专利名称：Rs-485数据收发装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及RS-485网络技术领域，特别是指一种RS-485数
据收发装置。
背景技术：
RS-485是一种符合工业通讯标准的数据传输总线，它是美国电子 工业协会(EIA)制定的平衡发送、差分接收的标准异步串行总线。 RS-485为半双工接口 ，釆用双向单信道通信方式。
RS-485网络中，主机与其控制的从机均直接连4妄到RS-485网络。 当只有一台主机控制多台从机时，由于采用主/从通信方式，每次通信 均从主机发起，从机不主动发送数据，因此网络上始终不会出现两台 以上的机器同时发送数据的情况，不会出现RS-485总线竟争冒险。 但当在RS-485网络中设置有多台主机时，难免出现两台或两台以上 的主机同时发起通信，即出现两台或两台以上的主才几同时向RS-485 网络发送数据的情况，这将造成RS-485总线竟争冒险。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种RS-485数据收 发装置，避免多主机的RS-485网络中出现RS-485总线竟争冒险。
本实用新型提供的RS-485数据收发装置，包括第一 485接口 单元、第一数据流向控制单元、数据收发控制单元、逻辑与单元，其 中，第一 485接口单元的数据发送端和数据接收端分别与数据收发控 制单元、第一数据流向控制单元的输入端连接，第一数据流向控制单 元和数据收发控制单元输出端分别与逻辑与单元两输入端连接，逻辑 与单元输出端与485接口单元输出使能端相连。
可选的，还包括第二 485接口单元和第二流向控制单元；其中， 第二 485接口单元的数据发送端和数据接收端分别与第一 485接口单 元的数据接收端和数据发送端相连，第二数据流向控制单元串联在第 二 485接口单元的数据接收端和输出4吏能端之间。
可选的，所述第一、第二 485接口单元为MAX485芯片，485接 口单元的数据发送端和数据接收端为MAX485芯片的接收器输出端 RO、驱动器输入端DI。
可选的，其特征在于，所述数据收发控制单元为可重触发单稳态 触发器。
其中，所述可重触发单稳态触发器为74123芯片，数据收发控制 单元IC2的输入输出端为74123芯片的负触发l命入端A和负脉冲输出 端5。
由上可以看出，本实用新型RS-485数据收发装置仅在RS-485总 线空闲时才允许主机的数据发送到RS-485总线上，因此在多主机的 RS-485网络中，可以避免发生RS-485总线竟争冒险。
并且，本实用新型RS-485数据收发装置两端均可以设置为485 接口 ，可以方便的安装到要接入RS-485网络的设备与RS-485网络之 间。
本实用新型RS-485数据收发装置中可以采用MAX485芯片及单 稳态触发器为74123芯片，成本较低。
图1为RS-485数据收发装置原理图2为74123芯片原理图3为74123芯片各接口逻辑关系图4为两端均含有RS-485接口的RS-485数据收发装置原理图； 图5为RS-485数据收发装置应用于RS-485网络的设备与RS-485 网络之间的示意图。
具体实施方式
本实用新型RS-485数据收发装置设置在各个主机与RS-485总线 之间，用于监听RS-485总线以及控制所连接主机数据的收发，当 RS-485总线空闲时，控制来自主机的数据可以通过RS-485数据收发 装置输出到RS-485总线上；当RS-485总线有数据时，则RS-485数 据收发装置屏蔽所连接主机发送的数据，从而实现RS-485总线上多 台主机同一个时刻发送数据时只能有一台主机数据发送到RS-485总 线上，避免出现RS-485总线竟争冒险。下面对本实用新型RS-485数 据收发装置进行详细描述。
图1为本实用新型RS-485数据收发装置原理图，包括数据收发 控制单元IC2、 485接口单元、数据流向控制单元IC1、逻辑与单元 IC3,其中，第一 485接口单元的数据发送端和数据接收端分别与数 据收发控制单元、第一数据流向控制单元的输入端连接，第一数据流 向控制单元和数据收发控制单元输出端分别与逻辑与单元两输入端 连接，逻辑与单元输出端与485接口单元输出使能端相连。下面首先 对本实用新型各个单元进行详细说明
其中，数据收发控制单元IC2可由双可重触发单稳态触发器实现， 本例中IC2采用了 74123芯片，图2示出了 74123芯片原理图，其各 个接口意义如下CEXT为外接电容端；Q为正脉沖输出端；豆为负 脉沖输出端；^为清除端(低电平有效)；Al、 A2为负触发输入 端；Bl、 B2为正触发输入端。图3示出了其输入端和输出端各个端 口的逻辑关系图，其中H表示高电平、L表示低电平、X表示任意电 平、上下箭头分别表示低到高电平和高到低电平的跳变、凸凹形脉冲 表示高低电平脉冲，由图3可见，当Al输入高到低电平跳变时，5输 出低电平。这里74123芯片采用Al作为输入端，5作为输出端，当 74123芯片Al端接收到与MAX485芯片RO端连接的DataO引脚的 信号为高到低电平跳变时，74123芯片^输出低电平。
485接口单元可以采用MAX485芯片，其包含4妾收器输出使能端 ^和驱动器输出使能端DE,可统称输出使能端。其中^i为低电平有
效，DE为高电平有效。亜和DE短接，根据接收的控制信号控制 MAX485芯片为接收或发送两种状态^和DE为"1"时，数据通 过驱动器输入端DI输入并通过接收器同相输入端/驱动器同相输出端 A和接收器反相输入端/驱动器反相输出端B输出到RS-485总线上； ^和DE为"0"时，若RS-485总线上有数据，则通过A、 B输入并 通过接收器输出端RO输出。本例中，将MAX485芯片的RO和DI 端作为485接口单元的数据发送端和数据接收端。
数据流向控制单元IC1连接在DI和^/DE端之间，/人与MAX485 芯片DI端相连的Datal引脚釆集信号并输出控制信号。当Datal保持 为高电平时，认为Datal为空闲或接收状态，IC1输出低电平；当Datal 上有数据时，IC1输出高电平。数据流向控制单元IC1可以采用中国 专利ZL200720005122.5中所提供的自动流向控制电^各，其原理此处 不再赘述。
下面对本实用新型工作原理进行详细说明
当RS-485总线处于空闲状态时，与A、 B接口相连的RS-485总 线上无数据(表现为A接口接收信号为"1" 、 B接口接收信号0 为"0"),与DI相连的Datal保持高电平，此时IC1输出低电平， 从而逻辑与单元IC3输出低电平到MAX485芯片的^和DE端，使 MAX485芯片保持接收状态，DataO引脚与A端口信号一致，保持高 电平，IC2的负脉沖输出端5输出高电平。
当RS-485总线上有数据输入到MAX485芯片、与DI相连的Datal 空闲(Datal保持高电平)时，MAX485芯片处于4妄收状态，与接收 器输出端RO相连的DataO有数据，IC2电路被触发，负脉沖输出端^ 输出低电平，IC3持续输出低电平，MAX485芯片保持接收状态。在 RS-485总线上连续数据包传输结束之前IC2会连续被触发，负脉冲 输出端5—直输出低电平，MAX485芯片一直保持接收状态。
在此过程中，当Datal有数据输入MAX485芯片时，由于MAX485 芯片被保持在接收状态，因此Datal的数据会被屏蔽，不会发送到 RS-485总线上，因而RS-485总线上不会发生竟争冒险，保证总线数
据的完整性。当RS-485总线连续数据包发送结束后，IC2负脉冲输 出端5低电平脉冲结束，恢复到高电平，IC3输出端随IC1输出信号 变化，即MAX485芯片收发直接由IC1控制，此时Datal有数据时， 可以经过MAX485芯片输送到RS-485总线上。
当RS-485总线无数据、Datal有数据输入MAX485芯片DI端口 时，DataO保持高电平，IC1从Datal采集到电平信号，输出控制信 号，使MAX485芯片输出端接通，Datal数据输出到RS-485总线上。 直到Datal连续数据包发送结束之前，MAX485芯片一直处于发送状 态。因为DataO保持高电平，IC2的负脉冲输出端5保持高电平， MAX485芯片的输出使能端^和DE直接由IC1输出控制。当Datal 连续数据包结束后，IC1输出低电平，MAX485芯片转为接收状态。
其中，可以通过调节IC2电路的R和C值控制5输出的负脉冲的 脉宽tW。当C> 1000pF时，可以设定tW=K.R.C,其中K为常数， 与外界温度及外接电容C有关，在0.2-0.6间选择。当C< 1000pF 时，可以设定tW=6+0.05C+0.45RC+11.6R，其中该公式中电容C的单 位为pF,电阻R单位为kQ。
图4为两端均为485接口的RS-485数据收发装置，如图4所示， 其安装在主机485接口与RS-485总线之间，与上图不同之处，还设 置了连接Datal和DataO接口的MAX485芯片，MAX485芯片采用标 准封装，其RO和DI与Datal和DataO相接、瓦和DE短接，DE接 口还接一 自动流向控制单元，自动流向控制单元另 一端连接MAX485 芯片的DI。
如图5示出了本实用新型的应用，该图示出了两台主机与两台从 机组成的RS-485网络。其中主机与RS-485总线之间经过图4中的 RS-485数据收发装置连接。从机不主动发送数据，每次通信均从主 机发起。开始时RS-485总线空闲，即两台主才几与两台从机均没有发 送数据，此时RS-485数据收发装置I和RS-485数据收发装置II及两 台从机的485接口芯片均处于接收状态。
某一时刻起，主机I开始发送数据，两台从机收到数据，同时
RS-485数据收发装置II收到数据，将主机II发送端屏蔽。在主机I 数据没有发送结束之前，RS-485数据收发装置II 一直接收RS-485总 线数据，持续屏蔽主机II发送端。直到主机I数据发送结束后，RS-485 数据收发装置II自动解除主机II发送端的屏蔽。在主机I发送数据过 程中，两台从在等待数据发送结束后才返回数据，所以两台从机不发 送数据；主机II随时可能发送数据，由于RS-485数据收发装置II在 检测到RS-485总线上有数据屏蔽了主机II的发送端，所以RS-485 总线上只有一个站点一一主机I在发送数据，避免了发生竟争冒险， 保证了主机I发送的数据的完整性。同理当RS-485总线空闲时，由 主机II发起的一次通信过程中，RS-485数据收发装置I自动屏蔽主 机I的发送端，避免了发生竟争冒险，保证主机II发送数据的完整性。
从机在接到主机命令后，返回数据过程中，RS-485数据收发装置 I和RS-485数据收发装置II自动屏蔽发送端。从机发送结束后，RS-485 总线空闲，RS-485数据收发装置I和RS-485数据收发装置II自动解 除发送端的屏蔽，等待下一次通信。
图5中仅在主机与RS-485总线之间连接了此RS-485数据收发装 置，如果从机数量比较多，为了防止两台以上从机同时发送数据(例 如多台从机为了响应主机的数据)，在从机与RS-485总线之间接入 此RS-485数据收发装置，确保在同一时刻RS-485总线上只有一个站 点发送数据，其它站点处于接收状态。
由上可见，本实用新型可以实现485网络存在多主才几时，在空闲 状态下，不屏蔽第一个发送数据的主机，并且在该主机发送数据结束 之前，屏蔽其它主机发送的数据，从而避免出现总线竟争冒险。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实 用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同 替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种RS-485数据收发装置，其特征在于，包括第一485接口单元、第一数据流向控制单元、数据收发控制单元、逻辑与单元，其中，第一485接口单元的数据发送端和数据接收端分别与数据收发控制单元、第一数据流向控制单元的输入端连接，第一数据流向控制单元和数据收发控制单元输出端分别与逻辑与单元两输入端连接，逻辑与单元输出端与485接口单元输出使能端相连。
2. 根据权利要求1所述的RS-485数据收发装置，其特征在于， 进一步包括第二 485接口单元和第二流向控制单元；其中，第二 485接口单元的数据发送端和数据接收端分别与第一 485接 口单元的数据接收端和数据发送端相连，第二数据流向控制单元串联 在第二485接口单元的数据接收端和输出使能端之间。
3. 根据权利要求1或2所述的RS-485数据收发装置，其特征在 于，所述第一、第二 485接口单元为MAX485芯片，485接口单元的 数据发送端和数据接收端分别为MAX485芯片的接收器输出端RO和 驱动器输入端DI。
4. 根据权利要求3所述的RS-485数据收发装置，其特征在于， 所述数据收发控制单元为可重触发单稳态触发器。
5. 根据权利要求4所述的RS-485数据收发装置，其特征在于， 所述可重触发单稳态触发器为74123芯片，数据收发控制单元IC2的 输入端和输出端分别为74123芯片的负触发输入端A和负脉冲输出端
专利摘要本实用新型提供了一种RS-485数据收发装置，包括第一485接口单元、第一数据流向控制单元、数据收发控制单元、逻辑与单元，其中，第一485接口单元的数据发送端和数据接收端分别与数据收发控制单元、第一数据流向控制单元的输入端连接，第一数据流向控制单元和数据收发控制单元输出端分别与逻辑与单元两输入端连接，逻辑与单元输出端与485接口单元输出使能端相连。使用本实用新型，在多主机的RS-485网络中可以避免发生RS-485总线竞争冒险。
文档编号H04L12/40GK201191856SQ200820080719
公开日2009年2月4日 申请日期2008年5月21日 优先权日2008年5月21日
发明者刘桓裕, 震 徐, 伟 白 申请人:北京瑞赛德电子技术有限公司