本發(fā)明涉及半雙工通訊技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及用于半雙工通訊的收發(fā)電路、中繼電路及半雙工通訊線路。

背景技術(shù)：

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。RS485接口和RS232接口都是基于串口的通訊接口，對(duì)數(shù)據(jù)收發(fā)的操作是一致的，所以同樣是使用WinCE的底層驅(qū)動(dòng)程序。但在實(shí)際應(yīng)用中兩者通訊模式卻存在較大差異，RS232接口為全雙工數(shù)據(jù)通訊模式，而RS485接口為半雙工數(shù)據(jù)通訊模式，且對(duì)數(shù)據(jù)的收發(fā)不能同時(shí)進(jìn)行，為保證數(shù)據(jù)收發(fā)不存在沖突，需通過在硬件上進(jìn)行方向切換，相應(yīng)地要求軟件上進(jìn)行配合，嚴(yán)格地將收發(fā)過程分開。

RS485接口組成半雙工網(wǎng)絡(luò)，一般是兩線制，多采用屏蔽雙絞線傳輸。這種接線方式為總線式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在一總線上最多可以掛接32個(gè)結(jié)點(diǎn)。在RS485通信網(wǎng)絡(luò)中一般采用主從通信方式，即一個(gè)主機(jī)帶。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。

在使用RS485接口時(shí)，對(duì)于特定的傳輸線路，從RS485接口到負(fù)載數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸所能達(dá)到的最大傳輸距離與數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸?shù)牟ㄌ芈食煞幢龋畲髠鬏斁嚯x主要受數(shù)據(jù)信號(hào)失真及噪聲等因素影響。雖然在理論上，當(dāng)數(shù)據(jù)通信速率低于100Kbps時(shí)，通過RS485進(jìn)行傳輸?shù)膫鬏斁嚯x可達(dá)1200米，但是在一些遠(yuǎn)距離傳輸場合，這仍不能滿足要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的第一目的在于提供一種用于半雙工通訊的中繼電路，可用于遠(yuǎn)距離傳輸總線上，增加總線上的節(jié)點(diǎn)數(shù)量，減少數(shù)據(jù)信號(hào)失真。

本發(fā)明的第二目的在于提供一種半雙工通訊線路，在數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸波特率一定的情況下，增加了傳輸距離。

本發(fā)明的上述目的是通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的。

本發(fā)明提供了一種用于半雙工通訊的中繼電路，包括第一收發(fā)電路和第二收發(fā)電路；

所述第一收發(fā)電路包括第一通訊芯片和第一開關(guān)器件；

所述第一開關(guān)器件包括第一控制極、第一驅(qū)動(dòng)極以及第二驅(qū)動(dòng)極；所述第一控制極耦接于所述第一通訊芯片的輸入端，所述第一驅(qū)動(dòng)極耦接于所述第一通訊芯片的接收使能端和發(fā)送使能端，所述第一驅(qū)動(dòng)極還耦接于VCC電壓；所述第二驅(qū)動(dòng)極接地；

所述第二收發(fā)電路包括第二通訊芯片和第二開關(guān)器件；

所述第二開關(guān)器件包括第二控制極、第三驅(qū)動(dòng)極以及第四驅(qū)動(dòng)極；所述第二控制極耦接于所述第二通訊芯片的輸入端，所述第三驅(qū)動(dòng)極耦接于所述第二通訊芯片的接收使能端和發(fā)送使能端，所述第三驅(qū)動(dòng)極還耦接于VCC電壓；所述第四驅(qū)動(dòng)極接地；

所述第一通訊芯片的輸出端耦接于第二通訊芯片的輸入端，所述第二通訊芯片的輸出端耦接于第一通訊芯片的輸入端。

可選的：所述第一通訊芯片和第二通訊芯片均為485芯片。

可選的：所述第一開關(guān)器件和第二開關(guān)器件均為場效應(yīng)管。

可選的：所述第一開關(guān)器件通過第一電阻耦接于第一通訊芯片的輸入端，所述第二開關(guān)器件通過第二電阻耦接于第二通訊芯片的輸入端。

可選的：所述第一開關(guān)器件和第二開關(guān)器件均為晶體管。

可選的：所述第一收發(fā)電路的輸出端通過第一信號(hào)保持單元耦接于第二收發(fā)電路的輸入端，所述第二收發(fā)電路的輸出端通過第二信號(hào)保持單元耦接于第一收發(fā)電路的輸入端。

相應(yīng)地，本發(fā)明還提供了一種半雙工通訊線路，包括上述的用于半雙工通訊的中繼電路。

本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明提供的用于半雙工通訊的中繼電路，通過第一收發(fā)電路內(nèi)、第二收發(fā)電路內(nèi)以及第一收發(fā)電路和第二收發(fā)電路之間的線路構(gòu)造，實(shí)現(xiàn)下述功能：若沒有數(shù)據(jù)信號(hào)從第一通訊芯片的數(shù)據(jù)收發(fā)端輸入，通過第一開關(guān)器件使第一通訊芯片處于接收數(shù)據(jù)信號(hào)狀態(tài)；若有數(shù)據(jù)信號(hào)從第一通訊芯片的數(shù)據(jù)收發(fā)端輸入，通過第一開關(guān)器件使第二通訊芯片處于發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)狀態(tài)，將數(shù)據(jù)信號(hào)從其數(shù)據(jù)收發(fā)端輸出。同理，上述功能適用于第二通訊芯片。

因此，該中繼電路用于遠(yuǎn)距離傳輸總線上，可增加總線上的節(jié)點(diǎn)數(shù)量，減少數(shù)據(jù)信號(hào)失真。

本發(fā)明提供的半雙工通訊線路，包括上述的中繼電路，因而增加了通訊線路中節(jié)點(diǎn)數(shù)量，減少數(shù)據(jù)信號(hào)失真，保證通訊速率，增加了傳輸距離。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例一提供的用于半雙工通訊的收發(fā)電路的原理圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例二提供的用于半雙工通訊的中繼電路的原理圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例三提供的用于半雙工通訊的中繼電路的原理圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例四提供的半雙工通訊線路的示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

以下實(shí)施例中將第一通訊芯片、第二通訊芯片、第一開關(guān)器件、第二開關(guān)器件、第一信號(hào)保持單元、第二信號(hào)保持單元、分別表述為通訊芯片U1、通訊芯片U2、開關(guān)器件Q1、開關(guān)器件Q2、電阻R1、電阻R2、信號(hào)保持單元1、信號(hào)保持單元2。

實(shí)施例一：

參照?qǐng)D1，示出了一種用于半雙工通訊的收發(fā)電路，其包括通訊芯片U1、開關(guān)器件Q1、電阻R1和電阻R2。

該收發(fā)電路中，通訊芯片U1、通訊芯片U2為485芯片，開關(guān)器件Q1、開關(guān)器件Q2為場效應(yīng)管，其中通訊芯片也可以是像CC2520 zigbee芯片這類的用于半雙工通訊的芯片，其中開關(guān)器件也可以是像GTO、GTR或MOSFET這類的可控的開關(guān)器件。

該收發(fā)電路中，485芯片U1具有兩個(gè)數(shù)據(jù)收發(fā)端A、B，一個(gè)接收使能端DE，一個(gè)發(fā)送使能端RE，一個(gè)輸出端RO，一個(gè)輸入端DI，以及構(gòu)成電源端的一個(gè)VCC端和一個(gè)GND端；其中，數(shù)據(jù)收發(fā)端A、B用于接收或發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)；接收使能端DE用于使數(shù)據(jù)收發(fā)端處于接收數(shù)據(jù)信號(hào)狀態(tài)，且當(dāng)接收使能端DE為高電平時(shí)485芯片U1處于接收數(shù)據(jù)信號(hào)狀態(tài)；發(fā)送使能端RE用于使數(shù)據(jù)收發(fā)端處于發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)狀態(tài)，且當(dāng)發(fā)送使能端RE為低電平時(shí)485芯片U1處于發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)狀態(tài)；輸出端RO用于發(fā)送數(shù)字信號(hào)；輸入端DI用于接收數(shù)字信號(hào)；此處，通過數(shù)據(jù)收發(fā)端A、B接收或發(fā)送的信號(hào)為數(shù)據(jù)信號(hào)，通過輸出端RO輸出或輸入端DI輸入的信號(hào)均為數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)由數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)485芯片U1轉(zhuǎn)換得到。

該收發(fā)電路中，場效應(yīng)管Q1具有控制極、第一驅(qū)動(dòng)極和第二驅(qū)動(dòng)極（即上述的第一控制極、第二驅(qū)動(dòng)極和第三驅(qū)動(dòng)極，以下均稱之為控制極、第一驅(qū)動(dòng)極和第二驅(qū)動(dòng)極），其中場效應(yīng)管Q1控制極通過電阻R2耦接于485芯片U1輸入端，場效應(yīng)管Q1第一驅(qū)動(dòng)極耦接于485芯片U1接收使能端DE和發(fā)送使能端RE且通過電阻R1耦接于VCC電壓，場效應(yīng)管Q1第二驅(qū)動(dòng)極接地。

該收發(fā)電路中，若沒有數(shù)據(jù)信號(hào)從數(shù)據(jù)收發(fā)端A、B輸入，485芯片U1輸出端RO為高電平，使場效應(yīng)管Q1處于導(dǎo)通狀態(tài)，將485芯片U1接收使能端DE、發(fā)送使能端RE的電位拉低，使485芯片U1處于接收數(shù)據(jù)信號(hào)狀態(tài)；若有數(shù)據(jù)信號(hào)從數(shù)據(jù)收發(fā)端A、B輸入，該數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)485芯片U1轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并從輸出端RO輸出；若有數(shù)字信號(hào)從輸入端DI輸入，該數(shù)字信號(hào)經(jīng)485芯片U1轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)信號(hào)并從數(shù)據(jù)收發(fā)端A、B輸出。

實(shí)施例二：

參照?qǐng)D2，示出了一種用于半雙工通訊的中繼電路，其包括485芯片U1、場效應(yīng)管Q1、電阻R1、電阻R2、485芯片U2、場效應(yīng)管Q2、電阻R3、電阻R4。

該中繼電路中，485芯片U1、場效應(yīng)管Q1、電阻R1、電阻R2構(gòu)成一個(gè)上述的收發(fā)電路，以下稱之為第一收發(fā)電路100；該中繼電路中，485芯片U2、場效應(yīng)管Q2、電阻R3、電阻R4構(gòu)成另一個(gè)上述的收發(fā)電路，以下稱之為第二收發(fā)電路200。

該中繼電路的第一收發(fā)電路100中，485芯片U1具有兩個(gè)數(shù)據(jù)收發(fā)端A、B，一個(gè)接收使能端DE，一個(gè)發(fā)送使能端RE，一個(gè)輸出端RO，一個(gè)輸入端DI，以及構(gòu)成電源端的一個(gè)VCC端和一個(gè)GND端；場效應(yīng)管Q1具有控制極、第一驅(qū)動(dòng)極和第二驅(qū)動(dòng)極，其中場效應(yīng)管Q1控制極通過電阻R2耦接于485芯片U1輸入端，場效應(yīng)管Q1第一驅(qū)動(dòng)極耦接于485芯片U1接收使能端DE和發(fā)送使能端RE且通過電阻R1耦接于VCC電壓，場效應(yīng)管Q1第二驅(qū)動(dòng)極接地。

該中繼電路的第二收發(fā)電路200中，485芯片U2具有兩個(gè)數(shù)據(jù)收發(fā)端A、B，一個(gè)接收使能端DE，一個(gè)發(fā)送使能端RE，一個(gè)輸出端RO，一個(gè)輸入端DI，以及構(gòu)成電源端的一個(gè)VCC端和一個(gè)GND端；場效應(yīng)管Q2具有控制極、第一驅(qū)動(dòng)極和第二驅(qū)動(dòng)極（即上述的第二控制極、第三驅(qū)動(dòng)極和第四驅(qū)動(dòng)極，以下均稱之為控制極、第一驅(qū)動(dòng)極和第二驅(qū)動(dòng)極），其中場效應(yīng)管Q2控制極通過電阻R4耦接于485芯片U2輸入端，場效應(yīng)管Q2第一驅(qū)動(dòng)極耦接于485芯片U2接收使能端DE和發(fā)送使能端RE且通過電阻R3耦接于VCC電壓，場效應(yīng)管Q2第二驅(qū)動(dòng)極接地。

該中繼電路中，第一收發(fā)電路100中485芯片U1輸出端RO耦接于第二收發(fā)電路200中485芯片U2輸入端DI，第二收發(fā)電路200中485芯片U2輸出端RO耦接于第一收發(fā)電路100中485芯片U1輸入端DI。

該中繼電路中，若沒有數(shù)據(jù)信號(hào)從485芯片U1數(shù)據(jù)收發(fā)端A、B或485芯片U2數(shù)據(jù)收發(fā)端A、B輸入，485芯片U1輸出端RO、485芯片U2輸出端RO均為高電平，分別使場效應(yīng)管Q1、場效應(yīng)管Q2處于導(dǎo)通狀態(tài)，且將485芯片U1接收使能端DE和發(fā)送使能端RE、485芯片U2接收使能端DE和發(fā)送使能端RE的電位拉低，使485芯片U1、485芯片U2均處于接收數(shù)據(jù)信號(hào)狀態(tài)；若有數(shù)據(jù)信號(hào)從485芯片U1數(shù)據(jù)收發(fā)端A、B輸入，即有數(shù)據(jù)信號(hào)從RS485總線1上傳送過來，該數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)485芯片U1轉(zhuǎn)換后從其輸出端RO輸出TTL電平，即數(shù)字信號(hào)，該信號(hào)被傳送至485芯片U2輸入端DI，場效應(yīng)管Q2由于控制極與485芯片U2輸入端DI耦接，因而從原先導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)為截止?fàn)顟B(tài)，將485芯片U2接收使能端DE和發(fā)送使能端RE的電位抬高，使485芯片U2處于發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)狀態(tài)，485芯片U2將TTL電平轉(zhuǎn)換后從其數(shù)據(jù)收發(fā)端A、B輸出數(shù)據(jù)信號(hào)，即將數(shù)據(jù)信號(hào)從RS485總線2上傳送出去；若有數(shù)據(jù)信號(hào)從485芯片U2數(shù)據(jù)收發(fā)端A、B輸入，即有數(shù)據(jù)信號(hào)從RS485總線2上傳送過來，該數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)485芯片U2轉(zhuǎn)換后從其輸出端RO輸出TTL電平，即數(shù)字信號(hào)，該信號(hào)被傳送至485芯片U1輸入端DI，場效應(yīng)管Q1由于控制極與485芯片U1輸入端DI耦接，因而從原先導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)為截止?fàn)顟B(tài)，將485芯片U1接收使能端DE和發(fā)送使能端RE的電位抬高，使485芯片U1處于發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)狀態(tài)，485芯片U1將TTL電平轉(zhuǎn)換后從其數(shù)據(jù)收發(fā)端A、B輸出數(shù)據(jù)信號(hào)，即將數(shù)據(jù)信號(hào)從RS485總線1上傳送出去。

該中繼電路中，不論數(shù)據(jù)信號(hào)是從RS485總線1上傳送過來，還是從RS485總線2上傳送過來，總能確保其中一個(gè)收發(fā)電路處于接收數(shù)據(jù)信號(hào)狀態(tài)，其中另一個(gè)處于發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)狀態(tài)，確保信號(hào)傳輸單向性；并且該方案只通過硬件連接關(guān)系實(shí)現(xiàn)，不依賴于軟件。

實(shí)施例三：

參照?qǐng)D3，示出了一種用于半雙工通訊的中繼電路，其是對(duì)實(shí)施例二提供的中繼電路的一種改進(jìn)。具體是，在第一收發(fā)電路100的輸出端通過一信號(hào)保持單元1耦接于第二收發(fā)電路200的輸入端，在第二收發(fā)電路200的輸出端通過一信號(hào)保持單元1耦接于第一收發(fā)電路100的輸入端。

該中繼電路中，信號(hào)保持單元1可以是電壓跟隨器、信號(hào)保持器等一些能夠使信號(hào)保持穩(wěn)定的器件。該中繼電路中，利用信號(hào)保持單元1可以使485芯片U1輸入端DI或485芯片U2輸入端DI輸出的數(shù)字信號(hào)保持穩(wěn)定，提高抗干擾性。

實(shí)施例四：

參照?qǐng)D4，示出了一種半雙工通訊線路，其包括至少一個(gè)連接于該通訊線路中的中繼電路，該中繼電路為實(shí)施例二或?qū)嵤├峁┑闹欣^電路。

該半雙工通訊線路，增加了通訊線路中節(jié)點(diǎn)數(shù)量，減少數(shù)據(jù)信號(hào)失真，可保證通訊速率，可增加了傳輸距離。例如通信速率低于100Kbps的數(shù)據(jù)，通過RS485進(jìn)行傳輸?shù)膫鬏斁嚯x只能達(dá)到1200米；然而在不改變數(shù)據(jù)通信速率的情況下，通過在通訊線路中增加一個(gè)節(jié)點(diǎn)數(shù)量，即增加一個(gè)中繼電路，理論上可使RS485進(jìn)行傳輸?shù)膫鬏斁嚯x倍增至2400米，通過在通訊線路中增加兩個(gè)節(jié)點(diǎn)數(shù)量，即增加兩個(gè)中繼電路，理論上可使RS485進(jìn)行傳輸?shù)膫鬏斁嚯x倍增至3600米，以此類推。因此該半雙工通訊線路適用于一些遠(yuǎn)距離傳輸場合。

本具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的解釋，其并不是對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀完本說明書后可以根據(jù)需要對(duì)本實(shí)施例做出沒有創(chuàng)造性貢獻(xiàn)的修改，但只要在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)都受到專利法的保護(hù)。