一种无收发控制端RS485收发自动切换隔离电路及方法技术

本发明专利技术公开了一种无收发控制端RS485收发自动切换隔离电路及方法，所述自动切换隔离电路包括MCU、RXD、TXD、ISO1、ISO2、U1、发送控制端和U2，所述MCU上设有UART，所述UART上的RXD连接到自动切换隔离电路上的RXD，所述UART上的TXD连接到自动切换隔离电路上的TXD，所述ISO1和ISO2进行信号隔离后，连接到自动切换隔离电路上的TXD端和RXD端，所述自动切换隔离电路上的TXD经过隔离后的信号经过ISO2的5脚输出，连接到U1下部分的发送控制端，所述U1的上部分接收到RS485总线上的信号，从1脚输出，连接到ISO1的3脚，经光隔离后发送到自动切换隔离电路上的RXD上。本发明专利技术的切换隔离电路的方法传输简单，通过该方法简化了硬件连接和程序设计，适合推广。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及自动切换隔离电路
，尤其涉及一种无收发控制端RS485收发自动切换隔离电路及方法。
技术介绍
随着数字技术的发展，由单片机构成的系统也日益复杂，单个单片机往往难以满足要求，这时往往要使用多个单片机组成一个分布式的系统，多个单片机之间可以采用RS485总线进行连接通信。在硬件实现上，RS485只用两条线，采用差分信号进行传输，与RS232相比，RS485总线的传输距离更长，抗干扰能力更强，硬件接口成本低，各设备之间的连接成本也低，这些特性也是工业系统中使用RS485总线的主要原因。在软件实现上，由于RS485总线在软件设计上与RS232总线基本兼容，其通信软件设计简单，所有的单片机都有UART(通用异步收发器)功能，可以很容易地实现软件的设计。RS458工业应用成熟，大量的已有工业设备均提供RS485接口，因而时至今日，RS485总线工业应用中还具有十分重要的地位。传统的RS485总线连接通过两线以总线方式连接多个设备，实现各设备之间的半双工通信。利用微控制器MCU中通用异步收发器UART的串行发送数据端TXD连接RS485驱动的发送数据端DI，串行接收数据端RXD连接RS485驱动的接收数据端RO。因RS485是半双工方式工作，所以需要发送数据时，要通过置高方向控制端TXEN来控制RS485驱动为发送状态，在需要接收数据时，要通过置低方向控制端TXEN来控制控制RSS485驱动为接收状态。MCU与RS485驱动部分的传统连接方式是采用三线(TXD,RXD,TXEN)连接，MCU要按照是发送数据，还是接收数据，必须在合适的时候数据方向控制端TXEN，才能保证可靠地通信，在软件编程时，要用程序来控制方向控制端TXEN，以决定是发送数据还是接收数据，而且要求发送结束后才能修改TXEN为接收状态。而一般串行接口编程时，发送的数据和接收的数据不是一个字节，而是一帧一帧的数据，数据一般放到队列中，通过中断从发送队列中取数据发送，或通过中断接收数据放到接收队列中，而这时上层应用程序需要知道一帧数据已经发送完成，才能通过方向控制端TXEN转换为接收状态，要求上层应用检查低层队列是否为空的状态，或者，有时低层通信库就没有提供检查队列的函数。所以一般是采用延时的方法来解决这个问题，认为延时到一定时间后，一帧已经发送完成，这时才使方向控制端TXEN转换为接收状态。而延时太长时，对方可能已经发送应答数据，可能接收不到数据。所以对方发送时刻也要根据发送方进行延时调整，调整不好，可能会使通信不稳定，通信时好时坏。所以传统RS485通信时，调整控制TXEN进行方向转换时刻，是个影响系统通信稳定的因素，要根据实现通信速率、线路长度和设备响应时间进行调整，否则系统通信就会不可靠。这种方式中，程序中还要考虑发送后多长时间要变为接收状态，这个延时要根据实现通信速率、线路长度和设备响应时间进行调整，很不方便。
技术实现思路
基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种无收发控制端RS485收发自动切换隔离电路及方法。本专利技术提出的一种无收发控制端RS485收发自动切换隔离电路，包括MCU、RXD、TXD、ISO1、ISO2、U1、发送控制端和U2，所述MCU上设有UART，所述UART上的RXD连接到自动切换隔离电路上的RXD，所述UART上的TXD连接到自动切换隔离电路上的TXD，所述ISO1和ISO2进行信号隔离后，连接到自动切换隔离电路上的TXD端和RXD端，所述自动切换隔离电路上的TXD经过隔离后的信号经过ISO2的5脚输出，连接到U1下部分的发送控制端，所述U1的上部分接收到RS485总线上的信号，从1脚输出，连接到ISO1的3脚，经光隔离后发送到自动切换隔离电路上的RXD上，所述U1右侧连接到外部的RS485总线上，所述U2是5V/5V电源隔离转换，用于电源内外电源隔离。优选地，所述U1是RS485驱动器件。本专利技术还提出了一种无收发控制端RS485收发自动切换隔离电路的方法，所述自动切换隔离电路的方法包括发送数据TXD和接收数据RXD，所述发送数据TXD具体步骤如下：当TXD不发送数据时，TXD是高电平，而发送数据时，可能是1也可能是0；当TXD发送1时，ISO2的发光二极管不导通，ISO2中的光电三极管截止，ISO2中的5脚为低电平，使U1下边的发送部分输出禁止，其输出为高阻状态，由R3和R6两个电阻，使RS485传送1；当TXD发送0时，ISO2的发光二极管导通，ISO2中的光电三级管导通，ISO2中的5脚为高电平，使U1下边的发送部分允许，其输出由连接的4脚来定，而U1的4脚接地，所以U1下边的发送部分输出为0，也就是使RS485传送差分信号传送0；所述接收数据RXD包括一直接收方式和TXD控制接收方式，所述一直接收方式为当R4的0欧姆电阻焊接上，而R5不焊接时，也就是U1的2脚接地，使U1上边接收部分一直允许，则RS485总线上的数据一直可以接收，自己发送的数据也可以接收，可用于软件中自己检查；所述TXD控制接收方式为当R4不焊接，而R5的0欧姆电阻焊接上时，U1上边的接收部分受光隔离后的TXD控制，使在TXD发送数据时，RXD总是1，即接收不到数据，而RS485总线来数据时，RXD可以接收到数据。优选地，所述TXD输出1时，RS485驱动输出为1，TXD输出0时，RS485驱动输出0；当TXD不发送数据时，TXD输出为1，RS485输出为1。优选地，当TXD发送1时，ISO2的5脚为低电平，控制U1上边接收部分接收允许，RS485总线信号为1，所以U1的1脚输出为高电平，则ISO1的发光二级管不导通，则对应的光电三极管截止，R1上拉电阻，使RXD为1；当TXD发送0时，ISO2的5脚为高电平，控制U1上边接收部分接收禁止，U1的1脚输出为高阻状态，则ISO1的发光二级管也不导通，则对应的光电三极管也截止，R1上拉电阻，使RXD为1。优选地，当外部RS485总线来数据1时，此时TXD不发送数据，TXD为1，U1上边的接收器是允许的，使RXD接收为1，当外部RS485总线来数据0时，U1上边的接收器是允许的，U1的1脚输出为低电平，则ISO1的发光二级管导通，对应的光电三极管导通，使RXD为0。本专利技术中，通过采用本方法，去除了传统RS485总线通信中的收发送方向控制端TXEN引脚，在编程时，不用考虑TXEN转向时刻问题，本专利技术可以实现一帧数据发送完成后，自动转换为接收状态。提高了编程和调试效率，一般调试程序的时间与编程时间是相当的，所以可以提高近50％以上的效率。同时提高了系统通信的可靠性。通过去除TXEN端，也节省了一部分硬件资源，简化了PCB设计。系统的干扰在工业环境中是不可避免的，通过加入光电隔离和电源隔离，也增加了系统通信的可靠性。通过该方法简化了硬件连接和程序设计，适合推广。附图说明图1为本专利技术提出的一种无收发控制端RS485收发自动切换隔离电路的电路图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无收发控制端RS485收发自动切换隔离电路，其特征在于，包括MCU、RXD、TXD、ISO1、ISO2、U1、发送控制端和U2，所述MCU上设有UART，所述UART上的RXD连接到自动切换隔离电路上的RXD，所述UART上的TXD连接到自动切换隔离电路上的TXD，所述ISO1和ISO2进行信号隔离后，连接到自动切换隔离电路上的TXD端和RXD端，所述自动切换隔离电路上的TXD经过隔离后的信号经过ISO2的5脚输出，连接到U1下部分的发送控制端，所述U1的上部分接收到RS485总线上的信号，从1脚输出，连接到ISO1的3脚，经光隔离后发送到自动切换隔离电路上的RXD上，所述U1右侧连接到外部的RS485总线上，所述U2是5V/5V电源隔离转换，用于电源内外电源隔离。

【技术特征摘要】
1.一种无收发控制端RS485收发自动切换隔离电路，其特征在
于，包括MCU、RXD、TXD、ISO1、ISO2、U1、发送控制端和U2，所述
MCU上设有UART，所述UART上的RXD连接到自动切换隔离电路上的
RXD，所述UART上的TXD连接到自动切换隔离电路上的TXD，所述ISO1
和ISO2进行信号隔离后，连接到自动切换隔离电路上的TXD端和RXD
端，所述自动切换隔离电路上的TXD经过隔离后的信号经过ISO2的
5脚输出，连接到U1下部分的发送控制端，所述U1的上部分接收到
RS485总线上的信号，从1脚输出，连接到ISO1的3脚，经光隔离
后发送到自动切换隔离电路上的RXD上，所述U1右侧连接到外部的
RS485总线上，所述U2是5V/5V电源隔离转换，用于电源内外电源
隔离。
2.根据权利要求2所述的一种无收发控制端RS485收发自动切
换隔离电路及方法，其特征在于，所述U1是RS485驱动器件。
3.一种无收发控制端RS485收发自动切换隔离电路的方法，其
特征在于，所述自动切换隔离电路的方法包括发送数据TXD和接收数
据RXD，所述发送数据TXD具体步骤如下：当TXD不发送数据时，TXD
是高电平，而发送数据时，可能是1也可能是0；当TXD发送1时，
ISO2的发光二极管不导通，ISO2中的光电三极管截止，ISO2中的5
脚为低电平，使U1下边的发送部分输出禁止，其输出为高阻状态，
由R3和R6两个电阻，使RS485传送差分信号1；当TXD发送0时，
ISO2的发光二极管导通，ISO2中的光电三级管导通，ISO2中的5脚
为高电平，使U...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄永平，金玉善，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22