CN102904789B - Rs485隔离通讯电路及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种RS485隔离通讯电路，其包括RS485隔离型收发器、RS485收发器及控制模块，其中，所述RS485隔离型收发器用于实现RS485信号与TTL信号之间的隔离转换，所述RS485收发器用于实现与RS485隔离型收发器所进行的信号转换相逆的信号转换，所述控制模块连接在RS485收发器和RS485隔离型收发器之间以控制所述RS485隔离型收发器和RS485收发器的收发状态。本发明RS485隔离通讯电路采用控制模块来控制RS485隔离型收发器和RS485收发器的接收和发送动作，实现了稳定的真正意义上的RS485隔离通讯。同时，本发明还公开了一种RS485隔离通讯电路的控制方法。

Description

RS485隔离通讯电路及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种隔离通讯电路，更具体地涉及一种RS485隔离通讯电路。

背景技术

RS485是PC机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口，被定义为一种在低速率串行通信中增加通信距离的单端标准。在强干扰环境下，采用隔离RS485的方法能提高系统的抗干扰能力，因此，在通讯电路中，例如在上位机和DSP之间的数据通讯传输中通常需要采用RS485隔离通讯电路来实现RS485信号的隔离通讯。

现有的RS485隔离通讯电路通常是单独采用RS485隔离型收发器来进行信号隔离通讯，在该隔离通讯过程中，RS485隔离型收发器接收到的是RS485信号，而隔离后发送的是TTL信号，采用该隔离通讯方式虽然可达到隔离的效果，但却不能满足真正意义上的RS485信号的隔离要求，也即输入和输出均为RS485信号。

发明内容

本发明的目的是提供一种能满足输入和输出均为RS485信号的RS485隔离通讯电路以实现真正意义上的RS485信号的隔离通讯。

本发明的另一目的是提供一种RS485隔离通讯电路的控制方法以使RS485隔离通讯电路的通讯过程稳定进行。

为了实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案为：提供一种RS485隔离通讯电路，其包括RS485隔离型收发器、RS485收发器和控制模块，其中RS485隔离型收发器用于实现RS485信号与TTL信号之间的隔离转换，RS485收发器用于实现与所述RS485隔离型收发器所进行的信号转换相逆的信号转换，控制模块连接在所述RS485收发器和所述RS485隔离型收发器之间以控制所述RS485隔离型收发器和RS485收发器的收发状态。

其进一步技术方案为：所述控制模块设有第一控制口和第二控制口，所述RS485隔离型收发器设有发送使能端DE和接收使能端所述RS485收发器也设有发送使能端DE和接收使能端所述控制模块的第一控制口同时与所述RS485收发器的发送使能端DE和接收使能端相连以控制所述RS485收发器的收发状态；所述控制模块的第二控制口同时与所述RS485隔离型收发器的发送使能端DE和接收使能端相连以控制所述RS485隔离型收发器的收发状态。

其进一步技术方案为：所述控制模块还设有输入端和输出端，所述RS485隔离型收发器还设有数据发送端RXD、数据接收端TXD和数据输入/输出口AB，所述RS485收发器还设有数据发送端RO、数据接收端DI及数据输入/输出口AB；所述控制模块的输入端和输出端分别与所述RS485收发器的数据发送端RO和RS485隔离型收发器的数据接收端TXD相连以实现从所述RS485收发器到所述RS485隔离型收发器的通讯信号的传输；所述RS485隔离型收发器的数据发送端RXD与所述RS485收发器的数据接收端相连以实现从所述RS485隔离型收发器到所述RS485收发器的通讯信号的传输。

其进一步技术方案为：所述控制模块还设有输入端和输出端，所述RS485隔离型收发器还设有数据发送端RXD、数据接收端TXD和数据输入/输出口AB，所述RS485收发器还设有数据发送端RO、数据接收端DI及数据输入/输出口AB；所述控制模块的输入端和输出端分别与所述RS485隔离型收发器的数据发送端RXD和RS485收发器数据接收端DI相连以实现从所述RS485隔离型收发器到所述RS485收发器的通讯信号的传输；所述RS485收发器的数据发送端RO与所述RS485隔离型收发器的数据接收端TXD相连以实现从所述RS485收发器到所述RS485隔离型收发器的通讯信号的传输。

其进一步技术方案为：所述控制模块还设有一时钟引脚XCLKI，所述时钟引脚XCLKI连接一外部振荡电路。

其进一步技术方案为：所述控制模块还设有一复位引脚RST，所述复位引脚RST连接一复位电路。

其进一步技术方案为：所述复位电路包括复位开关S1和上拉电阻R1，所述复位引脚RST通过上拉电阻R1连接到电源VCC且通过复位开关S1接地。

其进一步技术方案为：所述RS485收发器的数据输入/输出口AB前设置有电容C21。

其进一步技术方案为：还包括有输出本质安全型电源，所述输出本质安全型电源为所述RS485隔离型收发器、RS485收发器和控制模块供电。

为了实现本发明的另一目的，本发明所采用的技术方案为：提供一种上述RS485隔离通讯电路的控制方法，该控制方法包括以下步骤：控制模块将RS485收发器和RS485隔离型收发器的接收使能端均设置为有效，控制模块的输入端接收输入信号；控制模块的输入端不再接收到输入信号或输入信号为某特定信号时开始通过其输出端传送已接收到的信号；控制模块将已接收到的信号全部输出后，经过预设的延迟时间后，控制模块将RS485收发器和RS485隔离型收发器的发送使能端DE均设置为有效，并通过计算设定该发送过程的传输时间；经过预设的发送传输时间后，控制模块再次将RS485隔离型收发器和RS485收发器的接收使能端均设置为有效。

与现有技术相比，本发明RS485隔离通讯电路增设了RS485收发器和控制模块，其中RS485收发器与RS485隔离型收发器相互配合而实现了输入和输出均为RS485信号，从而实现真正意义上的RS485信号的隔离通讯以满足通讯要求，而在控制模块的控制下，RS485隔离型收发器和RS485收发器的接收和发送动作可有序进行，避免接收和发送动作同时进行而造成通讯混乱，大大提高电路通讯过程的稳定性。

通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。

附图说明

图1是本发明RS485隔离通讯电路第一实施例的方框原理图；

图2是图1所示RS485隔离通讯电路的电路图；

图3是本发明RS485隔离通讯电路第二实施例的方框原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，附图中类似的组件标号代表类似的组件。显然，以下将描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1至图3，本发明RS485隔离通讯电路包括RS485隔离型收发器1、RS485收发器2和控制模块3。其中，RS485隔离型收发器1用于实现RS485信号与TTL信号之间的隔离转换；RS485收发器2与RS485隔离型收发器1相互配合，用于实现与RS485隔离型收发器1所进行的信号转换相逆的信号转换；控制模块3连接在RS485收发器2和RS485隔离型收发器1之间以控制所述RS485隔离型收发器1和RS485收发器2的收发状态。可理解地，其中的RS485收发器2也可选择为隔离型收发器以进一步增强隔离通讯电路的隔离功能。

图1和图2展示了本发明的第一实施例。如图1所示，在本实施例中，RS485收发器2连接在控制模块3的输入侧，而RS485隔离型收发器1连接在控制模块3的输出侧，RS485收发器2与上位机进行通信，而RS485隔离型收发器1与下位机例如DSP进行通信。

在本实施例中，RS485隔离型收发器1设有发送使能端DE、接收使能端数据发送端RXD、数据接收端TXD和数据输入/输出口AB；RS485收发器2设有发送使能端DE、接收使能端数据发送端RO、数据接收端DI及数据输入/输出口AB；控制模块3设有第一控制口311、第二控制口312、输入端321和输出端322。

对于RS485收发器2，其数据输入/输出口AB与上位机相连以与上位机进行RS485串行通信，其数据发送端RO与控制模块3的输入端321相连以将通讯信号输出至控制模块3；对于RS485隔离型收发器1，其数据输入/输出口AB与DSP相连以与DSP进行RS485串行通信，其数据接收端TXD与控制模块3的输出端322相连以接收来自控制模块3的通讯信号，其数据发送端RXD直接与RS485收发器2的数据接收端DI相连实现从RS485隔离型收发器1到RS485收发器2的通讯信号的直接传输；对于控制模块3，其第一控制口311同时与RS485收发器2的发送使能端DE和接收使能端相连以控制所述RS485收发器2的收发状态，其第二控制口312同时与所述RS485隔离型收发器1的发送使能端DE和接收使能端相连以控制RS485隔离型收发器1的收发状态。

基于上述电路设计，本实施例RS485隔离通讯电路的隔离通讯控制过程如下所述：

初始状态下，控制模块3将RS485收发器2和RS485隔离型收发器1的接收使能端设置为有效，此时RS485收发器2和RS485隔离型收发器1均处于接收状态，在该接收状态下，外部（例如上位机）输入的RS485信号经过RS485收发器2的转换后由控制模块3传输到RS485隔离型收发器1，再由RS485隔离型收发器1进行隔离转换后最终仍以RS485信号输出，例如输出至DSP。

当处于接收状态时，RS485收发器2接收外部输入的RS485信号，并将其转换为TTL信号；控制模块3通过输入端321接收来自RS485收发器2处理后的TTL信号，并通过来自RS485收发器2的输入信号来判断信号的传送情况：当输入端321接收到TTL信号时可知RS485收发器2正在向控制模块3传送信号，RS485收发器2正在接收外部输入的RS485信号，此阶段控制模块3不断接收由RS485收发器2传送的TTL信号；当输入端321不再有输入信号，或输入为某特定信号（控制模块3在检测到该信号时，其输入端（321）不再接收信号）时，控制模块3开始通过输出端322向RS485隔离型收发器1的数据接收端TXD发送信号；RS485隔离型收发器1接收来自控制模块3的信号，通过隔离转换，从数据输入/输出口AB输出RS485信号。该过程为RS485信号从RS485收发器2向RS485隔离型收发器1方向的隔离通讯。

控制模块3将接收到的信号全部发送至RS485隔离型收发器1后，经过设定的延迟时间后，控制模块3通过第一控制口311和第二控制口312分别将RS485收发器2和RS485隔离型收发器1的发送使能端DE设置为有效，此时，RS485收发器2和RS485隔离型收发器1均处于发送状态，RS485信号从RS485隔离型收发器1向RS485收发器2方向传送。需要说明的是，上述延迟时间可在控制模块3的信号传送完毕时开始计时并根据信号传输速率来计算得出，预留该时间是为了确保RS485隔离型收发器1完成接收状态后才进入发送状态，避免产生混乱。

当处于发送状态时，RS485隔离型收发器1从其数据输入/输出口AB接收RS485信号，并将隔离转换后的TTL信号直接发送至RS485收发器2，RS485收发器2将转换后的RS485信号发送至外部设备，例如上位机或其他装置。该过程为RS485信号从RS485隔离型收发器1向RS485收发器2方向的隔离通讯。

在RS485信号从RS485隔离型收发器1向RS485收发器2方向传送的过程中，控制模块3通过计算设定该发送过程的传输时间，当该发送传输时间结束后，控制模块3通过第一控制口311和第二控制口312分别将RS485收发器2和RS485隔离型收发器1的接收使能端设置为有效，这样RS485隔离通讯电路即恢复到了初始状态，继续RS485信号的通讯过程。

上述为RS485隔离通讯电路的整个接收和发送过程，此电路实现了RS485真正意义上的隔离通讯，即隔离通讯电路的输入和输出均为RS485信号。需要说明的是：所谓的接收和发送是相对而言的，本实施例是以下位机所在一侧的状态来定义接收和发送状态。上文及下文所提到的接收状态是指下位机接收上位机的信号接收过程，而发送状态是指下位机向上位机发送信号的发送过程。

在本实施例中，仅在RS485的接收过程中（信号从RS485收发器2向RS485隔离型收发器1传送）信号流经控制模块3，在信号的发送过程中，RS485信号直接从RS485收隔离发器向RS485收发器2传送而不经过控制模块3，从而节省了大量的通讯时间。

可理解地，在RS485信号从RS485隔离型收发器1向RS485收发器2方向传送的时候，也可以流经控制模块3，即RS485收发器2数据接收端DI通过控制模块3与RS485隔离型收发器1的数据发送端RXD相连。控制模块3接收来自RS485隔离型收发器1的TTL信号，进行判断（与信号从RS485收发器2向RS485隔离型收发器1方向传送时的判断原理相同）并实现相应的控制。然而，该电路连接方式相对上述实施例的方式占有更多的通讯时间，传输效率较低。

在本实施例中，RS485隔离通讯电路还包括有一输出本质安全型电源4，该输出本质安全型电源4同时为所述RS485隔离型收发器1、RS485收发器2和控制模块3供电，从而本实施例RS485隔离通讯电路可满足输出本质安全型电路的要求，可应用在防爆电气设备领域中。可理解地，也可同时设置三个输出本质安全型电源4分别为RS485隔离型收发器1、RS485收发器2和控制模块3单独供电。

参照图2，在本实施例中，RS485隔离型收发器1、RS485收发器2和控制模块3均可选用有相应功能的芯片来实现，其中RS485隔离型收发器1采用隔离RS485收发器芯片，RS485收发器2采用普通的RS485收发器芯片，而控制模块3采用普通可编程控制芯片。上述芯片的主要引脚之间的连接关系同上述连接方式一致，工作原理也相同。

本实施例为了使隔离通讯电路的隔离效果更好，在上述基本连接方式的基础上还做了如下改进：

为了滤除RS485收发器2传输的RS485信号中的高频信号，在该芯片的数据输入/输出口AB前增加了电容C21。

为了给控制模块3提供稳定的时钟周期，在该芯片的时钟引脚XCLK1上连接一外部振荡电路。该外部振荡电路包括晶体整荡器Y1及电容C31和C32，其具体连接方式为：晶体整荡器Y1的两端均与时钟引脚XCLK1电连接，且晶体整荡器Y1的两端分别通过电容C31和电容C32接地。

为了方便控制模块3的复位操作，在该芯片的复位引脚RST连接一复位电路，所述复位电路包括复位开关S1和上拉电阻R1，其具体连接方式为：复位引脚RST通过上拉电阻R1连接到电源VCC，同时通过复位开关S1连接到地。当复位开关S1断开时，复位引脚RST接高电平，复位引脚RST接收到无效信号；当复位开关S1闭合时，RST输入为低电平信号，输入有效，此时控制模块3的信号恢复到初始状态。

图3展示了本发明RS485隔离通讯电路的第二实施例。参照图3，在本实施例中，RS485隔离型收发器1与RS485收发器2的位置对调，也即RS485隔离型收发器1连接在控制模块3的输入侧，而RS485收发器2连接在控制模块3的输出侧。本实施例的隔离通讯过程与第一实施例所述过程基本相同，控制模块3的控制方法也相同。三个电路模块之间的连接关系与上述第一实施例也基本相同，其主要区别在于：RS485隔离型收发器1的数据输入/输出口AB与上位机进行通信，其数据发送端RXD连接到控制模块3的输入端321；控制模块3的输出端322与RS485收发器2的数据接收端DI相连，其第一控制口311同时与RS485隔离型收发器1的发送使能端DE和接收使能端相连以控制所述RS485隔离型收发器1的收发状态，而其第二控制口312则同时与RS485收发器2的发送使能端DE和接收使能端相连以控制RS485收发器2的收发状；RS485收发器2的数据输入/输出口AB与DSP进行通信，其数据发送端RO直接与RS485隔离型收发器1的数据接收端TXD相连。

在本实施例中，RS485隔离型收发器1与RS485收发器2均处于接收状态时，RS485隔离型收发器1将RS485信号隔离转换为TTL信号，控制模块3将来自隔离型收发器1的TTL信号传送至RS485收发器2，RS485收发器2再将TTL信号转换为RS485信号；RS485隔离型收发器1与RS485收发器2均处于发送状态时，RS485收发器2将RS485信号转换为TTL信号，RS485隔离型收发器1直接接收来自将RS485收发器2的TTL信号并将其隔离转换为RS485信号；控制模块3设定上述发送过程的传输时间，当该发送传输时间结束后，控制模块3将RS485隔离型收发器1和RS485收发器2的接收使能端均设置为有效，这样RS485隔离通讯电路即恢复到了初始状态，继续RS485信号的通讯过程。

与第一实施例相同，在本实施例中，RS485信号从RS485收发器2向RS485隔离型收发器1方向传送的时候，也可以流经控制模块3，即RS485隔离型收发器1的数据接收端TXD通过控制模块3与RS485收发器2的数据发送端RO相连。

如上所述，本发明RS485隔离通讯电路增设了RS485收发器2和控制模块3，其中RS485收发器2与RS485隔离型收发器1相互配合而实现了输入和输出均为RS485信号，从而实现真正意义上的RS485信号的隔离通讯以满足通讯要求，而在控制模块3的控制下，RS485隔离型收发器1和RS485收发器2的接收和发送动作可有序进行，避免接收和发送动作同时进行而造成通讯混乱，大大提高电路通讯过程的稳定性。

以上结合较佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改。

Claims (8)

1.一种RS485隔离通讯电路，其特征在于，包括：

RS485隔离型收发器(1)，用于实现RS485信号与TTL信号之间的隔离转换；

RS485收发器(2)，用于实现与所述RS485隔离型收发器(1)所进行的信号转换相逆的信号转换；

控制模块(3)，所述控制模块(3)连接在所述RS485收发器(2)和所述RS485隔离型收发器(1)之间以控制所述RS485隔离型收发器(1)和RS485收发器(2)的收发状态；

其中，所述控制模块(3)设有输入端(321)和输出端(322)，所述RS485隔离型收发器(1)设有数据发送端RXD、数据接收端TXD和数据输入/输出口AB，所述RS485收发器(2)设有数据发送端RO、数据接收端DI及数据输入/输出口AB；

其中，所述控制模块(3)与所述RS485隔离型收发器(1)和所述RS485收发器(2)之间的连接关系为：

所述控制模块(3)的输入端(321)和输出端(322)分别与所述RS485收发器(2)的数据发送端RO和RS485隔离型收发器(1)的数据接收端TXD相连以实现从所述RS485收发器(2)到所述RS485隔离型收发器(1)的通讯信号的传输；所述RS485隔离型收发器(1)的数据发送端RXD与所述RS485收发器(2)的数据接收端DI相连以实现从所述RS485隔离型收发器(1)到所述RS485收发器(2)的通讯信号的传输；或者是

所述控制模块(3)的输入端(321)和输出端(322)分别与所述RS485隔离型收发器(1)的数据发送端RXD和RS485收发器(2)数据接收端DI相连以实现从所述RS485隔离型收发器(1)到所述RS485收发器(2)的通讯信号的传输；所述RS485收发器(2)的数据发送端RO与所述RS485隔离型收发器(1)的数据接收端TXD相连以实现从所述RS485收发器(2)到所述RS485隔离型收发器(1)的通讯信号的传输。

2.根据权利要求1所述的RS485隔离通讯电路，其特征在于：所述控制模块(3)还设有第一控制口(311)和第二控制口(312)，所述RS485隔离型收发器(1)还设有发送使能端DE和接收使能端所述RS485收发器(2)也还设有发送使能端DE和接收使能端

所述控制模块(3)的第一控制口(311)同时与所述RS485收发器(2)的发送使能端DE和接收使能端相连以控制所述RS485收发器(2)的收发状态；

所述控制模块(3)的第二控制口(312)同时与所述RS485隔离型收发器(1)的发送使能端DE和接收使能端相连以控制所述RS485隔离型收发器(1)的收发状态。

3.根据权利要求1所述的RS485隔离通讯电路，其特征在于：所述控制模块(3)还设有一时钟引脚XCLKI，所述时钟引脚XCLKI连接一外部振荡电路。

4.根据权利要求1所述的RS485隔离通讯电路，其特征在于：所述控制模块(3)还设有一复位引脚RST，所述复位引脚RST连接一复位电路。

5.根据权利要求4所述的RS485隔离通讯电路，其特征在于：所述复位电路包括复位开关S1和上拉电阻R1，所述复位引脚RST通过上拉电阻R1连接到电源VCC且通过复位开关S1接地。

6.根据权利要求1所述的RS485隔离通讯电路，其特征在于：所述RS485收发器(2)的数据输入/输出口AB前设置有电容C21。

7.根据权利要求1-6任一项所述的RS485隔离通讯电路，其特征在于：还包括有输出本质安全型电源(4)，所述输出本质安全型电源(4)为所述RS485隔离型收发器(1)、RS485收发器(2)和控制模块(3)供电。

8.一种权利要求1-6任一项所述的RS485隔离通讯电路的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：

控制模块(3)将RS485收发器(2)和RS485隔离型收发器(1)的接收使能端均设置为有效，控制模块(3)的输入端(321)接收输入信号；

控制模块(3)的输入端(321)不再接收到输入信号时开始通过其输出端(322)传送已接收到的信号；

控制模块(3)将已接收到的信号全部输出后，经过预设的延迟时间后，控制模块(3)将RS485收发器(2)和RS485隔离型收发器(1)的发送使能端DE均设置为有效，并通过计算设定该发送过程的传输时间；

经过预设的发送传输时间后，控制模块(3)再次将RS485隔离型收发器(1)和RS485收发器(2)的接收使能端均设置为有效。