[發明專利]一種高可靠RS422串口通訊電路裝置

有效

• 申請號: 202010675672.8
• 申請日: 2020-07-14
• 公開（公告）號: CN111915869B
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發明（設計）人: 周少云;丁偉;屈誠志;馬季軍;陳啟忠;蔣坤;張思義;黃偉
• 申請（專利權）人: 上海空間電源研究所
• 主分類號: G08C19/00
• 分類號: G08C19/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 胡健男

1.一種高可靠RS422串口通訊電路裝置，其特征在于：包括：兩個結構相同的RS422串口通訊分支電路；分別為第一RS422串口通訊分支電路和第二RS422串口通訊分支電路；

其中第一RS422串口通訊分支電路，包括：A機主份CPU電路、A機通訊線路1、B機通訊線路1、B機主份CPU電路；

A機通訊線路1，包括：A機主份RS422發送電路，A機主份RS422接收電路；

B機通訊線路1，包括：B機主份RS422發送電路，B機主份RS422接收電路；

第二RS422串口通訊分支電路，包括：A機備份CPU電路、A機通訊線路2、B機通訊線路2、B機備份CPU電路；

A機通訊線路2，包括：A機備份RS422發送電路，A機備份RS422接收電路；

B機通訊線路2，包括：B機備份RS422發送電路，B機備份RS422接收電路；

A機主份CPU電路，包括：包括：A機主份CPU電路(U1)、選通開關N1、隔離二極管V1、隔離二極管V2、隔離二極管V3、電阻R1、電阻R2；

A機主份CPU電路(U1)的輸出連接隔離二極管V1的正極，隔離二極管V1的負極，作為A機主份CPU電路的輸出，連接A機通訊線路1和A機通訊線路2；

A機主份RS422發送電路，包括：電阻R5、電阻R6、串口發送器D1、電阻R9、電阻R10；

電阻R5的一端和電阻R6的一端，作為A機通訊線路1的輸入，與A機主份CPU電路的輸出連接，電阻R5的另一端接地，電阻R6的另一端連接串口發送器D1的輸入端，串口發送器D1的輸出端1連接電阻R9的一端，電阻R9的另一端作為A機主份RS422發送電路的輸出1，與B機通訊線路1連接；串口發送器D1的輸出端2連接電阻R10的一端，電阻R10的另一端作為A機主份RS422發送電路的輸出2，與B機通訊線路1的B機主份RS422接收電路連接；

B機主份RS422接收電路，包括：串口發送器D101、電阻R107、電阻R109、電阻R110、電阻R111、電阻R112、電阻R113、隔離二極管V107；

電阻R109的一端、電阻R110的一端和電阻R111的一端作為B機主份RS422接收電路的輸入1，與A機主份RS422發送電路的輸出1連接；電阻R109的另一端與隔離二極管V107的負極連接，隔離二極管V107的正極連接5V電源；電阻R111的另一端連接串口發送器D101的輸入端1；

電阻R110的另一端、電阻R113的一端和電阻R112的一端作為B機主份RS422接收電路的輸入2，與A機主份RS422發送電路的輸出2連接；電阻R112的另一端連接串口發送器D101的輸入端2；串口發送器D101的輸出端，作為B機主份RS422接收電路的輸出，與B機主份CPU電路連接；

B機主份CPU電路，包括：B機主份CPU電路(U101)、選通開關N101、隔離二極管V101、隔離二極管V102、隔離二極管V103、電阻R101、電阻R102；

隔離二極管V101的負極作為B機主份CPU電路的輸入1，連接B機主份RS422接收電路的輸出；隔離二極管V101的正極，通過電阻R101連接+5V主電源，并連接選通開關N101的輸入端1；

隔離二極管V102的負極作為B機主份CPU電路的輸入2，連接B機通訊線路2中B機備份RS422接收電路的輸出；隔離二極管V102的正極，通過電阻R102連接+5V主電源，并連接選通開關N101的輸入端2；選通開關N101的輸出端連接B機主份CPU(U101)；

B機主份RS422發送電路，包括：電阻R105、電阻R106、串口發送器D102、電阻R114、電阻R115；

B機主份CPU(U101)的輸出連接隔離二極管V103的正極，隔離二極管V103的負極作為B機主份CPU電路的輸出，連接B機通訊線路1的B機主份RS422發送電路和B機通訊線路2的B機備份RS422發送電路；

電阻R105的一端和電阻R106的一端，作為B機主份RS422發送電路的輸入，電阻R106的另一端接地，電阻R105的另一端連接串口發送器D102的輸入，串口發送器D102的輸出1連接電阻R114的一端，電阻R114的另一端作為B機主份RS422發送電路的輸出1，連接A機主份RS422接收電路；串口發送器D102的輸出2連接電阻R115的一端，電阻R115的另一端作為B機主份RS422發送電路的輸出2連接A機主份RS422接收電路；

A機主份RS422接收電路，包括：串口接收器D2、電阻R11、電阻R12、電阻R13、電阻R14、電阻R15、隔離二極管V7；

電阻R11的一端、電阻R12的一端、電阻R14的一端，作為A機主份RS422接收電路的輸入1，與B機主份RS422發送電路的輸出1連接；電阻R11的另一端接地；電阻R12的另一端連接串口發送器D2的輸入端1，電阻R15的另一端與隔離二極管V7的負極相連，隔離二極管V7的正極連接5V電源；

電阻R13的一端、電阻R14的另一端、電阻R15的一端，作為A機主份RS422接收電路的輸入2，與B機主份RS422發送電路的輸出2連接；電阻R13的另一端連接串口發送器D2的輸入端2；串口發送器D2的輸出端作為A機主份RS422接收電路的輸出，連接A機主份CPU電路的輸入和A機備份CPU電路的輸入；

隔離二極管V2的負極，作為A機主份CPU電路的輸入1，連接A機主份RS422接收電路的輸出；隔離二極管V2的正極，通過電阻R1連接5V主電源，并連接選通開關N1的輸入端1；

隔離二極管V3的負極，作為A機主份CPU電路的輸入2，連接A機備份RS422接收電路的輸出；隔離二極管V3的正極，通過電阻R2連接5V主電源，并連接選通開關N1的輸入端2；

選通開關N1的輸出端連接A機主份CPU電路(U1)；

A機備份RS422發送電路與A機主份RS422發送電路結構相同；A機備份RS422接收電路與A機主份RS422接收電路結構相同；B機備份RS422發送電路與B機主份RS422發送電路結構相同；B機備份RS422接收電路與B機主份RS422接收電路結構相同；

用于低軌長壽命高可靠度航天器用串口總線通訊；

A機包括兩條熱冗余通訊線路，分別為A機通訊線路1、A機通訊線路2；B機包括兩條熱冗余通訊線路，分別為B機通訊線路1、B機通訊線路2；

所述A機通訊線路1包含A機主份RS422發送電路，A機主份RS422接收電路，所述B機通訊線路1包含B機主份RS422發送電路，B機主份RS422接收電路；所述A機通訊線路2包含A機備份RS422發送電路，A機備份RS422接收電路；

所述B機通訊線路2包含B機備份RS422發送電路，B機備份RS422接收電路；

選通開關N1、選通開關N2，輸入端同時接收串口發送器D2的輸出端和串口發送器D4的輸出端兩通道電平信號，A機主份CPU電路(U1)、B機主份CPU電路(U101)根據要求選通通訊線路；

A機主份RS422發送電路，A機主份RS422接收電路，A機備份RS422發送電路，A機備份RS422接收電路，B機主份RS422發送電路，B機主份RS422接收電路，B機備份RS422發送電路，B機備份RS422接收電路，均為熱設計狀態，即工作時均處于公共+5V供電狀態，當A機主份CPU電路向外發送電平信號，信號同時流向B機通訊線路1的B機主份RS422接收電路和B機通訊線路2的B機備份RS422接收電路，經由選通開關N101，數據流向B機主份CPU電路；

當B機主份CPU電路向外發送電平信號，信號同時流向B機通訊線路1的B機主份RS422發送電路和B機通訊線路2的B機備份RS422發送電路，A機通訊線路1的A機主份RS422接收電路和A機通訊線路2的A機備份RS422接收電路同時接收信號，經選通開關N1，數據流向A機主份CPU電路；

A機主份RS422發送電路輸入端接收CMOS/TTL邏輯電平，輸入設計有下拉電阻R5、限流電阻R6，保證A機主份CPU電路(U1)輸出信號經過V1后產生的電平信號狀態明確，避免出現不期望的電平信號狀態；

電路裝置中的宇航用裝置單元共12個，分別為：A機主份CPU電路、A機主份RS422發送電路，A機主份RS422接收電路、B機主份RS422發送電路，B機主份RS422接收電路、B機主份CPU電路、A機備份CPU電路、A機備份RS422發送電路，A機備份RS422接收電路、B機備份RS422發送電路，B機備份RS422接收電路、B機備份CPU電路；其中i＝1，2，3，……n，本發明中n＝12；滿足如下約束條件：以上宇航用裝置單元的可靠性指標為：0.9≤Ri≤1，且0.9≤Rs≤1，滿足該約束條件，實現RS422串口通訊電路裝置可靠性的進一步提高。