专利名称：双路全冗余串行接口、光端机及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及串行信号冗余传输领域，特别是双路串行信号自动全冗余透明传输的 接口，以及采用该接口的光端机与光传输系统。
背景技术：
关于串行信号的冗余传输，目前实现双路串行信号冗余传输的技术主要有以下3 种，均以RS422为例
a)伪冗余方式
如图1，两路RS422信号分别通过光端机1 (光端机2)转换为光信号，通过光纤传输到 光端机3 (光端机4)，再转换为RS422信号，连接到一个“2合1设备”。光端机是将光信号 转变为电气信号的设备，对透明传输没有影响。该方式有两路RS422信号传输，光端机3 (光端机4)输出的RS422信号均连接到 “2合1设备”，该设备将两路信号合成一路信号；其中“2合1设备”仍然是RS422信号传输 中的单点设备，整个链路没有形成全部的双冗余，因此称作伪冗余方式。该冗余方式线若“2 合1设备”出现故障则整个传输链路中断。b)协议转换的冗余方式
实现方式如图2所示，与图1不同在于，RS422信号与光端机之间设有协议转换器。该 方式中将RS422信号进行协议转换。例如转换为以太网的协议进行传输，通过以太网的一些特性实现RS422信号的冗 余传输。此种实现方式虽然也比较好的实现了 RS422信号的冗余传输，但是方案复杂，实现 成本高。由于以太网的非实时性传输可能造成对实时性要求较高的RS422信号传输延时增 大且不可控。另外，实现协议转换时需要对RS422的数据包进行处理，识别出数据净荷，需 要知道RS422的帧格式，因此无法对RS422信号进行完全透明传输。c)软件或人工控制的冗余方式
实现方式如图3所示，与图1的区别在于，该方式用开关替代了图1中的“2合1设备”。该方式由两套独立的单路RS422光传输链路组成由软件或操作人员判断每条链 路的状态，并控制开关切换至其中一路。若由人工切换则并不能称作自动冗余，若用软件控 制则同样增加了产品的复杂性，降低可靠性，且开关同样是单点设备，不是完全冗余。如图4所示为当前能够实现的一种冗余方式，其中A—C，B-D两路是独立的RS422 通信方式。但在数据终端A、B与数据终端C、D之间没有联系。如果某一数据终端是一个设 备，即要合并双路全冗余串行信号，现有技术显然是无能为力的。
发明内容
本发明的目的是提供一种双路全冗余串行接口、光端机及系统，用以解决现有技 术不能合并双路串行信号进行全冗余传输的问题。为实现上述目的，本发明的方案是双路全冗余串行接口，包括两路相互独立的串行接口，每路串行接口均包括接收驱动器与发送驱动器，每路串行接口均设有一个控 制电路，每路的控制电路均包括第一输入端、第二输入端两个输入端与一个输出端，所述 控制电路的输出端连接本路的发送驱动器的一个使能端，第一输入端连接本路的发送驱 动器输入端，第二输入端通过光耦连接另一路的发送驱动器的输入端；上述控制电路的 输出端信号、第一输入端信号、第二输入端信号分别记为z、X、Y，控制电路实现逻辑为进一步的，所述控制电路包括一个或门与一个非门，或门输出端连接所述控制电 路的输出端，或门的一个输入端连接到非门的输出端，非门的输入端连接所述控制电路的 第一输入端，或门的另一个输入端连接到所述控制电路的第二输入端。进一步的，所述两路串行接口的发送驱动器的输出端对应短接，接收驱动器的输 入端也对应短接。进一步的，所述串行接口符合RS422、RS485或RS232标准。本发明的另一种方案是一种双路全冗余光端机，包括两个光电转换接口，每个光 电转换接口的电气侧均连接有串行接口，每路串行接口均包括接收驱动器与发送驱动器， 每路串行接口均设有一个控制电路，每路的控制电路均包括第一输入端、第二输入端两个 输入端与一个输出端，所述控制电路的输出端连接本路的发送驱动器的一个使能端，第一 输入端连接本路的发送驱动器输入端，第二输入端通过光耦连接另一路的发送驱动器的输 入端；上述控制电路的输出端信号、第一输入端信号、第二输入端信号分别记为ζ、X、Y，控 制电路实现逻辑为ζ=!"+.} 进一步的，所述控制电路包括一个或门与一个非门，或门输出端连接所述控制电 路的输出端，或门的一个输入端连接到非门的输出端，非门的输入端连接所述控制电路的 第一输入端，或门的另一个输入端连接到所述控制电路的第二输入端。进一步的，所述两路串行接口的发送驱动器的输出端对应短接，接收驱动器的输 入端也对应短接。进一步的，所述串行接口符合RS422、RS485或RS232标准。本发明的又一种方案是一种双路自动全冗余透明光传输系统，包括两台双路全 冗余光端机，每台光端机均包括两个光电转换接口，每个光电转换接口的电气侧均连接有 串行接口，每路串行接口均包括接收驱动器与发送驱动器，每路串行接口均设有一个控制 电路，每路的控制电路均包括第一输入端、第二输入端两个输入端与一个输出端，所述控制 电路的输出端连接本路的发送驱动器的一个使能端，第一输入端连接本路的发送驱动器输 入端，第二输入端通过光耦连接另一路的发送驱动器的输入端；上述控制电路的输出端信 号、第一输入端信号、第二输入端信号分别记为Ζ、X、Y，控制电路实现逻辑为； 一台双路全冗余光端机的两个光电转换接口的光信号侧通过光缆分别对应连接另一台光 端机两个光电转换接口的光信号侧；所述每台光端机的两路串行接口的发送驱动器的输出 端对应短接，接收驱动器的输入端也对应短接。进一步的，所述串行接口符合RS422、RS485或RS232标准。本发明的三种方案的核心在于双路全冗余串行接口，通过将该接口串行总线对应 短接，以及扩展，即可得到光端机与系统。通过所述的控制电路，为串行接口的发送驱动器增加一个控制使能信号，当两路信号都有效时，对应的两控制使能信号均有效；当两路信号 都故障或空闲时，两控制使能信号也均有效；两路信号中一路故障或空闲，另一路有效时， 故障或空闲路的控制使能信号无效，有效路的控制使能信号有效。所以，该双路全冗余串行 接口、光端机及系统，能够自动屏蔽无效传输通道，不会导致传输误码，实现真正的全冗余 传输；不借助其他单点设备和其他协议转换设备，传输的实时性强，是完全的透明传输，而 且本方法辅助装置少，实现方便，成本低，可靠性高。
图1是伪冗余方式示意图； 图2是协议转换冗余方式示意图； 图3是控制冗余方式示意图； 图4是两路独立通信方式示意图； 图5是直接短接RS422信号电路图； 图6是产生使能信号的控制电路图； 图7是双边合并方式的示意图； 图8是单边合并方式的示意图； 图9是独立传输方式的示意图； 图10是RS422标准光端机； 图11是RS485标准光端机； 图12是RS232标准光端机；
DA是电路板A的串行数据，DB是电路板B的串行数据，“G”表示发送驱动器，“R”表示 接收驱动器，ENA是电路板A的控制使能信号，ENB是电路板B的控制使能信号。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的方法做进一步详细的说明。实施例均以RS422标准为 例，RS485、RS232标准可以直接套用，不再赘述。串行接口实施例
本专利中双路RS422冗余的关键技术是如何将两路独立的RS422信号直接用导线将相 同信号短接而不影响性能指标。在不进行任何处理的情况下，如果直接短接RS422总线，如 图5所示，当电路板A传输有效的“0”电平而电路板传B输空闲的“1”电平且两个电路板 的RS422信号短接时，最终的RS422总线上将无法得到有效的“0”电平，导致传输误码。为了实现上述关键技术我们在电路中加入了如图6的控制电路(图6中为电路板A 的控制电路，整个光端机的结构如图10所示)。ENA与ENB接到对应发送驱动器的使能端。 当ENA= “ 1，，时允许电路板A的RS422信号输出，当ENA= “0”时使电路板A的RS422信号 输出为高阻态；同理，当ENB= “1”时允许电路板B的RS422信号输出，当ENB= “0”时使电 路板B的RS422信号输出为高阻态，通过控制电路可以使两个电路板协调工作，能够使两个 独立的RS422接口直接短接。电路板A与电路板B之间的信号需要发送到对方，由于A板和B板间的参考地相 互隔离，因此在两块板之间进行信号互联时需要将信号本身的参考电平信号也进行传输，并在另外一块板上采取耦合措施，对信号进行参考电平转换。如图所示，每块板上均设有用 于隔离耦合信号的光耦器件。由图6电路我们可以得到如下真值表(以A板为例)
权利要求
1.双路全冗余串行接口，包括两路相互独立的串行接口，每路串行接口均包括 接收驱动器与发送驱动器，其特征在于，每路串行接口均设有一个控制电路，每路的 控制电路均包括第一输入端、第二输入端两个输入端与一个输出端，所述控制电路的 输出端连接本路的发送驱动器的一个使能端，第一输入端连接本路的发送驱动器输 入端，第二输入端通过光耦连接另一路的发送驱动器的输入端；上述控制电路的输出 端信号、第一输入端信号、第二输入端信号分别记为z、X、Y，控制电路实现逻辑为Γ VlVMa 一 a * M ο
2.根据权利要求1所述的双路全冗余串行接口，其特征在于，所述控制电路包括一个 或门与一个非门，或门输出端连接所述控制电路的输出端，或门的一个输入端连接到非门 的输出端，非门的输入端连接所述控制电路的第一输入端，或门的另一个输入端连接到所 述控制电路的第二输入端。
3.根据权利要求1所述的双路全冗余串行接口，其特征在于，所述两路串行接口的发 送驱动器的输出端对应短接，接收驱动器的输入端也对应短接。
4.根据权利要求1所述的双路全冗余串行接口，其特征在于，所述串行接口符合 RS422、RS485 或 RS232 标准。
5.一种双路全冗余光端机，其特征在于，包括两个光电转换接口，每个光电转换接口的 电气侧均连接有串行接口，每路串行接口均包括接收驱动器与发送驱动器，每路串行接口 均设有一个控制电路，每路的控制电路均包括第一输入端、第二输入端两个输入端与一个 输出端，所述控制电路的输出端连接本路的发送驱动器的一个使能端，第一输入端连接本 路的发送驱动器输入端，第二输入端通过光耦连接另一路的发送驱动器的输入端；上述控 制电路的输出端信号、第一输入端信号、第二输入端信号分别记为z、x、Y，控制电路实现逻辑为=Z = .JiJ°
6.根据权利要求5所述的双路全冗余光端机，其特征在于，所述控制电路包括一个或 门与一个非门，或门输出端连接所述控制电路的输出端，或门的一个输入端连接到非门的 输出端，非门的输入端连接所述控制电路的第一输入端，或门的另一个输入端连接到所述 控制电路的第二输入端。
7.根据权利要求5所述的双路全冗余光端机，其特征在于，所述两路串行接口的发送 驱动器的输出端对应短接，接收驱动器的输入端也对应短接。
8.根据权利要求5所述的双路全冗余光端机，其特征在于，所述串行接口符合RS422、 RS485 或 RS232 标准。
9.一种双路自动全冗余透明光传输系统，其特征在于，包括两台双路全冗余光端机，每 台光端机均包括两个光电转换接口，每个光电转换接口的电气侧均连接有串行接口，每路 串行接口均包括接收驱动器与发送驱动器，每路串行接口均设有一个控制电路，每路的控 制电路均包括第一输入端、第二输入端两个输入端与一个输出端，所述控制电路的输出端 连接本路的发送驱动器的一个使能端，第一输入端连接本路的发送驱动器输入端，第二输 入端通过光耦连接另一路的发送驱动器的输入端；上述控制电路的输出端信号、第一输入 端信号、第二输入端信号分别记为z、x、Y，控制电路实现逻辑为^Z = Iif;一台双路全冗余光端机的两个光电转换接口的光信号侧通过光缆分别对应连接另一台光端机两个光电转换接口的光信号侧；所述每台光端机的两路串行接口的发送驱动器的输出端对应短接，接收驱动器的输入 端也对应短接。
10.根据权利要求9所述的一种双路自动全冗余透明光传输系统，其特征在于，所述串 行接口符合RS422、RS485或RS232标准。
全文摘要
本发明涉及双路全冗余串行接口、光端机及系统，核心在于双路全冗余串行接口，通过将该接口串行总线对应短接，以及扩展，即可得到光端机与系统。通过在串行接口上对应设置控制电路，为串行接口的发送驱动器增加一个控制使能信号，当两路信号都有效时或都无效时，对应的两控制使能信号均有效；两路信号中一路故障或空闲，另一路有效时，故障或空闲路的控制使能信号无效，有效路的控制使能信号有效。所以，该双路全冗余串行接口、光端机及系统，能够自动屏蔽无效传输通道，不会导致传输误码，实现真正的全冗余传输。
文档编号H04B10/14GK102142900SQ20111007698
公开日2011年8月3日 申请日期2011年3月29日 优先权日2011年3月29日
发明者乔东旭, 李森, 陈志俊, 陈旭辉, 魏利民 申请人:中航光电科技股份有限公司