專利名稱：一種rs485半雙工收發(fā)自動切換電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及通信接口技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種RS485半雙工收發(fā)自動切換電路。
背景技術(shù)：
半雙工(Half Duplex)數(shù)據(jù)傳輸指數(shù)據(jù)可以在一個信號載體的兩個方向上傳輸， 但是不能同時傳輸。具體是指在通信過程的任意時刻，信息既可由M傳到N，又能由N傳到 M，但同時只能由一個方向上的傳輸存在。采用半雙工方式時，通信系統(tǒng)每一端的發(fā)送器和 接收器，通過收/發(fā)開關(guān)轉(zhuǎn)接到通信線上，進行方向的切換，因此，會產(chǎn)生時間延遲。RS485標(biāo)準(zhǔn)是半雙工通信協(xié)議。RS485適用于收發(fā)雙方共享一對線路進行通信，也 適用于多個點之間共享一對線路進行總線方式聯(lián)網(wǎng)，但通信只能是半雙工的。
以下結(jié)合附圖介紹現(xiàn)有技術(shù)中RS485的工作原理。參見圖1，該圖為現(xiàn)有技術(shù)中RS485收發(fā)數(shù)據(jù)的工作原理圖。首先介紹RS485通信芯片的8個管腳的定義。RO是RS485的接收器輸出端；DI是RS485的發(fā)送器輸入端；/RE是接收器輸出使能端，低電平有效；DE是發(fā)送器輸出使能端，高電平有效；A和B分別對應(yīng)RS485通信總線的兩條差分數(shù)據(jù)傳輸線；VCC和GND分別是電源和地。RS485通過A和B接收總線上的數(shù)據(jù)，經(jīng)過RS485通信芯片將數(shù)據(jù)的電平轉(zhuǎn)換 為與微處理器(MCU，Microcontroller Unit)匹配的晶體管-晶體管邏輯電平(TTL， Transistor-Transistor logic)以后，經(jīng)過RO管腳發(fā)送至MCU的接收管腳RXD。MCU的數(shù)據(jù)經(jīng)過發(fā)送管腳TXD發(fā)送至RS485的DI，RS485將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為與總線數(shù) 據(jù)匹配的電平后，經(jīng)過A和B發(fā)送到總線上。由于RS485的工作特性就是半雙工通信，因此RS485的工作狀態(tài)是發(fā)送還是接收， 需要控制/RE和DE的電平來實現(xiàn)，MCU的讀寫控制管腳R/D連接/RE和DE。當(dāng)R/D是高 電平時，RS485通信芯片處于發(fā)送狀態(tài)；當(dāng)R/D是低電平時，RS485通信芯片處于接收狀態(tài)。 此處RS485通信芯片的發(fā)送狀態(tài)和接收狀態(tài)是以該MCU和該RS485通信芯片所在節(jié)點為基 準(zhǔn)，來描述RS485通信芯片的狀態(tài)。RS485通信芯片處于發(fā)送狀態(tài)，是指RS485將MCU的數(shù) 據(jù)發(fā)送到總線上。RS485通信芯片處于接收狀態(tài)，是指RS485從總線上接收數(shù)據(jù)，再將接收 的數(shù)據(jù)發(fā)送到MCU。因此，每次切換RS485通信芯片的工作狀態(tài)時，均需要改變MCU的控制管腳R/D的 電平，這樣會導(dǎo)致整個數(shù)據(jù)的收發(fā)比較緩慢，造成時間延遲。
實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種RS485半雙工收發(fā)自動切換電路，能夠自動切換RS485通信芯片的接收和發(fā)送工作狀態(tài)。本實用新型實施例提供一種RS485半雙工收發(fā)自動切換電路，包括微處理器、RS485通信芯片和RS485總線；其特征在于，所述微處理器的數(shù)據(jù)接收管腳連接RS485通信 芯片的接收器輸出端；所述微處理器的數(shù)據(jù)發(fā)送管腳通過限流電阻連接三極管的基極；所述RS485通信芯片的發(fā)送器輸入端接地；所述三極管的集電極連接RS485通信芯片的接收器輸出使能端和發(fā)送器輸出使能端，同時通過第三電阻連接電源；所述三極管的發(fā)射極接地；所述RS485通信芯片的A管腳通過上拉電阻連接電源；所述RS485通信芯片的B管腳通過下拉電阻接地。優(yōu)選地，所述上拉電阻的阻值和所述下拉電阻的阻值相同。優(yōu)選地，所述上拉電阻的阻值和所述下拉電阻的阻值相同均是1000歐姆。優(yōu)選地，所述上拉電阻的阻值和所述下拉電阻的阻值相同均是2000歐姆。本實用新型實施例該提供一種RS485半雙工收發(fā)自動切換電路，包括微處理器、 RS485通信芯片和RS485總線；所述微處理器的數(shù)據(jù)接收管腳連接RS485通信芯片的接收 器輸出端；所述微處理器的數(shù)據(jù)發(fā)送管腳通過限流電阻連接三極管的基極；所述三極管的集電極連接RS485通信芯片的接收器輸出使能端和發(fā)送器輸出使 能端，同時通過第三電阻連接電源；所述三極管的發(fā)射極接地；所述RS485通信芯片的發(fā)送器輸入端連接所述微處理器的數(shù)據(jù)發(fā)送管腳；所述RS485通信芯片的A管腳通過上拉電阻連接電源；所述RS485通信芯片的B管腳通過下拉電阻接地。優(yōu)選地，所述上拉電阻的阻值和所述下拉電阻的阻值相同。優(yōu)選地，所述上拉電阻的阻值和所述下拉電阻的阻值相同均是1000歐姆。優(yōu)選地，所述上拉電阻的阻值和所述下拉電阻的阻值相同均是2000歐姆。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點本實用新型實施例提供的RS485半雙工收發(fā)自動切換電路，將MCU的TXD管腳通 過三極管Ql控制/RE和DE，利用MCU在發(fā)送數(shù)據(jù)時以“0”作為起始位，發(fā)送完數(shù)據(jù)后以“ 1，， 作為結(jié)束位，實現(xiàn)RS485的工作狀態(tài)的自動切換。當(dāng)MCU發(fā)送完數(shù)據(jù)時，TXD發(fā)送的結(jié)束位 為“1”，因此，三極管導(dǎo)通，此時/RE和DE為低電平，RO有效，RS485的工作狀態(tài)由發(fā)送自動 轉(zhuǎn)換為接收。當(dāng)MCU開始發(fā)送數(shù)據(jù)時，TXD發(fā)送的起始位為“0”，因此，三極管截止，此時/RE 和DE為高電平，DI有效，RS485處于發(fā)送工作狀態(tài)。由于此時DI處于低電平，因此，RS485 可以將“0”發(fā)送到總線上。當(dāng)MCU的TXD發(fā)送“ 1 ”時，三極管導(dǎo)通，此時/RE和DE為低電 平，RS485處于接收工作狀態(tài)，但是，此時總線處于空閑狀態(tài)，由于上拉電阻Rl和下拉電阻 R2的作用使得總線上的數(shù)據(jù)為“1”，從而保證總線能得到正確的數(shù)據(jù)“1”。進而其他節(jié)點也 可以從總線上得到數(shù)據(jù)“1”。本實用新型兩個實施例提供的RS485半雙工收發(fā)自動切換電 路，不需要單獨控制MCU的R/D的電平，來切換RS485通信芯片的工作狀態(tài)。當(dāng)RS485通信 芯片處于發(fā)送狀態(tài)時，通過三極管Ql的導(dǎo)通和關(guān)斷來控制。當(dāng)RS485通信芯片處于接收狀態(tài)時，通過TXD輸出高電平從而可以保證正確接收數(shù)據(jù)。
圖1是現(xiàn)有技術(shù)中RS485收發(fā)數(shù)據(jù)的工作原理圖；圖2是本實用新型RS485半雙工收發(fā)自動切換電路第一實施例結(jié)構(gòu)圖；圖3是本實用新型RS485半雙工收發(fā)自動切換電路第二實施例結(jié)構(gòu)圖。
具體實施方式
為了本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解和實施本實用新型，首先對RS485進行簡單的介紹。在自動化通信領(lǐng)域，隨著分布式控制系統(tǒng)的發(fā)展，迫切需要一種總線能適合遠距離的數(shù)字通信。在RS-422標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，電子工業(yè)協(xié)會(EIA，ElectronicIndustries Association)研究出了一種支持多節(jié)點、遠距離和接收高靈敏度的RS485總線標(biāo)準(zhǔn)。RS485總線標(biāo)準(zhǔn)采用平衡式發(fā)送，差分式接收的數(shù)據(jù)收發(fā)器來驅(qū)動總線，具體規(guī)格 要求1)接收器的輸入電阻RIN彡12k Ω ；2)驅(qū)動器能輸出士7V的共模電壓；3)輸入端的電容彡50pF ；4)在節(jié)點數(shù)為32個，配置了 120Ω的終端電阻的情況下，驅(qū)動器至少還能輸出電 壓1. 5V(終端電阻的大小與所用雙絞線的參數(shù)有關(guān))；5)接收器的輸入靈敏度為200mV(即(V+)_(V_)彡0. 2V，表示信號“1” ； (V+)-(V-)彡-0.2V，表示信號“0”)；此處的V+和V-指的是RS485上的A和B上的電壓；因為RS485的遠距離、多節(jié)點(32個)以及傳輸線成本低的特性，使得EIA的RS485 成為工業(yè)應(yīng)用中數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖走x標(biāo)準(zhǔn)。為使本實用新型的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，
以下結(jié)合附圖對本 實用新型的具體實施方式
做詳細的說明。實施例一參見圖2，該圖為本實用新型RS485半雙工收發(fā)自動切換電路第一實施例結(jié)構(gòu)圖。本實施例中MCU的TXD通過限流電阻R4再經(jīng)三極管Ql連接RS485通信芯片。MCU的TXD通過限流電阻R4連接三極管Ql的基極。三極管Ql的發(fā)射極接地；三極管的集電極連接RS485通信芯片的/RE管腳和DE 管腳，同時集電極通過第三電阻R3連接電源VCC。RS485通信芯片的DI管腳接地；RO連接MCU的RXD管腳；A管腳通過第一電阻Rl 連接VCC ；B管腳通過第二電阻R2連接地。同時A管腳和B管腳連接總線的差分數(shù)據(jù)線。下面說明該實施例的工作原理。以RS485通信芯片向總線接收數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)來介紹。第一 RS485通信芯片接收總線的數(shù)據(jù)。MCU的TXD管腳在空閑狀態(tài)時輸出高電平，此時三極管Ql導(dǎo)通，RS485通信芯片 的/RE和DE為低電平，因此，RS485通信芯片處于接收狀態(tài)。所以TXD管腳在空閑狀態(tài)時RS485通信芯片可以正確接收總線上的數(shù)據(jù)。進而將從總線接收的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成TTL電平后 通過RO管腳發(fā)送至MCU的RXD管腳。第二 RS485通信芯片向總線發(fā)送數(shù)據(jù)。此處的RS485通信芯片向總線發(fā)送數(shù)據(jù)是指MCU通過RS485通信芯片向總線發(fā)送 數(shù)據(jù)。需要說明的是，MCU發(fā)送數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議是數(shù)據(jù)的起始位為“0”，數(shù)據(jù)的結(jié)束位 為“1”。例如，起始位為lbit，發(fā)送的數(shù)據(jù)為8bit，結(jié)束位為lbit，共發(fā)送IObit的數(shù)據(jù)。當(dāng)MCU開始發(fā)送數(shù)據(jù)時，TXD發(fā)送的起始位為“0”，因此，三極管Ql截止，此時/RE和DE為高電平，DI有效，RS485處于發(fā)送工作狀態(tài)。由于DI接地，因此，RS485可以將“0” 發(fā)送到總線上。當(dāng)MCU的TXD發(fā)送“1”時，三極管Ql導(dǎo)通，此時/RE和DE為低電平，RS485處于 接收工作狀態(tài)，但是，此時總線處于空閑狀態(tài)，由于上拉電阻Rl和下拉電阻R2的作用使得 總線上的數(shù)據(jù)為“1”，從而保證總線能得到正確的數(shù)據(jù)“1”。進而其他節(jié)點也可以從總線上 得到數(shù)據(jù)“1”。需要說明的是，總線處于空閑狀態(tài)時，由于兩條數(shù)據(jù)線上的上拉電阻Rl和下拉電 阻R2的作用，使兩條數(shù)據(jù)線狀態(tài)處于邏輯“ 1 ”。需要說明的是，上拉電阻Rl和下拉電阻R2的阻值可以不同，也可以相同，只要能 保證總線在空閑狀態(tài)時，A線上的電壓值減去B線上的電壓值大于或等于200mV即可，這樣 總線上兩條數(shù)據(jù)線體現(xiàn)出來的差值為邏輯“ 1 ”。需要說明的是，上拉電阻Rl和下拉電阻R2除了保證總線處于空閑狀態(tài)時，使總線 上產(chǎn)生邏輯“1”的電平以外；當(dāng)總線處于工作狀態(tài)時，上拉電阻Rl和下拉電阻R2還可以使 總線上的信號比較穩(wěn)定，避免信號產(chǎn)生較大的波動。當(dāng)MCU發(fā)送完數(shù)據(jù)時，TXD發(fā)送的結(jié)束位為“1”，因此，三極管導(dǎo)通，此時/RE和DE 為低電平，RO有效，RS485的工作狀態(tài)由發(fā)送自動轉(zhuǎn)換為接收。本實用新型實施例提供的RS485半雙工收發(fā)自動切換電路利用MCU在發(fā)送數(shù)據(jù)時 以“0”作為起始位，發(fā)送完數(shù)據(jù)后以“1”作為結(jié)束位，以及三極管和上拉電阻和下拉電阻實 現(xiàn)RS485的工作狀態(tài)的自動切換。該電路實現(xiàn)簡單方便，可以自動實現(xiàn)RS485通信芯片的接 收和發(fā)送狀態(tài)的切換，從而省去MCU的R/D端對發(fā)送和接收使能的控制，避免了時間延遲。 從而提高整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收速度。實施例二 參見圖3，該圖為本實用新型RS485半雙工收發(fā)自動切換電路第二實施例結(jié)構(gòu)圖。本實施例中MCU的TXD也是通過限流電阻R4再經(jīng)三極管Ql連接RS485通信芯片。MCU的TXD通過限流電阻R4再連接三極管Ql的基極。三極管Ql的發(fā)射極接地；三極管的集電極連接RS485通信芯片的/RE管腳和DE 管腳，同時集電極通過第三電阻R3連接電源VCC。RS485通信芯片的DI管腳連接MCU的TXD ；RO連接MCU的RXD管腳；A管腳通過第 一電阻Rl連接VCC ；B管腳通過第二電阻R2連接地。同時A管腳和B管腳連接總線的差分 數(shù)據(jù)線。下面說明該實施例的工作原理。[0076]以RS485通信芯片向總線接收數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)來介紹。第一 RS485通信芯片接收總線的數(shù)據(jù)。該過程與實施例一相同，在此不再贅述。第二 RS485通信芯片向總線發(fā)送數(shù)據(jù)。此處的RS485通信芯片向總線發(fā)送數(shù)據(jù)是指MCU通過RS485通信芯片向總線發(fā)送數(shù)據(jù)。需要說明的是，MCU發(fā)送數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議是數(shù)據(jù)的起始位為“0”，數(shù)據(jù)的結(jié)束位 為“1”。例如，起始位為lbit，發(fā)送的數(shù)據(jù)為8bit，結(jié)束位為lbit，共發(fā)送IObit的數(shù)據(jù)。當(dāng)MCU開始發(fā)送數(shù)據(jù)時，TXD發(fā)送的起始位為“0”，因此，三極管Ql截止，此時/RE 和DE為高電平，DI有效，RS485處于發(fā)送工作狀態(tài)。由于DI現(xiàn)在直接連接MCU的TXD，因 此，RS485可以將“0”發(fā)送到總線上。當(dāng)MCU的TXD發(fā)送“1”時，三極管Ql導(dǎo)通，此時/RE和DE為低電平，RS485處于 接收工作狀態(tài)，但是，此時總線處于空閑狀態(tài)，上拉電阻Rl和下拉電阻R2的作用使得總線 上的數(shù)據(jù)為“1”，從而保證總線能得到正確的數(shù)據(jù)“1”。進而其他節(jié)點也可以從總線上得到 數(shù)據(jù)“ 1 ”，保證MCU發(fā)送的數(shù)據(jù)“ 1，，也可以被其他節(jié)點正確地得到。需要說明的是，總線處于空閑狀態(tài)時，由于兩條數(shù)據(jù)線上的上拉電阻Rl和下拉電 阻R2的作用，使兩條數(shù)據(jù)線狀態(tài)處于邏輯“ 1 ”。需要說明的是，上拉電阻Rl和下拉電阻R2的阻值可以不同，也可以相同，只要能 保證總線在空閑狀態(tài)時，A線上的電壓值減去B線上的電壓值大于或等于200mV即可，這樣 總線體現(xiàn)出來的狀態(tài)為邏輯“ 1 ”。需要說明的是，上拉電阻Rl和下拉電阻R2除了保證總線處于空閑狀態(tài)時，使總線 上產(chǎn)生邏輯“1”的狀態(tài)以外；當(dāng)總線處于工作狀態(tài)時，上拉電阻Rl和下拉電阻R2還可以使 總線上的信號比較穩(wěn)定，避免信號產(chǎn)生較大的波動。當(dāng)MCU發(fā)送完數(shù)據(jù)時，TXD發(fā)送的結(jié)束位為“1”，因此，三極管Ql導(dǎo)通，此時/RE和 DE為低電平，RO有效，RS485的工作狀態(tài)由發(fā)送自動轉(zhuǎn)換為接收。本實用新型兩個實施例提供的RS485半雙工收發(fā)自動切換電路，不需要單獨控制 MCU的R/D的電平，來切換RS485通信芯片的工作狀態(tài)。而是利用MCU發(fā)送數(shù)據(jù)時TXD管腳 發(fā)送的數(shù)據(jù)直接來控制RS485的/RE和DE。還利用了 RS485的通信標(biāo)準(zhǔn)是半雙工，當(dāng)RS485 處于接收狀態(tài)時，總線處于空閑狀態(tài)。當(dāng)RS485通信芯片處于發(fā)送狀態(tài)時，通過三極管Ql的導(dǎo)通和關(guān)斷來控制。當(dāng)RS485通信芯片處于接收狀態(tài)時，通過TXD輸出高電平從而可以保證正確接收數(shù)據(jù)。以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型作任何形式上的限制。雖然本實用新型已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本實用新型。任何 熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本實用新型技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的 方法和技術(shù)內(nèi)容對本實用新型技術(shù)方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的 等效實施例。因此，凡是未脫離本實用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)對 以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本實用新型技術(shù)方案保護的 范圍內(nèi)。
權(quán)利要求一種RS485半雙工收發(fā)自動切換電路，包括微處理器、RS485通信芯片和RS485總線；其特征在于，所述微處理器的數(shù)據(jù)接收管腳連接RS485通信芯片的接收器輸出端；所述微處理器的數(shù)據(jù)發(fā)送管腳通過限流電阻連接三極管的基極；所述RS485通信芯片的發(fā)送器輸入端接地；所述三極管的集電極連接RS485通信芯片的接收器輸出使能端和發(fā)送器輸出使能端，同時通過第三電阻連接電源；所述三極管的發(fā)射極接地；所述RS485通信芯片的A管腳通過上拉電阻連接電源；所述RS485通信芯片的B管腳通過下拉電阻接地。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RS485半雙工收發(fā)自動切換電路，其特征在于，所述上拉電阻 的阻值和所述下拉電阻的阻值相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的RS485半雙工收發(fā)自動切換電路，其特征在于，所述上拉電阻 的阻值和所述下拉電阻的阻值相同均是1000歐姆。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的RS485半雙工收發(fā)自動切換電路，其特征在于，所述上拉電阻 的阻值和所述下拉電阻的阻值相同均是2000歐姆。
5.一種RS485半雙工收發(fā)自動切換電路，包括微處理器、RS485通信芯片和RS485總 線；其特征在于，所述微處理器的數(shù)據(jù)接收管腳連接RS485通信芯片的接收器輸出端；所述 微處理器的數(shù)據(jù)發(fā)送管腳通過限流電阻連接三極管的基極；所述三極管的集電極連接RS485通信芯片的接收器輸出使能端和發(fā)送器輸出使能端， 同時通過第三電阻連接電源；所述三極管的發(fā)射極接地；所述RS485通信芯片的發(fā)送器輸入端連接所述微處理器的數(shù)據(jù)發(fā)送管腳；所述RS485通信芯片的A管腳通過上拉電阻連接電源；所述RS485通信芯片的B管腳通過下拉電阻接地。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的RS485半雙工收發(fā)自動切換電路，其特征在于，所述上拉電阻 的阻值和所述下拉電阻的阻值相同。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的RS485半雙工收發(fā)自動切換電路，其特征在于，所述上拉電阻 的阻值和所述下拉電阻的阻值相同均是1000歐姆。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的RS485半雙工收發(fā)自動切換電路，其特征在于，所述上拉電阻 的阻值和所述下拉電阻的阻值相同均是2000歐姆。
專利摘要本實用新型提供一種RS485半雙工收發(fā)自動切換電路，包括微處理器、RS485通信芯片和RS485總線；微處理器的數(shù)據(jù)接收管腳連接RS485通信芯片的接收器輸出端；微處理器的數(shù)據(jù)發(fā)送管腳通過限流電阻連接三極管的基極；三極管的集電極連接RS485通信芯片的接收器輸出使能端和發(fā)送器輸出使能端，同時通過第三電阻連接電源；三極管的發(fā)射極接地；RS485通信芯片的發(fā)送器輸入端接地；RS485通信芯片的A管腳通過上拉電阻連接電源；RS485通信芯片的B管腳通過下拉電阻接地。本實用新型提供的RS485半雙工收發(fā)自動切換電路可以自動切換發(fā)送和接收工作狀態(tài)。
文檔編號H04L12/40GK201557127SQ20092027972
公開日2010年8月18日 申請日期2009年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月19日
發(fā)明者徐罕聰, 胡玉斌, 韓大慶 申請人:北京東方信聯(lián)科技有限公司