CN218103120U - 一种通讯模块和通讯系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种通讯模块和通讯系统，涉及通讯电路技术领域。该通讯模块包括发送单元、接收单元和钳位单元。发送单元、接收单元以及钳位单元均与第一端口电连接，第一端口还用于与另一通讯模块通信连接。当处于信号发送状态时，发送单元导通/截止，以通过第一端口向另一通讯模块发送信号。当处于信号接收状态时，接收单元通过第一端口从另一通讯模块接收信号而导通/截止。钳位单元用于对第一端口的电压进行钳位。该通讯模块能够替代通讯芯片实现半双工工作模式，通讯模块可以发送也可以接收信号，通过设置其中所用的电源、电阻等器件的参数，可以避免额外的功耗，有效降低成本。

Description

一种通讯模块和通讯系统

技术领域

本申请涉及通讯电路技术领域，尤其涉及一种半双工工作模式的通讯电路。

背景技术

通讯电路作为各电控模块之间协同运行的桥梁，直接关系到整机系统能否安全、可靠的运行。目前常用的通讯方式有RS232、RS422、RS485等，但其需使用专用通讯芯片，这不仅增加了电路额外的功耗，而且其电路设计复杂、成本高。

因此，如何设计不带通讯芯片的通讯电路，是需要解决的技术问题。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种通讯模块和通讯系统，以解决现有技术中如何设计不带通讯芯片的通讯电路的技术问题。

为实现上述目的，本申请实施例采取了如下技术方案。

第一方面，本申请实施例提供一种通讯模块，包括发送单元、接收单元和钳位单元。

其连接方式为：发送单元、接收单元以及钳位单元均与第一端口电连接，第一端口还用于与另一通讯模块通信连接。

当处于信号发送状态时，发送单元导通/截止，以通过第一端口向另一通讯模块发送信号。

当处于信号接收状态时，发送单元截止，且接收单元通过第一端口从另一通讯模块接收信号而导通/截止。

钳位单元用于在处于信号发送状态或信号接收状态时，对第一端口的电压进行钳位。

可选地，钳位单元包括第一二极管和第二二极管，钳位单元的第一端口分别与第一二极管的阳极和第二二极管的阴极电连接，第一二极管的阴极用于与电源电连接，第二二极管的阳极用于接地。

由两个二极管可以实现对电压钳位的作用。当第一端口的电压过低时，电流从接地端经过第二二极管到第一端口，避免使第一端口的电压过低。当第一端口的电压过高时，电流从第一端口经过第一二极管到电源，避免使第一端口的电压过高。

可选地，第一二极管的阴极与第二端口电连接，第二二极管的阳极与第三端口电连接，第二端口和第三端口均与另一通讯模块电连接。

这样可以使两个通讯模块得到更好的钳位。

发送单元和接收单元的导通、截止功能可以由继电器实现，也可以由三极管等开关管实现。

可选地，发送单元包括第一开关管，接收单元包括第二开关管。第一开关管和第二开关管均用于和电源电连接，第一开关管的控制端用于和发送端口电连接，第二开关管用于和接收端口电连接，第二开关管的控制端和第一端口电连接。

可选地，通讯模块还包括第一电阻和第二电阻，钳位单元的第一端口通过第一电阻和第一开关管电连接，且钳位单元的第一端口通过第二电阻和第二开关管的控制端电连接。电阻起到限流作用。

可选地，接收单元还包括第一偏置电阻和电容，第一偏置电阻的第一端和电容的第一端均与第二开关管的控制端电连接，第一偏置电阻的第二端和电容的第二端均与第二开关管的第一端电连接。第一偏置电阻起到调节开关管导通电压的作用，电容起到对高频杂波的滤除作用。发送单元还包括第二偏置电阻，第二偏置电阻连接于第一开关管的控制端和第一端。

第二方面，本申请实施例提供一种通讯系统，包括两个第一方面的通讯模块，两个通讯模块的第一端口电连接。

可选地，每个通讯模块中，钳位单元包括第一二极管和第二二极管，第一端口分别与第一二极管的阳极和第二二极管的阴极电连接，第一二极管的阴极与第二端口电连接，第二二极管的阳极与第三端口电连接。

两个通讯模块的第二端口电连接，且两个通讯模块的第三端口电连接。

可选地，每个通讯模块中，发送单元均包括PNP型管，接收单元均包括NPN型管；PNP型管的基极用于与发送端口电连接，PNP型管的发射极用于与电源电连接，PNP型管的集电极与第一端口电连接；NPN型管的集电极用于分别与接收端口和电源电连接，NPN型管的发射极接地，NPN型管的基极与第一端口电连接。

相对于现有技术，本申请具有以下有益效果：

本申请实施例提供的通讯模块和通讯系统，能够替代通讯芯片实现半双工工作模式，通讯模块可以发送也可以接收信号，通过设置其中所用的电源、电阻等器件的参数，可以避免额外的功耗，有效降低成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种通讯系统示意图；

图2为本申请实施例提供的另一种通讯系统示意图；

图3为本申请实施例提供的一种通讯模块示意图；

图4为由图3的通讯模块组成的一种通讯系统图。

附图标记说明：

10-通讯模块

11-发送单元

12-接收单元

13-钳位单元

14-第一端口

20-另一通讯模块

D1-第一二极管

D2-第二二极管

Q1-第一开关管

Q2-第二开关管

TXD1/TXD2-发送端口

RXD1/RXD2-接收端口

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

通常在此处附图中描述的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。

基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本申请的描述中，需要说明的是，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。术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。

现有的电控模块之间的通讯需要通讯芯片。

为了设计不带通讯芯片的通讯电路，可参阅图1，本申请实施例提供了一种通讯模块10，用于与另一通讯模块通信，通讯模块10包括发送单元11、接收单元12和钳位单元13。

其连接方式为：发送单元11、接收单元12以及钳位单元13均与第一端口14电连接，第一端口14还用于与另一通讯模块20通信连接。

当处于信号发送状态时，发送单元11导通/截止，以通过第一端口14向另一通讯模块20发送信号。

当处于信号接收状态时，发送单元11截止，且接收单元12通过第一端口14从另一通讯模块20接收信号而导通/截止。

钳位单元13用于在处于信号发送状态或信号接收状态时，对第一端口14的电压进行钳位。

相应地，如图1，另一通讯模块可以为与本通讯模块10同样结构的通讯模块，因此本申请实施例还提供一种通讯系统，包括两个第一方面的通讯模块10，两个通讯模块的第一端口电连接。

如图2，另一通讯模块20也可以为与本通讯模块10结构不同的通讯模块，省略了钳位单元。

可以得出，本申请实施例的有益效果如下：本申请实施例提供的通讯模块和通讯系统，能够替代通讯芯片实现半双工工作模式，通讯模块可以发送也可以接收信号，通过设置其中所用的电源、电阻等器件的参数，可以避免额外的功耗，有效降低成本。

发送单元和接收单元的导通、截止功能可能由继电器实现，也可以由三极管等开关管实现。

一种实施方式如图3，发送单元11包括第一开关管Q1，接收单元12包括第二开关管Q2。第一开关管Q1和第二开关管Q2均用于和电源Vcc电连接，第一开关管Q1的控制端用于和发送端口TXD1电连接，第二开关管Q2用于和接收端口RXD1电连接，第二开关管Q2的控制端和第一端口14电连接。

从图3可以看出，钳位单元13可以设置为包括第一二极管D1和第二二极管D2的形式，钳位单元13的第一端口14分别与第一二极管D1的阳极和第二二极管D2的阴极电连接，第一二极管D1的阴极用于与电源电连接，第二二极管D2的阳极用于接地。

这样，两个二极管就构成了一个钳位单元13的简单形式。

钳位单元13的工作原理为：当第一端口14的电压过低时，电流从GND经过第二二极管D2到第一端口14，即第一端口14与GND连通，第一端口14的电压为GND的电压，避免使第一端口14的电压过低。当第一端口14的电压过高时，电流从第一端口14经过第一二极管D1到电源Vcc，即第一端口14与Vcc连通，第一端口14的电压为Vcc的电压，避免使第一端口14的电压过高。

图3中，第一二极管D1的阴极与第二端口(图中Vcc线引出)电连接，第二二极管D2的阳极与第三端口(图中GND线引出)电连接，第二端口和第三端口均与另一通讯模块电连接，可以实现与另一通讯模块的钳位。进一步可参考图4。

如图4，在主控通讯单元中，R1、R3、R5、Q1组成发送单元，R2、R4、R6、R7、Q2、C1、C2组成接收单元，D1、D2组成电压钳位单元。在副控通讯单元中，R8、R10、R12、Q3组成发送单元，R9、R11、R13、R14、Q3、C3、C4组成接收单元，D3、D4组成电压钳位单元。

接下来介绍主控通讯模块的信号发送状态和信号接收状态的工作原理。

主控通讯模块处于信号发送状态时，TXD2为高电平，使Q3处于截止(关断)状态，将RTX信号线避让给主控通讯模块使用。当TXD1为低电平时，触发三极管Q1导通，RTX发送高电平触发Q4导通，使RXD2为低电平，从而完成主控发送单元发送为低电平，副控接收单元接收为低电平；当TXD1为高电平时，三极管Q1截止，RTX发送为低电平，此时Q4处于截止状态，RXD2通过Vcc上拉至高电平，进而完成主控发送单元发送为高电平，副控接收单元接收为高电平。

主控通讯模块处于信号接收状态时，TXD1为高电平，使Q1处于截止状态，将RTX信号线避让给副控通讯模块使用。当TXD2为低电平时，触发三极管Q3导通，RTX发送高电平触发Q2导通，使RXD1为低电平，从而完成副控发送单元发送为低电平，主控接收单元接收为低电平；当TXD2为高电平时，三极管Q3截止，RTX发送为低电平，此时Q2处于截止状态，RXD1通过Vcc上拉至高电平，进而完成副控发送单元发送为高电平，主控接收单元接收为高电平。

可见，发送单元发送什么电平，接收单元就能接收到什么电平，保持了一致性。

其中，Vcc可拓展为多种电压方式，当需长距离通讯时，可提高VCC，并调整电路中元器件参数进行实现。

R1、R3、R5、R6、R7、Q1和R8、R10、R12、R13、R14、Q3分别组成PNP三极管开关电路，R2、R4、R6、R7、Q2、C1、C2和R9、R11、R13、R14、Q4、C3、C4分别组成NPN三极管开关电路。为避免通讯电路上电后(或运行中)三极管Q1、Q2、Q3、Q4受到外部噪声干扰而误动作，增加了上拉电阻R3、R10，和下拉电阻R6、R13。且R6、R13选型需满足：当Q1、Q3导通时，R6、R13处电压差能够使Q2、Q4正常导通。同时增加上拉电阻R4、R11，当三极管Q2、Q4截止时将主芯片输入引脚RXD上拉至VCC。电阻R2、电容C1和电阻R9、电容C3组成的RC滤波电路，保证主芯片输入引脚RXD1和RXD2接收到干净的通讯信号。由电阻R7、电容C2和电阻R14、电容C4组成的RC滤波电路，使Q2、Q4基极得到一个干净的驱动电压，保证Q2、Q4稳定工作。

D1、D2和D3、D4分别组成电压钳位电路，将输出信号钳位在安全范围内，可防止通讯电路受浪涌损坏。而且通过电阻R1、R2、R5、R7、R8、R9、R12、R14进行限流，以防止过电压或过电流损坏通讯电路。进一步保障电路稳定工作。

总体来说，本申请提出了一种通讯模块，相较于RS232、RS422、RS485等通讯电路，本申请的通讯模块为一种采用无源元器件搭建的半双工工作模式的通讯电路。并且由于去除通讯芯片，因此大幅度降低了电路设计复杂度、设计成本。

以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

上述仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种通讯模块，用于与另一通讯模块通讯，其特征在于，包括：发送单元、接收单元和钳位单元；

所述发送单元、所述接收单元以及所述钳位单元均与第一端口电连接，所述第一端口还用于与所述另一通讯模块通信连接；

当处于信号发送状态时，所述发送单元导通/截止，以通过所述第一端口向所述另一通讯模块发送信号；

当处于信号接收状态时，所述发送单元截止，且所述接收单元通过所述第一端口从所述另一通讯模块接收信号而导通/截止；

钳位单元用于在处于信号发送状态或信号接收状态时，对所述第一端口的电压进行钳位。

2.如权利要求1所述的通讯模块，其特征在于，所述钳位单元包括第一二极管和第二二极管，所述钳位单元的第一端口分别与所述第一二极管的阳极和所述第二二极管的阴极电连接，所述第一二极管的阴极用于与电源电连接，所述第二二极管的阳极用于接地。

3.如权利要求2所述的通讯模块，其特征在于，所述第一二极管的阴极与第二端口电连接，所述第二二极管的阳极与第三端口电连接，所述第二端口和所述第三端口均与所述另一通讯模块电连接。

4.如权利要求1所述的通讯模块，其特征在于，所述发送单元包括第一开关管，所述接收单元包括第二开关管；

所述第一开关管和所述第二开关管均用于和电源电连接，所述第一开关管的控制端用于和发送端口电连接，所述第二开关管用于和接收端口电连接，第二开关管的控制端和所述第一端口电连接。

5.如权利要求4所述的通讯模块，其特征在于，所述通讯模块还包括第一电阻和第二电阻，所述钳位单元的第一端口通过所述第一电阻和所述第一开关管电连接，且所述钳位单元的第一端口通过所述第二电阻和所述第二开关管的控制端电连接。

6.如权利要求4所述的通讯模块，其特征在于，所述接收单元还包括第一偏置电阻和电容，所述第一偏置电阻的第一端和所述电容的第一端均与所述第二开关管的控制端电连接，所述第一偏置电阻的第二端和所述电容的第二端均与所述第二开关管的第一端电连接。

7.如权利要求4所述的通讯模块，其特征在于，所述发送单元还包括第二偏置电阻，所述第二偏置电阻连接于所述第一开关管的控制端和第一端。

8.一种通讯系统，其特征在于，包括两个权利要求1至7任一项所述的通讯模块，两个所述通讯模块的第一端口电连接。

9.如权利要求8所述的通讯系统，其特征在于，每个通讯模块中，钳位单元包括第一二极管和第二二极管，第一端口分别与所述第一二极管的阳极和所述第二二极管的阴极电连接，所述第一二极管的阴极与第二端口电连接，所述第二二极管的阳极与第三端口电连接；

两个所述通讯模块的第二端口电连接，且两个所述通讯模块的第三端口电连接。

10.如权利要求8所述的通讯系统，其特征在于，每个通讯模块中，发送单元均包括PNP型管，接收单元均包括NPN型管；所述PNP型管的基极用于与发送端口电连接，所述PNP型管的发射极用于与电源电连接，所述PNP型管的集电极与所述第一端口电连接；所述NPN型管的集电极用于分别与接收端口和电源电连接，所述NPN型管的发射极接地，所述NPN型管的基极与所述第一端口电连接。

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