据存储器32c中下载到FPGA——终端电阻生成电路32g中。 

该配置数据，在实施方式中是电阻块R。将该下载动作称作“配置”。这样，形成FPGA-终端电阻生成电路32g。 

在以上的结构中，在实施方式中，在所述信号传输系统内的最终级的PLC模块322中，自动地进行防止信号反射的终端处理。 

下面，对此进行详述。 

首先，PLC31向初级的PLC模块321发送请求信号REQ。初级的PLC模块321在向后级的PLC模块322发送请求信号REQ的同时，还在向前级的PLC31答复应答信号ACK。 

后级的PLC模块322应答来自前级的PLC模块321的请求信号REQ后，向该前级的PLC模块321答复应答信号ACK的同时，还向后级的PLC模块发送请求信号REQ。 

这样，依次进行请求信号REQ的发送和应答信号ACK的答复。 

然后，在最终级的PLC模块322中，由于即使发送请求信号REQ也没 有应答信号ACK的答复，所以能够知道自己是最终级。 

此外，该最终级的知道方法，不局限于实施方式。 

这样，在最终级的PLC模块322中，不能够接收对于请求信号REQ的应答信号ACK时，对该自己的信号传输接口32d的信号输出入部32e进行自动终端处理。 

在最终级以前的PLC模块321中，如图4所示，由于接收对于请求信号REQ的应答信号ACK，所以不作为最后级，不对该自己的信号传输接口32d的信号输出入部32e进行自动终端处理，进行与后级侧PLC模块322的信号传输接口32d连接的处理。该连接处理，由连接对象切换电路32f进行。 

接着，PLC模块322时，其CPU32a由于向后级侧发送输出请求信号REQ，所以不能够从后级侧接收输入应答信号ACK，从而能够判断其本身在信号传输系统内是最终级。 

这时，PLC模块322的CPU32a如图4所示，向连接对象切换电路32f输出与其对应的控制信号。连接对象切换电路32f应答该控制信号，切换其连接对象，以便通过终端电阻生成电路32g使数据信号传输接口32d的信号输出入部32e与接地线32h连接。 

在最终级的PLC模块322中，因为利用终端电阻生成电路32g生成的电阻块R，将接口32d的信号输出入部32e与接地线32h连接，所以PLC模块322的信号输出入部32e就被终端处理。 

此外，通信接口32b不接收应答信号ACK时，CPU32a判断是最终级，向由FPGA构成的终端电阻生成电路32g输入自己是最终级的判断。 

在终端电阻生成电路32g中，应答该输入后，从配置数据存储器32c中输入配置数据，在内部生成电阻块R。 

这时，CPU32a利用连接对象切换电路32f，将信号输出入部32e与终端电阻生成电路32g连接，从而将该信号输出入部32e与接地线32h连接。 

这样，在最终级的PLC模块322中，没有从后级侧接收应答时，用电阻对该本身的信号输出入部32e进行自动终端处理，所以用户本身不必担心在信号传输系统内出现忘记对最终级的PLC模块322进行终端处理的情况。 

以上，对于最理想的具体例，详细地讲述了本发明。但是对于该理想的实施方式的部件的组合和排列，可以在不违背后文的《权利要求书》阐述的本发明的精神和范围的前提下，进行各种变更。 

Claims (10)

1.一种终端处理方法，对串行连接的多个信号传输终端进行终端处理，具有：

向后级侧请求应答的步骤；

从该后级侧接收应答的步骤；

在没有接收对所述请求的应答时，自动地利用终端电阻将自己的终端输出部与接地线连接进行防止信号反射的终端处理的步骤。

2.如权利要求1所述的终端处理方法，其特征在于：各信号传输终端内置终端电阻，在没有接收对所述请求的应答时，自动地进行利用所述终端电阻将该自己的终端输出部与接地线连接的终端处理。

3.如权利要求2所述的终端处理方法，其特征在于：通过切换，在接收所述应答时，将各信号传输终端的终端输出部与后级侧连接；在没有接收所述应答时，则将各信号传输终端的终端输出部与终端电阻连接。

4.如权利要求2所述的终端处理方法，其特征在于：包含电阻值不同的多个终端电阻，在进行终端处理之际，从多个终端电阻中选择适合于阻抗匹配的终端电阻。

5.一种自动终端处理方法，在信号传输系统中，多级的信号传输终端串行连接，各级的信号传输终端应答来自前级侧的请求信号后向后级侧发送请求信号，而且向前级侧回送应答信号，接收来自后级侧的应答信号，从而由信号输出部向后级侧传输数据信号，在最终级的信号传输终端中进行终端处理，防止数据信号反射到所述信号输出部，

各级的信号传输终端，在没有从后级侧接收应答信号时，判断自己是最终级的信号传输终端，自动生成终端处理用的电阻，并利用该电阻，将所述信号输出部与接地线连接，进行防止数据信号反射的终端处理。

6.一种自动终端处理装置，在信号传输系统中，多级的信号传输终端串行连接，各级的信号传输终端应答来自前级侧的请求信号后向后级侧发送请求信号，而且向前级侧回送应答信号，接收来自后级侧的应答信号，从而由信号输出部向后级侧传输数据信号，在最终级的信号传输终端中进行终端处理，防止数据信号反射到所述信号输出部，

各级的信号传输终端，具备：

第1电路，该第1电路判断是否从后级侧接收到对于向该后级侧发送的请求信号的应答信号；

第2电路，该第2电路根据来自第1电路的没有接收到应答信号的判断输入，判断自己是最终级的信号传输终端；

第3电路，该第3电路在第2电路得出自己是最终级的信号传输终端的判断时，自动生成终端处理用的电阻；和

第4电路，该第4电路利用由第3电路生成的电阻，将自己内的向后级侧的信号输出部与接地线连接，进行防止数据信号反射的终端处理。

7.如权利要求6所述的自动终端处理装置，其特征在于，第3电路，包含：

配置数据存储器，该配置数据存储器存放用于将信号输出部对接地线进行电阻终端化的电阻块R的配置数据；

现场可编程门阵列，该现场可编程门阵列应答从第2电路输入的判断结果，从配置数据存储器中读出电阻块R的配置数据，并且利用该读出的电阻块R，将信号输出部对接地线进行电阻终端化。

8.如权利要求7所述的自动终端处理装置，其特征在于：第2电路在接收到应答信号时，判断自己不是最终级的信号传输终端；

第3电路在从第2电路输入自己不是最终级的信号传输终端的判断时，将向后级侧的信号输出部与后级侧连接。

9.如权利要求6所述的自动终端处理装置，其特征在于：第3电路生成适合于阻抗匹配的终端电阻。

10.一种信号传输终端，多级串行连接后构筑信号传输系统，

所述信号传输终端具备：

第1电路，该第1电路判断是否从后级侧接收到对于向该后级侧发送的请求信号的应答信号；

第2电路，该第2电路根据来自第1电路的没有接收到应答信号的判断输入，判断自己是最终级的信号传输终端；

第3电路，该第3电路在第2电路得出自己是最终级的信号传输终端的判断时，生成终端处理用的电阻；和

第4电路，该第4电路在自己内的向后级侧的信号输出部与接地线之间连接由第3电路生成的电阻，进行终端处理，

第3电路，包含：

配置数据存储器，该配置数据存储器存放用于将信号输出部对接地线进行电阻终端化的电阻块的配置数据；和

现场可编程门阵列，该现场可编程门阵列应答由第2电路输入的判断结果，从配置数据存储器中读出电阻块的配置数据，并且利用该读出的电阻块，将信号输出部对接地线进行电阻终端化。

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