CN111948965A - 一种工业onu的外部串口端接电阻的可控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种工业ONU的外部串口端接电阻的可控制系统及方法，本方案用高速总线开关方法，实现灵活控制工业ONU上外部RS485串口差分信号端接电阻是否有效。本发明可在工业ONU现场应用中，方便用户根据实际应用和测试需要，灵活选择设备自带RS485串口信号端接电阻，从而是优化信号通信质量，避免通信数据错误。
Description
技术领域
本发明涉及一种工业通信设备通信技术，具体涉及工业ONU的外部RS485串口差分信号的端接电阻的灵活可靠控制。
背景技术
工业ONU是当前智能电网重要的通信终端设备，由于其灵活地支持PON口，以太网接口，RS232/RS485串口等典型设备接口，目前广泛应用在远程电力配电、远程抄表和远程监控等无人值守、野外工业现场。这涉及到电力控制数据包、状态数据包、用户数据以及协议数据包的传输，这些场合对通信设备的硬件和软件访问可靠性要求都很高，需要设备厂商千方百计地提高设备的通信可靠性。同时，由于设备在这些工业现场，需要方便远程灵活操作。
作为传统的通信接口之一，工业ONU的外接串口是重要的硬件接口。为了保证串口信号传输过程中接收端的信号质量，防止传输误码，对RS485总线网络一般要使用端接电阻进行匹配，特别在长距离与高速率下应用场合。RS485通信速率快，最大传输速度可以达到10Mb/s以上，传输具体可以达几百米，所以信号阻抗匹配是设计中关键技术之一。
现有技术中，设备终端匹配一般采用设备端接电阻方法，RS485需要在通信设别总线的收发端并接端接电阻(终接电阻一般取100到120Ω)，相当于电缆特性阻抗的电阻，因为大多数双绞线电缆特性阻抗大约在100～120Ω。这种端接方法简单有效，但有如个下缺点：端接电阻要消耗较大功率，也无法适应不同的应用场合，缺少使用灵活性。如在共享RS485总线应用场合，只需其中1个主设备和其中1个从设备的RS485接口加上120Ω的端接电阻；而在点-点应用场合，需要每个RS485接口加上120Ω的端接电阻。
由此可见，提供一种配置灵活，方便现场施工人员方便操作的串口端接电阻使能配置方案是本领域亟需解决的问题。
发明内容
针对现有工业ONU外部串口端接电阻的方案所存在的问题，需要一种配置灵活，操作便捷的工业ONU的外部串口端接电阻的方案。
为此，本发明的目的在于提供一种工业ONU的外部串口端接电阻的可控制系统，同时基于该系统提供相应的控制方法，由此实现灵活控制工业ONU上外部RS485串口差分信号端接电阻是否有效。
为了达到上述目的，本发明提供的工业ONU的外部串口端接电阻的可控制系统，包括高速总线开关切换芯片和选配模块，所述高速总线开关切换芯片的4对管脚YA、YB、YC、YD分别通过120Ω电阻连到工业ONU外部RS485串口差分信号端的RS485串口差分信号TRX+，而4对管脚I0A、I0B、I0C、I0D分别连接到工业ONU外部RS485串口差分信号端的RS485串口差分信号TRX-；
所述高速总线开关切换芯片的管脚YA/I0A、YB/I0B、YC/I0C、YD/I0D分别连到内部MOS管的源，漏两极；
当高速总线开关切换芯片的使能管脚为低电平时，内部MOS管导通，MOS管沟道导通电阻接近为0欧姆，工业ONU外部RS485串口差分信号端串联的120Ω电阻在管脚YA或者YB,YC,YD和I0A或者I0B，I0C，I0D之间的实现电流导通，使得匹配电阻被使能；
当高速总线开关切换芯片使能管脚为高电平时，内部MOS管关断，MOS管沟道断路，120Ω电阻串联电阻无法流过电流，匹配电阻被禁止。
进一步的，所述可控制系统还包括选配模块，所述选配模块为4个贴片电阻分别对应工业ONU外部4个RS485串口。
为了达到上述目的，本发明提供的工业ONU的外部串口端接电阻的可控制方法，所述可控方法采用高速总线开关方法来实现这个端接电阻的灵活选配。
进一步的，所述方法通过控制高速总线开关切换芯片的使能管脚为低电平，使得高速总线开关切换芯片内部MOS管导通，使得工业ONU外部RS485串口差分信号端串联的120Ω电阻在高速总线开关切换芯片管脚YA或者YB,YC,YD和I0A或者I0B，I0C，I0D之间的实现电流导通，从而匹配电阻被使能。
进一步的，所述方法通过控制高速总线开关切换芯片使能管脚为高电平，使得高速总线开关切换芯片内部MOS管关断，MOS管沟道断路，从而使得120Ω电阻串联电阻无法流过电流，匹配电阻被禁止。
进一步的，所述方法通过用户监控Terminal界面访问设备后输入控制命令来控制高速总线开关切换芯片使能管脚。
进一步的，所述方法远程通过公用网络从ONU以太网口或者PON口TELNET访问设备后输入控制命令来控制高速总线开关切换芯片使能管脚。
本发明提供的方案可应用于工业ONU现场中，方便用户根据实际应用和测试需要，灵活选择设备自带RS485串口信号端接电阻，从而是优化信号通信质量，避免通信数据错误。
附图说明
图1为本发明实例中涉及到的工业ONU的前面板示例图；
图2为本发明实施中工业ONU的外部串口端接电阻的可控制系统的硬件框图；
图3为本发明实施中高速总线开关的配置示例图。
具体实施方式
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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或模块的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或模块，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或模块，本发明中所出现的模块的划分，仅仅是一种逻辑上的划分，实际应用中实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块可以结合成或集成在另一个系统中，或一些特征向量可以忽略，或不执行，另外，所显示的或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，模块之间的间接耦合或通信连接可以是电性或其他类似的形式，本发明中均不作限定。并且，作为分离部件说明的模块或子模块可以是也可以不是物理上的分离，可以是也可以不是物理模块，或者可以分布到多个电路模块中，可以根据实际的需要选择其中的部分或全部模块来实现本发明方案的目的。
针对工业现场RS485串口信号的端接电阻难以灵活远程配置的问题，本方案采用高速总线开关来实现相应端接电阻的灵活选配。
作为举例，如图1，其所示为一种工业ONU(ATS2000)的前面板的示例方案。
该工业ONU(ATS2000)有4个RS232/485硬件接口，同样的硬件接口可以软件灵活为RS232接口或者RS485接口。
对于RS232接口(信号为RX，TX，GND)，传输距离较短，速率也比较低，不需要考虑信号短接电阻。
而对于RS485接口，传输信号速率可能达到10Mb/s，传输距离也可能是几百米左右。这时为了保证串口信号传输可靠性，本实例在ONU设备的PCB中设置一可控制系统，通过该可控制系统来控制RS485接口的差分信号之间端接电阻(如120Ω)是否有效，即装或者不装。
对此，可由用户根据具体现场情况确定是否用使能端接电阻。作为举例，具体的现场情况如下：
1)当传输距离远或者传输速率高场合，才使能每个设备RS485接口的端接电阻；
2)共享RS485总线应用场合，只需其中1个主设备和其中1个从设备的RS485接口使能120Ω的端接电阻；
3)在点-点RS485应用场合，需要每个RS485接口都使能120Ω的端接电阻。
另外，当RS485接口通信出现数据误码时，考虑使能或者不使能端接电阻初步去定位问题。比如，分别软件使能和禁止每个串口的RS485匹配电阻，看看是否能改进数据通信误码，这样可以判断是否和信号匹配有关。
在此基础上，本实例中的可控制系统采用高速总线开关来实现，并基于软件命令来实现灵活控制工业ONU外部RS485串口差分信号端接电阻是否有效，同时又不降低数据通信的性能。
参见图2，其所示为本实例基于高速总线开关构成的工业ONU的外部串口端接电阻的可控制系统的构成示例。
进一步参见图3，本实例中采用高速总线开关芯片方案实现RS485差分信号端接电阻(120Ω)的导通或关断控制时，高速总线开关切换芯片的管脚YA、YB、YC或YD分别通过120Ω电阻连到RS485串口差分信号TRX+，而管脚I0A、I0B、I0C、或者I0D)分别连接RS485串口差分信号TRX-。
与此同时，高速总线开关切换芯片的管脚YA/I0A、YB/I0B、YC/I0C、或YD/I0D)分别连到内部MOS管的源，漏两极，以实现通过栅极去控制是导通或关断。这里可以用软件去分别控制每个MOS管的栅极。
在此基础上，进一步参见图2，当高速总线开关切换芯片的使能管脚(如管脚E)为低电平时，这里可由用户软件通过CPU的I/O管脚控制来实现。此时，高速总线开关切换芯片内部MOS管导通，MOS管沟道导通电阻接近为0欧姆(即相当导线接通)，工业ONU外部RS485串口差分信号端上TRX+信号和TRX-信号之间串联120Ω电阻在高速总线开关切换芯片的管脚YA(或者YB,YC,YD)和管脚I0A(或者I0B，I0C，I0D)之间的实现电流导通，从而使得120Ω电阻(跨接)匹配电阻被使能。
当使能管脚(管脚E)为高电平时，内部MOS管关断，MOS管沟道断路，120Ω电阻串联电阻无法流过电流，不起作用，匹配电阻被禁止。
在此基础上，本实例还进一步配置选配模块，实现用软件命令灵活控制工业ONU外部RS485串口差分信号端接电阻是否有效。
这里的选配模块为4个0.25W,1206封装贴片电阻，每个RS485串口对应其中1个。
本实例中可通过用户监控Terminal界面(CLI接口)访问设备后输入控制命令来实现用软件命令灵活控制工业ONU外部RS485串口差分信号端接电阻是否有效。
作为举例，这里由用户监控Terminal界面(CLI接口)访问设备后输入控制命令的具体实施过程或步骤如下：
1)用专用CLI串口控制线，一端连接ONU设备用户监控串口，另外一端连接计算机RS232串口；
2)打开计算机超级终端，设置RS232串口参数，如每秒位数115200，数据位8，奇偶校验无，停止位1，数据流控制无；
3)设备上电启动后，从超级终端界面登录进入用户配置状态，按照需求在超级终端界面输入命令，设置ONU外部业务串口模式为RS485：
per uart cfg x 300 8 1 0 0 1,其中x为业务串口编号，1-4；
4)如果需要，继续输入命令，使能匹配电阻模块。
per uart cfg x enable resistor，其中x为业务串口编号，1-4。
作为替代方案，本实例中也可通过公用网络从ONU以太网口或者PON口TELNET访问设备后输入控制命令来实现用软件命令灵活控制工业ONU外部RS485串口差分信号端接电阻是否有效。其具体实施过程或步骤:
1)使用以太网线把电脑连接到公用网络网口，远端ONU的任一电口也连到公用网络，设备上电启动后，在电脑浏览器中可以ping通10.0.0.10时使用telnet 10.0.0.10登陆设备,并进入ONU节点状态；
2)在ONU节点状态下，输入命令设置ONU外部业务串口模式为RS485：
per uart cfg x 300 8 1 0 0 1,其中x为业务串口编号，1-4；
3)如果需要，继续输入命令，使能匹配电阻模块：
per uart cfg x enable resistor，其中x为业务串口编号，1-4。
据此构成的工业ONU的外部串口端接电阻的可控制系统在运行时，当这个高速总线开关切换芯片的使能管脚(管脚E)为低电平时，跨接在管脚YA或者YB,YC,YD和I0A或者I0B，I0C，I0D之间的120Ω短接电阻导通，即有效，否则无效。
4对管脚YA/I0A，YB/I0B，YC/I0C，YC/I0C分别接4个RS485的差分信号TRX+/TRX-，可实现有效控制120Ω电阻跨接电阻能否导通或者关断。
该控制过程，用户需要在工业ONU设备CPU软件启动后，本地从用户监控Terminal界面(CLI接口)输入控制命令或者远程通过公用网络，从ONU的以太网口或者PON口TELNET访问设备后输入同样控制命令。
本实例中高速总线开关芯片的开关切换速度快，内部损耗小，额外寄生电容小，当使能打开每路通道时，不会影响正常RS485串口数据通信。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
Claims (7)
1.工业ONU的外部串口端接电阻的可控制系统，其特征在于，包括高速总线开关切换芯片和选配模块，所述高速总线开关切换芯片的4对管脚YA、YB、YC、YD分别通过120Ω电阻连到工业ONU外部RS485串口差分信号端的RS485串口差分信号TRX+，而4对管脚I0A、I0B、I0C、I0D分别连接到工业ONU外部RS485串口差分信号端的RS485串口差分信号TRX-；
所述高速总线开关切换芯片的管脚YA/I0A、YB/I0B、YC/I0C、YD/I0D分别连到内部MOS管的源，漏两极；
当高速总线开关切换芯片的使能管脚为低电平时，内部MOS管导通，MOS管沟道导通电阻接近为0欧姆，工业ONU外部RS485串口差分信号端串联的120Ω电阻在管脚YA或者YB,YC,YD和I0A或者I0B，I0C，I0D之间的实现电流导通，使得匹配电阻被使能；
当高速总线开关切换芯片使能管脚为高电平时，内部MOS管关断，MOS管沟道断路，120Ω电阻串联电阻无法流过电流，匹配电阻被禁止。
2.根据权利要求1所述的工业ONU的外部串口端接电阻的可控制系统，其特征在于，所述可控制系统还包括选配模块，所述选配模块为4个贴片电阻分别对应工业ONU外部4个RS485串口。
3.工业ONU的外部串口端接电阻的可控制方法，其特征在于，所述可控方法采用高速总线开关方法来实现这个端接电阻的灵活选配。
4.根据权利要求3所述的工业ONU的外部串口端接电阻的可控制方法，其特征在于，所述方法通过控制高速总线开关切换芯片的使能管脚为低电平，使得高速总线开关切换芯片内部MOS管导通，使得工业ONU外部RS485串口差分信号端串联的120Ω电阻在高速总线开关切换芯片管脚YA或者YB,YC,YD和I0A或者I0B，I0C，I0D之间的实现电流导通，从而匹配电阻被使能。
5.根据权利要求3所述的工业ONU的外部串口端接电阻的可控制方法，其特征在于，所述方法通过控制高速总线开关切换芯片使能管脚为高电平，使得高速总线开关切换芯片内部MOS管关断，MOS管沟道断路，从而使得120Ω电阻串联电阻无法流过电流，匹配电阻被禁止。
6.根据权利要求4或5所述的工业ONU的外部串口端接电阻的可控制方法，其特征在于，所述方法通过用户监控Terminal界面访问设备后输入控制命令来控制高速总线开关切换芯片使能管脚。
7.根据权利要求4或5所述的工业ONU的外部串口端接电阻的可控制方法，其特征在于，所述方法远程通过公用网络从ONU以太网口或者PON口TELNET访问设备后输入控制命令来控制高速总线开关切换芯片使能管脚。
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2020
- 2020-08-14 CN CN202010818934.1A patent/CN111948965A/zh active Pending
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