CN109714235A - 一种无极性rs485通信接口及实现无极性rs485通信的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种无极性RS485通信接口及实现方法，无需采用成本高的无极性RS485接口芯片，即可达到在A、B线正接或反接时均能实现正确通信的目的，实现简单，成本低廉，给工程中现场布线降低难度，为系统网络调试带来便利。本发明的无极性RS485通信接口包括MCU，MCU包括USART收发器以及USART断开符号检测电路，还包括与MCU连接的收发电平切换电路以及与收发电平切换电路连接的RS485 PHY电路；MCU的USART收发器用于实现串口协议底层逻辑，USART断开符号检测电路用于检测串口是否出现断开符，根据检测结果,通过收发电平切换电路切换输入RS485 PHY电路的信号电平，使RS485 PHY电路输出标准的无极性差分信号。

Description

一种无极性RS485通信接口及实现无极性RS485通信的方法

技术领域

本发明涉及RS485通信领域，特别是涉及一种无极性RS485通信接口及实现无极性RS485通信的方法。

背景技术

RS485是一种国际通用串行通信标准接口，RS485由于采用差分方式，通信距离远、通信可靠性高等特点，被电力、工业等领域广泛使用。但通用的RS485通信芯片引脚有A、B极性区分，通信时要求A接A、B接B，否则无法正常通信。我国现在加速建设智能化供配电网，其中的智能化控制设备及采集终端一般都采用RS485通信接口标准，但由于通用的RS485接口存在通信极线极性问题，有的厂商已经推出了无极性的RS485接口芯片，但是成本较高，很少有产品使用。在实际的现场施工中出现了大量的极性反接问题，给系统网络调试造成了很大的困难。

发明内容

本发明针对现有技术的不足之处，提供一种无极性RS485通信接口及实现无极性RS485通信的方法，无需采用成本高的无极性RS485接口芯片，即可达到在A、B线正接或反接时均能实现正确通信的目的，实现简单，成本低廉，给工程中现场布线降低难度，为系统网络调试带来便利。

本发明的技术方案是：

1.一种无极性RS485通信接口,其特征在于,包括MCU，所述MCU包括USART收发器以及USART断开符号检测电路，还包括与MCU连接的收发电平切换电路以及与收发电平切换电路连接的RS485PHY电路；所述MCU的USART收发器用于实现串口协议底层逻辑，所述USART断开符号检测电路用于检测串口是否出现断开符，根据检测结果,通过收发电平切换电路切换输入RS485PHY电路的信号电平，使RS485PHY电路输出标准的无极性差分信号。

2.所述收发电平切换电路包括两个异或门，第一异或门和第二异或门的一个输入端连接MCU的逻辑开关LS端,第一异或门的另一个输入端连接MCU的TXD端,第二异或门的输出端连接MCU的RXD端,第二异或门的另一个输入端连接RS485PHY电路的RX端,第一异或门的输出端连接RS485PHY电路的TX端,MCU的收发使能TXE端连接RS485PHY电路的DE端和RE端。

3.所述收发电平切换电路接收通过MCU上的逻辑开关LS端输出逻辑0或逻辑1的控制信号，当LS端输出的控制信号为逻辑0时，发送信号TXD与TX电平一致，接收信号RXD与RX电平一致；当LS端输出的控制信号为逻辑1时，发送信号TXD与TX电平相反，接收信号RXD与RX电平相反。

4.所述RS485PHY电路的差分信号接线端A、B用于连接总线差分信号线，当总线的A线接A端、B线接B端时，总线空闲状态下，输出端RX输出的是高电平信号；当总线的A线接B端、B线接A端时，总线空闲状态下，输出端RX输出的是低电平信号。

5.所述断开符号检测电路用于实时监测MCU的RXD端上接收的真实信号，检测RXD端接收信号上是否出现断开符。

6.一种采用上述无极性RS485通信接口实现无极性RS485通信的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)MCU的USART收发器接收由RS485总线发送来的真实信号，断开符号检测电路监测RXD端接收信号上是否出现断开符；

2)当主机在RS485总线上发送完一帧数据后，如果断开符号检测电路监测到RXD端接收信号上没有出现断开符，则表示从机的A、B线没有反接，通过控制收发电平切换电路切换RS485PHY电路的RX和TX信号电平,使得USART收发器正确接收到一帧数据；

3)如果断开符号检测电路监测到RXD端接收信号上出现断开符，则表示从机的A、B线反接，通过控制收发电平切换电路切换RS485PHY电路的RX和TX信号电平,使得USART收发器仍将正确接收到一帧数据；从而实现无极性RS485通信。

7.所述检测出现断开符的方法是，当主机在RS485总线上发送一帧数据时，开始检测起始位，当起始位被检测到后，如果接下来的10个或11个连续位都是0，并且又跟着一个定界符，说明检测到一个断开符。

8.所述步骤3)中，检测到的断开符使MCU产生LBD中断，则MCU上的逻辑开关向收发电平切换电路输出逻辑1的控制信号，使得RS485PHY电路取反输出；并记录A、B线连接状态。

9.所述步骤2)中，MCU不产生LBD中断，MCU上的逻辑开关向收发电平切换电路输出逻辑0的控制信号，使得RS485PHY电路取正输出。

10.执行步骤1)之前，还包括以下步骤：

1.1)初始化USART收发器；

1.2)使能断开符号检测电路；

1.3)MCU控制LS端输出逻辑0，使收发电平切换电路的输入和输出电平一致；

1.4)MCU控制TXE引脚输出逻辑0，使RS485PHY电路处于接收状态。

本发明的技术效果：

本发明提供的一种无极性RS485通信接口及实现无极性RS485通信的方法，无需采用成本高的无极性RS485接口芯片，即可达到在A、B线正接或反接时均能实现正确通信的目的，实现简单，成本低廉，给工程中现场布线降低难度，为系统网络调试带来便利。

通过本发明提供的一种无极性RS485通信接口及实现无极性RS485通信的方法，使RS485总线上的从机可以在A、B线正接或反接时均能实现正确通信的目的，在现场施工布线时无需再注意A、B线线序问题，在调试通信网络过程中也无需再考虑A、B线反接的情况造成的无法通信问题，真正实现无极性RS485通讯接口。另外，该方法实现简单，成本低廉。只需要MCU的USART具有断开符号检测电路，目前主流的MCU均集成了该电路，另外加一片异或门逻辑IC既能实现，具有广泛的通用性。

附图说明

图1是本发明的无极性RS485通信接口实施例硬件电路框图。

图2是本发明的实现无极性RS485通信方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作进一步说明。

如图1所示，是本发明的无极性RS485通信接口实施例硬件电路框图。

一种无极性RS485通信接口,包括MCU，所述MCU包括USART收发器以及USART断开符号检测电路，还包括与MCU连接的收发电平切换电路以及与收发电平切换电路连接的RS485PHY电路；MCU的USART收发器用于实现串口协议底层逻辑，USART断开符号检测电路用于检测串口是否出现断开符，根据检测结果，根据检测结果,通过收发电平切换电路切换输入RS485PHY电路的信号电平，使RS485PHY电路输出标准的无极性差分信号。其中，收发电平切换电路采用异或逻辑实现，包括两个异或门，第一异或门和第二异或门的一个输入端连接MCU的逻辑开关LS端,第一异或门的另一个输入端连接MCU的TXD端,第二异或门的输出端连接MCU的RXD端,第二异或门的另一个输入端连接RS485PHY电路的RX端,第一异或门的输出端连接RS485PHY电路的TX端,MCU的收发使能TXE端连接RS485PHY电路的DE端和RE端；收发电平切换电路接收通过MCU上的逻辑开关LS端输出逻辑0或逻辑1的控制信号，当LS端输出的控制信号为逻辑0时，发送信号TXD与TX电平一致，接收信号RXD与RX电平一致；当LS端输出的控制信号为逻辑1时，发送信号TXD与TX电平相反，接收信号RXD与RX电平相反。RS485PHY电路的差分信号接线端A、B用于连接总线差分信号线，当总线的A线接A端、总线的B线接B端时，总线空闲状态下，输出端RX输出的是高电平信号；当总线的A线接B端、总线的B线接A端时，总线空闲状态下，输出端RX输出的是低电平信号。USART断开符号检测电路独立于USART收发器，用于实时监测MCU的RXD端上接收的真实信号，检测RXD端接收信号上是否出现断开符。

如图2所示，是本发明的实现无极性RS485通信方法的流程图。采用上述无极性RS485通信接口实现无极性RS485通信的方法，执行以下步骤：

首先，初始化USART收发器；使能断开符号检测电路；

然后，设置MCU控制LS引脚输出逻辑0，使收发电平切换电路的输入和输出电平一致；设置MCU控制TXE引脚输出逻辑0，使RS485PHY电路处于接收状态；使能LBD中断；

MCU的USART收发器收发数据，接收由RS485总线发送来的真实信号，断开符号检测电路监测RXD端接收信号上是否出现断开符；当主机在RS485总线上发送完一帧数据后，如果断开符号检测电路监测到RXD端接收信号上没有出现断开符，则表示从机的A、B线没有反接，通过控制收发电平切换电路切换RS485PHY电路的RX和TX信号电平,使得USART收发器正确接收到一帧数据；如果断开符号检测电路监测到RXD端接收信号上出现断开符，则表示从机的A、B线反接，通过控制收发电平切换电路切换RS485PHY电路的RX和TX信号电平,使得USART收发器仍将正确接收到一帧数据；从而实现无极性RS485通信。

检测出现断开符的方法是，当主机在RS485总线上发送一帧数据时，开始检测起始位，当起始位被检测到后，如果接下来的10个或11个连续位都是0，并且又跟着一个定界符，说明检测到一个断开符。检测到的断开符使MCU产生LBD中断，则MCU上的逻辑开关向收发电平切换电路输出逻辑1的控制信号，使RS485PHY电路的TX和RX信号取反输入输出；并记录A、B线连接状态。如果没有检测到断开符，MCU不产生LBD中断，MCU上的逻辑开关向收发电平切换电路输出逻辑0的控制信号，使RS485PHY电路的TX和RX信号取正输入输出。

即：当主机在RS485总线上发送完一帧数据后，如果从机的A、B线反接，那么RXD信号上将产生一个断开符，此时断开符号检测电路将检测到这个信号，使MCU产生一个LBD中断；如果从机的A、B线没有反接，RXD信号上将不会产生断开符，USART收发器将收到一帧正确的数据。如果MCU产生一个LBD中断，则读取LS引脚状态，并取反输出，记录A、B线连接状态；LS输出逻辑0表示正接，输出逻辑1表示反接。通过以上检测和控制，无论A、B线正接或反接，USART收发器都将正确的接收和发送数据到RS485总线上，实现无极性RS485通信。

以上实施案例中，仅是本发明的一种举例，对于本技术领域的人员来说，在具体实施方式及应用范围上仍然可以对本发明进行修改或者等同替换；综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制，一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均涵盖在本发明专利的保护范围当中。

Claims (10)

1.一种无极性RS485通信接口,其特征在于,包括MCU，所述MCU包括USART收发器以及USART断开符号检测电路，还包括与MCU连接的收发电平切换电路以及与收发电平切换电路连接的RS485PHY电路；所述MCU的USART收发器用于实现串口协议底层逻辑，所述USART断开符号检测电路用于检测串口是否出现断开符，根据检测结果,通过收发电平切换电路切换输入RS485PHY电路的信号电平，使RS485PHY电路输出标准的无极性差分信号。

2.根据权利要求1所述的无极性RS485通信接口,其特征在于,所述收发电平切换电路包括两个异或门，第一异或门和第二异或门的一个输入端连接MCU的逻辑开关LS端,第一异或门的另一个输入端连接MCU的TXD端,第二异或门的输出端连接MCU的RXD端,第二异或门的另一个输入端连接RS485PHY电路的RX端,第一异或门的输出端连接RS485PHY电路的TX端,MCU的收发使能TXE端连接RS485PHY电路的DE端和RE端。

3.根据权利要求2所述的无极性RS485通信接口,其特征在于,所述收发电平切换电路接收通过MCU上的逻辑开关LS端输出的逻辑0或逻辑1的控制信号，当LS端输出的控制信号为逻辑0时，发送信号TXD与TX电平一致，接收信号RXD与RX电平一致；当LS端输出的控制信号为逻辑1时，发送信号TXD与TX电平相反，接收信号RXD与RX电平相反。

4.根据权利要求1所述的无极性RS485通信接口,其特征在于,所述RS485PHY电路的差分信号接线端A、B用于连接总线差分信号线，当总线的A线接A端、B线接B端时，总线空闲状态下，输出端RX输出的是高电平信号；当总线的A线接B端、B线接A端时，总线空闲状态下，输出端RX输出的是低电平信号。

5.根据权利要求1所述的无极性RS485通信接口,其特征在于,所述断开符号检测电路用于实时监测MCU的RXD端上接收的真实信号，检测RXD端接收信号上是否出现断开符。

6.一种采用如权利要求1至5之一所述的无极性RS485通信接口实现无极性RS485通信的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)MCU的USART收发器接收由RS485总线发送来的真实信号，断开符号检测电路监测RXD端接收信号上是否出现断开符；

2)当主机在RS485总线上发送完一帧数据后，如果断开符号检测电路监测到RXD端接收信号上没有出现断开符，则表示从机的A、B线没有反接，通过控制收发电平切换电路切换RS485PHY电路的RX和TX信号电平,使得USART收发器正确接收到一帧数据；

3)如果断开符号检测电路监测到RXD端接收信号上出现断开符，则表示从机的A、B线反接，通过控制收发电平切换电路切换RS485PHY电路的RX和TX信号电平,使得USART收发器仍将正确接收到一帧数据；从而实现无极性RS485通信。

7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述检测出现断开符的方法是，当主机在RS485总线上发送一帧数据时，开始检测起始位，当起始位被检测到后，如果接下来的10个或11个连续位都是0，并且又跟着一个定界符，说明检测到一个断开符。

8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述步骤3)中，检测到的断开符使MCU产生LBD中断，则MCU上的逻辑开关向收发电平切换电路输出逻辑1的控制信号，使得RS485PHY电路取反输出；并记录A、B线连接状态。

9.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述步骤2)中，MCU不产生LBD中断，MCU上的逻辑开关向收发电平切换电路输出逻辑0的控制信号，使得RS485PHY电路取正输出。

10.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,执行步骤1)之前，还包括以下步骤：

1.1)初始化USART收发器；

1.2)使能断开符号检测电路；

1.3)MCU控制LS端输出逻辑0，使收发电平切换电路的输入和输出电平一致；

1.4)MCU控制TXE引脚输出逻辑0，使RS485PHY电路处于接收状态。