CN111143266A - 一种rs422总线多主设备链路控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种RS422总线链路多主控制系统，包括；开关控制单元，切换电路的工作状态；旁路备份单元，实现设备之间的硬件旁路直通；电平转换电路，实现电平的转换；CPU控制单元，监听链路数据、发送备份数据和控制多主总线发送。本发明通过开关控制单元，通过切换电路的工作状态，来确保第一主路设备和第二主路设备之间的总线数据收发不受旁路设备的工作状态影响，同时通过CPU控制单元监听和备份总线数据，并将数据上报第一主路设备和第二主路设备，实现多主（发送）多从（接收）设备的通信。通过本方案，很大程度上保证第一主路设备和第二主路设备之间的双重通信、提高系统的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及RS422总线通信领域，尤其涉及一种RS422总线多主设备控制系统。
背景技术
RS422标准全称是“平衡电压数字接口电路电气特性”，它定义了接口电路的特性。由于接收器采用高输入阻抗和发送驱动器比RS232更强的驱动能力，故允许在同一时刻相同传输总线上连接多个接收节点。即一个主设备（Master），其余为从设备（Slave），从设备之间不能通信。根据RS-422相关标准，RS-422总线是一种点到多点的通信方式，即发送端同一时刻只能有一个，接收端同一时刻可以多个。如果RS422总线上同时接3个设备A、B和C（A、B为第一主路设备和第二主路设备，C为旁路设备）。现有技术操作流程是第一主路设备和第二主路设备A向B发送命令，B响应A命令；B向A发送命令，A响应B命令。设备C只能作为从设备进行数据接收。现有技术常规RS422总线多主（发送）一从（接收）切换方案采用信号继电器或者模拟开关。现有技术缺陷如下：
1、旁路设备C异常工作状态可能造成总线异常，影响第一主路设备和第二主路设备A和B之间的数据通信；
2、信号继电器每帧数据通信进行一次继电器吸合断开切换，存在迅速达到机械极限寿命问题。采用模拟开关在设备C上电异常或者不工作时，无法保证设备A和B链路正常通信；
3、在同一总线上，现有技术缺陷是设备C只能总线数据监听，接收A或者B端发送数据；在A、B建立发送接收链路上，C发送的数据A、B均无法接收，无法完成RS422总线多主（发送）设备数据交互。
发明内容
本发明的目的在于，针对以上缺陷，提出一种RS422总线多主设备链路控制系统。
一种RS422总线多主设备链路控制系统，包括：
开关控制单元，设置于第一主路设备和第二主路设备之间的直通链路上，所述的开关控制单元根据旁路设备的工作状态来进行切换电路，当旁路设备不上电或者程序不运行时，直接连通第一主路设备和第二主路设备之间的电路，直接完成设备之间数据的收发；当旁路设备上电时，开关控制单元切换电路的工作状态，使第一主路设备和第二主路设备连接到旁路备份电路上来进行数据的收发。
电平转换电路，接收电平信号，将RS422电平转换为TTL电平的TX和RX，并将转换后的电平传输给旁路备份单元和CPU控制单元。
旁路备份单元，接收电平信号，用于实现第一主路设备和第二主路设备之间的链路直通。
CPU控制单元，采用多主总线控制实现数据通信方式，实现链路数据的监听，保证总线同一时刻只有单个主设备数据发送，发送完释放总线，同时CPU控制单元通过软件备份监听到的链路数据，并将备份数据发送给第一主路设备和第二主路设备。多主总线控制切换没有采用信号继电器，不存在寿命问题。
进一步的，一种RS422总线多主设备链路控制系统，还包括双路接收Buffer芯片，一路确保第一主路设备和第二主路设备之间的硬件旁路电路直通，用于第一主路设备和第二主路设备之间的数据发送；另一路连接CPU控制单元，用于实现链路数据的监听，两路采用并联电路互不影响。
本发明的有益效果：
1、默认直通开关控制电路保证第一主路设备A和第二主路设备B数据链路，旁路设备C工作状态不影响总线；
2、多主总线控制主发送切换没有采用信号继电器，不存在寿命问题；
3、旁路备份单元实现纯硬件直通，数据可以旁路直通到达对方，时间延迟级别是nS级别，保证数据实时性；
4、多主总线控制实现链路数据监听，保证总线同一时刻只有单个主设备进行数据发送，发送完毕释放总线，完全满足RS-422总线相关标准；
5、由于监听链路数据，并通过软件备份发送重要数据给第一主路设备A和第二主路设备B，提高数据通信的可靠性。
附图说明
图1是本发明的结构框图。
图2是本发明的系统原理图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
本实施例中，如图1所示，一种RS422总线多主设备链路控制系统，包括开关控制单元，电平转换电路的异步RS422转换TX单元和异步RS422转换RX单元，旁路设备中的备份旁路单元和CPU控制单元。
开关控制单元通过开关闭合特性，保证默认通路直通，即当旁路设备不工作或者程序出现异常时，直通通路也可以保证第一主路设备和第二主路设备之间的数据可以双向互通。当旁路设备工作时，开关切换电路工作状态，总线直通链路断开，第一主路设备和第二主路设备通过旁路直通电路实现数据互通。
异步RS422转换TX的单元与RX的单元，接收第一主路设备和第二主路设备或CPU控制单元发出的电平信号，然后将收到的RS422电平对应转换为TTL电平的TX和RX。
旁路备份单元在旁路设备工作时，通过旁路直通电路连接第一主路设备和第二主路设备，使得第一主路设备和第二主路设备之间的数据可以直通到达对方，保证数据的实时性。
CPU控制单元通过旁路设备的CPU接收端接收到异步RS422转换单元转换后的电平后，控制旁路设备对总线链路进行监听和备份，并在总线链路数据发送完释放总线时，将所备份的监听数据再发送给接收数据的第一主路设备和第二主路设备，确保数据的完整性。
本实施例中，多主总线控制主发送切换没有采用信号继电器，不存在设备寿命问题。
本实施例是实现RS422总线链路监听及总线控制，实现多主（发送）多从（接收）设备间的通信，同时双回路软硬件通信电路实现实时数据与数据备份发送，保证第一主路设备和第二主路设备之间的双重通信，提高了系统的可靠性。
本实施例中，具体系统原理分析如下：
1、通过开关闭合特性，保证默认通路直通。即当旁路设备不工作时 ，直通通路使得第一主路设备和第二主路设备数据双向直通。
2、当旁路设备工作时，开关切换电路工作，总线直通链路断开。第一主路设备和第二主路设备各自发送数据通过双路接Buffer芯片，一路连接到硬件旁路单元来让第一主路设备和第二主路设备直接发送数据给对方，另一路连接到旁路设备的CPU的接收端，实现链路数据监听。当第一主路设备和第二主路设备在数据发送完毕后，它们的Buffer芯片处于高阻状态，总线空闲。旁路设备发送端通过Buffer芯片开始发送自身相关状态数据。发送Buffer在无数据发送时，处于高阻状态，不影响并联的另一路硬件旁路直通数据的发送。同时旁路设备分别接收第一主路设备和第二主路设备发送数据，可以做到数据备份发送给对应接收的第一主路设备和第二主路设备。从而实现双回路软硬件数据备份发送。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种RS422总线多主设备链路控制系统，包括通过直通链路通信连接的第一主路设备、第二主路设备，其特征在于，还包括：
开关控制单元，设置于第一主路设备和第二主路设备之间的直通链路上，用于控制第一主路设备与第二主路设备之间的数据传输；
旁路设备，通过电平转换电路与直通链路通信连接，向第一主路设备与第二主路设备发送数据信息，同时监听第一主路设备与第二主路设备发送的数据；
电平转换电路，对主路设备和旁路设备之间传输的电平信号进行电平转换与传输。
2.根据权利要求1所述的一种RS422总线多主设备链路控制系统，其特征在于，所述的电平转换电路包括异步RS422转换TX单元与异步RS422转换RX单元，用于将异步RS422电平转换为TTL电平的TX与RX。
3.根据权利要求1所述的一种RS422总线多主设备链路控制系统，其特征在于，所述的旁路设备包括旁路CPU控制单元，所述的CPU控制单元用于接收第一主路设备和第二主路设备的数据和发送备份数据，以及控制多主总线发送。
4.根据权利要求1所述的一种RS422总线多主设备链路控制系统，其特征在于，所述的旁路设备包括旁路备份单元，所述的旁路备份单元用于实现第一主路设备和第二主路设备之间的链路直通。
5.根据权利要求1所述的一种RS422总线多主设备链路控制系统，其特征在于，所述的开关控制单元根据旁路设备的工作状态来进行切换电路，当旁路设备不上电或者程序不运行时，直接连通第一主路设备和第二主路设备之间的电路，直接完成设备之间数据的收发；当旁路设备上电时，开关控制单元切换电路的工作状态，使第一主路设备和第二主路设备连接到旁路备份电路上来进行数据的收发。
6.根据权利要求1所述的一种RS422总线多主设备链路控制系统，其特征在于，还包括双路接收Buffer芯片，芯片采用并联电路，一路连接到旁路备份单元，用于第一主路设备和第二主路设备之间的数据发送；另一路连接到CPU控制单元，用于实现链路数据的监听。
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