一種實現(xiàn)自發(fā)自收的rs485通訊電路及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉本發(fā)明涉及電子領(lǐng)域，尤其涉及一種實現(xiàn)自發(fā)自收的RS485通訊電路及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]通常，工業(yè)自動化領(lǐng)域中，如電力行業(yè)無功補償管理系統(tǒng)中，智能電容器需要電容器組網(wǎng)、數(shù)據(jù)采集、控制管理等，一般通過現(xiàn)場總線實現(xiàn)。現(xiàn)場總線種類較多，如RS485總線、CAN總線、MBUS總線等等。其中RS485總線硬件成本低，容易實現(xiàn)，可靠性好等特點，所以被廣泛應(yīng)用在工業(yè)自動化領(lǐng)域中。
[0003]RS485是一種廣泛應(yīng)用于工業(yè)通信接口、基于差分信號傳送的串行通信鏈路層協(xié)議。具有抗干擾能力強、傳輸距離遠等優(yōu)點，屬于半雙工通信。
[0004]一般情況下，為實現(xiàn)RS485通訊，在硬件電路上至少需要主控制芯片(MCU)和RS485通信模塊，主控芯片(MCU)需要使用三個信號線與通訊接口芯片進行連接，這三個信號線分別是主控芯片的數(shù)據(jù)信號接收端(RXD)、數(shù)據(jù)信號發(fā)送端(串口發(fā)送引腳)、數(shù)據(jù)接收/發(fā)送控制端(CTR)，分別與RS485通訊接口模塊進行連接，如圖1所示。其中數(shù)據(jù)信號接收端(RXD)和數(shù)據(jù)信號發(fā)送端(串口發(fā)送引腳)的信號線一般使用主控芯片(MCU)的異步串行通訊口的引線，數(shù)據(jù)接收/發(fā)送控制端(CTR)—般使用主控芯片(MCU)普通的1 口即可。這三個信號線與RS485通訊接口芯片進行連接，其中數(shù)據(jù)信號發(fā)送端(串口發(fā)送引腳)與RS485通訊接口芯片的數(shù)據(jù)輸入端(DI)連接，數(shù)據(jù)流向是從主控芯片(CPU)到RS485通訊接口模塊，如圖1中的箭頭所示，表明主控芯片(MCU)發(fā)送的數(shù)據(jù)通過信號發(fā)送端(串口發(fā)送引腳)引線傳輸?shù)絉S485通訊接口芯片的數(shù)據(jù)輸入端(DI);數(shù)據(jù)信號接收端(RXD)與RS485通訊接口模塊的數(shù)據(jù)輸出端(RO)連接，數(shù)據(jù)流向是從RS485通訊接口芯片到主控芯片(MCU)，如圖1中的箭頭所示，表明RS485通訊芯片接收到的總線數(shù)從RS485通訊接口芯片的數(shù)據(jù)輸出端(RO)傳輸?shù)街骺匦酒?MCU)的數(shù)據(jù)信號接收端(RXD);主控芯片(MCU)的數(shù)據(jù)接收/發(fā)送控制端(CTR)與RS485通訊接口芯片的數(shù)據(jù)接收/發(fā)送使能端(RE/DE)相連，數(shù)據(jù)流向是從主控芯片(CPU)到RS485通訊接口芯片，如圖1中的箭頭所示。在當前的【背景技術(shù)】下，如果考慮到裝置的電磁兼容(EMC)性能和通訊隔離需要，還可以對上述主控芯片(CPU)的三個信號線分別進行光電隔離處理，使得通訊接口部分與主控部分實現(xiàn)電氣隔咼。
[0005]目前的技術(shù)還存在的不足之處在于:首先，由于裝置應(yīng)用于工業(yè)場合，裝置周圍存在大量的電磁干擾信號，包括一些從RS485總線引入的干擾信號，加之裝置內(nèi)部電路的干擾，使得RS485的總線通訊能力實際性能降低，如通訊距離縮短、總線上連接節(jié)點的數(shù)量減少。其次，數(shù)據(jù)通信流向需要單獨控制(CTR)，增加硬件設(shè)計成本。再次，由于RS485通信是半雙工通訊，不能實現(xiàn)自發(fā)自收，在使用中帶來很多不便。最后，為了實現(xiàn)RS485通信，必須使用獨立RS485通信模塊，增加了很大的硬件開發(fā)成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的發(fā)明目的是解決上述現(xiàn)有RS485通訊電路的局限性，本發(fā)明提供了一種成本較低且能夠自收自發(fā)的RS485通訊電路及方法。
[0007]本發(fā)明包括主控芯片，還包括數(shù)據(jù)發(fā)送及使能光電隔離模塊，數(shù)據(jù)接收光電隔離模塊和數(shù)據(jù)收發(fā)處理模塊；所述的主控芯片包括串口發(fā)送引腳、發(fā)送使能控制引腳和串口接收引腳；所述的數(shù)據(jù)發(fā)送及使能光電隔離模塊的輸入端與所述的主控芯片的串口發(fā)送引腳和發(fā)送使能控制引腳連接，輸出端與數(shù)據(jù)收發(fā)處理模塊連接；所述的數(shù)據(jù)接收光電隔離模塊的輸入端與所述的數(shù)據(jù)收發(fā)處理模塊連接，輸出端與所述的主控芯片串口接收引腳連接；所述的數(shù)據(jù)收發(fā)處理模塊的一端與數(shù)據(jù)發(fā)送及使能光電隔離模塊和數(shù)據(jù)接收光電隔離模塊連接，另一端連接RS485總線。
[0008]一種基于權(quán)利要求1-4中任一項中所述的一種實現(xiàn)自發(fā)自收的RS485通訊電路的實現(xiàn)方法如下:
1)開始工作后，初始狀態(tài)所述的發(fā)送使能控制引腳CTR為低電平“0”，RS485通信處于接收狀態(tài)；
2)RS485總線上出現(xiàn)差分信號“0”，經(jīng)過所述的數(shù)據(jù)收發(fā)處理模塊和數(shù)據(jù)接收光電隔離模塊處理，所述的主控芯片MCU的串口接收引腳RXD接收到信號“O” ；RS485總線上出現(xiàn)差分信號“ I ”，經(jīng)過數(shù)據(jù)收發(fā)處理模塊和數(shù)據(jù)接收光電隔離模塊處理，所述的主控芯片MCU的串口接收引腳RXD接收到信號“ I” ；
3)所述的發(fā)送使能控制腳CTR輸出低電平“1”，RS485通信處于接收狀態(tài)，所述的主控芯片MCU的發(fā)送引腳串口發(fā)送引腳TXD發(fā)出數(shù)據(jù)信號“1”，經(jīng)過所述的數(shù)據(jù)接收光電隔離模塊和數(shù)據(jù)收發(fā)處理模塊處理，在RS485總線上產(chǎn)生差分信號“1”，主控芯片MCU的串口發(fā)送引腳TXD發(fā)出數(shù)據(jù)信號“0”，經(jīng)過所述的數(shù)據(jù)接收光電隔離模塊和數(shù)據(jù)收發(fā)處理模塊，在RS485總線上產(chǎn)生差分信號“O” ；
4)所述的主控芯片MCU發(fā)送出數(shù)據(jù)信號“I”或“0”，同時經(jīng)過所述的數(shù)據(jù)接收光電隔離模塊返回到主控芯片MCU的串口接收引腳RXD，實現(xiàn)發(fā)送數(shù)據(jù)的自發(fā)自收。
[0009]采用以上結(jié)構(gòu)后，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點:
本發(fā)明一種實現(xiàn)自發(fā)自收的RS485通訊電路不僅實現(xiàn)了 RS485的通訊功能，還實現(xiàn)了通過發(fā)送光耦兩個輸入引腳控制實現(xiàn)發(fā)送、接收功能的控制，從而減少了 RS485通信收發(fā)控制引腳隔離光耦，從而降低了設(shè)計成本，更重要的是，本發(fā)明取消了標準RS485通信芯片，極大的降低了 RS485通訊系統(tǒng)的成本，還實現(xiàn)了半雙工RS485通信的自發(fā)自收功能，從而實現(xiàn)了 RS485通訊單路自檢測功能。本發(fā)行RS485通信電路包括信號光電隔離模塊，RS485通信接口模塊等部分。
[0010]作為改進，所述的數(shù)據(jù)收發(fā)處理模塊包括三極管、穩(wěn)壓二極管、單向?qū)ǘO管、限流電阻、下拉電阻、第一分壓電阻、第二分壓電阻、上拉電阻；所述的穩(wěn)壓二極管的陽極接地，陰極與所述的限流電阻相連；所述的下拉電阻的一端接地；所述的限流電阻與下拉電阻連接的節(jié)點與所述的三極管的基極相連；所述的三極管的集電極通過所述的上拉電阻連接電源；所述的三極管的發(fā)射極與所述的單向?qū)ǘO管的陽極相連；所述的第一分壓電阻和第二分壓電阻與所述的二極管的陰極相連。
[0011]作為改進，所述的數(shù)據(jù)發(fā)送及使能光電隔離模塊包括第一光電隔離光耦；所述的第一光電隔離光耦的I腳與所述的發(fā)送使能控制引腳相連，2腳與所述的串口接收引腳相連，3腳通過所述的下拉電阻R2接地，4腳連接隔離電源。
[0012]作為改進，所述的數(shù)據(jù)接收光電隔離模塊包括第二光電隔離光耦，所述的第二光電隔離光耦的I腳與所述的第一分壓電阻和第二分壓電阻相連，2腳接地，3腳接VSS端，4腳接串口接收引腳。
【附圖說明】
[0013]圖1為現(xiàn)有的RS485三光耦隔離通訊電路結(jié)構(gòu)框圖。
[0014]圖2為本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)框圖。
[0015]圖3為本發(fā)明的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0017]如圖2-3所示本發(fā)明包括主控芯片MCU，還包括數(shù)據(jù)發(fā)送及使能光電隔離模塊，數(shù)據(jù)接收光電隔離模塊和數(shù)據(jù)收發(fā)處理模塊；所述的主控芯片MCU包括串口發(fā)送引腳TXD、發(fā)送使能控制引腳CTR和串口接收引腳RXD ;所述的數(shù)據(jù)發(fā)送及使能光電隔離模塊的輸入端與所述的主控芯片MCU的串口發(fā)送引腳TXD和發(fā)送使能控制引腳CTR連接，輸出端與數(shù)據(jù)收發(fā)處理模塊連接；所述的數(shù)據(jù)接收光電隔離模塊的輸入端與所述的數(shù)據(jù)收發(fā)處理模塊連接，輸出端與所述的主控芯片MCU串口接收引腳RXD連接；所述的數(shù)據(jù)收發(fā)處理模塊的一端與數(shù)據(jù)發(fā)送及使能光電隔離模塊和數(shù)據(jù)接收光電隔離模塊連接，另一端連接RS485總線。所述的數(shù)據(jù)收發(fā)處理模塊包