一种总线装置的制作方法

本发明涉及一种总线装置。

背景技术：

总线是在各个设备之间传送信息的公共通信干线，其是由导线组成的传输线束。为了能通过总线来传送信息，设备通常装备有总线装置，并通过控制所装备的总线装置在总线上发送和/或接收信息。

目前典型的总线标准包括RS323、RS485等，但这些总线标准所能支持的有效通信距离是有限的。例如，总线标准RS485仅能支持1.5公里的有效通信距离。

为了延长总线的有效通信距离，人们已经提出一些解决方案。例如，使用光纤作为总线来延长总线的有效通信距离，但这种解决方案的成本比较高。

技术实现要素：

考虑到现有技术的以上缺陷，本发明的实施例提供一种总线装置，其能够以较低的成本来延长总线的有效通信距离。

按照本发明实施例的一种总线装置一种总线装置，其借助多个电平在总线上发送信息，所述总线装置至少包括：高位开关模块，其具有控制端、输入端和输出端，其中所述输入端和所述输出端分别连接所述总线装置的电源输入端和可与所述总线连接的第一点；低位开关模块，其具有控制端、输入端和输出端，其中所述低位开关模块的输入端和输出端分别连接在所述第一点和所述总线装置的接地端；第一电阻，连接在所述第一点和地之间；充电模块，其连接到所述第一点；以及，控制模块，用于基于被提供给所述高位开关模块的控制端和所 述低位开关模块的控制端的控制信号来控制所述充电模块向所述总线提供电流。

其中，所述多个电平包括第一电平、第二电平和第三电平，所述第二电平大于所述第一电平且小于所述第三电平，以及，所述控制模块进一步用于当根据所述控制信号检测到所述总线装置向所述总线提供的电平从所述第一电平变为所述第二电平时，向所述充电模块提供充电指令信号以控制所述充电模块向所述总线提供电流。

其中，所述控制模块还用于当根据所述控制信号检测到所述总线装置向所述总线提供的电平不是从所述第一电平变为所述第二电平时，停止向所述充电模块提供充电指令信号以控制所述充电模块停止向所述总线提供电流。

其中，所述高位开关模块至少包括第一可控开关器件和第二电阻，其中，所述第一可控开关器件的控制端、输入端和输出端分别连接所述高位开关模块的控制端、输入端和输出端，以及，所述第二电阻的两端分别连接所述高位开关模块的输入端和输出端，以及，所述低位开关模块包括第二可控开关器件和第三电阻，其中，所述第三电阻的两端分别连接所述高位开关模块的输入端和所述第二可控开关器件的输入端，以及，所述第二可控开关器件的控制端和输出端分别连接所述低位开关模块的控制端和输出端。

其中，所述第一电阻的电阻值大于所述第三电阻的电阻值。

其中，所述充电模块包括电源模块和第三可控开关器件，其中，所述电源模块经由所述第三可控开关器件连接到所述第一点，所述第三可控开关器件的控制端连接到所述控制模块，并当从所述控制模块接收到所述充电指令信号时，所述第三开关元件处于导通状态以使得所述电源模块经由所述第一点向所述总线提供电流。

其中，所述第三电阻的电阻值小于100欧姆。

其中，当检测所述控制信号发现所述第一可控开关器件处于关断状态而所述第二可控开关器件从处于导通状态变为处于关断状态时，所述控制模块确定所述总线装置向所述总线提供的电平从所述第一电平变为所述第二电平。

从以上描述可以看出，本发明实施例的总线装置包括充电模块和控制模块，并且该控制模块在总线装置向总线提供的电平从作为低电平的第一电平变为作为中间电平的第二电平时控制充电模块向总线提供电流，从而总线的整个线路更快到达第二电平，因而减小了总线的电平转换时间常数，延长了总线的有效通信距离，而且，总线装置所包括的充电模块和控制模块成本很低，因此，与现有技术相比，本发明实施例以较低的成本延长了总线的有效通信距离。

附图说明

本发明的其它特征、特点、益处和优点通过以下结合附图的详细描述将变得更加显而易见。

图1示出了现有的总线装置的示意图。

图2示出了按照本发明一个实施例的总线装置的示意图。

具体实施方式

在详细描述本发明的各个实施例之前，下面首先分析影响总线的有效通信距离的因素。

图1示出了现有的总线装置的示意图。如图1所示，总线装置10具有可与电源连接的电源输入端A、点B和可与地连接的接地端C。总线装置10通过点B连接到总线T。

总线装置10包括高位开关模块20、低位开关模块30、电阻40和接收模块50。

高位开关模块20具有控制端I11、输入端I12和输出端I13，并且连接在总线装置10的电源输入端A和点B之间，即高位开关模块20的输入端I12和输出端I13分别连接到总线装置10的电源输入端A和点B。高位开关模块20包括可控开关器件Q1、二极管D1和电阻R1。二极管D1和电阻R1串联在一起，并且串联在一起的二极管D1和电阻R1的两端分别连接到高位开关模块20的输入端I12和输 出端I13。可控开关器件Q1的控制端、输入端和输出端分别连接到高位开关模块20的控制端I11、输入端I12和输出端I13。电阻R1的电阻值是2000欧姆。

低位开关模块30具有控制端I21、输入端I22和输出端I23，并且连接在点B和总线装置10的接地端C之间，即低位开关模块30的输入端I22和输出端I23分别连接到点B和总线装置10的接地端C。低位开关模块30可以包括电阻R2和可控开关器件Q2。电阻R2与可控开关器件Q2串联，具体地，电阻R2的两端分别连接到低位开关模块30的输入端I22和可控开关器件Q2的输入端，可控开关器件Q2的控制端和输出端分别连接到低位开关模块30的控制端I21和输出端I23。电阻R2的电阻值是100欧姆。

电阻40连接在点B和地之间。其中，电阻40的电阻值大于电阻R2的电阻值。例如，电阻40的电阻值是2000欧姆。

接收模块50连接到点B。当总线装置10处于信息接收阶段时，接收模块50经由点B从总线T上接收信息并把所接收的信息发送给装备了总线装置10的设备。

当总线装置10处于信息发送阶段时，装备了总线装置10的设备将向总线装置10中的可控开关器件Q1和Q2的控制端(即高位开关模块20的控制端I11和低位开关模块30的控制端I21)发送控制信号以控制可控开关器件Q1和Q2导通(ON)或关断(OFF)，从而经由点B向总线T提供用于表示不同信息的不同电平以实现在总线T上发送信息。其中，可控开关器件Q1和Q2受控制而使得总线装置10经由点B向总线T提供的电平包括低电平(第一电平)F1、中间电平(第二电平)F2和高电平(第三电平)F3，中间电平F2大于低电平F1且小于高电平F3。其中，如果可控开关器件Q1关断(OFF)和可控开关器件Q2导通(ON)，则总线装置10经由点B向总线T提供低电平F1。如果可控开关器件Q1关断(OFF)和可控开关器件Q2关断(OFF)，则总线装置10经由点B向总线T提供中间电平F2。如果可控开关器件Q1导通(ON)和可控开关器件Q2关断(OFF)， 则总线装置10经由点B向总线T提供高电平F3。

当在总线T上发送信息时，总线装置10经由点B在总线T上产生四种电平转换，即：(Ⅰ)从高电平F3变换为低电平F1；(Ⅱ)从低电平F1变换为中间电平F2；(Ⅲ)从中间电平F2变换为高电平F3；以及，(Ⅳ)从低电平F1变换为高电平F3。

总线T在电路分析上可以等效为串联在一起的电阻R0和电容C0。假设总线装置10连接在总线T的其中一端，而用于接收总线装置10发出的信息的接收设备JS(未示出)连接在总线T的另一端，那么由于总线T所具有的电容C0的影响，总线装置10在总线T的该其中一端上从其中一电平变为另一电平时该另一电平需要经过一些时间才能传递到总线T的该另一端上从而到达接收设备JS，其中，该所需的时间称为总线的电平转换时间常数。总线的有效通信距离与总线的电平转换时间常数有关，其中，总线的电平转换时间常数越小，则总线的有效通信距离越长。

具体地，对于前述第Ⅰ种电平转换，总线的电平转换时间常数为[R2+R0]*C0；对于前述第Ⅱ种电平转换，总线的电平转换时间常数为[R1+R0]*C0；对于前述第Ⅲ种电平转换，总线的电平转换时间常数为[R1(ON)+R0]*C0；对于前述第Ⅳ种电平转换，总线的电平转换时间常数为[R1(ON)+R0]*C0。其中，以上计算时间常数的公式中使用的R1、R2、R0、C0和R1(ON)分别表示电阻R1的电阻值、电阻R2的电阻值、总线T的电阻值、总线T的电容值和可控开关器件Q1在导通状态下的电阻值。在总线已选定的情况下，总线的电阻R0和电容C0通常是固定不变的，以及，可控开关器件在导通状态下的电阻值通常很小，可以忽略不计。因此，对于前述第Ⅲ种和第Ⅳ种电平转换，总线的电平转换时间常数很难再减小。对于前述第Ⅰ种和第Ⅱ种电平转换，如果能减小或消除电阻R1和电阻R2对总线的电平转换时间常数的影响，那么就能减小总线的电平转换时间常数，从而延长总线的有效通信距离。

基于以上分析，发明人做出了本发明，其以较低成本通过减小或 消除电阻R1和电阻R2对总线的电平转换时间常数的影响来减小总线的电平转换时间常数，从而延长总线的有效通信距离。

现在参见图2，其示出了按照本发明一个实施例的总线装置的示意图。如图2所示，总线装置200包括高位开关模块300、低位开关模块400、电阻500、充电模块600、控制模块700和接收模块800。与图1中的总线装置10相同，总线装置200也是借助低电平(第一电平)F1、中间电平(第二电平)F2和高电平(第三电平)F3这三个电平在总线T上传输信息。

高位开关模块300连接在总线装置200的电源输入端D与点E之间，其中，总线装置200经由点E连接到总线T。高位开关模块300与图1中的高位开关模块20完全相同，在此省略对其的详细描述。

低位开关模块400连接在点E和总线装置200的接地端F之间。低位开关模块400的结构与图1中的低位开关模块30的结构相同，但低位开关模块400的电阻R2的电阻值比图1中的低位开关模块30的电阻R2的电阻值小，即低位开关模块400的电阻R2的电阻值小于100欧姆，优选为5欧姆。

电阻500连接在点E和地之间。其中，电阻500的电阻值大于低位开关模块400的电阻R2的电阻值。例如，电阻500的电阻值可以是2000欧姆。

充电模块600连接到点E和控制模块700，用于当从控制模块700接收到充电指令信号时，经由点E向总线T提供电流。

充电模块600可以包括电源模块610和可控开关器件640，其中，电源模块610经由可控开关器件640连接到点E，即可控开关器件640的输入端和输出端分别连接电源模块610和点E，并且，可控开关器件640的控制端连接到控制模块700。电源模块610可以是利用电池提供电源，或者从装备总线装置200的设备中获取电能作为电源。当从控制模块700接收到充电指令信号时，可控开关器件640处于导通状态，从而电源模块610经由可控开关器件640和点E向总线T提 供电流。当控制模块700停止向可控开关器件640输出充电指令信号时，可控开关器件640处于关断状态，从而电源模块610停止向总线T提供电流。

可控开关器件Q1、Q2和640可以是任何可控制的开关器件，包括但不局限于三极管、晶闸管、金氧半场效晶体管等。

控制模块700用于根据提供给高位开关模块300的控制端I11和低位开关模块400的控制端I21的控制信号来控制充电模块600向总线T提供电流。具体地，控制模块700根据装备了总线装置200的设备所发送的用于控制高位开关模块300的可控开关器件Q1导通或关断的控制信号(即提供给高位开关模块300的可控开关器件Q1的控制端的控制信号)和用于控制低位开关模块400的可控开关器件Q2导通或关断的控制信号(即提供给低位开关模块400的可控开关器件Q2的控制端的控制信号)，确定总线装置200经由点E向总线T提供的电平是否从低电平F1变为中间电平F2(即前述第Ⅱ种电平转换)，当确定结果为肯定时向充电模块600提供充电指令信号，以及，当确定结果为否定时停止向充电模块600提供充电指令信号。

例如，当检测用于可控开关器件Q1和可控开关器件Q2的控制信号发现可控开关器件Q1处于关断状态(OFF)但可控开关器件Q2从导通状态(ON)变为关断状态(OFF)时，控制模块700确定总线装置200经由点E向总线T提供的电平从低电平F1变为中间电平F2，从而向充电模块600提供充电指令信号。

控制模块700可以利用集成电路、固件或者集成电路与微处理器的组合来实现。

接收模块800连接到点E。当总线装置200处于信息接收阶段时，接收模块800经由点E从总线T上接收信息并将所接收的信息发送给装备了总线装置200的设备。接收模块800与图1中的接收模块50相同，在此省略对其的详细描述。

从以上描述可以看出，本实施例的总线装置200包括充电模块600和控制模块700，并且控制模块700在检测到总线装置200向总 线T提供的电平从低电平F1变为中间电平F2(即前述第Ⅱ种电平转换)时控制充电模块600向总线T提供电流，因此，在总线装置200向总线T提供的电平从低电平F1变为中间电平F2(即前述第Ⅱ种电平转换)时，除了经由二极管D1和电阻R1所在的支路向总线T提供电流之外，总线装置200还通过充电模块600向总线T提供电流，从而与仅经由二极管D1和电阻R1所在的支路向总线T提供电流相比，经由二极管D1和电阻R1所在的支路和通过充电模块600这两者同时向总线T提供电流，将使得总线T的整个线路的电平更快提升到中间电平F2，从而消除了电阻R1在前述第Ⅱ种电平转换时对总线的电平转换时间常数的影响，减小了总线的电平转换时间常数，因而延长了总线的有效通信距离。

此外，与图1所示的现有的电阻R2的电阻值相比，本实施例的电阻R2的电阻值更小，从而，对于前述第Ⅰ种电平转换，与图1所示的现有技术相比，本实施例减小了总线的电平转换时间常数，从而延长了总线的有效通信距离。

而且，与使用光纤作为总线相比，在总线装置200中包括充电模块600和控制模块700以及在总线装置200中选用更小电阻值的电阻R2成本更低。

其它变型

本领域技术人员应当理解，虽然在上面的实施例中，通过总线装置200包括充电模块600和控制模块700以及使得总线装置200中的电阻R2的电阻值变小这两者来延长总线的有效通信距离，但是本发明并不局限于此。在本发明的其它一些实施例中，也可以是只是总线装置200包括充电模块600和控制模块700，而总线装置200中的电阻R2的电阻值与现有技术相比保持不变。

本领域技术人员应当理解，在总线装置200中的电阻R2的电阻值变小的情况下，总线装置200中的可控开关器件Q2可以使用具有更高工作功率的可控开关器件。

本领域技术人员应当理解，如果总线装置200仅用于在总线上发 送信息而不接收信息，那么总线装置200也可以不包括接收模块800。

本领域技术人员应当理解，如果总线装置200仅用于在总线上发送信息而不接收信息，那么总线装置200也可以不包括二极管D1。

本领域技术人员应当理解，虽然在上面的实施例中，本发明的方案适用于利用三个电平在总线上传输信息的情形，但是本发明并不局限于此。在本发明的其它一些实施例中，本发明的方案也适用于利用两个或三个以上电平在总线上传输信息的情形。

本领域技术人员应当理解，上面所公开的各个实施例可以在不偏离发明实质的情况下做出各种变形、修改和改变，这些变形、修改和改变都应当落入在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围由所附的权利要求书来限定。