专利名称：s-bus单总线通讯电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子电路领域，尤其涉及s-bus单总线通讯电路。
背景技术：
大多数总线均以相同方式构成，其不同之处仅在于总线中数据线和地址线的数目以及控制线的多少及其功能。根据连接方式不同，控制系统中采用的总线结构有三种基本类型单总线结构，双总线结构和多总线结构。单总线适用于单主机系统，能够控制一个或多个从机设备。主机可以是微控制器 (MCU)，从机可以是单总线器件也可以是从微控制器，它们之间的数据交换只通过一条信号线。当只有一个从机设备时，系统可按单节点系统操作；当有多个从设备时，系统则按多节点系统操作。目前，商业应用比较广泛的单总线技术是1-wire bus总线，硬件设计集成在一块通讯电路板中。与目前多数标准串行数据通信方式如SPI/I2C/SCI/RS485不同，它采用单根信号线，准双向传输数据。1-wire bus总线具有节省I/O 口线资源、结构简单、成本低廉、 便于总线扩展和维护等诸多优点。1-wire bus总线大多应用在普通工业控制系统中，具有一定的局限性。首先在一些分布式主从控制系统中，需要在主微处理器和从微处理器间同时具有1-wire bus功能才能实现单总线通讯。如果微处理器中没有内置1-wire bus功能，而采用模拟1-wire bus通讯则时序比较复杂不易实现。其次，在某些特殊的高、低温应用环境下，集成有1-wire bus 功能的军用或航天级的硬件还比较少。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了 s-bus单总线通讯电路。本发明提供了 s-bus单总线通讯电路，包括NMOS管M1、M2、PM0S管M3以及反向三态缓冲器Ul ；MCU置位信号MCU RST分别与NMOS管Ml的栅极以及NMOS管M2的栅极的连接；s-bus单总线分别与NMOS管Ml的漏极、PMOS管M3的栅极、PMOS管M3的源极以及NMOS 管M2的漏极连接；NMOS管M2的源极接地，PMOS管M3的漏极与NMOS管M2的源极连接；MCU 发送信号MCTSCT-Tx与反向三态缓冲器Ul的第一输入端连接，NMOS管M2的源极与反向三态缓冲器Ul的第二输入端连接，MCU发送控制信号与反向三态缓冲器Ul的第一控制端连接，反向三态缓冲器Ul的第二控制端接地，反向三态缓冲器Ul的第一输出端与NMOS管M2 的源极连接，MCU接收信号MCU SCI-Rx与反向三态缓冲器Ul的第二输出端连接。在一个示例中，MCU置位信号MCU RST通过电阻R3与NMOS管Ml的栅极连接，NMOS 管Ml的栅极还经电容Cl接地；MCU置位信号MCU RST通过电阻R4与NMOS管M2的栅极连接，NMOS管M2的栅极还经电容C2接地；反向三态缓冲器Ul的第二输入端经电容C3接地， 与NMOS管M2的源极连接，NMOS管M2的源极还经电阻R5接地。在一个示例中，s-bus单总线经过电阻Rl分别与NMOS管Ml的栅极以及NMOS管
3M2的栅极的连接；反向三态缓冲器Ul的第一输入端经电阻R2接电源电压。在一个示例中，反向三态缓冲器Ul为54HC368或者74HC368。在一个示例中，MCU发送信号MCT SCT-Tx与反向三态缓冲器Ul的第一输入端 D1-D4连接，反向三态缓冲器Ul的第二输入端D5-D6经电容C3接地。在一个示例中，反向三态缓冲器Ul的第一输出端Ql经电阻R6与NMOS管M2的源极连接，反向三态缓冲器Ul的第一输出端Q2经电阻R7与NMOS管M2的源极连接，反向三态缓冲器Ul的第一输出端Q3经电阻R8与NMOS管M2的源极连接，反向三态缓冲器Ul的第一输出端Q4经电阻R9与NMOS管M2的源极连接，MCU接收信号MCU SCI-Rx与反向三态缓冲器Ul的第二输出端Q5-Q6连接。本发明可将单片机的SCI总线转换为无源单总线，实现异步串行准双工方式通讯，利用高速开关场效应管，实现总线隔离保护功能；元器件均选用贴片器件，缩小电路板尺寸，同时采用高温印制电路板，以便于节省空间和适应高温工作环境。
下面结合附图来对本发明作进一步详细说明，其中图1是s-bus单总线通讯电路图。
具体实施例方式本发明使用六反向三态缓冲器/线驱动器74/54HC368，将微处理器SCI总线的Tx 和Rx缓冲输出或输入，再利用高速MOS场效应管的开关特性实现s-bus单总线的隔离输入与输出，总线发送/接收控制由微处理器I/O 口实现。该总线协议遵守RS-232通讯协议， 总线信号为CMOS电平。电路如图1所示，s-bus单通讯总线经电阻Rl接NMOS管Ml的漏极以及PMOS管M3的栅极，s-bus单通讯总线还直接与PMOS管M3的源极和NMOS管M2的漏极连接。NMOS管M2的源极与PMOS管M3的漏极连接，NMOS管M2的栅极经电容C2接地。 NMOS管M2的栅极还经电阻R4接MCU RST信号。NMOS管Ml的栅极经电容C接地，并经电阻 R3接MCU RST信号。六反向三态缓冲器U1(54HC368)的输入端D1-D4连接在一起并经电阻 R2接电源VCC，MCU SCI-Tx发送信号接入六反向三态缓冲器Ul的输入端D1-D4，六反向三态缓冲器Ul的输入端D5-D6经电阻RlO接NMOS管M2的源极，并且还经电容C3接地；NMOS 管M2的源极还经电阻R5接地，MCU发送控制信号接六反向三态缓冲器Ul的控制端G1，六反向三态缓冲器Ul的控制端G2接地，MCU SCI-Rx接收信号接，六反向三态缓冲器Ul的输出端Q5-Q6。六反向三态缓冲器Ul的输出端Ql经电阻R6接NMOS管M2的源极，六反向三态缓冲器Ul的输出端Q2经电阻R7接NMOS管M2的源极，六反向三态缓冲器Ul的输出端 Q3经电阻R8接NMOS管M2的源极，六反向三态缓冲器Ul的输出端Q4经电阻R9接NMOS管 M2的源极。在分布式主、从控制系统中，上位机作为控制器，主要处理来自下位机的数据，向下位机发送命令，下位机用作测量、控制和响应上位机命令。s-bus单总线的通讯在上位机和下位机中各微处理器的控制下完成。当上位机微处理器发送命令或下位机微处理器发送数据时，微处理器首先将“发送控制”置为低电平，六反向三态缓冲器Ul的输入端D1-D4打开，微处理器的SCI-Tx发送信号，经过R6-R9发送到NMOS管M3漏极，由于NMOS管M3的栅极被NMOS管Ml钳位在低电平，因此PMOS管M3导通，SCI-Tx发送信号将被传递到s-bus总线。指令或数据发送完成后，微处理器将“发送控制”置为高电平，使六反向三态缓冲器Ul的输出端Q1-Q4处于高阻态。当上位机微处理器接收数据或下位机微处理器接收命令时，s-bus单通讯总线上的信号到NMOS管M2的漏极，由于NMOS管M2的栅极接的MCU RST端为高电平，NMOS管M2 导通，信号经过电阻RlO和电容C3组成的阻容滤波器到六反向三态缓冲器Ul的输出端 D5-D6。六反向三态缓冲器Ul的控制端G2接地，因此信号由六反向三态缓冲器Ul的输出端D5-D6到微处理器的SCI-Rx接收端。M⑶RST用于上电时控制NMOS管M1、NM0S管M2处于截止状态，起到隔离s-bus和 MCU作用。总线通讯遵守RS-232通讯协议，采用单上位机的分时分址通讯技术避免总线冲突。本发明在微处理器的控制下利用六反向三态缓冲器/线驱动器74HC/54HC368器件实现单-双总线的转换，同时进一步增强对信号的驱动能力，从而解决多支仪器的组合时单总线通讯问题。以上所述仅为本发明的优选实施方式，但本发明保护范围并不局限于此。任何本领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，均可对其进行适当的改变或变化，而这种改变或变化都应涵盖在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.s-bus单总线通讯电路，其特征在于，包括NMOS管(M1、M2)、PM0S管(M3)以及反向三态缓冲器(Ul) ；MCU置位信号(MCU RST)分别与NMOS管(Ml)的栅极以及NMOS管(M2)的栅极的连接；s-bus单总线分别与NMOS管(Ml)的漏极、PMOS管(M3)的栅极、PMOS管(M3)的源极以及NMOS管(M2)的漏极连接；NMOS管(M2)的源极接地，PMOS管(M3)的漏极与NMOS 管(M2)的源极连接；MCU发送信号(MCT SCT-Tx)与反向三态缓冲器(Ul)的第一输入端连接，NMOS管(M2)的源极与反向三态缓冲器(Ul)的第二输入端连接，MCU发送控制信号与反向三态缓冲器(Ul)的第一控制端连接，反向三态缓冲器(Ul)的第二控制端接地，反向三态缓冲器(Ul)的第一输出端与NMOS管(M2)的源极连接，MCU接收信号(MCU SCI-Rx)与反向三态缓冲器(Ul)的第二输出端连接。
2.如权利要求1所述的s-bus单总线通讯电路，其特征在于，MCU置位信号(MCURST) 通过电阻(R3)与NMOS管(Ml)的栅极连接，NMOS管(Ml)的栅极还经电容(Cl)接地；MCU 置位信号(MCU RST)通过电阻(R4)与NMOS管(M2)的栅极连接，NMOS管(M2)的栅极还经电容(C2)接地；反向三态缓冲器(Ul)的第二输入端经电容(C3)接地，与NMOS管(M2)的源极连接，NMOS管(M2)的源极还经电阻(R5)接地。
3.如权利要求1或2所述的s-bus单总线通讯电路，其特征在于，s-bus单总线经过电阻(Rl)分别与NMOS管(Ml)的栅极以及NMOS管(M2)的栅极的连接；反向三态缓冲器(Ul) 的第一输入端经电阻(R2)接电源电压。
4.如权利要求3所述的s-bus单总线通讯电路，其特征在于，反向三态缓冲器(Ul)为 54HC368 或者 74HC368。
5.如权利要求4所述的s-bus单总线通讯电路，其特征在于，MCU发送信号(MCT SCT-Tx)与反向三态缓冲器(Ul)的第一输入端(D1-D4)连接，反向三态缓冲器(Ul)的第二输入端(D5-D6)经电容(C3)接地。
6.如权利要求5所述的s-bus单总线通讯电路，其特征在于，反向三态缓冲器(Ul)的第一输出端(Ql)经电阻(R6)与NMOS管(M2)的源极连接，反向三态缓冲器(Ul)的第一输出端(Q2)经电阻(R7)与NMOS管(M2)的源极连接，反向三态缓冲器(Ul)的第一输出端 (Q3)经电阻(R8)与NMOS管(M2)的源极连接，反向三态缓冲器(Ul)的第一输出端(Q4) 经电阻(R9)与NMOS管(M2)的源极连接，MCU接收信号(MCU SCI-Rx)与反向三态缓冲器 (Ul)的第二输出端(Q5-Q6)连接。
全文摘要
本发明公开了s-bus单总线通讯电路，其中MCU置位信号分别与NMOS管(M1)的栅极以及NMOS管(M2)的栅极的连接；s-bus单总线分别与NMOS管(M1)的漏极、PMOS管(M3)的栅极、PMOS管(M3)的源极以及NMOS管(M2)的漏极连接；NMOS管(M2)的源极接地，PMOS管(M3)的漏极与NMOS管(M2)的源极连接；MCU发送信号与反向三态缓冲器的第一输入端连接，NMOS管(M2)的源极与反向三态缓冲器的第二输入端连接，MCU发送控制信号与反向三态缓冲器的第一控制端连接，反向三态缓冲器的第二控制端接地，反向三态缓冲器的第一输出端与NMOS管(M2)的源极连接，MCU接收信号(MCUSCI-Rx)与反向三态缓冲器的第二输出端连接。本发明将单片机的SCI总线转换为无源单总线，实现异步串行准双工方式通讯。
文档编号H04L12/40GK102447601SQ20111035947
公开日2012年5月9日 申请日期2011年11月14日 优先权日2011年11月14日
发明者宋涛, 左兴龙, 李童, 杨亚萍, 柏爱川, 王俊, 王俊超, 王珺, 白岩, 祝环芬, 贾桑 申请人:中国石油天然气集团公司