CN102647268B - 半双工通讯收发控制装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种半双工通讯收发控制装置及其方法，该装置包括中央处理器电路、收发控制电路和半双工通讯模块，中央处理器电路与半双工通讯模块的串行通讯接口相连接；该方法在于：中央处理器电路的信号控制I/O输出接口连接收发控制电路的信号输入端以便分时发送跳变信号或电平信号，所述收发控制电路的控制信号输出端连接所述半双工通讯模块的收发控制端口以便将接收到的跳变信号转换成发送控制信号或将接收到的电平信号转换成接收控制信号并以此控制所述半双工通讯模块实现收发通讯。该装置具有设计科学、应用成本低、可靠性高的优点，该方法具有易于实现、无死机通讯故障的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种通讯装置及其方法，具体的说，涉及了一种半双工通讯收发控制装置及其方法。
背景技术
自EIA－485协议公布以来，以其协议、组网的灵活性和方便性，迅速在全世界各行业的仪器仪表中得到非常广泛的应用；RS485是一种半双工通讯的现场总线，在整个总线系统内，同一时刻只能有一个设备向总线发送数据，其它的设备必须处于接收状态；若同一时刻有两个及以上设备向总线发送数据时，就会导致总线冲突，进而引发网络瘫痪；所以，在现场整个总线系统内，一般有一台主机来管理总线，所有分机默认处于接收状态，主机分时对每一个分机发送命令，分机根据命令含义来决定是否需要切换到发送状态上传数据给主机；若某一台分机出现故障但其处于接收状态，则它不会影响总线上其它分机的通讯，所以故障排查较易；若某一台分机出现故障而导致其一直处于发送状态，就会导致整个总线通讯瘫痪，这种情况下要想快速定位故障，就困难得多；特别是当总线网络中的分机越多，则查找定位故障就越困难，就越耗时耗力。
目前，常见的485收发控制电路是这样的：用单片机的一个I/O口去控制通讯芯片的收发状态，在通讯线路上加一些保护电路，如：光电隔离、稳压管、防雷击管、共扼线圈等；但在实际应用中，往往会出现这样一种情况：当某一分机的单片机死机或出现其它故障时，会导致单片机的I/O口处于一个固定的低电平或高电平，当该I/O口电平正好使通讯芯片处于发送状态时，就会导致该分机始终占用总线而使整个总线通讯瘫痪；由此可见，用单片机的一个I/O口控制通讯芯片的收发状态，当单片机死机时，造成整个总线通讯瘫痪的故障概率为50%。
为了解决上述问题，现有技术提供了一种成本较低、具有高抗干扰性的半双工通讯收发控制装置及其方法，该技术利用单片机的二个或两组I/O输出接口去驱动收发控制装置，再由收发控制装置去控制通讯芯片收发状态；由于二个I/O口共有４组不同的电平组合输出，用其中的一组电平组合驱动收发控制装置使通讯芯片处于发送状态，而其它三组电平组合驱动收发控制装置使通讯芯片处于接收状态，这样，当单片机死机时，该二个I/O口输出的电平组合是随机的，但不管是４组中的哪一组，其概率都是25%。
可见，用二组I/O口控制会使总线故障的概率由50%降低到25%，大大降低了当单片机死机时通讯芯片处于发送状态的概率；由此类推，若用三个I/O或三个以上I/O口来控制的话，则总线故障的概率会更低；这种方法，虽然降低了当单片机死机时通讯芯片处于发送状态的概率，但是，并没有从根本上解决这个问题，且占用了太多的单片机I/O口资源。
为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种设计科学、应用成本低、可靠性高的半双工通讯收发控制装置，还提供了一种易于实现、无死机通讯故障的半双工通讯收发控制方法。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种半双工通讯收发控制装置，它包括中央处理器电路、用于信号转换的收发控制电路和半双工通讯模块，其中，所述中央处理器电路的串行通讯接口与所述半双工通讯模块的串行通讯接口相连接，所述中央处理器电路的信号控制I/O输出接口连接所述收发控制电路的信号输入端以便分时发送跳变信号或电平信号，所述收发控制电路的控制信号输出端连接所述半双工通讯模块的收发控制端口以便将接收到的跳变信号转换成发送控制信号或将接收到的电平信号转换成接收控制信号并以此控制所述半双工通讯模块实现收发通讯。
基于上述，所述半双工通讯模块采用RS485半双工通讯模块。
基于上述，所述收发控制电路是内部带有看门狗定时器功能的复位芯片。
基于上述，所述收发控制电路采用型号为TPS3820的复位芯片或者型号为TPS3823的复位芯片或者型号为TPS3824的复位芯片或者型号为X25043的复位芯片或者型号为X25045的复位芯片或者型号为MX705的复位芯片或者型号为MX708的复位芯片。
基于上述，它还包括通讯保障电路，所述通讯保障电路是与门逻辑电路，其中，所述中央处理器电路的与门控制I/O输出端连接所述与门逻辑电路的第一输入端，所述收发控制电路的控制信号输出端连接所述与门逻辑电路的第二输入端，所述与门逻辑电路的输出端连接所述半双工通讯模块的收发控制端口。
基于上述，它还包括同相器或反相器，所述收发控制电路的控制信号输出端连接所述同相器或所述反相器的输入端，所述同相器或所述反相器的输出端连接所述半双工通讯模块的收发控制端口。
基于上述，它还包括同相器或反相器，所述与门逻辑电路的输出端连接所述同相器或所述反相器的输入端，所述同相器或所述反相器的输出端连接所述半双工通讯模块的收发控制端口。
一种半双工通讯收发控制方法，在于：在半双工总线通讯设备中采用前述的半双工通讯收发控制装置；当中央处理器电路的信号控制I/O输出接口输出跳变信号时，所述收发控制电路的信号输入端检测到该跳变信号，并将该跳变信号转换成发送控制信号，然后，通过所述收发控制电路的控制信号输出端输出该发送控制信号给所述半双工通讯模块的收发控制端口，使所述半双工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；当中央处理器电路的信号控制I/O输出接口产生电平信号时，所述收发控制电路的信号输入端检测到该电平信号，并将该电平信号转换成接收控制信号，然后，通过所述收发控制电路的控制信号输出端输出该接收控制信号给所述半双工通讯模块的收发控制端口，使所述半双工通讯模块处于接收状态，实现半双工总线通讯设备的下行通讯。
基于上述，所述半双工通讯收发控制装置还包括通讯保障电路，所述通讯保障电路是与门逻辑电路，其中，所述中央处理器电路的与门控制I/O输出端连接所述与门逻辑电路的第一输入端，所述收发控制电路的控制信号输出端连接所述与门逻辑电路的第二输入端，所述与门逻辑电路的输出端连接所述半双工通讯模块的收发控制端口；所述收发控制电路是内部带有看门狗定时器功能的复位芯片；所述发送控制信号是高电平，所述接收控制信号是低电平；当中央处理器电路的信号控制I/O输出接口输出电平信号时，所述中央处理器电路的与门控制I/O输出端输出低电平信号，使所述与门逻辑电路的输出端输出低电平信号，进而使所述半双工通讯模块的收发控制端口处于低电平，继而，使所述半双工通讯模块处于接收状态，实现半双工总线通讯设备的下行通讯。
基于上述，当中央处理器电路的信号控制I/O输出接口输出跳变信号时，所述中央处理器电路的与门控制I/O输出端输出高电平信号，则所述收发控制电路的信号输入端检测到该跳变信号，并将该跳变信号转换成高电平信号，使所述与门逻辑电路的输出端输出发送控制信号，然后，通过所述与门逻辑电路的输出端输出该发送控制信号给所述半双工通讯模块的收发控制端口，使所述半双工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。
本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著进步，具体的说，本发明的有益效果是：
1、该半双工通讯收发控制装置增强了半双工总线通讯设备的通讯可靠性，即，当总线系统中某一台分机中的中央处理器出现死机故障时，该装置能使该分机的半双工通讯模块始终且可靠的处于接收状态，避免其干扰总线，影响总线通讯。
2、该半双工通讯收发控制装置通过增加通讯保障电路，通过所述半双工通讯收发控制方法的科学控制，可有效解决复位芯片延时的问题，使该半双工通讯收发控制装置及其方法能够满足更高更精确的通讯要求，进而确保总线通讯安全、畅通。
3、当总线上的设备出现故障时，易快速的查找和定位故障，大大减少现场维修人员的工作量和难度，从而节省了人力、物力和财力。
4、该半双工通讯收发控制装置具有设计科学、应用成本低、可靠性高的优点，其具有很好的应用价值。
5、该方法彻底解决了当中央处理器死机时可能导致的分机始终处于发送状态的通讯故障。
附图说明
图1是本发明的电路结构框图。
图2是实施例3的电路结构示意图。
图3是实施例4的电路结构示意图。
图4是实施例5的电路结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
实施例1
如图1所示，一种半双工通讯收发控制装置，它包括中央处理器电路、用于信号转换的收发控制电路和半双工通讯模块，其中，所述中央处理器电路的串行通讯接口与所述半双工通讯模块的串行通讯接口相连接，所述中央处理器电路的信号控制I/O输出接口连接所述收发控制电路的信号输入端CTRL_IN以便分时发送跳变信号或电平信号，所述收发控制电路的控制信号输出端CTRL_OUT连接所述半双工通讯模块的收发控制端口以便将接收到的跳变信号转换成发送控制信号或将接收到的电平信号转换成接收控制信号并以此控制所述半双工通讯模块实现收发通讯。
在一个时间间隔内，中央处理器电路的信号控制I/O输出接口不停的输出正跳变或负跳变信号，收发控制电路的信号输入端CTRL_IN检测到该跳变信号，使收发控制电路的控制信号输出端CTRL_OUT输出一个固定电平信号，进而使半双工通讯模块处于发送状态，而当中央处理器电路的信号控制I/O输出接口输出一个恒定不变的电平信号时，收发控制电路的信号输入端CTRL_IN因检测不到电平跳变，使收发控制电路的控制信号输出端CTRL_OUT输出一个与前述固定电平信号相反的固定电平信号，进而使半双工通讯模块处于接收状态。
很显然，在中央处理器电路正常工作过程中，当中央处理器电路的信号控制I/O输出接口不停的输出正跳变或负跳变信号，则半双工通讯模块处于发送状态，当中央处理器电路的信号控制I/O输出接口输出一个恒定不变的电平信号时, 则半双工通讯模块处于接收状态。当中央处理器电路因某种原因死机时，中央处理器电路的信号控制I/O输出接口处于一个固定的电平状态上，这时，收发控制电路的控制信号输出端CTRL_OUT会使半双工通讯模块处于接收状态，这样就彻底解决了因中央处理器电路死机而可能导致其占用总线而使总线无法通讯的难题。
需要特别说明的是，所述收发控制电路用于信号转换，即，能够将接收到的跳变信号转换成发送控制信号输出，或者能够将接收到的电平信号转换成接收控制信号输出；发送控制信号可以是高电平，接收控制信号可以是低电平，或者，发送控制信号可以是低电平，接收控制信号可以是高电平；凡是能够满足前述要求的电路或者功能模块或者集成芯片均应属于所述收发控制电路的定义范畴。
需要特别说明的是，所述跳变信号可以是正跳变信号，也可以是负跳变信号，或者二者的结合；另外，所述跳变信号也包括脉冲信号。
一种半双工通讯收发控制方法，在于：在半双工总线通讯设备中采用前述的半双工通讯收发控制装置；当中央处理器电路的信号控制I/O输出接口输出跳变信号时，所述收发控制电路的信号输入端检测到该跳变信号，并将该跳变信号转换成发送控制信号，然后，通过所述收发控制电路的控制信号输出端输出该发送控制信号给所述半双工通讯模块的收发控制端口，使所述半双工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；当中央处理器电路的信号控制I/O输出接口产生电平信号时，所述收发控制电路的信号输入端检测到该电平信号，并将该电平信号转换成接收控制信号，然后，通过所述收发控制电路的控制信号输出端输出该接收控制信号给所述半双工通讯模块的收发控制端口，使所述半双工通讯模块处于接收状态，实现半双工总线通讯设备的下行通讯。
实施例2
本实施例与实施例1的区别主要在于：所述半双工通讯模块采用RS485半双工通讯模块；所述RS485半双工通讯模块采用型号为MAX487的通讯芯片或型号为MAX485的通讯芯片或型号为SP485的通讯芯片或型号为SP487的通讯芯片或型号为SN75176的通讯芯片或型号为SN65HVD3082的通讯芯片。
实施例3
本实施例与实施例1、2的区别主要在于：所述收发控制电路是内部带有看门狗定时器功能的复位芯片；所述收发控制电路采用型号为TPS3820的复位芯片或者型号为TPS3823的复位芯片或者型号为TPS3824的复位芯片或者型号为X25043的复位芯片或者型号为X25045的复位芯片或者型号为MX705的复位芯片或者型号为MX708的复位芯片。
如图2所示，中央处理器电路的信号控制I/O输出接口与型号为TPS3820的复位芯片U2的WDI端口连接，即与复位芯片U2的信号输入端CTRL_IN连接，复位芯片U2的 端口，即控制信号输出端CTRL_OUT连接半双工通讯模块的收发控制端口。
实施例4
本实施例与实施例1、2、3的区别主要在于：如图3所示，它还包括通讯保障电路，所述通讯保障电路是与门逻辑电路U5，其中，中央处理器电路的信号控制I/O输出接口与型号为TPS3820的复位芯片U2的WDI端口连接，即与复位芯片U2的信号输入端CTRL_IN连接，所述中央处理器电路的与门控制I/O输出端连接所述与门逻辑电路U5的第一输入端，所述收发控制电路的控制信号输出端，即复位芯片U2的端口连接所述与门逻辑电路U5的第二输入端，所述与门逻辑电路U5的输出端连接所述半双工通讯模块的收发控制端口。
一种半双工通讯收发控制方法，在于：所述半双工通讯收发控制装置还包括通讯保障电路，所述通讯保障电路是与门逻辑电路，其中，所述中央处理器电路的与门控制I/O输出端连接所述与门逻辑电路的第一输入端，所述收发控制电路的控制信号输出端连接所述与门逻辑电路的第二输入端，所述与门逻辑电路的输出端连接所述半双工通讯模块的收发控制端口；所述收发控制电路是内部带有看门狗定时器功能的复位芯片；所述发送控制信号是高电平，所述接收控制信号是低电平；当中央处理器电路的信号控制I/O输出接口输出跳变信号时，所述中央处理器电路的与门控制I/O输出端输出高电平信号，则所述收发控制电路的信号输入端检测到该跳变信号，并将该跳变信号转换成高电平信号，使所述与门逻辑电路的输出端输出发送控制信号，然后，通过所述与门逻辑电路的输出端输出该发送控制信号给所述半双工通讯模块的收发控制端口，使所述半双工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；当中央处理器电路的信号控制I/O输出接口输出电平信号时，所述中央处理器电路的与门控制I/O输出端输出低电平信号，使所述与门逻辑电路的输出端输出低电平信号，进而使所述半双工通讯模块的收发控制端口处于低电平，继而，使所述半双工通讯模块处于接收状态，实现半双工总线通讯设备的下行通讯。
内部带有看门狗定时器功能的复位芯片作为收发控制电路使用，存在以下问题：当中央处理器电路的信号控制I/O输出接口输出的信号由跳变信号变为电平信号后，该复位芯片内部带有的看门狗定时器会产生一定延时，致使该复位芯片的信号输出端不能迅速从高电平变为低电平；尽管该延时较短，但是，短暂的延时会使需要及时接收的数据丢失，另外，对于半双工总线通讯设备而言，分机多的情况下，会严重影响总线整体通讯速度。正是基于此，该半双工通讯收发控制装置通过增加通讯保障电路，并通过本实施例所述半双工通讯收发控制方法的科学控制，可有效解决复位芯片延时的问题，使该半双工通讯收发控制装置及其方法能够满足更高更精确的通讯要求，进而确保总线通讯安全、畅通。
实施例5
本实施例与实施例1、2、3、4的区别主要在于：它还包括同相器或反相器，所述收发控制电路的控制信号输出端连接所述同相器或所述反相器的输入端，所述同相器或所述反相器的输出端连接所述半双工通讯模块的收发控制端口。选用同相器或反相器可以增加信号的驱动能力，同时，根据实际电路对控制电平的需要，通过反相器还可调整所述收发控制电路的控制信号输出端的输出电平。
如图4所示，中央处理器电路的信号控制I/O输出接口与型号为TPS3820的复位芯片U2的WDI端口连接，即与复位芯片U2的信号输入端CTRL_IN连接，复位芯片U2的端口，即控制信号输出端CTRL_OUT连接同相器U3的输入端口，同相器U3的输出端口连接半双工通讯模块的收发控制端口。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (10)
1.一种半双工通讯收发控制装置，包括中央处理器电路和半双工通讯模块，其中，所述中央处理器电路的串行通讯接口与所述半双工通讯模块的串行通讯接口相连接，其特征在于：它还包括用于信号转换的收发控制电路，所述中央处理器电路的信号控制I/O输出接口连接所述收发控制电路的信号输入端以便分时发送跳变信号或电平信号，所述收发控制电路的控制信号输出端连接所述半双工通讯模块的收发控制端口以便将接收到的跳变信号转换成发送控制信号或将接收到的电平信号转换成接收控制信号并以此控制所述半双工通讯模块实现收发通讯。
2.根据权利要求1所述的半双工通讯收发控制装置，其特征在于：所述半双工通讯模块采用RS485半双工通讯模块。
3.根据权利要求1或2所述的半双工通讯收发控制装置，其特征在于：所述收发控制电路是内部带有看门狗定时器功能的复位芯片。
4.根据权利要求3所述的半双工通讯收发控制装置，其特征在于：所述收发控制电路采用型号为TPS3820的复位芯片或者型号为TPS3823的复位芯片或者型号为TPS3824的复位芯片或者型号为X25043的复位芯片或者型号为X25045的复位芯片或者型号为MX705的复位芯片或者型号为MX708的复位芯片。
5.根据权利要求3所述的半双工通讯收发控制装置，其特征在于：它还包括通讯保障电路，所述通讯保障电路是与门逻辑电路，其中，所述中央处理器电路的与门控制I/O输出端连接所述与门逻辑电路的第一输入端，所述收发控制电路的控制信号输出端连接所述与门逻辑电路的第二输入端，所述与门逻辑电路的输出端连接所述半双工通讯模块的收发控制端口。
6.根据权利要求1或2所述的半双工通讯收发控制装置，其特征在于：它还包括同相器或反相器，所述收发控制电路的控制信号输出端连接所述同相器或所述反相器的输入端，所述同相器或所述反相器的输出端连接所述半双工通讯模块的收发控制端口。
7.根据权利要求5所述的半双工通讯收发控制装置，其特征在于：它还包括同相器或反相器，所述与门逻辑电路的输出端连接所述同相器或所述反相器的输入端，所述同相器或所述反相器的输出端连接所述半双工通讯模块的收发控制端口。
8.一种半双工通讯收发控制方法，其特征在于：在半双工总线通讯设备中采用权利要求1所述的半双工通讯收发控制装置；当中央处理器电路的信号控制I/O输出接口输出跳变信号时，所述收发控制电路的信号输入端检测到该跳变信号，并将该跳变信号转换成发送控制信号，然后，通过所述收发控制电路的控制信号输出端输出该发送控制信号给所述半双工通讯模块的收发控制端口，使所述半双工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；当中央处理器电路的信号控制I/O输出接口产生电平信号时，所述收发控制电路的信号输入端检测到该电平信号，并将该电平信号转换成接收控制信号，然后，通过所述收发控制电路的控制信号输出端输出该接收控制信号给所述半双工通讯模块的收发控制端口，使所述半双工通讯模块处于接收状态，实现半双工总线通讯设备的下行通讯。
9.根据权利要求8所述的半双工通讯收发控制方法，其特征在于：所述半双工通讯收发控制装置还包括通讯保障电路，所述通讯保障电路是与门逻辑电路，其中，所述中央处理器电路的与门控制I/O输出端连接所述与门逻辑电路的第一输入端，所述收发控制电路的控制信号输出端连接所述与门逻辑电路的第二输入端，所述与门逻辑电路的输出端连接所述半双工通讯模块的收发控制端口；所述收发控制电路是内部带有看门狗定时器功能的复位芯片；所述发送控制信号是高电平，所述接收控制信号是低电平；当中央处理器电路的信号控制I/O输出接口输出电平信号时，所述中央处理器电路的与门控制I/O输出端输出低电平信号，使所述与门逻辑电路的输出端输出低电平信号，进而使所述半双工通讯模块的收发控制端口处于低电平，继而，使所述半双工通讯模块处于接收状态，实现半双工总线通讯设备的下行通讯。
10.根据权利要求9所述的半双工通讯收发控制方法，其特征在于：当中央处理器电路的信号控制I/O输出接口输出跳变信号时，所述中央处理器电路的与门控制I/O输出端输出高电平信号，则所述收发控制电路的信号输入端检测到该跳变信号，并将该跳变信号转换成高电平信号，使所述与门逻辑电路的输出端输出发送控制信号，然后，通过所述与门逻辑电路的输出端输出该发送控制信号给所述半双工通讯模块的收发控制端口，使所述半双工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。
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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