本發(fā)明涉及一種總線裝置。

背景技術(shù)：

總線是在各個(gè)設(shè)備之間傳送信息的公共通信干線，其是由導(dǎo)線組成的傳輸線束。為了能通過總線來傳送信息，設(shè)備通常裝備有總線裝置，并通過控制所裝備的總線裝置在總線上發(fā)送和/或接收信息。

目前典型的總線標(biāo)準(zhǔn)包括RS323、RS485等，但這些總線標(biāo)準(zhǔn)所能支持的有效通信距離是有限的。例如，總線標(biāo)準(zhǔn)RS485僅能支持1.5公里的有效通信距離。

為了延長總線的有效通信距離，人們已經(jīng)提出一些解決方案。例如，使用光纖作為總線來延長總線的有效通信距離，但這種解決方案的成本比較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

考慮到現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種總線裝置，其能夠以較低的成本來延長總線的有效通信距離。

按照本發(fā)明實(shí)施例的一種總線裝置一種總線裝置，其借助多個(gè)電平在總線上發(fā)送信息，所述總線裝置至少包括：高位開關(guān)模塊，其具有控制端、輸入端和輸出端，其中所述輸入端和所述輸出端分別連接所述總線裝置的電源輸入端和可與所述總線連接的第一點(diǎn)；低位開關(guān)模塊，其具有控制端、輸入端和輸出端，其中所述低位開關(guān)模塊的輸入端和輸出端分別連接在所述第一點(diǎn)和所述總線裝置的接地端；第一電阻，連接在所述第一點(diǎn)和地之間；充電模塊，其連接到所述第一點(diǎn)；以及，控制模塊，用于基于被提供給所述高位開關(guān)模塊的控制端和所 述低位開關(guān)模塊的控制端的控制信號來控制所述充電模塊向所述總線提供電流。

其中，所述多個(gè)電平包括第一電平、第二電平和第三電平，所述第二電平大于所述第一電平且小于所述第三電平，以及，所述控制模塊進(jìn)一步用于當(dāng)根據(jù)所述控制信號檢測到所述總線裝置向所述總線提供的電平從所述第一電平變?yōu)樗龅诙娖綍r(shí)，向所述充電模塊提供充電指令信號以控制所述充電模塊向所述總線提供電流。

其中，所述控制模塊還用于當(dāng)根據(jù)所述控制信號檢測到所述總線裝置向所述總線提供的電平不是從所述第一電平變?yōu)樗龅诙娖綍r(shí)，停止向所述充電模塊提供充電指令信號以控制所述充電模塊停止向所述總線提供電流。

其中，所述高位開關(guān)模塊至少包括第一可控開關(guān)器件和第二電阻，其中，所述第一可控開關(guān)器件的控制端、輸入端和輸出端分別連接所述高位開關(guān)模塊的控制端、輸入端和輸出端，以及，所述第二電阻的兩端分別連接所述高位開關(guān)模塊的輸入端和輸出端，以及，所述低位開關(guān)模塊包括第二可控開關(guān)器件和第三電阻，其中，所述第三電阻的兩端分別連接所述高位開關(guān)模塊的輸入端和所述第二可控開關(guān)器件的輸入端，以及，所述第二可控開關(guān)器件的控制端和輸出端分別連接所述低位開關(guān)模塊的控制端和輸出端。

其中，所述第一電阻的電阻值大于所述第三電阻的電阻值。

其中，所述充電模塊包括電源模塊和第三可控開關(guān)器件，其中，所述電源模塊經(jīng)由所述第三可控開關(guān)器件連接到所述第一點(diǎn)，所述第三可控開關(guān)器件的控制端連接到所述控制模塊，并當(dāng)從所述控制模塊接收到所述充電指令信號時(shí)，所述第三開關(guān)元件處于導(dǎo)通狀態(tài)以使得所述電源模塊經(jīng)由所述第一點(diǎn)向所述總線提供電流。

其中，所述第三電阻的電阻值小于100歐姆。

其中，當(dāng)檢測所述控制信號發(fā)現(xiàn)所述第一可控開關(guān)器件處于關(guān)斷狀態(tài)而所述第二可控開關(guān)器件從處于導(dǎo)通狀態(tài)變?yōu)樘幱陉P(guān)斷狀態(tài)時(shí)，所述控制模塊確定所述總線裝置向所述總線提供的電平從所述第一電平變?yōu)樗龅诙娖健?/p>

從以上描述可以看出，本發(fā)明實(shí)施例的總線裝置包括充電模塊和控制模塊，并且該控制模塊在總線裝置向總線提供的電平從作為低電平的第一電平變?yōu)樽鳛橹虚g電平的第二電平時(shí)控制充電模塊向總線提供電流，從而總線的整個(gè)線路更快到達(dá)第二電平，因而減小了總線的電平轉(zhuǎn)換時(shí)間常數(shù)，延長了總線的有效通信距離，而且，總線裝置所包括的充電模塊和控制模塊成本很低，因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例以較低的成本延長了總線的有效通信距離。

附圖說明

本發(fā)明的其它特征、特點(diǎn)、益處和優(yōu)點(diǎn)通過以下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述將變得更加顯而易見。

圖1示出了現(xiàn)有的總線裝置的示意圖。

圖2示出了按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的總線裝置的示意圖。

具體實(shí)施方式

在詳細(xì)描述本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例之前，下面首先分析影響總線的有效通信距離的因素。

圖1示出了現(xiàn)有的總線裝置的示意圖。如圖1所示，總線裝置10具有可與電源連接的電源輸入端A、點(diǎn)B和可與地連接的接地端C?？偩€裝置10通過點(diǎn)B連接到總線T。

總線裝置10包括高位開關(guān)模塊20、低位開關(guān)模塊30、電阻40和接收模塊50。

高位開關(guān)模塊20具有控制端I11、輸入端I12和輸出端I13，并且連接在總線裝置10的電源輸入端A和點(diǎn)B之間，即高位開關(guān)模塊20的輸入端I12和輸出端I13分別連接到總線裝置10的電源輸入端A和點(diǎn)B。高位開關(guān)模塊20包括可控開關(guān)器件Q1、二極管D1和電阻R1。二極管D1和電阻R1串聯(lián)在一起，并且串聯(lián)在一起的二極管D1和電阻R1的兩端分別連接到高位開關(guān)模塊20的輸入端I12和輸 出端I13。可控開關(guān)器件Q1的控制端、輸入端和輸出端分別連接到高位開關(guān)模塊20的控制端I11、輸入端I12和輸出端I13。電阻R1的電阻值是2000歐姆。

低位開關(guān)模塊30具有控制端I21、輸入端I22和輸出端I23，并且連接在點(diǎn)B和總線裝置10的接地端C之間，即低位開關(guān)模塊30的輸入端I22和輸出端I23分別連接到點(diǎn)B和總線裝置10的接地端C。低位開關(guān)模塊30可以包括電阻R2和可控開關(guān)器件Q2。電阻R2與可控開關(guān)器件Q2串聯(lián)，具體地，電阻R2的兩端分別連接到低位開關(guān)模塊30的輸入端I22和可控開關(guān)器件Q2的輸入端，可控開關(guān)器件Q2的控制端和輸出端分別連接到低位開關(guān)模塊30的控制端I21和輸出端I23。電阻R2的電阻值是100歐姆。

電阻40連接在點(diǎn)B和地之間。其中，電阻40的電阻值大于電阻R2的電阻值。例如，電阻40的電阻值是2000歐姆。

接收模塊50連接到點(diǎn)B。當(dāng)總線裝置10處于信息接收階段時(shí)，接收模塊50經(jīng)由點(diǎn)B從總線T上接收信息并把所接收的信息發(fā)送給裝備了總線裝置10的設(shè)備。

當(dāng)總線裝置10處于信息發(fā)送階段時(shí)，裝備了總線裝置10的設(shè)備將向總線裝置10中的可控開關(guān)器件Q1和Q2的控制端(即高位開關(guān)模塊20的控制端I11和低位開關(guān)模塊30的控制端I21)發(fā)送控制信號以控制可控開關(guān)器件Q1和Q2導(dǎo)通(ON)或關(guān)斷(OFF)，從而經(jīng)由點(diǎn)B向總線T提供用于表示不同信息的不同電平以實(shí)現(xiàn)在總線T上發(fā)送信息。其中，可控開關(guān)器件Q1和Q2受控制而使得總線裝置10經(jīng)由點(diǎn)B向總線T提供的電平包括低電平(第一電平)F1、中間電平(第二電平)F2和高電平(第三電平)F3，中間電平F2大于低電平F1且小于高電平F3。其中，如果可控開關(guān)器件Q1關(guān)斷(OFF)和可控開關(guān)器件Q2導(dǎo)通(ON)，則總線裝置10經(jīng)由點(diǎn)B向總線T提供低電平F1。如果可控開關(guān)器件Q1關(guān)斷(OFF)和可控開關(guān)器件Q2關(guān)斷(OFF)，則總線裝置10經(jīng)由點(diǎn)B向總線T提供中間電平F2。如果可控開關(guān)器件Q1導(dǎo)通(ON)和可控開關(guān)器件Q2關(guān)斷(OFF)， 則總線裝置10經(jīng)由點(diǎn)B向總線T提供高電平F3。

當(dāng)在總線T上發(fā)送信息時(shí)，總線裝置10經(jīng)由點(diǎn)B在總線T上產(chǎn)生四種電平轉(zhuǎn)換，即：(Ⅰ)從高電平F3變換為低電平F1；(Ⅱ)從低電平F1變換為中間電平F2；(Ⅲ)從中間電平F2變換為高電平F3；以及，(Ⅳ)從低電平F1變換為高電平F3。

總線T在電路分析上可以等效為串聯(lián)在一起的電阻R0和電容C0。假設(shè)總線裝置10連接在總線T的其中一端，而用于接收總線裝置10發(fā)出的信息的接收設(shè)備JS(未示出)連接在總線T的另一端，那么由于總線T所具有的電容C0的影響，總線裝置10在總線T的該其中一端上從其中一電平變?yōu)榱硪浑娖綍r(shí)該另一電平需要經(jīng)過一些時(shí)間才能傳遞到總線T的該另一端上從而到達(dá)接收設(shè)備JS，其中，該所需的時(shí)間稱為總線的電平轉(zhuǎn)換時(shí)間常數(shù)?？偩€的有效通信距離與總線的電平轉(zhuǎn)換時(shí)間常數(shù)有關(guān)，其中，總線的電平轉(zhuǎn)換時(shí)間常數(shù)越小，則總線的有效通信距離越長。

具體地，對于前述第Ⅰ種電平轉(zhuǎn)換，總線的電平轉(zhuǎn)換時(shí)間常數(shù)為[R2+R0]*C0；對于前述第Ⅱ種電平轉(zhuǎn)換，總線的電平轉(zhuǎn)換時(shí)間常數(shù)為[R1+R0]*C0；對于前述第Ⅲ種電平轉(zhuǎn)換，總線的電平轉(zhuǎn)換時(shí)間常數(shù)為[R1(ON)+R0]*C0；對于前述第Ⅳ種電平轉(zhuǎn)換，總線的電平轉(zhuǎn)換時(shí)間常數(shù)為[R1(ON)+R0]*C0。其中，以上計(jì)算時(shí)間常數(shù)的公式中使用的R1、R2、R0、C0和R1(ON)分別表示電阻R1的電阻值、電阻R2的電阻值、總線T的電阻值、總線T的電容值和可控開關(guān)器件Q1在導(dǎo)通狀態(tài)下的電阻值。在總線已選定的情況下，總線的電阻R0和電容C0通常是固定不變的，以及，可控開關(guān)器件在導(dǎo)通狀態(tài)下的電阻值通常很小，可以忽略不計(jì)。因此，對于前述第Ⅲ種和第Ⅳ種電平轉(zhuǎn)換，總線的電平轉(zhuǎn)換時(shí)間常數(shù)很難再減小。對于前述第Ⅰ種和第Ⅱ種電平轉(zhuǎn)換，如果能減小或消除電阻R1和電阻R2對總線的電平轉(zhuǎn)換時(shí)間常數(shù)的影響，那么就能減小總線的電平轉(zhuǎn)換時(shí)間常數(shù)，從而延長總線的有效通信距離。

基于以上分析，發(fā)明人做出了本發(fā)明，其以較低成本通過減小或 消除電阻R1和電阻R2對總線的電平轉(zhuǎn)換時(shí)間常數(shù)的影響來減小總線的電平轉(zhuǎn)換時(shí)間常數(shù)，從而延長總線的有效通信距離。

現(xiàn)在參見圖2，其示出了按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的總線裝置的示意圖。如圖2所示，總線裝置200包括高位開關(guān)模塊300、低位開關(guān)模塊400、電阻500、充電模塊600、控制模塊700和接收模塊800。與圖1中的總線裝置10相同，總線裝置200也是借助低電平(第一電平)F1、中間電平(第二電平)F2和高電平(第三電平)F3這三個(gè)電平在總線T上傳輸信息。

高位開關(guān)模塊300連接在總線裝置200的電源輸入端D與點(diǎn)E之間，其中，總線裝置200經(jīng)由點(diǎn)E連接到總線T。高位開關(guān)模塊300與圖1中的高位開關(guān)模塊20完全相同，在此省略對其的詳細(xì)描述。

低位開關(guān)模塊400連接在點(diǎn)E和總線裝置200的接地端F之間。低位開關(guān)模塊400的結(jié)構(gòu)與圖1中的低位開關(guān)模塊30的結(jié)構(gòu)相同，但低位開關(guān)模塊400的電阻R2的電阻值比圖1中的低位開關(guān)模塊30的電阻R2的電阻值小，即低位開關(guān)模塊400的電阻R2的電阻值小于100歐姆，優(yōu)選為5歐姆。

電阻500連接在點(diǎn)E和地之間。其中，電阻500的電阻值大于低位開關(guān)模塊400的電阻R2的電阻值。例如，電阻500的電阻值可以是2000歐姆。

充電模塊600連接到點(diǎn)E和控制模塊700，用于當(dāng)從控制模塊700接收到充電指令信號時(shí)，經(jīng)由點(diǎn)E向總線T提供電流。

充電模塊600可以包括電源模塊610和可控開關(guān)器件640，其中，電源模塊610經(jīng)由可控開關(guān)器件640連接到點(diǎn)E，即可控開關(guān)器件640的輸入端和輸出端分別連接電源模塊610和點(diǎn)E，并且，可控開關(guān)器件640的控制端連接到控制模塊700。電源模塊610可以是利用電池提供電源，或者從裝備總線裝置200的設(shè)備中獲取電能作為電源。當(dāng)從控制模塊700接收到充電指令信號時(shí)，可控開關(guān)器件640處于導(dǎo)通狀態(tài)，從而電源模塊610經(jīng)由可控開關(guān)器件640和點(diǎn)E向總線T提 供電流。當(dāng)控制模塊700停止向可控開關(guān)器件640輸出充電指令信號時(shí)，可控開關(guān)器件640處于關(guān)斷狀態(tài)，從而電源模塊610停止向總線T提供電流。

可控開關(guān)器件Q1、Q2和640可以是任何可控制的開關(guān)器件，包括但不局限于三極管、晶閘管、金氧半場效晶體管等。

控制模塊700用于根據(jù)提供給高位開關(guān)模塊300的控制端I11和低位開關(guān)模塊400的控制端I21的控制信號來控制充電模塊600向總線T提供電流。具體地，控制模塊700根據(jù)裝備了總線裝置200的設(shè)備所發(fā)送的用于控制高位開關(guān)模塊300的可控開關(guān)器件Q1導(dǎo)通或關(guān)斷的控制信號(即提供給高位開關(guān)模塊300的可控開關(guān)器件Q1的控制端的控制信號)和用于控制低位開關(guān)模塊400的可控開關(guān)器件Q2導(dǎo)通或關(guān)斷的控制信號(即提供給低位開關(guān)模塊400的可控開關(guān)器件Q2的控制端的控制信號)，確定總線裝置200經(jīng)由點(diǎn)E向總線T提供的電平是否從低電平F1變?yōu)橹虚g電平F2(即前述第Ⅱ種電平轉(zhuǎn)換)，當(dāng)確定結(jié)果為肯定時(shí)向充電模塊600提供充電指令信號，以及，當(dāng)確定結(jié)果為否定時(shí)停止向充電模塊600提供充電指令信號。

例如，當(dāng)檢測用于可控開關(guān)器件Q1和可控開關(guān)器件Q2的控制信號發(fā)現(xiàn)可控開關(guān)器件Q1處于關(guān)斷狀態(tài)(OFF)但可控開關(guān)器件Q2從導(dǎo)通狀態(tài)(ON)變?yōu)殛P(guān)斷狀態(tài)(OFF)時(shí)，控制模塊700確定總線裝置200經(jīng)由點(diǎn)E向總線T提供的電平從低電平F1變?yōu)橹虚g電平F2，從而向充電模塊600提供充電指令信號。

控制模塊700可以利用集成電路、固件或者集成電路與微處理器的組合來實(shí)現(xiàn)。

接收模塊800連接到點(diǎn)E。當(dāng)總線裝置200處于信息接收階段時(shí)，接收模塊800經(jīng)由點(diǎn)E從總線T上接收信息并將所接收的信息發(fā)送給裝備了總線裝置200的設(shè)備。接收模塊800與圖1中的接收模塊50相同，在此省略對其的詳細(xì)描述。

從以上描述可以看出，本實(shí)施例的總線裝置200包括充電模塊600和控制模塊700，并且控制模塊700在檢測到總線裝置200向總 線T提供的電平從低電平F1變?yōu)橹虚g電平F2(即前述第Ⅱ種電平轉(zhuǎn)換)時(shí)控制充電模塊600向總線T提供電流，因此，在總線裝置200向總線T提供的電平從低電平F1變?yōu)橹虚g電平F2(即前述第Ⅱ種電平轉(zhuǎn)換)時(shí)，除了經(jīng)由二極管D1和電阻R1所在的支路向總線T提供電流之外，總線裝置200還通過充電模塊600向總線T提供電流，從而與僅經(jīng)由二極管D1和電阻R1所在的支路向總線T提供電流相比，經(jīng)由二極管D1和電阻R1所在的支路和通過充電模塊600這兩者同時(shí)向總線T提供電流，將使得總線T的整個(gè)線路的電平更快提升到中間電平F2，從而消除了電阻R1在前述第Ⅱ種電平轉(zhuǎn)換時(shí)對總線的電平轉(zhuǎn)換時(shí)間常數(shù)的影響，減小了總線的電平轉(zhuǎn)換時(shí)間常數(shù)，因而延長了總線的有效通信距離。

此外，與圖1所示的現(xiàn)有的電阻R2的電阻值相比，本實(shí)施例的電阻R2的電阻值更小，從而，對于前述第Ⅰ種電平轉(zhuǎn)換，與圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)施例減小了總線的電平轉(zhuǎn)換時(shí)間常數(shù)，從而延長了總線的有效通信距離。

而且，與使用光纖作為總線相比，在總線裝置200中包括充電模塊600和控制模塊700以及在總線裝置200中選用更小電阻值的電阻R2成本更低。

其它變型

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，雖然在上面的實(shí)施例中，通過總線裝置200包括充電模塊600和控制模塊700以及使得總線裝置200中的電阻R2的電阻值變小這兩者來延長總線的有效通信距離，但是本發(fā)明并不局限于此。在本發(fā)明的其它一些實(shí)施例中，也可以是只是總線裝置200包括充電模塊600和控制模塊700，而總線裝置200中的電阻R2的電阻值與現(xiàn)有技術(shù)相比保持不變。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在總線裝置200中的電阻R2的電阻值變小的情況下，總線裝置200中的可控開關(guān)器件Q2可以使用具有更高工作功率的可控開關(guān)器件。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，如果總線裝置200僅用于在總線上發(fā) 送信息而不接收信息，那么總線裝置200也可以不包括接收模塊800。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，如果總線裝置200僅用于在總線上發(fā)送信息而不接收信息，那么總線裝置200也可以不包括二極管D1。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，雖然在上面的實(shí)施例中，本發(fā)明的方案適用于利用三個(gè)電平在總線上傳輸信息的情形，但是本發(fā)明并不局限于此。在本發(fā)明的其它一些實(shí)施例中，本發(fā)明的方案也適用于利用兩個(gè)或三個(gè)以上電平在總線上傳輸信息的情形。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，上面所公開的各個(gè)實(shí)施例可以在不偏離發(fā)明實(shí)質(zhì)的情況下做出各種變形、修改和改變，這些變形、修改和改變都應(yīng)當(dāng)落入在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書來限定。