CN107783921B - 高可靠低成本多通道rs-422通信电路 - Google Patents

高可靠低成本多通道rs-422通信电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高可靠低成本多通道RS‑422通信电路，包括信号接收单元和信号发送单元；信号接收单元包括光电耦合器U1、限流电阻、滤波电容和电平钳位二极管，信号发送单元包括发送芯片U2和限流电阻；RS‑422通信发送信号从MCU以TTL电平形式传送至发送芯片U2，转换为差分信号后经第二限流电阻输出，RS‑422通信接收信号通过第一限流电阻限流、电平钳位二极管限压和滤波电容滤波后，进入光电耦合器U1，控制光电耦合器发光二极管的导通与关断，实现差分信号和TTL电平间的转换，同时实现信号的隔离。本发明的方案可应用于导弹上RS‑422通信方式电路中，具有开关速率高、体积小、可靠性高、成本低廉、抗干扰等优点。

Description

高可靠低成本多通道RS-422通信电路
技术领域
本发明属于电子设备技术领域，具体地说是一种高可靠低成本多通道RS-422通信电路。
背景技术
RS-422通信是目前导弹上常用的通信方式，通用的接口形式有：（1）协议芯片+发送隔离变压器+接收隔离变压器，这种方式成本高，在多通道使用情况下增加了很高的成本；（2）发送芯片+接收芯片，这种方式不具有隔离效果，信号的抗干扰能力差，可靠性低，从而影响上位机和下位机的正常通信。
发明内容
本发明的目的在于针对导弹上RS-422通信的特点，提出一种符合多通道和抗干扰能力强的要求，并能很好的满足高可靠性和低成本性的电路。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种高可靠低成本多通道RS-422通信电路，包括信号接收单元和信号发送单元；信号接收单元包括光电耦合器U1、限流电阻、滤波电容和电平钳位二极管，信号发送单元包括发送芯片U2和限流电阻；RS-422通信发送信号从MCU以TTL电平形式传送至发送芯片U2，转换为差分信号后经第二限流电阻输出，RS-422通信接收信号通过第一限流电阻限流、电平钳位二极管限压和滤波电容滤波后，进入光电耦合器U1，控制光电耦合器发光二极管的导通与关断，实现差分信号和TTL电平间的转换，同时实现信号的隔离。通信回路中，发送芯片U2输出端的电压值和回路总的限流电阻值决定接收信号导通发光二极管时的电流值，电流值过大会烧毁发光二极管，电流值过小则无法导通发光二极管。
本发明与现有技术相比，其显著优点在于：本发明采用了光电耦合器的光电隔离技术，具有开关速率高、体积小、可靠性高、成本低廉、抗干扰等优点，可应用于导弹上RS-422通信方式电路中。
附图说明
附图是本发明的电路结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
如附图所示，本发明专利包括信号接收单元和信号发送单元，信号接收单元包括光电耦合器U1、第一限流电阻R1、第二限流电阻R2、第一滤波电容C1、第二滤波电容C2、第三滤波电容C3、第四滤波电容C4、第一上拉电阻R3、第二上拉电阻R4、第一电平钳位二极管D1和第二电平钳位二极管D2；光电耦合器U1有8个引脚包含2路通道，光电耦合器U1输入端通过第一限流电阻R1和第二限流电阻R2分别连接至2路RS-422接收差分信号，A通道差分信号正端DI_A+通过第二限流电阻R2与光电耦合器U1的发光二极管正极引脚1连接，负端DI_A-与光电耦合器U1的发光二极管负极引脚2连接；B通道差分信号正端DI_B+通过第一限流电阻R1与光电耦合器U1的发光二极管正极引脚4连接，负端DI_B-与光电耦合器U1的发光二极管负极引脚3连接；第二电压钳位二极管D2的正极与光电耦合器U1的发光二极管负极引脚2连接，负极与光电耦合器U1的发光二极管正极引脚1连接；第一电压钳位二极管D1的正极与B通道差分信号负端DI_B-连接，负极与B通道差分信号正端DI_B+连接；第二滤波电容C2连接在A通道发光二极管正负极之间；第一滤波电容C1连接在B通道发光二极管正负极之间；光电耦合器U1的电源端引脚8与+5V电源V2连接，与地之间经过第四滤波电容C4进行滤波；光电耦合器U1的A、B通道输出端RXD_A、RXD_B通过第一上拉电阻R3、第二上拉电阻R4连接至+3.3V电源V1，电源V1与地之间经过第三滤波电容C3进行滤波。
信号发送单元包括发送芯片U2、第三限流电阻R5、第四限流电阻R6、第五限流电阻R7、第六限流电阻R8、第三上拉电阻R9和第五滤波电容C5；发送芯片U2包含引脚EN、/EN、VCC、GND、4路发送信号输入端和4路发送信号差分输出端，A通道发送信号TXD_A与发送芯片U2的输入端引脚DI1连接，A通道差分发送信号正端DO_A+通过第三限流电阻R5与发送芯片U2的输出正端引脚DO1+连接，A通道差分发送信号负端DO_A-通过第四限流电阻R6与发送芯片U2的输出负端引脚DO1-连接；B通道发送信号TXD_B与发送芯片U2的输入端引脚DI3连接，B通道差分发送信号正端DO_B+通过第五限流电阻R7与发送芯片U2的输出正端引脚DO3+连接，B通道差分发送信号负端DO_B-通过第六限流电阻R8与发送芯片U2的输出负端引脚DO3-连接；使能引脚EN通过第三上拉电阻R9连接+3.3V电源V1，使能引脚/EN与地连接；电源引脚VCC与+3.3V电源V1连接，电源引脚VCC与地之间经过第五滤波电容C5进行滤波。
RS-422通信发送信号的具体实现过程如下：A、B通道发送信号从MCU端以TTL电平的形式分别送至信号发送芯片U2的输入引脚DI1和引脚DI3，经过发送芯片U2转换为差分信号分别从输出引脚DO1+、DO1-和引脚DO3+、DO3-输出,再分别经过限流电阻R5、R6和R7、R8送至DO_A+、DO_A-和DO_B+、DO_B-端，至此完成A、B两通道的RS-422通信发送信号过程。
RS-422通信接收信号的具体实现过程如下：A、B通道差分接收信号DI_A+、DI_A-和DI_B+、DI_B-分别通过限流电阻R1和R2，经过滤波电容C1和C2、电压钳位二极管D1和D2，送至光电耦合器U1的2路发光二极管正负极引脚，经过光电转换为2路TTL电平信号，分别从光电耦合器U1的引脚6和引脚7输出至RXD_A和RXD_B端，至此完成A、B两通道的RS-422通信接收信号过程。

Claims (2)

1.一种高可靠低成本多通道RS-422通信电路，其特征在于：包括信号接收单元和信号发送单元；信号接收单元包括光电耦合器U1、限流电阻、滤波电容和电平钳位二极管，信号发送单元包括发送芯片U2和限流电阻；RS-422通信发送信号从MCU以TTL电平形式传送至发送芯片U2，转换为差分信号后经信号发送单元中的限流电阻输出，RS-422通信接收信号通过信号接收单元中的限流电阻限流、电平钳位二极管限压和滤波电容滤波后，进入光电耦合器U1，控制光电耦合器发光二极管的导通与关断，实现差分信号和TTL电平间的转换，同时实现信号的隔离；
所述信号接收单元包括光电耦合器U1、第一限流电阻R1、第二限流电阻R2、第一滤波电容C1、第二滤波电容C2、第三滤波电容C3、第四滤波电容C4、第一上拉电阻R3、第二上拉电阻R4、第一电平钳位二极管D1和第二电平钳位二极管D2；光电耦合器U1有8个引脚包含2路通道，光电耦合器U1输入端通过第一限流电阻R1连接至1路RS-422接收差分信号，光电耦合器U1输入端通过第二限流电阻R2连接至1路RS-422接收差分信号，A通道差分信号正端DI_A+通过第二限流电阻R2与光电耦合器U1的发光二极管正极引脚1连接，负端DI_A-与光电耦合器U1的发光二极管负极引脚2连接；B通道差分信号正端DI_B+通过第一限流电阻R1与光电耦合器U1的发光二极管正极引脚4连接，负端DI_B-与光电耦合器U1的发光二极管负极引脚3连接；第二电压钳位二极管D2的正极与光电耦合器U1的发光二极管负极引脚2连接，负极与光电耦合器U1的发光二极管正极引脚1连接；第一电压钳位二极管D1的正极与B通道差分信号负端DI_B-连接，负极与B通道差分信号正端DI_B+连接；第二滤波电容C2连接在A通道发光二极管正负极之间；第一滤波电容C1连接在B通道发光二极管正负极之间；光电耦合器U1的电源端引脚8与+5V电源V2连接，与地之间经过第四滤波电容C4进行滤波；光电耦合器U1的A通道输出端RXD_A通过第二上拉电阻R4连接至+3.3V电源V1，光电耦合器U1的B通道输出端RXD_B通过第一上拉电阻R3连接至+3.3V电源V1，电源V1与地之间经过第三滤波电容C3进行滤波；
所述信号发送单元包括发送芯片U2、第三限流电阻R5、第四限流电阻R6、第五限流电阻R7、第六限流电阻R8、第三上拉电阻R9和第五滤波电容C5；发送芯片U2包含引脚EN、/EN、VCC、GND、4路发送信号输入端和4路发送信号差分输出端，A通道发送信号TXD_A与发送芯片U2的输入端引脚DI1连接，A通道差分发送信号正端DO_A+通过第三限流电阻R5与发送芯片U2的输出正端引脚DO1+连接，A通道差分发送信号负端DO_A-通过第四限流电阻R6与发送芯片U2的输出负端引脚DO1-连接；B通道发送信号TXD_B与发送芯片U2的输入端引脚DI3连接，B通道差分发送信号正端DO_B+通过第五限流电阻R7与发送芯片U2的输出正端引脚DO3+连接，B通道差分发送信号负端DO_B-通过第六限流电阻R8与发送芯片U2的输出负端引脚DO3-连接；使能引脚EN通过第三上拉电阻R9连接+3.3V电源V1，使能引脚/EN与地连接；电源引脚VCC与+3.3V电源V1连接，电源引脚VCC与地之间经过第五滤波电容C5进行滤波。
2.根据权利要求1所述的高可靠低成本多通道RS-422通信电路，其特征在于：通信回路中，发送芯片U2输出端的电压值和回路总的限流电阻值决定接收信号导通发光二极管时的电流值，电流值过大会烧毁发光二极管，电流值过小则无法导通发光二极管。
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