专利名称：Rs485收发器芯片的换向控制结构及控制方法
技术领域：
本发明涉及RS485换向控制的技术领域，具体说是一种基于CPLD实现的、可以根 据用户设置的波特率提供可靠换向控制的RS485收发器芯片的换向控制结构及控制方法。
背景技术：
RS485技术广泛应用与安防行业，用于进行设备控制和信息采集，其最大的优点是 工程上布线简单，仅通过两根线即可实现数据的收发。由于RS485是一种半双工技术，且没 有为其定义一种完备的上层收发机制，在设备间进行双向通讯时需要对RS485的收发进行 换向控制。传统的RS485换向技术包括以下几种程序换向、基于反相器的自动换向、基于 R-S触发器的自动换向。程序换向是主控设备中用得最多的RS485换向技术，其方法是由主控设备的程序 控制RS485收发器的收发状态。由于主控设备往往是RS485通讯的发起方，可以对RS485 总线的收发进行可靠的控制。程序换向的最大优点是简单，不需要增加外部电路，用于无操 作系统的简单程序环境下很可靠。但其缺点在于，该技术不适合于有操作系统的多线程运 行环境下，在这种环境下使用程序换向会增加嵌入式程序开发的难度，大大增加程序开发 人员的负担。基于反相器的自动换向技术原理是把发送信号进行取反操作作为收发控制信 号，并把RS485总线的A、B线分别加上、下拉电阻。当发送信号为低时，收发控制信号为高 电平，使RS485收发器芯片处于发送状态，把处于低电平的发送信号发送出去；当发送信号 为高时，收发控制信号为低电平，使RS485收发器芯片处于接受状态，但RS485总线上的上、 下拉电阻会使总线处于发“高”的状态。该技术的优点在于电路简单且不需要程序控制，但 缺点是驱动能力差，由于发送高电平时RS485收发器芯片处于接收状态，仅由RS485总线上 的上、下拉电阻提供驱动，因此传输距离远远达不到RS485规定的距离。基于R-S触发器的自动换向技术原理是采用R-S触发器加充放电电路作为换向 控制电路，当发送信号为低时，充放电电路会通过二极管迅速为电容充电，并使R-S触发器 的输出为高电平，RS485收发器芯片处于发送状态；当发送信号变为高时，充放电电路会通 过高阻值电阻为电容缓慢放电，此时R-S触发器的输出仍为高电平，只有当电容放电完毕， R-S触发器的输出才会变为低电平，使RS485收发器芯片返回接收状态。该技术可通过修改 电容放电速度来保证整个字节能完成发送出去，解决了基于反相器的自动换向技术驱动能 力差的问题，但充放电电路的阻容选择与波特率相关，同一种充放电电路不能适应于各种 波特率，否则容易出现在极限条件下发错码或接收回码不及时的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于CPLD实现的、可以根据用户设置的波 特率提供可靠换向控制的RS485收发器芯片的换向控制结构及控制方法。本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是本发明的RS485收发器芯片的换向控制结构，包括为各种波特率提供不同分频信号 的预分频模块、由使用者自主设置波特率的波特率设置接口模块、受波特率设置接口选择 的计数使能信号控制的换向控制模块；上述换向控制结构基于CPLD实现，预分频模块和波 特率设置接口模块分别与换向控制模块相连接，预分频模块接收系统时钟信号，并向换向 控制模块发送波特率不同的分频信号，波特率设置接口模块根据使用者设置的波特率选择 对应的分频信号作为计数使能信号，计数使能信号和发送信号一同传输至换向控制模块， 换向控制模块为计数器，由换向控制模块产生换向控制信号，并将此信号发送至RS485收 发器芯片。本发明还可以采用如下技术措施
上述预分频模块同时为多路换向控制模块提供分频信号。所述的波特率设置接口模块同时为多路换向控制模块选择对应波特率的分频信号。本发明的RS485收发器芯片的换向控制方法，具体步骤如下
I、预分频模块在统一的系统时钟下，针对不同的波特率提供不同的分频信号； I波特率设置接口模块提供波特率设置接口，为换向控制模块进行波特率设置，根据 波特率的设置从预分频模块输出的各种分频信号中选择合适的一个作为换向控制模块的 计数使能信号；
II I、在设置了某种波特率后，RS485换向控制模块即按照该波特率进行数据收发的换 向控制，在数据发送的起始位、数据本身、校验位、停止位整个过程中使RS485收发器芯片 处于发送状态，而在发送完停止位后迅速切换到接收状态；
Ir、换向控制模块为计数器，该计数器受波特率设置接口选择的计数使能信号控制，起 初计数器的值为0，当发送信号线上发出起始位(低电平)后，计数器开始进行加1操作，每 收到一个计数使能信号计数器就加1，当计数器溢出重新回到0时，计数器不再受计数使能 信号的控制，直到发送信号线上出现下一个起始位(低电平)为止；在计数器的非0期间， 发出的RS485换向控制信号为高电平，使RS485收发器芯片处于发送状态，而当计数器为0 时，RS485换向控制信号为低电平，此时RS485收发器芯片处于接收状态，RS485收发器芯片 的发送状态与被发送字节的持续时间相吻合；
V、换向控制模块同时接收UART接口的发送信号，从而产生RS485发送使能信号，输送 给RS485收发器芯片作为换向控制信号。本发明具有的优点和积极效果是
本发明的可设置波特率的RS485自动换向技术，采用CPLD实现，能够适用于不同波特 率，并可根据波特率的不同而自动做出改变，从而减少了发错码或接收回码不及时的问题， 根据设定的波特率为RS485收发器芯片提供合适时长的发送使能信号，数据收发换向控制 稳定可靠，可在单片CPLD中实现多个RS485的换向控制，减少了 RS485自动换向电路中芯 片的数量，并可与其它数字逻辑放到一起实现，尤其适合用于有操作系统的嵌入式系统中。
附图以两通道的RS485收发器芯片的换向控制结构作为实施例进行详细说明。
图1是本发明的RS485收发器芯片的换向控制结构的结构示意图2是本发明的RS485收发器芯片的换向控制结构在应用中的结构示意图。
具体实施例方式以下参照附图及实施例对本发明进行详细的说明。图1是本发明的RS485收发器芯片的换向控制结构的结构示意图；图2是本发明 的RS485收发器芯片的换向控制结构在应用中的结构示意图。如图1、图2所示，本发明的两通道RS485收发器芯片的换向控制结构是基于CPLD 实现的，其中包括1个预分频模块；1个波特率设置接口模块；2个换向控制模块。预分频 模块和波特率设置接口模块分别与换向控制模块相连接，预分频模块接收系统时钟信号， 并向换向控制模块发送波特率不同的分频信号，波特率设置接口模块根据使用者设置的波 特率选择对应的分频信号作为计数使能信号，计数使能信号和发送信号一同传输至换向控 制模块，换向控制模块为计数器，由换向控制模块产生换向控制信号，并将此信号发送至 RS485收发器芯片。预分频模块在统一的系统时钟下，为6种波特率提供不同的分频信号。这些分频 信号是换向控制模块的计数使能信号，波特率越高，计数使能信号的密度越高，从而使换向 控制模块完成发送的时间越短，计数使能信号与波特率相适应。预分频模块可为2路RS485 换向提供统一的分频信号，不需要为每个RS485总线提供单独的预分频模块。波特率设置接口模块提供并行的波特率设置接口，为2个换向控制模块进行波特 率设置。一旦设置了某种波特率后，RS485换向控制模块即按照该波特率进行数据收发的 换向控制，在数据发送的起始位、数据本身、校验位、停止位整个过程中使RS485收发器芯 片处于发送状态，而在发送完停止位后迅速切换到接收状态，保证对返回码及时、正确地接 收。波特率设置接口的作用是根据波特率的设置从预分频模块输出的各种分频信号中选 择合适的一个作为换向控制模块的计数使能。2个换向控制模块结构相同，其主体都是一个计数器，该计数器受波特率设置接口 选择的计数使能信号控制。起初计数器的值为0，当发送信号线上发出起始位(低电平)后， 计数器开始进行加1操作，每收到一个计数使能信号计数器就加1，当计数器溢出重新回 到0时，计数器不再受计数使能信号的控制，直到发送信号线上出现下一个起始位(低电平) 后。在计数器的非0期间，RS485换向控制信号为高电平，使RS485收发器芯片处于发送状 态，而当计数器为0时，RS485换向控制信号为低电平，此时RS485收发器芯片处于接收状 态。由于计数使能信号是根据波特率设置进行选择的，RS485收发器芯片的发送状态正好 与被发送字节的持续时间相吻合。图2中，微处理器CPU通过并行接口对两通道RS485收发器芯片的换向控制结构 中的2个通道进行波特率设置，换向控制模块1和换向控制模块2分别接收2个UART接口 的发送信号Tan和T)(D2，并产生2个RS485发送使能信号TXEm和TXEN2，然后分别送给 2个RS485收发器芯片作为换向控制信号，以此来控制RS485收发器芯片的接收和发送状态 的换向。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制， 虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然而，并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当然会利用揭示的技术内容作出些许更动或修 饰，成为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技 术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范 围内。
权利要求
1.一种RS485收发器芯片的换向控制结构，其特征在于包括为各种波特率提供不同 分频信号的预分频模块、由使用者自主设置波特率的波特率设置接口模块、受波特率设置 接口选择的计数使能信号控制的换向控制模块；上述换向控制结构基于CPLD实现，预分频 模块和波特率设置接口模块分别与换向控制模块相连接，预分频模块接收系统时钟信号， 并向换向控制模块发送波特率不同的分频信号，波特率设置接口模块根据使用者设置的波 特率选择对应的分频信号作为计数使能信号，计数使能信号和发送信号一同传输至换向控 制模块，换向控制模块为计数器，由换向控制模块产生换向控制信号，并将此信号发送至 RS485收发器芯片。
2.根据权利1所述的RS485收发器芯片的换向控制结构，其特征在于预分频模块同 时为多路换向控制模块提供分频信号。
3.根据权利1所述的RS485收发器芯片的换向控制结构，其特征在于波特率设置接 口模块同时为多路换向控制模块选择对应波特率的分频信号。
4.一种RS485收发器芯片的换向控制方法，具体步骤如下I、预分频模块在统一的系统时钟下，针对不同的波特率提供不同的分频信号；II、波特率设置接口模块提供波特率设置接口，为换向控制模块进行波特率设置，根据 波特率的设置从预分频模块输出的各种分频信号中选择合适的一个作为换向控制模块的 计数使能信号；III、在设置了某种波特率后，RS485换向控制模块即按照该波特率进行数据收发的换向 控制，在数据发送的起始位、数据本身、校验位、停止位整个过程中使RS485收发器芯片处 于发送状态，而在发送完停止位后迅速切换到接收状态；IV、换向控制模块为计数器，该计数器受波特率设置接口选择的计数使能信号控制，起 初计数器的值为0，当发送信号线上发出起始位(低电平)后，计数器开始进行加1操作，每 收到一个计数使能信号计数器就加1，当计数器溢出重新回到0时，计数器不再受计数使能 信号的控制，直到发送信号线上出现下一个起始位(低电平)为止；在计数器的非0期间， 发出的RS485换向控制信号为高电平，使RS485收发器芯片处于发送状态，而当计数器为0 时，RS485换向控制信号为低电平，此时RS485收发器芯片处于接收状态，RS485收发器芯片 的发送状态与被发送字节的持续时间相吻合；V、换向控制模块同时接收UART接口的发送信号，从而产生RS485发送使能信号，输 送给RS485收发器芯片作为换向控制信号。
全文摘要
一种RS485收发器芯片的换向控制结构，包括为各种波特率提供不同分频信号的预分频模块、由使用者自主设置波特率的波特率设置接口模块、受波特率设置接口选择的计数使能信号控制的换向控制模块；上述换向控制结构基于CPLD实现；一种RS485收发器芯片的换向控制方法，根据用户设置的波特率，为RS485收发器芯片提供可靠的换向控制，能够适用于不同波特率，并可根据波特率的不同而自动做出改变，从而减少了发错码或接收回码不及时的问题。
文档编号H04L5/16GK102142951SQ20111000270
公开日2011年8月3日 申请日期2011年1月7日 优先权日2011年1月7日
发明者戴林, 闻海忠 申请人:天津天地伟业数码科技有限公司