CN216134479U - 一种基于rs485的通讯共享器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于RS485的通讯共享器。包括：微处理器、电源保护模块、防拆保护模块、声光提示模块、存储模块、RS485通讯模块、第二通道模块和接口保护模块。当外围设备需要通过RS485进行通讯时，可将设备接到本实用新型的通信共享器上，可根据通讯共享器上的接口保护模块上带有方向规定的插头座的相关提示标识将外围设备的RS485通讯线缆接入到通讯共享器上，避免通讯接口出现差错，保证了其通讯接口的安全性。在通讯共享器上电进行工作时，电源保护模块是其第一道保护屏障，经过防反接、浪涌保护、限流保护等器件的保护后，保证了通讯共享器工作电压的稳定性和安全性；防拆保护模块能够有效的监控人为破坏或者是自然危害导致的通讯共享器被拆开的影响。

Description

一种基于RS485的通讯共享器

技术领域

本实用新型涉及一种基于RS485的通讯共享器。

背景技术

随着社会的发展，以及智能化管理的大势驱动下，为了满足对设备通讯的要求，流量计、积算仪等作为智能燃气物联网的终端计量设备都具备了RS485通讯接口。由于RS485总线具有良好的抗噪音干扰性，长的传输距离和多站能力等优点成为了大部分设备数据通信接口的首选。在大型工业、商业场所，往往需要计算机、PLC控制柜等大型工业设备对积算仪、流量计等计量设备进行实时数据采集，采集数据用于分析工业设备的运行状态并制定管理策略。

由于RS485通讯其只具有OSI规范中物理层的规范，而没有逻辑链路层的规范，因此会出现RS485总线控制权以及总线冲突的问题。解决此类问题的惯用方式是由RS485主机来控制解决。由于一个RS485控制总线只能支持一主多从的通信模式，当RS485总线网络需要多个主机于同一通信网络并存时，主机之间的通讯将发生冲突，呈现为RS485总线冲突的问题导致通信失败，影响系统通讯的成功率和稳定性。因此针对多个外围设备系统对流量计、积算仪进行数据采集的应用场景，市面上多采用基于RS485通讯的通讯共享器来解决此类问题。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种基于RS485的通讯共享器的技术方案。

所述的一种基于RS485的通讯共享器，其特征在于包括：微处理器、电源保护模块、防拆保护模块、声光提示模块、存储模块、RS485通讯模块、第二通道模块和接口保护模块；

微处理器：控制和协调通讯共享器中的各模块的工作状态；

电源保护模块：对输入到通讯共享器的电源进行处理、转换和管理，为通讯共享器中的各个模块供电；

防拆保护模块：包括电子防拆或者机械防拆方式，通讯共享器有被拆的动作时防拆保护模块能够发出报警；

存储模块：用于存储通讯共享器中相关工作状态、参数、故障异常的类型和发生时间；

声光提示模块：具备声、光提示，提示通讯共享器不同故障异常时的工作状态；

RS485通讯模块：用于微处理器与外围设备的通讯，能够设置为多路；

第二通道模块：根据用户需要适配NB-IoT通讯、蓝牙通讯或者红外通讯，用于生产时参数配置，或者售后维修时设置和读取通讯共享器工作参数和信息；

接口保护模块：与RS485通讯模块的通讯接口连接处设置带有方向规定的插头座，且插头座上设有防止接外围设备时出现差错的提示标志。

所述的一种基于RS485的通讯共享器，其特征在于：通讯共享器能够多个级联设置。

所述的一种基于RS485的通讯共享器，其特征在于所述电源保护模块的电路结构如下：

电源接入端口P1的1脚连接瞬态抑制二极管Z1一端、二极管D1正极，电源接入端口P1的2脚接地，瞬态抑制二极管Z1另一端接地，二极管D1的负极依次连接温度保险丝F1、可恢复限流保险丝F2、电阻R1一端，电阻R1另一端接电源VIN和电容C201一端，电容C201另一端接地；电源VIN与共模电感T1的3脚连接，共模电感T1的1脚和2脚接地，共模电感T1的4脚连接电容C202一端、电容C203一端、电容C204一端、电阻R205一端、高效同步降压变换器件U2的8脚，电容C202另一端、电容C203另一端、电容C204另一端分别接地，电阻R205另一端接高效同步降压变换器件U2的7脚，高效同步降压变换器件U2的6脚通过C205接地，高效同步降压变换器件U2的1脚连接电容C212一端，电容C212另一端连接高效同步降压变换器件U2的2脚、电感L1的一端，高效同步降压变换器件U2的3脚连接电阻R203一端、电阻R204一端，电阻R203另一端连接电源VIN，电阻R204另一端接地，高效同步降压变换器件U2的4脚通过电容C213接地；电感L1另一端连接电阻R201一端、电容C206一端、电容C207一端、电阻R9一端、电阻R15一端、电阻R16一端、电阻R17一端，电阻R201另一端连接高效同步降压变换器件U2的5脚、电阻R202的一端，电阻R202另一端、电容C206另一端、电容C207另一端均接地，电阻R9另一端连接三级管Q1集电极，电阻R15另一端、电阻R16另一端、电阻R17另一端分别与三级管Q1基极和P沟道MOS管Q2源极相连，三级管Q1发射极与电阻R11一端、电容C13一端、电阻R13一端、P沟道MOS管Q2栅极相连，电阻R11另一端经电容C11接地，电容C13另一端和电阻R13另一端均接地，P沟道MOS管Q2漏极接电源点VDD。

所述的一种基于RS485的通讯共享器，其特征在于所述电子防拆是在通讯共享器硬件电路板上霍尔传感器的相对位置上的外壳处增加磁铁，通讯共享器的微处理器实时监控霍尔传感器的状态，当通讯共享器处于正常状态时，霍尔传感器保持为低电平，当通讯共享器外壳被拆卸时，由于磁铁位置被移动，霍尔传感器保持为高电平，通讯共享器微处理器通过实时监控霍尔传感器的的状态，判断通讯共享器是否被人为破坏。

所述的一种基于RS485的通讯共享器，其特征在于所述机械防拆是在通讯共享器外壳部分增加防拆扣或者是带有一定标识的安全扣，通过判断判定防拆扣或者安全扣的完整度来判断通讯共享器是否被拆卸。

所述的一种基于RS485的通讯共享器，其特征在于所述RS485通讯模块采用的是低功耗全双工的通信收发器MAX3485ESA，通信收发器MAX3485ESA上有一个驱动器和一个接收器，能实现最高10Mbps的传输速率。

所述的一种基于RS485的通讯共享器，其特征在于所述通信收发器MAX3485ESA的1脚与通信收发器MAX3485ESA的4脚分别直接与微处理器的UART1_Rx引脚和UART1_Tx引脚连接，作为RS485串行通信的接收和发送引脚，通信收发器MAX3485ESA的5脚接地，通信收发器MAX3485ESA的8脚接3.3V的电源，为通信收发器能够正常工作供电，通信收发器MAX3485ESA的6脚作为RS485通信端口A端经过上拉电阻R402后保持为高电平状态，通信收发器MAX3485ESA的7脚作为RS485通讯端口B端经过下拉电阻R401后保持为低电平状态，在通信收发器MAX3485ESA的通讯端口A和通讯端口B之间增加了避免通信收发器的通信端口被浪涌脉冲冲击而损坏的TVS瞬态抑制二极管Z6；

当通信收发器MAX3485ESA的2脚和通信收发器MAX3485ESA的3脚经过上拉电阻R413后，保持为高电平，作为控制端口直接与微处理器的RS4851_Con引脚相连，该通信收发器MAX3485ESA默认为接收器工作模式；

当通信收发器MAX3485ESA的2脚和通信收发器MAX3485ESA的3脚直接接地保持为低电平，作为控制端口直接与微处理器的RS4851_Con引脚相连，此时通信收发器MAX3485ESA默认为驱动器工作模式。

当外围设备需要通过RS485进行通讯时，可将设备接到本实用新型的通信共享器上，可根据通讯共享器上的接口保护模块上带有方向规定的插头座的相关提示标识将外围设备的RS485通讯线缆接入到通讯共享器上，避免通讯接口出现差错，保证了其通讯接口的安全性。在通讯共享器上电进行工作时，电源保护模块是其第一道保护屏障，因此输入到通讯共享器的电源经过防反接、浪涌保护、限流保护等器件的保护后，经过高效同步降压变换器件U2采用N_SY8204（DC-DC降压变换器）转换为3.3V的电压，再次经过输出过流保护电路的保护后，供通讯共享器的各个模块使用，保证了通讯共享器工作电压的稳定性和安全性。防拆保护模块能够有效的监控人为破坏或者是自然危害导致的通讯共享器被拆开的影响，确保出现故障异常时通讯共享器能够及时切断端口的通讯，保证了通讯共享器的信息不会丢失或被盗，提高信息交互的安全性。通讯共享器的各个RS485通讯模块都是相互隔离的，相互独立驱动的，互相不影响的，保证了通讯共享器的稳定性。声光提示模块根据不同故障做出相对于的故障提示；存储模块中保存着通讯共享器的相关操作参数和异常故障类型和异常故障发生的时间。当通讯共享器有异常故障存在时，售后人员可通过第二通道读取到相关异常故障的类型和发生时间，便于售后维修管理人员根据异常故障提示和相关异常故障的状态和发生时间进行针对性的维修和服务。多重不同的防护和保护模块保证了通讯共享器的工作稳定性和信息交互的安全性。

本实用新型的优点：

1、 高安全性：电源保护模块是其第一道保护屏障，因此输入到通讯共享器的电源经过防反接、浪涌保护、限流保护等器件的保护后，经过DC-DC降压变换器AN_SY8204（高效同步降压变换器件U2）转换为3.3V的电压，再次经过输出过流保护电路的保护后，供通讯共享器的各个模块使用，保证了通讯共享器工作电压的稳定性和安全性；可根据通讯共享器上的接口保护模块上带有方向规定的插头座的相关提示标识将外围设备的RS485通讯线缆接入到通讯共享器上，避免通讯接口出现差错，保证了其通讯接口的安全性；防拆保护模块能够有效的监控人为破坏或者是自然危害导致的通讯共享器被拆开的影响，确保出现故障异常时通讯共享器能够及时切断端口的通讯，保证了通讯共享器的信息不会丢失或被盗，提高信息交互的安全性；通讯共享器上的各RS485通讯模块都彼此隔离，相互独立驱动，互不影响，保证了通讯共享器的稳定性；声光提示模块根据不同异常故障类型做出相对应的提示；存储模块中保存着通讯共享器的相关操作参数和异常故障类型和异常故障发生的时间；当通讯共享器有异常故障存在时，售后人员可通过第二通道读取到相关异常故障的类型和发生时间，便于售后维修管理人员根据异常故障提示和相关异常故障的状态和发生时间进行针对性的维修和服务；多重不同的防护和保护模块保证了通讯共享器的工作稳定性和信息交互的安全性。

2、高移植性：通讯共享器可兼容不同设备间多类型通讯协议，适合多台RS485通讯的外围主机设备去读取或者控制一台RS485通讯的外围从机设备，从根本上解决了RS485总线冲突导致通信失败的问题。本实用新型的通讯共享器可包含3个RS485通讯通道，当外围设备通讯串口个数大于单个通讯共享器的通讯个数时，可以根据实际要求将多台通讯共享器进行串联或并联来扩充接入通讯共享器的容量；当有特殊的协议要求时，只需对通讯共享器进行设备升级更新，无需对其他外围设备进行操作，实用性和操作性非常高；因此通讯共享器可适用于任何适配RS485通讯接口的设备上，其移植性高。

3、 低成本：通讯共享器接入到RS485通讯的外围设备中，使得原有外围设备模块无需升级改装，接上RS485通讯线缆便能正常工作，从根本上解决了多设备通讯的问题，减少了系统升级改装的周期，减少了用户的购买成本以及能源销售公司对系统升级改装的人力、物力成本。同时，通讯共享器的高移植性也便于后续的维修管理，当通讯共享器的某一个通讯端口出现问题或被人为或自然破坏时，可根据声光提示信息进行针对性的售后维修或升级改装，节省了大量的后续维修管理的人力和物力。

附图说明

图1为 通讯共享器的总结构框图；

图2为 通讯共享器微处理器引脚图；

图3为 通讯共享器电源保护模块工作原理图；

图4为 通讯共享器RS485模块（接收器工作模式）工作原理图；

图5为 通讯共享器RS485模块（驱动器工作模式）工作原理图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本实用新型作进一步说明：

本实用新型的通讯共享器可以直接接入到具有RS485通讯接口的设备中，解决多个外围主机设备读取一个外围从机设备导致的RS485通讯冲突的问题。

如图1 所示：通讯共享器包括：微处理器、电源保护模块、防拆保护模块、声光提示模块、存储模块、RS485通讯模块、第二通道模块以及接口保护模块，RS485通讯模块可以设置成三组，即RS485通讯模块一、RS485通讯模块二、RS485通讯模块三。

微处理器：该模块是通讯共享器的核心，控制和协调通讯共享器中的各模块的工作状态；如图2所示：通讯共享器的微处理器SMT32L071RBT6除了电源引脚VDD与GND、RTC振荡引脚OSC32_IN与OSC32_OUT、复位引脚NRST、数据线引脚SWDIO和数据时钟线引脚SWCLK之外，还有实际监控防拆保护电路的引脚TAMPCLK和3路独立的用于RS485串行通信的接收和发送引脚、相关RS485控制引脚，以及预留的串口引脚，在通讯共享器正常上电后，微处理器处于低功耗工作模式。

电源保护模块：是保证通讯共享器能够正常工作的基础条件，电源保护电路包括对输入到通讯共享器的电源进行处理、转换和管理，为通讯共享器中的各个模块供电，保证其能正常工作。因此对该模块有特别的稳定性和安全性的要求。

如图3所示：电源接入端口P1的1脚连接瞬态抑制二极管Z1一端、二极管D1正极，电源接入端口P1的2脚接地，瞬态抑制二极管Z1另一端接地，二极管D1的负极依次连接温度保险丝F1、可恢复限流保险丝F2、电阻R1一端，电阻R1另一端接电源VIN和电容C201一端，电容C201另一端接地；电源VIN与共模电感T1的3脚连接，共模电感T1的1脚和2脚接地，共模电感T1的4脚连接电容C202一端、电容C203一端、电容C204一端、电阻R205一端、高效同步降压变换器件U2的8脚，电容C202另一端、电容C203另一端、电容C204另一端分别接地，电阻R205另一端接高效同步降压变换器件U2的7脚，高效同步降压变换器件U2的6脚通过C205接地，高效同步降压变换器件U2的1脚连接电容C212一端，电容C212另一端连接高效同步降压变换器件U2的2脚、电感L1的一端，高效同步降压变换器件U2的3脚连接电阻R203一端、电阻R204一端，电阻R203另一端连接电源VIN，电阻R204另一端接地，高效同步降压变换器件U2的4脚通过电容C213接地；电感L1另一端连接电阻R201一端、电容C206一端、电容C207一端、电阻R9一端、电阻R15一端、电阻R16一端、电阻R17一端，电阻R201另一端连接高效同步降压变换器件U2的5脚、电阻R202的一端，电阻R202另一端、电容C206另一端、电容C207另一端均接地，电阻R9另一端连接三级管Q1集电极，电阻R15另一端、电阻R16另一端、电阻R17另一端分别与三级管Q1基极和P沟道MOS管Q2源极相连，三级管Q1发射极与电阻R11一端、电容C13一端、电阻R13一端、P沟道MOS管Q2栅极相连，电阻R11另一端经电容C11接地，电容C13另一端和电阻R13另一端均接地，P沟道MOS管Q2漏极接电源点VDD。

具体的：

P1是电源接入端口；

Z1是双极性的瞬态抑制二极管（TVS管），当瞬态抑制二极管两端有瞬间的高能量冲击时，器件能够以极高的速度使其阻抗骤然降低，同时吸收一个大电流，将其器件两段的电压钳制在一个预定的数值上，从而确保后面的电路元件免受瞬态高能量的冲击而损坏，因此瞬态抑制二极管接在P1电源输入端口，能够高效能地抑制由于电源上/下电、电源不稳、雷击干扰及静电放电等造成的瞬态干扰，从而保护通讯共享器；

D1是二极管，其单向导通性质可以起到防止电源正负反接而造成的危害；

F1是温度保险丝，温度达到102℃时会熔断、F2是可恢复限流保险丝、R14是限流功率电阻，这三器件进一步对输入到通讯共享器的电源进行限制和保护；

C201是旁路电容，滤除了输入电源VIN中的高频噪声；

T1是共模电感，可以抑制输入电源VIN中的纹波；

高效同步降压变换器件U2采用N_SY8204，其工作在4.5V到30V的宽输入电压范围内，其采用了专门的瞬时PWM架构，实现了高降压应用的快速瞬态响应和轻负载下的高效率，高效同步降压变换器件U2的引脚1（BS）：输出引脚，需连接一个0.1uf的电容C212后与电感L1相连接；引脚2（LX）：电感引脚；引脚3（EN）：使能控制位，经过下拉电阻R204后接地，由输入电源VIN经过上拉电阻R203后直接控制；引脚4（SS）：软启动编程引脚，连接一个去偶电容C213后接地；引脚5（FB）：输出反馈引脚，将该引脚连接到输出分压器的中心点Vfb(如图3所示)；可根据该反馈Vfb控制器件的输入，调整内部元器件的阻抗大小和工作状态切换，输出稳定在3.3V左右的电压；引脚6（VCC）：内部3.3v LDO输出，是其内部模拟电路和驱动电路的电源；在该引脚和GND间添加1uf旁路电容C205，滤除输入到器件电源的高频噪声，引脚7（SVIN）：模拟电源输入，经过下拉电阻R205以及1uf 的旁路电容C204后接地，保持初始状态为低电平，引脚8（PVIN）：电源输入，需要经过旁路电容C202和C203后滤高频噪声处理，

降压变换器件（高效同步降压变换器件U2）可将工作在4.5V到30V的宽输入电压转换到3.3V的电压经过输出引脚BS输出，输出的电压经过分压电阻R201和R202后可得到输出反馈电压Vfb，降压变换器件根据反馈电压Vfb的大小进行判断，调整内部元器件的阻抗大小和工作状态切换，输出稳定在3.3V左右的电压，输出电压经过去耦电容C206、C207的滤波处理保护后进入到输出过流保护电路中。

在输出过流保护电路中，PNP型三级管Q1发射极经过下拉电阻R11和保护电容C11后接地，保持为低电平；三级管Q1基极外接三个并连电阻R15、电阻R16、电阻R17后接降压变换器件转换后的输出电压；三级管Q1集电极经过上拉电阻R9后也接到降压变换器件转换后的输出电压。

P沟道MOS管Q2的栅极与下拉电阻R13相连后接地并联一个去耦电容C13，P沟道MOS管源极与PNP型三级管Q1的基极相连，P沟道MOS管漏极便是通讯共享器的实际电子电路的工作电源点VDD。

当降压变换器件输出稳定在3.3V左右的电压时，经过电阻R9和R15的分压，PNP型三级管Q1的集电极电压小于或等于基极电压，PNP型三级管Q1处于截止状态，则P沟道MOS管Q2源极端与PNP型三级管Q1的基极都经过三个并连电阻R15、R16、R17后连接到降压变换器件的输出电压，保持为高电平，此时P沟道MOS管Q2的栅极与下拉电阻R13相连后接地，为低电平，则P沟道MOS管Q2导通，P沟道MOS管Q2的漏极为高电平，即通讯共享器的实际电子电路的工作电源点VDD为降压变换器件转换后输出的电压。

当降压变换器件输出电压点大于通讯共享器的安全工作电压点时，经过电阻R9和R15的分压，PNP型三级管Q1的集电极电压大于基极电压，PNP型三级管Q1处于导通状态，PNP型三级管Q1的发射极接下拉电阻R11和保护电阻C11后接地，为低电平，则PNP型三级管Q1导通后，其基极电平等于发射极电平，也为低电平，则与PNP型三级管Q1基极相连的P沟道MOS管Q2源极端也为低电平，此时P沟道MOS管Q2的栅极与下拉电阻R13相连后接地，为低电平，则P沟道MOS管Q2为截止状态，P沟道MOS管Q2的漏极为低电平，截止了高于通讯共享器的安全工作电压点的电压输入到通讯共享器中，避免了通讯共享器的电子元器件被高电压损坏的情况，即实现了通讯共享器的输入过流保护功能，进一步确保了通讯共享器的安全性。

因此，通讯共享器的电源保护模块对输入到通讯共享器的24V电源经过防反接、浪涌保护、限流保护等器件的保护后，经过降压变换器件转换为3.3V的电压，再次经过输出过流保护电路的保护后，供通讯共享器的各个模块使用，保证了通讯共享器工作电压的稳定性和安全性。

防拆保护模块：根据客户或实际应用场所的需求，可选择电子防拆或者机械防拆。电子防拆是根据在通讯共享器硬件电路板上霍尔传感器的相对位置上的外壳处增加磁铁，利用霍尔传感器的原理，通讯共享器的微处理器可以实时监控霍尔传感器的状态；当通讯共享器处于正常状态时，霍尔传感器保持为低电平，当通讯共享器外壳被拆卸时，由于磁铁位置被移动，霍尔传感器保持为高电平，通讯共享器微处理器可通过实时监控霍尔传感器的的状态，判断通讯共享器是否被人为破坏。机械防拆是在通讯共享器外壳部分增加防拆扣或者是带有一定标识的安全扣，售后维修人员可通过安全扣或者防拆扣的有无，判定通讯共享器是否被人为拆卸过，进一步保证了通讯共享器的安全性。

声光提示模块：具备声、光提示，可以提示通讯共享器的不同的故障异常等工作状态。

存储模块：用于存储通讯共享器中相关工作状态或者参数，也可保存通讯共享器故障异常的类型和发生时间。

RS485通讯模块一、RS485通讯模块二以及RS485通讯模块三的工作原理都一样，只是微处理器与不同RS485通讯模块的通讯串口不一样，因此本系统中的通讯共享器具备三路独立的RS485通讯串口。

本通讯共享器的RS485通讯模块采用的是低功耗全双工的通信收发器MAX3485ESA，该器件上有一个驱动器和一个接收器，可以实现最高10Mbps的传输速率。MAX3485ESA器件上有8个引脚，分别是：1脚：接收器输出引脚RO；2脚：接收器输出使能 ；3脚：驱动器输出使能DE；4脚：驱动器输入DI；5脚：地GND；6脚和7脚为：RS485通信数据线A、B；8脚：电源VCC。DE和RE为使能管脚。DE为低电平、RE为低电平时，该器件为接收器工作模块；DE为高电平，RE为高电平时，该器件为驱动器工作模块。

如图4所示：通信收发器MAX3485ESA U3的1脚与4脚分别直接与微处理器的UART1_Rx和UART1_Tx连接，作为RS485串行通信的接收和发送引脚。5脚接地；8脚接3.3V的电源，为通信收发器能够正常工作供电。6脚作为RS485通信线A端经过上拉电阻R402后保持为高电平状态，7脚作为RS485通讯线B端经过下拉电阻R401后保持为低电平状态。为了避免通信收发器的通信端口被浪涌脉冲冲击而损坏，在通信收发器的通讯端口A和B之间增加了PMF7.5CA器件，即TVS瞬态抑制二极管进行保护。通信收发器的2脚和3脚作为UART1的控制引脚，经过上拉电阻R413后，保持为高电平，作为控制端口直接与微处理器的RS4851_Con引脚相连。因此可以看出，该收发器默认为接收器工作模式。

图5的原理与图4一致，所不同的是：通信收发器MAX3485ESA的2脚和3脚作为UART1的控制引脚，直接接地保持为低电平。作为控制端口直接与微处理器的RS4851_Con引脚相连。因此可以看出，该收发器默认为驱动器工作模式。

第二通道模块：可根据客户需要适配NB-IoT通讯、蓝牙通讯或者红外通讯等不同通讯方式，用于生产时参数配置，或者作为售后维修时设置和读取通讯共享器工作参数和信息的重要通讯通道。

接口保护模块：与RS485通讯模块的通讯接口连接处设置带有方向规定的插头座，且插头座上有相关的提示标志，防止接外围设备时出现差错。

现结合实际使用的实例进行说明：当具有RS485通讯接口的设备，例如流量计、积算仪等计量设备在实际使用的过程中，外围设备例如PLC控制柜、计算机等主机设备需要读取流量计、积算仪等计量的设备的数据来进行自身系统的控制和工作状态的切换时。出现多个外围设备共享一个RS486通讯总线时，可利用本实用新型的基于RS485的通讯共享器。按照通讯共享器的接口保护模块上带有方向规定的插头座的相关提示标识将流量计、积算仪等计量设备、PLC控制柜以及计算机等外围设备的RS485通讯线缆接入到通讯共享器中。通讯共享器上电后，经过防反接、浪涌保护、限流保护等器件的保护后，经过高效同步降压变换器件U2采用N_SY8204（DC-DC降压变换器）转换为3.3V的电压，再次经过输出过流保护电路的保护后，通信共享器处于正常工作状态。当通讯共享器的外围设备通过RS485总线需要通讯时，通讯共享器的微处理检测到某个端口有数据通讯时，会封锁其他端口上的通讯主机的通讯，保证连接在其他端口上的外围设备即使有需要读取数据的操作也会被屏蔽掉，从而不会干扰当前端口的正常通讯，只有在当前端口的数据通讯完成后，经过一秒的缓冲时间后，将其他端口的控制权进行释放，当通讯共享器再次检测到有数据通讯在某一个端口的时候，会再封锁其他端口保证其正常通讯不受干扰，同时，通讯共享器可以对不同的端口的数据按照约定的不同协议进行解析，保证了外围设备与通讯共享器的整体系统正常通讯，不受干扰。因此针对于不同应用场所的不同设备的RS485通讯设备，或者有特殊协议要求的场所，只需要更新升级通讯共享器的相关通讯协议，无需对原有设备进行升级改造，就可以进行正常的信息交互，通讯共享器的高移植性可节省了大量设备的售后维修、升级、管理的人力与物力成本。

当通讯共享器被人为或者自然灾害导致的出现拆卸的情况时，通讯共享器的微处理器检测到防拆保护模块有异常的话，会立即封锁所有的通讯端口，并通过声光提示模块进行相对的故障提示，并将相关故障异常状态以及故障异常发生的时间存储在存储模块中，售后维修管理人员可通过第二通道模块采集到通讯共享器的相关故障信息，方便售后维修管理人员的管理和维修。当异常消除后，售后维修管理人员也可通过第二通道对通讯共享器的参数进行配置，使通讯共享器恢复到故障前的工作模式和状态继续工作。如果通讯共享器的外围设备接口通讯出现问题时，声光提示模块会有相应的指示灯进行故障提示，方便售后维修人员进行针对性的排除和售后维修，保证了通讯共享器信息交互的安全性与可靠性。

如果实际使用的过程中，外围设备个数超出了本实用新型所述的包含3个独立RS485通讯通道的通讯共享器的通讯个数时，可根据实际需要利用多个通讯共享器进行串联或并联，来扩充通讯端口个数，满足不同场所不同设备的不同要求。

Claims (7)

1.一种基于RS485的通讯共享器，其特征在于包括：微处理器、电源保护模块、防拆保护模块、声光提示模块、存储模块、RS485通讯模块、第二通道模块和接口保护模块；

微处理器：控制和协调通讯共享器中的各模块的工作状态；

电源保护模块：对输入到通讯共享器的电源进行处理、转换和管理，为通讯共享器中的各个模块供电；

防拆保护模块：包括电子防拆或者机械防拆方式，通讯共享器有被拆的动作时防拆保护模块能够发出报警；

存储模块：用于存储通讯共享器中相关工作状态、参数、故障异常的类型和发生时间；

声光提示模块：具备声、光提示，提示通讯共享器不同故障异常时的工作状态；

RS485通讯模块：用于微处理器与外围设备的通讯，能够设置为多路；

第二通道模块：根据用户需要适配NB-IoT通讯、蓝牙通讯或者红外通讯，用于生产时参数配置，或者售后维修时设置和读取通讯共享器工作参数和信息；

接口保护模块：与RS485通讯模块的通讯接口连接处设置带有方向规定的插头座，且插头座上设有防止接外围设备时出现差错的提示标志。

2.根据权利要求1所述的一种基于RS485的通讯共享器，其特征在于：通讯共享器能够多个级联设置。

3.根据权利要求1所述的一种基于RS485的通讯共享器，其特征在于所述电源保护模块的电路结构如下：

电源接入端口P1的1脚连接瞬态抑制二极管Z1一端、二极管D1正极，电源接入端口P1的2脚接地，瞬态抑制二极管Z1另一端接地，二极管D1的负极依次连接温度保险丝F1、可恢复限流保险丝F2、电阻R1一端，电阻R1另一端接电源VIN和电容C201一端，电容C201另一端接地；电源VIN与共模电感T1的3脚连接，共模电感T1的1脚和2脚接地，共模电感T1的4脚连接电容C202一端、电容C203一端、电容C204一端、电阻R205一端、高效同步降压变换器件U2的8脚，电容C202另一端、电容C203另一端、电容C204另一端分别接地，电阻R205另一端接高效同步降压变换器件U2的7脚，高效同步降压变换器件U2的6脚通过C205接地，高效同步降压变换器件U2的1脚连接电容C212一端，电容C212另一端连接高效同步降压变换器件U2的2脚、电感L1的一端，高效同步降压变换器件U2的3脚连接电阻R203一端、电阻R204一端，电阻R203另一端连接电源VIN，电阻R204另一端接地，高效同步降压变换器件U2的4脚通过电容C213接地；电感L1另一端连接电阻R201一端、电容C206一端、电容C207一端、电阻R9一端、电阻R15一端、电阻R16一端、电阻R17一端，电阻R201另一端连接高效同步降压变换器件U2的5脚、电阻R202的一端，电阻R202另一端、电容C206另一端、电容C207另一端均接地，电阻R9另一端连接三级管Q1集电极，电阻R15另一端、电阻R16另一端、电阻R17另一端分别与三级管Q1基极和P沟道MOS管Q2源极相连，三级管Q1发射极与电阻R11一端、电容C13一端、电阻R13一端、P沟道MOS管Q2栅极相连，电阻R11另一端经电容C11接地，电容C13另一端和电阻R13另一端均接地，P沟道MOS管Q2漏极接电源点VDD。

4.根据权利要求1所述的一种基于RS485的通讯共享器，其特征在于所述电子防拆是在通讯共享器硬件电路板上霍尔传感器的相对位置上的外壳处增加磁铁，通讯共享器的微处理器实时监控霍尔传感器的状态，当通讯共享器处于正常状态时，霍尔传感器保持为低电平，当通讯共享器外壳被拆卸时，由于磁铁位置被移动，霍尔传感器保持为高电平，通讯共享器微处理器通过实时监控霍尔传感器的的状态，判断通讯共享器是否被人为破坏。

5.根据权利要求1所述的一种基于RS485的通讯共享器，其特征在于所述机械防拆是在通讯共享器外壳部分增加防拆扣或者是带有一定标识的安全扣，通过判断判定防拆扣或者安全扣的完整度来判断通讯共享器是否被拆卸。

6.根据权利要求1所述的一种基于RS485的通讯共享器，其特征在于所述RS485通讯模块采用的是低功耗全双工的通信收发器MAX3485ESA，通信收发器MAX3485ESA上有一个驱动器和一个接收器，能实现最高10Mbps的传输速率。

7.根据权利要求6所述的一种基于RS485的通讯共享器，其特征在于所述通信收发器MAX3485ESA的1脚与通信收发器MAX3485ESA的4脚分别直接与微处理器的UART1_Rx引脚和UART1_Tx引脚连接，作为RS485串行通信的接收和发送引脚，通信收发器MAX3485ESA的5脚接地，通信收发器MAX3485ESA的8脚接3.3V的电源，为通信收发器能够正常工作供电，通信收发器MAX3485ESA的6脚作为RS485通信端口A端经过上拉电阻R402后保持为高电平状态，通信收发器MAX3485ESA的7脚作为RS485通讯端口B端经过下拉电阻R401后保持为低电平状态，在通信收发器MAX3485ESA的通讯端口A和通讯端口B之间增加了避免通信收发器的通信端口被浪涌脉冲冲击而损坏的TVS瞬态抑制二极管Z6；

当通信收发器MAX3485ESA的2脚和通信收发器MAX3485ESA的3脚经过上拉电阻R413后，保持为高电平，作为控制端口直接与微处理器的RS4851_Con引脚相连，该通信收发器MAX3485ESA默认为接收器工作模式；

当通信收发器MAX3485ESA的2脚和通信收发器MAX3485ESA的3脚直接接地保持为低电平，作为控制端口直接与微处理器的RS4851_Con引脚相连，此时通信收发器MAX3485ESA默认为驱动器工作模式。

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