《半雙工通訊收發控制方法及裝置》是鄭州春泉暖通節能設備有限公司於2007年8月18日申請的發明專利，該專利的公布號為：CN101188488，專利公布日：2008年5月28日，發明人：楊東、陳傳偉、李玉琴、王華強。
《半雙工通訊收發控制方法及裝置》實現半雙工通訊收發控制方法的半雙工通訊收發控制裝置含有中央處理器以及通訊模組，通訊模組和中央處理器的串列通訊接口對應連線，在中央處理器和通訊模組之間連線有收發控制電路，所述收發控制電路的控制輸入接口COM_CONT1、COM_CONT2連線中央處理器的控制I/O輸出接口，收發控制電路的輸出控制接口CONT_OUT連線通訊模組的接收/傳送控制接口。該發明半雙工通訊收發控制裝置成本低，簡單實用，可以嵌入到任何一種半雙工通訊設備的電路中對半雙工通訊匯流排的可靠穩定運行提供有效支持，大大提高網路的穩定性，降低調試和維護的成本，為半雙工通訊匯流排在其它方面可靠有效的套用提供的一個有效低廉解決方案，具有極好的推廣套用價值。
2017年12月11日，《半雙工通訊收發控制方法及裝置》獲得第十九屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《半雙工通訊收發控制方法及裝置》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：半雙工通訊收發控制方法及裝置
- 公布號：CN101188488
- 公布日：2008年5月28日
- 申請號：2007101414254
- 申請日：2007年8月18日
- 申請人：鄭州春泉暖通節能設備有限公司
- 地址：河南省鄭州市高新區銀屏路20號
- 發明人：楊東、陳傳偉、李玉琴、王華強
- Int. Cl.：H04L5/16(2006.01)、G06F13/14(2006.01)、G08C19/00(2006.01)
- 專利代理機構：鄭州大通專利代理有限公司
- 代理人：陳大通
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
各種現場匯流排套用領域，如中央空調計費，消防報警，三表集抄等套用領域，普遍採用半雙工的現場匯流排，如採用RS485匯流排等現場匯流排。半雙工匯流排有一個特點和要求，同一時刻只能有一台設備向匯流排傳送數據，因此，任意匯流排設備在不回響主機通訊命令時必須處於接收狀態，才能保障匯流排的無衝突和通訊的可靠性。由於現場複雜的情況，在現場匯流排施工、調試和後期使用中，出現匯流排因長期占用導致網路癱瘓一直是困擾技術開發和現場維護工作人員的問題，單元網路中只要有一個節點因故障處於傳送狀態，匯流排就會長期占用，導致該單元半雙功通訊網路癱瘓。而在調試和維護中查找故障節點需要消耗大量人力、物力和時間。如果故障點處於接收狀態則不會占用匯流排，也不會影響整個網路，這時排查故障節點的工作量就會大幅度降低，工作人員可以直接針對故障節點進行定點檢查。
針對上述問題，以前技術上常用的做法是在設備的通訊上加保護，例如選用高標準的通訊晶片，加光電隔離，加防雷管等等措施。但是在實際套用中經常出現這樣的情況：由於半雙工通訊匯流排對從機的收發控制要求比較嚴格，採用單一的高低電平收發控制電路，當節點程式出現當機或硬體故障而一直輸出單一電平時，收發控制腳控制信號變化隨CPU控制腳輸出的的高電平或低電平，一旦輸出的電平控制通訊模組處於傳送狀態就會長期占用匯流排而影響匯流排的通訊。由於系統設備的當機，使得收發控制處於隨機狀態，一直或間隔的對匯流排干擾往往會造成網路癱瘓，造成網路癱瘓的幾率還相當大。因此，即使採取上述措施仍然存在很大的通訊安全隱患。
發明內容
專利目的
《半雙工通訊收發控制方法及裝置》針對2007年前技術存在的問題，設計製造出一種成本較低，具有高抗干擾性的半雙工通訊收發控制裝置及半雙工通訊收發控制方法。
技術方案
一種半雙工通訊收發控制裝置，含有為其提供工作電源的電源模組，中央處理器以及通訊模組，通訊模組和中央處理器的串列通訊接口對應連線，在中央處理器和通訊模組之間連線有收發控制電路，所述收發控制電路的控制輸入接口COM_CONT1、COM_CONT2連線中央處理器的控制I/O輸出接口，收發控制電路的輸出控制接口CONT_OUT連線通訊模組的接收/傳送控制接口。收發控制電路根據中央處理器的控制I/O輸出接口輸出唯一的特定電平才執行傳送控制，即只有中央處理器的控制I/O同時輸出唯一的反相電平時，通訊模組才處於傳送狀態，其它電平狀態收發控制模組均處於接收狀態，最大限度的保證匯流排不會為故障設備長期占用導致無法通訊。
所述的半雙工通訊收發控制裝置，收發控制電路採用光電隔離電路，通訊模組採用RS485通訊電路，光電隔離電路中光電耦合器的兩個輸入端分別對應連線中央處理器的兩個或兩組控制I/O輸出接口，光電耦合器的輸出端CONT_OUT連線RS485通訊電路中積體電路晶片MAX487的接收/傳送控制接口。
所述的半雙工通訊收發控制裝置，收發控制電路採用晶體三極體控制電路，兩個耦合連線的晶體三極體其控制基極分別對應連線中央處理器的兩個或兩組控制I/O輸出接口，NPN晶體三極體的集電極接電源，PNP晶體三極體的集電極輸出端CONT_OUT連線通訊模組積體電路晶片MAX487的接收/傳送控制接口。
所述的半雙工通訊收發控制裝置，收發控制電路採用集成運算放大器和與門邏輯電路，採用兩個運算放大器構成兩個比較器，其中一個比較器的同相輸入端和另一個比較器的反相輸入端分別對應連線中央處理器的兩個或兩組控制I/O輸出接口，兩個比較器的輸出端分別接入一與門邏輯電路的兩個輸入端，與門邏輯電路的輸出端CONT_OUT連線通訊模組積體電路晶片MAX487的接收/傳送控制接口。
所述的半雙工通訊收發控制裝置，不僅對MAX487通訊模組有效，對其它產品如MAX485、SP485、SP487、SN75176等構成模組同樣有效，可適用於所有的半雙工通訊匯流排的收發控制。
一種含有所述半雙工通訊收發控制裝置的半雙工通訊收發控制方法，其中半雙工通訊收發控制裝置的通訊模組和中央處理器的串列通訊接口對應連線，中央處理器和通訊模組之間連線的收發控制電路的控制輸入接口COM_CONT1、COM_CONT2連線中央處理器的兩個或兩組I/O控制輸出接口，收發控制電路的輸出控制接口CONT_OUT連線通訊模組的接收/傳送控制接口，所述半雙工通訊收發控制裝置接入半雙工匯流排通訊設備中，只有在半雙工通訊收發控制裝置的中央處理器的兩個或兩組I/O控制輸出接口輸出唯一組合的反相電平時，其中的收發控制電路才輸出傳送狀態控制電平，通訊模組處於傳送狀態，實現半雙工匯流排通訊設備的上行通訊。
所述的半雙工通訊收發控制方法，收發控制電路在輸入非前述唯一組合的反相電平信號時均輸出接收狀態控制電平，半雙工匯流排通訊設備處於數據接收狀態，以保證通訊匯流排不會因為設備出現故障而被長期占用。
所述的半雙工通訊收發控制方法，在半雙工匯流排通訊設備出現故障的情況下，所述半雙工通訊收發控制裝置的中央處理器回響所述故障信號，通過其兩個或兩組I/O控制輸出接口輸出非前述唯一組合的反相電平信號，使收發控制電路輸出接收狀態控制電平，半雙工通訊設備處於數據接收狀態，以保證通訊匯流排不會因為設備出現故障而被長期占用。
改善效果
《半雙工通訊收發控制方法及裝置》的積極有益效果：
1、該發明半雙工通訊收發控制方法及裝置，對半雙工通訊匯流排的可靠穩定運行提供有效支持，在現場半雙工通訊匯流排的實際套用中，可以大大提高網路的穩定性，大幅度降低調試和維護的成本。該發明收發控制裝置可以嵌入到任何一種半雙工通訊設備的電路中，實現相同效果的通訊收發控制，為半雙工通訊匯流排在其它方面可靠有效的套用提供的一個有效低廉解決方案。
2、該發明半雙工通訊收發控制裝置，電路設計合理，簡單實用，成本低，使用維修方便，可以實現可靠的半雙工通訊，具有極好的推廣套用價值。
附圖說明
圖1：半雙工通訊控制裝置示意圖；
圖2：半雙工通訊控制裝置收發控制電路之一；
圖3：半雙工通訊控制裝置收發控制電路之二；
圖4：半雙工通訊控制裝置收發控制電路之三；
圖5：半雙工通訊控制裝置CPU控制電路；
圖6：半雙工通訊控制裝置通訊和電源電路；
圖7：半雙工通訊控制裝置的另一種實施方式。
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技術領域
《半雙工通訊收發控制方法及裝置》涉及一種半雙工通訊收發控制裝置及方法。
權利要求
1、一種半雙工通訊收發控制裝置，含有電源模組，中央處理器以及通訊模組，通訊模組和中央處理器的串列通訊接口對應連線，其特徵是：在中央處理器和通訊模組之間連線有收發控制電路，所述收發控制電路的控制輸入接口COM_CONT1、COM_CONT2連線中央處理器的控制I/O輸出接口，收發控制電路的輸出控制接口CONT_OUT連線通訊模組的接收/傳送控制接口，所述收發控制電路採用光電隔離電路，通訊模組採用RS485通訊電路，光電隔離電路中光電耦合器的兩個輸入接口COM_CONT1、COM_CONT2分別對應連線中央處理器的兩個或兩組控制I/O輸出接口，其中輸入端COM_CONT1同時通過一限流電阻連線電源，所述光電耦合器的輸出端CONT_OUT連線RS485通訊電路中積體電路晶片的接收/傳送控制接口，該輸出端CONT_OUT同時通過接地電阻接地，所述RS485通訊電路中積體電路晶片採用MAX487、MAX485、SP485、SP487或SN75176任意一種RS485通訊接口晶片。
2、一種半雙工通訊收發控制裝置，含有電源模組，中央處理器以及通訊模組，通訊模組和中央處理器的串列通訊接口對應連線，其特徵是：在中央處理器和通訊模組之間連線有收發控制電路，所述收發控制電路的控制輸入接口COM_CONT1、COM_CONT2連線中央處理器的控制I/O輸出接口，收發控制電路的輸出控制接口CONT_OUT連線通訊模組的接收/傳送控制接口，所述收發控制電路採用晶體三極體控制電路，兩個耦合連線的晶體三極體其控制基極分別通過限流電阻對應連線中央處理器的兩個或兩組控制I/O輸出接口，兩個耦合連線的晶體三極體中NPN晶體三極體的集電極接電源，NPN晶體三極體的發射極連線PNP晶體三極體的發射極，PNP晶體三極體的發射極和控制基極之間連線一反饋電阻，所述PNP晶體三極體的集電極輸出端CONT_OUT連線通訊模組中積體電路晶片的接收/傳送控制接口，所述積體電路晶片採用MAX487、MAX485、SP485、SP487或SN75176任意一種RS485通訊接口晶片，所述PNP晶體三極體的集電極輸出端CONT_OUT同時通過一接地電阻接地。
3、一種半雙工通訊收發控制裝置，含有電源模組，中央處理器以及通訊模組，通訊模組和中央處理器的串列通訊接口對應連線，其特徵是：在中央處理器和通訊模組之間連線有收發控制電路，所述收發控制電路的控制輸入接口COM_CONT1、COM_CONT2連線中央處理器的控制I/O輸出接口，收發控制電路的輸出控制接口CONT_OUT連線通訊模組的接收/傳送控制接口，所述收發控制電路採用集成運算放大器和與門邏輯電路，採用兩個運算放大器構成兩個比較器，其中一個比較器的同相輸入端和另一個比較器的反相輸入端分別對應連線中央處理器的兩個或兩組控制I/O輸出接口，前者比較器的反相輸入端和另一個比較器的同相輸入端連線，兩個比較器的輸出端分別通過限流電阻接入一與門邏輯電路的兩個輸入端，所述與門邏輯電路的輸出端CONT_OUT連線通訊模組中積體電路晶片的接收/傳送控制接口，所述積體電路晶片採用MAX487、MAX485、SP485、SP487或SN75176任意一種RS485通訊接口晶片。
4.一種半雙工通訊收發控制方法，在半雙工匯流排通訊設備中採用半雙工通訊收發控制裝置，所述半雙工通訊收發控制裝置含有電源模組、中央處理器以及通訊模組，通訊模組和中央處理器的串列通訊接口對應連線，在中央處理器和通訊模組之間連線有收發控制電路，所述收發控制電路的控制輸入接口COM_CONT1、COM_CONT2連線中央處理器的控制I/O輸出接口，收發控制電路的輸出控制接口CONT_OUT連線通訊模組的接收/傳送控制接口，所述收發控制電路的控制輸入接口COM_CONT1、COM_CONT2連線中央處理器的兩個或兩組I/O控制輸出接口，收發控制電路的輸出控制接口CONT_OUT連線通訊模組的接收/傳送控制接口，其特徵是：只有在半雙工通訊收發控制裝置的中央處理器的兩個或兩組I/O控制輸出接口輸出唯一組合的反相電平時，其中的收發控制電路才輸出傳送狀態控制電平，通訊模組處於傳送狀態，實現半雙工匯流排通訊設備的上行通訊；所述收發控制電路在輸入非前述唯一組合的反相電平信號時均輸出接收狀態控制電平，半雙工匯流排通訊設備處於數據接收狀態，以保證通訊匯流排不會因為設備出現故障而被長期占用。
5、根據權利要求4所述的半雙工通訊收發控制方法，其特徵是：在半雙工匯流排通訊設備出現故障的情況下，所述半雙工通訊收發控制裝置的中央處理器回響故障信號，通過其兩個或兩組I/O控制輸出接口輸出非前述唯一組合的反相電平信號，使收發控制電路輸出接收狀態控制電平，半雙工通訊設備處於數據接收狀態，以保證通訊匯流排不會因為設備出現故障而被長期占用。
實施方式
- 實施例一
參見圖1，《半雙工通訊收發控制方法及裝置》的半雙工通訊收發控制裝置，含有電源模組為其提供工作電源，通訊模組和中央處理器的串列通訊接口對應連線，在中央處理器和通訊模組之間連線有收發控制電路，所述收發控制電路的控制輸入接口COM_CONT1、COM_CONT2連線中央處理器的控制I/O輸出接口，收發控制電路的輸出控制接口CONT_OUT連線通訊模組的接收/傳送控制接口。收發控制電路根據中央處理器的控制I/O輸出接口輸出的特定的電平信號執行相應的收、發轉換控制。該實施例具體實施方式參見圖2、圖5、圖6，收發控制電路採用光電隔離電路，通訊模組採用RS485通訊電路，中央處理器CPU採用89S52，光電隔離電路中光電耦合器的兩個輸入端COM_CONT1、COM_CONT2分別對應連線中央處理器的P1.0和P2.0接口，光電耦合器的輸出端CONT_OUT連線RS485通訊電路中積體電路晶片MAX487的接收/傳送控制接口。
圖6中J11為電源輸入及通訊接口，電源接口向整個電路提供電源。圖中U11為CPU，U1為光電耦合器，U12為通訊RS485匯流排通訊主晶片。裝置的CPU通過收發控制電路可以控制通訊的接收和傳送。在該實施例中，只有CPU正常工作且使COM_CONT1為高、COM_CONT2為低時，CONT_OUT輸出為高，通訊電路向外部匯流排傳送數據。CONT_OUT輸出為低，通訊電路接收狀態。例如晶片壞了，所有連線埠全為高或低，此時CONT_OUT輸出為低，節點設備處於接收狀態，不會干擾外部匯流排。採用光電隔離電路的該方案最為簡潔有效。
- 實施例二
參見圖1，圖3、圖5、圖6，該實施例收發控制電路採用晶體三極體控制電路，兩個耦合連線的晶體三極體其控制基極分別對應連線中央處理器的兩個或兩組控制I/O輸出接口，NPN晶體三極體的集電極接電源，PNP晶體三極體的集電極輸出端CONT_OUT連線通訊模組積體電路晶片MAX487的接收/傳送控制接口。圖中U11為CPU，TR1和TR2為三極體9013、9012，U12為通訊RS485匯流排通訊主晶片，J11為電源輸入接口。
該實施例與實施例一的區別在於收發控制電路改為三極體控制，此種情況下原理和功能與實施例一相同，不再複述。這裡利用的三極體的飽和工作區，依此特點達到需要的功能。
- 實施例三
參見圖1，圖4、圖5、圖6，該實施例半雙工通訊收發控制裝置，收發控制電路採用集成運算放大器和與門邏輯電路，採用兩個運算放大器構成兩個比較器，其中一個比較器的同相輸入端和另一個比較器的反相輸入端分別對應連線中央處理器的兩個或兩組控制I/O輸出接口，兩個比較器的輸出端分別接入一與門邏輯電路的兩個輸入端，與門邏輯電路的輸出端CONT_OUT連線通訊模組積體電路晶片MAX487的驅動輸入接收/傳送控制接口。圖中U11為CPU，U12為通訊RS485匯流排通訊主晶片，J11為電源輸入接口。該實施例與實施例一的區別在於收發控制電路改為運算放大器和與門邏輯電路控制。此種情況下原理和功能與實施例一相同，不在複述。這裡利用的運算放大器的典型功能，構成兩個比較器，末端用了一個與門邏輯電路處理信號，按此電路可達到需要的功能。
- 實施例四
參見圖1、圖2、圖5、圖6，該實施例半雙工通訊收發控制裝置，與實施例一稍有不同：即由中央處理器CPU的一組連線埠P1.0～P1.7共同連線光電耦合器的輸入端COM_CONT1；中央處理器CPU的連線埠P2.0連線光電耦合器的另一輸入端COM_CONT2。在此實施例中，只有CPU正常工作且使為P1.0～P1.7高、P2.0為低時，CONT_OUT輸出為高，通訊電路向外部匯流排傳送數據。其它情況CONT_OUT輸出為低，通訊電路接收狀態。例如晶片壞了，所有連線埠全為高或低，此時CONT_OUT輸出為低，不干擾外部匯流排。
具體實施過程中，結合圖1，可以把圖2，3，4中的任意一個或幾個收發控制電路的組合嵌入到其它產品的通訊控制電路中，以達到相同的功能，提高半雙工通訊匯流排的可靠性。
- 實施例五
該實施例半雙工通訊收發控制方法，含有所述半雙工通訊收發控制裝置，所述半雙工通訊收發控制裝置的通訊模組和中央處理器的串列通訊接口對應連線，中央處理器和通訊模組之間連線的收發控制電路的控制輸入接口COM_CONT1、COM_CONT2連線中央處理器的兩個或兩組I/O控制輸出接口，收發控制電路的輸出控制接口CONT_OUT連線通訊模組的接收/傳送控制接口，所述半雙工通訊收發控制裝置接入半雙工匯流排通訊設備中，只有在半雙工通訊收發控制裝置的中央處理器的兩個或兩組I/O控制輸出接口輸出唯一組合的反相電平時，其中的收發控制電路才輸出傳送狀態控制電平，通訊模組處於傳送狀態，實現半雙工匯流排通訊設備的上行通訊。
參見圖1、圖2、圖5、圖7，由圖示功能電路組成以U50為核心器件構成BUS匯流排，在此半雙工通訊模組中，是半雙工通訊但沒有收發控制接口，仍然存在前面闡述的半雙工通訊的潛在問題。該實施例中，收發控制電路的控制輸出CONT_OUT控制通訊模組的傳送連線埠，電路連線為：收發控制電路的控制輸入接口COM_CONT1、COM_CONT2連線中央處理器的控制I/O輸出接口P1.0和P2.0；收發控制電路的輸出端CONT_OUT通過電阻連線光電耦合器U51的一個輸入端CONT_OUT、光電耦合器的另一個輸入端中央處理器的連線埠TXD。光電耦合器U51的輸出端TXD2連線U50的對應接口TXD2。由此實現只有CPU正常工作且使為P1.0高、P2.0為低時，CONT_OUT輸出為高，光電耦合器U51輸入端才能工作，將連線埠TXD的信號同步傳送到連線埠TXD2處，通過U50向匯流排傳送數據。其它情況CONT_OUT輸出為低，光電耦合器U51輸入端不能工作，因此連線埠TXD的信號不能傳送到連線埠TXD2，通訊數據不能傳遞，達到禁止向匯流排傳送數據目的。
所述的半雙工通訊收發控制方法，收發控制電路在輸入非前述唯一組合的反相電平信號時均輸出接收狀態控制電平，半雙工匯流排通訊設備處於數據接收狀態，以保證通訊匯流排不會因為設備出現故障而被長期占用；在半雙工匯流排通訊設備出現故障的情況下，所述半雙工通訊收發控制裝置的中央處理器回響所述故障信號，通過其兩個或兩組I/O控制輸出接口輸出非前述唯一組合的反相電平信號，使收發控制電路輸出接收狀態控制電平，半雙工通訊設備處於數據接收狀態，以保證通訊匯流排不會因為設備出現故障而被長期占用。
榮譽表彰
2017年12月11日，《半雙工通訊收發控制方法及裝置》獲得第十九屆中國專利優秀獎。
