CN115314070B - 一种级联式高速长线传输装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种级联式高速长线传输装置，该装置应用于自动控制系统，这里的自动控制系统中包括多个第一扩展模块和多个第二扩展模块。该高速长线传输装置包括主控模块、第一中继模块、第一总线和第二总线。主控模块的信号收发端与第一总线的一端连接，用于向第一总线输出数据或接收第一总线反馈的数据，第一总线上连接有多个第一扩展模块；第一中继模块的一端与第一总线的另一端连接，第一中继模块的另一端与第二总线的一端连接，第一中继模块用于对第一总线上的信号和第二总线上的信号进行放大并中继，第二总线上连接有多个第二扩展模块。通过该中继模块，可以使得控制指令传输的更远，从而能够在保证较高传输速率的情况下实现较远距离的传输。

Description

一种级联式高速长线传输装置

技术领域

本申请涉自动控制技术领域，更具体地说，涉及一种级联式高速长线传输装置。

背景技术

随着工业通信系统日益复杂的功能需求，其往往需要通过多个不同功能板卡通过级联方式实现产品功能。目前在级联的多个板卡之间中一般采用串行总线实现各个板卡之间的通信，常用的串行总线包括I2C总线、SPI总线、RS232总线、RS485总线以及CAN总线等。但是这些串行总线传输速率较低，在一些需要较高速率进行通信的工业控制场合无法满足数据高速传输的应用。

为满足更高通信速率、如100Mbps以及更高速的通信要求，人们提出了多种高速串行总线，MLVDS总线就是高速串行总线中的一种，但是MLVDS总线的高速通信能力是以传输距离为代价的，导致其无法实现较长距离的数据传输，致使其无法满足工业通信系统在特定场合下的高速长线传输要求。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种级联式高速长线传输装置，用于基于MLVDS总线实现工业通信系统对高速长线传输的要求。

为了实现上述目的，现提出的方案如下：

一种级联式高速长线传输装置，应用于自动控制系统，所述自动控制系统中包括多个第一扩展模块和多个第二扩展模块，所述高速长线传输装置包括主控模块、第一中继模块、第一总线和第二总线，其中：

所述主控模块的信号收发端与所述第一总线的一端连接，用于向所述第一总线输出数据或接收所述第一总线反馈的数据，所述第一总线上连接有所述多个第一扩展模块；

所述第一中继模块的一端与所述第一总线的另一端连接，所述第一中继模块的另一端与所述第二总线的一端连接，所述第一中继模块用于对第一总线上的信号和所述第二总线上的信号进行放大并中继，所述第二总线上连接有所述多个第二扩展模块。

可选的，所述主控模块包括一个MLVDS收发器和一个终端匹配电阻。

可选的，所述第一中继模块包括两个信号连接的第一MLVDS收发器和第二MLVDS收发器，还包括分别与所述第一MLVDS收发器、所述第二MLVDS收发器连接的单稳态多谐振荡器，其中：

所述第一MLVDS收发器与所述第一总线连接，所述第二MLVDS收发器与所述第二总线连接，且所述单稳态多谐振荡器分别与所述第一MLVDS收发器、所述第二MLVDS收发器连接。

可选的，所述第一MLVDS收发器的数据发送端与所述第二MLVDS收发器的数据接收端连接，所述第一MLVDS收发器的数据接收端与所述第二MLVDS收发器的数据发送端连接。

可选的，所述单稳态多谐振荡器包括第一谐振模块和第二谐振模块，其中：

所述第一谐振模块的第一触发端与所述第一MLSVDS收发器的数据发送端连接；

所述第二谐振模块的第二触发端与所述第一MLVDS收发器的数据接收端连接。

可选的，还包括至少一个第二中继模块，其中：

所述第二总线通过所述第二中继模块与所述第一中继模块实现连接。

可选的，所述第一中继模块与所述二中继模块通过第三总线连接。

从上述的技术方案可以看出，本申请公开了一种级联式高速长线传输装置，该装置应用于自动控制系统，这里的自动控制系统中包括多个第一扩展模块和多个第二扩展模块。该高速长线传输装置包括主控模块、第一中继模块、第一总线和第二总线。主控模块的信号收发端与第一总线的一端连接，用于向第一总线输出数据或接收第一总线反馈的数据，第一总线上连接有多个第一扩展模块；第一中继模块的一端与第一总线的另一端连接，第一中继模块的另一端与第二总线的一端连接，第一中继模块用于对第一总线上的信号和第二总线上的信号进行放大并中继，第二总线上连接有多个第二扩展模块。通过该中继模块，可以使得控制指令传输的更远，从而能够在保证较高传输速率的情况下实现较远距离的传输。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例的一种级联式高速长线传输装置的拓扑图；

图2为本申请实施例的中继模块的电路图；

图3为本申请实施例的另一种级联式高速长线传输装置的拓扑图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例一

图1为本申请实施例的一种级联式高速长线传输装置的拓扑图。

本实施例提供的级联式高速长线传输装置应用于自动控制系统，该自动控制系统包括多个第一扩展模块K1和多个第二扩展模块K2，这里第一扩展模块和第二扩展模块的区别在于，当多个第一扩展模块无法满足该自动控制系统的控制要求时，在第一扩展模块的基础上扩充的扩展模块在这里被称为第二扩展模块。

如图1所示，本实施例提供的高速长线传输装置至少包括主控模块10、第一中继模块20、第一总线30和第二总线40。主控模块包括一个MLVDS收发器和一个终端匹配电阻，该终端匹配电阻的阻值为100Ω。该主控模块用于接收控制系统所发出的控制指令，以便通过上述第一总线、第一中继模块和第二总线向第一扩展模块和/或第二扩展模块发送前述控制指令，并将相应扩展模块反馈的数据返回至上述的控制系统，从而完成通信指令的传输和数据反馈。

具体来说，该主控模块通过其MLVDS收发器实现与第一总线的一端连接，第一总线的另一端则与第一中继模块的一端连接，从这里描述可以看出，该第一中继模块为一个双端装置，其另一端与第二总线连接。上述的第一扩展模块通过其上设置的MLVDS收发器连接在第一总线上，第二扩展模块则通过其上的MLVDS收发器连接在第二总线上。

本实施例中的第一中继模块包括两个信号连接的第一MLVDS收发器M201和第二MLVDS收发器M202，如图2所示，另外还包括分别与两个收发器连接的单稳态多谐振荡器M203。该多谐振荡器用于产生相应的触发信号，其具体包括第一谐振模块和第二谐振模块。用于分别对第一MLVDS收发器、第二MLVDS输出触发信号。

第一MLVDS收发器M201的数据发送端(1脚)与第二MLVDS收发器M202的数据接收端(4脚)连接，第一MLVDS收发器M201的数据发送端(4脚)与第二MLVDS收发器M202的数据接收端(1脚)连接，他们的收、发状态受控于单稳态多谐振荡器M203。其中单稳态多谐振荡器M203第一谐振模块的的触发端(2脚)与M201的数据发送脚(4脚)相连接，M203的第二谐振模块的触发端(10脚)与M201的数据接收端(1脚)相连接。

在以上具体连接方式下，其具体工作原理如下：

左边的第一总线与右边的第二总线在物理上是隔离且独立的。空闲状态下，这2条总线间没有数据传送，收发器M201和M202都处在接收状态，当左边第一总线收到数据后，即触发单稳态多谐振荡器M203，使1Q(13脚)产生高电平，从而让第一MLVDS收发器M201进入发送状态，通过第二MLVDS收发器M202将左边数据传输至后级MLVDS收发器，数据发送完成后，经R8、C8(R6、C7)时间常数后，第一MLVDS收发器M201恢复到接受状态。右边的第二总线先收到数据时与上面的工作原理相同，这里不再赘述。

需要说明的是，R8、C8(R6、C7)时间常数应根据不同的数据传输率进行适当调整，使其小于两个数据之间的通信时间间隔；以保证在下一个字节数据到来第一MLVDS收发器M201和第二MLVDS收发器M202均恢复至接收状态，本图所示参数可满足速率在150Mbps下的数据传输。同时根据不同的单稳态多谐振荡器型号不同，时间常数设置也不同，具体可根据不同情况设置。

从上述计技术方案可以看出，本实施例提供了一种级联式高速长线传输装置，该装置应用于自动控制系统，这里的自动控制系统中包括多个第一扩展模块和多个第二扩展模块。该高速长线传输装置包括主控模块、第一中继模块、第一总线和第二总线。主控模块的信号收发端与第一总线的一端连接，用于向第一总线输出数据或接收第一总线反馈的数据，第一总线上连接有多个第一扩展模块；第一中继模块的一端与第一总线的另一端连接，第一中继模块的另一端与第二总线的一端连接，第一中继模块用于对第一总线上的信号和第二总线上的信号进行放大并中继，第二总线上连接有多个第二扩展模块。通过该中继模块，可以使得控制指令传输的更远，从而能够在保证较高传输速率的情况下实现较远距离的传输。

为满足级联系统在实际安装中存在安装环境较为狭窄，一个机箱无法安装完成多个模块等情况，可以将本发明的中继模块再升级从而实现多个机箱、多个级联系统之间的跨越安装。此种情况下的拓扑如图3所示。

如图3所示，本实施例中所公开的高速长线传输装置还包括至少一个第二中继模块50，该第二总线通过第二中继模块实现与第一中继模块的连接。具体来说，第二总线的一端与该第二中继模块的一端连接，第二中继模块则通过第三总线60实现与第一中继模块的连接。同样的，前述的第二扩展模块设置在第二总线上，第三总线仅用于实现两个中继模块之间的通信连接。

该第三总线用于将两个中继模块实现信号连接，以便使得两个中继模块实现总线的级联。在本具体实施方式中，第一中继模块和第二中继模块均设置有相应的端口，如RJ45网口，以便使得上述第三总线将两个中继模块信号连接。

另外，通过后续实施方式中的具体原理，可以设置多个第二中继模块，然后通过相应的总线将中继模块实现级联，从而实现更远距离的高速通信。在此原理下的通信架构均处于本申请的保护范围之内。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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、物品或者终端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、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种级联式高速长线传输装置，应用于自动控制系统，所述自动控制系统中包括多个第一扩展模块和多个第二扩展模块，其特征在于，所述高速长线传输装置包括主控模块、第一中继模块、第一总线和第二总线，其中：

所述主控模块的信号收发端与所述第一总线的一端连接，用于向所述第一总线输出数据或接收所述第一总线反馈的数据，所述第一总线上连接有所述多个第一扩展模块；

所述第一中继模块的一端与所述第一总线的另一端连接，所述第一中继模块的另一端与所述第二总线的一端连接，所述第一中继模块用于对第一总线上的信号和所述第二总线上的信号进行放大并中继，所述第二总线上连接有所述多个第二扩展模块；

其中，所述第一总线与所述第二总线在物理上是隔离且独立的；

所述第一中继模块包括两个信号连接的第一MLVDS收发器和第二MLVDS收发器，还包括分别与所述第一MLVDS收发器、所述第二MLVDS收发器连接的单稳态多谐振荡器，其中：

所述第一MLVDS收发器与所述第一总线连接，所述第二MLVDS收发器与所述第二总线连接，且所述单稳态多谐振荡器分别与所述第一MLVDS收发器、所述第二MLVDS收发器连接。

2.如权利要求1所述的高速长线传输装置，其特征在于，所述主控模块包括一个MLVDS收发器和一个终端匹配电阻。

3.如权利要求1所述的高速长线传输装置，其特征在于，所述第一MLVDS收发器的数据发送端与所述第二MLVDS收发器的数据接收端连接，所述第一MLVDS收发器的数据接收端与所述第二MLVDS收发器的数据发送端连接。

4.如权利要求3所述的高速长线传输装置，其特征在于，所述单稳态多谐振荡器包括第一谐振模块和第二谐振模块，其中：

所述第一谐振模块的第一触发端与所述第一MLVDS收发器的数据发送端连接；

所述第二谐振模块的第二触发端与所述第一MLVDS收发器的数据接收端连接。

5.如权利要求1所述的高速长线传输装置，其特征在于，还包括至少一个第二中继模块，其中：

所述第二总线通过所述第二中继模块与所述第一中继模块实现连接。

6.如权利要求5所述的高速长线传输装置，其特征在于，所述第一中继模块与所述第二中继模块通过第三总线连接。