本實(shí)用新型屬于光通訊技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種可以安裝在RS485接口的光接口模組，具體來說就是在設(shè)備原有的RS485接口位置直接替換為嵌入式RS485光電模組，并且不需要改動(dòng)設(shè)備原有的外觀接口大小。
背景技術(shù)：
目前，在工業(yè)控制場合，RS485總線因其接口簡單，組網(wǎng)方便，傳輸距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。
通常的RS485（正規(guī)名稱是TIA/EIA-485-A）是使用平衡雙線連接的。一共三條線分別為信號正、信號負(fù)和地線。因?yàn)镽S485接口組成的半雙工網(wǎng)絡(luò)，一般只需二根連線（一般叫AB線），所以RS485接口均采用屏蔽雙絞線傳輸。
1)RS-485的電氣特性：邏輯“0”以AB兩線間的電壓差為+（2—6）V表示；邏輯“1”以AB兩線間的電壓差為-（2—6）V表示。
2)RS-485的數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mbps。
3)RS-485接口是采用平衡驅(qū)動(dòng)器和差分接收器的組合，抗共模干擾能力增強(qiáng)，即抗噪聲干擾性好。
4)RS-485接口的最大傳輸距離標(biāo)準(zhǔn)值為4000英尺（約1219米），而RS-485接口在總線上允許連接多達(dá)32個(gè)收發(fā)器。即具有多站能力,這樣用戶可以利用單一的RS-485接口方便地建立起設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。
5)在RS485通信網(wǎng)絡(luò)中一般采用的是主從通信方式，即一個(gè)主機(jī)帶多個(gè)從機(jī)。
但RS485在使用過程中存在有如下問題：
a)共模干擾問題：RS-485接口采用差分方式傳輸信號，并不需要相對于某個(gè)參照點(diǎn)來檢測信號，系統(tǒng)只需檢測兩線之間的電位差就可以了。但人們往往忽視了收發(fā)器有一定的共模電壓范圍，RS-485收發(fā)器共模電壓范圍為-7～+12V，只有滿足上述條件，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)才能正常工作。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)線路中共模電壓超出此范圍時(shí)就會影響通信的穩(wěn)定可靠，甚至損壞接口。
b)EMI(電磁兼容性)問題：發(fā)送驅(qū)動(dòng)器輸出信號中的共模部分需要一個(gè)返回通路，如沒有一個(gè)低阻的返回通道（信號地），信號中的共模部分就會以輻射的形式返回源端，整個(gè)總線就會像一個(gè)巨大的天線向外輻射電磁波。
c)在低速、短距離、無干擾的場合可以采用普通的雙絞線。在高速、長線傳輸時(shí)，則必須采用阻抗匹配（一般為120Ω）的RS485專用電纜，同時(shí)需要仔細(xì)調(diào)整兩端匹配電阻，否則系統(tǒng)工作不穩(wěn)定。
d)理論上，通信速率在100Kbps及以下時(shí)，RS485的最長傳輸距離可達(dá)1200米，但在實(shí)際應(yīng)用中傳輸?shù)木嚯x也因芯片及電纜的傳輸特性而所差異。
在需要高速、長距離傳輸、抑制共模干擾、減少EMI輻射時(shí)，一般采用光纖為傳播介質(zhì)，設(shè)備兩端各加一個(gè)RS485光電轉(zhuǎn)換器，多模光纖的傳輸距離1公里以內(nèi)，單模光纖傳輸距離可達(dá)50公里。通用的RS485光電轉(zhuǎn)換器體積較大，需要外置，使用不方便。
針對這種情況，我們設(shè)計(jì)一種嵌入式RS485光電轉(zhuǎn)換模組，用戶只要將此模塊直接安裝在原來RS485接口位置，就可以讓設(shè)備之間光纖連接。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型的目的是針對上述問題，提出一種嵌入式RS485光電轉(zhuǎn)換模組。本實(shí)用新型在設(shè)備原有的RS485接口位置直接安裝嵌入式RS485光電轉(zhuǎn)換模組，基本不需要改變設(shè)備原有的外觀接口，可以直接將原有RS485電接口轉(zhuǎn)換為RS485光纖接口，大大減少了原先具有RS485接口的設(shè)備升級為光接口的技術(shù)難度。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：
一種嵌入式RS485信號光電轉(zhuǎn)換模組，它包括光接口、WDM復(fù)用器、發(fā)光器、收光器、TTL高速比較器、TTL驅(qū)動(dòng)電路、MCU處理器、RS485收發(fā)芯片以及外部接口接插件，所述的嵌入式RS485信號光電轉(zhuǎn)換模組的光接口的一端連接外部光纖，光接口的另一端連接WDM復(fù)用器，WDM復(fù)用器解復(fù)用的兩路光信號分別連接發(fā)光器、收光器對應(yīng)的一組不同波長的光信號端口，前述發(fā)光器、收光器的電信號接口分別連接TTL驅(qū)動(dòng)電路輸出端和TTL高速比較器的信號輸入端，TTL驅(qū)動(dòng)電路輸入端和TTL高速比較器的信號輸出端均與MCU處理器的對應(yīng)端口連接，MCU處理器與RS485收發(fā)芯片的一組TTL數(shù)據(jù)收、發(fā)端相連，RS485收發(fā)芯片連接外部接口接插件，作為RS485信號的輸入和輸出。
本實(shí)用新型還包括同步時(shí)鐘模塊和信號指示燈，所述的同步時(shí)鐘模塊和信號指示燈均與MCU處理器的對應(yīng)時(shí)鐘信號端相連，前述同步時(shí)鐘模塊用于提供MCU處理器的工作時(shí)鐘、TTL輸入和輸出信號同步時(shí)鐘。
本實(shí)用新型的外部接口接插件采用通用接插件排陣，用于連接原有的RS485接口。
本實(shí)用新型的光接口采用FC、SC、ST光口。
本實(shí)用新型的信號指示燈包括電信號指示燈和光信號指示燈，MCU處理器輸出電信號顯示端和光信號顯示端分別連接電信號指示燈和光信號指示燈。
本實(shí)用新型的模組屬于嵌入式設(shè)備，能夠直接安裝在原有的RS485接口位置。
本實(shí)用新型的有益效果：
本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)大大減少了原先具有RS485接口的設(shè)備升級為光接口的技術(shù)難度，節(jié)省設(shè)備通信模塊的開發(fā)時(shí)間，同時(shí)提高了穩(wěn)定性和一致性。
附圖說明
圖1是本實(shí)用新型的原理框圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。
如圖1所示，首先設(shè)計(jì)一個(gè)接插件接口P1（3針接插件排針），與原有的RS485接口PINtoPIN連接，這樣模組可以直接焊接在原有的RS485器件位置，可以將外設(shè)RS485信號引入到模組內(nèi)；信號進(jìn)入模塊以后被連接到RS485收發(fā)芯片U1，通過RS485收發(fā)芯片，RS485的差分信號被轉(zhuǎn)換為TTL信號，TTL信號被送入MCU處理器U2，MCU處理器對信號進(jìn)行同步、調(diào)相、驗(yàn)證等處理，并且對信號傳輸方向作出判定，對于需要通過光纖輸出的信號，則傳輸給TTL驅(qū)動(dòng)電路D1，TTL驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)發(fā)光器T2 (波長為λ2)，送入WDM復(fù)用器F1，復(fù)用器的光信號連接到光接口J1輸出。
從光接口J1輸入的光信號(波長為λ1)被耦合進(jìn)了WDM復(fù)用器F1，該波長λ2被分離出來后送入收光器（T1），收光器將光信號轉(zhuǎn)換為TTL信號，TTL信號被送入TTL高速比較器D2，TTL高速比較器輸出的信號被送入MCU處理器U2，MCU處理器對信號進(jìn)行同步、調(diào)相、解碼處理，然后將TTL數(shù)據(jù)信號和傳輸控制方向信號送給RS485收發(fā)芯片U1，RS485收發(fā)芯片將TTL信號轉(zhuǎn)換成RS485差分信號，連接到接插件排陣P1輸出。
本實(shí)用新型RS485光電轉(zhuǎn)換模塊包括光接口（可選用標(biāo)準(zhǔn)的FC、ST、SC光纖接口）、WDM（ 采用通用的2波長光波片）、發(fā)光器（可以選用臺灣光環(huán)的TMC-1C31-000）、收光器（可以選用臺灣光環(huán)的 TME-3F42-008）、TTL高速比較器（可以選用TI公司的TLV3501），TTL驅(qū)動(dòng)電路D1（可以選用TI公司的SN74LVC1G14），RS485收發(fā)芯片（可以選用TI公司的sn65hvd1780、sn65lbc176a芯片）、MCU處理器（ Xilinx 公司的XC9536），電接口接插件（選用市場通用3針排針）、時(shí)鐘晶振（選用表貼的 27MHZ晶振），LED顯示（選用市場通用表貼LED顯示）。
本實(shí)用新型的工作過程是：
如圖1所示，首先設(shè)計(jì)一個(gè)接插件接口P1（3針接插件排針），與原有的RS485接口PINtoPIN連接，這樣模組可以直接焊接在原有的RS485器件位置，可以將外設(shè)RS485信號引入到模組內(nèi)；信號進(jìn)入模塊以后被連接到RS485收發(fā)芯片U1，通過RS485收發(fā)芯片，RS485的差分信號被轉(zhuǎn)換為TTL信號，TTL信號被送入MCU處理器U2，MCU處理器對信號進(jìn)行同步、調(diào)相、驗(yàn)證等處理，判定信號傳輸方向，對于需要通過光纖輸出的信號，則傳輸給TTL驅(qū)動(dòng)電路D1，TTL驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)發(fā)光器T2發(fā)光(波長為λ2)，送入WDM復(fù)用器F1，復(fù)用器的光信號連接到光接口J1輸出。
從光接口J1輸入的光信號(波長為λ1)被耦合進(jìn)了WDM復(fù)用器F1，該波長λ1被分離出來后送入收光器（T1），收光器將光信號轉(zhuǎn)換為TTL信號，TTL信號被送入TTL高速比較器D2，TTL高速比較器輸出的信號被送入MCU處理器U2，對信號進(jìn)行同步、調(diào)相、解碼處理，然后將數(shù)據(jù)信號和傳輸控制方向信號送給RS485收發(fā)芯片U1，RS485收發(fā)芯片將TTL信號轉(zhuǎn)換成RS485差分信號，連接到接插件排陣P1輸出。
MCU處理器同時(shí)輸出兩路指示燈，分別用于指示光信號輸出和RS485信號輸入的工作狀態(tài)。
同步網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘采用27MHZ的時(shí)鐘，被送入MCU處理器芯片，作為MCU的工作時(shí)鐘，在MCU處理器芯片內(nèi)部進(jìn)行輸入和輸出信號的同步及鎖相。
以上內(nèi)容描述了本實(shí)用新型的基本原理、主要特征及優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界。
本實(shí)用新型未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。