CN103227636A - 一种用于多控制器互连的高隔离直接并接半双工通信接口模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及串行通讯领域，提供一种用于多控制器互连的高隔离直接并接半双工通信接口模块，包括向外输出TTL电平信号的输出端RX、接收外部TTL电平信号的输入端TX、控制电路的地线AGND、隔离的通信信号线DIO、隔离的信号电源线V+、隔离的信号地线GND、向外输出信号的隔离光耦OC1和接收外部信号的隔离光耦OC2；本发明通信接口模块用于建立一个相对经济、高传输速率的通信平台，该平台同时具有传输距离远、现场多点通信组网、高隔离、可以直接并接、成本低廉等优点。

Description

一种用于多控制器互连的高隔离直接并接半双工通信接口模块
技术领域
本发明涉及串行通讯领域，具体涉及一种用于多控制器互连的高隔离直接并接半双工通信接口模块。
背景技术
随着多微机系统的应用和微机网络的发展，通信功能越来越显得重要。串行数据通信可以构成总线型通信网络，从而将多台控制系统连接成一个分布式数据采集和控制系统。
RS-485是典型的双向、半双工通信协议，符合真正多点通信网络要求，由于性能优异、结构简单、组网容易，多站互连时可节省信号线，便于高速、远距离传送。
RS-485在具有以上优点的同时，也存在一些不足，如RS-485传输需要两个终端电阻，如果漏接终端电阻，则通信不可靠；RS-485差分链接传输不能采用并接的方法，现场接线方式受到限制；RS-485最多接入设备数目为32个；RS-485隔离电压只有1500VDC。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术的不足之处，而提供一种用于多控制器互连的高隔离直接并接半双工通信接口模块，用于建立一个相对经济、高传输速率的通信平台，同时具有传输距离远、现场多点通信组网、高隔离、可以直接并接、成本低廉等优点。
本发明的目的是通过如下技术措施来实现的：一种用于多控制器互连的高隔离直接并接半双工通信接口模块，该模块包括向外输出TTL电平信号的输出端RX、接收外部TTL电平信号的输入端TX、控制电路的地线AGND、隔离的通信信号线DIO、隔离的信号电源线V+、隔离的信号地线GND、向外输出信号的隔离光耦OC1和接收外部信号的隔离光耦OC2；
所述的向外输出信号的隔离光耦OC1用于对隔离的通信信号线上的电平信号进行处理；接收外部信号的隔离光耦OC2用于接收内部控制器发送的信号，并转换成隔离的通信信号线上的电平信号；
向外输出信号的隔离光耦OC1的集电极接向外输出电平信号的输出端RX，向外输出信号的隔离光耦OC1的基极接控制电路的电源VCC，向外输出信号的隔离光耦OC1的发射极接控制电路的地线AGND，向外输出信号的隔离光耦OC1中的发光二极管的阳极经限流电阻R1接隔离的信号电源线V+，向外输出信号的隔离光耦OC1的发光二极管反向并联一个二极管D1，向外输出信号的隔离光耦OC1中的发光二极管的阴极连接到接收外部信号的隔离光耦OC2的集电极；
接收外部信号的光耦OC2的集电极接隔离的通信信号线DIO，接收外部信号的光耦OC2的发射极接隔离的信号地线GND，信号线DIO和地线GND之间并联反向的二极管D2和瞬态抑制二极管T1，接收外部信号的光耦OC2中的发光二极管的阳极接到控制电路的电源VCC，接收外部信号的光耦OC2中的发光二极管的阴极连接到接收外部TTL电平信号的输入端TX，接收外部信号的光耦OC2的发光二极管反向并联一个二极管D3。
在上述技术方案中，所述控制电路的电源VCC为直流电压5V，或者为直流电压3.3V，所述隔离的信号电源线V+的电压最高可以到+24V。
与现有技术相比，本发明提供的用于多控制器互连的高隔离直接并接半双工通信接口模块具有以下优点：
（1）解决了当前总线型网络中串口通信远距离传输需要终端电阻，传输线上的电压等级低，容易受到干扰导致通信失败的问题，从而可以确保正常通信。
（2）保证在通信的时候传输信号线和控制电路本身高隔离，保护了控制电路本身，对于串口通讯的可靠性具有很好的提升作用。
（3）通信接口模块在控制器每发送完一次数据后，会返回一次控制器自己发送的数据，保证了数据的正确性。
（4）模块结构简单，传输数据线只有一根，所需元件少，成本低。
（5）外部接入设备的数目不受限制，可以直接并接在控制电路的收发端，使用简单方便。
（6）最高传输速率随着选择的光耦的电流传输比增大，可以向上提升。
（7）具有隔离的数据接口。
（8）相对于隔离的信号地最高可达+24V的隔离的信号电源供电。
附图说明
图1为本发明用于多控制器互连的高隔离直接并接半双工通信接口模块的电路连接图。
图2为多个控制器要通过本发明提供的高隔离半双工通信方式相互通信的连线示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与贡献易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
如图1所示，本实施例提供一种用于多控制器互连的高隔离直接并接半双工通信接口模块，该模块包括向外输出TTL电平信号的输出端RX、接收外部TTL电平信号的输入端TX、控制电路的地线AGND、隔离的通信信号线DIO、隔离的信号电源线V+、隔离的信号地线GND、向外输出信号的隔离光耦OC1和接收外部信号的隔离光耦OC2。
向外输出信号的隔离光耦OC1的集电极接向外输出电平信号的输出端RX，向外输出信号的隔离光耦OC1的基极接控制电路的电源VCC，向外输出信号的隔离光耦OC1的发射极接控制电路的地线AGND，向外输出信号的隔离光耦OC1中的发光二极管的阳极经限流电阻R1接隔离的信号电源线V+，向外输出信号的隔离光耦OC1的发光二极管外反向并联一个二极管D1，向外输出信号的隔离光耦OC1中的发光二极管的阴极连接到接收外部信号的隔离光耦OC2的集电极；
接收外部信号的光耦OC2的集电极接隔离的通信信号线DIO，接收外部信号的光耦OC2的发射极接隔离的信号地线GND，信号线DIO和地线GND之间并联反向的二极管D2和瞬态抑制二极管T1，接收外部信号的光耦OC2中的发光二极管的阳极接到控制电路的电源VCC，接收外部信号的光耦OC2中的发光二极管的阴极连接到接收外部TTL电平信号的输入端TX，接收外部信号的光耦OC2的发光二极管外反向并联一个二极管D3。
正常工作的时候，在通信线路上外加隔离的+5V或者+24V电源到V+和GND之间。VCC上加控制电路的工作电源，控制电路的地AGND与通信线路上的隔离地GND不能连接在一起，从而保证充分的隔离。
当控制器从TX管脚发送数据给光耦OC2的时候，TX管脚为低电平则光耦内部的发光二极管导通，光耦OC2的集电极输出低电平到信号线DIO；TX脚为高电平则光耦内部的发光二极管不导通，光耦OC2的集电极输出高电平到信号线DIO。
当光耦OC1从隔离的信号线DIO上收到数据的时候，信号线DIO为低电平则光耦OC1内部的发光二极管导通，光耦的集电极输出低电平到RX管脚；信号线DIO为高电平则光耦OC1内部的发光二极管不导通，光耦OC1的集电极输出高电平到RX管脚。
在隔离的信号线上没有数据传输的时候，DIO则一直是高电平。
控制器向外部发送数据的时候，数据经过光耦OC2会通过信号线DIO返回到光耦OC1，从而每发送一次数据，控制器本身会收到自己发送的数据，确保了数据的正确性。
如图2所示，为多个控制器要通过本发明提供的高隔离半双工通信方式相互通信的连线。将通信接口模块IC1、IC2、IC3、IC4的V+、DIO、GND分别连接在一起，RX端，TX端分别连接到各自的控制器上。在隔离的通讯总线上外加隔离的电源到V+和GND之间。
每一个通信接口模块发送数据的时候，在总线上的每个其他的模块都会收到数据，自身也会收到数据进行校核。
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，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (2)

1.一种用于多控制器互连的高隔离直接并接半双工通信接口模块，其特征是：该模块包括向外输出TTL电平信号的输出端RX、接收外部TTL电平信号的输入端TX、控制电路的地线AGND、隔离的通信信号线DIO、隔离的信号电源线V+、隔离的信号地线GND、向外输出信号的隔离光耦OC1和接收外部信号的隔离光耦OC2；
向外输出信号的隔离光耦OC1的集电极接向外输出电平信号的输出端RX，向外输出信号的隔离光耦OC1的基极接控制电路的电源VCC，向外输出信号的隔离光耦OC1的发射极接控制电路的地线AGND，向外输出信号的隔离光耦OC1中的发光二极管的阳极经限流电阻R1接隔离的信号电源线V+，向外输出信号的隔离光耦OC1的发光二极管反向并联一个二极管D1，向外输出信号的隔离光耦OC1中的发光二极管的阴极连接到接收外部信号的隔离光耦OC2的集电极；
接收外部信号的光耦OC2的集电极接隔离的通信信号线DIO，接收外部信号的光耦OC2的发射极接隔离的信号地线GND，信号线DIO和地线GND之间并联反向的二极管D2和瞬态抑制二极管T1，接收外部信号的光耦OC2中的发光二极管的阳极接到控制电路的电源VCC，接收外部信号的光耦OC2中的发光二极管的阴极连接到接收外部TTL电平信号的输入端TX，接收外部信号的光耦OC2的发光二极管反向并联一个二极管D3。
2.根据权利要求1所述的用于多控制器互连的高隔离直接并接半双工通信接口模块，其特征是：所述控制电路的电源VCC为直流电压5V，或者为直流电压3.3V，所述隔离的信号电源线V+的电压最高可以到+24V。
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