CN107204857B - 通信总线线路隔离器 - Google Patents

Abstract

提供了一种通信总线线路隔离器。在一些实施例中，通信总线隔离器的第一侧可以经由第一通信总线布线耦合到第一设备，通信总线隔离器的第二侧可以经由第二通信总线布线耦合到第二设备，并且当通信总线隔离器检测到第二通信总线布线或第二设备上的故障或者关于第二通信总线布线或第二设备的篡改或干扰时，通信总线隔离器可以将第一通信总线布线与第二通信总线布线隔离。在一些实施例中，当第一设备检测到第二通信总线布线或第二设备上的持续故障或者关于第二通信总线布线或第二设备的持续篡改或干扰时，第一设备可以向通信总线隔离器传输信号，所述信号指示通信总线隔离器主动地禁用通信总线隔离器的第二侧上的接收器。

Description

通信总线线路隔离器

技术领域

本发明一般地涉及通信总线。更特别地，本发明涉及通信总线线路隔离器。

背景技术

已知使用单个通信总线在控制面板和远程外围设备之间传输通信信号的系统。然而，当出现故障或者由于对通信总线接线或者对外围设备中的一个的总线接口的有意干扰或篡改而引起故障时，可能致使这样的系统不能操作。例如，在四线RS485总线上，不适当地连接A、B、电力或接地将阻止控制面板从外围设备接收指示轮询事件的通信信号以及在控制面板和连接到总线的外围设备之间传输的任何其他数据信号。

尽管通信总线是单个单元，但是要理解，如本文中使用的内部通信总线布线可以包括总线布线在控制面板外壳内的部分，并且如本文中使用的外部通信总线布线可以包括总线布线在控制面板外壳外部延伸的部分。控制面板可以连接到以下中的一个或多个：以太网模控制器、块、GSM/GPRS模块、调制解调器或者可以用于向远程接收器报告警报、故障或状态状况的其他通信设备，诸如报告站。典型地，这些通信设备中的每个被容纳在控制面板外壳内并且经由内部通信总线布线连接到控制面板。然而，控制面板和在控制面板外壳内容纳的通信设备还可以经由外部通信总线布线而连接到外围设备，诸如小键盘和传感器。在已知系统中，外部通信总线布线或者附连到外部通信总线布线的外围设备上的任何故障或者关于外部通信总线布线或者附连到外部通信总线布线的外围设备的恶意篡改或干扰可能致使包括内部通信总线布线的整个通信总线不能操作，从而阻止控制面板经由连接到内部通信总线布线的通信设备中的一个或多个向远程接收器传送警报、故障或状态状况。

图1是如本领域中已知的包括通信总线的系统100的框图。如所看到的，系统100可以包括控制面板110以及容纳在控制面板外壳130内并且经由内部通信总线布线140连接到控制面板的一个或多个通信设备120。控制面板110和通信设备120中的每个也可以经由外部通信总线布线160连接到位于控制面板外壳130外部的一个或多个外围设备150。如上文描述的，控制面板110和通信设备120之间的经由内部总线布线140的通信易受外部总线布线160和外围设备150上的故障或者关于外部总线布线160和外围设备150的篡改或干扰的伤害。

已经开发了一些系统来克服对已知的通信总线上的故障或者关于已知的通信总线的篡改或干扰的敏感性。例如，一些控制面板包括如上文描述的容纳在控制面板外壳内并且连接到通信总线的通信设备，以及直接地连接到控制面板而没有经由通信总线的专用通信设备，诸如POTS电信设备或调制解调器。因此，当在通信总线的外部布线上发生篡改从而致使控制面板和连接到通信总线的通信设备之间的通信不能操作时，控制面板仍然可以经由专用通信设备进行通信。

不幸地，并非所有控制面板都包括或者可以支持诸如调制解调器之类的专用通信设备。例如，一些控制面板不能访问陆线电话连接以利用板载调制解调器进行操作。因此，这样的控制面板保持对通信总线上的故障或者关于通信总线的篡改或干扰敏感，并且包括这样的控制面板的系统可能变得不能够报告警报、故障或状态状况，从而使得这样的系统不能够以用户所期望的方式保护、监视和控制相关联的受监视区。

已经开发以克服对已知的通信总线上的故障或者关于已知的通信总线的篡改或干扰的敏感性的其他系统包括含有两个分离通信总线的控制面板：一个通信总线用于将控制面板连接到在控制面板外壳内部的设备，并且另一个通信总线用于将控制面板连接到在控制面板外壳外部的设备。不合期望地，这样的系统要求附加的控制面板资源，诸如第二微处理器、UART、存储器设备等，以及用以支持第二总线接口的软件和其他组件。

鉴于上文，存在对改进的系统和方法的持续的不间断的需要。

附图说明

图1是如本领域中已知的包括通信总线的系统的框图；

图2是依照所公开的实施例的包括通信总线和通信总线线路隔离器的系统的框图；

图3是依照所公开的实施例的包括通信总线和通信总线线路隔离器的系统的框图；

图4是依照所公开的实施例的包括通信总线以及内部和外部通信总线线路隔离器的系统的框图；以及

图5是依照所公开的实施例的包括通信总线以及内部和外部通信总线线路隔离器的系统的框图。

具体实施方式

虽然本发明容许有许多不同形式的实施例，但是在图中示出并且将在本文中详细地描述其特定实施例，其中理解，本公开要被视为本发明的原理的例示。不意图将本发明限于特定的图示实施例。

本文中公开的实施例可以包括通信总线线路隔离器。例如，可以将容纳在控制面板外壳内的通信设备或其他状态报告外围设备可以连接到的内部通信总线布线与外部通信总线布线隔离。在一些实施例中，这样的隔离可以通过采用通信总线中继器（repeater）来实现，所述通信总线中继器自动地将数据信号从总线的一侧（例如，内部总线布线）传递到总线的另一侧（例如，外部总线布线），并且反之亦然。然而，中继器可以防止外部总线布线或连接到外部总线布线的外围设备上的总线故障或者关于外部总线布线或连接到外部总线布线的外围设备的有意干扰或篡改禁用控制面板与连接到内部总线布线的通信设备或其他状态报告外围设备之间的通信。

有利地，本文中描述和公开的通信总线线路隔离器可以在生产或安装期间包括在系统和控制面板中，或者可以在出现保护通信总线布线的部分的完整性的需要时对现有系统进行改装。此外，本文中描述和公开的通信总线线路有利地不需要集成到控制面板中或者使用除包括在已知的控制面板中的资源之外的控制面板的任何附加资源。

如上文所解释的，本文中描述和公开的通信总线隔离器可以包括通信总线中继器，并且在一些实施例中，通信总线中继器可以包括用以将内部总线布线与外部总线布线隔离的无源透明通信总线中继器。要理解，如本文中使用的中继器可以包括在没有协议的改变的情况下将信息或信号从一个导线集合传递到另一个导线集合而没有任何可辨别的传输或接收延迟的设备。还要理解，如本文中使用的无源中继器可以包括在没有微处理器、存储器设备或者启用数据缓冲或数据操作的其他设备的帮助的情况下执行中继器的功能的设备。此外，要理解，如本文中使用的透明中继器可以包括在数据信号的转移之前不需要对数据信号进行寻址的设备。替代地，出现在透明中继器的总线连接中的第一个上的任何数据信号基本上即刻出现在透明中继器的总线连接中的第二个上，无论数据信号是否意图由连接到总线布线的设备接收，所述总线布线连接到透明中继器的总线连接中的第二个。

在一些实施例中，通信总线中继器（例如无源透明通信中继器）可以拼接到通信总线中，使得中继器的第一侧连接到内部通信总线布线，例如在控制面板外壳内部并且连接到在控制面板外壳内部的设备的布线，并且中继器的第二侧连接到外部通信总线布线，例如在控制面板外壳外部并且连接到在控制面板外壳外部的外围设备的布线。在一些实施例中，中继器可以与内部通信总线布线一起位于控制面板外壳内。因此，可以保护中继器和内部总线布线二者免于在控制面板外壳外部的瞬时干扰或篡改。要理解，如本文中使用的瞬时干扰或篡改可以包括引起外部通信总线布线上的故障，其致使通信总线不能操作，其中一旦引起，故障就是静态的且不变的。

在一些实施例中，如本文中公开和描述的中继器可以使用电压转换来检测相关联的通信总线上的数据业务的存在并且对其做出反应。例如，在电压转换停止之后——即在超时时段之后的预定时间段，中继器可以进入静止倾听状态，在其期间中继器将内部总线布线和外部总线布线彼此隔离。因为由瞬时干扰或篡改引起的任何故障造成单个电压转换，所以在一些实施例中，内部总线布线的操作将仅在中继器的超时时段期间中断，在该时段之后，内部总线布线可以恢复正常操作。实际上，在缺少任何进一步的电压转换的情况下，可以将外部总线布线与内部总线布线隔离。

与瞬时干扰或篡改相反，如本文中使用的持续干扰或篡改可以包括引起外部通信总线布线上的故障，其致使通信总线不能操作，其中故障包括重复的或持续的干扰或篡改事件，诸如例如电压转换。在一些实施例中，如本文中公开和描述的中继器可以促进控制面板检测持续的干扰或篡改，并且根据这样的检测主动地禁用或者指示中继器主动地禁用中继器的外部总线布线接收器。例如，控制面板可以检测外部总线布线上的未经请求的电压转换，例如不是对任何设备轮询事件进行响应并且中断内部总线布线上的通信的活动。响应于这样的检测，控制面板可以宣称或者激活专用于总线故障隔离并且连接到中继器的电路的控制面板的输出端，所述中继器的电路启用或禁用中继器的外部总线布线接收器。因此，控制面板可以主动地关闭接收器以使内部总线布线与外部总线布线隔离并且给予控制面板对连接到内部总线布线的通信设备的自由且不受约束的访问。

要理解，中继器本身也可以检测持续干扰和篡改，并且如上文描述的那样根据这样的检测保护内部总线布线免于瞬时干扰或篡改。然而，在从控制面板接收到具有用以禁用中继器的外部总线布线接收器并且从而隔离外部总线布线的指令的信号时，中继器随后可以保护内部总线布线免于持续干扰或篡改。

还要理解，如本文中描述和公开的中继器可以用于保护中继器的任一侧上的布线上的通信免于中继器的另一侧上的故障、干扰或篡改。例如，除如上文和本文中描述的连接到内部和外部总线布线二者的通信总线中继器之外或者作为对所述通信总线中继器的替代，在一些实施例中，例如无源透明通信中继器的通信总线中继器可以拼接到通信总线中使得中继器的第一侧连接到外部通信总线布线的第一部分（例如，连接到第一多个外围设备的布线）并且中继器的第二侧连接到外部通信总线布线的第二部分（例如，连接到第二多个外围设备的布线）。因此，可以保护连接到一个多个外围设备的外部总线布线的一部分免于外部总线布线的另一部分或外围设备的另一部分上的干扰或篡改。要理解，这样的保护可以是瞬时的或持续的，如上文和本文中描述的那样。然而，当保护持续时，在控制面板外部的中继器还可以连接到从属于控制面板的控制器，例如远程输入/输出模块（RIO），并且从属控制器可以向控制面板外部的中继器传输信号以主动地禁用连接到外部总线布线的另一部分的外部中继器的总线布线接收器。

图2是依照所公开的实施例的包括通信总线和通信总线线路隔离器的系统200的框图。如所看到的，系统200可以包括控制面板210以及容纳在控制面板外壳230内并且经由内部通信总线布线240连接的一个或多个通信设备220。如本文中公开和描述的中继器215也可以包括在控制面板外壳230内，并且中继器215的第一侧可以连接到内部总线布线240。

中继器215的第二侧可以连接到外部通信总线布线260，其还可以连接到位于控制面板外壳230外部的一个或多个外围设备250。控制面板210和通信设备220中的每个可以经由中继器215与外围设备250通信。然而，当中继器215检测到外部总线布线260或外围设备250中的一个上的瞬时故障或者关于外部总线布线260或外围设备250中的一个的瞬时篡改或干扰时，中继器215可以将外部总线布线260与内部总线布线240隔离，从而保护内部总线布线240免于瞬时故障或者瞬时篡改或干扰。

图3是依照所公开的实施例的包括通信总线和通信总线线路隔离器的另一系统300的框图。如所看到的，系统300可以包括控制面板310以及容纳在控制面板外壳330内并且经由内部通信总线布线340连接的一个或多个通信设备320。如本文中公开和描述的中继器315也可以包括在控制面板外壳330内，并且中继器315的第一侧可以连接到内部总线布线340。如所看到的，中继器315还可以经由通信线路311、专用于总线故障隔离的控制面板输出端312以及中继器315中的电路316连接到控制面板310，所述电路316启用或者禁用中继器315的外部总线布线接收器317。

中继器315的第二侧可以经由外部总线布线接收器317连接到外部通信总线布线360，并且外部总线布线360还可以连接到位于控制面板外壳330外部的一个或多个外围设备350。控制面板310和通信设备320中的每个可以经由中继器315与外围设备350通信。然而，当中继器315检测到外部总线布线360或者外围设备350中的一个上的任何故障或者关于外部总线布线360或者外围设备350中的一个的篡改或干扰时，中继器315可以将外部总线布线360与内部总线布线340隔离，从而保护内部总线布线340免于瞬时故障或者瞬时篡改或干扰。此外，当控制面板310检测到外部总线布线360或者外围设备350中的一个上的持续故障或者关于外部总线布线360或者外围设备350中的一个的持续篡改或干扰时，控制面板310可以经由控制面板输出端312、通信线路311和中继器315的电路316向中继器315传输信号，所述信号指示中继器315禁用中继器315的外部总线布线接收器317，从而保护内部总线布线340免于持续故障或者持续篡改或干扰。

图4是系统400的框图，系统400与图2的系统200类似，除了系统400还包括外部中继器465，使得中继器465的第一侧连接到外部通信总线布线的第一部分460，所述第一部分460连接到位于控制面板外壳430外部的第一多个外围设备450，并且中继器465的第二侧连接到外部通信总线布线的第二部分462，所述第二部分462连接到位于控制面板外壳430外部的第二多个外围设备452。控制面板410、容纳在控制面板外壳430内的通信设备420、内部中继器415以及第一多个外围设备450中的每个可以经由中继器465与第二多个外围设备452中的每个通信。然而，当中继器465检测到关于外部总线布线的第二部分462或者第二多个外围设备452中的一个的瞬时故障或者瞬时篡改或干扰时，中继器465可以将外部总线布线的第二部分462与外部总线布线的第一部分460隔离，从而保护外部总线布线的第一部分460免于瞬时故障或者瞬时篡改或干扰。

最后，图5是系统500的框图，系统500与图3的系统300类似，除了系统500还包括外部中继器565，使得中继器565的第一侧连接到外部通信总线布线的第一部分560，所述第一部分560连接到位于控制面板外壳530外部的第一多个外围设备550，并且中继器565的第二侧连接到外部通信总线布线的第二部分562，所述第二部分562连接到位于控制面板外壳530外部的第二多个外围设备552。如在图5中所看到的，中继器565还可以经由通信线路571、专用于总线故障隔离的控制器输出端572以及中继器565中的电路566连接到从属控制器570，所述电路566启用或者禁用中继器565的外部总线布线接收器567。

控制面板510、容纳在控制面板外壳530内的通信设备520、内部中继器515以及第一多个外围设备550中的每个可以经由中继器565与第二多个外围设备552中的每个通信。然而，当中继器565检测到关于外部总线布线的第二部分562或者第二多个外围设备552中的一个的任何故障或篡改或干扰时，中继器565可以将外部总线布线的第二部分562与外部总线布线的第一部分560隔离，从而保护外部总线布线的第一部分560免于瞬时故障或者瞬时篡改或干扰。此外，当从属控制器570检测到外部总线布线的第二部分562或者第二多个外围设备552中的一个上的持续故障或者关于外部总线布线的第二部分562或者第二多个外围设备552中的一个的持续篡改或干扰时，从属控制器570可以经由控制器输出端572、通信线路571以及中继器565的电路566向中继器565传输信号，所述信号指示中继器565禁用中继器565的外部总线布线接收器567，从而保护外部总线布线的第一部分560免于持续故障或者持续篡改或干扰。

尽管上文已经详细地描述了几个实施例，但是其他修改是可能的。例如，上文描述的逻辑流程不要求所描述的特定次序或顺序次序来实现合期望的结果。可以提供其他步骤，或者可以从所描述的流程消除步骤，并且可以向所描述的系统添加或者从所描述的系统移除其他组件。其他实施例可能在本发明的范围内。

根据前述，将观察到，可以实现众多变化和修改而不脱离本发明的精神和范围。要理解，不意图或者应当推断关于本文中描述的特定系统或方法的限制。当然，意图覆盖如落在本发明的精神和范围内的所有这样的修改。

Claims (8)

1.一种通信总线系统，包括：

通信总线隔离器；和

从属控制器，

其中通信总线隔离器的第一侧耦合到外部通信总线布线的第一部分，并且外部通信总线布线的第一部分耦合到第一多个外围设备，

其中通信总线隔离器的第二侧经由通信总线隔离器的第二侧上的外部总线布线接收器耦合到外部通信总线布线的第二部分，并且其中外部通信总线布线的第二部分耦合到第二多个外围设备，

其中利用与外部通信总线布线的第一部分和外部通信总线布线的第二部分不同的通信线路，从属控制器经由从属控制器的专用故障总线隔离输出端耦合到通信总线隔离器，

其中从属控制器检测外部通信总线布线的第二部分上或第二多个外围设备中的至少一个上的故障，并经由从属控制器的专用故障总线隔离输出端和通信线路向通信总线隔离器传输指示故障的第一信号，

其中当通信总线隔离器接收来自从属控制器的第一信号时，通信总线隔离器通过主动地禁用通信总线隔离器的第二侧上的外部总线布线接收器而将外部通信总线布线的第一部分与外部通信总线布线的第二部分隔离。

2.如权利要求1所述的通信总线系统，其中通信总线隔离器包括通信总线中继器。

3.如权利要求2所述的通信总线系统，其中通信总线中继器包括无源透明通信总线中继器。

4.如权利要求2所述的通信总线系统，其中在没有检测到外部通信总线布线或第二多个外围设备中的至少一个上的故障或者关于外部通信总线布线或所述至少一个外围设备的篡改或干扰的情况下，通信总线中继器在内部通信总线布线和外部通信总线布线之间自动地传递信号。

5.如权利要求1所述的通信总线系统，其中外部通信总线布线的第一部分、外部通信总线布线的第二部分和外部通信总线布线中的每个位于控制面板外壳外部。

6.如权利要求1所述的通信总线系统，其中通信总线隔离器检测外部通信总线布线或第二多个外围设备中的至少一个上的故障或者关于外部通信总线布线或所述至少一个外围设备的篡改或干扰包括通信总线隔离器检测电压转换，所述电压转换指示外部通信总线布线或所述至少一个外围设备上的故障或者关于外部通信总线布线或第二多个外围设备中的至少一个的篡改或干扰。

7.如权利要求1所述的通信总线系统，其中控制面板经由控制面板的专用故障总线隔离输出端以及与内部通信总线布线不同的通信线路而耦合到通信总线隔离器。

8.如权利要求7所述的通信总线系统，其中响应于通信总线隔离器检测到外部通信总线布线或所述至少一个外围设备上的瞬时或持续故障或者关于外部通信总线布线或第二多个外围设备中的至少一个的瞬时或持续篡改或干扰，通信总线隔离器将内部通信总线布线与外部通信总线布线隔离。

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