CN111382101B - 一种通信总线电路、通信总线及主从通信系统 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于技术领域，提供一种通信总线电路、通信总线及主从通信系统，通信总线电路的主机连接端与主机通信连接，通信总线电路的从机连接端与从机通信连接，通信总线电路包括：OC门，OC门的输入端构成主机连接端，OC门的接地端接地；第一上拉电阻，第一上拉电阻的第一端与OC门的电源端共接构成通信总线电路的第一电源端；以及TVS管，TVS管的第一端与OC门的输出端和第一上拉电阻的第二端共接构成从机连接端，TVS管的第二端接地。本发明实施例通过提供一种连接于主机和从机之间的通信总线电路，在该通信总线电路中设置连接在TVS管和主机之间的OC门，使得TVS管失效时，从机不能正常接收到主机发送的信号，从而不产生误动作。

Description

一种通信总线电路、通信总线及主从通信系统
技术领域
本发明属于通信技术领域，尤其涉及一种通信总线电路、通信总线及主从通信系统。
背景技术
主机与从机之间通常通过通信总线通信连接，从而实现二者之间的通信。通信总线中通常设置有TVS管(Transient Voltage Suppressor，瞬变电压抑制二极管)，来保护主机和从机免受各种浪涌冲击造成的损害。
然而，在带电插拔主机和从机之间的通信总线时，会产生很大的浪涌，超过通信总线中TVS管所能承受的浪涌功率，导致TVS管失效，产生几百欧姆到几千欧姆的等效电阻，此时从机依然正常接收到主机发送的信号而产生误动作。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种通信总线电路、通信总线及主从通信系统，以解决在带电插拔主机和从机之间的通信总线时，会产生很大的浪涌，超过通信总线中TVS管所能承受的浪涌功率，导致TVS管失效，产生几百欧姆到几千欧姆的等效电阻，此时从机依然正常接收到主机发送的信号而产生误动作的问题。
本发明实施例的第一方面提供了一种通信总线电路，所述通信总线电路的主机连接端与主机通信连接，所述通信总线电路的从机连接端与从机通信连接，所述通信总线电路包括：
OC门，所述OC门的输入端构成所述主机连接端，所述OC门的接地端接地；
第一上拉电阻，所述第一上拉电阻的第一端与所述OC门的电源端共接构成所述通信总线电路的第一电源端；以及
TVS管，所述TVS管的第一端与所述OC门的输出端和所述第一上拉电阻的第二端共接构成所述从机连接端，所述TVS管的第二端接地。
在一个实施例中，所述TVS管失效时，所述OC门的输出端电压的计算公式如下：
U1＝U0*(R4/(R1+R4))；
其中，U1表示所述OC门的输出端电压，U0表示所述通信总线电路的第一电源端接入的电源的电压，R1表示所述第一上拉电阻的阻值，R4表示所述TVS失效时的等效阻值。
在一个实施例中，所述通信总线电路还包括：
第一分压电阻，所述第一分压电阻的第一端与所述OC门的输出端、所述TVS管的第一端和所述第一上拉电阻的第二端共接；以及
第二上拉电阻，所述第二上拉电阻的第一端构成所述通信总线电路的第二电源端，所述第二上拉电阻的第二端与所述第一分压电阻的第二端共接构成所述从机连接端。
在一个实施例中，所述第一上拉电阻的阻值为100KΩ，所述TVS管失效时的等效阻值的范围为100Ω～10000Ω。
在一个实施例中，所述TVS管失效时的等效阻值为500Ω。
在一个实施例中，所述第一分压电阻的阻值为100Ω，所述第二上拉电阻的阻值为100KΩ。
在一个实施例中，所述第一电源端和所述第二电源端接入的电源的电压为3.3V。
在一个实施例中，所述OC门包括：
第二分压电阻，所述第二分压电阻的第一端构成所述OC门的输入端；
第一电子开关管，所述第一电子开关管的受控端与所述第二分压电阻的第二端连接；
第三分压电阻，所述第三分压电阻的第一端构成所述OC门的电源端；以及
第二电子开关管，所述第二电子开关管的受控端与所述第一电子开关管的输入端和所述第三分压电阻的第二端共接，所述第二电子开关管的输入端构成所述OC门的输出端，所述第二电子开关管的输出端与所述第一电子开关管的输出端共接构成所述OC门的接地端。
本发明实施例的第二方面提供了一种通信总线，所述通信总线通信连接在主机和从机之间，所述通信总线包括上述的通信总线电路，所述通信总线电路的主机连接端为所述通信总线的主机连接端，所述通信总线电路的从机连接端为所述通信总线的从机连接端。
本发明实施例的第三方面提供了一种主从通信系统，其包括：
主机；
从机；以及
上述的通信总线，所述通信总线的主机连接端与所述主机通信连接，所述通信总线的从机连接端与所述从机通信连接。
本发明实施例通过提供一种连接于主机和从机之间的通信总线电路，在该通信总线电路中设置连接在TVS管和主机之间的OC门，使得TVS管失效时，从机不能正常接收到主机发送的信号，从而不产生误动作。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例提供的通信总线电路的结构示意图；
图2是本发明另一实施例提供的通信总线电路的结构示意图；
图3是本发明又一实施例提供的通信总线电路的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。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他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含一系列步骤或单元的过程、方法或系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
如图1所示，本发明的一个实施例提供一种通信总线电路1，通信总线电路1的主机连接端与主机2通信连接，通信总线电路1的从机连接端与从机3通信连接。
在具体应用中，主机和从机可以是任意的具有通信功能的设备，例如，PC(Personal Computer，个人计算机)客户端、服务器、工控机、家用电器、机器人、手机、平板电脑、个人数字助理、笔记本电脑等，可以根据实际需要将这些设备设置为主机或从机。
在一个实施例中，主机可以为PC客户端，从机可以为机器人。
如图1所示，在本实施例中，通信总线电路1包括：
OC门(Open Collector，集电极开路门)10，OC门10的输入端构成主机连接端，OC门10的接地端接地；
第一上拉电阻R1，第一上拉电阻R1的第一端与OC门10的电源端共接构成通信总线电路1的第一电源端VCC1；以及
TVS管D1，TVS管D1的第一端与OC门10的输出端和第一上拉电阻R1的第二端共接构成从机连接端，TVS管D1的第二端接地。
在具体应用中，OC门可以根据实际需要选用任意规格和参数的OC门，第一上拉电阻可以根据实际需要选择任意阻值和类型的电阻，TVS管可以根据实际需要选择任意规格和参数的TVS管。
当TVS管失效时，本实施例提供的通信总线电路的工作原理如下：
OC门的输出端电压低于通信总线电路的第一电源端接入的电压，当主机发送高电平信号时，OC门的输出端电压低于通信总线电路的第一电源端接入的电压，从机无法接收到高电平信号；
当主机发送低电平信号时，OC门的输出端电压为0，通信总线电路的从机连接端的电压也为0；
因此，当TVS管失效时，无论主机向从机发送高电平信号还是低电平信号，从机接收到的信号始终为低电平信号，使得从机不会收到正确的信号，从而不会产生误动作，进而不会向主机回复错误的信号。
在一个实施例中，所述TVS管失效时，所述OC门的输出端电压的计算公式如下：
U1＝U0*(R4/(R1+R4))；
其中，U1表示所述OC门的输出端电压，U0表示所述通信总线电路的第一电源端接入的电源的电压，R1表示所述第一上拉电阻的阻值，R4表示所述TVS失效时的等效阻值。
在一个实施例中，所述第一上拉电阻的阻值为100KΩ，所述TVS管失效时的等效阻值的范围为100Ω～10000Ω。
在一个实施例中，所述TVS管失效时的等效阻值为500Ω。
在一个实施例中，所述第一电源端接入的电源的电压为3.3V。
在具体应用中，当第一上拉电阻的阻值为100KΩ，TVS管失效时的等效阻值为500Ω，第一电源端接入的电源的电压为3.3V时，OC门的输出端电压U1＝3.3V*(500Ω/(100000Ω+500欧姆))＝0.0164V。
如图2所示，在本发明的另一个实施例中，通信总线电路1还包括：
第一分压电阻R2，第一分压电阻R2的第一端与OC门10的输出端、TVS管D1的第一端和第一上拉电阻R1的第二端共接；以及
第二上拉电阻R3，第二上拉电阻R3的第一端构成通信总线电路1的第二电源端VCC2，第二上拉电阻R3的第二端与第一分压电阻R2的第二端共接构成从机连接端。
在具体应用中，第一分压电阻和第二上拉电阻的阻值可以根据实际需要进行设置。
在一个实施例中，所述第一分压电阻的阻值为100Ω，所述第二上拉电阻的阻值为100KΩ。
在一个实施例中，所述第二电源端接入的电源的电压为3.3V。
如图3所示，在本发明的又一实施例中，OC门10包括：
第二分压电阻R5，第二分压电阻R5的第一端构成OC门10的输入端；
第一电子开关管Q1，第一电子开关管Q1的受控端与第二分压电阻R5的第二端连接；
第三分压电阻R6，第三分压电阻R6的第一端构成OC门10的电源端；以及
第二电子开关管Q2，第二电子开关管Q2的受控端与第一电子开关管Q1的输入端和第三分压电阻R6的第二端共接，第二电子开关管Q2的输入端构成OC门10的输出端，第二电子开关管Q2的输出端与第一电子开关管Q1的输出端共接构成OC门10的接地端。
在具体应用中，第二分压电阻和第三分压电阻的阻值可以根据实际需要进行设置，第一电子开关管和第二电子开关管可以根据实际需要选用任意类型的电子开关管，例如，场效应管、三极管等。
图3中示例性的示出了第一电子开关管Q1和第二电子开关管Q2均为三极管。
本发明实施例还提供一种通信总线，所述通信总线通信连接在主机和从机之间，所述通信总线包括上述的通信总线电路，所述通信总线电路的主机连接端为所述通信总线的主机连接端，所述通信总线电路的从机连接端为所述通信总线的从机连接端。
在具体应用中，通信总线具体可以是CAN总线、I2C(Inter-IC)总线、通用异步接收器(UART，Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)传输总线总线、串行通信接口(SCI，serial communication interface)总线、串行外围设备接口(SPI，serialperipheral interface)总线或通用串行总线(USB，Universal Serial Bus)等。
本发明实施例还提供一种主从通信系统，其包括：
主机；
从机；以及
上述的通信总线，所述通信总线的主机连接端与所述主机通信连接，所述通信总线的从机连接端与所述从机通信连接。
在具体应用中，根据主机和从机之间通信协议类型的不同，通信总线的类型的也不相同。
本发明实施例通过提供一种连接于主机和从机之间的通信总线电路，在该通信总线电路中设置连接在TVS管和主机之间的OC门，使得TVS管失效时，从机不能正常接收到主机发送的信号，从而不产生误动作。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种通信总线电路，其特征在于，所述通信总线电路的主机连接端与主机通信连接，所述通信总线电路的从机连接端与从机通信连接，所述通信总线电路包括：
OC门，所述OC门的输入端构成所述主机连接端，所述OC门的接地端接地；
第一上拉电阻，所述第一上拉电阻的第一端与所述OC门的电源端共接构成所述通信总线电路的第一电源端；以及
TVS管，所述TVS管的第一端与所述OC门的输出端和所述第一上拉电阻的第二端共接构成所述从机连接端，所述TVS管的第二端接地；
所述TVS管失效时，所述OC门的输出端电压的计算公式如下：
U1＝U0*(R4/(R1+R4))；
其中，U1表示所述OC门的输出端电压，U0表示所述通信总线电路的第一电源端接入的电源的电压，R1表示所述第一上拉电阻的阻值，R4表示所述TVS失效时的等效阻值。
2.如权利要求1所述的通信总线电路，其特征在于，所述通信总线电路还包括：
第一分压电阻，所述第一分压电阻的第一端与所述OC门的输出端、所述TVS管的第一端和所述第一上拉电阻的第二端共接；以及
第二上拉电阻，所述第二上拉电阻的第一端构成所述通信总线电路的第二电源端，所述第二上拉电阻的第二端与所述第一分压电阻的第二端共接构成所述从机连接端。
3.如权利要求1或2所述的通信总线电路，其特征在于，所述第一上拉电阻的阻值为100KΩ，所述TVS管失效时的等效阻值的范围为100Ω～10000Ω。
4.如权利要求3所述的通信总线电路，其特征在于，所述TVS管失效时的等效阻值为500Ω。
5.如权利要求2所述的通信总线电路，其特征在于，所述第一分压电阻的阻值为100Ω，所述第二上拉电阻的阻值为100KΩ。
6.如权利要求2所述的通信总线电路，其特征在于，所述第一电源端和所述第二电源端接入的电源的电压为3.3V。
7.如权利要求1或2所述的通信总线电路，其特征在于，所述OC门包括：
第二分压电阻，所述第二分压电阻的第一端构成所述OC门的输入端；
第一电子开关管，所述第一电子开关管的受控端与所述第二分压电阻的第二端连接；
第三分压电阻，所述第三分压电阻的第一端构成所述OC门的电源端；以及
第二电子开关管，所述第二电子开关管的受控端与所述第一电子开关管的输入端和所述第三分压电阻的第二端共接，所述第二电子开关管的输入端构成所述OC门的输出端，所述第二电子开关管的输出端与所述第一电子开关管的输出端共接构成所述OC门的接地端。
8.一种通信总线，其特征在于，所述通信总线通信连接在主机和从机之间，所述通信总线包括权利要求1～7任一项所述的通信总线电路，所述通信总线电路的主机连接端为所述通信总线的主机连接端，所述通信总线电路的从机连接端为所述通信总线的从机连接端。
9.一种主从通信系统，其特征在于，包括：
主机；
从机；以及
权利要求8所述的通信总线，所述通信总线的主机连接端与所述主机通信连接，所述通信总线的从机连接端与所述从机通信连接。
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