专利名称：三线式串联双工传输设备的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种网络数据传输设备，特别是指一种三线式串联双工传输设备， 其能综合串联延伸、数据加解密、自动寻址及降低系统阻抗等多项功能。
背景技术：
目前常见网络联机方式多是以各个终端设备(无论主从)都跟集线器(HUB) 联结，该集线器(HUB)再与服务器或网络相连接，前述方式可视为并联模式，且 已经广泛使用在全世界大型网络系统的建设之上；但是，上述常用网络建立方式存 在着以下问题
一，并联模式的每一个终端设备都要各自与集线器(HUB)相连，联机数量及 长度都受到集线器(HUB)插槽及位置的影响，也让整个网络扩张的弹性大幅降低。
二， 一般集线器(HUB)的功能多采双工模式(目前常见的以太网络)，但是却 没有进行数据比对、确认数据封包数据或设定相关指令等功能；
三，集线器(HUB)的多数没有扩充能力，较为进步的产品虽然具有堆栈扩充 能力，但是其仅能逐层堆栈，且扩充的上限称为堆栈高度(stacking height),由于 各家厂商消除并联阻抗或相关并联技术不同，所以可堆栈的高度也不同， 一般堆栈 层数在3至5层之间，延伸数量仍然受到局限。
针对前述并联网络存在的问题，在此特别以市场上常见的RS-4 8 5及S S P 二种联线技术标准规格再作说明，并分别说明现行串联技术的问题。
RS-4 8 5技术标准规格，规定为2线、双工、多点通信、平衡式发送及差分 式接收的一种标准，它的特性是用缆线两端的电压差值来表示传递信号；它的可靠 性高、接线成本低、可以抵抗机械设备和焊接设备的电磁干扰，但是实用上会出现 的问题在于
由于RS-4 8 5技术采用串行方式通信及连接,数据内容必须通过终端直接传 到节点，因此会有信号衰减的影响出现，并且造成连接点数的限制及长距离的中继 问题，而为提高数据可靠性每笔通信数据必须对应单个节点以便确认数据，故每接 收到一笔数据都要等待处理，产生接收数据不及时的问题。
SSP技术标准规格(Synchronous Serial Port)为一种同步串行端口，此S
S P技术用于跟其它外部设备或单独机器进行通信，S S P技术采用主从模式及总 线冲突检测机制控制数据的传递；其传输速度高，可达lMHz (每个Bit的频率)，但 是SSP技术数据的检验还是通过软件实现，其传输距离较短(如SSP模块的I2C 模式适用于芯片间的传输)，必须采用读写冲突检测机制实现数据线路的通信正确 度，故所有的站点都要检测线路是否空闲；此S S P技术在特殊的连接方式下可以 配合地址匹配硬件实现广播功能(即一主站对多个从站传递数据)，但是其出现的问 题在于一，此S S P技术采用主从模式、时序仲裁和总线占用方式对各通信从站进行 管理，即一主站对多个从站传递数据状况下若是从站出现问题(例如，2个以上从 站产生问题)，则每一个从站都要独立占用一个通信周期使用总线，降低了综合线路 的效率；二，此S S P技术的从站与R S - 4 8 5技术的从站一样都是通过并联方式连 接，同样会有并联阻抗产生，所以从站的个数也受到局限。为了能够有效解决前述相关议题，本新型发明人基于过去在网络设备领域所累 积的研发技术与经验，从提高功能与串联效果的市场需求角度下手，终于发展出可 以兼具串联延伸、资料加解密、自动寻址及降低系统阻抗等多项功能的三线式串联 双工传输设备。实用新型内容本实用新型的首要目的在于提供一种兼具同步串联延伸扩充、数据加解密、自动寻址及降低系统阻抗等多项功能的三线式串联双工传输设备。一种三线式串联双工传输设备，串联于网络上，主要包含一同步传输单元、一数据确认单元、 一数据缓冲存储单元及一执行核心；其特征在于所述的同步传输单元，包含一同步脉冲线、 一指令数据线及一响应数据线的三线配置，所述的同步脉冲线进行数据脉冲时序传载，所述的指令数据线传载输入数据，所述的响应数据线传载输出数据；所述的数据确认单元，连接同步传输单元且进行数据译码、编码指令及校验； 所述的数据缓冲存储单元，连接所述的数据确认单元进行数据暂存； 所述的执行核心，连接所述的数据缓冲存储单元，且接获数据确认单元传递的信息后进行判读及指令下达。
在本实用新型中，另设一看门狗电路及一个三线开关，所述的三线开关相应连 接所述的同步传输单元，所述的三线开关受到看门狗电路的控制，所述的看门狗电 路则由该执行核心的指令操控。
所述的同步传输单元每站的同步脉冲线输入、输出都经过各站的执行核心，从 站接受主站下达自动寻址命令时，从站可采用自动答数方式自动寻址。
为达成上述目的，本新型具有依序相连的一同步传输单元SIO、 一数据确认单 元DDC、 一数据缓冲存储单元BUF及一执行核心MCP;所述的同步传输单元SIO进行 网络实体层数据的双工通信，所述的数据确认单元进行网络实体层数据编译码和校 验，该数据缓冲存储单元进行数据暂存，且以执行核心判读及下达指令；故本实用 新型可供配置在终端设备之上，提供综合串联延伸、数据加解密、自动寻址及降低 系统阻抗等多项功能。
本实用新型的另一目的是提供一种无惧串联之间设备中断的三线式串联双工传 输设备。
为达成上述目的，本实用新型可以另连接有一三线开关，所述的三线开关受到 一个看门狗电路的控制，该看门狗电路则由该执行核心MCP的指令操控；藉此，若 是串联之中的任一设备损坏或失常，该执行核心MCP会以看门狗电路控制三线开关 进行跳转信号的工作，达成避免串联之间设备中断影响前、后端的功能。
为达成上述目的，本实用新型采用的技术方案配合图l和图2说明如下
图1和图2是本新型的单一及串联联机示意图，图1中所示的三线式串联双工 传输设备包含一同步传输单元SIO、 一数据确认单元DDC、 一数据缓冲存储单元BUF 及一执行核心MCP，且预设个三线式串联双工传输设备分别安装在主站M、第一层从 站S 1 、第二层从站S 2……第n层从站S n、第n+l层从站S n+l内；其中
所述的同步传输单元SIO，其包含三线式设计的一同步脉冲线CLK、 一指令 数据线DA及一响应数据线DB，其特征在于-
所述的同步脉冲线C L K二端分别产生接收脉冲C L K 0及输出脉冲C L K 1 信号，所述的输出脉冲CLK1为主站M发出的数据脉冲时序传载，当主站M发出 脉冲时序时，第一层从站S 1会将脉冲时序以串联模式往下一站的第二层从站S 2 传递，并且持续一站接一站地依序传递至最后一个从站；且自第一层接收脉冲CL K0、第一层输出脉冲CLK1后，各从站依序为第n层从站脉冲S n.,第n+l层 从站脉冲Sn+l，每个脉冲都有一个编号C L K 0 、 CLK1、 CLK2……、C
LKn、 CLKn+l…，所以在具编号的脉冲上传载数据另可达成寻址功能；
所述的指令数据线D A二端分别产生接收指令数据D A 0及输出指令数据D A l信号，该DA l是前一站发出的输入数据，且自第一层接收指令数据DAO、第 一层输出指令数据D A 1后，各从站依序为第n层从站指令数据D A n ..第n +1层 指令数据DAn+l，串联过程的每个输入数据都有一个编号D A 0 、 DAl、 DA 2 、 DAn、 DAn+l…，所以可达成寻址功能；
所述的响应数据线D B二端分别产生接收响应数据D B 0及输出响应数据D B l信号，所述的接收响应数据DB O是前一站发出的输出数据，自第一层接收响应 数据DB0、第一层输出响应数据DB l后，各从站依序为第n层从站响应数据D B n ..第n +1层响应数据D B n +1 ，串联过程的每个输出数据都有一个编号D B 0 、 DB1、 DB2......、 DBn、 DBn+l…，所以可达成寻址功能；
所述的数据确认单元DDC,连接同步传输单元SIO且进行网络实体层数据译码、 指令编码及校验，所述的网络实体层数据即为前述同步传输单元SIO内的数据；
所述的数据缓冲存储单元BUF，连接所述的数据确认单元DDC进行数据暂存；
所述的执行核心MCP，连接所述的数据缓冲存储单元BUF，执行核心MCP二端分 别产生DIN信号及DOUT信号，且执行核心MCP二端信号同样与前后站串联，而执行 核心MCP接获数据确认单元DDC传递的信息后进行判读及指令下达；
以上所述，即为本实用新型实施例各构件及其相互关系的说明。 本实用新型的有益效果是-
本实用新型中三线式串联双工传输设备具同步串联功能，实现真正的同步全双 工功效即用串联方式达成并联数据传输功能。若是串联之中的任一设备损坏或失常， 所述的执行核心(MCP)会以看门狗电路控制三线开关进行跳转信号的工作，达成避免 串联之间设备中断影响前、后端的功能。本新型中数据确认单元，连接同步传输单 元且进行数据译码、编码指令及校验；数据缓冲存储单元，连接所述的数据确认单 元进行数据暂存；执行核心，连接所述的数据缓冲存储单元，且接获数据确认单元 传递的信息后进行判读及指令下达，因此本新型有数据加解密的功能。本实用新型 的三线式串联双工传输设备具有自动寻址功能，可以实现所有从站的自动寻址功能; 本实用新型的三线式串联双工传输设备的串联可以无限延长，由于本新型的串联方 式是指每站都有独立的电源组，每站独立计算阻抗，串联之中增加或减站数皆不影 响主站的阻抗，因此本实用新型系统的弹性调整少则数十站点、多则数十万站点，
短则数公尺、长则数十公里，是一种延伸弹性组合应用佳的设计。综上所述本新型 能综合同步串联延伸、数据加解密、自动寻址及降低系统阻抗等多项功能。
图1 本新型的结构示意图。图2 本新型的结构串联联机示意图。图3 本新型自动寻址示意图。图4 本新型实施例二的正常状态示意图。图5 本新型实施例二的异常状态示意图。主要组件符号说明同步传输单元SIO数据确认单元DDC数据缓冲存储单元BUF执行核心MCPDIN信号D0UT信号主站M第一层从站S1 第二层从站S 2第n层从站S n"第n+l层从站S n+l 同步脉冲线CLK 第一层接收脉冲CLKO 第一层输出脉冲CLK1 第n层从站脉冲S n…第n+l层从站脉冲S n+l 指令数据线D A 第一层接收指令数据DAO 第一层输出指令数据DA1第n层从站指令数据D A n..第n +1层指令数据D A n +1响应数据线DB第一层接收响应数据DB 0
第一层输出响应数据DB1
第n层从站响应数据D B n…第n+l层响应数据D B n+l
看门狗电路l0 三线开关2 0
具体实施方式
实施例一
为清楚说明本新型的各种实施，配合本新型图3所示进行说明
当本新型的同步传输单元SIO收到外界信号时，同步传输单元SIO会将数据存 入该数据确认单元DDC内，而此时所述的数据确认单元DDC会对数据进行译码、指 令编码及校验工作，接着，所述的数据确认单元DDC将响应码数据存入该数据缓冲 存储单元BUF内；
当同步传输单元SIO收到结束码后，该数据确认单元DDC会产生一个信号给执 行核心MCP，此时，执行核心MCP会到数据缓冲存储单元BUF取出相关数据，并且判 读检验码数据，比对该笔数据是否可以运行，如可以运行就将数据进行指令功能， 如果不可以运行就将结果传给下一信号。
本实用新型中三线式串联双工传输设备具同步串联功能-
值得一提的是，本新型可供配置在终端设备之上，利用该同步传输单元SIO的 同步脉冲线C L K、指令数据线D A及响应数据线D B的三线式设计提供一体化串
联延伸，有效达成网络串联的需求；
另使用同步传输单元SIO的同步脉冲线C L K综合指令数据线D A及响应数据 线D B达成数据同步，由同步信号将指令数据线D A及响应数据线D B进行编号， 而实现真正的同步全双工功效即用串联方式达成并联数据传输功能。
本实用新型的三线式串联双工传输设备具有自动寻址功能。
安装本实用新型的终端产品特性是每一单元都是一个系统的最末端.其数量或 简单性己经是系统的最后驱动单元，所以实用新型能配合自动寻址功能让终端自动 编号(自设ID)，这是本实用新型的重要功能。
本实用新型采用串联同步的原理，每站同步传输单元SIO的同步脉冲线C LK 输入、输出都经过各站的执行核心MCP，从站接受主站下达自动寻址命令时，从站会 采用自动答数原理，自动依序答数，当主站在一段时间内(O. lsec)未收到信息时即 停止同步脉冲线CLK的信号发出，而最后一笔就是最高从站站号，每个从站所发 出的信息就是自己的站号寻址(ID);因此，本实用新型中每站的站号会依序增加， 各站都有不重复的一个自动寻址即为终端自动编号或自设ID。
如图3所示，从站执行自动寻址，主站M下达自动寻址命令，通知所有从站准 备执行自动寻址，且靠近主站M的第一层从站S l会先收到命令，最先为第一层从 站S l进行，第一层从站S 1再向上级主站M和下级第二层从站S 2发送本身的I D，其发给上级主站M是为了确认本站的ID，发给下级第二层从站S 2是为了提供 下一级站设定参考ID，当第二层从站S 2收到第一层从站S IID后，则第二层从站 S 2自动寻址为ID+1，第二层从站S 2再将ID+1的站号发送回前面第一层从站S 1 与下级第三层从站S3，本新型的寻址运作依此类推，可以实现所有从站的自动寻 址功能。
本实用新型的三线式串联双工传输设备的串联可以无限延长。 以往的并联系统因线路是并联在一起的，每增加或减少一站都会改变其阻抗值， 尤其在多站并联时更是使线路阻抗与系统阻抗匹配不良并联阻抗相加为基本原理， 在此不多加赘述，线路阻抗与系统阻抗匹配不良会致使传输质量不良，进而限制了 并联站数的扩充(并联各种习用如先前技术所述)。而本新型的串联方式是指每站都 有独立的电源组，每站独立计算阻抗，串联站中增加或减站数皆不影响主站的阻抗。 本实用新型三线式串联双工传输设备的同步全双工之同步传输单元SIO，包含 有三线式设计的一同步脉冲线CLK、 一指令数据线DA及一响应数据线DB，其 CLK及DIN信号及DOUT信号都采用串联方式，各站同都有独立接口处理数据，其阻 抗每站分别匹配，可采用TTL(短距离5M内)或Line Driver差异互补(长距离 1200M)，再配合同步脉冲解码ID的自动寻址，其ID码可活用编排。本实用新型系 统的弹性调整少则数十站点、多则数十万站点，短则数公尺、长则数十公里，是一 种延伸弹性组合应用佳的设计。
实施例二
特别请参阅图4和图5的实施例，本新型具备PASS功能的实施改良如下所述 一般在串联系统下的其中一站出问题时，必然会影响该站以下的所有各站的状 况；本实用新型为解决此问题，设计实施例二在三线式串联双工传输设备旁增设一 Watchdog看门狗电路l 0及一三线开关2 0，该三线开关2 0相应衔接该同步传输
单元SIO，该三线开关2 0受到Watchdog看门狗电路l 0的控制，该看门狗电路1 O则由该执行核心(MCP)的指令操控；因此，若是串联之中的任一三线式串联双工传 输设备损坏或失常，则该执行核心(MCP)会以看门狗电路1 0控制三线开关2 0进行 同步传输单元SIO跳转信号的工作，达成避免串联设备中断影响前、后端的功能。
故本新型设计执行核心MCP配合看门狗电路1 0监看本身的运作，若为正常状 态就断开OFF该三线开关2 0， 一旦有异常产生例如该站失去电力或系统异常不 能工作时，该看门狗电路l 0不会重置，则三线开关2 0会自动开启0N，此时该站 的信号数据会自动通到下一站，而不影响以下所有各站的运转。
综上所述，本实用新型的创新结构设计包括有一同步传输单元SIO、 一数据确认 单元DDC、 一数据缓冲存储单元BUF及一执行核心MCP;其中，该同步传输单元SIO 进行网络实体层数据的双工通信，该数据确认单元连接同步传输单元且进行网络实 体层数据编译码和校验，该数据缓冲存储单元连接该数据确认单元进行数据暂存， 且以执行核心连接该数据缓冲存储单元后进行判读及指令下达；因此，本新型能综 合同步串联延伸、数据加解密、自动寻址及降低系统阻抗等多项功能。
权利要求1.一种三线式串联双工传输设备，串联于网络上，主要包含一同步传输单元、一数据确认单元、一数据缓冲存储单元及一执行核心；其特征在于所述的同步传输单元，包含一同步脉冲线、一指令数据线及一响应数据线的三线配置，所述的同步脉冲线进行数据脉冲时序传载，所述的指令数据线传载输入数据，所述的响应数据线传载输出数据；所述的数据确认单元，连接同步传输单元且进行数据译码、编码指令及校验；所述的数据缓冲存储单元，连接所述的数据确认单元进行数据暂存；所述的执行核心，连接所述的数据缓冲存储单元，且接获数据确认单元传递的信息后进行判读及指令下达。
2. 根据权利要求1所述的一种三线式串联双工传输设备，其特征在于另设一看门狗 电路及一个三线开关，所述的三线开关相应连接所述的同步传输单元，所述的三线 开关受到看门狗电路的控制，所述的看门狗电路则由该执行核心的指令操控。
3. 根据权利要求1或2所述的一种三线式串联双工传输设备，其特征在于所述的同 步传输单元每站的同步脉冲线输入、输出都经过各站的执行核心。
专利摘要本实用新型公开一种三线式串联双工传输设备，包括一同步传输单元(SIO)、一数据确认单元(DDC)、一数据缓冲存储单元(BUF)及一执行核心(MCP)；其特征在于，所述的同步传输单元(SIO)进行网络实体层数据的双工通信，该数据确认单元连接同步传输单元进行网络实体层数据编译码和校验，该数据缓冲存储单元连接数据确认单元进行数据暂存，并以执行核心连接该数据缓冲存储单元后进行判读及指令下达；因此，本实用新型能综合同步串联延伸、数据加解密、自动寻址及降低系统阻抗等多项功能，确实是一种符合市场要求的三线式串联双工传输设备。
文档编号H04B1/00GK201015200SQ20062015823
公开日2008年1月30日 申请日期2006年11月9日 优先权日2006年11月9日
发明者邓连钦 申请人:邓连钦