CN106021166B - 基于rs485总线的多主机通信电路 - Google Patents

基于rs485总线的多主机通信电路 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了基于RS485总线的多主机通信电路，用于解决现有RS485总线在多主机同时发送数据时容易破坏数据，甚至损害芯片的问题。本发明实施例中一种基于RS485总线的多主机通信电路，包括：RS485芯片、开关子电路以及防雷保护子电路；所述RS485芯片的A端和B端之间分别并联有第一电阻和所述防雷保护子电路；A端还通过第三电阻与电源连接；B端还通过第二电阻接地，并依次通过所述第二电阻、第一电容与VCC端连接；R端接MCU串口的数据发送脚；D端接MCU串口的数据接收脚，接MCU的外部中断IO口，并通过第四电阻与电源连接；RE端和DE端均与所述开关子电路连接，所述开关子电路在MCU串口的数据发送脚输出高电平时导通，在MCU串口的数据发送脚输出低电平时截止。

Description

基于RS485总线的多主机通信电路
技术领域
本发明涉及总线通信领域，尤其涉及基于RS485总线的多主机通信电路。
背景技术
RS-485的电气特性:逻辑"1"以两线间的电压差为+(2-6)V表示；逻辑"0"以两线间的电压差为-(2-6)V表示。因此，如果RS485总线上有多个设备同时发送数据时，就可能导致数据被破坏，甚至损坏RS485的芯片。
发明内容
本发明实施例提供了基于RS485总线的多主机通信电路，能够解决现有RS485总线在多主机同时发送数据时容易破坏数据，甚至损害芯片的问题。
本发明实施例提供的一种基于RS485总线的多主机通信电路，包括：RS485芯片、开关子电路以及防雷保护子电路；
所述RS485芯片的VCC端接电源，GND端接地；
所述RS485芯片的A端和B端之间分别并联有第一电阻和所述防雷保护子电路；
所述RS485芯片的A端还通过第三电阻与电源连接；所述RS485芯片的B端还通过第二电阻接地，并依次通过所述第二电阻、第一电容与VCC端连接；
所述RS485芯片的R端接MCU串口的数据发送脚；所述RS485芯片的D端接MCU串口的数据接收脚，接MCU的外部中断IO口，并通过第四电阻与电源连接；
所述RS485芯片的RE端和DE端均与所述开关子电路连接，所述开关子电路在MCU串口的数据发送脚输出高电平时导通，在MCU串口的数据发送脚输出低电平时截止。
可选地，所述防雷保护子电路包括相互并联的第一支路、第二支路和第三支路；
所述第一支路包括第三TVS管，所述第二支路包括串联的第一TVS管和第二TVS管，所述第一TVS管和第二TVS管两者之间接地，所述第三支路包括串联的第一GDT管和第二GDT管，所述第一GDT管和第二GDT管两者之间接安全地；
所述第二支路和第三支路的并联两端之间还分别连接第一PTC电阻和第二PTC电阻。
可选地，所述开关子电路包括：
三极管，所述三极管的发射极接地，集电极与所述RE端以及所述DE端连接，基极通过第五电阻与MCU串口的数据发送脚连接；
所述基极还通过第六电阻与电源连接，所述集电极还通过第七电阻与电源连接。
可选地，所述RS485芯片为SP3485芯片或者MAX485芯片。
可选地，所述RS485芯片的D端与所述MCU的外部中断IO口之间设有RC滤波器电路。
可选地，所述RC滤波器电路包括：第八电阻和第二电容；
所述RS485芯片的D端与所述MCU的外部中断IO口之间接有所述第八电阻，所述MCU的外部中断IO口通过所述第二电容接地。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：
本发明实施例中，一种基于RS485总线的多主机通信电路，包括：RS485芯片、开关子电路以及防雷保护子电路；所述RS485芯片的VCC端接电源，GND端接地；所述RS485芯片的A端和B端之间分别并联有第一电阻和所述防雷保护子电路；所述RS485芯片的A端还通过第三电阻与电源连接；所述RS485芯片的B端还通过第二电阻接地，并依次通过所述第二电阻、第一电容与VCC端连接；所述RS485芯片的R端接MCU串口的数据发送脚；所述RS485芯片的的D端接MCU串口的数据接收脚，接MCU的外部中断IO口，并通过第四电阻与电源连接；所述RS485芯片的RE端和DE端均与所述开关子电路连接，所述开关子电路在MCU串口的数据发送脚输出高电平时导通，在MCU串口的数据发送脚输出低电平时截止。在本发明实施例中，该多主机通信电路可以多个主机通信发送数据，避免破坏数据和损坏RS485芯片。
附图说明
图1为本发明实施例中基于RS485总线的多主机通信电路一个实施例的电路图；
图2为本发明实施例中基于RS485总线的多主机通信电路中开关子电路一个实施例的电路图；
图3为本发明实施例中基于RS485总线的多主机通信电路另一个实施例的电路图。
具体实施方式
本发明实施例提供了基于RS485总线的多主机通信电路，用于解决现有RS485总线在多主机同时发送数据时容易破坏数据，甚至损害芯片的问题。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1和图2，本发明实施例中一种基于RS485总线的多主机通信电路，包括：RS485芯片、开关子电路以及防雷保护子电路；
所述RS485芯片的VCC端接电源，GND端接地；
所述RS485芯片的A端和B端之间分别并联有第一电阻R1和所述防雷保护子电路；
所述RS485芯片的A端还通过第三电阻R3与电源VCC连接；所述RS485芯片的B端还通过第二电阻R2接地，并依次通过所述第二电阻R2、第一电容C1与VCC端连接；
所述RS485芯片的R端接MCU串口的数据发送脚MCU-TXD；所述RS485芯片的D端接MCU串口的数据接收脚MCU-RXD，接MCU的外部中断IO口MCU-INT1，并通过第四电阻R4与电源VCC连接；
所述RS485芯片的RE端和DE端均与所述开关子电路连接，所述开关子电路在MCU串口的数据发送脚MCU-TXD输出高电平时导通，在MCU串口的数据发送脚MCU-TXD输出低电平时截止。
在具体的一个实施例中，所述防雷保护子电路可以包括相互并联的第一支路、第二支路和第三支路；
所述第一支路包括第三TVS管TVS-3，所述第二支路包括串联的第一TVS管TVS-1和第二TVS管TVS-2，所述第一TVS管TVS-1和第二TVS管TVS-2两者之间接地，所述第三支路包括串联的第一GDT管GDT1和第二GDT管GDT2，所述第一GDT管GDT1和第二GDT管GDT2两者之间接安全地EARTH；
所述第二支路和第三支路的并联两端之间还分别连接第一PTC电阻PTC-1和第二PTC电阻PTC-2。
在具体的一个实施例中，所述开关子电路可以包括：三极管Q1，所述三极管Q1(9014)的发射极E接地，集电极C与所述RE端以及所述DE端连接，基极B通过第五电阻R5与MCU串口的数据发送脚MCU-TXD连接；所述基极B还通过第六电阻R6与电源VCC连接，所述集电极C还通过第七电阻R7与电源VCC连接。
在具体的一个实施例中，所述RS485芯片可以为SP3485芯片或者MAX485芯片，还可以是SN75176、SN75276、SN75179、SN75180、MAX488、MAX490芯片等。
在具体的一个实施例中，为了增强电路的稳定性和抗干扰能力，防止MCU发生异常中断，可在所述RS485芯片的D端与MCU的外部中断IO口MCU-INT1之间增加RC滤波器电路。如图3所示，D端与外部中断IO口MCU-INT1之间接有第八电阻R8，外部中断IO口MCU-INT1通过第二电容C2接地。
图1和图2中，电路符号描述如下：
EARTH：安全地
485-A、485-B：RS485总线的A端子和B端子
VCC、GND：电路的电源和参考地
MCU-INT1：接MCU的外部中断IO口
MCU-TXD：接MCU串口的数据发送脚
MCU-RXD：接MCU串口的数据接收脚
需要说明的是，本实施例中的开关子电路在使用时可以采用其余器件或者电路替代，例如将三极管更换成MOS管，或者将其电路用开关光耦电路替代。
下面，将对本发明实施例中基于RS485总线的多主机通信电路的工作原理进行说明：
一、MCU发送数据时：
当发送逻辑“1”时，MCU-TXD输出高电平，三极管Q1导通，SP3485芯片的使能脚为低电平，SP3485芯片处于接收状态，RS485总线AB端由R1、R2、R3电阻上下拉及分压，产生正压差，使RS485总线上产生逻辑“1”，同时MCU的数据接收脚MCU-RXD收到高电平；
当发送逻辑“0”时，MCU-TXD输出低电平，三极管Q1截至，SP3485芯片的使能脚为高电平，SP3485芯片处于发送状态，SP3485芯片接收到低电平，所以RS485总线AB端由SP3485芯片控制，输出负压差，使RS485总线上产生逻辑“0”，同时由于SP3485芯片处于发送状态，MCU的数据接收脚MCU-RXD还是收到高电平；
可知，MCU发送数据时，其接收脚MCU-RXD和外部中断MCU-INT1一直收到高电平。
二、当多个MCU同时发送数据时：
在RS485总线上，由于逻辑“1”电平信号是靠电阻上拉下拉及分压，而逻辑“0”电平信号是靠SP3485芯片驱动，逻辑“0”会强制改变总线信号，使总线电平信号变为逻辑“0”，同时并不损坏电路，故多个MCU同时向RS485总线上发送任何数据时，至少由于串口的停止位，所以每个MCU都会接收到低电平信号，从而触发MCU的外部中断MCU-INT1，监测到总线上有其余设备在发送数据；此时由于RS485总线的设备地址不同，所以可以通过RS485总线的设备地址进行延时或者通过随机数进行延时，错开发送，从而实现多个设备同时发送数据又不会损坏RS485芯片。
三、MCU接收数据时：MCU不需要主动向总线发送数据，所以不需要监测总线上是否有数据，可以关闭其外部中断MCU-INT1；而根据串口特性，MCU-TXD输出高电平，三极管Q1导通，SP3485芯片的使能脚为低电平，SP3485芯片处于接收状态，数据通过MCU-RXD脚被接收。
与现有技术相比，本发明的基于RS485总线的多主机通信电路具有以下优点：
1、多主机同时发送数据时不损坏电路；
2、有效的总线数据监控及数据包错开机制。
以上对本发明所提供的基于RS485总线的多主机通信电路进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种基于RS485总线的多主机通信电路，其特征在于，包括：RS485芯片、开关子电路以及防雷保护子电路；
所述RS485芯片的VCC端接电源，GND端接地；
所述RS485芯片的A端和B端之间分别并联有第一电阻和所述防雷保护子电路；
所述RS485芯片的A端还通过第三电阻与电源连接；所述RS485芯片的B端还通过第二电阻接地，并依次通过所述第二电阻、第一电容与VCC端连接；
所述RS485芯片的R端接MCU串口的数据发送脚；所述RS485芯片的D端接MCU串口的数据接收脚，所述RS485芯片的D端还接MCU的外部中断IO口，并通过第四电阻与电源连接；
所述RS485芯片的RE端和DE端均与所述开关子电路连接，所述开关子电路在MCU串口的数据发送脚输出高电平时导通，在MCU串口的数据发送脚输出低电平时截止。
2.根据权利要求1所述的多主机通信电路，其特征在于，所述防雷保护子电路包括相互并联的第一支路、第二支路和第三支路；
所述第一支路包括第三TVS管，所述第二支路包括串联的第一TVS管和第二TVS管，所述第一TVS管和第二TVS管两者之间接地，所述第三支路包括串联的第一GDT管和第二GDT管，所述第一GDT管和第二GDT管两者之间接安全地EARTH；
所述第二支路和第三支路的并联两端之间还分别连接第一PTC电阻和第二PTC电阻。
3.根据权利要求1所述的多主机通信电路，其特征在于，所述开关子电路包括：
三极管，所述三极管的发射极接地，集电极与所述RE端以及所述DE端连接，基极通过第五电阻与MCU串口的数据发送脚连接；
所述基极还通过第六电阻与电源连接，所述集电极还通过第七电阻与电源连接。
4.根据权利要求1所述的多主机通信电路，其特征在于，所述RS485芯片为SP3485芯片或者MAX485芯片。
5.根据权利要求1所述的多主机通信电路，其特征在于，所述RS485芯片的D端与所述MCU的外部中断IO口之间设有RC滤波器电路。
6.根据权利要求5所述的多主机通信电路，其特征在于，所述RC滤波器电路包括：第八电阻和第二电容；
所述RS485芯片的D端与所述MCU的外部中断IO口之间接有所述第八电阻，所述MCU的外部中断IO口通过所述第二电容接地。
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