一种基于串行总线结构的接口电路及通信协议制造技术

技术编号:13735008 阅读:112 留言:0更新日期:2016-09-21 23:53
本发明专利技术公开了一种基于串行总线结构的总线接口电路及其总线通信协议,总线接口电路利用发送数据线、发送控制线和竞争控制线的逻辑组合,实现对总线电平的强上拉、弱上拉和强下拉驱动输出,结合对总线逻辑电平的回读功能,支持总线节点以非破坏性仲裁和自动退避的方式竞争总线控制权的总线通信协议。节点通过对总线状态的监听,判断总线空闲,通过对总线电平的“预置”和基于节点地址位的“赋值”,使参与竞争的节点在总线控制权竞争过程中,具有最小地址值的节点向总线发送的信息不会遭到破坏,直至其应用数据发送完毕,总线控制权才会重新被节点竞争,从而实现基于串行总线结构的节点多主通信,保证总线通信的实时性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于串行总线结构的总线接口电路及其非破坏性总线通信协议,属于信息网络通信

技术介绍
电子信息、通信与计算机技术的发展,使整个社会发生了巨大的变化;同时由于工业技术的扩大和发展,电子信息、通信与计算机技术在工厂、楼宇和农业领域中的应用也越来越广泛和深入。其中智能化仪器仪表、控制器、执行机构等设备的之间的数字通信以及与上层控制系统之间的通信是首要的问题,现场总线就是解决这一问题的核心技术。现场总线为各种仪器设备提供基础的信息传输与组网通信支持,是实现物联网中各节点功能部件协调高效工作的重要保障。目前,国外已经有一些非常成功的现场总线技术,如EIB、LonWorks等,它们被广泛应用于家庭和大型楼宇电气监控系统中,但由于节点对总线的驱动能力小,如果不使用中继器,单总线可挂载的节点数一般不超过100个,如果需要组成大网络,则需要多条总线。工业上常用的485、CAN总线等,单总线节点数量一般略多于100个,在监控点过多时依然要使用多条总线构成网络。使用“推挽”式输出结构作为总线驱动电路可以有效提高总线节点对总线的驱动能力,增加总线可挂载的节点数量。这种方式带来的问题是,若同一时刻一条总线上有多个总线节点传输数据,在高低电平之间出现低阻通路的可能性很高,这种情况会导致总线上逻辑错误甚至短路烧毁。解决这一问题的常用的方法是在总线节点处使用“推挽”式输出结构的三态门接入总线,通过微控制器轮询的方式控制总线节点传输数据,这种方法可以确保总线上每个时刻只有一个三态门处于工作状态,而其他的三态门均为高阻态,但是当总线节点数量很大时,使用轮询方式的通信过程就变得很慢,不符合现场总线对实时性的要求,并且这种方法需要额外的控制总线以控制三态门的工作状态与高阻态。
技术实现思路
本专利技术是为避免上述现有技术所存在的不足之处,提供一种基于串行总线结构的总线接口电路及其总线通信协议,以期能实现基于串行总线结构的节点多主通信,使总线节点采用竞争的方式获取总线控制权,从而能有效提高串行总线的负载能力、保证总线通信的实时性和可靠性。本专利技术为解决技术问题采用如下技术方案:本专利技术一种基于串行总线结构的总线接口电路,所述串行总线结构是在总线上并联设置有n个节点,记为G={G1,G2,...,Gi,...,Gn本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种基于串行总线结构的总线接口电路,所述串行总线结构是在总线上并联设置有n个节点,记为G={G1,G2,...,Gi,...,Gn};Gi表示第i个节点;所述第i个节点Gi包括:第i个微控制器和第i个总线接口电路;所述第i个微控制器和第i个总线接口电路之间通过第i组信号线相连;所述第i个总线接口电路通过第i个数据线Datai与所述总线相连;1≤i≤n;其特征是:所述第i组信号线包括:第i个发送信号线TXi、第i个接收信号线RXi、第i个发送控制信号线HIi和第i个竞争控制信号线CIi;所述第i个总线接口电路接入有第i个正电源、第i个负电源和地线;所述第i个总线接口电路包括:第i个上拉电路、第i个下拉电路、第i个回读电路、第i个数据发送控制电路和第i个竞争控制电路;所述第i个下拉电路与所述第i个正电源相连,并通过第i个一号二极管Di,1接入所述第i个数据线Datai;所述第i个下拉电路与所述第i个数据发送控制电路相连;所述第i个回读电路通过第i个八号电阻Ri,8和所述第i个数据线Datai相连;所述第i个回读电路通过第i个接收信号线RXi与所述第i个微控制器相连;所述第i个数据发送控制电路与所述地线相连,并通过第i个三号二极管Di,3接入所述第i个回读电路与所述第i个八号电阻Ri,8之间;所述第i个数据发送控制电路分别通过第i个发送信号线TXi和第i个发送控制信号线HIi与所述第i个微控制器相连;所述第i个上拉电路与所述第i个负电源相连,并通过第i个二号二极管Di,2接入所述第i个数据线Datai;所述第i个上拉电路外部接入有第i个五号电阻Ri,5;所述第i个五号电阻Ri,5的一端接入所述第i个二号二极管Di,2的负极,另一端接入第i个负电源;所述第i个上拉电路与所述第i个竞争控制电路相连;所述第i个竞争控制电路通过第i个四号二极管Di,4接入所述第i个回读电路与所述第i个八号电阻Ri,8之间;所述第i个竞争控制电路通过所述第i个竞争控制信号线CIi、第i个发送信号线TXi和第i个发送控制信号线HIi与所述第i个微控制器相连。...

【技术特征摘要】
1.一种基于串行总线结构的总线接口电路,所述串行总线结构是在总线上...

【专利技术属性】
技术研发人员:易茂祥梁华国
申请(专利权)人:合肥工业大学
类型:发明
国别省市:安徽;34

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