CN204790997U - 用于电子设备rs-485/rs-422通信的通用电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及电子设备技术领域，尤其涉及一种用于电子设备RS-485/RS-422通信的通用电路。包括信号接收芯片N2、信号发送芯片N4、通信选择接口XS1、XS2、使能控制单元，通信选择接口XS2的端口1与使能控制单元的信号输出端和信号发送芯片N4的引脚DE连接，通信选择接口XS1的端口1与通信选择接口XS2的端口2和信号接收芯片N2的引脚连接，通信选择接口XS1的端口2与信号接收芯片N2的引脚DE连接且接地，信号接收芯片N2的信号输入端与信号接收芯片N2的引脚DO/RI和连接。本电路通过连接通信选择接口XS1的两个端口或XS2的两个端口可以选择RS-485/RS-422通信方式。既实现了信号的隔离，又提高了输入输出信号的抗干扰能力，大大提高了设备的性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子设备技术领域，尤其涉及一种用于电子设备RS-485/RS-422通信的通用电路。
背景技术
在现代的电子设备中，具备通信功能是其基本要求，串行RS-485/RS-422通信模式虽已使用很多年，但在各种新的通信方式不断出现的今天，串行RS-485/RS-422通信模式仍不可或缺，且为大部分电子设备首选的通信模式。具备RS-485或者RS-422单一收发功能的芯片很多，但是要兼容RS-485和RS-422两种通信方式且实现隔离的芯片比较少，即使有这种功能且价格上比较贵，而且其信号隔离和抗干扰的效果并不十分理想，从而影响设备的正常运行。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种能够兼容RS-485和RS-422两种通信方式且实现信号隔离、抗干扰能力强的用于电子设备RS-485/RS-422通信的通用电路。
本实用新型的技术方案是：一种用于电子设备RS-485/RS-422通信的通用电路，包括信号接收芯片N2、信号发送芯片N4、用于选择RS-422通信的通信选择接口XS1、用于选择RS-485通信的通信选择接口XS2、用于控制信号收发的使能控制单元，所述信号接收芯片N2和信号发送芯片N4均包含引脚DI、DE、RO、DO/RI、VCC、GND，所述通信选择接口XS1和通信选择接口XS2均包括端口1和端口2，所述通信选择接口XS2的端口1与使能控制单元的信号输出端和信号发送芯片N4的引脚DE连接，所述通信选择端口XS1的端口1与通信选择接口XS2的端口2和信号接收芯片N2的引脚连接，所述通信选择端口XS1的端口2与信号接收芯片N2的引脚DE连接且接地，所述信号接收芯片N2的信号输入端与信号接收芯片N2的引脚DO/RI和连接，所述信号接收芯片N2的信号输出端与信号接收芯片N2的引脚RO连接，所述信号发送芯片N4的信号输入端与信号发送芯片N4的引脚DI连接，所述信号发送芯片N4的信号输出端与信号发送芯片N4的引脚DO/RI和连接。
进一步的，所述使能控制单元包括上拉电阻R9、下拉电阻R10和光电耦合器N5，所述光电耦合器N5的发光二极管负极接地，正极为使能控制单元的使能信号输入端且通过上拉电阻R9连接有电源V，所述光电耦合器N5的三极管集电极连接有电源V1，发射极为使能控制单元的使能信号输出端且通过下拉电阻R10接地。
进一步的，所述信号接收芯片N2的信号输出端和信号发送芯片N4的信号输入端均连接有信号隔离单元。
进一步的，所述接收端的信号隔离单元包括光电耦合器N1、下拉电阻R1和驱动电阻R2，所述光电耦合器N1三极管的集电极与电源V连接，发射极通过下拉电阻R1接地，所述光电耦合器N1三极管的发射极为信号接收芯片N2的信号输出端，所述发光二极管的正极通过驱动电阻R2与信号接收芯片N2的引脚RO连接，负极与信号接收芯片N2的引脚DE连接。
进一步的，所述发送端的信号隔离单元包括光电耦合器N3、上拉电阻R5和下拉电阻R6，所述光电耦合器N3发光二极管的负极接地，正极通过上拉电阻R5与电源V连接，所述光电耦合器N3发光二极管的正极为信号发送芯片N4的信号输入端，所述光电耦合器N3三极管的集电极与电源V1连接，发射极与信号发送芯片N4的引脚DI连接，下拉电阻R6连接在光电耦合器N3三极管的发射极与地之间。
进一步的，还包括信号偏置单元，所述信号偏置单元包括连接在信号接收芯片N2信号输入端的接收端信号偏置电路和连接在信号发送芯片N4信号输出端的发送端信号偏置电路。
进一步的，所述信号接收芯片N2信号输入端的端口包括与信号接收芯片N2引脚DO/RI连接的端口R+和与引脚连接的端口R-，所述信号发送芯片N4信号输入端的端口包括与信号发送芯片N4引脚DO/RI连接的端口T+和与引脚连接的端口T-。
进一步的，所述接收端信号偏置电路包括上拉电阻R3、R4、下拉电阻R7、R8、电平嵌位二极管V1、V2、V5、V6和电容C5、C6，所述电平嵌位二极管V1、上拉电阻R3并连连接在端口R+和电源V1之间，所述电平嵌位二极管V2、上拉电阻R4并连连接在端口R-和电源V1之间，所述电平嵌位二极管V5、下拉电阻R7并连连接在端口R+和地之间，所述电平嵌位二极管V6、下拉电阻R8并连连接在端口R-和地之间，所述电容C5、C6并联连接在端口R+和R-之间，所述端口R+连接电平嵌位二极管V1正极和V5负极，所述端口R-连接电平嵌位二极管V2正极和V6负极。
更进一步的，所述发送端偏置电路包括电平嵌位二极管V3、V4、V7、V8，所述端口T+与电平嵌位二极管V3正极和V4负极连接，所述端口T与平嵌位二极管V7正极和V8负极连接，所述电平嵌位二极管V3、V7负极与电源V1连接，所述电平嵌位二极管V4、V8正极接地。
本实用新型的有益效果是：本电路通过连接通信选择端口XS1的两个端口或XS2的两个端口可以选择RS-485/RS-422通信方式。外部进来的差分信号经信号偏置单元处理后进入信号接收芯片N2处理为单端信号，最后经信号隔离单元隔离后输出，而MCU串行口发送端的信号经过信号隔离单元隔离后输入到信号发送芯片N4转换为差分信号，并经偏置单元处理后输出。而使能控制单元可以控制信号的接收和发送，本电路即实现了信号的隔离，又提高了输入输出信号的抗干扰能力，大大提高了设备的性能。
附图说明
图1为本实用新型电路结构图；
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示，本实用新型包括包括信号接收芯片N2、信号发送芯片N4、用于选择RS-422通信的通信选择接口XS1、用于选择RS-485通信的通信选择接口XS2、用于控制信号收发的使能控制单元、信号隔离单元和信号偏置单元。信号接收芯片N2和信号发送芯片N4均包含引脚DI、RO、DO/RI、VCC、GND，通信选择接口XS1和通信选择接口XS2均包括端口1和端口2，通信选择接口XS2的端口1与使能控制单元的信号输出端和信号发送芯片N4的引脚DE连接，通信选择端口XS1的端口1与通信选择接口XS2的端口2和信号接收芯片N2的引脚连接，通信选择端口XS1的端口2与信号接收芯片N2的引脚DE连接且接地，信号接收芯片N2的信号输入端与信号接收芯片N2的引脚DO/RI和连接，信号接收芯片N2的信号输出端与信号接收芯片N2的引脚RO连接，信号发送芯片N4的信号输入端与信号发送芯片N4的引脚DI连接，信号发送芯片N4的信号输出端与信号发送芯片N4的引脚DO/RI和连接。
使能控制单元包括上拉电阻R9、下拉电阻R10和光电耦合器N5，所述光电耦合器N5的发光二极管负极接地，正极为使能控制单元的使能信号输入端且通过上拉电阻R9连接有+5的电源V，光电耦合器N5的三极管集电极连接有+5的电源V1，发射极为使能控制单元的使能信号输出端且通过下拉电阻R10接地。
信号隔离单元连接在信号接收芯片N2的信号输出端和信号发送芯片N4的信号输入端。它包括位于接收端的信号隔离单元和位于发送端的信号隔离单元。其中，位于接收端的信号隔离单元包括光电耦合器N1、下拉电阻R1和驱动电阻R2，光电耦合器N1三极管的集电极与电源V连接，发射极通过下拉电阻R1接地，光电耦合器N1三极管的发射极为信号接收芯片N2的信号输出端，发光二极管的正极通过驱动电阻R2与信号接收芯片N2的引脚RO连接，负极与信号接收芯片N2的引脚DE连接。位于发送端的信号隔离单元包括光电耦合器N3、上拉电阻R5和下拉电阻R6，光电耦合器N3发光二极管的负极接地，正极通过上拉电阻R5与电源V连接，光电耦合器N3发光二极管的正极为信号发送芯片N4的信号输入端，光电耦合器N3三极管的集电极与电源V1连接，发射极与信号发送芯片N4的引脚DI连接，下拉电阻R6连接在光电耦合器N3三极管的发射极与地之间。
信号偏置单元包括连接在信号接收芯片N2信号输入端的接收端信号偏置电路和连接在信号发送芯片N4信号输出端的发送端信号偏置电路。信号接收芯片N2信号输入端的端口包括与信号接收芯片N2引脚DO/RI连接的端口R+和与引脚连接的端口R-，信号发送芯片N4信号输入端的端口包括与信号发送芯片N4引脚DO/RI连接的端口T+和与引脚连接的端口T-。接收端信号偏置电路包括上拉电阻R3、R4、下拉电阻R7、R8、电平嵌位二极管V1、V2、V5、V6和电容C5、C6，电平嵌位二极管V1、上拉电阻R3并连连接在端口R+和电源V1之间，电平嵌位二极管V2、上拉电阻R4并连连接在端口R-和电源V1之间，电平嵌位二极管V5、下拉电阻R7并连连接在端口R+和地之间，电平嵌位二极管V6、下拉电阻R8并连连接在端口R-和地之间，电容C5、C6并联连接在端口R+和R-之间，端口R+连接电平嵌位二极管V1正极和V5负极，端口R-连接电平嵌位二极管V2正极和V6负极。发送端信号偏置电路包括电平嵌位二极管V3、V4、V7、V8，端口T+与电平嵌位二极管V3正极和V4负极连接，端口T-与平嵌位二极管V7正极和V8负极连接，电平嵌位二极管V3、V7负极与电源V1连接，电平嵌位二极管V4、V8正极接地。
当连接通信选择端口XS1上的端口1、2时，则实现RS-422通信方式，RS-422通信方式的具体实现过程如下：当收发使能控制端EN为高电平“1”时，光电耦合器N5导通，从而信号发送芯片N4的DE脚为高电平“1”。则RS-422通信处于发送状态，待发送的信号经TX端经光电耦合器N3送至信号发送芯片N4的DI脚，再经信号发送芯片N4转换为差分信号从DO/RI和脚输出，再经信号偏置单元至T+、T-端，至此完成RS-422通信方式下的发送数据过程。
当收发使能控制端EN为低电平“0”时，从而使信号发送芯片N4的DE脚为低电平“0”，而信号接收芯片N2的脚一直为低电平“0”，则RS-422通信处于接收状态。外部差分信号从R+、R-端经信号偏置单元到信号接收芯片N2的DO/RI和脚，再经信号接收芯片N2转换为单端信号后从其RO脚输出，再经光电耦合器N1的三极管发射极(即如图1所示的RX端)输出至外部，至此完成RS-422通信方式下的数据接收过程。
当连接通信选择接口XS2的端口1、2时，则实现RS-485通信方式，由于标准的RS-485通信为2线制，因此，在RS-485通信方式下，将如图1所示的R+端与T+端相连接作为标准RS-485的A线，将如图1所示的R-端与T-端相连接作为标准RS-485的B线。RS-485通信方式的具体实现过程如下：当收发使能控制端EN为高电平“1”时，光电耦合器N5导通，从而使信号发送芯片N4的DE脚为高电平“1”，信号接收芯片N2的脚为高电平“1”，则RS-485通信处于发送状态。待发送的信号从TX端经光电耦合器N3送至信号发送芯片N4的DI脚，再经信号发送芯片N4转换为差分信号从DO/RI和脚输出，再经信号偏置单元至T+、T-端，至此完成RS-485通信方式下的数据发送过程。
当收发使能控制端EN为低电平“0”时，从而使信号发送芯片N4的DE脚为低电平“0”，而信号接收芯片N2的脚为低电平“0”，则RS-485通信处于接收状态，外部差分信号从R+、R-端经信号偏置单元到信号接收芯片N2的DO/RI和脚，再经信号接收芯片N2转换为单端信号后从其RO脚输出，在经光电耦合器N1的RX端输出至外部，至此完成RS-485通信方式下的数据接收过程。
以上所述，仅为本实用新型的内容的详细描述，应当指出，任何熟悉本领域的技术人员在本实用新型所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种用于电子设备RS-485/RS-422通信的通用电路，其特征在于：包括信号接收芯片N2、信号发送芯片N4、用于选择RS-422通信的通信选择接口XS1、用于选择RS-485通信的通信选择接口XS2、用于控制信号收发的使能控制单元，所述信号接收芯片N2和信号发送芯片N4均包含引脚DI、DE、RO、DO/RI、VCC、GND，所述通信选择接口XS1和通信选择接口XS2均包括端口1和端口2，所述通信选择接口XS2的端口1与使能控制单元的信号输出端和信号发送芯片N4的引脚DE连接，所述通信选择接口XS1的端口1与通信选择接口XS2的端口2和信号接收芯片N2的引脚连接，所述通信选择接口XS1的端口2与信号接收芯片N2的引脚DE连接且接地，所述信号接收芯片N2的信号输入端与信号接收芯片N2的引脚DO/RI和连接，所述信号接收芯片N2的信号输出端与信号接收芯片N2的引脚RO连接，所述信号发送芯片N4的信号输入端与信号发送芯片N4的引脚DI连接，所述信号发送芯片N4的信号输出端与信号发送芯片N4的引脚DO/RI和连接。
2.如权利要求1所述的一种用于电子设备RS-485/RS-422通信的通用电路，其特征在于：所述使能控制单元包括上拉电阻R9、下拉电阻R10和光电耦合器N5，所述光电耦合器N5的发光二极管负极接地，正极为使能控制单元的使能信号输入端且通过上拉电阻R9连接有电源V，所述光电耦合器N5的三极管集电极连接有电源V1，发射极为使能控制单元的使能信号输出端且通过下拉电阻R10接地。
3.如权利要求2所述的一种用于电子设备RS-485/RS-422通信的通用电路，其特征在于：所述信号接收芯片N2的信号输出端和信号发送芯片N4的信号输入端均连接有信号隔离单元。
4.如权利要求3所述的一种用于电子设备RS-485/RS-422通信的通用电路，其特征在于：所述接收端的信号隔离单元包括光电耦合器N1、下拉电阻R1和驱动电阻R2，所述光电耦合器N1三极管的集电极与电源V连接，发射极通过下拉电阻R1接地，所述光电耦合器N1三极管的发射极为信号接收芯片N2的信号输出端，所述发光二极管的正极通过驱动电阻R2与信号接收芯片N2的引脚RO连接，负极与信号接收芯片N2的引脚DE连接。
5.如权利要求3所述的一种用于电子设备RS-485/RS-422通信的通用电路，其特征在于：所述发送端的信号隔离单元包括光电耦合器N3、上拉电阻R5和下拉电阻R6，所述光电耦合器N3发光二极管的负极接地，正极通过上拉电阻R5与电源V连接，所述光电耦合器N3发光二极管的正极为信号发送芯片N4的信号输入端，所述光电耦合器N3三极管的集电极与电源V1连接，发射极与信号发送芯片N4的引脚DI连接，下拉电阻R6连接在光电耦合器N3三极管的发射极与地之间。
6.如权利要求1所述的一种用于电子设备RS-485/RS-422通信的通用电路，其特征在于：还包括信号偏置单元，所述信号偏置单元包括连接在信号接收芯片N2信号输入端的接收端信号偏置电路和连接在信号发送芯片N4信号输出端的发送端信号偏置电路。
7.如权利要求1所述的一种用于电子设备RS-485/RS-422通信的通用电路，其特征在于：所述信号接收芯片N2信号输入端的端口包括与信号接收芯片N2引脚DO/RI连接的端口R+和与引脚连接的端口R-，所述信号发送芯片N4信号输入端的端口包括与信号发送芯片N4引脚DO/RI连接的端口T+和与引脚连接的端口T-。
8.如权利要求5所述的一种用于电子设备RS-485/RS-422通信的通用电路，其特征在于：所述接收端信号偏置电路包括上拉电阻R3、R4、下拉电阻R7、R8、电平嵌位二极管V1、V2、V5、V6和电容C5、C6，所述电平嵌位二极管V1、上拉电阻R3并连连接在端口R+和电源V1之间，所述电平嵌位二极管V2、上拉电阻R4并连连接在端口R-和电源V1之间，所述电平嵌位二极管V5、下拉电阻R7并连连接在端口R+和地之间，所述电平嵌位二极管V6、下拉电阻R8并连连接在端口R-和地之间，所述电容C5、C6并联连接在端口R+和R-之间，所述端口R+连接电平嵌位二极管V1正极和V5负极，所述端口R-连接电平嵌位二极管V2正极和V6负极。
9.如权利要求5所述的一种用于电子设备RS-485/RS-422通信的通用电路，其特征在于：所述发送端信号偏置电路包括电平嵌位二极管V3、V4、V7、V8，所述端口T+与电平嵌位二极管V3正极和V4负极连接，所述端口T-与平嵌位二极管V7正极和V8负极连接，所述电平嵌位二极管V3、V7负极与电源V1连接，所述电平嵌位二极管V4、V8正极接地。
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