專(zhuān)利名稱(chēng)：雙路全冗余串行接口、光端機(jī)及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及串行信號(hào)冗余傳輸領(lǐng)域，特別是雙路串行信號(hào)自動(dòng)全冗余透明傳輸?shù)?接口，以及采用該接口的光端機(jī)與光傳輸系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
關(guān)于串行信號(hào)的冗余傳輸，目前實(shí)現(xiàn)雙路串行信號(hào)冗余傳輸?shù)募夹g(shù)主要有以下3 種，均以RS422為例
a)偽冗余方式
如圖1，兩路RS422信號(hào)分別通過(guò)光端機(jī)1 (光端機(jī)2)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，通過(guò)光纖傳輸?shù)?光端機(jī)3 (光端機(jī)4)，再轉(zhuǎn)換為RS422信號(hào)，連接到一個(gè)“2合1設(shè)備”。光端機(jī)是將光信號(hào) 轉(zhuǎn)變?yōu)殡姎庑盘?hào)的設(shè)備，對(duì)透明傳輸沒(méi)有影響。該方式有兩路RS422信號(hào)傳輸，光端機(jī)3 (光端機(jī)4)輸出的RS422信號(hào)均連接到 “2合1設(shè)備”，該設(shè)備將兩路信號(hào)合成一路信號(hào)；其中“2合1設(shè)備”仍然是RS422信號(hào)傳輸 中的單點(diǎn)設(shè)備，整個(gè)鏈路沒(méi)有形成全部的雙冗余，因此稱(chēng)作偽冗余方式。該冗余方式線(xiàn)若“2 合1設(shè)備”出現(xiàn)故障則整個(gè)傳輸鏈路中斷。b)協(xié)議轉(zhuǎn)換的冗余方式
實(shí)現(xiàn)方式如圖2所示，與圖1不同在于，RS422信號(hào)與光端機(jī)之間設(shè)有協(xié)議轉(zhuǎn)換器。該 方式中將RS422信號(hào)進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換。例如轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)的協(xié)議進(jìn)行傳輸，通過(guò)以太網(wǎng)的一些特性實(shí)現(xiàn)RS422信號(hào)的冗 余傳輸。此種實(shí)現(xiàn)方式雖然也比較好的實(shí)現(xiàn)了 RS422信號(hào)的冗余傳輸，但是方案復(fù)雜，實(shí)現(xiàn) 成本高。由于以太網(wǎng)的非實(shí)時(shí)性傳輸可能造成對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高的RS422信號(hào)傳輸延時(shí)增 大且不可控。另外，實(shí)現(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換時(shí)需要對(duì)RS422的數(shù)據(jù)包進(jìn)行處理，識(shí)別出數(shù)據(jù)凈荷，需 要知道RS422的幀格式，因此無(wú)法對(duì)RS422信號(hào)進(jìn)行完全透明傳輸。c)軟件或人工控制的冗余方式
實(shí)現(xiàn)方式如圖3所示，與圖1的區(qū)別在于，該方式用開(kāi)關(guān)替代了圖1中的“2合1設(shè)備”。該方式由兩套獨(dú)立的單路RS422光傳輸鏈路組成由軟件或操作人員判斷每條鏈 路的狀態(tài)，并控制開(kāi)關(guān)切換至其中一路。若由人工切換則并不能稱(chēng)作自動(dòng)冗余，若用軟件控 制則同樣增加了產(chǎn)品的復(fù)雜性，降低可靠性，且開(kāi)關(guān)同樣是單點(diǎn)設(shè)備，不是完全冗余。如圖4所示為當(dāng)前能夠?qū)崿F(xiàn)的一種冗余方式，其中A—C，B-D兩路是獨(dú)立的RS422 通信方式。但在數(shù)據(jù)終端A、B與數(shù)據(jù)終端C、D之間沒(méi)有聯(lián)系。如果某一數(shù)據(jù)終端是一個(gè)設(shè) 備，即要合并雙路全冗余串行信號(hào)，現(xiàn)有技術(shù)顯然是無(wú)能為力的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種雙路全冗余串行接口、光端機(jī)及系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有技 術(shù)不能合并雙路串行信號(hào)進(jìn)行全冗余傳輸?shù)膯?wèn)題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案是雙路全冗余串行接口，包括兩路相互獨(dú)立的串行接口，每路串行接口均包括接收驅(qū)動(dòng)器與發(fā)送驅(qū)動(dòng)器，每路串行接口均設(shè)有一個(gè)控 制電路，每路的控制電路均包括第一輸入端、第二輸入端兩個(gè)輸入端與一個(gè)輸出端，所述 控制電路的輸出端連接本路的發(fā)送驅(qū)動(dòng)器的一個(gè)使能端，第一輸入端連接本路的發(fā)送驅(qū) 動(dòng)器輸入端，第二輸入端通過(guò)光耦連接另一路的發(fā)送驅(qū)動(dòng)器的輸入端；上述控制電路的 輸出端信號(hào)、第一輸入端信號(hào)、第二輸入端信號(hào)分別記為z、X、Y，控制電路實(shí)現(xiàn)邏輯為進(jìn)一步的，所述控制電路包括一個(gè)或門(mén)與一個(gè)非門(mén)，或門(mén)輸出端連接所述控制電 路的輸出端，或門(mén)的一個(gè)輸入端連接到非門(mén)的輸出端，非門(mén)的輸入端連接所述控制電路的 第一輸入端，或門(mén)的另一個(gè)輸入端連接到所述控制電路的第二輸入端。進(jìn)一步的，所述兩路串行接口的發(fā)送驅(qū)動(dòng)器的輸出端對(duì)應(yīng)短接，接收驅(qū)動(dòng)器的輸 入端也對(duì)應(yīng)短接。進(jìn)一步的，所述串行接口符合RS422、RS485或RS232標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明的另一種方案是一種雙路全冗余光端機(jī)，包括兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換接口，每個(gè)光 電轉(zhuǎn)換接口的電氣側(cè)均連接有串行接口，每路串行接口均包括接收驅(qū)動(dòng)器與發(fā)送驅(qū)動(dòng)器， 每路串行接口均設(shè)有一個(gè)控制電路，每路的控制電路均包括第一輸入端、第二輸入端兩個(gè) 輸入端與一個(gè)輸出端，所述控制電路的輸出端連接本路的發(fā)送驅(qū)動(dòng)器的一個(gè)使能端，第一 輸入端連接本路的發(fā)送驅(qū)動(dòng)器輸入端，第二輸入端通過(guò)光耦連接另一路的發(fā)送驅(qū)動(dòng)器的輸 入端；上述控制電路的輸出端信號(hào)、第一輸入端信號(hào)、第二輸入端信號(hào)分別記為ζ、X、Y，控 制電路實(shí)現(xiàn)邏輯為ζ=!"+.} 進(jìn)一步的，所述控制電路包括一個(gè)或門(mén)與一個(gè)非門(mén)，或門(mén)輸出端連接所述控制電 路的輸出端，或門(mén)的一個(gè)輸入端連接到非門(mén)的輸出端，非門(mén)的輸入端連接所述控制電路的 第一輸入端，或門(mén)的另一個(gè)輸入端連接到所述控制電路的第二輸入端。進(jìn)一步的，所述兩路串行接口的發(fā)送驅(qū)動(dòng)器的輸出端對(duì)應(yīng)短接，接收驅(qū)動(dòng)器的輸 入端也對(duì)應(yīng)短接。進(jìn)一步的，所述串行接口符合RS422、RS485或RS232標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明的又一種方案是一種雙路自動(dòng)全冗余透明光傳輸系統(tǒng)，包括兩臺(tái)雙路全 冗余光端機(jī)，每臺(tái)光端機(jī)均包括兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換接口，每個(gè)光電轉(zhuǎn)換接口的電氣側(cè)均連接有 串行接口，每路串行接口均包括接收驅(qū)動(dòng)器與發(fā)送驅(qū)動(dòng)器，每路串行接口均設(shè)有一個(gè)控制 電路，每路的控制電路均包括第一輸入端、第二輸入端兩個(gè)輸入端與一個(gè)輸出端，所述控制 電路的輸出端連接本路的發(fā)送驅(qū)動(dòng)器的一個(gè)使能端，第一輸入端連接本路的發(fā)送驅(qū)動(dòng)器輸 入端，第二輸入端通過(guò)光耦連接另一路的發(fā)送驅(qū)動(dòng)器的輸入端；上述控制電路的輸出端信 號(hào)、第一輸入端信號(hào)、第二輸入端信號(hào)分別記為Ζ、X、Y，控制電路實(shí)現(xiàn)邏輯為； 一臺(tái)雙路全冗余光端機(jī)的兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換接口的光信號(hào)側(cè)通過(guò)光纜分別對(duì)應(yīng)連接另一臺(tái)光 端機(jī)兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換接口的光信號(hào)側(cè)；所述每臺(tái)光端機(jī)的兩路串行接口的發(fā)送驅(qū)動(dòng)器的輸出 端對(duì)應(yīng)短接，接收驅(qū)動(dòng)器的輸入端也對(duì)應(yīng)短接。進(jìn)一步的，所述串行接口符合RS422、RS485或RS232標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明的三種方案的核心在于雙路全冗余串行接口，通過(guò)將該接口串行總線(xiàn)對(duì)應(yīng) 短接，以及擴(kuò)展，即可得到光端機(jī)與系統(tǒng)。通過(guò)所述的控制電路，為串行接口的發(fā)送驅(qū)動(dòng)器增加一個(gè)控制使能信號(hào)，當(dāng)兩路信號(hào)都有效時(shí)，對(duì)應(yīng)的兩控制使能信號(hào)均有效；當(dāng)兩路信號(hào) 都故障或空閑時(shí)，兩控制使能信號(hào)也均有效；兩路信號(hào)中一路故障或空閑，另一路有效時(shí)， 故障或空閑路的控制使能信號(hào)無(wú)效，有效路的控制使能信號(hào)有效。所以，該雙路全冗余串行 接口、光端機(jī)及系統(tǒng)，能夠自動(dòng)屏蔽無(wú)效傳輸通道，不會(huì)導(dǎo)致傳輸誤碼，實(shí)現(xiàn)真正的全冗余 傳輸；不借助其他單點(diǎn)設(shè)備和其他協(xié)議轉(zhuǎn)換設(shè)備，傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性強(qiáng)，是完全的透明傳輸，而 且本方法輔助裝置少，實(shí)現(xiàn)方便，成本低，可靠性高。


圖1是偽冗余方式示意圖； 圖2是協(xié)議轉(zhuǎn)換冗余方式示意圖； 圖3是控制冗余方式示意圖； 圖4是兩路獨(dú)立通信方式示意圖； 圖5是直接短接RS422信號(hào)電路圖； 圖6是產(chǎn)生使能信號(hào)的控制電路圖； 圖7是雙邊合并方式的示意圖； 圖8是單邊合并方式的示意圖； 圖9是獨(dú)立傳輸方式的示意圖； 圖10是RS422標(biāo)準(zhǔn)光端機(jī)； 圖11是RS485標(biāo)準(zhǔn)光端機(jī)； 圖12是RS232標(biāo)準(zhǔn)光端機(jī)；
DA是電路板A的串行數(shù)據(jù)，DB是電路板B的串行數(shù)據(jù)，“G”表示發(fā)送驅(qū)動(dòng)器，“R”表示 接收驅(qū)動(dòng)器，ENA是電路板A的控制使能信號(hào)，ENB是電路板B的控制使能信號(hào)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的方法做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。實(shí)施例均以RS422標(biāo)準(zhǔn)為 例，RS485、RS232標(biāo)準(zhǔn)可以直接套用，不再贅述。串行接口實(shí)施例
本專(zhuān)利中雙路RS422冗余的關(guān)鍵技術(shù)是如何將兩路獨(dú)立的RS422信號(hào)直接用導(dǎo)線(xiàn)將相 同信號(hào)短接而不影響性能指標(biāo)。在不進(jìn)行任何處理的情況下，如果直接短接RS422總線(xiàn)，如 圖5所示，當(dāng)電路板A傳輸有效的“0”電平而電路板傳B輸空閑的“1”電平且兩個(gè)電路板 的RS422信號(hào)短接時(shí)，最終的RS422總線(xiàn)上將無(wú)法得到有效的“0”電平，導(dǎo)致傳輸誤碼。為了實(shí)現(xiàn)上述關(guān)鍵技術(shù)我們?cè)陔娐分屑尤肓巳鐖D6的控制電路(圖6中為電路板A 的控制電路，整個(gè)光端機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖10所示)。ENA與ENB接到對(duì)應(yīng)發(fā)送驅(qū)動(dòng)器的使能端。 當(dāng)ENA= “ 1，，時(shí)允許電路板A的RS422信號(hào)輸出，當(dāng)ENA= “0”時(shí)使電路板A的RS422信號(hào) 輸出為高阻態(tài)；同理，當(dāng)ENB= “1”時(shí)允許電路板B的RS422信號(hào)輸出，當(dāng)ENB= “0”時(shí)使電 路板B的RS422信號(hào)輸出為高阻態(tài)，通過(guò)控制電路可以使兩個(gè)電路板協(xié)調(diào)工作，能夠使兩個(gè) 獨(dú)立的RS422接口直接短接。電路板A與電路板B之間的信號(hào)需要發(fā)送到對(duì)方，由于A板和B板間的參考地相 互隔離，因此在兩塊板之間進(jìn)行信號(hào)互聯(lián)時(shí)需要將信號(hào)本身的參考電平信號(hào)也進(jìn)行傳輸，并在另外一塊板上采取耦合措施，對(duì)信號(hào)進(jìn)行參考電平轉(zhuǎn)換。如圖所示，每塊板上均設(shè)有用 于隔離耦合信號(hào)的光耦器件。由圖6電路我們可以得到如下真值表(以A板為例)
權(quán)利要求
1.雙路全冗余串行接口，包括兩路相互獨(dú)立的串行接口，每路串行接口均包括 接收驅(qū)動(dòng)器與發(fā)送驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，每路串行接口均設(shè)有一個(gè)控制電路，每路的 控制電路均包括第一輸入端、第二輸入端兩個(gè)輸入端與一個(gè)輸出端，所述控制電路的 輸出端連接本路的發(fā)送驅(qū)動(dòng)器的一個(gè)使能端，第一輸入端連接本路的發(fā)送驅(qū)動(dòng)器輸 入端，第二輸入端通過(guò)光耦連接另一路的發(fā)送驅(qū)動(dòng)器的輸入端；上述控制電路的輸出 端信號(hào)、第一輸入端信號(hào)、第二輸入端信號(hào)分別記為z、X、Y，控制電路實(shí)現(xiàn)邏輯為Γ VlVMa 一 a * M ο
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙路全冗余串行接口，其特征在于，所述控制電路包括一個(gè) 或門(mén)與一個(gè)非門(mén)，或門(mén)輸出端連接所述控制電路的輸出端，或門(mén)的一個(gè)輸入端連接到非門(mén) 的輸出端，非門(mén)的輸入端連接所述控制電路的第一輸入端，或門(mén)的另一個(gè)輸入端連接到所 述控制電路的第二輸入端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙路全冗余串行接口，其特征在于，所述兩路串行接口的發(fā) 送驅(qū)動(dòng)器的輸出端對(duì)應(yīng)短接，接收驅(qū)動(dòng)器的輸入端也對(duì)應(yīng)短接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙路全冗余串行接口，其特征在于，所述串行接口符合 RS422、RS485 或 RS232 標(biāo)準(zhǔn)。
5.一種雙路全冗余光端機(jī)，其特征在于，包括兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換接口，每個(gè)光電轉(zhuǎn)換接口的 電氣側(cè)均連接有串行接口，每路串行接口均包括接收驅(qū)動(dòng)器與發(fā)送驅(qū)動(dòng)器，每路串行接口 均設(shè)有一個(gè)控制電路，每路的控制電路均包括第一輸入端、第二輸入端兩個(gè)輸入端與一個(gè) 輸出端，所述控制電路的輸出端連接本路的發(fā)送驅(qū)動(dòng)器的一個(gè)使能端，第一輸入端連接本 路的發(fā)送驅(qū)動(dòng)器輸入端，第二輸入端通過(guò)光耦連接另一路的發(fā)送驅(qū)動(dòng)器的輸入端；上述控 制電路的輸出端信號(hào)、第一輸入端信號(hào)、第二輸入端信號(hào)分別記為z、x、Y，控制電路實(shí)現(xiàn)邏輯為=Z = .JiJ°
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙路全冗余光端機(jī)，其特征在于，所述控制電路包括一個(gè)或 門(mén)與一個(gè)非門(mén)，或門(mén)輸出端連接所述控制電路的輸出端，或門(mén)的一個(gè)輸入端連接到非門(mén)的 輸出端，非門(mén)的輸入端連接所述控制電路的第一輸入端，或門(mén)的另一個(gè)輸入端連接到所述 控制電路的第二輸入端。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙路全冗余光端機(jī)，其特征在于，所述兩路串行接口的發(fā)送 驅(qū)動(dòng)器的輸出端對(duì)應(yīng)短接，接收驅(qū)動(dòng)器的輸入端也對(duì)應(yīng)短接。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙路全冗余光端機(jī)，其特征在于，所述串行接口符合RS422、 RS485 或 RS232 標(biāo)準(zhǔn)。
9.一種雙路自動(dòng)全冗余透明光傳輸系統(tǒng)，其特征在于，包括兩臺(tái)雙路全冗余光端機(jī)，每 臺(tái)光端機(jī)均包括兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換接口，每個(gè)光電轉(zhuǎn)換接口的電氣側(cè)均連接有串行接口，每路 串行接口均包括接收驅(qū)動(dòng)器與發(fā)送驅(qū)動(dòng)器，每路串行接口均設(shè)有一個(gè)控制電路，每路的控 制電路均包括第一輸入端、第二輸入端兩個(gè)輸入端與一個(gè)輸出端，所述控制電路的輸出端 連接本路的發(fā)送驅(qū)動(dòng)器的一個(gè)使能端，第一輸入端連接本路的發(fā)送驅(qū)動(dòng)器輸入端，第二輸 入端通過(guò)光耦連接另一路的發(fā)送驅(qū)動(dòng)器的輸入端；上述控制電路的輸出端信號(hào)、第一輸入 端信號(hào)、第二輸入端信號(hào)分別記為z、x、Y，控制電路實(shí)現(xiàn)邏輯為^Z = Iif;一臺(tái)雙路全冗余光端機(jī)的兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換接口的光信號(hào)側(cè)通過(guò)光纜分別對(duì)應(yīng)連接另一臺(tái)光端機(jī)兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換接口的光信號(hào)側(cè)；所述每臺(tái)光端機(jī)的兩路串行接口的發(fā)送驅(qū)動(dòng)器的輸出端對(duì)應(yīng)短接，接收驅(qū)動(dòng)器的輸入 端也對(duì)應(yīng)短接。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種雙路自動(dòng)全冗余透明光傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述串 行接口符合RS422、RS485或RS232標(biāo)準(zhǔn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及雙路全冗余串行接口、光端機(jī)及系統(tǒng)，核心在于雙路全冗余串行接口，通過(guò)將該接口串行總線(xiàn)對(duì)應(yīng)短接，以及擴(kuò)展，即可得到光端機(jī)與系統(tǒng)。通過(guò)在串行接口上對(duì)應(yīng)設(shè)置控制電路，為串行接口的發(fā)送驅(qū)動(dòng)器增加一個(gè)控制使能信號(hào)，當(dāng)兩路信號(hào)都有效時(shí)或都無(wú)效時(shí)，對(duì)應(yīng)的兩控制使能信號(hào)均有效；兩路信號(hào)中一路故障或空閑，另一路有效時(shí)，故障或空閑路的控制使能信號(hào)無(wú)效，有效路的控制使能信號(hào)有效。所以，該雙路全冗余串行接口、光端機(jī)及系統(tǒng)，能夠自動(dòng)屏蔽無(wú)效傳輸通道，不會(huì)導(dǎo)致傳輸誤碼，實(shí)現(xiàn)真正的全冗余傳輸。
文檔編號(hào)H04B10/14GK102142900SQ20111007698
公開(kāi)日2011年8月3日 申請(qǐng)日期2011年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月29日
發(fā)明者喬?hào)|旭, 李森, 陳志俊, 陳旭輝, 魏利民 申請(qǐng)人:中航光電科技股份有限公司