专利名称：光隔离半双工串行通信总线的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及通信领域，更具体地说，涉及一种光隔离半双工串行通信总线。
背景技术：
在数据传输的过程中，当各个数据节点的地电位不同，或者干扰较大，但又需要与 各个节点进行数据通信时，需要使用某种电器隔离的通信总线连接主机与各个节点。现有主要的隔离方法为光隔离与磁隔离，光隔离价格低，使用简单，但两边都需要 提供电源；磁隔离传输效率高，仅原边需要提供电源，但数字信号需要调制为交流信号才能 传输。现有通信总线分为并行总线和串行总线，并行总线使用多条数据线，一次发送/ 接收全部数据位，通信速率高，仅适用近距离。串行总线使用较少的数据线，每次发送/接 收部分数据位，分时完成全部数据位。串行总线上可以同时发送/接收数据的，称之为全双工通信，同时一刻仅能发送 或接收数据的，称之为半双工通信。现有的半双工串行通信总线主要有EIA-RS-485 、i-bus 和LIN 三类，其中 EIA-RS-485 成本偏高，占用印刷电路板PCB面积大，不适合低传输速率、中近传输距离、体 积狭小的场合使用；i-bus 通信总线不方便进行隔离，占用处理器资源较多；而LIN 通信总线成本高 于 EIA-RS-485 成本。可见现有的通信总线占用印刷电路板PCB的面积大，不方便隔离，成本过高，不适 合低传输速率、中近传输距离。
实用新型内容有鉴于此，本申请提供一种光隔离半双工串行通信总线，采用独立电阻和单个晶 体管将发送和接收数据线合二为一，有效的降低了成本，减少了占用面积；可以选择不同 的串行总线正电源以及负电源，可以适应不同的使用环境。为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案一种光隔离半双工串行通信总线，包括包含有数据发送线路和数据接收线路的 数据传输线路与数据整合线路；所述数据传输线路与所述用于将数据发送线路和数据接收线路进行整合的数据 整合线路相连接。上述的通信总线，优选的，所述数据传输线路包括第一电源、第二电源、第一光耦 合器、第二光耦合器、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第五电阻；所述数据整合线路包括第一三极管和第四电阻；其中所述第一光耦合器的第一引脚通过所述第二电阻与所述第二电源相连接； 第三引脚接地；[0016]所述第二光耦合器的第一引脚通过所述第三电阻与所述第一电源相连接；第二引 脚与所述第一三极管的发射极相连接；第三引脚接地；第四引脚通过所述第一电阻与所述 第二电源相连接；所述第一三极管的集电极接地；基极依次通过所述第四电阻、第五电阻与所述第 一电源相连接；所述第四电阻与所述第五电阻之间的连线与所述第一光耦合器的第四引脚 相连接。。通过以上方案可知，本申请实施例提供的光隔离半双工串行通信总线，第一电源、 第二电源、第一光耦合器、第二光耦合器、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第五电阻构成普 通的光隔离双线串行通信总线；第一三极管和第四电阻将含有发送和接收两根线的双线串 行通信总线合成为一根线，构成隔离型半双工一线可寻址串行通信总线；仅使用一个电阻， 一个晶体管，没有使用任何专用接口芯片，使成本显著降低、占用PCB的面积减少；可以有 效的选择不同的串行总线正电源以及负电源，以适应不同的使用环境。
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例 或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅 是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提 下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请实施例公开的光隔离半双工串行通信总线的示意图；图2为本申请实施例公开的光隔离半双工串行通信总线的连接示意图；图3为本申请实施例公开的光隔离半双工串行通信总线工作原理示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的 实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下 所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。本申请实施例公开的光隔离半双工串行通信总线的示意图如图1所示，包括包 含有数据发送线路103和数据接收线路104的数据传输线路101与数据整合线路102 ；数据传输线路101与数据整合线路102相连接；数据整合线路102用于对数据传 输线路101中的数据发送线路103和数据接收线路104进行整合，将其整合成一条数据传 输线路。所述数据传输线路与所述用于将数据发送线路和数据接收线路进行整合的数据 整合线路相连接。本申请实施例公开的光隔离半双工串行通信总线的连接示意图如图2所示，数据 传输线路包括第一电源U1、第二电源U2、第一光耦合器Al、第二光耦合器A2、第一电阻R1、 第二电阻R2、第三电阻R3和第五电阻R5 ；所述数据整合线路包括第一三极管Ql和第四电阻R4 ；其中第一光耦合器Al的第一引脚1通过第二电阻R2与第二电源U2相连接 ’第三引脚3接地；第二光耦合器A2的第一引脚5通过第三电阻R3与第一电源Ul相连接；第二引脚 6与第一三极管Ql的发射极相连接；第三引脚7接地；第四引脚8通过第一电阻Rl与第二 电源U2相连接；第一三极管Ql的集电极接地；基极依次通过第四电阻R4、第五电阻R5与第一电 源Ul相连接；第四电阻R4与第五电阻R5之间的连线与第一光耦合器Al的第四引脚4相 连接。本申请实施例公开的光隔离半双工串行通信总线工作原理示意图如图3所示，第 一光耦合器Al的第二引脚2与处理器串口的数据发送脚MCU_UART_T)(D相连接；第二光耦 合器A2的第四引脚8与处理器串口的数据接收脚MCU_UART_RXD相连接；第四电阻R4和第 五电阻R5之间的连线与第一光耦合器Al的第一引脚4的连接线与插头CONl的串行总线 数据口 10相连接；第一电源Ul由插头CONl的串行总线_正电源接入，插头CONl的串行总 线_负电源接地。需要说明的是，第二电阻R2和第三电阻R3分别是第一光耦合器Al、第二光耦合器 A2的限流电阻；第五电阻R5和第一电阻Rl分别是第一光耦合器Al、第二光耦合器A2的上 拉电阻；第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第五电阻R5、第一光耦合器Al、第二光耦 合器A2构成普通的光隔离双线串行通信总线。第四电阻R4、第一三极管Ql将普通光隔离双线串行通信总线中的发送和接收两 根线合成一根线，配合第一电源U1、第二电源U2、第一光耦合器Al、第二光耦合器A2、第一 电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4构成隔离型半双工一线可寻址串行通信 总线。下面结合具体实例来说明光隔离半双工串行通信总线工作原理当处理器串口发送脚MCU_UART_T)(D发送数据“0”，第一光耦合器Al的第二引脚2 为低电平，第一光耦合器Al导通；第一光耦合器Al的第四引脚4将串行总线_数据线拉成 低电平，向通信总线发送数据“0” ；同时通过第四电阻R4给第一三极管Ql基极偏置电压， 第一三极管Ql导通，第二光耦合器A2的第二引脚6为低电平，第二光耦合器A2导通；第二 光耦合器A2的第四引脚8将处理器串口接收脚MCU_UART_RXD拉成低电平，数据“0”回送 处理器。当处理器串口发送脚MCU_UART_T)(D发送数据“ 1”，第一光耦合器Al的第二引脚2 为高电平，第一光耦合器Al截止；第五电阻R5将串行总线_数据线拉成高电平，向通信总 线发送数据“1”;同时第一三极管Ql截止，第二光耦合器A2截止；第一电阻Rl将处理器串 口接收脚MCU_UART_RXD拉成高电平，数据“ 1 ”回送处理器。当串行总线_数据线接收到数据“0”时，通过第四电阻R4给第一三极管Ql基极 偏置电压，第一三极管Ql导通，第二光耦合器A2的第二引脚6为低电平，第二光耦合器A2 导通；第二光耦合器A2的第四引脚8将处理器串口接收脚MCU_UART_RXD拉成低电平，数据 “0”送到处理器。当串行总线_数据线接收到数据“ 1 ”时，第一三极管Ql截止，第二光耦合器A2截 止；第一电阻Rl将处理器串口接收脚MCU_UART_RXD拉成高电平，数据“1”送到处理器。处理器能够判断串口何时发送数据，可以屏蔽发送数据同时接收回送数据。[0041]第一电源Ul由插头CONl接入，根据串行总线_正电源、串行总线_负电源的组合， 适当选取第三电阻R3、第四电阻R4和第五电阻R5的阻值。可见，本申请实施例公开的光隔离半双工串行通信总线可以根据串行通信距离长 度，以及干扰大小，适当选择第五电阻R5的阻值。使得上拉电流控制在0. 1 100毫安内。需要说明的是，本申请实施例公开的光隔离半双工串行通信总线中，第一三极管 Ql可以用几个晶体管组合成的PNP型达林顿管来代替，可以达到同样的发明目的；也可以 用一个NPN型三极管或几个三极管组合成的NPN型达林顿管，将发射极接地、集电极接第二 光耦合器A2的第二引脚6，亦可以达到相同的发明目的；在通信节点较少的情况下，可以不 用第四电阻R4和第一三极管Ql，直接将第一光耦合器Al的第四引脚4和第二光耦合器A2 的第二引脚2相连接。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新 型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定 义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因 此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理 和新颖特点相一致的最宽的范围。
权利要求1.一种光隔离半双工串行通信总线，其特征在于，包括包含有数据发送线路和数据 接收线路的数据传输线路与数据整合线路；所述数据传输线路与所述用于将数据发送线路和数据接收线路进行整合的数据整合 线路相连接。
2.根据权利要求1所述的通信总线，其特征在于，所述数据传输线路包括第一电源、第 二电源、第一光耦合器、第二光耦合器、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第五电阻；所述数据整合线路包括第一三极管和第四电阻；其中所述第一光耦合器的第一引脚通过所述第二电阻与所述第二电源相连接；第三 引脚接地；所述第二光耦合器的第一引脚通过所述第三电阻与所述第一电源相连接；第二引脚与 所述第一三极管的发射极相连接；第三引脚接地；第四引脚通过所述第一电阻与所述第二 电源相连接；所述第一三极管的集电极接地；基极依次通过所述第四电阻、第五电阻与所述第一电 源相连接；所述第四电阻与所述第五电阻之间的连线与所述第一光耦合器的第四引脚相连接。
专利摘要本实用新型实施例公开了一种光隔离半双工串行通信总线，包括包含有数据发送线路和数据接收线路的数据传输线路与数据整合线路；所述数据传输线路与所述用于将数据发送线路和数据接收线路进行整合的数据整合线路相连接。本申请提供一种光隔离半双工串行通信总线，采用独立电阻和单个晶体管将发送和接收数据线合二为一，有效的降低了成本，减少了占用面积；可以选择不同的串行总线正电源以及负电源，可以适应不同的使用环境。
文档编号H04L5/16GK201821374SQ201020227440
公开日2011年5月4日 申请日期2010年6月11日 优先权日2010年6月11日
发明者陈健 申请人:德阳市顺昌重工机械制造有限公司