TWI786890B

TWI786890B - Rs-485電路與通訊系統

Info

Publication number: TWI786890B
Application number: TW110138606A
Authority: TW
Inventors: 藍玉麟
Original assignee: 精拓科技股份有限公司
Priority date: 2021-05-28
Filing date: 2021-10-18
Publication date: 2022-12-11
Also published as: TW202246972A

Abstract

本申請公開一種RS-485電路，其包括RS-485介面晶片、啟動偵測器、控制模組與計數器；RS-485介面晶片包括資料輸入端與致能端，資料輸入端用以接收資料信號，致能端用以接收啟動信號或切換信號後，使RS-485介面晶片處於資料發送狀態或資料接收狀態；啟動偵測器用以偵測到資料信號的第一個信號邊緣而產生啟動信號至致能端；控制模組用以感測到資料信號的第一個信號邊緣後輸出第一計數資訊；計數器用以基於第一計數資訊進行計數，並於計數到期時輸出切換信號至致能端。因此，可避免在資料傳輸上發生錯誤的問題。

Description

RS-485電路與通訊系統

本申請涉及一種通訊介面電路，且特別是有關於一種RS-485電路與通訊系統。

RS-485為常見的串列通訊標準，是一種藉由平衡發送和差分接收實現兩個裝置之間的通訊方式。

基於RS-485的電器特性為半雙工模式（Half Duplex），使得通過RS-485介面進行通訊的兩個裝置之間不能同時進行資料發送和接收。因此，同一時間僅能有一個裝置傳送資料，若有另一裝置需要傳送資料時，需等待正在傳送資料的裝置完成資料的發送後才可進行。

一般而言，需要通過裝置的處理模組（例如：微處理器、中央處理器或單晶片）輸出控制信號至RS-485介面晶片，以實現RS-485介面晶片的資料收發狀態的切換。然而上述方式存在因需要在裝置的處理模組上增加額外的I/O端與軟體代碼來實現狀態切換的控制，而產生增加軟體開發的工作量，浪費研發的人力資源，及浪費處理模組的I/O資源的問題。

本申請的主要目的在於提供一種RS-485電路與通訊系統，解決現有技術中存在因需要在裝置的處理模組上增加額外的I/O端與軟體代碼來實現狀態切換的控制，而產生增加軟體開發的工作量，浪費研發的人力資源，及浪費處理模組的I/O資源的問題。

為了實現上述目的，本申請是這樣實現的：

第一方面，提供了一種RS-485電路，其設置於包括處理模組的電子裝置中。RS-485電路包括：RS-485介面晶片、啟動偵測器、控制模組與計數器。其中，RS-485介面晶片包括：資料輸入端與致能端，資料輸入端用以接收來自處理模組的資料信號；致能端用以接收啟動信號後，使RS-485介面晶片處於資料發送狀態；及用以接收切換信號後，使RS-485介面晶片處於資料接收狀態。啟動偵測器用以偵測到資料信號的第一個信號邊緣而產生啟動信號至致能端。控制模組用以感測到資料信號的第一個信號邊緣後輸出第一計數資訊。計數器用以基於第一計數資訊進行計數，並於計數到期時輸出切換信號至致能端。

第二方面，提供一種通訊系統，其包括：處理模組、通訊匯流排與RS-485電路，其中， RS-485電路通過通訊匯流排連接處理模組。RS-485電路包括：RS-485介面晶片、啟動偵測器、控制模組與計數器。其中，RS-485介面晶片包括：資料輸入端與致能端，資料輸入端用以接收來自處理模組的資料信號；致能端用以接收啟動信號後，使RS-485介面晶片處於資料發送狀態；及用以接收切換信號後，使RS-485介面晶片處於資料接收狀態。啟動偵測器用以偵測到資料信號的第一個信號邊緣而產生啟動信號至致能端。控制模組用以感測到資料信號的第一個信號邊緣後輸出第一計數資訊。計數器用以基於第一計數資訊進行計數，並於計數到期時輸出切換信號至致能端。

在本申請中，通過啟動偵測器、控制模組與計數器的設置，使得RS-485電路可由硬體方式自動判斷RS-485介面晶片的資料傳輸方向及傳輸時間，避免因資料尚未完全傳送完畢便將傳輸方向進行切換或者資料傳輸完畢卻未及時切換傳輸方向，而造成資料傳輸上的錯誤，也可解決現有技術中存在因需要在裝置的處理模組上增加額外的I/O端與軟體代碼來實現狀態切換的控制，而產生增加軟體開發的工作量，浪費研發的人力資源，及浪費處理模組的I/O資源的問題。

以下將配合相關圖式來說明本發明的實施例。在這些圖式中，相同的標號表示相同或類似的組件或方法流程。

必須瞭解的是，使用在本說明書中的「包含」、「包括」等詞，是用於表示存在特定的技術特徵、數值、方法步驟、作業處理、元件和/或組件，但並不排除可加上更多的技術特徵、數值、方法步驟、作業處理、元件、組件，或以上的任意組合。

必須瞭解的是，當組件描述為「連接」或「耦接」至另一組件時，可以是直接連結、或耦接至其他組件，可能出現中間組件。相反地，當組件描述為「直接連接」或「直接耦接」至另一組件時，其中不存在任何中間組件。

請參閱圖1，其為依據本申請的RS-485電路的第一實施例方塊圖。如圖1所示，在本實施例中，RS-485電路100設置於包括處理模組（未繪製）的電子裝置（未繪製）中，且包括：RS-485介面晶片110、啟動偵測器120、控制模組130與計數器140，啟動偵測器120、控制模組130與計數器140分別連接RS-485介面晶片110；RS-485介面晶片110可通過RS-485匯流排50與其他RS-485介面晶片（未繪製）連接，以使配置有RS-485介面晶片110的電子裝置通過RS-485匯流排50與配置有所述其他RS-485介面晶片的電子裝置（未繪製）進行資料發送和接收。

在本實施例中，RS-485介面晶片110包括：資料輸入端111與致能端112，資料輸入端111用以接收來自所述處理模組的資料信號；致能端112用以接收啟動信號後，使RS-485介面晶片110處於資料發送狀態；及用以接收切換信號後，使RS-485介面晶片110處於資料接收狀態。需注意的是，RS-485介面晶片110可預設為資料接收狀態時，所述資料信號可預設但不限於高準位信號，致能端112接收到的信號可預設但不限於高準位信號；當所述資料信號開始發生信號狀態轉換（即所述資料信號包括信號邊緣）時，代表配置有RS-485介面晶片110的裝置要開始傳輸資料，RS-485介面晶片110需切換為資料發送狀態，但本實施例並非用以限定本發明。舉例而言，RS-485介面晶片110可預設為資料接收狀態時，所述資料信號也可預設為低準位信號，致能端112接收到的信號也可預設為低準位信號。

在本實施例中，啟動偵測器120用以偵測到資料信號的第一個信號邊緣而產生啟動信號至致能端112。換句話說，當所述資料信號開始發生信號狀態轉換（即所述資料信號包括信號邊緣）時，代表配置有RS-485介面晶片110的裝置要開始傳輸資料，因此，啟動偵測器120偵測到所述資料信號的第一個信號邊緣時即產生並傳輸所述啟動信號至致能端112，以使RS-485介面晶片110切換為資料發送狀態。其中，當所述資料信號預設為高準位信號時，所述第一個信號邊緣可為下降緣；當所述資料信號預設為低準位信號時，所述第一個信號邊緣可為上升緣，可依據實際需求進行調整。

在本實施例中，控制模組130用以感測到資料信號的第一個信號邊緣後輸出第一計數資訊。

在本實施例中，計數器140用以基於第一計數資訊進行計數，並於計數到期時輸出切換信號至致能端112。其中，當計數器140計數到所述第一計數資訊所包括的計數值時，代表計數器140計數到期，也代表資料傳輸完畢。

在一實施例中，當RS-485介面晶片110可預設為資料接收狀態且致能端112接收到的信號可預設為高準位信號時，所述啟動信號可為低準位信號，所述切換信號可為高準位信號。在另一實施例中，當RS-485介面晶片110可預設為資料接收狀態且致能端112接收到的信號可預設為低準位信號時，所述啟動信號可為高準位信號，所述切換信號可為低準位信號。

在一實施例中，RS-485介面晶片110還可包括：差分信號收發端113，當RS-485介面晶片110處於資料發送狀態時，RS-485介面晶片110基於資料輸入端111所接收到的資料信號通過差分信號收發端113輸出差分信號至RS-485匯流排50；當RS-485介面晶片110處於資料接收狀態時，RS-485介面晶片110通過差分信號收發端113接收來自RS-485匯流排50的另一差分信號。更詳細地說，差分信號收發端113可包括差分信號引腳113a與差分信號引腳113b，當RS-485介面晶片110處於資料發送狀態時，RS-485介面晶片110基於資料輸入端111所接收到的資料信號通過差分信號引腳113a與差分信號引腳113b輸出差分信號至RS-485匯流排50；當RS-485介面晶片110處於資料接收狀態時，RS-485介面晶片110通過差分信號引腳113a與差分信號引腳113b接收來自RS-485匯流排50的另一差分信號。

在一實施例中，RS-485介面晶片110還可包括：資料輸出端114，當RS-485介面晶片110處於資料接收狀態時，RS-485介面晶片110基於差分信號收發端113接收到的另一差分信號通過資料輸出端114輸出另一資料信號。

在一實施例中，RS-485介面晶片110包括差分傳送單元60與差分接收單元70，其中，差分傳送單元60的輸入端連接資料輸入端111，差分傳送單元60的輸出端連接差分信號收發端113，差分傳送單元60的控制端連接致能端112；差分接收單元70的輸入端連接差分信號收發端113，差分接收單元70的輸出端連接資料輸出端114，差分接收單元70的控制端連接致能端112。需注意的是，當RS-485介面晶片110預設為資料接收狀態時，差分傳送單元60不會進行運作，差分接收單元70會進行運作；當RS-485介面晶片110預設為資料發送狀態時，差分傳送單元60會進行運作，差分接收單元70不會進行運作。

在一實施例中，當啟動偵測器120偵測到資料信號的第一個信號邊緣時，產生另一啟動信號給計數器140，以啟動計數器140。

在一實施例中，啟動偵測器120於計數器計數完成計數後偵測到的第一信號邊緣產生啟動信號。

在一實施例中，請參閱圖2，其為依據本申請的RS-485電路的第二實施例方塊圖。如圖2所示，所述第一計數資訊為預設計數資訊，所述預設計數資訊儲存在控制模組130所包括的儲存器136中。因此，在這個實施例中，RS-485介面晶片110可在控制模組130感測到資料信號的第一個信號邊緣後的一段預置時間（所述預置時間對應預設計數資訊所包括的計數值）內處於資料發送狀態，並在經過所述預置時間後，自資料發送狀態切換為預設的資料接收狀態，但這個實施例並非用以限定本申請，可依據實際需求進行調整。其中，所述預設計數資訊可依據經驗法則或實際需求進行設置或調整。

在一實施例中，請參閱圖3，其為依據本申請的RS-485電路的第三實施例方塊圖。如圖3所示，控制模組130可包括：邊緣感測器132與鮑率監測器134，邊緣感測器132連接資料輸入端111，鮑率監測器134連接邊緣感測器132、資料輸入端111與計數器140。邊緣感測器132用以持續感測資料信號的信號邊緣；鮑率監測器134用以在邊緣感測器132感測到資料信號的信號邊緣後，持續依據資料信號獲得當前鮑率（baud-rate），並基於資料信號與當前鮑率獲取作為第一計數資訊的當前計數資訊，以輸出第一計數資訊給計數器140。因此，在本實施例中，RS-485介面晶片110可在計數器140依據當前計數資訊所包括的計數值進行計數期間處於資料發送狀態，並在計數器140計數到期後，自資料發送狀態切換為資料接收狀態，但本實施例並非用以限定本申請，可依據實際需求進行調整。

在一實施例中，請參閱圖4，其為依據本申請的RS-485電路的第四實施例方塊圖。如圖4所示，控制模組130可包括：邊緣感測器132、鮑率監測器134、儲存器136與多工器138，邊緣感測器132連接資料輸入端111，鮑率監測器134連接邊緣感測器132與資料輸入端111，多工器138連接鮑率監測器134、儲存器136與計數器140。邊緣感測器132用以持續感測資料信號的信號邊緣；鮑率監測器134用以在邊緣感測器132感測到資料信號的信號邊緣後，持續依據資料信號獲得當前鮑率，並基於資料信號與當前鮑率獲取當前計數資訊。儲存器136用以儲存預設計數資訊。多工器138用以依據選擇信號SEL的控制在預設計數資訊與當前計數資訊中擇一作為第一計數資訊，並輸出第一計數資訊給計數器140。其中，所述選擇信號SEL係可由提供所述資料信號的處理模組所輸出。在一示例中，當選擇信號SEL為高準位信號時，多工器138輸出預設計數資訊給計數器140；當選擇信號SEL為低準位信號時，多工器138輸出當前計數資訊給計數器140；但本示例並非用以限定本申請，可依據實際需求進行調整；舉例而言，當選擇信號SEL為低準位信號時，多工器138輸出預設計數資訊給計數器140；當選擇信號SEL為高準位信號時，多工器138輸出當前計數資訊給計數器140。

需注意的是，通過多工器138的設置，使得計數器140所接收到的第一計數資訊可以選擇性為預設計數資訊或當前計數資訊，也就是說，第一計數資訊可能隨時因選擇信號SEL的變動而有所變化。當計數器140接收到新第一計數資訊（即第一計數資訊發生變化）時，計數器140會依據新第一計數資訊所包括的計數值重新計數，且直到計數到新第一計數資訊所包括的計數值時，才代表計數器140計數到期。

在一實施例中，鮑率監測器134還用以監測資料信號的資料長度，且於邊緣感測器132感測到資料信號的信號邊緣後，持續依據邊緣感測器132的感測結果獲得當前鮑率，並基於資料長度與當前鮑率輸出當前計數資訊給計數器140。由於基於資料信號的資料長度與當前鮑率輸出當前計數資訊，因此，當計數器140計數到期時，代表資料傳輸完畢。

需注意的是，由於鮑率監測器134基於資料信號的資料長度與當前鮑率而輸出對應的當前計數資訊，代表當前計數資訊會因不同的資料信號的資料長度而有所變化。當計數器140接收作為第一計數資訊的當前計數資訊且所述當前計數資訊變更（即所述當前計數資訊所包括的計數值改變）時，計數器140基於所述當前計數資訊重新計數，且直到計數到更新後的當前計數資訊所包括的新計數值時，才代表計數器140計數到期。因此，RS-485電路100可通過啟動偵測器120、控制模組130與計數器140的設置，可在資料完全傳送完畢後即時切換RS-485介面晶片110的狀態（即將RS-485介面晶片110自資料發送狀態切換為預設的資料接收狀態）。

請參閱圖5，其為依據本申請的通訊系統的一實施例方塊圖。在本實施例中，通訊系統200包括：處理模組210、通訊匯流排220與RS-485電路100，其中，RS-485電路100通過通訊匯流排220連接處理模組210。其中，資料輸入端111通過通訊匯流排220接收來自處理模組210的資料信號，資料輸出端114通過通訊匯流排220輸出另一資料信號至處理模組210，處理模組210可為但不限於微處理器、中央處理器或單晶片，通訊匯流排220可為但不限於通用異步接收發射器（UART）匯流排，RS-485電路100可為但不限於圖1至圖4中任一個所述的RS-485電路100。

因此，配置有本申請實施例的RS-485電路100或通訊系統200的多個電子裝置之間進行資料發送和接收時，傳輸資料的電子裝置的RS-485介面晶片110可因其資料輸入端111發生信號狀態轉換而切換為資料發送狀態，而接收資料的其他電子裝置的RS-485介面晶片110仍維持為資料接收狀態（因其資料輸入端111未發生信號狀態轉換而維持為資料接收狀態），使得該些電子裝置之間能順利完成資料的傳送與接收；而當傳輸資料的電子裝置完成資料的傳送時或傳輸資料的電子裝置處於資料發送狀態經過所述預置時間後，即可基於其具有的計數器140到期而將其具有的RS-485介面晶片110切換為資料接收狀態。

綜上所述，本申請實施例的RS-485電路可通過啟動偵測器、控制模組與計數器的設置，使得RS-485電路可由硬體方式自動判斷RS-485介面晶片的資料傳輸方向及傳輸時間，避免因資料尚未完全傳送完畢便將傳輸方向進行切換或者資料傳輸完畢卻未及時切換傳輸方向，而造成資料傳輸上的錯誤，也可解決現有技術中存在因需要在裝置的處理模組上增加額外的I/O端與軟體代碼來實現狀態切換的控制，而產生增加軟體開發的工作量，浪費研發的人力資源，及浪費處理模組的I/O資源的問題。另外，本申請實施例的RS-485電路可通過預設計數資訊的設置，使得應用的RS-485電路的電子裝置在切換為資料發送狀態並經過所述預置時間後，自動切換回預設的資料接收狀態。此外，本申請實施例的RS-485電路可通過邊緣感測器與鮑率監測器的設置，使得應用的RS-485電路的電子裝置在切換為資料發送狀態並完成資料的傳送後，自動切換回資料接收狀態。再者，本申請實施例的RS-485電路可通過多工器138的設置，使得應用的RS-485電路的電子裝置在切換為資料發送狀態後，可選擇性地於經過所述預置時間後或完成資料的傳送後，自動切換回資料接收狀態。

雖然在本申請的圖式中包含了以上描述的組件，但不排除在不違反發明的精神下，使用更多其他的附加組件，已達成更佳的技術效果。

雖然本發明使用以上實施例進行說明，但需要注意的是，這些描述並非用於限縮本發明。相反地，此發明涵蓋了所屬技術領域中的技術人員顯而易見的修改與相似設置。所以，申請專利範圍須以最寬廣的方式解釋來包含所有顯而易見的修改與相似設置。

50:RS-485匯流排 60:差分傳送單元 70:差分接收單元 100:RS-485電路 110:RS-485介面晶片 111:資料輸入端 112:致能端 113:差分信號收發端 113a, 113b:差分信號引腳 114:資料輸出端 120:啟動偵測器 130:控制模組 132:邊緣感測器 134:鮑率監測器 136:儲存器 138:多工器 140:計數器 200:通訊系統 210:處理模組 220:通訊匯流排 SEL:選擇信號

此處所說明的圖式用來提供對本申請的進一步理解，構成本申請的一部分，本申請的示意性實施例及其說明用於解釋本申請，並不構成對本申請的不當限定。在圖式中：圖1為依據本申請的RS-485電路的第一實施例方塊圖；圖2為依據本申請的RS-485電路的第二實施例方塊圖；圖3為依據本申請的RS-485電路的第三實施例方塊圖；圖4為依據本申請的RS-485電路的第四實施例方塊圖；以及圖5為依據本申請的通訊系統的一實施例方塊圖。

50:RS-485匯流排 60:差分傳送單元 70:差分接收單元 100:RS-485電路 110:RS-485介面晶片 111:資料輸入端 112:致能端 113:差分信號收發端 113a, 113b:差分信號引腳 114:資料輸出端 120:啟動偵測器 130:控制模組 140:計數器

Claims

一種RS-485電路，設置於包括一處理模組的一電子裝置中，該RS-485電路包括：一RS-485介面晶片，包括：一資料輸入端，用以接收來自該處理模組的一資料信號；以及一致能端，用以接收一啟動信號後，使該RS-485介面晶片處於一資料發送狀態；及用以接收一切換信號後，使該RS-485介面晶片處於一資料接收狀態；一啟動偵測器，連接該資料輸入端與該致能端，用以偵測到該資料信號的一第一個信號邊緣而產生該啟動信號至該致能端；一控制模組，連接該資料輸入端，用以感測到該資料信號的該第一個信號邊緣後輸出一第一計數資訊；以及一計數器，連接該控制模組與該致能端，用以基於該第一計數資訊進行計數，並於計數到期時輸出該切換信號至該致能端。
如請求項1所述的RS-485電路，其中，該第一計數資訊為一預設計數資訊。
如請求項1所述的RS-485電路，其中，該控制模組包括：一邊緣感測器，連接該資料輸入端，用以持續感測該資料信號的一信號邊緣；以及一鮑率監測器，連接該邊緣感測器、該資料輸入端與該計數器，用以在該邊緣感測器感測到該資料信號的該信號邊緣後，持續依據該資料信號獲得一當前鮑率(baud-rate)，並基於該資料信號與該當前鮑率獲取作為該第一計數資訊的一當前計數資訊，以輸出該第一計數資訊給該計數器。
如請求項1所述的RS-485電路，其中，該控制模組包括：一邊緣感測器，連接該資料輸入端，用以持續感測該資料信號的一信號邊緣；一鮑率監測器，連接該邊緣感測器與該資料輸入端，用以在該邊緣感測器感測到該資料信號的該信號邊緣後，持續依據該資料信號獲得一當前鮑率，並基於該資料信號與該當前鮑率獲取一當前計數資訊；一儲存器，用以儲存一預設計數資訊；以及一多工器，連接該鮑率監測器、該儲存器與該計數器，用以依據一選擇信號的控制在該預設計數資訊與該當前計數資訊中擇一作為該第一計數資訊，並輸出該第一計數資訊給該計數器，其中，該選擇信號由該處理模組所輸出。
如請求項3或4所述的RS-485電路，其中，該鮑率監測器還用以監測該資料信號的一資料長度，且於該邊緣感測器感測到該資料信號的該信號邊緣後，持續依據該邊緣感測器的感測結果獲得該當前鮑率，並基於該資料長度與該當前鮑率獲取該當前計數資訊。
如請求項1所述的RS-485電路，其中，該RS-485介面晶片還包括：一差分信號收發端，當該RS-485介面晶片處於該資料發送狀態時，該RS-485介面晶片基於該資料信號通過該差分信號收發端輸出一差分信號至一RS-485匯流排；及當該RS-485介面晶片處於該資料接收狀態時，該RS-485介面晶片通過該差分信號收發端接收來自該RS-485匯流排的另一差分信號。
如請求項6所述的RS-485電路，其中，該RS-485介面晶片還包括：一資料輸出端，當該RS-485介面晶片處於該資料接收狀態時，該RS-485介面晶片基於該另一差分信號通過該資料輸出端輸出另一資料信號。
如請求項1所述的RS-485電路，其中，當該啟動偵測器偵測到該資料信號的該第一個信號邊緣時，產生另一啟動信號給該計數器，以啟動該計數器。
如請求項1所述的RS-485電路，其中，該第一個信號邊緣為下降緣或上升緣。
如請求項1所述的RS-485電路，其中，該啟動信號為高準位信號，該切換信號為低準位信號。
如請求項1所述的RS-485電路，其中，該啟動信號為低準位信號，該切換信號為高準位信號。
一種通訊系統，其包括一處理模組；一通訊匯流排；以及一RS-485電路，通過該通訊匯流排連接該處理模組，該RS-485電路包括：一RS-485介面晶片，包括：一資料輸入端，用以接收來自該處理模組的一資料信號；以及一致能端，用以接收一啟動信號後，使該RS-485介面晶片處於一資料發送狀態；及用以接收一切換信號後，使該RS-485介面晶片處於一資料接收狀態；一啟動偵測器，連接該資料輸入端與該致能端，用以偵測到該資料信號的一第一個信號邊緣而產生該啟動信號至該致能端；一控制模組，連接該資料輸入端，用以感測到該資料信號的該第一個信號邊緣後輸出一第一計數資訊；以及一計數器，連接該控制模組與該致能端，用以基於該第一計數資訊進行計數，並於計數到期時輸出該切換信號至該致能端。