用于半双工通讯的中继电路及半双工通讯线路的制作方法

本发明涉及半双工通讯技术领域，特别涉及用于半双工通讯的收发电路、中继电路及半双工通讯线路。

背景技术：

在工业控制场合，RS485总线因其接口简单，组网方便，传输距离远等特点而得到广泛应用。RS485接口和RS232接口都是基于串口的通讯接口，对数据收发的操作是一致的，所以同样是使用WinCE的底层驱动程序。但在实际应用中两者通讯模式却存在较大差异，RS232接口为全双工数据通讯模式，而RS485接口为半双工数据通讯模式，且对数据的收发不能同时进行，为保证数据收发不存在冲突，需通过在硬件上进行方向切换，相应地要求软件上进行配合，严格地将收发过程分开。

RS485接口组成半双工网络，一般是两线制，多采用屏蔽双绞线传输。这种接线方式为总线式拓扑结构，在一总线上最多可以挂接32个结点。在RS485通信网络中一般采用主从通信方式，即一个主机带。在工业控制场合，RS485总线因其接口简单，组网方便，传输距离远等特点而得到广泛应用。

在使用RS485接口时，对于特定的传输线路，从RS485接口到负载数据信号传输所能达到的最大传输距离与数据信号传输的波特率成反比，最大传输距离主要受数据信号失真及噪声等因素影响。虽然在理论上，当数据通信速率低于100Kbps时，通过RS485进行传输的传输距离可达1200米，但是在一些远距离传输场合，这仍不能满足要求。

技术实现要素：

本发明的第一目的在于提供一种用于半双工通讯的中继电路，可用于远距离传输总线上，增加总线上的节点数量，减少数据信号失真。

本发明的第二目的在于提供一种半双工通讯线路，在数据信号传输波特率一定的情况下，增加了传输距离。

本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的。

本发明提供了一种用于半双工通讯的中继电路，包括第一收发电路和第二收发电路；

所述第一收发电路包括第一通讯芯片和第一开关器件；

所述第一开关器件包括第一控制极、第一驱动极以及第二驱动极；所述第一控制极耦接于所述第一通讯芯片的输入端，所述第一驱动极耦接于所述第一通讯芯片的接收使能端和发送使能端，所述第一驱动极还耦接于VCC电压；所述第二驱动极接地；

所述第二收发电路包括第二通讯芯片和第二开关器件；

所述第二开关器件包括第二控制极、第三驱动极以及第四驱动极；所述第二控制极耦接于所述第二通讯芯片的输入端，所述第三驱动极耦接于所述第二通讯芯片的接收使能端和发送使能端，所述第三驱动极还耦接于VCC电压；所述第四驱动极接地；

所述第一通讯芯片的输出端耦接于第二通讯芯片的输入端，所述第二通讯芯片的输出端耦接于第一通讯芯片的输入端。

可选的：所述第一通讯芯片和第二通讯芯片均为485芯片。

可选的：所述第一开关器件和第二开关器件均为场效应管。

可选的：所述第一开关器件通过第一电阻耦接于第一通讯芯片的输入端，所述第二开关器件通过第二电阻耦接于第二通讯芯片的输入端。

可选的：所述第一开关器件和第二开关器件均为晶体管。

可选的：所述第一收发电路的输出端通过第一信号保持单元耦接于第二收发电路的输入端，所述第二收发电路的输出端通过第二信号保持单元耦接于第一收发电路的输入端。

相应地，本发明还提供了一种半双工通讯线路，包括上述的用于半双工通讯的中继电路。

本发明的有益效果在于：

本发明提供的用于半双工通讯的中继电路，通过第一收发电路内、第二收发电路内以及第一收发电路和第二收发电路之间的线路构造，实现下述功能：若没有数据信号从第一通讯芯片的数据收发端输入，通过第一开关器件使第一通讯芯片处于接收数据信号状态；若有数据信号从第一通讯芯片的数据收发端输入，通过第一开关器件使第二通讯芯片处于发送数据信号状态，将数据信号从其数据收发端输出。同理，上述功能适用于第二通讯芯片。

因此，该中继电路用于远距离传输总线上，可增加总线上的节点数量，减少数据信号失真。

本发明提供的半双工通讯线路，包括上述的中继电路，因而增加了通讯线路中节点数量，减少数据信号失真，保证通讯速率，增加了传输距离。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的用于半双工通讯的收发电路的原理图；

图2是本发明实施例二提供的用于半双工通讯的中继电路的原理图；

图3是本发明实施例三提供的用于半双工通讯的中继电路的原理图；

图4是本发明实施例四提供的半双工通讯线路的示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

以下实施例中将第一通讯芯片、第二通讯芯片、第一开关器件、第二开关器件、第一信号保持单元、第二信号保持单元、分别表述为通讯芯片U1、通讯芯片U2、开关器件Q1、开关器件Q2、电阻R1、电阻R2、信号保持单元1、信号保持单元2。

实施例一：

参照图1，示出了一种用于半双工通讯的收发电路，其包括通讯芯片U1、开关器件Q1、电阻R1和电阻R2。

该收发电路中，通讯芯片U1、通讯芯片U2为485芯片，开关器件Q1、开关器件Q2为场效应管，其中通讯芯片也可以是像CC2520 zigbee芯片这类的用于半双工通讯的芯片，其中开关器件也可以是像GTO、GTR或MOSFET这类的可控的开关器件。

该收发电路中，485芯片U1具有两个数据收发端A、B，一个接收使能端DE，一个发送使能端RE，一个输出端RO，一个输入端DI，以及构成电源端的一个VCC端和一个GND端；其中，数据收发端A、B用于接收或发送数据信号；接收使能端DE用于使数据收发端处于接收数据信号状态，且当接收使能端DE为高电平时485芯片U1处于接收数据信号状态；发送使能端RE用于使数据收发端处于发送数据信号状态，且当发送使能端RE为低电平时485芯片U1处于发送数据信号状态；输出端RO用于发送数字信号；输入端DI用于接收数字信号；此处，通过数据收发端A、B接收或发送的信号为数据信号，通过输出端RO输出或输入端DI输入的信号均为数字信号，数字信号由数据信号经485芯片U1转换得到。

该收发电路中，场效应管Q1具有控制极、第一驱动极和第二驱动极（即上述的第一控制极、第二驱动极和第三驱动极，以下均称之为控制极、第一驱动极和第二驱动极），其中场效应管Q1控制极通过电阻R2耦接于485芯片U1输入端，场效应管Q1第一驱动极耦接于485芯片U1接收使能端DE和发送使能端RE且通过电阻R1耦接于VCC电压，场效应管Q1第二驱动极接地。

该收发电路中，若没有数据信号从数据收发端A、B输入，485芯片U1输出端RO为高电平，使场效应管Q1处于导通状态，将485芯片U1接收使能端DE、发送使能端RE的电位拉低，使485芯片U1处于接收数据信号状态；若有数据信号从数据收发端A、B输入，该数据信号经485芯片U1转换成数字信号并从输出端RO输出；若有数字信号从输入端DI输入，该数字信号经485芯片U1转换成数据信号并从数据收发端A、B输出。

实施例二：

参照图2，示出了一种用于半双工通讯的中继电路，其包括485芯片U1、场效应管Q1、电阻R1、电阻R2、485芯片U2、场效应管Q2、电阻R3、电阻R4。

该中继电路中，485芯片U1、场效应管Q1、电阻R1、电阻R2构成一个上述的收发电路，以下称之为第一收发电路100；该中继电路中，485芯片U2、场效应管Q2、电阻R3、电阻R4构成另一个上述的收发电路，以下称之为第二收发电路200。

该中继电路的第一收发电路100中，485芯片U1具有两个数据收发端A、B，一个接收使能端DE，一个发送使能端RE，一个输出端RO，一个输入端DI，以及构成电源端的一个VCC端和一个GND端；场效应管Q1具有控制极、第一驱动极和第二驱动极，其中场效应管Q1控制极通过电阻R2耦接于485芯片U1输入端，场效应管Q1第一驱动极耦接于485芯片U1接收使能端DE和发送使能端RE且通过电阻R1耦接于VCC电压，场效应管Q1第二驱动极接地。

该中继电路的第二收发电路200中，485芯片U2具有两个数据收发端A、B，一个接收使能端DE，一个发送使能端RE，一个输出端RO，一个输入端DI，以及构成电源端的一个VCC端和一个GND端；场效应管Q2具有控制极、第一驱动极和第二驱动极（即上述的第二控制极、第三驱动极和第四驱动极，以下均称之为控制极、第一驱动极和第二驱动极），其中场效应管Q2控制极通过电阻R4耦接于485芯片U2输入端，场效应管Q2第一驱动极耦接于485芯片U2接收使能端DE和发送使能端RE且通过电阻R3耦接于VCC电压，场效应管Q2第二驱动极接地。

该中继电路中，第一收发电路100中485芯片U1输出端RO耦接于第二收发电路200中485芯片U2输入端DI，第二收发电路200中485芯片U2输出端RO耦接于第一收发电路100中485芯片U1输入端DI。

该中继电路中，若没有数据信号从485芯片U1数据收发端A、B或485芯片U2数据收发端A、B输入，485芯片U1输出端RO、485芯片U2输出端RO均为高电平，分别使场效应管Q1、场效应管Q2处于导通状态，且将485芯片U1接收使能端DE和发送使能端RE、485芯片U2接收使能端DE和发送使能端RE的电位拉低，使485芯片U1、485芯片U2均处于接收数据信号状态；若有数据信号从485芯片U1数据收发端A、B输入，即有数据信号从RS485总线1上传送过来，该数据信号经485芯片U1转换后从其输出端RO输出TTL电平，即数字信号，该信号被传送至485芯片U2输入端DI，场效应管Q2由于控制极与485芯片U2输入端DI耦接，因而从原先导通状态转为截止状态，将485芯片U2接收使能端DE和发送使能端RE的电位抬高，使485芯片U2处于发送数据信号状态，485芯片U2将TTL电平转换后从其数据收发端A、B输出数据信号，即将数据信号从RS485总线2上传送出去；若有数据信号从485芯片U2数据收发端A、B输入，即有数据信号从RS485总线2上传送过来，该数据信号经485芯片U2转换后从其输出端RO输出TTL电平，即数字信号，该信号被传送至485芯片U1输入端DI，场效应管Q1由于控制极与485芯片U1输入端DI耦接，因而从原先导通状态转为截止状态，将485芯片U1接收使能端DE和发送使能端RE的电位抬高，使485芯片U1处于发送数据信号状态，485芯片U1将TTL电平转换后从其数据收发端A、B输出数据信号，即将数据信号从RS485总线1上传送出去。

该中继电路中，不论数据信号是从RS485总线1上传送过来，还是从RS485总线2上传送过来，总能确保其中一个收发电路处于接收数据信号状态，其中另一个处于发送数据信号状态，确保信号传输单向性；并且该方案只通过硬件连接关系实现，不依赖于软件。

实施例三：

参照图3，示出了一种用于半双工通讯的中继电路，其是对实施例二提供的中继电路的一种改进。具体是，在第一收发电路100的输出端通过一信号保持单元1耦接于第二收发电路200的输入端，在第二收发电路200的输出端通过一信号保持单元1耦接于第一收发电路100的输入端。

该中继电路中，信号保持单元1可以是电压跟随器、信号保持器等一些能够使信号保持稳定的器件。该中继电路中，利用信号保持单元1可以使485芯片U1输入端DI或485芯片U2输入端DI输出的数字信号保持稳定，提高抗干扰性。

实施例四：

参照图4，示出了一种半双工通讯线路，其包括至少一个连接于该通讯线路中的中继电路，该中继电路为实施例二或实施例三提供的中继电路。

该半双工通讯线路，增加了通讯线路中节点数量，减少数据信号失真，可保证通讯速率，可增加了传输距离。例如通信速率低于100Kbps的数据，通过RS485进行传输的传输距离只能达到1200米；然而在不改变数据通信速率的情况下，通过在通讯线路中增加一个节点数量，即增加一个中继电路，理论上可使RS485进行传输的传输距离倍增至2400米，通过在通讯线路中增加两个节点数量，即增加两个中继电路，理论上可使RS485进行传输的传输距离倍增至3600米，以此类推。因此该半双工通讯线路适用于一些远距离传输场合。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。