s-bus單總線通訊電路的製作方法

2023-05-21 14:53:41 1

專利名稱：s-bus單總線通訊電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及電子電路領域，尤其涉及s-bus單總線通訊電路。
背景技術：
大多數總線均以相同方式構成，其不同之處僅在於總線中數據線和地址線的數目以及控制線的多少及其功能。根據連接方式不同，控制系統中採用的總線結構有三種基本類型單總線結構，雙總線結構和多總線結構。單總線適用於單主機系統，能夠控制一個或多個從機設備。主機可以是微控制器 (MCU)，從機可以是單總線器件也可以是從微控制器，它們之間的數據交換隻通過一條信號線。當只有一個從機設備時，系統可按單節點系統操作；當有多個從設備時，系統則按多節點系統操作。目前，商業應用比較廣泛的單總線技術是1-wire bus總線，硬體設計集成在一塊通訊電路板中。與目前多數標準串行數據通信方式如SPI/I2C/SCI/RS485不同，它採用單根信號線，準雙向傳輸數據。1-wire bus總線具有節省I/O 口線資源、結構簡單、成本低廉、 便於總線擴展和維護等諸多優點。1-wire bus總線大多應用在普通工業控制系統中，具有一定的局限性。首先在一些分布式主從控制系統中，需要在主微處理器和從微處理器間同時具有1-wire bus功能才能實現單總線通訊。如果微處理器中沒有內置1-wire bus功能，而採用模擬1-wire bus通訊則時序比較複雜不易實現。其次，在某些特殊的高、低溫應用環境下，集成有1-wire bus 功能的軍用或航天級的硬體還比較少。

發明內容
針對現有技術中存在的上述問題，本發明提供了 s-bus單總線通訊電路。本發明提供了 s-bus單總線通訊電路，包括NMOS管M1、M2、PM0S管M3以及反向三態緩衝器Ul ；MCU置位信號MCU RST分別與NMOS管Ml的柵極以及NMOS管M2的柵極的連接；s-bus單總線分別與NMOS管Ml的漏極、PMOS管M3的柵極、PMOS管M3的源極以及NMOS 管M2的漏極連接；NMOS管M2的源極接地，PMOS管M3的漏極與NMOS管M2的源極連接；MCU 發送信號MCTSCT-Tx與反向三態緩衝器Ul的第一輸入端連接，NMOS管M2的源極與反向三態緩衝器Ul的第二輸入端連接，MCU發送控制信號與反向三態緩衝器Ul的第一控制端連接，反向三態緩衝器Ul的第二控制端接地，反向三態緩衝器Ul的第一輸出端與NMOS管M2 的源極連接，MCU接收信號MCU SCI-Rx與反向三態緩衝器Ul的第二輸出端連接。在一個示例中，MCU置位信號MCU RST通過電阻R3與NMOS管Ml的柵極連接，NMOS 管Ml的柵極還經電容Cl接地；MCU置位信號MCU RST通過電阻R4與NMOS管M2的柵極連接，NMOS管M2的柵極還經電容C2接地；反向三態緩衝器Ul的第二輸入端經電容C3接地， 與NMOS管M2的源極連接，NMOS管M2的源極還經電阻R5接地。在一個示例中，s-bus單總線經過電阻Rl分別與NMOS管Ml的柵極以及NMOS管
3M2的柵極的連接；反向三態緩衝器Ul的第一輸入端經電阻R2接電源電壓。在一個示例中，反向三態緩衝器Ul為54HC368或者74HC368。在一個示例中，MCU發送信號MCT SCT-Tx與反向三態緩衝器Ul的第一輸入端 D1-D4連接，反向三態緩衝器Ul的第二輸入端D5-D6經電容C3接地。在一個示例中，反向三態緩衝器Ul的第一輸出端Ql經電阻R6與NMOS管M2的源極連接，反向三態緩衝器Ul的第一輸出端Q2經電阻R7與NMOS管M2的源極連接，反向三態緩衝器Ul的第一輸出端Q3經電阻R8與NMOS管M2的源極連接，反向三態緩衝器Ul的第一輸出端Q4經電阻R9與NMOS管M2的源極連接，MCU接收信號MCU SCI-Rx與反向三態緩衝器Ul的第二輸出端Q5-Q6連接。本發明可將單片機的SCI總線轉換為無源單總線，實現異步串行準雙工方式通訊，利用高速開關場效應管，實現總線隔離保護功能；元器件均選用貼片器件，縮小電路板尺寸，同時採用高溫印製電路板，以便於節省空間和適應高溫工作環境。


下面結合附圖來對本發明作進一步詳細說明，其中圖1是s-bus單總線通訊電路圖。
具體實施例方式本發明使用六反向三態緩衝器/線驅動器74/54HC368，將微處理器SCI總線的Tx 和Rx緩衝輸出或輸入，再利用高速MOS場效應管的開關特性實現s-bus單總線的隔離輸入與輸出，總線發送/接收控制由微處理器I/O 口實現。該總線協議遵守RS-232通訊協議， 總線信號為CMOS電平。電路如圖1所示，s-bus單通訊總線經電阻Rl接NMOS管Ml的漏極以及PMOS管M3的柵極，s-bus單通訊總線還直接與PMOS管M3的源極和NMOS管M2的漏極連接。NMOS管M2的源極與PMOS管M3的漏極連接，NMOS管M2的柵極經電容C2接地。 NMOS管M2的柵極還經電阻R4接MCU RST信號。NMOS管Ml的柵極經電容C接地，並經電阻 R3接MCU RST信號。六反向三態緩衝器U1(54HC368)的輸入端D1-D4連接在一起並經電阻 R2接電源VCC，MCU SCI-Tx發送信號接入六反向三態緩衝器Ul的輸入端D1-D4，六反向三態緩衝器Ul的輸入端D5-D6經電阻RlO接NMOS管M2的源極，並且還經電容C3接地；NMOS 管M2的源極還經電阻R5接地，MCU發送控制信號接六反向三態緩衝器Ul的控制端G1，六反向三態緩衝器Ul的控制端G2接地，MCU SCI-Rx接收信號接，六反向三態緩衝器Ul的輸出端Q5-Q6。六反向三態緩衝器Ul的輸出端Ql經電阻R6接NMOS管M2的源極，六反向三態緩衝器Ul的輸出端Q2經電阻R7接NMOS管M2的源極，六反向三態緩衝器Ul的輸出端 Q3經電阻R8接NMOS管M2的源極，六反向三態緩衝器Ul的輸出端Q4經電阻R9接NMOS管 M2的源極。在分布式主、從控制系統中，上位機作為控制器，主要處理來自下位機的數據，向下位機發送命令，下位機用作測量、控制和響應上位機命令。s-bus單總線的通訊在上位機和下位機中各微處理器的控制下完成。當上位機微處理器發送命令或下位機微處理器發送數據時，微處理器首先將「發送控制」置為低電平，六反向三態緩衝器Ul的輸入端D1-D4打開，微處理器的SCI-Tx發送信號，經過R6-R9發送到NMOS管M3漏極，由於NMOS管M3的柵極被NMOS管Ml鉗位在低電平，因此PMOS管M3導通，SCI-Tx發送信號將被傳遞到s-bus總線。指令或數據發送完成後，微處理器將「發送控制」置為高電平，使六反向三態緩衝器Ul的輸出端Q1-Q4處於高阻態。當上位機微處理器接收數據或下位機微處理器接收命令時，s-bus單通訊總線上的信號到NMOS管M2的漏極，由於NMOS管M2的柵極接的MCU RST端為高電平，NMOS管M2 導通，信號經過電阻RlO和電容C3組成的阻容濾波器到六反向三態緩衝器Ul的輸出端 D5-D6。六反向三態緩衝器Ul的控制端G2接地，因此信號由六反向三態緩衝器Ul的輸出端D5-D6到微處理器的SCI-Rx接收端。M⑶RST用於上電時控制NMOS管M1、NM0S管M2處於截止狀態，起到隔離s-bus和 MCU作用。總線通訊遵守RS-232通訊協議，採用單上位機的分時分址通訊技術避免總線衝突。本發明在微處理器的控制下利用六反向三態緩衝器/線驅動器74HC/54HC368器件實現單-雙總線的轉換，同時進一步增強對信號的驅動能力，從而解決多支儀器的組合時單總線通訊問題。以上所述僅為本發明的優選實施方式，但本發明保護範圍並不局限於此。任何本領域的技術人員在本發明公開的技術範圍內，均可對其進行適當的改變或變化，而這種改變或變化都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.s-bus單總線通訊電路，其特徵在於，包括NMOS管(M1、M2)、PM0S管(M3)以及反向三態緩衝器(Ul) ；MCU置位信號(MCU RST)分別與NMOS管(Ml)的柵極以及NMOS管(M2)的柵極的連接；s-bus單總線分別與NMOS管(Ml)的漏極、PMOS管(M3)的柵極、PMOS管(M3)的源極以及NMOS管(M2)的漏極連接；NMOS管(M2)的源極接地，PMOS管(M3)的漏極與NMOS 管(M2)的源極連接；MCU發送信號(MCT SCT-Tx)與反向三態緩衝器(Ul)的第一輸入端連接，NMOS管(M2)的源極與反向三態緩衝器(Ul)的第二輸入端連接，MCU發送控制信號與反向三態緩衝器(Ul)的第一控制端連接，反向三態緩衝器(Ul)的第二控制端接地，反向三態緩衝器(Ul)的第一輸出端與NMOS管(M2)的源極連接，MCU接收信號(MCU SCI-Rx)與反向三態緩衝器(Ul)的第二輸出端連接。
2.如權利要求1所述的s-bus單總線通訊電路，其特徵在於，MCU置位信號(MCURST) 通過電阻(R3)與NMOS管(Ml)的柵極連接，NMOS管(Ml)的柵極還經電容(Cl)接地；MCU 置位信號(MCU RST)通過電阻(R4)與NMOS管(M2)的柵極連接，NMOS管(M2)的柵極還經電容(C2)接地；反向三態緩衝器(Ul)的第二輸入端經電容(C3)接地，與NMOS管(M2)的源極連接，NMOS管(M2)的源極還經電阻(R5)接地。
3.如權利要求1或2所述的s-bus單總線通訊電路，其特徵在於，s-bus單總線經過電阻(Rl)分別與NMOS管(Ml)的柵極以及NMOS管(M2)的柵極的連接；反向三態緩衝器(Ul) 的第一輸入端經電阻(R2)接電源電壓。
4.如權利要求3所述的s-bus單總線通訊電路，其特徵在於，反向三態緩衝器(Ul)為 54HC368 或者 74HC368。
5.如權利要求4所述的s-bus單總線通訊電路，其特徵在於，MCU發送信號(MCT SCT-Tx)與反向三態緩衝器(Ul)的第一輸入端(D1-D4)連接，反向三態緩衝器(Ul)的第二輸入端(D5-D6)經電容(C3)接地。
6.如權利要求5所述的s-bus單總線通訊電路，其特徵在於，反向三態緩衝器(Ul)的第一輸出端(Ql)經電阻(R6)與NMOS管(M2)的源極連接，反向三態緩衝器(Ul)的第一輸出端(Q2)經電阻(R7)與NMOS管(M2)的源極連接，反向三態緩衝器(Ul)的第一輸出端 (Q3)經電阻(R8)與NMOS管(M2)的源極連接，反向三態緩衝器(Ul)的第一輸出端(Q4) 經電阻(R9)與NMOS管(M2)的源極連接，MCU接收信號(MCU SCI-Rx)與反向三態緩衝器 (Ul)的第二輸出端(Q5-Q6)連接。
全文摘要
本發明公開了s-bus單總線通訊電路，其中MCU置位信號分別與NMOS管(M1)的柵極以及NMOS管(M2)的柵極的連接；s-bus單總線分別與NMOS管(M1)的漏極、PMOS管(M3)的柵極、PMOS管(M3)的源極以及NMOS管(M2)的漏極連接；NMOS管(M2)的源極接地，PMOS管(M3)的漏極與NMOS管(M2)的源極連接；MCU發送信號與反向三態緩衝器的第一輸入端連接，NMOS管(M2)的源極與反向三態緩衝器的第二輸入端連接，MCU發送控制信號與反向三態緩衝器的第一控制端連接，反向三態緩衝器的第二控制端接地，反向三態緩衝器的第一輸出端與NMOS管(M2)的源極連接，MCU接收信號(MCUSCI-Rx)與反向三態緩衝器的第二輸出端連接。本發明將單片機的SCI總線轉換為無源單總線，實現異步串行準雙工方式通訊。
文檔編號H04L12/40GK102447601SQ20111035947
公開日2012年5月9日 申請日期2011年11月14日 優先權日2011年11月14日
發明者宋濤, 左興龍, 李童, 楊亞萍, 柏愛川, 王俊, 王俊超, 王珺, 白巖, 祝環芬, 賈桑 申請人:中國石油天然氣集團公司