CN104883222B - 一种rs232串口调制解调装置 - Google Patents

Abstract

一种串口调制解调式数据光电转换装置,包括接收端模块(1)、调制端模块(2)、电光转换端模块(3)、光电转换端模块(4)和解调端模块(5)。接收端模块(1)包括多个MAX232芯片(6)和连接所述MAX232芯片(6)的相应的光耦部件(7)所述调制端模块(2)包括数据采集部件(8)和数据加速部件(9)，所述数据加速部件(9)通过数据传输加速编码将所述数据采集部件(8)采集的数据进行压缩。电光转换端模块(3)通过光纤把光信号发送到所述光电转换端模块(4)。所述解调端模块(5)包括数据解码部件(10)和数据输出部件(11)，所述数据解码部件(10)将数据解码并发送到数据输出部件(11)，所述数据输出部件(11)将数据发送到RS232串口。

Description

一种RS232串口调制解调装置

技术领域

本发明涉及工业领域的RS232通信数据的接收发送装置，特别涉及一种能够远距离光纤通信的基于MAX10平台的RS232串口调制解调装置。

背景技术

在工业领域中，RS232已经成为业内常用的数据传输标准，RS232串口可提供全双工异步数据通信，在RS232串口通信中，使用三根线(RX、TX、GND)收发同时进行，效率比较高，除了上述优点之外，RS232串口通信存在着以下缺陷，RS232电平信号的逻辑“1”为-5--15V；逻辑“0”为+5-+15V，噪声容限为2V。要求接收器能识别低至+3V的信号作为逻辑“0”，高到-3V的信号作为逻辑“1”，由于其共模抑制能力差，存在抗干扰能力差的不足，导致可靠性降低；再加上双绞线上的分布电容，其传送距离最大为约15米，故而RS232通信距离较短；3根线只适合短距离两个设备单点快速通讯，不适合扩展组网；且另外，随着工业领域的不断发展，设备的互连对数据传输要求越来越高，传输距离越来越长、传输数据量越来越大，RS232串口通信的最高速率为20kb/s，已经不能满足日益快速的通信要求。

RS232串口通信的传输距离短、成本高、容易受外界环境的干扰不能够保证数据的实时性和准确性，也不能利用设备互连进行扩展组网。但RS232是一种广泛使用的数据传输标准，将RS232数据传输废弃不用是对现有设备的巨大浪费，因此，对RS232数据通信进行改进是本领域的一个关键所在。

现有技术中，专利文献CN201286118Y公开了一种双调制解调器模块板，串口扩展芯片分别双向连接两个调制解调器、两个转换芯片，单片机和串口，调制解调器双向连接串口、调制解调器双向连接串口，RS232转换芯片双向连接串口，RS232转换芯片双向连接串口，单片机双向连接缓存器。该文献通过串口分别连接两组调制解调器来实现多路通信多路输出，虽然可以在一定程度上进行扩展，但使用2个调制解调器等部件导致铺设成本高、而且没有解决抗干扰能力差、传输距离短、传输速度没有提高等技术问题。

专利文献CN104270198A公开了一种数据光电转换装置，其包括光纤收发模块、信号逻辑处理电路和接口电路；所述光纤收发模块与信号逻辑处理电路双向通讯；信号逻辑处理电路包括依次串联的逻辑芯片U3A、U3D和U3C的第一支路，以及串联的逻辑芯片U7C和U3B的第二支路；所述接口电路包括RS232接口电路、RS422接口电路和RS485接口电路；所述RS422接口电路的数据接收端和RS485接口电路的数据接收端均通过第一支路连接到光纤收发模块的发送端；RS232接口电路的数据接收端通过U3A连接到光纤收发模块的发送端，RS232接口电路的数据输出端和RS485接口电路的数据输出端通过逻辑芯片U7C接至光纤收发模块的接收端；所述RS485接口电路的发送/接收控制端通过第二至支路接至光纤收发模块的接收端。该文献可实现RS485、RS422及RS232三种不同接口的光电转换以满足用户不同的需求的数据光电转换装置。该文献解决了传输距离短的技术问题，但没有解决抗干扰能力差、无法提高传输速度等技术问题。

因此，提供一种能够接收多路RS232串口数据、提高了传输可靠性、数据传输速度和数据传输准确性以及实现了长距离通信的功能，而且硬件成本低、组网简单、线路铺设成本低的RS232串口的数据传输装置是本领域急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现。

根据本发明的第一方面，一种RS232串口调制解调装置，其包括接收端模块、调制端模块、电光转换端模块、光电转换端模块和解调端模块。

所述接收端模块包括多个MAX232芯片和连接所述MAX232芯片的相应的光耦部件，连接RS232串口的所述MAX232芯片将输入的RS232电平信号转化为TTL电平信号。

接收端模块实现了接收多路RS232串口数据用于通信。由于光耦部件的输入端属于电流型工作的低阻元件，因而具有很强的共模抑制能力，TTL电平信号通过光耦部件进行光电隔离，提高了装置工作的可靠性，在装置中作为信号隔离的接口部件，可以大大增加装置工作的可靠性。

时间码IRIG-B经由光耦部件从所述MAX232芯片传送到正反向识别模块，经过所述正反向识别模块识别后，输出正向的时间码IRIG-B进入准时沿提取模块，所述准时沿提取模块提取所述的时间码IRIG-B的准时沿，所述准时沿进入所述秒脉冲生成模块，所述正向的时间码IRIG-B和所述时间码IRIG-B的准时沿进入时间解析模块从而获得时间信息。

所述调制端模块包括接收来自所述接收端模块的数据采集部件和数据加速部件，所述数据加速部件通过数据传输加速编码将所述数据采集部件采集的数据进行压缩。将数据交给数据传输加速编码处理，提高数据传输速度，实现数据低延迟的传输。

将所述TTL电平信号转换为光信号的所述电光转换端模块通过多模光纤把光信号发送到所述光电转换端模块，所述光电转换端模块将所述光信号转换为电平信号。通过光纤传输实现了长距离通信的功能。

所述解调端模块包括数据解码部件和数据输出部件，所述数据解码部件将数据解码并发送到数据输出部件，所述数据输出部件将数据发送到RS232串口。进一步地，数据输出部件将解码后的数据发送到指定的RS232串口。

优选地，所述RS232串口调制解调装置基于MAX10平台。

优选地，所述多模光纤的内径是50μm和外径是125μm。

更优选地，所述接收端模块包括6片MAX232芯片，每片MAX232芯片支持两路RS232串口通信。

根据本发明的第一方面，RS232串口调制解调装置实现了接收多路RS232串口数据、提高了传输可靠性、准确性和数据传输速度以及实现了长距离通信的功能。而且本发明的硬件成本低、开发难度小、开发周期短、组网简单、线路铺设成本低且最多可支持12路RS232串口组网以及最远传输距离可达2千米。

根据本发明的第二方面，和上述第一方面不同的是，光耦部件将TTL电平信号进行光电隔离后通过RXD发送到UART模块的接收部件。在接收端模块和调制端模块之间设有通用异步收发传输器UART模块，UART模块由接收部件、波特率发生器和发送部件组成。UART模块主要进行数据的串并转换，接收部件接收来自所述接收端模块的RS232串口的串行数据，将其转换为并行数据。波特率发生器为接收部件和发送部件提供通信所需的时钟。

调制端模块包括数据采集部件和数据加速部件。数据采集部件通过RXD接收来自UART模块的并行数据，数据加速部件通过数据传输加速编码处理将数据采集部件采集的并行数据进行压缩。数据传送加速编码处理可采用多种数据传输加速编码算法。将并行数据交给数据传输加速编码处理可提高数据传输速度，实现数据低延迟的传输。

电光转换端模块将TTL电平信号转换为光信号，当高电平时对应光纤亮，低电平时对应光纤灭。光纤把光信号发送到光电转换端模块，光电转换端模块将光信号转换为电平信号，当光纤亮时对应高电平，光纤灭时对应低电平。通过光纤传输实现了长距离通信的功能。

解调端模块包括数据解码部件和数据输出部件，所述数据解码部件将并行数据解码并发送到数据输出部件，所述数据输出部件将并行数据通过TXD发送到UART模块的发送部件。发送模块接收解调端模块发送的并行数据，并将其转换为串行数据，通过TXD发送到RS232串口。

根据本发明的第二方面，RS232串口调制解调装置不仅实现了根据第一方面的装置的功能，而且进一步地，UART模块能够将RS232串口的串行数据转换成并行数据，实现多路输入单路输出，通过长距离传输后，UART模块能够将并行数据转换成串行数据，进一步提高了传输能力。

根据本发明的第三方面，连接RS232串口的MAX232芯片将输入的RS232电平信号转化为TTL电平信号，所述光耦部件连接恒温晶振模块OCXO，所述恒温晶振模块OCXO发送OCXO进入倍频模块而输出高速时钟信息，所述高速时钟信息进入滤波模块滤波后传送到正反向识别模块。恒温晶振模块OCXO作为基准源，OCXO进入倍频模块，输出高速时钟。高速时钟为装置的高速运行和纳秒级的时间分辨度提供保证，高速时钟进入滤波模块，对输入的IRIG-B码进行滤波，为装置提供稳定的接收装置的信息。IRIG-B码进入正反向识别模块，经过正反向识别后，输出正向的IRIG-B码；正向的IRIG-B码进入准时沿提取模块，提取出IRIG-B码的准时沿，准时沿进入秒脉冲生成模块，生成秒脉冲。正向的IRIG-B码和IRIG-B码的准时沿进入时间解析模块，获得年、月、日、时、分、秒，至此就获得了参考源完整的时间信息。在本发明的第三方面中，OCXO进入倍频模块和滤波模块对IRIG-B码进行处理，进一步在本发明的装置中实现了精确且稳定的时间同步，进一步提高了本发明的传输准确性。

根据本发明的第四方面，连接RS232串口的MAX232芯片将输入的RS232电平信号转化为TTL电平信号，RTC信号经由光耦部件从所述MAX232芯片传送到恒温晶振模块OCXO，所述恒温晶振模块OCXO连接滤波模块，所述信号滤波后，进入秒脉冲生成模块生成秒脉冲，所述秒脉冲进入时间计数器。

本发明的第四方面中，以RTC作为时间源，RTC通过恒温晶振模块OCXO维护，OCXO的时钟经过滤波模块校正，进入秒脉冲生成模块，生成秒脉冲。秒脉冲进入时间计数器中产生时间信息。本发明的第四方面以第二种方式获得了精确的时间信息，在本发明的装置中实现了精确的时间同步，提高了本发明的传输准确性。

根据本发明的第五方面，实时时钟(RTC)信号经由光耦部件从所述MAX232芯片传送到恒温晶振模块OCXO，所述恒温晶振模块OCXO连接滤波模块，所述信号滤波后，进入秒脉冲生成模块生成秒脉冲，所述秒脉冲进入脉冲相位比较器。时间码IRIG-B经由光耦部件从所述MAX232芯片传送到正反向识别模块，经过所述正反向识别模块识别后，输出正向的时间码IRIG-B进入准时沿提取模块，所述准时沿提取模块提取所述的时间码IRIG-B的准时沿，所述准时沿进入所述脉冲相位比较器，所述脉冲相位比较器比较所述秒脉冲和所述准时沿之间的相位超前或滞后关系Phase，以及计算出二者的相位差CntClk，Phase和CntClk进入补偿秒脉冲生成模块，生成发送秒脉冲PpsT，正向的IRIG-B码和秒脉冲PpsT进入时间解析模块，从而获得时间信息。在本发明的第五方面中，通过正反向识别模块和装置的延迟补偿机制处理，进一步在本发明的装置中实现了精确的时间同步，进一步提高了本发明的传输准确性。

根据本发明的第六方面，连接RS232串口的MAX232芯片将输入的RS232电平信号转化为TTL电平信号，时间码IRIG-B经由光耦部件从所述MAX232芯片传送到进入正反向识别模块，经过正反向识别后，输出正向的IRIG-B码，正向的IRIG-B码进入准时沿提取模块，提取出IRIG-B码的准时沿，RTC信号经由光耦部件从所述MAX232芯片传送到AllDay模块和Control模块，通过AllDay模块计算出当前是一年中的第多少天，通过Control模块计算出IRIG-B所需要的信息，上述信息和所述准时沿同时进入BitToBcd模块，将二进制表示的时间信息转化为BCD码表示的时间信息。

优选地，所述恒温晶振模块OCXO在同一温度范围内频率稳定度为0.0005到0.5ppm。

附图说明

下面将结合实施例和附图对本发明作进一步的详细描述：

图1是本发明的第一实施例的RS232串口调制解调装置的结构示意图；

图2是本发明的第二实施例的RS232串口调制解调装置的结构示意图；

图3是本发明的第三实施例的RS232串口调制解调装置的结构示意图；

图4是本发明的第四实施例的RS232串口调制解调装置的结构示意图；

图5是本发明的第五实施例的RS232串口调制解调装置的结构示意图；

图6是本发明的第六实施例的RS232串口调制解调装置的结构示意图。

其中，1为接收端模块、2为调制端模块、3为电光转换端模块、4为光电转换端模块、5为解调端模块、6为MAX232芯片、7为光耦部件、8为数据采集部件、9为数据加速部件、10为数据解码部件、11为数据输出部件、12为UART模块、13为接收部件、14为波特率发生器、15为发送部件、16为正反向识别模块、17为准时沿提取模块、18为秒脉冲生成模块、19为时间解析模块、20为倍频模块、21为滤波模块、22为时间计数器、23为脉冲相位比较器、24为补偿秒脉冲模块、25为AllDay模块、26为Control模块、27为BitToBcd模块、28为恒温晶振模块OCXO。

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的解释。

具体实施方式

图1是根据本发明的第一实施例的RS232串口调制解调装置的结构示意图。参见图1，RS232串口调制解调装置包括接收端模块1、调制端模块2、电光转换端模块3、光电转换端模块4和解调端模块5。

接收端模块1包括多个MAX232芯片6和连接MAX232芯片6的相应的光耦部件7。MAX232芯片6接收多路RS232串口数据，进一步地，MAX232芯片6支持12路RS232串口数据传输。每片MAX232芯片支持两路RS232串口通讯，共使用6片MAX232芯片。接收端模块1实现了接收多路RS232串口数据用于通信。

为了提高装置工作的可靠性，TTL电平信号通过光耦部件7进行光电隔离。由于光耦部件7的输入端属于电流型工作的低阻元件，因而具有很强的共模抑制能力，在装置中作为信号隔离的接口部件，可以大大增加装置工作的可靠性。

连接RS232串口的MAX232芯片6将输入的RS232电平信号转化为TTL电平信号，光耦部件7将TTL电平信号进行光电隔离后通过RXD发送到调制端模块2的数据采集部件8。

时间码IRIG-B经由光耦部件7从所述MAX232芯片6传送到正反向识别模块16，经过所述正反向识别模块16识别后，输出正向的时间码IRIG-B进入准时沿提取模块17，所述准时沿提取模块17提取所述的时间码IRIG-B的准时沿，所述准时沿进入所述秒脉冲生成模块18，所述正向的时间码IRIG-B和所述时间码IRIG-B的准时沿进入时间解析模块19从而获得时间信息。时间同步在数据传输中对提高传输的精确度有着重要的作用，在本发明的第一实施例中，通过正反向识别模块16和准时沿提取模块17对IRIG-B码进行处理，获得参考源完整的时间信息进一步在本发明的装置中实现了精确的时间同步，进一步提高了本发明的传输准确性。

调制端模块2包括接收来自所述接收端模块的数据采集部件8和数据加速部件9，数据加速部件9通过数据传输加速编码处理将数据采集部件8采集的数据进行压缩。数据传送加速编码处理可采用多种数据传输加速编码算法。将数据交给数据传输加速编码处理，提高数据传输速度，实现数据低延迟的传输。电光转换端模块3将TTL电平信号转换为光信号，当高电平时对应多模光纤亮，低电平时对应多模光纤灭。多模光纤把光信号发送到所述光电转换端模块4，光电转换端模块4将所述光信号转换为电平信号，当多模光纤亮时对应高电平，多模光纤灭是对应低电平。通过多模光纤传输实现了长距离通信的功能。

在一个实施例中，多模光纤的内径是50μm和外径是125μm。

解调端模块5包括数据解码部件10和数据输出部件11，所述数据解码部件10将数据解码并发送到数据输出部件11，所述数据输出部件11将数据发送到RS232串口。解调端模块5通过数据解码部件10解码RS232串口的输入数据，并通过数据输出部件11将解码后的数据发送到RS232串口。进一步地，数据输出部件11将解码后的数据发送到指定的RS232串口。

本发明的第一实施例的RS232串口调制解调装置实现了接收多路RS232串口数据、提高了传输可靠性、提高数据传输速度和准确性以及实现了长距离通信的功能。而且本发明的硬件成本低、开发难度小、开发周期短、组网简单、线路铺设成本低且最多可用支持12路RS232串口组网以及最远传输距离为2千米。

图2是根据本发明的第二实施例的RS232串口调制解调装置的结构示意图。参见图2，RS232串口调制解调装置包括接收端模块1、通用异步收发传输器UART模块12、调制端模块2、电光转换端模块3、光电转换端模块4和解调端模块5。

接收端模块1包括多个MAX232芯片6和连接MAX232芯片6的相应的光耦部件7。MAX232芯片6接收多路RS232串口数据，进一步地，MAX232芯片6支持12路RS232串口数据传输。每片MAX232芯片支持两路RS232串口通讯，共使用6片MAX232芯片。接收端模块1实现了接收多路RS232串口数据用于通信。

为了提高装置工作的可靠性，TTL电平信号通过光耦部件7进行光电隔离。由于光耦部件7的输入端属于电流型工作的低阻元件，因而具有很强的共模抑制能力，在装置中作为信号隔离的接口部件，可以大大增加装置工作的可靠性。

连接RS232串口的MAX232芯片6将输入的RS232电平信号转化为TTL电平信号，时间码IRIG-B经由光耦部件7从所述MAX232芯片6传送到正反向识别模块16，经过所述正反向识别模块16识别后，输出正向的时间码IRIG-B进入准时沿提取模块17，所述准时沿提取模块17提取所述的时间码IRIG-B的准时沿，所述准时沿进入所述秒脉冲生成模块18，所述正向的时间码IRIG-B和所述时间码IRIG-B的准时沿进入时间解析模块19从而获得时间信息。

在接收端模块1和调制端模块2之间设有通用异步收发传输器UART模块12，UART模块12由接收部件13、波特率发生器14和发送部件15组成。UART模块12主要进行数据的串并转换，接收部件13接收来自所述接收端模块的RS232串口的串行数据，将其转换为并行数据。波特率发生器14也可以为接收部件13和发送部件15提供通信所需的时钟。

调制端模块2包括数据采集部件8和数据加速部件9。数据采集部件8通过RXD接收来自UART模块12的并行数据，数据加速部件9通过数据传输加速编码处理将数据采集部件8采集的并行数据进行压缩。数据传送加速编码处理可采用多种数据传输加速编码算法。将并行数据交给数据传输加速编码处理可提高数据传输速度，实现数据低延迟的传输。

电光转换端模块3将TTL电平信号转换为光信号，当高电平时对应光纤亮，低电平时对应光纤灭。多模光纤把光信号发送到光电转换端模块4，光电转换端模块4将光信号转换为电平信号，当光纤亮时对应高电平，光纤灭时对应低电平。通过多模光纤传输实现了长距离通信的功能。

解调端模块5包括数据解码部件10和数据输出部件11，所述数据解码部件10将并行数据解码并发送到数据输出部件11，所述数据输出部件11将并行数据通过TXD发送到UART模块12的发送部件15。发送模块15接收解调端模块5发送的并行数据，并将其转换为串行数据，通过TXD发送到RS232串口。

本发明的第二实施例的RS232串口调制解调装置不仅实现了第一实施例的功能，而且进一步地，UART模块12能够将RS232串口的串行数据转换成并行数据，实现多路输入单路输出，通过长距离传输后，UART模块12能够将并行数据转换成串行数据，进一步提高了传输能力。

在一个实施例中，RS232串口调制解调装置基于MAX10平台。

MAX10能识别TTL电平。

图3是根据本发明的第三实施例的RS232串口调制解调装置的结构示意图。参见图3所示的实施例，接收端模块1包括多个MAX232芯片6和连接MAX232芯片6的相应的光耦部件7。MAX232芯片6接收多路RS232串口数据，进一步地，MAX232芯片6支持12路RS232串口数据传输。每片MAX232芯片支持两路RS232串口通讯，共使用6片MAX232芯片。接收端模块1实现了接收多路RS232串口数据用于通信。

为了提高装置工作的可靠性，TTL电平信号通过光耦部件7进行光电隔离。由于光耦部件7的输入端属于电流型工作的低阻元件，因而具有很强的共模抑制能力，在装置中作为信号隔离的接口部件，可以大大增加装置工作的可靠性。

连接RS232串口的MAX232芯片6将输入的RS232电平信号转化为TTL电平信号，所述光耦部件7连接恒温晶振模块OCXO28，所述恒温晶振模块OCXO28发送OCXO信号进入倍频模块20而输出高速时钟信息，所述高速时钟信息进入滤波模块21滤波后传送到正反向识别模块16。恒温晶振模块OCXO28作为基准源，OCXO进入倍频模块20，输出高速时钟。高速时钟为装置的高速运行和纳秒级的时间分辨度提供保证，高速时钟进入滤波模块21，对输入的IRIG-B码进行滤波，为装置提供稳定的接收装置的信息。IRIG-B码进入正反向识别模块16，经过正反向识别后，输出正向的IRIG-B码；正向的IRIG-B码进入准时沿提取模块17，提取出IRIG-B码的准时沿，准时沿进入秒脉冲生成模块18，生成秒脉冲。正向的IRIG-B码和IRIG-B码的准时沿进入时间解析模块19，获得年、月、日、时、分、秒，至此就获得了参考源完整的时间信息。在本发明的第三实施例中，OCXO进入倍频模块20和滤波模块21对IRIG-B码进行处理，进一步在本发明的装置中实现了精确且稳定的时间同步，进一步提高了本发明的传输准确性。

在接收端模块1和调制端模块2之间设有通用异步收发传输器UART模块12，UART模块12由接收部件13、波特率发生器14和发送部件15组成。UART模块12主要进行数据的串并转换，接收部件13接收RS232串口的串行数据，将其转换为并行数据。波特率发生器14也可以为接收部件13和发送部件15提供通信所需的时钟。

调制端模块2包括数据采集部件8和数据加速部件9。数据采集部件8通过RXD接收来自UART模块12的并行数据，数据加速部件9通过数据传输加速编码处理将数据采集部件8采集的并行数据进行压缩。数据传送加速编码处理可采用多种数据传输加速编码算法。将并行数据交给数据传输加速编码处理可提高数据传输速度，实现数据低延迟的传输。

电光转换端模块3将TTL电平信号转换为光信号，当高电平时对应光纤亮，低电平时对应光纤灭。多模光纤把光信号发送到光电转换端模块4，光电转换端模块4将光信号转换为电平信号，当光纤亮时对应高电平，光纤灭是对应低电平。通过多模光纤传输实现了长距离通信的功能。

解调端模块5包括数据解码部件10和数据输出部件11，所述数据解码部件10将并行数据解码并发送到数据输出部件11，所述数据输出部件11将并行数据通过TXD发送到UART模块12的发送部件15。发送模块15接收解调端模块5发送的并行数据，并将其转换为串行数据，通过TXD发送到RS232串口。

本发明的第三实施例的RS232串口调制解调装置不仅实现了第二实施例的功能，而且进一步地在本发明的装置中实现了精确且稳定的时间同步，进一步提高了本发明的传输准确性。

在一个实施例中，恒温晶振模块OCXO28在同一温度范围内频率稳定度为0.0005到0.5ppm。

图4是根据本发明的第四实施例的RS232串口调制解调装置的结构示意图。参见图4所示的实施例，接收端模块1包括多个MAX232芯片6和连接MAX232芯片6的相应的光耦部件7。MAX232芯片6接收多路RS232串口数据，进一步地，MAX232芯片6支持12路RS232串口数据传输。每片MAX232芯片支持两路RS232串口通讯，共使用6片MAX232芯片。接收端模块1实现了接收多路RS232串口数据用于通信。

为了提高装置工作的可靠性，TTL电平信号通过光耦部件7进行光电隔离。由于光耦部件7的输入端属于电流型工作的低阻元件，因而具有很强的共模抑制能力，在装置中作为信号隔离的接口部件，可以大大增加装置工作的可靠性。

连接RS232串口的MAX232芯片6将输入的RS232电平信号转化为TTL电平信号，RTC信号经由光耦部件7从所述MAX232芯片6传送到恒温晶振模块OCXO28，所述恒温晶振模块OCXO28连接滤波模块21，所述信号滤波后，进入秒脉冲生成模块18生成秒脉冲，所述秒脉冲进入时间计数器22。

在本发明的第四实施例中，以实时时钟(RTC)作为时间源，RTC通过恒温晶振模块OCXO28维护，OCXO的时钟经过滤波模块21校正，进入秒脉冲生成模块18，生成秒脉冲。秒脉冲进入时间计数器22中产生时间信息。本发明的第四实施例以第二种方式获得了精确的时间信息，在本发明的装置中实现了精确的时间同步，提高了本发明的传输准确性。

在接收端模块1和调制端模块2之间设有通用异步收发传输器UART模块12，UART模块12由接收部件13、波特率发生器14和发送部件15组成。UART模块12主要进行数据的串并转换，接收部件13接收RS232串口的串行数据，将其转换为并行数据。波特率发生器14也可以为接收部件13和发送部件15提供通信所需的时钟。

调制端模块2包括数据采集部件8和数据加速部件9。数据采集部件8通过RXD接收来自UART模块12的并行数据，数据加速部件9通过数据传输加速编码处理将数据采集部件8采集的并行数据进行压缩。数据传送加速编码处理可采用多种数据传输加速编码算法。将并行数据交给数据传输加速编码处理可提高数据传输速度，实现数据低延迟的传输。

电光转换端模块3将TTL电平信号转换为光信号，当高电平时对应光纤亮，低电平时对应光纤灭。光纤把光信号发送到光电转换端模块4，光电转换端模块4将光信号转换为电平信号，当光纤亮时对应高电平，光纤灭是对应低电平。通过多模光纤传输实现了长距离通信的功能。

解调端模块5包括数据解码部件10和数据输出部件11，所述数据解码部件10将并行数据解码并发送到数据输出部件11，所述数据输出部件11将并行数据通过TXD发送到UART模块12的发送部件15。发送模块15接收解调端模块5发送的并行数据，并将其转换为串行数据，通过TXD发送到RS232串口。

本发明的第四实施例的RS232串口调制解调装置以第二种方式获得了时间信息，在本发明的装置中实现了精确的时间同步。

图5是根据本发明的第五实施例的RS232串口调制解调装置的结构示意图。参见图5所示的实施例，接收端模块1包括多个MAX232芯片6和连接MAX232芯片6的相应的光耦部件7。MAX232芯片6接收多路RS232串口数据，接收端模块1实现了接收多路RS232串口数据用于通信。

为了提高装置工作的可靠性，TTL电平信号通过光耦部件7进行光电隔离。由于光耦部件7的输入端属于电流型工作的低阻元件，因而具有很强的共模抑制能力，在装置中作为信号隔离的接口部件，可以大大增加装置工作的可靠性。

连接RS232串口的MAX232芯片6将输入的RS232电平信号转化为TTL电平信号，RTC信号经由光耦部件7从所述MAX232芯片6传送到恒温晶振模块OCXO28，所述恒温晶振模块OCXO28连接滤波模块21，所述信号滤波后，进入秒脉冲生成模块18生成秒脉冲，所述秒脉冲进入脉冲相位比较器23。

时间码IRIG-B经由光耦部件7从所述MAX232芯片6传送到正反向识别模块16，经过所述正反向识别模块16识别后，输出正向的时间码IRIG-B进入准时沿提取模块17，所述准时沿提取模块17提取所述的时间码IRIG-B的准时沿，所述准时沿进入所述脉冲相位比较器23，所述脉冲相位比较器23比较所述秒脉冲和所述准时沿之间的相位超前或滞后关系Phase，以及计算出二者的相位差CntClk，Phase和CntClk进入补偿秒脉冲模块24，生成发送秒脉冲PpsT，正向的IRIG-B码和秒脉冲PpsT进入时间解析模块19，从而获得时间信息。在本发明的第五实施例中，通过正反向识别模块16和装置的延迟补偿机制处理，进一步在本发明的装置中实现了精确的时间同步，进一步提高了本发明的传输准确性。

在接收端模块1和调制端模块2之间设有通用异步收发传输器UART模块12，UART模块12由接收部件13、波特率发生器14和发送部件15组成。UART模块12主要进行数据的串并转换，接收部件13接收RS232串口的串行数据，将其转换为并行数据。波特率发生器14也可以为接收部件13和发送部件15提供通信所需的时钟。

调制端模块2包括数据采集部件8和数据加速部件9。数据采集部件8通过RXD接收来自UART模块12的并行数据，数据加速部件9通过数据传输加速编码处理将数据采集部件8采集的并行数据进行压缩。数据传送加速编码处理可采用多种数据传输加速编码算法。将并行数据交给数据传输加速编码处理可提高数据传输速度，实现数据低延迟的传输。

电光转换端模块3将TTL电平信号转换为光信号，当高电平时对应光纤亮，低电平时对应光纤灭。光纤把光信号发送到光电转换端模块4，光电转换端模块4将光信号转换为电平信号，当光纤亮时对应高电平，光纤灭是对应低电平。通过光纤传输实现了长距离通信的功能。

解调端模块5包括数据解码部件10和数据输出部件11，所述数据解码部件10将并行数据解码并发送到数据输出部件11，所述数据输出部件11将并行数据通过TXD发送到UART模块12的发送部件15。发送模块15接收解调端模块5发送的并行数据，并将其转换为串行数据，通过TXD发送到RS232串口。

本发明的第五实施例的RS232串口调制解调装置不仅实现了第四实施例的功能，而且进一步通过正反向识别模块16和装置的延迟补偿机制处理，在本发明的装置中实现了精确的时间同步。

图6是根据本发明的第六实施例的RS232串口调制解调装置的结构示意图。参见图6所示的实施例，接收端模块1包括多个MAX232芯片6和连接MAX232芯片6的相应的光耦部件7。MAX232芯片6接收多路RS232串口数据，接收端模块1实现了接收多路RS232串口数据用于通信。

为了提高装置工作的可靠性，TTL电平信号通过光耦部件7进行光电隔离。由于光耦部件7的输入端属于电流型工作的低阻元件，因而具有很强的共模抑制能力，在装置中作为信号隔离的接口部件，可以大大增加装置工作的可靠性。

连接RS232串口的MAX232芯片6将输入的RS232电平信号转化为TTL电平信号，时间码IRIG-B经由光耦部件7从所述MAX232芯片6传送到进入正反向识别模块16，经过正反向识别后，输出正向的IRIG-B码，正向的IRIG-B码进入准时沿提取模块17，提取出IRIG-B码的准时沿，RTC信号经由光耦部件7从所述MAX232芯片6传送到AllDay模块25和Control模块26，通过AllDay模块25计算出当前是一年中的第多少天，通过Control模块26计算出IRIG-B所需要的信息，上述信息和所述准时沿同时进入BitToBcd模块27，将二进制表示的时间信息转化为BCD码表示的时间信息。

在接收端模块1和调制端模块2之间设有通用异步收发传输器UART模块12，UART模块12由接收部件13、波特率发生器14和发送部件15组成。UART模块12主要进行数据的串并转换，接收部件13接收RS232串口的串行数据，将其转换为并行数据。波特率发生器14也可以为接收部件13和发送部件15提供通信所需的时钟。

调制端模块2包括数据采集部件8和数据加速部件9。数据采集部件8通过RXD接收来自UART模块12的并行数据，数据加速部件9通过数据传输加速编码处理将数据采集部件8采集的并行数据进行压缩。数据传送加速编码处理可采用多种数据传输加速编码算法。将并行数据交给数据传输加速编码处理可提高数据传输速度，实现数据低延迟的传输。

电光转换端模块3将TTL电平信号转换为光信号，当高电平时对应光纤亮，低电平时对应光纤灭。光纤把光信号发送到光电转换端模块4，光电转换端模块4将光信号转换为电平信号，当光纤亮时对应高电平，光纤灭时对应低电平。通过光纤传输实现了长距离通信的功能。

解调端模块5包括数据解码部件10和数据输出部件11，所述数据解码部件10将并行数据解码并发送到数据输出部件11，所述数据输出部件11将并行数据通过TXD发送到UART模块12的发送部件15。发送模块15接收解调端模块5发送的并行数据，并将其转换为串行数据，通过TXD发送到RS232串口。

尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。

Claims (10)

1.一种RS232串口调制解调装置，其包括接收端模块(1)、调制端模块(2)、电光转换端模块(3)、光电转换端模块(4)和解调端模块(5)，其中：

所述接收端模块(1)包括多个MAX232芯片(6)、连接所述MAX232芯片(6)的相应的光耦部件(7)、正反向识别模块(16)、准时沿提取模块(17)、秒脉冲生成模块(18)和时间解析模块(19)，连接RS232串口的所述MAX232芯片(6)将输入的RS232电平信号转化为TTL电平信号，时间码IRIG-B经由光耦部件(7)从所述MAX232芯片(6)传送到正反向识别模块(16)，经过所述正反向识别模块(16)识别后，输出正向的时间码IRIG-B进入准时沿提取模块(17)，所述准时沿提取模块(17)提取所述的时间码IRIG-B的准时沿，所述准时沿进入所述秒脉冲生成模块(18)，所述正向的时间码IRIG-B和所述时间码IRIG-B的准时沿进入时间解析模块(19)从而获得时间信息；

所述调制端模块(2)包括数据采集部件(8)和数据加速部件(9)，所述数据采集部件(8)接收来自所述接收端模块(1)的数据；所述数据加速部件(9)通过数据传输加速编码将所述数据采集部件(8)采集的数据进行压缩；

所述电光转换端模块(3)将通过所述调制端模块(2)压缩处理后的TTL电平信号转换为光信号，所述电光转换端模块(3)通过多模光纤把光信号发送到所述光电转换端模块(4)，所述光电转换端模块(4)将所述光信号转换为电平信号；

所述解调端模块(5)接收来自所述光电转换端模块(4)转换的电平信号，所述解调端模块(5)包括数据解码部件(10)和数据输出部件(11)，所述数据解码部件(10)将数据解码并发送到数据输出部件(11)，所述数据输出部件(11)将数据发送到RS232串口。

2.如权利要求1所述的RS232串口调制解调装置，其中，所述RS232串口调制解调装置基于MAX10平台。

3.如权利要求2所述的RS232串口调制解调装置，其中，所述多模光纤的内径是50μm和外径是125μm。

4.如权利要求3所述的RS232串口调制解调装置，其中，在接收端模块(1)和调制端模块(2)之间设有由接收部件(13)、波特率发生器(14)和发送部件(15)组成的UART模块(12)，其中，接收部件(13)接收RS232串口的串行数据，发送部件(15)将解调端模块(5)发送的并行数据转换为串行数据，通过TXD发送到RS232串口。

5.如权利要求1所述的RS232串口调制解调装置，其中，所述接收端模块(1)包括6片MAX232芯片(6)，每片MAX232芯片(6)支持两路RS232串口通信。

6.如权利要求4所述的RS232串口调制解调装置，其中，所述光耦部件(7)连接恒温晶振模块OCXO(28)，所述恒温晶振模块OCXO(28)发送OCXO信号进入倍频模块(20)而输出高速时钟信息，所述高速时钟信息进入滤波模块(21)滤波后传送到正反向识别模块(16)。

7.如权利要求6所述的RS232串口调制解调装置，其中，所述恒温晶振模块OCXO(28)在同一温度范围内频率稳定度为0.0005到0.5ppm。

8.如权利要求4所述的RS232串口调制解调装置，其中，实时时钟信号经由光耦部件(7)从所述MAX232芯片(6)传送到恒温晶振模块OCXO(28)，所述恒温晶振模块OCXO(28)连接滤波模块(21)，所述信号滤波后，进入秒脉冲生成模块(18)生成秒脉冲，所述秒脉冲进入时间计数器(22)。

9.如权利要求8所述的RS232串口调制解调装置，其中，所述接收端模块(1)进一步包括脉冲相位比较器(23)和补偿秒脉冲模块(24)；

所述准时沿提取模块(17)、所述脉冲相位比较器(23)、所述补偿秒脉冲模块(24)和所述时间解析模块(19)依次连接。

10.如权利要求4所述的RS232串口调制解调装置，其中，所述接收端模块(1)进一步包括计算当前是一年中的第多少天的AllDay模块(25)、计算控制信息的Control模块(26)和将二进制转换为BCD码的BitToBcd模块(27)；

所述光耦部件(7)、所述AllDay模块(25)、所述Control模块(26)和所述BitToBcd模块(27)依次连接。