CN103294637B - 基于arm自适应方向控制的磁隔离数据输入输出模块 - Google Patents

基于arm自适应方向控制的磁隔离数据输入输出模块 Download PDF

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Abstract

本发明涉及的是基于ARM自适应方向控制的磁隔离数据输入输出模块，这种基于ARM自适应方向控制的磁隔离数据输入输出模块包括ARM微控制器、自适应控制磁隔离RS-485收发换向电路、磁隔离输入输出由自由转换电路、启动方式选择电路，自适应控制磁隔离RS-485收发换向电路、磁隔离输入输出由自由转换电路、启动方式选择电路分别与ARM微控制器连接；自适应控制磁隔离RS-485收发换向电路包括芯片ADuM2483和三极管集电极；磁隔离输入输出自由转换电路的2个ADuM1400芯片共8路输入输出通路，每路的输入输出端都加了一个三引脚的跳线；启动方式选择电路采用了电阻R18、电阻R19、一个两引脚跳线。本发明提高了数据的收发效率，稳定性和抗干扰能力强，实现了专用编程器和串行口两种更新系统固件的方法。

Description

基于ARM自适应方向控制的磁隔离数据输入输出模块
一、技术领域：
本发明涉及的是用于工业现场控制和数据采集的装置，具体涉及的是基于ARM自适应方向控制的磁隔离数据输入输出模块。
二、背景技术：
传统上利用RS-485通信，需要由软件控制RE#/DE脚位实现接收信息和发送信息的转换，接收和发送转换过程中，会造成数据收发的延时，同时在这期间容易引入干扰，收到多余的杂乱数据，如果转换时机不对，则会使数据漏失。
传统上输入和输出固定于电路设计，不能根据需要进行设定，给现场控制带来不便。
传统上系统从用户程序启动，通过专用编程器对芯片编程，要求较高的专业知识，给现场更新系统固件带来一定的困难。
三、发明内容：
本发明的目的是提供基于ARM自适应方向控制的磁隔离数据输入输出模块，它用于解决传统的工业现场控制和数据采集的装置存在的收发效率低，使用不便的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种基于ARM自适应方向控制的磁隔离数据输入输出模块包括ARM微控制器、自适应控制磁隔离RS-485收发换向电路、磁隔离输入输出由自由转换电路、启动方式选择电路，自适应控制磁隔离RS-485收发换向电路、磁隔离输入输出由自由转换电路、启动方式选择电路分别与ARM微控制器连接；
自适应控制磁隔离RS-485收发换向电路包括芯片ADuM2483和三极管集电极，三极管集电极与芯片ADuM2483第4引脚和第5引脚相连，并通过电阻R21接电源，电阻R26与芯片ADuM2483的13引脚相连，电阻R30与芯片ADuM2483的12引脚相连，芯片ADuM2483的发送引脚接地；
磁隔离输入输出自由转换电路包括芯片ADuM1400，2个ADuM1400芯片共8路输入输出通路，每路的输入输出端（即内外两端）都加了一个三引脚的跳线；外部跳线引脚3与芯片ADuM1400的输入引脚相连，内部跳线引脚3与芯片ADuM1400的输出引脚相连，外部跳线引脚1与内部跳线引脚3相连，外部跳线引脚3与内部跳线引脚1相连；
启动方式选择电路采用了电阻R18、电阻R19、一个两引脚跳线；R18一端连接BOOT0，另一端连接BOOT00，R19一端连接BOOT00，另一端接地，BOOT00与电源端通过跳线连接。
上述方案中ARM微控制器采用型号为STM32F103的ARM微控制器。
上述方案中自适应控制磁隔离RS-485收发换向电路的内部电路、磁隔离输入输出由自由转换电路的内部电路、ARM微控制器均采用3.3V电源供电；自适应控制磁隔离RS-485收发换向电路的外部电路、磁隔离输入输出自由转换电路的外部电路均采用5V隔离电源供电。
有益效果：
1、本发明采用硬件代替原来的软件控制RS-485收发换向，提高了数据的收发效率，增强了系统的稳定性和抗干扰能力。
2、本发明利用磁隔离输入输出由自由转换电路代替原来的输入输出固定电路，可根据用户的需求设置系统的输入通道和输出通道，更易适应现场控制数据的多路输入和输出要求。
3、本发明设计了用户程序和系统自带程序两种启动电路，通过一个跳线即可完成两种启动模式的转换，实现了专用编程器和串行口两种更新系统固件的方法，操作简单，两种模式自由转换，现场控制中既适合专业人员，也适合非专业人员更新系统固件，方便系统升级，提高了工作效率。
四、附图说明
图1是本发明的功能框图；
图2是本发明的电路图；
图3是本发明中自适应控制磁隔离RS-485收发换向电路原理图；
图4为本发明磁隔离输入输出断开状态原理图；
图5为本发明磁隔离输入电路原理图；
图6为本发明磁隔离输出电路原理图；
图7为本发明启动方式选择电路图。
五、具体实施方式：
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
结合图1、图2所示，这种基于ARM自适应方向控制的磁隔离数据输入输出模块包括ARM微控制器、自适应控制磁隔离RS-485收发换向电路、磁隔离输入输出由自由转换电路、启动方式选择电路，自适应控制磁隔离RS-485收发换向电路、磁隔离输入输出由自由转换电路、启动方式选择电路分别与ARM微控制器连接。ARM微控制器采用型号为STM32F103的ARM微控制器。
本发明采用5V电源供电，ARM微控制器STM32F103及模块内部电路均采用3.3V电源，模块外部均使用与内部隔离的5V电源，因此本发明还包含5V到3.3V转换电路和5V电源隔离电路。ARM微控制器、自适应控制磁隔离RS-485收发换向电路、磁隔离输入输出由自由转换电路的内部电路均与3.3V连接，由5V到3.3V转换电路供电；自适应控制磁隔离RS-485收发换向电路、磁隔离输入输出由自由转换电路的外部电路分别与5V电源隔离电路连接。
本发明实现了硬件自适应控制磁隔离RS-485收发换向。如图3所示，自适应控制磁隔离RS-485收发换向电路是给ADuM2483芯片加了一个NPN三极管Q1(8050)和三个电阻，三极管集电极与芯片ADuM2483第4引脚和第5引脚相连，并通过电阻R21(1KΩ)接电源，ADuM2483的发送引脚接地，电阻R26与芯片ADuM2483的13引脚相连，R30与芯片ADuM2483的12引脚相连。（1）单片机不发送数据时，PA9信号为高电平，此时Q1导通，使RE#/DE脚位为低电平，使芯片ADuM2483处于接收状态。（2）单片机发送数据时，当PA9数据信号为高电平时，Q1导通，使RE#/DE线上为低电平，芯片ADuM2483的输出端A、B端处于高阻态，此时靠电阻R26和R30的下拉和上拉作用，使总线上产生正的差分信号，从而将PA9的高电平信号送出；当PA9上数据信号为低电平时，Q1截止，使RE#/DE线上为高电平，允许芯片ADuM2483发送信号，由于芯片ADuM2483的TXD引脚接地（低电平），其输出端A、B端产生低电平的差分信号，从而将PA9的低电平信号送出。可以看出该电路工作时，可实现由硬件控制芯片ADuM2483的RE#/DE脚位进行接收和发送的转换。
如图4、图5和图6所示，本发明实现了磁隔离输入输出电路自由转换。磁隔离输入输出电路自由转换主要针对2个ADuM1400芯片的8路输入输出通路，每路的输入输出端（即内外两端）都加了一个3引脚的跳线。外部跳线引脚3与ADuM1400芯片的输入引脚相连，内部跳线引脚3与ADuM1400芯片的输出引脚相连，外部跳线引脚1与内部跳线引脚3相连，外部跳线引脚3与内部跳线引脚1相连。三个图中D1代表ADuM1400芯片8路输入输出电路的其中一路，图4中没有进行跳线设置，输入输出处于断开状态，如果采用图5连接方式，引脚2和引脚3连接就可以实现输入电路，如果采用图6连接方式，引脚1和引脚2连接则实现了输出电路。
如图7所示，本发明的启动方式选择电路采用了两个电阻R18（10kΩ）和R19（1KΩ）及一个两引脚跳线。R18一端连接BOOT0，另一端连接BOOT00，R19一端连接BOOT00，另一端接地。BOOT00与电源端通过跳线连接。当跳线断开时，BOOT00为低电平，系统模块加电时从用户程序启动，进入正常运行方式，可用专用下载器对主芯片编程；当跳线BOOT00短接3V3时，BOOT00为高电平，系统模块加电从系统自带的BOOTLOADER程序启动，进入串行口下载运行方式，可通过一般的串行口对主芯片编程。本发明提供了上述从用户程序和系统程序两种启动方式的选择电路，实现了专用编程器和串行口两种更新系统固件的方法。
本发明利用ARM微控制器STM32F103实现了现场数字量数据通过RS-485总线传输。模块使用方式如下：
模块地址：可按现场需要设定，如81H
通信参数：9600，n，8，1
通信协议采用ADAMASCII协议
模块功能：数字量输入输出模块
如设置为4路出4路入的通信命令：
1、读模块名：$81M(0D)返回：!814050(0D)表示模块的名字为4050。
2、读输入命令：$816(0D)返回：!0O0I00(0D)O代表输出0-3路，I代表输入0-3路的状态。
3、写输出命令1：#810003(0D)返回：>(0D)功能：将0-3路输出为1100（2进制数）。
4、写输出命令2：#811301(0D)返回：>(0D)功能：将O3变为1即高电平。
#811300(0D)返回：>(0D)功能：将O3变为1即低电平。
如设置为8路出0路入的通信命令：
1、读模块名：$81M(0D)返回：!814050(0D)
2、写输出命令：#8100XX(0D)返回：>(0D)功能：将0-7路输出设置为XX(16进制数)。
如设置为4路出4路入的通信命令：
1、读模块名：$81M(0D)返回：!814050(0D)
2、读输入命令：$816(0D)返回：!00II00(0D)II代表0-7路输入数字量的16进制数。
注：所有命令错误时返回：？81（0D）
本发明软件上采用了工业上广泛使用的ADAMASCII协议，便于采用通用开发软件或工控组态软件实现工业测控系统，易于和现有测控系统集成；硬件上采用了32位ARM微控制器、自适应控制磁隔离RS-485收发换向电路、磁隔离输入输出由自由转换电路、启动方式选择电路，提高了系统的收发效率，增强了系统的稳定性和抗干扰能力，方便用户根据需要设定数据的输入输出通道，为工业控制现场进行系统固件更新提供了更为方便简洁的方式。

Claims (2)

1.一种基于ARM自适应方向控制的磁隔离数据输入输出模块，其特征在于：这种基于ARM自适应方向控制的磁隔离数据输入输出模块包括ARM微控制器、自适应控制磁隔离RS-485收发换向电路、磁隔离输入输出自由转换电路、启动方式选择电路，自适应控制磁隔离RS-485收发换向电路、磁隔离输入输出自由转换电路、启动方式选择电路分别与ARM微控制器连接；所述的ARM微控制器采用型号为STM32F103的ARM微控制器；
自适应控制磁隔离RS-485收发换向电路包括芯片ADuM2483和三极管，三极管集电极与芯片ADuM2483第4引脚和第5引脚相连，并通过第二十一电阻R21接电源，第二十六电阻R26与芯片ADuM2483的13引脚相连，第三十电阻R30与芯片ADuM2483的12引脚相连，芯片ADuM2483的发送引脚接地；
磁隔离输入输出自由转换电路包括芯片2个ADuM1400，2个ADuM1400芯片共8路输入输出通路，每路的输入输出端都加了一个三引脚的跳线；外部跳线引脚3与芯片ADuM1400的输入引脚相连，内部跳线引脚3与芯片ADuM1400的输出引脚相连，外部跳线引脚1与内部跳线引脚3相连，外部跳线引脚3与内部跳线引脚1相连；
启动方式选择电路采用了第十八电阻R18、第十九电阻R19、一个两引脚跳线；第十八电阻R18一端连接BOOT0，另一端连接BOOT00，第十九电阻R19一端连接BOOT00，另一端接地，BOOT00与电源端通过跳线连接。
2.根据权利要求1所述的基于ARM自适应方向控制的磁隔离数据输入输出模块，其特征在于：所述的自适应控制磁隔离RS-485收发换向电路的内部电路、磁隔离输入输出由自由转换电路的内部电路、ARM微控制器均采用3.3V电源供电；自适应控制磁隔离RS-485收发换向电路的外部电路、磁隔离输入输出自由转换电路的外部电路均采用5V隔离电源供电。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104007995B (zh) * 2014-06-13 2018-02-23 浪潮电子信息产业股份有限公司 一种刷写网络芯片未验证fw的方法
CN110888408B (zh) * 2019-12-11 2021-08-03 杭州和利时自动化有限公司 一种io模块通道的远程切换方法、装置及设备

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201638145U (zh) * 2010-01-12 2010-11-17 北京四方继保自动化股份有限公司 一种rs232/rs485综合接口电路
CN102611545A (zh) * 2012-02-28 2012-07-25 中国北车集团大连机车车辆有限公司 一种基于硬件的rs485自动收发控制方法及电路

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI121101B (fi) * 2007-01-22 2010-06-30 Abb Oy Laite analogisen virta- tai jännitesignaalin tuottamiseksi

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201638145U (zh) * 2010-01-12 2010-11-17 北京四方继保自动化股份有限公司 一种rs232/rs485综合接口电路
CN102611545A (zh) * 2012-02-28 2012-07-25 中国北车集团大连机车车辆有限公司 一种基于硬件的rs485自动收发控制方法及电路

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
智能仪器的终端控制方法;刘心红 等;《大庆石油学院学报》;20070630;全文 *
零延时隔离技术的RS485总线节点设计;刘春生 等;《单片机与嵌入式系统应用》;20091130;全文 *

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