[發明專利]近端一對多串行總線的拓展接口電路以及通信方法

在審

• 申請號: 201710341553.7
• 申請日: 2017-05-16
• 公開（公告）號: CN107918593A
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發明（設計）人: 隋金雪;劉海銳;韓冰;王志翔;田南南;董凱
• 申請（專利權）人: 煙臺市邁高機器人科技有限公司
• 主分類號: G06F13/42
• 分類號: G06F13/42
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及數字電路及總線技術領域，具體涉及一種近端一對多串行總線的拓展接口電路以及通信方法。

背景技術

串行總線通信是在單片機使用中常見的方式，但是由于其自身特性的限制，單片機自帶的UART通信往往只能實現一對一串行通信，無法實現一對多的通信方式。現有的串行通信一對多技術采用RS485總線進行拓展實現，RS485總線適用于工業現場等遠端一對多通信的場合，對于近端通信使用RS485往往大材小用，既造成浪費，也占用額外的空間。另外，現有的近端一對多通信技術往往不支持熱插拔，例如IIC通信等，若在使用過程中需要移除設備，往往會引起總線通信錯誤從而影響全局的通信。所以對于一主多從的模塊化設備來說，可以熱插拔同時還可兼容串行通信的接口可以大大提高設備的易用性。

發明內容

為了解決上述技術問題中的不足，本發明的目的在于：提供一種近端一對多串行總線的拓展接口電路以及通信方法，既可以在不增加RS485總線的前提下實現串行通信的一對多雙向通信，而且支持熱插拔。

本發明為解決其技術問題所采用的技術方案為：

所述近端一對多串行總線的拓展接口電路，包括置在主機內的控制器和外接設備，控制器外擴6線端口，分別為VCC、GND、RX、TX、CS和OL，控制器的串行通信發射端口TX直接與多個外接設備的串行通信接收端口RX相連接，控制器的串行通信接收端口RX外接多選一模擬開關，多選一模擬開關還分別與外接設備的串行通信發射端口TX相連接，控制器的數字輸出引腳分別與多選一模擬開關以及譯碼器相連接，譯碼器的譯碼輸出端與外接設備的CS端口相連接，外接設備的OL端與并入串出移位寄存器相連接，并入串出移位寄存器接入控制器，外接設備的OL端下拉至GND，并入串出移位寄存器的并行輸入端接上拉到高電平。

進一步優選，外接設備的OL端與控制器的數字輸入引腳直接相連。

進一步優選，主機的控制器采用ATMEGA2560，外接設備的控制器采用ATEMGA 328P，主機和從機的控制器均使用UART0進行串口通信。

采用近端一對多串行總線的拓展接口電路的通信方法，包括以下步驟：

a、控制器讀取并入串出移位寄存器的狀態或直接讀取各外接設備OL端口的狀態，判斷哪些端口有設備接入：讀取值為低電平的對應OL端口有外接設備接入，讀取值為高電平的OL端口無設備接入；

b、控制器根據步驟a獲取的外接設備接入的信息，數字輸出引腳輸出對應邏輯值，控制多選一模擬開關打開對應的外接設備的接收通道，并控制譯碼器將對應外接設備的CS端置于高電平，外接設備讀取CS端可知已被片選，由于已經獲取過了外接設備的接入信息，未接入外接設備的端口將會直接跳過；

c、控制器從低位開始，逐個與被片選的對應外接設備進行串口通信，若通信過程數據傳輸超時，則跳過當前設備與下一個建立連接，按照有效的外接設備接入順序逐個通信直至到最后一個外接設備。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：

本發明在不增加RS485總線的前提下，實現了近端串行通信的一對多雙向通信，大大優化了近端一主機對多從機通信設備的易用性，使用更少的控制端口操作更多外設，大大優化了單片機資源，并且在通信過程中支持外設的熱插拔，實際使用中可以根據需求靈活變化，根據基本通信方式可以拓展出其他總線控制方式。

附圖說明

圖1本發明電路連接關系示意圖；

圖2本發明總線控制流程示意圖；

圖3本發明譯碼電路圖；

圖4本發明選通電路圖；

圖5本發明并入串出移位寄存器的電路圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明實施例做進一步描述：

實施例1

如圖1-2所示，本發明所述近端一對多串行總線的拓展接口電路，包括置在主機內的控制器、多選一模擬開關、譯碼器、并入串出移位寄存器和外接設備，控制器外擴6線端口，分別為VCC、GND、RX、TX、CS和OL。

控制器的串行通信發射端口TX直接與多個外接設備的串行通信接收端口RX相連接，當控制器發送信息時，多個設備可以同時收到。

針對UART串行通信的RX端不可同時接入多個TX，則需設計選通方式進行分時接受。控制器的串行通信接收端口RX外接多選一模擬開關，多選一模擬開關還分別與外接設備的串行通信發射端口TX相連接。