一种远程总线双向中继电路及系统的制作方法

1.本实用新型涉及电子电路技术领域，特别涉及一种远程总线双向中继电路及系统。


背景技术：

2.在电子电路中，主站通信设备通常需要通过远程总线实现与从站通信设备的数据交换与通信。其中，光纤通信是现代通信网络的主要传输手段，在远程总线通信中起到非常重要的作用。
3.现有技术中，远程总线(例如485总线或422总线)通常采用点对点的通信方式，该组网方式结构简单，但是当需要多路通信时，线缆会变得比较多，不方便布线。针对此问题，可以采用一种双向中继电路实现远程总线的双向通信，然而现有的双向中继电路通常采用cpu芯片和光纤接口芯片实现，其具有电路复杂、编程开发周期长、成本高昂等缺陷，不利于远程总线的应用及拓展。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型提出一种远程总线双向中继电路及系统，具有结构简单、无需编程、速率自适应、成本低廉、体积小等优点，为高密度，快速开发远程总线双向中继提供了可能。
5.第一方面，本实用新型提供了一种远程总线双向中继电路，包括第一主体和第二主体；
6.所述第一主体包括第一收发模块、缓冲器模块和第一光纤模块；所述第一收发模块的收发端通过总线耦接主站通信设备，输出端耦接于所述第一光纤模块的输入端，输入端耦接于所述缓冲器模块的输出端；所述缓冲器模块的使能端耦接于所述第一光纤模块的输出端；
7.所述第二主体包括相互耦接的第二光纤模块和第二收发模块，所述第二收发模块的收发端通过总线耦接从站通信设备，所述第一光纤模块的收发端与所述第二光纤模块的收发端相互耦接。
8.由上，本实用新型通过收发模块、缓冲器模块和光纤模块构成一种远程总线双向中继电路，其中主站通信设备的信号数据可通过第一收发模块、第一光纤模块、第二光纤模块和第二收发模块传输至从站通信设备，从站通信设备的信号数据可通过第二收发模块、第二光纤模块、第一收发模块传输至缓冲器模块，由缓冲器模块根据信号数据的电平高低，向第一收发模块进行使能传输，并由第一收发模块传输至主站通信设备，由此实现主站通信设备与从站通信设备的信号数据的双向传输。通过采用缓冲器模块对总线进行驱动，能够实现使能输出或高阻抗状态的切换，当从站通信设备响应主站通信设备的命令，向主站通信设备发送信号数据时，该缓冲器模块能够根据信号数据的电平高低实现输出缓冲，例如，当信号数据为低电平时，此时缓冲器模块的使能输出有效，以将从站通信设备发送的信
号数据通过第一收发模块及其连接的总线输出至主站通信设备，而当信号数据为高电平时，此时缓冲器模块的使能输出无效，将高电平的信号数据暂存在其内部，该缓冲器模块的输出端为高阻状态，进而使得第一收发模块的发送端也为高阻态，解除对总线的占用，此时总线可由其他器件占用。本实用新型的远程总线双向中继电路具有结构简单、无需编程、速率自适应、成本低廉、体积小等优点，为高密度，快速开发远程总线双向中继提供了可能。
9.可选的，所述第一收发模块的输出端通过第一上拉电阻耦接至电源端。
10.由上，当不传输信号数据时，第一收发模块的输出端由第一上拉电阻上拉为高电平，同时对电源端输出至第一收发模块的电流进行限流。
11.可选的，所述第一收发模块的输入端通过第一下拉电阻耦接至接地端。
12.由上，当不传输信号数据时，第一收发模块的输入端由第一下拉电阻下拉为低电平，该第一收发模块的发送端为高阻态，解除对其连接的总线的占用。
13.可选的，所述第一光纤模块和所述第二光纤模块分别耦接指示模块，用于指示所述第一光纤模块和所述第二光纤模块的工作状态。
14.由上，指示模块用于指示第一光纤模块与第二光纤模块的通信状态，当第一光纤模块与第二光纤模块通过光纤构成通路时，其分别连接的指示模块正常点亮，当任一光纤模块出现故障时，其耦接的指示模块则不会点亮，由此对该出现故障的光纤模块进行告警指示。
15.可选的，所述第一光纤模块的输出端通过第二上拉电阻耦接至电源端。
16.由上，当不传输信号数据时，第一光纤模块的输出端由第二上拉电阻上拉为高电平，同时对电源端输出至第一光纤模块的电流进行限流。
17.可选的，所述第二光纤模块的输出端通过第三上拉电阻耦接至电源端。
18.由上，当不传输信号数据时，第二光纤模块的输出端由第三上拉电阻上拉为高电平，同时对电源端输出至第二光纤模块的电流进行限流。
19.可选的，所述缓冲器模块包括三态输出缓冲器。
20.由上，通过采用三态输出缓冲器，可根据接收到的信号数据的电平高低，实现使能输出的开启或关闭，当输入信号数据为高电平时，则不使能，输出端为高阻态，当输入信号数据为低电平时，则进行使能输出，输出端为低电平，从而将信号数据传输至第一收发模块，进而将信号数据传输给主站通信设备。
21.可选的，所述第一收发模块和第二收发模块包括rs422芯片或rs485芯片。
22.由上，通过采用rs422芯片或rs485芯片作为收发模块，可实现422总线或485总线的双向中继。
23.第二方面，本实用新型提供了一种远程总线双向中继系统，包括主站通信设备、从站通信设备、以及上述的远程总线双向中继电路；
24.所述主站通信设备与所述从站通信设备通过所述远程总线双向中继电路实现双向通信。
25.可选的，所述主站通信设备的接收端串联终端电阻后分别耦接上拉电阻和下拉电阻，使接收端的空闲电平状态为高电平。
26.本实用新型的这些和其它方面在以下(多个)实施例的描述中会更加简明易懂。
附图说明
27.图1为本实用新型实施例提供的一种远程总线双向中继电路的结构图；
28.图2为本实用新型实施例提供的一种远程总线双向中继电路的电路图；
29.图3为本实用新型实施例提供的一种远程总线双向中继系统的结构图。
30.应理解，上述结构示意图中，各框图的尺寸和形态仅供参考，不应构成对本实用新型实施例的排他性的解读。结构示意图所呈现的各框图间的相对位置和包含关系，仅为示意性地表示各框图间的结构关联，而非限制本实用新型实施例的物理连接方式。
具体实施方式
31.为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。
32.由于现有双线中继电路需要采用cpu芯片和光纤模块实现，或者采用通讯芯片和开关器件实现，具有电路复杂，编程开发周期长，成本高昂，体积大等缺陷。本实用新型实施例提供了一种远程总线双向中继电路，具有结构简单、无需编程、速率自适应、成本低廉、体积小等优点，为高密度，快速开发远程总线双向中继提供了可能。
33.图1示出了本实用新型实施例提供的一种远程总线双向中继电路的结构图，参照图1所示，本实用新型实施例的远程总线双向中继电路包括第一主体和第二主体，其中第一主体的左侧用于连接主站通信设备，第二主体的右侧用于连接从站通信设备；
34.所述第一主体包括第一收发模块101、第一光纤模块102和缓冲器模块103；所述第一收发模块101的收发端通过总线耦接主站通信设备，输出端耦接于所述第一光纤模块102的输入端，输入端耦接于所述缓冲器模块103的输出端；所述缓冲器模块103的使能端耦接于所述第一光纤模块102的输出端；
35.所述第二主体包括相互耦接的第二光纤模块202和第二收发模块201，所述第二收发模块201的收发端通过总线耦接从站通信设备，所述第一光纤模块102的收发端与所述第二光纤模块102的收发端相互耦接。
36.当第一光纤模块102的收发端与第二光纤模块102的收发端通过光纤构成通信通路时，第一主体左侧的主站通信设备的信号数据通过第一收发模块101发送至第一光纤模块102，经由光纤发送至第二光纤模块202，然后再发送至第二收发模块201后，传输至从站通信设备，由此实现主站通信设备向从站通信设备的信号传输；反之，第二主体右侧的从站通信设备的信号数据通过第二收发模块201发送至第二光纤模块202，经由光纤发送至第一光纤模块102，然后传输至缓冲器模块103的使能端，当该信号数据为高电平时，基于缓冲器模块103的工作特性，该缓冲器模块103不使能，其输出端为高阻态，第一收发模块101的发送端对外表现为高阻态，解除对其连接的总线的占用，不向外传输信号数据，此时总线可以由其他器件占用。当该信号数据为低电平时，该缓冲器模块103使能，其输出端为低电平，将该信号数据发送至第一收发模块101，由该第一收发模块101将信号数据通过其连接的总线传输至主站通信设备，由此实现从站通信设备向主站通信设备的信号传输。
37.本实施例通过采用缓冲器模块103对第一收发模块101与主站通信设备之间的总线进行驱动，能够实现使能输出或高阻抗状态的切换，当从站通信设备响应主站通信设备的命令，向主站通信设备发送信号数据时，该缓冲器模块103能够根据信号数据的电平高低
实现输出缓冲，例如，当信号数据为低电平时，此时缓冲器模块103的使能输出有效，以将从站通信设备发送的信号数据通过第一收发模块101及其连接的总线输出至主站通信设备，而当信号数据为高电平时，此时缓冲器模块103的使能输出无效，将高电平的信号数据暂存在其内部，该缓冲器模块103的输出端为高阻状态，进而使得第一收发模块101的发送端也为高阻态，解除对其连接的总线的占用，此时总线可由其他器件占用。在一些实施例中，缓冲器模块103可采用具有三态输出的buffer芯片，可根据接收到的信号数据的电平高低，实现使能输出的开启或关闭，当输入信号数据为高电平时，则不使能，输出端y为高阻态，当输入信号数据为低电平时，则进行使能输出，输出端y为低电平，从而将信号数据传输至第一收发模块101，进而通过第一收发模块101连接的总线将信号数据传输给主站通信设备。
38.本实用新型实施例提供的远程总线双向中继电路可实现422总线或485总线的双向中继，下面以422总线的双向中继为例，如图2示出了本实用新型实施例提供的一种远程总线双向中继电路的电路图，参照图2所示，对本实用新型实施例提供的远程总线双向中继电路进行详细描述。该远程总线双向中继电路包括第一主体和第二主体，其中第一主体的左侧用于连接主站通信设备，第二主体的右侧用于连接从站通信设备；其中，主站通信设备的接收端需要串联终端电阻后分别耦接上拉电阻和下拉电阻，以使该主站通信设备的接收端的空闲电平状态为高电平；
39.第一主体包括422芯片u1、光纤模块j1和buffer芯片u2，其中422芯片u1的接收端a、b和发送端y、z通过422总线耦接主站通信设备，该422芯片u1的输出端r耦接于光纤模块j1的输入端td ，该422芯片u1的输入端de耦接于buffer芯片u2的输出端y，该buffer芯片u2的使能端oe耦接于光纤模块j1的输出端rd ；
40.该422芯片u1的输出端r通过上拉电阻r1耦接至电源端vdd，当不传输信号数据时，该输出端r的电平通过该上拉电阻r1上拉为高电平；该422芯片u1的输入端de通过下拉电阻r7耦接至接地端，当不传输信号数据时，该输入端de的电平通过下拉电阻r7下拉为低电平；光纤模块j1的输出端rd 通过上拉电阻r2耦接至电源端vdd，当不传输信号数据时，该输出端rd 的电平通过上拉电阻r2上拉为高电平，此时buffer芯片u2的使能端oe为高电平，不使能，输出端y为高阻态。
41.第二主体包括422芯片u3和光纤模块j2，其中422芯片u3的接收端a、b和发送端y、z通过422总线耦接主站通信设备，该422芯片u3的输出端r耦接于光纤模块j2的输入端td ，该422芯片u1的输入端d耦接于光纤模块j2的的输出端rd ；
42.该422芯片u3的输入端d通过上拉电阻r4耦接至电源端vdd，输出端r通过上拉电阻r6耦接至电源端vdd，当不传输信号数据时，该422芯片u3的输入端d和输出端r均被上拉为高电平状态；光纤模块j2的输出端rd 通过上拉电阻r2耦接至电源端vdd，当不传输信号数据时，该输出端rd 的电平通过上拉电阻r2上拉为高电平。
43.光纤模块j1和光纤模块j2分别具有光纤口，可通过光纤构成双向通信通路。
44.在一些实施例中，光纤模块j1的sd引脚和光纤模块j2的sd引脚还分别耦接一指示模块，用于对该光纤模块j1和光纤模块j2的故障状态进行指示，其中该指示模块具体可采用led灯，例如光纤模块j1的sd引脚通过led器件d2耦接至接地端，光纤模块j2的sd引脚通过led器件d1耦接至接地端，当光纤模块j1和光纤模块j2之间未插入光纤时，其sd引脚均为低电平，此时led器件d2、d1均未点亮，当光纤模块j1和光纤模块j2之间插入光纤时，其sd引
脚均为高电平，此时led器件d2、d1点亮，指示光纤模块j1和光纤模块j2之间构成通路。通过该led器件d2、d1点亮状态还可以监测光纤模块j1和光纤模块j2的通信状态，当发生故障时，能够迅速判断是哪个光纤模块出现故障。
45.下面参照图2所示电路，对本实用新型实施例的远程总线双向中继电路的工作原理进行如下解释：
46.当不需要远程扩展总线时，即第一主体的光纤模块j1和第二主体的光纤模块j2并未通过光纤构成通路时，光纤模块j1的sd脚输出低电平，d2器件不点亮，输出端sd 无信号数据，其电平状态由上拉电阻r2上拉为高电平，此时buffer芯片u2的使能端oe为高电平，不使能，buffer芯片u2的输出端y为高阻态，422芯片u1的输入端de的电平由下拉电阻r7下拉为低电平，发送端yz差分引脚为高阻态，其电平状态由外部总线状态决定；
47.当需要远程扩展总线时，即光纤插入第一主体的光纤模块j1和第二主体的光纤模块j2时，光纤模块j1和光纤模块j2的sd脚输出高电平，d2器件和d1器件被点亮。当422芯片u1的接收端a、b从左侧总线接收到主站通信设备的信号数据时，通过输出端r发送信号数据到光纤模块j1的输入端td ，经由光纤传输到光纤模块j2，该光纤模块j2通过输出端rd 将信号数据传输到422芯片u3的输入端d，经由422芯片u3的发送端y、z发送至右侧总线连接从站通信设备，从而实现主站通信设备向从站通信设备的信号数据的传输。当422芯片u3的接收端a、b从左侧总线接收到从站通信设备的信号数据时，通过输出端r发送信号数据到光纤模块j2的输入端td ，经由光纤传输到光纤模块j1，该光纤模块j1通过输出端rd 将信号数据传输到buffer芯片u2的使能端oe，当该信号数据为高电平时，此时buffer芯片u2不使能，其输出端y为高阻态，422芯片u1的输入端de由下拉电阻r7下拉为低电平，发送端yz差分引脚为高阻态，其电平状态由外部总线状态决定，buffer芯片u2不主动向422芯片u1传输信号数据，buffer芯片u2中的信号数据可由主站通信设备通过其耦接的上拉电阻和下拉电阻主动从422芯片u1连接的总线上抓取；当该信号数据为低电平时，buffer芯片u2使能，其输出端y为低电平，将该信号数据传输至422芯片u1，该422芯片u1的发送端yz对外表现为低电平，将信号数据传输至主站通信设备，从而实现从站通信设备向主站通信设备的信号数据的传输。
48.综上，本实用新型实施例提供的远程总线双向中继电路，采用收发模块、缓冲器模块和光纤模块构成双向中继电路结构，可实现422总线或485总线的双向中继通信，由于采用了缓冲器模块，可实现高电平、低电平、高阻态的三种输出形式，从而在需要传输信号数据时，驱动总线进行传输，无需传输数据时，输出高阻态，解除对总线的占用，使得总线可由其他器件占用。除此之外，本实用新型具有结构简单、无需编程、速率自适应、成本低廉、体积小等优点，为高密度，快速开发远程总线双向中继提供了可能。
49.图3示出了本实用新型实施例提供的一种远程总线双向中继系统的结构图，参照图3，该远程总线双向中继电路系统包括主站通信设备、从站通信设备、远程总线双向中继电路；所述主站通信设备与从站通信设备通过该远程总线双向中继电路实现双向通信。
50.其中，该远程总线双向中继电路可以为上述图1-图2任一实施例中所述的远程总线双向中继电路，此处不再赘述。
51.在一些实施例中，所述主站通信设备的接收端串联终端电阻后分别耦接上拉电阻和下拉电阻，使接收端的空闲电平状态为高电平，当远程总线双向中继电路无法主动向该
主站通信设备发送数据时，该主站通信设备可通过该上拉电阻和下拉电阻主动从总线上抓取信号数据。
52.需要说明的是，本实用新型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。通常在附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，上述对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。
53.说明书和权利要求书中的词语“第一、第二、第三等”或模块101、模块102、模块103等类似用语，仅用于区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序，以使这里描述的本实用新型实施例能够以除了在这里图示或描述的以外的顺序实施。
54.在上述的描述中，所涉及的表示步骤的标号，并不表示一定会按此步骤执行，还可以包括中间的步骤或者由其他的步骤代替，在允许的情况下可以互换前后步骤的顺序，或同时执行。
55.说明书和权利要求书中使用的术语“包括”不应解释为限制于其后列出的内容；它不排除其它的元件或步骤。因此，其应当诠释为指定所提到的所述特征、整体、步骤或部件的存在，但并不排除存在或添加一个或更多其它特征、整体、步骤或部件及其组群。因此，表述“包括装置a和b的设备”不应局限为仅由部件a和b组成的设备。
56.本说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意味着与该实施例结合描述的特定特征、结构或特性包括在本实用新型的至少一个实施例中。因此，在本说明书各处出现的用语“在一个实施例中”或“在实施例中”并不一定都指同一实施例，但可以指同一实施例。此外，在本实用新型的各个实施例中，如果没有特殊说明以及逻辑冲突，不同的实施例之间的术语和/或描述具有一致性、且可以相互引用，不同的实施例中的技术特征根据其内在的逻辑关系可以组合形成新的实施例。
57.注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用的技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型的构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，均属于本实用新型的保护范畴。