CN101894090B - 可自动调整收发次序的rs-485信号转换器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可自动调整收发次序的RS-485信号转换器，其包含有一RS485接口、一传送控制单元、一接收控制单元及一逻辑控制器；其中该传送及接收控制单元分别与RS485接口的输入端及输出端连接，而该逻辑控制器则包含有一本地传输请求端、一状态识别端及一传输请求端，其中该状态识别端连接至该接收控制单元，以依据状态识别端信号判断接收控制单元的接收状态，判断是否透过该传送控制单元使能RS485接口的传送状态；因此，本发明的使用者不必再依RS48传输线长度设定延迟时间，即可完全避免数据碰撞，使用更方便性。

Description

可自动调整收发次序的RS-485信号转换器

技术领域

本发明是一种RS-485信号转换器，尤指一种可自动调整收发次序的RS-485信号转换器。

背景技术

美国电子工业联盟(EIA)制定EIA-RS-232(RS232)、EIA-RS-485(以下称RS458)均为常见的串列通讯标准，其中后期制定的RS485是为了改善RS232通讯距离短(最大通讯距离15公尺)及传送速率低的缺点而设，即具有最大1219公尺的通讯距离及最高10Mb/s传输速率，因此RS485转换器及RS485传输线适用于距离远的计算机I/O连接用，如图5所示，若二台计算机40距离超过20公尺时，则大多采用RS485传输线20连接其I/O介面以进行通讯。

请进一步参阅图6所示，揭示其中一台计算机40采用RS485通讯架构，并进一步说明与另一台计算机的通讯过程。

首先计算机40包含有一中央处理器41及至少一UniversalAsynchronous Receiver/Transmitter(以下简称UART)50，其中该UART50包含有：

一控制电路51，透过总线与中央处理器41连接；

一波特率产生器52，连接至该控制电路51；

一数据传送单元53，连接至数据总线42，并包含有一传送用缓冲暂存区531及一传送用移位器532，该传送用缓冲暂存区531将计算机数据总线42的并列数据暂存，再由传送移位器531将暂存的并列数据，依序位元高低次序向外传送，达到并列数据转换为串列数据功能；

一数据接收单元54，连接至数据总线42，并包含一接收用缓冲暂存区541及一接收用移位器542，该接收用移位器542将外部传送来的串列数据依序存入该缓冲暂存区541中，由接收用缓冲暂存区541将并列数据输出至该数据总线42中，以达到串列数据转换为并列数据功能；及

一RS458接口56，包含有一接收端DI、一传送端RO、一使能端DE及一收发端TX/RX，其中该接收端DI连接至该数据传送单元52的输出端，而其传送端RO则是连接至该数据接收单元53的输入端，又该RS458接口50的使能端DE则连接至该数据传送单元53，由该数据传送单元53决定是否使能，而该收发端TX/RX则是供外部RS485传输线20连接。

请配合参阅图7所示，为二组RS485接口56连接示意图，由于RS485接口56仅包含单一收发端TX/RX，故二组RS485接口56必须采取半双工通讯方式，又加上二组RS485接口56的使能端DE为其对应的UART50的数据传送单元53所控制，故二台计算机40的UART50同时设定其对应连接的RS485接口50分别传送及接收状态，或接收及传送状态，才能顺利完成双方收发串列数据的目的。至于UART50设定其RS485接口51传送或接收状态乃由中央处理器41加以控制，是故目前衍生实际应用造成数据遗失问题。

由于RS485接口最长通讯距离可达1219公尺，而随着传输线线长不同串列数据传输时间亦不相同，一般使用者必须视实际使用的RS485传输线长度，使用计算机来设定RS485切换收发状态的延迟时间。意即，当计算机中央处理器透过UART判断已接收完毕外部串列数据时，且目前正有数据要透过RS485对外传送，会先延迟一段延迟时间后才设定该RS485接口为传送状态，避免尚有外部串列数据仍在传送中尚未接收完成，与发送数据产生碰撞而数据遗失或损壤的问题。

然而，设定上述延迟时间必须视现场使用RS485传输线长度而定，并且要大于实际串列数据的传送延迟时间，才能避免数据碰撞；若预估时间过长，则又相对拖延双方串列数据的传送时间；因此，在RS485应用愈趋普及情况下，如何能提供使用者更方便使用步骤，相信能有助于推广使用可支援长距离串列数据通讯用的RS485相关产品。

发明内容

有鉴于上述现有RS485接口因采用半双工通讯造成使用不便问题，本发明主要目的是提供一种可自动调整收发次序的RS-485信号转换器。

欲达上述目的所使用的主要技术手段，令可自动调整收发次序的RS-485信号转换器，其包含有：

一RS485接口，包含有一传送逻辑单元及一接收逻辑单元，其中该传送逻辑单元的输出端及接收逻辑单元的输入端共同连接至RS485传输线；

一传送控制单元，连接至该RS485接口的传送逻辑单元的输入端及使能端，并包含有一传送使能端及一数据接收端，其中该传送使能端连接至该RS485接口的传送逻辑单元的使能端；该传送控制单元于使能端接收使能信号后，亦输出一使能信号至该传送逻辑单元的使能端；

一接收控制单元，连接至该RS485接口的接收逻辑单元的输出端，并包含有一数据输出端及一接收状态输出端；及

一逻辑控制器，包含有一本地传输请求端、一状态识别端及一传输请求端，其中该状态识别端连接至该接收控制单元的接收状态输出端，该逻辑控制器依据状态识别端信号判断接收控制单元的接收状态，若接收控制单元为非接收状态，且本地传输请求端已有信号输入，该逻辑控制器自传输请求端输出使能信号，使能该传送控制单元。

由上述说明可知，本发明主要通过逻辑控制器依据接收状态及本地传输请求状态，决定是否产生该传送控制单元的使能信号，意即该逻辑控制器一旦判断该接收控制单元目前处于接收状态，纵使已接收本地传输请求信号，仍不使能该传送控制单元；如此一来，即能令本发明的RS485信号转换器自动切换收发状态，使用者不必再预估RS48传输线长度，再透过计算机设定延迟时间避免数据碰撞，而有效提升RS485的使用方便性，而使用RS485通讯时，更具有类似全双工通讯效果，更增添使用上的方便性。

又本发明又一目的是提供一种兼具RS422收发功能的RS-485信号转换器，亦即上述RS485接口进一步包含有一第二接收逻辑单元，其中该第一及第二接收逻辑单元的数据输出端透过一及闸连接至该接收控制单元，且该逻辑控制器进一步连接至第一接收逻辑单元的数据输出端；如此，不论是第一或第二接收逻辑单元输出串列数据，该接收逻辑控制单元均反应目前RS485接口为接收状态，再由逻辑控制器进一步判断该第一接收逻辑单元是否输出串列数据，以决定目前为RS422或RS485的通讯模式；若判断为RS485通讯模式，即令传送逻辑单元不再使能；如此，本发明可自动判断目前为RS485半双工或RS422全双工通讯，更增添使用上的方便性。

附图说明

图1为本发明第一较佳实施例方块图；

图2为本发明第二较佳实施例方块图；

图3为本发明第一图的时序图；

图4为本发明第三较佳实施例方块图；

图5为使用RS485传输线进行通讯的系统架构示意图；

图6为现有RS485的UART方块图；以及

图7为现有二组RS485连接的方块图。

具体实施方式

首先请参阅图1所示，为本发明可自动调整收发次序的RS-485信号转换器10的第一较佳实施，其包含有：

一RS485接口11，包含有一传送逻辑单元111及一接收逻辑单元112，其中该传送逻辑单元111的输出端及接收逻辑单元112的输入端可共同连接至RS485传输线20的双绞线21；

一传送控制单元12，连接至该RS485接口的传送逻辑单元111的输入端DI及使能端DE，并包含有一传送使能端EN及一数据接收端Din，其中该传送使能端EN连接至该RS485接口11的传送逻辑单元111传送使能端DE；该传送控制单元于使能端接收使能信号后，亦输出一使能信号至该传送逻辑单元111传送使能端DE，而数据接收端Din供接收本地数据；于本实施例中，该数据接收端Din用以传送串列数据；

一接收控制单元13，连接至该RS485接口11的接收逻辑单元112的输出端RO1，并包含有一数据输出端Dout及一接收状态输出端Sr；于本实施例中，该数据输出端Dout用以传送串列数据，亦可传送并列数据用；及

一逻辑控制器14，包含有一本地传输请求端RTU、一状态识别端SR及一传输请求端RT，其中该状态识别端SR连接至该接收控制单元13的接收状态输出端Sr，该逻辑控制器14依据状态识别端SR信号判断接收控制单元13的接收状态，若接收控制单元13为非接收状态，且本地传输请求端RTU已有信号输入，该逻辑控制器14自传输请求端RT输出使能信号，使能该传送控制单元12。

请配合参阅图2所示，为本发明RS-485信号转换器10’第二较佳实施例，其大多结构与第一较佳实施例大致相同，惟上述传送控制单元可为UART的数据传送单元12’，而上述接收控制单元则可为UART的数据接收单元13’，并进一步包含有一控制电路15及一波特率产生器16，其中该控制电路15透过总线与计算机中央处理器连接，以控制波特率产生器16运作。

上述数据传送单元12’与该波特率产生器16连接，并包含有一传送用缓冲暂存区121及一传送用移位器122；因此，于本实施例中，该传送控制单元的数据接收端Din为一并列输入端，以与计算机数据总线连接，接收数据总线的序列数据。

上述数据接收单元13’与该波特率产生器16连接，并包含有一接收用缓冲暂存区131及一接收用移位器132；因此，于本实施例中，该接收控制单元的数据输出端Dout为一并列输出端，以与计算机数据总线连接，将接收用缓冲暂存区131读出并输出至计算机数据总线上。

本实施例逻辑控制器14的本地传输请求端RTU为UART的数据齐备信号端DATA READY。

由上述第二实施例可知，本发明可进一步整合成UART，构成一RS485并串数据转换器，此一并串数据转换器与计算机连接时，不必依赖计算机中央处理器控制，能即时视RS485收发状态，决定RS485接口的传送逻辑单元111是否使能。

以下请配合参阅图3所示，为第一较佳实施例的控制时序图，当目前RS485接口为接收状态，则该接收控制单元的接收状态端Sr会输出一高电位信号，此时该逻辑控制器的接收状态识别端SR因接收高电位信号，故不输出高电位的传输请求信号至传输请求端RT，此时，该接收控制单元是将RS485接口所接收到串列数据自数据输出端Dout输出。

当接收控制单元判断RS485接口已无串列数据输入，即令其接收状态输出端Sr呈低电位，此时该逻辑控制器的接收状态识别端SR的电位即由高电位转为低电位，并同时比对本地传输请求端RTU的电位。

若本地传输请求端RTU呈高电位，代表已有本地数据输入至该传送控制单元，并请求透过RS485接口进行传送，若为此一状态，则该逻辑控制器的传输请求端RT即输出高电位信号，对传送控制单元的使能端EN提供一使能信号；同时，该传送控制单元亦输出一使能信号EN至该RS485接口的传送逻辑单元的使能端DE，将RS485接口由接收状态设定为传送状态，将传送控制单元的本地数据Din透过RS485接口对外输出。

反之，当该逻辑控制器的接收状态识别端Sr的电位即由高电位转为低电位，而本地传输请求RT端呈低电位，则代表未有本地数据输入，而不必使能传送控制单元及RS485接口的传送逻辑单元；意即，该RS485接口不会输出串列数据至RS485传输线上，而呈闲置状态。

由上述动作说明可知，本发明虽提供RS485传输线连接以进行半双工通讯，但对使用者来说即为一种模拟为全双工通讯，使用上相当方便。请参阅图4所示，为本发明RS-485信号转换器10”第三较佳实施例，其大多结构与第一较佳实施例相同，惟上述该RS485接口11进一步包含有一第二接收逻辑单元112a，又该接收控制单元12进一步包含有一及闸133，该及闸133的二输入端分别连接至该第一及第二接收逻辑单元112，112a的数据输出端RO1，RO2。若使用者欲连接RS-422传输线30，则将RS-422传输线30另一条双绞线31连接至该第二接收逻辑单元112a，由于目前连接RS-422传输线以进行全双工通讯，故第一接收逻辑单元112的数据输出端RO1不会有数据输入而呈高电位信号；反之，该第二接收逻辑单元112a的数据输出端RO2输出低电位信号，此时，及闸输出一低电位信号至该逻辑控制器14，故接收控制单元13即判断目前为接收状态，而于该状态识别端SR输出一高电位信号至该逻辑控制器14，此时该逻辑控制器14进一步判断第一接收逻辑单元112的数据输出端RO是否正在接收串列数据，若否则代表目前为RS-422全双工通讯，而不取消该传输请求端RT输出至该传送控制单元12的使能信号；反之则代表目前为RS-485半双工通讯。

当使用者连接RS-485传输线，且RS485接口11正在接收串列数据时，该第二接收逻辑单元112a的数据输出端RO2即呈高电位，而第一接收逻辑单元112的数据输出端RO1即呈低电位，故使得该及闸133同样输出低电位信号至接收控制单元13，由接收控制单元13即判断目前为接收状态，因此该逻辑控制器14会在收到来自状态识别端SR输出一高电位信号，而进一步判断第一接收逻辑单元112的数据输出端RO1是否输出串列数据，一旦判断第一接收逻辑单元112的数据输出端RO输出串列数据，则代表目前RS-485传输线通道已被占据，而停止该传输请求端RT输出至该传送控制单元12的使能信号，亦即不再使能该传送逻辑单元111。

如此，本发明可自动判断目前为RS485半双工或RS422全双工通讯，而使用RS485通讯时，更具有类似全双工通讯效果，更增添使用上的方便性。

Claims (5)

1.一种可自动调整收发次序的RS-485信号转换器，其特征在于包含有：

一RS485接口，包含有一传送逻辑单元及一接收逻辑单元，其中该传送逻辑单元包含有一传送使能端，且该传送逻辑单元的输出端及接收逻辑单元的输入端共同连接，并供一RS485传输线连接；

一传送控制单元，连接至该RS485接口的传送逻辑单元的输入端及使能端，并包含有一传送使能端及一数据接收端，其中该传送使能端连接至该RS485接口的传送逻辑单元的传送使能端；该传送控制单元于使能端接收使能信号后，亦输出一使能信号至该传送逻辑单元传送使能端，而该数据接收端供接收本地数据；

一接收控制单元，连接至该RS485接口的接收逻辑单元的输出端，并包含有一数据输出端及一接收状态输出端；及

一逻辑控制器，包含有一本地传输请求端、一状态识别端及一传输请求端，其中该状态识别端连接至该接收控制单元的接收状态输出端，该逻辑控制器依据状态识别端信号判断接收控制单元的接收状态，若接收控制单元为非接收状态，且本地传输请求端已有信号输入，该逻辑控制器自传输请求端输出使能信号，使能该传送控制单元。

2.根据权利要求1所述的可自动调整收发次序的RS-485信号转换器，其特征在于，该传送控制单元的数据接收端以及该接收控制单元的数据输出端用以传送串列数据。

3.根据权利要求1所述的可自动调整收发次序的RS-485信号转换器，其特征在于，进一步包含有一控制电路及一波特率产生器，其中该控制器透过总线与计算机中央处理器连接，以控制波特率产生器；其中：

上述传送控制单元，与该波特率产生器连接，并包含有一传送用缓冲暂存区及一传送用移位器，而该数据接收端为一并列输入端，以接收序列数据；及

上述接收控制单元，与该波特率产生器连接，并包含有一接收用缓冲暂存区及一接收用移位器，而该数据输出端为一并列输出端，以将接收用缓冲暂存区读出并对外输出。

4.根据权利要求1至3任一项所述的可自动调整收发次序的RS-485 信号转换器，其特征在于，该逻辑控制器产生输出使能信号方式包含有：

判断目前RS485接口状态；

于接收状态下，该接收状态识别端收到该接收控制单元的接收状态端所输出一高电位信号，故不输出高电位信号至传输请求端；

于非接收状态下，该接收状态识别端收到接收控制单元的接收状态端所输出一高电位信号，并进一步比对本地传输请求端的电位；

若本地传输请求端呈高电位，即输出高电位信号至该传输请求端，以对传送控制单元的使能端提供一使能信号；同时，该传送控制单元亦输出一使能信号至该RS485接口的传送逻辑单元的使能端，将RS485接口由接收状态设定为传送状态；及

若本地传输请求端呈低电位，则不输出高电位信号至传输请求端，令该RS485接口呈闲置状态。

5.根据权利要求4所述的可自动调整收发次序的RS-485信号转换器，其特征在于，该逻辑控制器产生输出使能信号方式包含有：

判断目前通讯状态，当该闸输出一低电位信号时，该逻辑控制器接收该接收控制单元的状态识别端输出一高电位信号，再进一步判断第一接收逻辑单元的数据输出端是否输出串列数据，若是则代表目前为RS-485模拟全双工通讯状态，并进入第(1)控制程序；反之，判断为RS-422全双工通讯状态断，并进入第(2)控制程序：

(1)判断目前RS485接口状态：

于接收状态下，该接收状态识别端收到该接收控制单元的接收状态端所输出一高电位信号，故不输出高电位信号至传输请求端；

于非接收状态下，该接收状态识别端收到接收控制单元的接收状态端所输出一高电位信号，并进一步比对本地传输请求端的电位；

若本地传输请求端呈高电位，即输出高电位信号至该传输请求端，以对传送控制单元的使能端提供一使能信号；同时，该传送控制单元亦输出一使能信号至该RS485接口的传送逻辑单元的使能端，将RS485接口由接收状态设定为传送状态；及

若本地传输请求端呈低电位，则不输出高电位信号至传输请求端，令该RS485接口呈闲置状态；

(2)判断目前RS422接口状态：

输出高电位信号至该传输请求端，以对传送控制单元的使能端提供一 使能信号。 

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