[發明專利]一種半雙工零延時RS485無限級聯系統及方法

有效

• 申請號: 202110301929.8
• 申請日: 2021-03-22
• 公開（公告）號: CN113055262B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發明（設計）人: 凡魏
• 申請（專利權）人: 艾歐創想智能科技（武漢）有限公司
• 主分類號: H04L12/40
• 分類號: H04L12/40;H04L5/16
• 代理公司: 北京匯信合知識產權代理有限公司 11335
• 代理人: 王艷波

本發明公開了一種半雙工零延時RS485無限級聯系統及方法，包括上位機、多個控制器節點、級聯電路，多個所述控制器節點通過級聯電路以手拉手的連接方式掛接在RS485總線上，RS485總線的端部連接上位機，其中，級聯電路包括三極管、MOS管、第一收發器、第二收發器。本申請通過三極管和MOS管轉換實現0延時無損切換，同時通過RS485手拉手的方案連接實現AB信號無損切換，實現了數據無限中繼的可能性，能夠解決通訊速率的問題，而且理論上通訊速率只受芯片Ic影響，而與通訊距離、設備數量無關，能夠適用于對與通訊速率和通訊距離以及設備數量有要求的使用場景，同時設計更加簡便，成本更低。

技術領域

本發明涉及通信領域，具體涉及一種半雙工零延時RS485無限級聯系統及方法。

背景技術

在使用RS485接口時，對于特定的傳輸線路，從RS485接口到負載其數據信號傳輸所允許的最大電纜長度與信號傳輸的波特率成反比，這個長度數據主要是受信號失真及噪聲等因素所影響。理論上，通信速率在100Kbps及以下時，RS485的最長傳輸距離可達1200米，但在實際應用中傳輸的距離也因芯片及電纜的傳輸特性而有所差異。

為了解決通訊距離以及通訊數量的問題，這就需要使用到了中繼器。485中繼器采用專業的I/O電路，使用數據流向自動控制技術，自動判別和控制數據傳輸方向，如圖1所示。收發器U1和U2的數據發送端和接收端被接成“擁抱”(甲輸入接乙輸出，乙輸入接甲輸出)模式，其收、發狀態受控于“可再觸發單穩多諧振蕩器”U3A和U3B；U3A的觸發端(1腳)與U2的數據接收端(1腳)相連接，U3B的觸發端(9腳)與U1的數據接收端相連接，工作原理如下：

左邊的485總線1與右邊的485總線2在物理上是獨立的，空閑狀態下，這2根總線間沒有數據傳送，經R8、C3(R10、C4)時間常數后，U3A與U3B都回到穩定狀態(Q端為低、/Q端為高)，控制收發器U1和U2都處在接收狀態。

當U1先收到數據時，U1的1腳跳變為低電平，觸發U3B，使U3B的狀態發生改變(Q端變高、/Q端變低)，Q端(5腳)變高后，使U2進入發送狀態；/Q端(12腳)變低后，使U3A穩定在初始狀態下，保證U1穩定接收數據，并將接收下來的數據送往U2，由U2將數據向右邊的485發送出去。

同理，當U2先接收到數據時，可由U1將數據向左邊的485發送出去。

R8、C3時間常數應根據不同的數據傳輸率進行適當調整，使其略大于1個字節數據傳輸的時間即可；另外，兩個字節之間的通信時間間隔也要略大于1個字節數據傳輸的時間；圖1所示參數可滿足速率不大于100K下的數據傳輸。

上述方法由于采用電阻電容組成延時電路，電阻或電容本身的誤差或運行一段時間后電子器件老化產生的誤差及溫度的變化，都會影響延時的準確性，再者這種中繼器要求兩個字節之間的通信時間間隔必須大于一個字節數據的通信時間才能確保不丟失數據，因此降低了通信速率；可應用于通訊數據量不太大、收發器數量不太多(一般不超過24個)的場合。

發明內容

本發明提供一種半雙工零延時RS485無限級聯系統及方法，通過三極管轉換實現0延時無損切換，同時通過RS485手拉手的方案連接實現無損切換，進而實現了數據無限中繼的可能性。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案實現：

一種半雙工零延時RS485無限級聯系統，包括上位機、多個控制器節點、級聯電路，多個所述控制器節點通過級聯電路以手拉手的連接方式掛接在RS485總線上，RS485總線的端部連接上位機。

作為上述方案的優選，所述級聯電路包括三極管、MOS管、第一收發器、第二收發器；