[实用新型]自动检测并校正总线极性的电路结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及IEC1158-2标准，ISA-S50.02标准，基金会现场总线(FOUNDATION Filedbus，简称FF)技术，Profibus现场总线技术，具体地说是一种可自动检测总线极性，并能够自动校正的电路结构。

背景技术

IEC61158-2标准的许多规范充分考虑了工业现场应用环境。物理层的MAU(媒体访问单元)部分包括了双绞线电缆和光缆标准，及时适应了工业控制系统广泛采用光纤局域网或现场总线的需要；标准规定了提高可靠性应采取的措施，诸如隔离、屏蔽、接地、本质安全等，并明确地限定了应达到的可靠性指标。IEC61158-2标准的这些特征，使其完全适合于恶劣工业环境使用，因此，一些主流型现场总线例如FF和Profibus的物理层都采用了该项标准。工业现场总线采用的通信编码是一项直接影响总线可靠性的重要因素。IEC61158-2标准中采用了速率为31.25kps的曼彻斯特编码，对提高总线的可靠性和稳定性提供了保证。曼彻斯特编码是一种常见的基带编码，它的原理是将每一位二元码(0和1)由两段编码表示，同时又在二元码地基础上扩充了N+和N-两种码元。曼彻斯特码的具体编码对应为：“1”由“10”表示；“0”由“01”示；“N+”由“11”表示；“N-”由“00”表示。由曼彻斯特的编码对应关系可以看出，“1”与“0”的曼彻斯特编码和“N+”与“N-”的曼彻斯特编码的极性正好相反，这就要求在连接时，极性不能够相反，一但接反，将无法完成正常的发送与接收。如果存在一种可以自动检测总线极性并自动校正的方法，将可以简化最终设备的连接操作，可以提高工作效率。

实用新型内容

为了克服现有技术中不足，本实用新型的目的在于提供一种自动检测并校正总线极性的电路结构，通过这种结构，可以自动检测基于IEC61158-2标准的曼彻斯特编码的极性，可以自动校正，并可满足IEC1158-2现场总线物理层标准中相关的性能指标。

为了实现上述功能和目的，本实用新型的技术方案如下，包括：

边沿检测电路，通过媒体访问单元接现场总线，生成同步总线输入信号和边沿检测信号的，接收移位比较电路的边沿检测使能信号；

时钟恢复电路，接收边沿检测信号，进行时钟恢复，产生采样时钟信号；

移位比较电路，接收同步后的总线信号，对同步后的总线信号进行移位和比较，同时提供总线移位输出信号、总线极性信号，边沿检测使能信号和极性检测信号；

相位校正电路，接收总线移位输出信号、总线极性信号，进行相位校正，在极性检测信号有效情况下输出正极性的总线信号；

所述边沿检测电路包括：

同步电路，由第一～二触发器组成，其中第一触发器数据输入端接收总线信号，输出接至第二触发器的数据端口，第二触发器输出同步总线信号，至移位比较电路；对外部输入的异步总线接收信号进行时钟同步；

检测电路，由第三～四触发器、第一非门和第一与门组成，其中：边沿检测使能信号接至第三触发器和第四触发器的使能端；同步后的总线信号经第一非门接至第一与门的一个输入；第三触发器输出连接至第一与门的另一个输入端；第一与门的输出接至第四触发器的数据端，生成边沿检测信号为时钟恢复电路提供边沿信号；

第一～四触发器的时钟端口与时钟信号相连接；

所述时钟恢复电路还原总线时钟，生成采样时钟信号，包括：

第一计数器，接收边沿检测信号，在边沿检测信号有效时清零，生成计数值；

第六比较器，一个输入信号为第一计数器的计数值，另一个输入端固定电平“0111”，与固定电平“0111”进行比较，输出比较的结果；

第五触发器，以第六比较器比较结果为输入信号，进行锁存产生采样时钟信号至移位比较电路；

所述第一计数器和第五触发器分别与时钟信号相连；

所述移位比较电路包括：

移位电路，由第二十一～三十六触发器组成，第二十一触发器的输入端接收同步总线输入信号，第二十一～三十五触发器的输出依次与第二十二～三十六触发器的输入端相连，第三十六触发器36)输出信号为总线移位输出信号，至相位校正电路；

第一～五比较器，其一个输入端接收第二十一～二十八触发器输出的总线信号，另一输入端依次接常低标电平、常高电平、前导码电平、正极性开始定界符电平、负极性开始定界符电平；第一比较器完成总线空闲低状态的检测；第二比较器完成总线空闲高状态的检测；第三比较器完成总线FF总线前导码的检测；第四比较器完成总线正极性标志码的检测；第五比较器完成总线负极性标志码的检测；