CN1315291C - 现场总线中继器 - Google Patents

Abstract

一种现场总线中继器，其特征在于整机由双向对称的接收部分、开关部分、控制部分、发送部分组成，其中开关为三态门电路组成，控制部分由二个并接的比较器及一个选择器组成，中继器能实现信号再生放大，对一个数据帧来说用一个电路输出一个对应的控制信号，可控制该一帧数据的走向，不必采用编码和解码方法。

Description

现场总线中继器

技术领域：本发明涉及基金会现场总线系统的信号长距离传输领域，具体说属于具有信号传输中的再生、重发功能的控制信号机制。

背景技术：目前现场总线系统其总线长度达到一定程度后，传输的总线信号会衰减和变形，使得现场设备不能识别，因此现有的现场总线采用中继器将一个总线段的信号作为输入接收下来，经过滤波、整形、再生等过程后，发送到下一个总线段，但基金会现场总线是串行双向通信系统，数据信号是以数据包形式在一条信道上双向传输，数据采用Manchester Biphase-1技术进行编码，称之同步串行信号，采用这种编码的系统有很多，如以太网、FF现场总线、PROFIBVS-PA等，此类系统设计的中继器均采用解码和编码，它们将数据包接收下来后进行解码成NRZ码，然后对数据进行分析，再对分析后的数据进行编码，最后发送出去，这样便实现重发功能，因此采用这种方法设计的中继器必须基于可编程逻辑器来实现，将以上步骤做到芯片中，否则采用分立元件实现上述功能，较复杂。

发明内容：本发明目的是提供结构简单，用硬件实现全收全发，不需编码和解码，同时更不需进行分析，响应快和成本低的一种现场总线中继器。

为完成上述的目的所采取的技术方案：整个结构由双向对称的二组接收部分、四组开关部分、二组控制部分、二组发送部分组成，其中四组开关部分为三态门电路，二组控制部分各由二个并接的比较器及一个信号选择器构成，上述的三态门开关各互相联动，上述的二组发送部分由三态门电路组成，耦合变压器、二组接收部分由滤波器、比较器、电压路通器组成。

本发明由于现场总线系统是串行双向通信系统，设置中继器实现信号再生放大，对于一个数据帧来说，用一个电路输出一个对应的控制信号，可以控制该一帧数据的走向，这样实现中继功能就很容易，不必采用编码和解码的方法，很大程度上减少电路的复杂性，又不增加成本，因此用硬件电路实现全收全发型的中继器，它不对数据进行编码和解码，也不进行分析，电路简单，响应快成本低。

附图说明：

图1本发明双向信号传输电路结构图；

图2本发明从左向右传输时电路结构图；

图3本发明从右向左传输时电路结构图；

图4控制部件电路结构图；

图5发送与接收部件电路结构图；

图6为控制电部件的各点状态图。

图6中的“0”代表低电压，“1”代表高电压。

具体实施方式：整机由双向对称的接收部分2和9、开关部分3、6、10、13、控制部分4和11、发送部分7和14四个部分组成，其中开关3、6、10、13为三态门电路，控制部分4和11由二个并接的比较器T1和T2以及74HC153信号选择器构成，上述的三态门开关3、6、10、13中的开关3和13与开关6、10为两对联动开关，上述的发送部分如图5所示，三态门电路由D4A、D4B、D4C、D4D组成，由总线经变压器T1隔离发送，上述的接收部分如图5所示，经滤波器D8B、比较器D8A整形输出。

根据图1所示，本发明由四个部分构成即双向对称，发送部分7和14、接收部分2和9，控制部分4和11、开关部分3、6、10、13，接收部分2、控制部分4、发送部分7、开关部分3、6共同构成了自左向右的信号通路，接收部分9，控制部分11，发关部分14，开关部分10和13共同构成了自右向左的信号通路，为了便于表达，实际电路中的三态门电路全部用图中的开关3、6、10、13来描述，二者在实际功能上是相同的。如图1所示。

由于现场总线传输的是串行双向数据，为了防止数据在发送过程中又被电路接收回去而形成振荡，在电路中设置了四个开关3、6、10、13，开关3和开关13开关、6和10为两对联动开关。当电路两端1、8都没有信号传输时，电路处于静止态，控制部分4和控制部分11输出点5、点12皆为低，常态开关3、10闭合即常闭，准备接收任一方向来的数据。

图2中，当电路左端1处有数据到来时，经过接收部分2和开关部分3，到达控制部分4，控制部分4输出点5变为高，推动联动开关6和10，使6闭合，使10打开，数据经过6、发送部分7，发送到右端；同时，由于开关10打开，数据不能经接收部分9到达控制部分11，控制部分11的输出点12不变，联动开关3、13不动作，数据继续经开关3向右传。数据传输的整个过程中输出点5的状态保持高不变，数据从左向右传输，当数据结束时，控制部分4输出点5回到低状态，开关6打开，断开发送通路，开关10闭合，准备接收数据。整个电路恢复为图1中的静止状态。

图3中，当电路右端8处有数据到来时，经过接收部分9、开关10，到达控制部分11，控制部分11输出点12变为高，推动联动开关3和13，使13闭合，使开关3打开，数据经过13、发送部分14，发送到左端：同时，由于开关3打开，数据不能经接收部分2到达控制部分4，控制4的输出点5不变，联动开关6和10不动作，数据继续经10向左传。数据传输的整个过程中输出点12的状态保持高不变，数据从右向左传输，当数据结束时，控制部分11输出点12回到低状态，开关13打开，断开发送通路，开关3闭合，准备接收数据。整个电路恢复为图1中的静止状态。

图1中电路不管是在无信号时的静止状态，还是有信号时，都需要控制信号，因此控制部分4和控制部分11是整个电路的核心，如图4，控制部分4和控制部分11的电路图。

控制部分电路图4所示，它由两个比较器和一个信号选择器构成，功能是当输入点G有一个信号输入时，不管信号中间是高还是低，在输出点F会输出一个对应宽度的恒定的高电压，也就是控制信号，这个控制信号对应图1、2、3中控制4的输出5和控制11的输出12的状态，在输出G没有信号时，输出F维持低电压不变。

工作原理如图6，当图中G点无信号输入时，A点电压大于B点电压大于C点电压，两个比较器输出点D、E点的状态均为低，D点使信号选择器选择10A做为输出，这样输出点F状态就是低；当G点有信号输入并且为高时，B点电压大于A点大于C点，D点状态为高，E点状态为低，信号选择器，选择11A，输出点F的状态就是高；同理，当G点有信号输入并且为低时，A点电压大于B点电压，C点电压大于B点电压，D点状态为低，E点状态为高，信号选择器选择10A，输出点F的状态还是高；这样，在G点无信号输入时，F点维持低电平，而当G点有信号输入时，不管是高还是低，F点都输出高电平。图6是图中各点在各种情况下的电平状态。

Claims (2)

1、一种由发送部分、接收部分以及控制部分组成的现场总线中继器，其特征在于整机由双向对称的接收部分(2、9)、开关部分(3、6、10、13)、控制部分(4、11)、发送部分(7、14)四个部分组成，共中开关(3、、6、10、13)为三态门，控制部分(4、11)由二个并接的比较器T1和T2以及74HC153信号选择器构成。

2、根据权利要求1所述的现场总线中继器，其特征在于三态门开关(3、6、10、13)为两对联动开关。

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