一种抗干扰电路、接口电路和主从通信系统的制作方法

本实用新型涉及电力电子技术领域，更具体地说，涉及一种抗干扰电路、接口电路和主从通信系统。

背景技术：

总线收发器是总线控制器和总线之间的接口，用于实现总线控制器的逻辑电平与总线上的物理电平之间的转换。总线收发器、总线控制器和总线三者间的连接关系如图1所示，总线收发器一侧的TXD(Transmitted data，发送数据)、RXD(Received data，接收数据)引脚对应连接到总线控制器的TXD和RXD引脚，另一侧的两个总线终端连接到总线电缆。

在具有多个总线控制器、并且同一时刻只有一个总线控制器需要应答总线上传来的查询命令的场景下，如果为每个总线控制器都单配配置一个总线收发器，成本太高，因此可以考虑让多个总线控制器共用一个总线收发器，如图2所示。但是，由于多个总线控制器的TXD引脚是直接连接在一起的，当其中一个总线控制器发送数据时，势必会对其他总线控制器的TXD引脚的电平造成干扰。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供一种抗干扰电路、接口电路和主从通信系统，以避免多个总线控制器共用一个总线收发器时，其中一个总线控制器发送数据，会对其他总线控制器的TXD引脚的电平造成干扰。

一种抗干扰电路，包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、N型开关管以及多个P型开关管，其中：

每一个P型开关管的第一管脚都经过所述第三电阻接地，每一个P型开关管的第二管脚都经过所述第一电阻连接到直流电源，不同P型开关管的控制管脚连接到不同总线控制器的TXD引脚；

所述N型开关管的第一管脚经过所述第二电阻连接到所述直流电源，所述N型开关管的第二管脚接地，所述N型开关管的驱动管脚经过所述第三电阻接地，所述N型开关管的第一管脚连接到所有总线控制器共用的一个总线收发器的TXD引脚。

可选的，所述N型开关管为NPN型三极管，所述P型开关管为PNP型三极管。

一种接口电路，包括：多个总线控制器、一个总线收发器，以及如上述公开的任一种抗干扰电路；

多个总线控制器共用一个总线收发器；各个总线控制器的TXD引脚都经过所述抗干扰电路连接到所述总线收发器的TXD引脚。

可选的，所述接口电路具体为CAN接口电路，对应的，所述总线控制器具体为CAN控制器，所述总线具体为CAN总线，所述总线收发器具体为CAN收发器。

可选的，所述接口电路具体为RS485接口电路，对应的，所述总线控制器具体为UART控制器，所述总线具体为RS485总线，所述总线收发器具体为RS485收发器。

可选的，所述接口电路具体为RS232接口电路，对应的，所述总线控制器具体为UART控制器，所述总线具体为RS232总线，所述总线收发器具体为RS232收发器。

一种主从通信系统，包括多个微控制器从机、一个微控制器主机、总线、以及如上述公开的任一种接口电路；

所述微控制器从机与所述接口电路中的总线控制器一对一连接；

所述接口电路中的总线收发器经所述总线连接到所述微控制器主机。

可选的，每个总线控制器都集成在与其对应的微控制器从机中。

从上述的技术方案可以看出，本实用新型默认各总线控制器处于空闲状态时，各总线控制器的TXD引脚均为高电平，此时各P型开关管以及N型开关管均截止，总线收发器的TXD引脚为高电平。任一个总线控制器在发送数据时，将自身的TXD引脚置为低电平，此时该总线控制器对应的P型开关管导通，N型开关管也随之导通，总线收发器的TXD引脚被拉低；由于同一时刻只有一个总线控制器需要应答总线上传来的查询命令，所以其他总线控制器的TXD引脚仍保持高电平输出，其他P型开关管仍保持截止，即该总线控制器的TXD引脚的电平变化对其他总线控制器的TXD引脚没有影响。

附图说明

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为现有技术公开的一个总线控制器单独配置一个总线收发器的结构示意图；

图2为现有技术公开的多个总线控制器共用一个总线收发器的结构示意图；

图3为本实用新型实施例公开的一种抗干扰电路结构示意图；

图4为本本实用新型实施例公开的一种接口电路结构示意图；

图5为本本实用新型实施例公开的一种CAN接口电路结构示意图；

图6为本本实用新型实施例公开的一种RS485接口电路结构示意图；

图7为本本实用新型实施例公开的一种RS232接口电路结构示意图；

图8为本本实用新型实施例公开的一种主从通信系统结构示意图。

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做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。

参见图3，本实用新型实施例公开了一种抗干扰电路，包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、N型开关管Q3以及多个P型开关管，其中：

每一个P型开关管的第一管脚都经过第三电阻R3接地，每一个P型开关管的第二管脚都经过第一电阻R1连接到直流电源VCC(通常为3.3伏)，不同P型开关管的控制管脚连接到不同总线控制器的TXD引脚；图3仅以包含两个P型开关管作为示例，为便于描述，将其中一个P型开关管记为Q1，将另一P型开关管记为Q2，将P型开关管Q1连接的总线控制器称为第一总线控制器，将P型开关管Q2连接的总线控制器称为第二总线控制器；

N型开关管Q3的第一管脚经过第二电阻R2连接到直流电源VCC，N型开关管Q3的第二管脚接地，N型开关管Q3的驱动管脚经过第三电阻R3接地，N型开关管Q3的第一管脚连接到所有总线控制器共用的一个总线收发器的TXD引脚。

本实用新型实施例的工作原理如下：

总线控制器在空闲状态下，默认自身的TXD引脚为高电平，P型开关管在自身的驱动引脚为高电平时进入截止状态。当每个总线控制器都处于空闲状态时，每个P型开关管就都处于截止状态，此时N型开关管Q3的驱动引脚为低电平，N型开关管Q3截止，总线收发器的TXD引脚通过第二电阻R2被直流电源VCC上拉为高电平。

第一总线控制器在发送数据时，将自身的TXD引脚置为低电平，此时P型开关管Q1导通，直流电源VCC输出的电流经过第一电阻R1、P型开关管Q1、第三电阻R3流入大地，N型开关管Q3的驱动引脚因第三电阻R3获得分压而变为高电平，N型开关管Q3导通，总线收发器的TXD引脚被拉低。由于同一时刻只有一个总线控制器需要应答总线上传来的查询命令，所以第二总线控制器的TXD引脚仍保持高电平输出，P型开关管Q2仍保持在截止状态，即第一总线控制器的TXD引脚的电平变化对第二总线控制器的TXD引脚没有影响。

同理，第二总线控制器在发送数据时，第二总线控制器的TXD引脚置为低电平，Q2和Q3导通，总线收发器的TXD引脚被拉低。由于同一时刻只有一个总线控制器需要应答总线上传来的查询命令，所以第一总线控制器的TXD引脚仍保持高电平输出，Q1仍保持在截止状态，即第二总线控制器的TXD引脚的电平变化对第一总线控制器的TXD引脚没有影响。

由以上描述可以看出，本实用新型实施例默认各总线控制器在空闲状态下，各总线控制器的TXD引脚均为高电平，此时各P型开关管以及N型开关管均截止，总线收发器的TXD引脚为高电平。任一个总线控制器在发送数据时，将自身的TXD引脚置为低电平，此时该总线控制器对应的P型开关管导通，N型开关管导通，总线收发器的TXD引脚被拉低；由于同一时刻只有一个总线控制器需要应答总线上传来的查询命令，所以其他总线控制器的TXD引脚仍保持高电平输出，其他P型开关管仍保持截止，即该总线控制器的TXD引脚的电平变化对其他总线控制器的TXD引脚没有影响。

本领域技术人员可以理解的是，在实际应用时，本实用新型实施例中的各个电阻既可以是独立电阻，也可以是多个电阻的串并联组合，并不局限。而且，在实际应用时，各开关管的驱动管脚一般需要加限流电阻，以避免驱动管脚电流过大而损坏开关管。

可选的，本实用新型实施例中的N型开关管可以是NPN型三极管或N型MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)，并不局限。

具体的，当N型开关管为NPN型三极管时，N型开关管的第一管脚为NPN型三极管的集电极，N型开关管的第二管脚为NPN型三极管的发射极，N型开关管的驱动管脚为NPN型三极管的基极。当N型开关管为N型MOSFET时，N型开关管的第一管脚为N型MOSFET的漏极，N型开关管的第二管脚为N型MOSFET的源极，N型开关管的驱动管脚为N型MOSFET的栅极。图3中仅以N型开关管为NPN型三极管作为示例。

对应的，本实用新型实施例中的P型开关管可以是PNP型三极管或P型MOSFET。

具体的，当P型开关管为PNP型三极管时，P型开关管的第一管脚为PNP型三极管的集电极，P型开关管的第二管脚为PNP型三极管的发射极，P型开关管的驱动管脚为PNP型三极管的基极。当P型开关管为P型MOSFET时，P型开关管的第一管脚为P型MOSFET的源极，P型开关管的第二管脚为P型MOSFET的漏极，P型开关管的驱动管脚为P型MOSFET的栅极。图3中仅以P型开关管为PNP型三极管作为示例。

考虑到三极管相较于MOSFET具有更低的成本，因此本实用新型实施例推荐选择N型开关管为NPN型三极管，选择P型开关管为PNP型三极管。

此外，如图4所示，本本实用新型实施例还公开了一种接口电路，包括多个总线控制器、一个总线收发器，以及如上述公开的任一种抗干扰电路；多个总线控制器共用一个总线收发器；各个总线控制器的TXD引脚都经过所述抗干扰电路连接到总线收发器的TXD引脚，各个总线控制器的RXD引脚都连接到总线收发器的RXD引脚，总线收发器的两个总线终端连接到总线电缆。

可选的，所述接口电路具体为CAN接口电路，对应的，所述总线控制器具体为CAN控制器，所述总线具体为CAN总线，所述总线收发器具体为CAN收发器。如图5所示，多个CAN控制器共用一个CAN收发器；各个CAN控制器的TXD引脚都经过所述抗干扰电路连接到CAN收发器的TXD引脚，各个CAN控制器的RXD引脚都连接到CAN收发器的RXD引脚，CAN收发器的两个总线终端CANH、CANL对应连接到CAN总线的两根电缆。

或者，所述接口电路具体为RS485接口电路，对应的，所述总线控制器具体为UART控制器，所述总线具体为RS485总线，所述总线收发器具体为RS485收发器。如图6所示，多个UART控制器共用一个RS485收发器；各个UART控制器的TXD引脚都经过所述抗干扰电路连接到RS485收发器的TXD引脚，各个UART控制器的RXD引脚都连接到RS485收发器的RXD引脚，RS485收发器的两个总线终端A、B对应连接到RS485总线的两根电缆。

或者，所述接口电路具体为RS232接口电路，对应的，所述总线控制器具体为UART控制器，所述总线具体为RS232总线，所述总线收发器具体为RS232收发器。如图7所示，多个UART控制器共用一个RS232收发器；各个UART控制器的TXD引脚都经过所述抗干扰电路连接到RS232收发器的TXD引脚，各个UART控制器的RXD引脚都连接到RS232收发器的RXD引脚，RS232收发器的的两个总线终端TXD、RXD对应连接到RS232总线的两根电缆。

此外，如图8所示，本实用新型实施例还公开了一种主从通信系统，包括多个微控制器从机、一个微控制器主机、总线、以及上述公开的任一种接口电路；

所述微控制器从机与所述接口电路中的总线控制器一对一连接；

所述接口电路中的总线收发器经总线连接到所述微控制器主机。

在所述主从通信系统中，同一时刻只有一个微控制器从机需要应答微控制器主机下发的查询命令。

可选的，每个总线控制器都集成在与其对应的微控制器从机中，如图8所示。或者，总线控制器也可以是一个独立的控制芯片。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

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。