CN114900391A - 一种rs485数据传输电路、电子设备及通信系统 - Google Patents

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CN114900391A CN202210487996.8A CN202210487996A CN114900391A CN 114900391 A CN114900391 A CN 114900391A CN 202210487996 A CN202210487996 A CN 202210487996A CN 114900391 A CN114900391 A CN 114900391A
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陈晓林
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Abstract

本申请涉及一种RS485数据传输电路、电子设备及通信系统，包括：主控单元、数据传输接口、数据通信单元、计时单元和开关单元；主控单元用于生成第一通信数据和通信使能电平；计时单元连接主控单元，对通信使能电平进行计时，在计时小于预设值时生成第一控制电平，否则生成第二控制电平；开关单元连接计时单元、主控单元、数据通信单元和地，在接收第一控制电平关断、接收第二控制电平导通，开关单元关断时传输通信使能电平至数据通信单元、导通时关断该传输；数据通信单元连接主控单元和数据传输接口，根据通信使能电平输出第一通信数据；计时单元在主控单元结束生成通信使能电平时清零计时。实施本申请能够实现高质量的多主机数据通信。

Description

一种RS485数据传输电路、电子设备及通信系统
技术领域
本申请涉及通信技术领域，更具体地说，涉及一种RS485数据传输电路、电子设备及通信系统。
背景技术
在有线智能家居RS485总线或楼宇自动化里，传统的通讯方式采用一主多从结构。一主多从结构会导致通讯灵活性大大降低。如：任何RS485从机不能主动向RS485总线推送数据，只能等到主机不断轮训而被动应答。同时，假设主机宕机，整个系统将瘫痪，不能进行通讯。
申请内容
本申请要解决的技术问题在于，提供一种RS485数据传输电路、电子设备及通信系统。
本申请解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种RS485数据传输电路，包括：主控单元、数据传输接口、数据通信单元、计时单元和开关单元；
所述主控单元用于生成第一通信数据和通信使能电平；
所述计时单元连接所述主控单元，用于对所述通信使能电平的生成时间进行计时，并在所述计时时长小于预设值时生成第一控制电平、在所述计时时长大于或等于所述预设值时生成第二控制电平；
所述开关单元连接所述计时单元、所述主控单元、所述数据通信单元和地，用于在接收所述第一控制电平时关断、接收所述第二控制电平时导通，其中，所述开关单元在关断时传输所述通信使能电平至所述数据通信单元并在导通时关断该传输；
所述数据通信单元连接所述主控单元和所述数据传输接口，用于接收所述第一通信数据，并在接收所述通信使能电平时输出所述第一通信数据至所述数据传输接口；
所述计时单元还用于在所述主控单元结束生成所述通信使能电平时清零计时。
优选地，在本申请所述的RS485数据传输电路中，所述数据传输电路还包括电平检测单元；
所述数据通信单元还用于通过所述数据传输接口接收第二通信数据；
所述电平检测单元连接所述数据通信单元，用于在接收到所述第二通信数据时输出第一检测结果，否则生成第二检测结果；
所述主控单元连接所述电平检测单元，用于在生成所述第一通信数据之前根据所述第一检测结果暂缓生成所述第一通信数据或根据所述第二检测结果开始生成所述第一通信数据和所述通信使能电平，并在生成所述第一通信数据和所述通信使能电平时停止响应所述第一检测结果。
优选地，在本申请所述的RS485数据传输电路中，所述计时单元包括充电电容、第一电阻、第二电阻和第一二极管；
所述第一电阻的第一端用于输入一电源电压，所述第一电阻的第二端连接所述充电电容的正极、所述第二电阻的第一端和所述开关单元的第一端，所述充电电容的负极接地，所述第二电阻的第二端连接所述第一二极管的阳极，所述第一二极管的阴极连接所述主控单元的通信使能电平输出端。
优选地，在本申请所述的RS485数据传输电路中，所述开关单元包括第二二极管、第三电阻和开关管；
所述第二二极管的阳极连接所述计时单元，所述第二二极管的阴极连接所述开关管的第一端，所述开关管的第二端连接所述第三电阻的第一端和所述数据通信单元的输出使能端，所述第三电阻的第二端连接所述主控单元的通信使能电平输出端，所述开关管的第三端接地。
优选地，在本申请所述的RS485数据传输电路中，所述数据通信单元包括数据转换芯片U2、第四电阻、第五电阻、第六电阻和第七电阻；
所述数据转换芯片U2的第一管脚连接所述第四电阻的第一端，所述第四电阻的第二端连接所述电平检测单元、所述主控单元的第二通信数据接收端，所述第五电阻的第一端，所述第五电阻的第二端接地，所述数据转换芯片U2的第二管脚接地，所述数据转换芯片U2的第三管脚连接所述开关单元，所述数据转换芯片U2的第四管脚连接所述主控单元的第一通信数据输出端；
所述数据转换芯片U2的第五管脚接地，所述数据转换芯片U2的第六管脚连接所述第六电阻的第一端和所述数据传输接口的数据输出端，所述第六电阻的第二端连接一个电源电压，所述数据转换芯片U2的第七管脚连接所述第七电阻的第一端和所述数据传输接口的数据输入端，所述第七电阻的第二端接地，所述数据转换芯片U2的的第八管脚连接一电源电压。
优选地，在本申请所述的RS485数据传输电路中，所述数据传输接口包括连接器；
所述连接器的第一管脚连接所述数据转换芯片U2的第六管脚，所述连接器的第二管脚连接所述数据转换芯片U2的第七管脚，所述连接器的第三管脚接地，所述连接器的第四管脚连接一电源电压。
优选地，在本申请所述的RS485数据传输电路中，所述数据传输接口还包括第一保险管和第二保险管；所述第一保险管的第一端连接所述连接器的第一端，所述第一保险管的第二端连接所述数据转换芯片U2的第六管脚，所述第二保险管的第一端连接所述连接器的第二端，所述第二保险管的第二端连接所述数据转换芯片U2的第七管脚；和/或
所述数据传输接口还包括第一TVS管和第二TVS管；所述第一TVS管的阴极连接所述数据转换芯片U2的第六管脚，所述第一TVS管的阳极接地，所述第二TVS管的阴极连接所述数据转换芯片U2的第七管脚，所述第二TVS管的阳极接地。
优选地，在本申请所述的RS485数据传输电路中，所述电平检测单元与所述主控单元集成于一主控芯片。
本申请还构造一种电子设备，包括如上面任意一项所述的RS485数据传输电路。
本申请还构造一种通信系统，包括总线，以及至少一个如上面所述的电子设备，其中，所述电子设备的数据传输接口分别连接所述总线。
实施本申请的一种RS485数据传输电路、电子设备及系统，具有以下有益效果：能够实现高质量的多主机数据通信。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本申请作进一步说明，附图中：
图1是本申请一种RS485数据传输电路一实施例的结构示意图；
图2是本申请一种RS485数据传输电路另一实施例的结构示意图；
图3是本申请一种RS485数据传输电路一实施例的电路原理图；
图4是本申请一种电子设备的一实施例的逻辑框图；
图5是本申请一种通信系统的一实施例的逻辑框图。
具体实施方式
为了对本申请的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本申请的具体实施方式。
如图1所示，在本申请的一种RS485数据传输电路第一实施例中，包括：数据传输接口150、数据通信单元140、计时单元120和开关单元130；主控单元110用于生成第一通信数据和通信使能电平；计时单元120连接主控单元110，用于对通信使能电平的生成时间进行计时，并在计时时长小于预设值时生成第一控制电平、在计时时长大于或等于预设值时生成第二控制电平；开关单元130连接计时单元120、主控单元110、数据通信单元140和地，用于在接收第一控制电平时关断、接收第二控制电平时导通，其中，开关单元130在关断时传输通信使能电平至数据通信单元140并在导通时关断该传输；数据通信单元140连接主控单元110和数据传输接口150，用于接收第一通信数据，并在接收通信使能电平时输出第一通信数据至数据传输接口150；计时单元120还用于在主控单元110结束生成通信使能电平时清零计时。具体的，主控单元110用来根据需要生成欲传输的第一通信数据，该通信数据可以理解为需要经过该数据传输电路输出至总线或者其他设备的数据。主控单元110在输出第一通信数据的同时会生成通信使能电平。计时单元120连接主控单元110的通行使能电平输出端，其对该通信使能电平的生成时间进行计时，该计时从通信使能电平开始生成时开始。由于通信使能电平和第一通信数据是同时生成的，因此对通信使能电平的计时实际等同于对第一通信数据的持续时长进行计时。在该计时开始且计时时长比较短即计时时长小于预设值时输出第一控制电平，开关单元130在接收该第一控制电平时维持关断状态。主控单元110输出的通信使能电平在开关单元130关断时直接输出至数据通信单元140，数据通信单元140在接收该通信使能电平时，会将接收到的、来自主控单元110的第一通信数据输出至数据传输接口150，以通过该数据传输接口150将该第一通信数据传输至总线或其他设备。在计时时长等于或大于预设值时输出第二控制电平，开关单元130在接收该第二控制电平时导通。主控单元110输出的通信使能电平在开关单元130导通时会直接传输至地，此时相当于关断了通信使能电平至数据通信单元140的传输过程，数据通信单元140在没有该通信使能电平的情况下会关断第一通信数据的输出，此时相当于关断整个数据传输电路的输出。通过该过程能够在该数据传输电路作为主机传输电路时，避免该主机由于各种原因导致的数据传输时间过程，过长的占用数据传输总线。当该主控单元110在结束正常的第一通信数据的传输后，其结束生成第一通信数据，同时关断通信使能电平的输出，此时计时单元120结束对通信使能电平的持续时间计时，并清零该计时。直至下一次主控单元110生成第一通信数据和通信使能电平重新开始计时。
如图2所示，在一实施例中，数据传输电路还包括电平检测单元160；数据通信单元140还用于通过数据传输接口150接收第二通信数据；电平检测单元160连接数据通信单元140，用于在接收到第二通信数据时输出第一检测结果，否则生成第二检测结果；主控单元110连接电平检测单元160，用于在生成第一通信数据之前根据第一检测结果暂缓生成第一通信数据或根据第二检测结果开始生成第一通信数据和通信使能电平，并在生成第一通信数据和通信使能电平时停止响应第一检测结果。具体的，电平检测单元160对数据通信单元140的接收信号进行检测，在数据通信单元140通过数据传输接口150接收到来自总线或其他设备的第二通信数据时，电平检测单元160根据该第二通信数据输出第一检测结果。当数据通信单元140没有接收到对应的第二通信数据时，其对应的输出第二检测结果。主控单元110连接电平检测单元160，其在电平检测单元160得到第一检测结果时，判断当前总线上有其他主机设设备发送的数据占用，此时主控单元110需要等待并延迟生成第一通信数据。直至电平检测单元160的检测结果为第二检测结果，此时说明总线上没有其他主机或设备发送的数据，主控单元110可以生成第一通信数据和通信使能电平，以通过数据通信单元140和数据传输接口150输送至总线。同时，主控单元110一旦开始生成第一通信数据和通信使能电平，其将停止响应第一检测结果，即不再对电平检测单元160的检测结果进行响应。以避免电平检测单元160将该主控单元110的数据作为其他主机数据进行误判而影响其数据输出。
如图3所示，计时单元120包括充电电容C16、第一电阻R24、第二电阻R27和第一二极管VD3；第一电阻R24的第一端用于输入一电源电压，第一电阻R24的第二端连接充电电容C16的正极、第二电阻R27的第一端和开关单元130的第一端，充电电容C16的负极接地，第二电阻R27的第二端连接第一二极管VD3的阳极，第一二极管VD3的阴极连接主控单元110的通信使能电平输出端。具体的，计时单元120可以通过RC充电电路实现。合理的设置充电电容C16的值，实现充电电路的充电时间与计时时长的门限值即预设值对应。在主控单元110生成通信使能电平之前，充电电容C16的正极经第二电阻R27和第一二极管VD3的正向导通，相当于将电源电压直接连接到地，此时充电电容C16的正极电压很低。在主控单元110生成通行使能电平时，第一二极管VD3的阴极电平抬高，由于第一二极管VD3的反向隔离，此时第一电阻R24的第一段的电源电压经第一电阻R24后开始对充电电容C16充电，充电电容C16的阳极电压在充电过程中逐渐升高，当该电压升高到一定值时驱动开关单元130导通。该电压升高的时间即对应计时时长。
可选的，开关单元130包括第二二极管VD4、第三电阻R32和开关管V1；第二二极管VD4的阳极连接计时单元120，第二二极管VD4的阴极连接开关管V1的第一端，开关管V1的第二端连接第三电阻R32的第一端和数据通信单元140的输出使能端，第三电阻R32的第二端连接主控单元110的通信使能电平输出端，开关管V1的第三端接地。具体的，开关单元130中，在计时单元120输出第一控制电平，在一实施例中为低电平，该低电平将起隔离作用的第二二极管VD4在开关管V1的第一端形成对应的(对应为开关管V1的控制端)低电平，开关管V1为关断状态，此时主控单元110的通信使能电平输出端输出的通信使能电平经第三电阻R32后直接驱动数据通信单元140动作进行第一通信数据的输出。在计时单元120在输出第二控制电平时，在一实施例中为高电平，该第二控制电平经第二二极管VD4后输入至开关管V1的第一端，开关管V1导通。此时主控单元110的通信使能电平输出端输出的通信使能电平经第三电阻R32和导通的开关管V1中接到地。此时开关管V1的第二端和第三端导通，使得数据通信单元140没有通信使能电平驱动，数据通信单元140会关断其第一通信数据的输出。在一实施例中，开关管V1可以采用三极管，其也可以采用MOS管。在上面的实施例的基础上，计时单元120管工作时，这电阻R24和电阻R27的分压原理(由于电阻R24的阻值远远大于电阻R27)，导致电容C16的正极电压很低，不足以驱动开关管V1导通，在RS485EN引脚即通信使能电平切换为高电平的时候，电容C16处于充电状态，此时电容C16相当于短路。故电容C16正极电压为0v，此时开关管V1不导通。当电容C16充电完成，此时电容C16相当于断路，故开关管V1导通。
可选的，数据通信单元140包括数据转换芯片U2、第四电阻R19、第五电阻R16、第六电阻R18和第七电阻R26；数据转换芯片U2的第一管脚连接第四电阻R19的第一端，第四电阻R19的第二端连接电平检测单元160、主控单元110的第二通信数据接收端，第五电阻R16的第一端，第五电阻R16的第二端接地，数据转换芯片U2的第二管脚接地，数据转换芯片U2的第三管脚连接开关单元130，数据转换芯片U2的第四管脚连接主控单元110的第一通信数据输出端；数据转换芯片U2的第五管脚接地，数据转换芯片U2的第六管脚连接第六电阻R18的第一端和数据传输接口150的数据输出端，第六电阻R18的第二端连接一个电源电压，数据转换芯片U2的第七管脚连接第七电阻R26的第一端和数据传输接口150的数据输入端，第七电阻R26的第二端接地，数据转换芯片U2的的第八管脚连接一电源电压。具体的，数据通信单元140可以采用RS485数据转换芯片U2，该数据转换芯片中，其通过上述管脚连接关系，其通过对应的管脚获取主控单元110生成的第一通信数据和通信使能电平并根据通信使能电平将第一通信数据通过对应的管脚输出至数据传输接口150。其还可以通过对应的管脚获取通过数据传输接口150获取的第二通信数据并经对应的管脚输入至主控单元110或电平检测单元160。
可选的，数据传输接口150包括连接器XS1；连接器XS1的第一管脚连接数据转换芯片U2的第六管脚，连接器XS1的第二管脚连接数据转换芯片U2的第七管脚，连接器XS1的第三管脚接地，连接器XS1的第四管脚连接一电源电压。具体的，数据传输接口150可以采用4pin连接器XS1，其通过连接器XS1对应的管脚连接总线或其他设备，以向该总线或其他设备传输第一通信数据或者从该总线或其他设备接收第二通信数据。
可选的，数据传输接口150还包括第一保险管F2和第二保险管F3；第一保险管F2的第一端连接连接器XS1的第一端，第一保险管F2的第二端连接数据转换芯片U2的第六管脚，第二保险管F3的第一端连接连接器XS1的第二端，第二保险管F3的第二端连接数据转换芯片U2的第七管脚；具体的，数据传输接口150中，可以通过保险管进行防护，以防止连接器XS1的管脚被动的输入较大的电压损坏该传输电路内部的其他电路。
可选的，数据传输接口150还包括第一TVS管Z1和第二TVS管Z2；第一TVS管Z1的阴极连接数据转换芯片U2的第六管脚，第一TVS管Z1的阳极接地，第二TVS管Z2的阴极连接数据转换芯片U2的第七管脚，第二TVS管Z2的阳极接地。具体的，数据传输接口150中，可以通过TVS管对后级电路进行防护。
可选的，电平检测单元160与主控单元110集成于一主控芯片U9。具体的，电平检测单元160可以和主控单元110集成在同一主控芯片U9中，该主控芯片U9可以采用常用MCU芯片，基于通过MCU芯片的管脚对数据通信单元140的接收信号进行检测并在MCU芯片内部生成对应的检测结果，MCU芯片内部根据该检测结果进行执行对应的操作。
另，如图4所示，本申请的一种电子设备，包括如上面任意一项的RS485数据传输电路100。即，电子设备10中包括工作电路200和数据传输电路100，数据传输电路100可以根据工作电路200的需要生成对应的第一通信数据，或者根据接收的第二通信数据控制工作电路200执行对应的操作。
另，如图5所示，本申请的一种通信系统，包括总线20，以及至少一个如上面的电子设备10，其中，电子设备10的数据传输接口150分别连接总线20。具体的，即电子设备10可以通过数据传输接口150连接总线，并通过总线实现数据的发送或接收，多个电子设备10均可以通过同一总线20实现数据的发送或接收。
可以理解的，以上实施例仅表达了本申请的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围；因此，凡跟本申请权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本申请权利要求的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种RS485数据传输电路，其特征在于，包括：主控单元、数据传输接口、数据通信单元、计时单元和开关单元；
所述主控单元用于生成第一通信数据和通信使能电平；
所述计时单元连接所述主控单元，用于对所述通信使能电平的生成时间进行计时，并在所述计时时长小于预设值时生成第一控制电平、在所述计时时长大于或等于所述预设值时生成第二控制电平；
所述开关单元连接所述计时单元、所述主控单元、所述数据通信单元和地，用于在接收所述第一控制电平时关断、接收所述第二控制电平时导通，其中，所述开关单元在关断时传输所述通信使能电平至所述数据通信单元并在导通时关断该传输；
所述数据通信单元连接所述主控单元和所述数据传输接口，用于接收所述第一通信数据，并在接收所述通信使能电平时输出所述第一通信数据至所述数据传输接口；
所述计时单元还用于在所述主控单元结束生成所述通信使能电平时清零计时。
2.根据权利要求1所述的RS485数据传输电路，其特征在于，所述数据传输电路还包括电平检测单元；
所述数据通信单元还用于通过所述数据传输接口接收第二通信数据；
所述电平检测单元连接所述数据通信单元，用于在接收到所述第二通信数据时输出第一检测结果，否则生成第二检测结果；
所述主控单元连接所述电平检测单元，用于在生成所述第一通信数据之前根据所述第一检测结果暂缓生成所述第一通信数据或根据所述第二检测结果开始生成所述第一通信数据和所述通信使能电平，并在生成所述第一通信数据和所述通信使能电平时停止响应所述第一检测结果。
3.根据权利要求1所述的RS485数据传输电路，其特征在于，所述计时单元包括充电电容、第一电阻、第二电阻和第一二极管；
所述第一电阻的第一端用于输入一电源电压，所述第一电阻的第二端连接所述充电电容的正极、所述第二电阻的第一端和所述开关单元的第一端，所述充电电容的负极接地，所述第二电阻的第二端连接所述第一二极管的阳极，所述第一二极管的阴极连接所述主控单元的通信使能电平输出端。
4.根据权利要求1所述的RS485数据传输电路，其特征在于，所述开关单元包括第二二极管、第三电阻和开关管；
所述第二二极管的阳极连接所述计时单元，所述第二二极管的阴极连接所述开关管的第一端，所述开关管的第二端连接所述第三电阻的第一端和所述数据通信单元的输出使能端，所述第三电阻的第二端连接所述主控单元的通信使能电平输出端，所述开关管的第三端接地。
5.根据权利要求2所述的RS485数据传输电路，其特征在于，所述数据通信单元包括数据转换芯片U2、第四电阻、第五电阻、第六电阻和第七电阻；
所述数据转换芯片U2的第一管脚连接所述第四电阻的第一端，所述第四电阻的第二端连接所述电平检测单元、所述主控单元的第二通信数据接收端，所述第五电阻的第一端，所述第五电阻的第二端接地，所述数据转换芯片U2的第二管脚接地，所述数据转换芯片U2的第三管脚连接所述开关单元，所述数据转换芯片U2的第四管脚连接所述主控单元的第一通信数据输出端；
所述数据转换芯片U2的第五管脚接地，所述数据转换芯片U2的第六管脚连接所述第六电阻的第一端和所述数据传输接口的数据输出端，所述第六电阻的第二端连接一个电源电压，所述数据转换芯片U2的第七管脚连接所述第七电阻的第一端和所述数据传输接口的数据输入端，所述第七电阻的第二端接地，所述数据转换芯片U2的的第八管脚连接一电源电压。
6.根据权利要求5所述的RS485数据传输电路，其特征在于，所述数据传输接口包括连接器；
所述连接器的第一管脚连接所述数据转换芯片U2的第六管脚，所述连接器的第二管脚连接所述数据转换芯片U2的第七管脚，所述连接器的第三管脚接地，所述连接器的第四管脚连接一电源电压。
7.根据权利要求6所述的RS485数据传输电路，其特征在于，
所述数据传输接口还包括第一保险管和第二保险管；所述第一保险管的第一端连接所述连接器的第一端，所述第一保险管的第二端连接所述数据转换芯片U2的第六管脚，所述第二保险管的第一端连接所述连接器的第二端，所述第二保险管的第二端连接所述数据转换芯片U2的第七管脚；和/或
所述数据传输接口还包括第一TVS管和第二TVS管；所述第一TVS管的阴极连接所述数据转换芯片U2的第六管脚，所述第一TVS管的阳极接地，所述第二TVS管的阴极连接所述数据转换芯片U2的第七管脚，所述第二TVS管的阳极接地。
8.根据权利要求2所述的RS485数据传输电路，其特征在于，所述电平检测单元与所述主控单元集成于一主控芯片。
9.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1至8任意一项所述的RS485数据传输电路。
10.一种通信系统，其特征在于，包括总线，以及至少一个如权利要求9所述的电子设备，其中，所述电子设备的数据传输接口分别连接所述总线。
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