CN209930254U - 一种串口自发自收控制电路 - Google Patents

Abstract

一种串口自发自收控制电路，包括：RS485接口芯片，连接于控制器串行接口和RS485通信设备之间，对控制器与RS485通信设备之间的数据收发方向进行自动控制；电平转换电路，连接于控制器串行接口和RS485接口芯片之间，用于将控制器串行接口发送的数据信号电平转换为与RS485接口芯片工作电压适配的电平，以及将RS485接口芯片向控制器串行接口发送的数据信号电平转换为与控制器适配工作电压的电平；抑制电路，连接RS485接口芯片，用于防止RS485接口芯片将控制器串行接口向其发送的数据信号通过电平转换电路传回控制器串行接口。实现自收发控制，并解决了电平不匹配的问题，同时避免发送端数据回到控制器串口接收引脚的问题。

Description

一种串口自发自收控制电路

技术领域

本实用新型涉及通信领域，尤其与一种串口自发自收控制电路相关。

背景技术

现有的RS485通信设计中，多数场合下需要硬件上实现收发方向自动控制，而不需软件控制的功能。要实现该功能，可以由普通的RS485接口芯片搭建完成，也有集成了收发方向自动控制的集成芯片。但集成芯片多为5V供电，对于绝大部分控制器来说，IO引脚（串口）输入输出电平无法兼容5V的电平，不能直接适配。现有使用光耦隔离的方案来进行电平转换，但这种光耦隔离方案存在不稳定等缺陷；同时，现有相关方案还存在集成芯片DI引脚会将控制器串口发送端发送出来的数据直接通过RO引脚返回到控制器串口的接收引脚的情况，这将影响对数据正确性的判断，出现错误控制的现象。

实用新型内容

本实用新型主要针对上述相关现有技术的不足与缺陷，提供一种串口自发自控制电路，基于MAX13487芯片和三极管电平转换电路，实现自收发控制，并解决了电平不匹配的问题，同时避免发送端数据回到控制器串口接收引脚的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术：

一种串口自发自收控制电路，其特征在于，包括：

RS485接口芯片，连接于控制器串行接口和RS485通信设备之间，用于对所述控制器与所述RS485通信设备之间的数据收发方向进行自动控制；

电平转换电路，连接于所述控制器串行接口和所述RS485接口芯片之间，用于将所述控制器串行接口发送的数据信号电平转换为与所述RS485接口芯片工作电压适配的电平，以及将所述RS485接口芯片向所述控制器串行接口发送的数据信号电平转换为与所述控制器适配工作电压的电平；

抑制电路，连接所述RS485接口芯片，用于防止所述RS485接口芯片将所述控制器串行接口向其发送的数据信号通过所述电平转换电路传回所述控制器串行接口。

所述RS485接口芯片为MAX13487芯片。

所述MAX13487芯片的引脚DI和引脚RO连接所述电平转换电路，所述电平转换电路的发送TX端和接收RX端分别连所述控制器串行接口的发送引脚和接收引脚；

所述MAX13487芯片的差分信号引脚A和差分信号引脚B分别连接所述RS485通信设备。

所述电平转换电路包括：

第一转换电路，一端为发送TX端，连接所述控制器串行接口的发送引脚，另一端连接所述MAX13487芯片的引脚DI，用于将所述控制器串行接口发送的数据信号电平转换为与所述RS485接口芯片工作电压适配的电平；

第二转换电路，一端为接收RX端，连接所述控制器串行接口的接收引脚，另一端连接所述MAX13487芯片的引脚RO，用于将所述RS485接口芯片向所述控制器串行接口发送的数据信号电平转换为与所述控制器适配工作电压的电平。

所述抑制电路，包括电阻R4，所述MAX13487芯片的引脚RO通过电阻R4连接5V电源。

所述控制器，为CPU、MCU、FPGA中任意一种。

本实用新型有益效果在于：

在硬件上直接解决自发自收问题，无需软件上再进行数据判断和分析处理；采用三级管构成的电平转换电路，解决了光耦隔离方案存在的信号质量差、不稳定等问题，提高了系统的稳定性；通过抑制电路的设计，有效避免了采用此种电平转换电路引起的自发送数据回传问题，避免因数据错误而导致错误控制的问题。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图。

图2为本实用新型的控制器发送数据流程。

图3为本实用新型的控制器接收数据流程。

图4为本实用新型一种实施例的电路结构图。

具体实施方式

下面结合附图实施例对本实用新型进行详细的阐述。

如图1所示为本实用新型的实施方式示例，一种串口自发自收控制电路，包括：RS485接口芯片、电平转换电路、抑制电路。

具体的，RS485接口芯片，连接于控制器串行接口和RS485通信设备之间，用于对所述控制器与所述RS485通信设备之间的数据收发方向进行自动控制。

具体的，电平转换电路，连接于所述控制器串行接口和所述RS485接口芯片之间，用于将所述控制器串行接口发送的数据信号电平转换为与所述RS485接口芯片工作电压适配的电平，以及将所述RS485接口芯片向所述控制器串行接口发送的数据信号电平转换为与所述控制器适配工作电压的电平。

具体的，抑制电路，连接所述RS485接口芯片，用于防止所述RS485接口芯片将所述控制器串行接口向其发送的数据信号通过所述电平转换电路传回所述控制器串行接口。

如图2所示，为控制器发送数据流程的示意图。结合图1可知：

在未加抑制电路时，当控制器串行接口TX端发送数据时，RS485接口芯片的DI端收到数据信号，但是同时该信号会反馈到RO端，导致RS485通信设备接收到了控制器发出的数据，同时控制器的RX端也会收到TX端发送的数据。这就导致了自发自收问题。

当加入了自发自收抑制电路后，在控制器TX端发送数据时，自发自收抑制电路会使得电平转换电路的RX端始终为固定电平，从而使得控制器不会收到TX端发送过来的数据。只有RS485通信识别收到来自于控制器输出的数据。

如图3所示，为控制器接收数据流程的示意图。

当RS485通信设备向控制器发送数据时，RS485接口芯片的RO端会随着A、B端的数据变化而变化，从而控制电平转换电路的输出与A、B端发送的数据保持一致。

如图4所示，为本实用新型实施方式的一种示例的电路图。

所述RS485接口芯片为MAX13487芯片。

所述MAX13487芯片的引脚DI和引脚RO连接所述电平转换电路，所述电平转换电路的发送TX端和接收RX端分别连所述控制器串行接口的发送引脚和接收引脚；

所述MAX13487芯片的差分信号引脚A和差分信号引脚B分别连接所述RS485通信设备。

所述MAX13487芯片的引脚/SHND通过电阻R5连接5V电源。

所述MAX13487芯片的引脚/RE连接到所述控制器的IO控制引脚，用以控制MAX13487是处于自动方向控制工作模式还是非自动方向控制工作模式，默认为高电平时，MAX13487工作于方向自动控制模式中。

所述MAX13487芯片的引脚GND接地。

所述MAX13487芯片的引脚VCC连接5V电源。

所述MAX13487芯片的引脚VCC和差分信号引脚A之间连接有电阻R6。

所述MAX13487芯片的差分信号引脚A和差分信号引脚B之间连接有电阻R7。

所述MAX13487芯片的差分信号引脚B和引脚GND之间连接有电阻R8。

所述MAX13487芯片的引脚VCC通电容C1连接地。

所述电平转换电路包括：

第一转换电路，一端为发送TX端，连接所述控制器串行接口的发送引脚，另一端连接所述MAX13487芯片的引脚DI，用于将所述控制器串行接口发送的数据信号电平转换为与所述RS485接口芯片工作电压适配的电平；

第二转换电路，一端为接收RX端，连接所述控制器串行接口的接收引脚，另一端连接所述MAX13487芯片的引脚RO，用于将所述RS485接口芯片向所述控制器串行接口发送的数据信号电平转换为与所述控制器适配工作电压的电平。

其中，第一转换电路，包括三极管Q3、三极管Q4。所述三极管Q3的B极连接电阻R9，该端作为所述发送TX端连接所述控制器串行接口的发送引脚，所述三极管Q3的E极连接地，所述三极管Q3的C极通过电阻R10连接3.3V电源，所述三极管Q3的C极通过电阻R11连接所述三极管Q4的B极，所述三极管Q4的E极连接地，所述三极管Q4的C极通过电阻R12连接5V电源，所述三极管Q4的C极连接所述MAX13487芯片的引脚DI。

其中，第二转换电路，包括三极管Q1、三极管Q2，所述三极管Q1的C极端作为所述接收RX端连接所述控制器串行接口的接收引脚，所述三极管Q1的E极连接地，所述三极管Q1的C极通过电阻R1连接3.3V电源，所述三极管Q1的B极通过电阻R2连接所述三极管Q2的C极，所述三极管Q2的E极连接地，所述三极管Q2的C极通过电阻R13连接5V电源，所述三极管Q2的B极通过电阻R3连接所述MAX13487芯片的引脚RO。

所述抑制电路，包括电阻R4，所述MAX13487芯片的引脚RO通过电阻R4连接5V电源。

所述控制器，为CPU、MCU、FPGA中任意一种。

当控制器发送数据时，MAX13487的RO处于高阻态，不会接收数据，但是实际应用中该引脚也会耦合和DI引脚一样的数据信号。若在不加电阻R4的情况下，该发送信号会通过三极管Q1和三极管Q2，返回到控制器串口的接收端，从而导致控制器自己发出去的数据，又重新接收回来。这会导致软件上出现误判，从而引起错误控制。当加上电阻R4后，在控制器发送数据的时候，该电阻R4会使得三极管Q2导通，从而使得三极管Q1截止，这样接收RX信号始终为3.3V高电平，对控制器而言这不是数据信号，也就不会做进一步处理，故控制器发送的数据信号只会经过MAX13487转换为符合RS485接口定义的差分信号后送入到后端的RS485通信设备，使得该RS485通信设备能正常接收来自于控制的发送信号。

当RS485通信设备向控制器发送数据时，此时RO引脚处于打开状态，该数据信号经MAX13487芯片转换后，由RO引脚输出。此时电阻R4的存在不影响RO引脚高低电平的变化，故RO引脚的信号经过三极管Q1和三极管Q2转换后，转换为3.3V电平信号输入到控制器的接收端，从而完成RS485通信设备向控制器发送数据的过程。

Claims (10)

1.一种串口自发自收控制电路，其特征在于，包括：

RS485接口芯片，连接于控制器串行接口和RS485通信设备之间，用于对所述控制器与所述RS485通信设备之间的数据收发方向进行自动控制；

电平转换电路，连接于所述控制器串行接口和所述RS485接口芯片之间，用于将所述控制器串行接口发送的数据信号电平转换为与所述RS485接口芯片工作电压适配的电平，以及将所述RS485接口芯片向所述控制器串行接口发送的数据信号电平转换为与所述控制器适配工作电压的电平；

抑制电路，连接所述RS485接口芯片，用于防止所述RS485接口芯片将所述控制器串行接口向其发送的数据信号通过所述电平转换电路传回所述控制器串行接口。

2.根据权利要求1所述的串口自发自收控制电路，其特征在于：所述RS485接口芯片为MAX13487芯片。

3.根据权利要求2所述的串口自发自收控制电路，其特征在于：

所述MAX13487芯片的引脚DI和引脚RO连接所述电平转换电路，所述电平转换电路的发送TX端和接收RX端分别连所述控制器串行接口的发送引脚和接收引脚；

所述MAX13487芯片的差分信号引脚A和差分信号引脚B分别连接所述RS485通信设备。

4.根据权利要求3所述的串口自发自收控制电路，其特征在于：所述电平转换电路包括：

第一转换电路，一端为发送TX端，连接所述控制器串行接口的发送引脚，另一端连接所述MAX13487芯片的引脚DI，用于将所述控制器串行接口发送的数据信号电平转换为与所述RS485接口芯片工作电压适配的电平；

第二转换电路，一端为接收RX端，连接所述控制器串行接口的接收引脚，另一端连接所述MAX13487芯片的引脚RO，用于将所述RS485接口芯片向所述控制器串行接口发送的数据信号电平转换为与所述控制器适配工作电压的电平。

5.根据权利要求4所述的串口自发自收控制电路，其特征在于：

第一转换电路，包括三极管Q3、三极管Q4，其中：

所述三极管Q3的B极连接电阻R9，该端作为所述发送TX端连接所述控制器串行接口的发送引脚，所述三极管Q3的E极连接地，所述三极管Q3的C极通过电阻R10连接3.3V电源，所述三极管Q3的C极通过电阻R11连接所述三极管Q4的B极，所述三极管Q4的E极连接地，所述三极管Q4的C极通过电阻R12连接5V电源，所述三极管Q4的C极连接所述MAX13487芯片的引脚DI。

6.根据权利要求4所述的串口自发自收控制电路，其特征在于：

第二转换电路，包括三极管Q1、三极管Q2，其中：

所述三极管Q1的C极端作为所述接收RX端连接所述控制器串行接口的接收引脚，所述三极管Q1的E极连接地，所述三极管Q1的C极通过电阻R1连接3.3V电源，所述三极管Q1的B极通过电阻R2连接所述三极管Q2的C极，所述三极管Q2的E极连接地，所述三极管Q2的C极通过电阻R13连接5V电源，所述三极管Q2的B极通过电阻R3连接所述MAX13487芯片的引脚RO。

7.根据权利要求6所述的串口自发自收控制电路，其特征在于：所述抑制电路，包括电阻R4，所述MAX13487芯片的引脚RO通过电阻R4连接5V电源。

8.根据权利要求3所述的串口自发自收控制电路，其特征在于：

所述MAX13487芯片的引脚/SHND通过电阻R5连接5V电源；

所述MAX13487芯片的引脚/RE连接到所述控制器的IO控制引脚；

所述MAX13487芯片的引脚GND接地；

所述MAX13487芯片的引脚VCC连接5V电源。

9.根据权利要求8所述的串口自发自收控制电路，其特征在于：

所述MAX13487芯片的引脚VCC和差分信号引脚A之间连接有电阻R6；

所述MAX13487芯片的差分信号引脚A和差分信号引脚B之间连接有电阻R7；

所述MAX13487芯片的差分信号引脚B和引脚GND之间连接有电阻R8；

所述MAX13487芯片的引脚VCC通电容C1连接地。

10.根据权利要求1~9中任意一项所述的串口自发自收控制电路，其特征在于：所述控制器，为CPU、MCU、FPGA中任意一种。

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