专利名称：通讯网络卡的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种工业控制中的计算机通讯网络。
Intel公司的BITBUS网络是基于8344单片微机系统的计算机通讯网络，其不足之处在于1.抗干扰能力差，不适合工业现场恶劣的环境中使用；2.报文长度短；3.不能实现子站间的横向通讯；4.不能和十六位单片微机相连；5.价钱昂贵。
本实用新型的目的是设计一种成本低廉的BITBUS网络卡，以解决工业控制领域中通讯网络的可靠性和实时性。
本实用新型的目的是这样实现的通讯网络卡由装在印刷线路板上的单片微机电路、双向数据／命令寄存器、通讯接口电路、站址发生器、状态寄存器、控制逻辑、光耦器和收发电路组成。其中所说双向数据／命令寄存器的一个数据口和所说站址发生器的输出经数据总线与所说单片微机电路连接，所说双向数据／命令寄存器的另一数据口和所说状态寄存器的输出经通讯总线接所说通讯接口电路的板内数据口；所说通讯接口电路的对外数据口接插座；所说控制逻辑的输入经地址总线、控制总线与所说单片微机电路连接，所说控制逻辑的各输出分别接所说双向数据／命令寄存器、通讯接口电路、站址发生器和状态寄存器的控制输入端；所说光耦器接在所说单片微机电路的串行口和所说收发电路的一端之间，所说收发电路的另一端接插座。
以下结合附图和实施例对本实用新型进行详细描述。
图1是本实用新型的电路框图；图2是本实用新型的电路原理图。
本实用新型由外壳、电源及印刷线路板构成。印刷线路板上装有图1所示的单片微机电路1、双向数据／命令寄存器2、通讯接口电路3、站址发生器4、状态寄存器5、控制逻辑6和光耦器7和收发电路8。其中双向数据／命令寄存器2的一个数据口和站址发生器4的输出经数据总线20与单片微机电路1连接，双向数据／命令寄存器2的另一数据口和状态寄存器5的输出经通讯总线19接通讯接口电路3的板内数据口；通讯接口电路3的对外数据口接插座23；控制逻辑6的输入经地址总线21、控制总线22与单片微机电路1连接，控制逻辑6的各输出分别接双向数据／命令寄存器2、通讯接口电路3、站址发生器4和状态寄存器5的控制输入端；光耦器7接在单片微机电路1的串行口和收发电路8的一端之间，收发电路8的另一端接插座23。
参见图2。图1中的单片微机电路1由8031单片机9、74LS373地址锁存器10、27256ROM程序存储器11和62256RAM数据存储器12构成，单片机9的PO口(AD0～AD7)、地址锁存器10的输入及程序存储器、数据存储器两者的数据口挂在数据总线20上，单片机9的P2口(A8～A15)和地址锁存器10的输出(A0～A7)合并后与程序存储器11、数据存储器12两者的地址口挂在地址总线21上。
图1中的控制逻辑6由型号分别为20V8、16V8、16V8的可编程逻辑门电路6′、6″和6′″构成，其中6′接单片机9的地址脚A15和读写脚；6″的输入接单片机9的地址脚；6′″的输入接6″的输出。它们用来完成地址译码逻辑、数据／命令寄存器的读写逻辑及状态寄存器的标志识别等任务。
图1中的双向数据／命令寄存器2由型号均为74LS374的输出数据／命令寄存器2′和输入数据／命令寄存器2″构成，输出数据／命令寄存器2′的输入口和输入数据／命令寄存器2″的输出口挂在数据总线20上，输出数据／命令寄存器2′的输出口和输入数据／命令寄存器2″的输入口挂在通讯总线19上。2′和2″的时钟、输出允许信号均由控制逻辑6提供。
图1中的通讯接口电路3由74LS245通讯数据接口13、74LS688通讯地址接口14、74LS245通讯控制接口15及DIP开关16构成，通讯数据接口13的板内数据口(B口)接通讯总线19、通讯地址接口14的输入口接DIP开关16，通讯数据接口13、通讯地址接口14、通讯控制接口15的控制输入端及通讯控制接口15的信号输入端均与控制逻辑6的输出相接。13的对外数据口(A口)、14的P口及15的B口接插座23。
图1中的站址发生器4由两片74LS258数据选择器4′和4″构成，它们的输入分别接正电源和地，输出接数据总线20。它们受控制逻辑6发出的选择信号控制，可输出以八位“0”“1”编码的站地址数据。
图1中的状态寄存器5由两片74LS74D型触发器5′和5″构成，两者的时钟及5′的输入由控制逻辑6提供，5″的输入接地。它们的输出分别经三态门接至通讯总线19。
图1中的光耦器7由4N26型光耦器7′、两个6N137型光耦器7″和7′″构成。收发电路8由75174发送器17和75175接收器18构成。光耦器7′的输入接单片机9的P1.7脚，输出接发送器17和接收器18的控制端；光耦器7″接在单片机9的TD脚和发送器17的输入端之间；光耦器7′″接在单片机9的RD脚和接收器18的输出端之间。发送器17的输出和接收器18的输入接插座23。
下面叙述其工作原理程序存储器11中固化了原Intel公司的BITBUS网络的有关软件及改进后的软件同步通讯改为异步通讯；报文长度由20字节改为40字节；子站间的横向通讯。这样，用户调用该软件就可以实现报文的发送和接收。
本网络卡的网络总线接口符合Intel公司的ISBX344标准，它通过通讯数据接口13、通讯地址接口14、通讯控制接口15三个I／O口卡内与通讯总线间的字节和报文的传送协议，利用双向数据／命令寄存器2形成两个相互独立的、单向的(一个输入、一个输出)、由I／O读写访问的FIFO队列，通过接口的字节流并依据所读写的I／O地址来区分数据字节与命令字节，然后统一排队。网络卡与通讯总线间的信息传输总是以报文为单位，报文内容经数据口传输，而报文与报文之间则用全“0”的命令字分隔开来。
在上述过程中，还使用两个状态寄存器5′和5″来指示接口的两个队列的操作状态，它指示输出队列是否满，输入队列是否空，以及不空时，可读的字节是命令还是数据。
子站间的横向通讯则采用令牌传递的通讯原理，通过收发电路8进行。
本实用新型的优点和效果是由于采用了廉价的8031单片机替代了BITBUS通讯网络中昂贵的8344单片机，而数据链路规程和高层RAC命令与原网络相一致，因而二者在软件上可以兼容，并且还能为最新的十六位单片微机MCS－96系列所支持，故不仅成本低，还提高了性能价格比；由于采用了双向数据／命令寄存器和新开发的网络软件，故可使报文长度增加；由于采用光耦器实现了网络的电隔离，故能适用于环境恶劣的工业控制现场，提高了网络的可靠性；由于采用了特殊的收发电路，故可实现网络子站间的横向通讯，提高了网络的实时性。
权利要求1.通讯网络卡有装在印刷线路板上的单片微机电路(1)、通讯接口电路(3)，其特征在于印刷线路板上还有双向数据/命令寄存器(2)、站址发生器(4)、状态寄存器(5)、控制逻辑(6)、光耦器(7)和收发电路(8)，其中双向数据/命令寄存器(2)的一个数据口和站址发生器(4)的输出经数据总线(20)与单片微机电路(1)连接，双向数据/命令寄存器(2)的另一数据口和状态寄存器(5)的输出经通讯总线(19)接通讯接口电路(3)的板内数据口；通讯接口电路(3)的对外数据口接插座(23)；控制逻辑(6)的输入经地址总线(21)、控制总线(22)与单片微机电路(1)连接，控制逻辑(6)的各输出分别接双向数据/命令寄存器(2)、通讯接口电路(3)、站址发生器(4)和状态寄存器(5)的控制输入端；光耦器(7)接在单片微机电路(1)的串行口和收发电路(8)的一端之间，收发电路(8)的另一端接插座(23)。
2.根据权利要求1所述的通讯网络卡，其特征在于所说单片微机电路(1)由单片机(9)、地址锁存器(10)、程序存储器(11)和数据存储器(12)构成，单片机(9)的一个输入／输出口、地址锁存器(10)的输入及程序存储器(11)、数据存储器(12)两者的数据口挂在数据总线(20)上，单片机(9)的一个输出口和地址锁存器(10)的输出合并后与程序存储器(11)、数据存储器(12)两者的地址口挂在地址总线(21)上；所说双向数据／命令寄存器(2)由输出数据／命令寄存器(2′)和输入数据／命令寄存器(2″)构成，输出数据／命令寄存器(2′)的输入口和输入数据／命令寄存器(2″)的输出口挂在数据总线(20)上，输出数据／命令寄存器(2′)的输出口和输入数据／命令寄存器(2″)的输入口挂在通讯总线(19)上；所说控制逻辑(6)由可编程逻辑门电路构成；所说通讯接口电路(3)由通讯数据接口(13)、通讯地址接口(14)、通讯控制接口(15)、DIP开关(16)构成，通讯数据接口(13)的板内数据口接通讯总线(19)、通讯地址接口(14)的输入口接DIP开关(16)，通讯数据接口(13)、通讯地址接口(14)、通讯控制接口(15)的控制输入端及通讯控制接口(15)的信号输入端均与所说控制逻辑(6)的输出相接；所说收发电路(8)由发送器(17)和接收器(18)构成。
专利摘要用于工业控制的通讯网络卡由单片微机电路1、数据/命令寄存器2、通讯接口3、站址发生器4、状态寄存器5、控制逻辑6、光耦器7和收发电路8组成。数据/命令寄存器的一个数据口和站址发生器的输出接单片微机电路，另一数据口和状态寄存器的输出接通讯接口电路；控制逻辑的输出分别接数据/命令寄存器、通讯接口、站址发生器和状态寄存器的控制输入端；光耦器接在单片微机电路和收发电路之间。它与BITBUS网络兼容。
文档编号G06F13/38GK2198632SQ9421992
公开日1995年5月24日 申请日期1994年8月31日 优先权日1994年8月31日
发明者武文琴, 寥大方 申请人:北京自动化技术研究所