半双工串口通讯电路的安全收发状态控制方法及其电路技术

半双工串口通讯电路的安全收发状态控制方法及其电路，其中电路包括MCU处理器、通信芯片和延时锁定电路，延时锁定电路包括RC延时电路和锁定电路，RC延时电路的第四电阻和充电电容串联，第四电阻的自由端与MCU处理器的CTR脚与限流电阻的公共端联接，充电电容的负极接地，第四电阻和充电电容的公共端与锁定电路的输入端连接，并在延时电路的延时时间结束后，如果控制端的信号仍然还在数据发送的电平状态，则延时电路触发锁定电路的电子开关器件，将收发使能控制信号强制到数据接收状态。本发明专利技术进一步提升了通信产品的可靠性，使得即便该通信设备出现了极端的收发使能控制异常故障，也不至于将整个通信系统中全部通信设备的通信封锁。信封锁。

【技术实现步骤摘要】
半双工串口通讯电路的安全收发状态控制方法及其电路


[0001]本专利技术涉及一种半双工串口通信电路，尤其一种半双工串口通讯电路的安全收发状态控制方法及其电路。

技术介绍

[0002]半双工串口通信具有连接简单、材料成本低、通讯可靠等诸多优点，被广泛应用于工业现场多机互联控制中，在此通讯电路中，有三个信号端口与该设备的程序处理器连接：接收数据信号端口、发送数据信号端口、收发使能控制端口。由于半双工的通信特点，发送数据和接收数据不能同时进行，为避免数据发生冲突，必须在一定规则下，由程序处理器发出的收发使能控制信号来控制该设备当前是数据发送状态还是数据接收状态，在现有的技术中，程序处理器的三条数据线分别连接专用通信芯片的数据发送端、数据接收端和控制使能端，电路实现比较简单。
[0003]在现有技术方案中，存在隔离与非隔离的通讯电路两种形式，隔离的通讯电路只是在非隔离通讯电路基础上增加了对MCU控制端相连接的三个信号的光或磁器件隔离，以提高电路的抗干扰能力，其他方面是完全相同的。最基本简单的非隔离通讯电路。如图6所示，由于半双工串口通信电路的收发使能控制端由MCU处理器的输出口直接控制，当收发使能信号为低电平时，通信芯片U1将切换为数据接收状态，A/B端的差分电平通过通信芯片U1转换为数据信号TTL电平，从通信芯片U1的RD信号引脚传输到MCU处理器的数据接收端；而当收发使能信号为高电平时，通信芯片U1将切换为数据发送状态，MCU处理器对外发出的通信数据信号进入通信芯片U1的DI输入口，经通信芯片U1转换为差分信号后，在A端/B端两个信号线上对外发送数据。这种半双工串口通信电路形式的现有技术存在如下问题，一是在以这种电路形式做信号隔离设计时，由于MCU与通讯芯片之间需要用光耦或磁耦等隔离器件来隔离驱动，这样一旦这些中间隔离的器件或电路出现故障异常时，存在这个收发使能端被异常置于高电平而无法恢复的可能，一旦现在这种极端情况，即便MCU程序能正常控制输出低电平给这个使能端的隔离电路原边，但是在隔离电路的输出连接到通讯芯片的使能输入端口上却被长时间处于高电平而无法切换回低电平的接收状态时，这个设备的通信电路被锁定在通讯发送状态，将导致与之相连接的整个通讯网络的数据线被占用而不能释放，其他正常机器也无法通讯工作；二是MCU芯片本身可能出现异常，这个异常有可能是硬件异常导致这个使能输出IO脚一直高电平无法恢复，也可能是软件程序上出现跑飞或死机状态无法恢复，也存在导致出现刚好收发使能端在高电平状态而无法恢复的可能，这两种可能存在的异常情况使得这个半双工的串口通讯电路可靠性存在一定的风险，三是在更为特殊环境下，比如出现电磁干扰严重（电磁干扰可能导致MCU处理器跑飞或死机）等情况导致通讯网络中任意一台设备单元的通讯电路出现刚好处于数据发送状态而无法切换回接收状态的情况时，也即该设备的485通讯电路中的收发使能控制端被锁定成高电平时，通信芯片U1被设置为发送模式，A端和B端上的电平状态则被该单元的通讯电路强制占用，同网络中的其他设备将无法传输数据，造成整个通讯网络瘫痪而无法正常通讯的问题。

技术实现思路

[0004]为了克服上述问题，专利技术向社会提供一种性能可靠的半双工串口通讯电路的安全收发状态控制方法及其电路。
[0005]本专利技术的技术方案是：提供一种半双工串口通讯电路的安全收发状态控制方法，在半双工串口通信电路中增加延时锁定电路，所述延时锁定电路包括RC延时电路和由电子开关器件构成的锁定电路，包括如下步骤：S1、当MCU处理器的收发使能信号为高电平时，通信芯片U1切换为数据发送状态，MCU处理器对外发出的通信数据信号进入通信芯片U1的DI输入口，经通信芯片U1转换为差分信号后，在A端/B端两个信号线上对外发送数据；S2、一旦收发使能控制信号电平进入对外发送的状态，所述RC延时电路将同步被启动，由于RC延时参数设定的时间将足够大于正常发送数据所需的时间，正常工作情况下，对外发送数据完成后MCU控制收发使能端电平进入接收状态，从而释放通讯总线，此时延时电路仍处于延时过程中，尚未达到触发后端开关管动作的条件时便被重新复位，而出现电路被锁定于发送状态而无法恢复的异常情况下，RC延时电路的延时时间一旦结束，将触发后端的电子开关器件导通，从后级将收发使能控制信号端强制到数据接收状态，以避免整个通信数据线被占用而导致系统的崩溃。
[0006]作为对本专利技术的改进，本专利技术还包括S3、当MCU处理器的收发使能信号为低电平时，通信芯片U1切换为数据接收状态，通信芯片U1的A端和B端的差分电平通过通信芯片U1转换为数据信号TTL电平，从通信芯片U1的RD信号引脚传输到MCU处理器的数据接收端。
[0007]作为对本专利技术的改进，所述RC延时电路的延时时间是根据通信中所发送数据的长度所需的时间而预先设定的，其中，所述RC延时电路的延时时间是大于通信中所发送数据的长度所需的时间。
[0008]作为对本专利技术的改进，所述电子开关器件是NPN的三极管。
[0009]作为对本专利技术的改进，所述MCU处理器是STM32系列的单片机，所述通信芯片U1是型号为MAX485的通信芯片。
[0010]本专利技术还提供一种半双工串口通讯电路的安全收发状态控制电路，包括MCU处理器和通信芯片U1，所述MCU处理器的RXD脚与所述通信芯片U1的RD脚联接，所述MCU处理器的TXD脚与所述通信芯片U1的DI脚联接,所述通信芯片U1的VCC脚接5V电，所述通信芯片U1的B脚接数据B端，所述通信芯片U1的A脚接数据A端，所述通信芯片U1的GND脚接地；还包括延时锁定电路，所述延时锁定电路包括RC延时电路和由电子开关器件构成的锁定电路，所述MCU处理器的CTR脚通过限流电阻R3与所述通信芯片U1的RE脚和DE脚联接，所述RC延时电路的第四电阻R4和充电电容C1串联，所述第四电阻R4的自由端与所述MCU处理器的CTR脚与所述限流电阻R3的公共端联接，所述充电电容C1的负极接地，所述第四电阻R4和充电电容C1的公共端与所述锁定电路的输入端连接，并在延时电路的延时时间结束后，如果控制端的信号仍然还在数据发送的电平状态，则延时电路触发锁定电路的电子开关器件，将收发使能控制信号强制到数据接收状态；一泄压电阻，与所述充电电容C1并联，用于在收发使能控制信号处于数据接收状态之后，泄掉充电电容C1上的电压。
[0011]作为对本专利技术的改进，所述电子开关器件是NPN型三极管Q1，所述限流电阻R3与所述通信芯片U1的公共端与所述NPN型三极管Q1的集电极联接，所述NPN型三极管Q1的发射极
接地，所述NPN型三极管Q1的基极通过第五电阻R5与述第四电阻R4和所述充电电容C1的公共端联接，电平最后通过三极管基极限流电阻R5与三极管Q1的基极连接，所述泄压电阻的一端与所述NPN型三极管Q1和第五电阻R5的公共端连接，所述泄压电阻的另一端接地。
[0012]作为对本专利技术的改进，所述RC延时电路的延时时间是根据通信中所发送数据的长度所需的时间而预先设定的，其中，所述RC延时电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半双工串口通讯电路的安全收发状态控制方法，其特征在于：在半双工串口通信电路中增加延时锁定电路，所述延时锁定电路包括RC延时电路和由电子开关器件构成的锁定电路，包括如下步骤，S1、当MCU处理器的收发使能信号为高电平时，通信芯片（U1）切换为数据发送状态，MCU处理器对外发出的通信数据信号进入通信芯片（U1）的DI输入口，经通信芯片（U1）转换为差分信号后，在A端/B端两个信号线上对外发送数据；S2、一旦收发使能控制信号电平进入对外发送的状态，所述RC延时电路同步启动，延时时间一旦结束，将触发后端的电子开关器件导通，从后级将收发使能控制信号端强制到数据接收状态，以避免整个通信数据线被占用而导致系统的崩溃。2.根据权利要求1所述的半双工串口通讯电路的安全收发状态控制方法，其特征在于：还包括S3、当MCU处理器的收发使能信号为低电平时，通信芯片（U1）切换为数据接收状态，通信芯片（U1）的A端和B端的差分电平通过通信芯片（U1）转换为数据信号TTL电平，从通信芯片（U1）的RD信号引脚传输到MCU处理器的数据接收端。3.根据权利要求1或2所述的半双工串口通讯电路的安全收发状态控制方法，其特征在于：所述RC延时电路的延时时间是根据通信中所发送数据的长度所需的时间而预先设定的，其中，所述RC延时电路的延时时间是大于通信中所发送数据的长度所需的时间。4.根据权利要求1或2所述的半双工串口通讯电路的安全收发状态控制方法，其特征在于：所述电子开关器件是NPN的三极管。5.根据权利要求1或2所述的半双工串口通讯电路的安全收发状态控制方法，其特征在于：所述MCU处理器是STM32系列的单片机，所述通信芯片（U1）是型号为MAX485的通信芯片。6.一种半双工串口通讯电路的安全收发状态控制电路，其特征在于：包括MCU处理器和通信芯片（U1），所述MCU处理器的RXD脚与所述通信芯片（U1）的RD脚联接，所述MCU处理器的TXD脚与所述通信芯片（U1）的DI脚联接,所述通信芯片（U1）的VCC脚接5V电，所述通信芯片（U1）的B脚接数据B端，所述通信芯片（U1）的A脚接数据A端，所述通信芯片（U1）的GND脚...

【专利技术属性】
技术研发人员：李旭，
申请(专利权)人：深圳市永旭电气技术有限公司，
类型：发明
国别省市：