[发明专利]一种数据波特率自适应数模转换装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种数模转换装置，特别涉及能够对非标准RS485信号进行采集及数模转换的一种数据波特率自适应数模转换装置。

背景技术

RS485作为一种串行接口标准，具有抑制共模干扰的能力。具体地，使用一对双绞线进行差分传输：将其中一线定义为A，另一线定义为B；通常情况下，发送驱动器A、B之间的正电平在+2～+6V，对应着逻辑状态‘1’；负电平在-2V～-6V，对应着逻辑状态‘0’。

RS485的编码方式，优点是简单高效，配合高灵敏度的总线收发器，能检测低至200mV的电压，使以RS485标准传输的信号能在千米以外得到恢复，在信号传输中得到广泛的应用。但是在信号传输中也存在着一些缺点，如不能携带时钟同步信号以及存在直流分量等。

为了解决这些问题，现有一些设备对传输数据信号采用新的数据编码方式，例如曼切斯特编码，用电压跳变的不同来区分1和0。由于在每一个码元的中间都发生跳变，接收端可以方便地利用它作为位同步时钟，同时也有效地避免了直流分量，提高了数据传输的可靠性。但是，对于这些编码的解码则较为麻烦。

因此，目前还有一些传感器，采用了一种新的非标准RS485信号传输方式，该信号的编码方式类似于曼切斯特编码，但与曼切斯特编码却又不同。非标准RS485信号的每一个信号中间都发生由‘1’向‘0’的跳变，采用电压跳变时间的不同来区分‘1’和‘0’：每个码元中如果在3/4处发生跳变，则该信号为‘1’（以下简称“非标‘1’”），在1/4处发生跳变则该信号为‘0’（以下简称“非标‘0’”）。这些信号的协议格式类似于RS485协议，但与标准的485信号格式不同的是若传输n位数据，则用连续n位非标‘1’加1位非标‘0’作为信号的起始位。

这些设备的非标准RS-485信号往往还具有不同的数据位以及不同的波特率（一般在500Khz至1Mhz之间）。然而，常规的方法只能机械的针对单独一种波特率及数据格式进行解码识别，无法对输入的波特率及格式进行自适应识别解码，给后端的数模转换及采集带来了很大困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种数据波特率自适应数模转换装置，可对多路不同波特率的非标准RS485信号进行解码识别，并能对得到的有效数据进行多路数模转换；同时基于复杂可编程逻辑器件（CPLD）的解决方案便于系统集成化，大大降低系统的开发成本。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种数据波特率自适应数模转换装置，包含：

若干并行的收发器，对应接收外部输入的波特率不同的若干路非标准RS485差分信号，并转换成若干路TTL信号；

数据隔离器，与所述若干收发器连接，对若干路所述TTL信号进行隔离后输出，使隔离后的所述TTL信号保留有所述非标准RS485差分信号的固有编码特征；

CPLD数据处理模块，与所述数据隔离器连接，对隔离后的所述若干路TTL信号的不同波特率进行同步并进行数据解码；

若干并行的数模转换器，与所述CPLD数据处理模块连接，对解码后的数据进行数模转换。

对应n路输入信号，所述CPLD数据处理模块中对应设置有n组并行的信号处理模块；每一路所述信号处理模块，进一步包含依次连接的波特率自适应与0/1识别子模块、数据解码子模块和写操作子模块。

所述波特率自适应与0/1识别子模块，对经过隔离的TTL信号进行波特率自适应，并对该TTL信号进行采样计数，输出具有统一速率的有效数据序列。

所述数据解码子模块接收所述有效数据序列，通过比对固有编码特征，得到有用数据。

所述写操作子模块控制所述有用数据的写时序，并把该有用数据输出至所述数模转换器。

所述数模转换器与所述写操作子模块通过串行接口连接；由所述写操作子模块输出的有用数据与写时钟驱动，所述数模转换器将所述有用数据转换成模拟信号输出。

与现有技术相比，本发明数据波特率自适应数模转换装置，以可编程器件CPLD数据处理模块为核心，解决了不同波特率的多路非标准RS485信号的采样和解码辨识，从而扩大了信号的输入范围。同时，利用CPLD数据处理模块的并行处理结构，可方便扩展输入信号的路数，提高了数据处理的实时效率，配合连接带串行接口的多个数模转换器，进一步实现了多路数字信号到模拟信号的转换，因而本发明具有自适应性强、集成度高、稳定可靠、设备成本低以及使用方便的有益效果，也为该类非标准RS485信号的后续数据采集的可靠实施提供了保障。

附图说明

图1是本发明数据波特率自适应数模转换装置的电路原理示意图；