[实用新型]RS-485或Profibus信号极性自动识别与切换技术

说明书

技术领域

本实用新型是RS-485或Profibus信号极性自动识别与切换技术的电路结构，其技术领域涉及RS-485或Profibus的信号通信，是一种信号极性自动识别与切换技术的电路结构。这种电路可以应用在任何RS-485类的差分信号通信上，使差分信号通信免除信号极性容易接反的困扰。

背景技术

RS-485采用差分信号负逻辑，+2V～+6V表示“0”，-6V～-2V表示“1”。

RS-485标准最初由电子工业协会(EIA)于1983年制订并发布，后由TIA通讯工业协会修订后命名为TIA/EIA-485-A。

工程师还是习惯地称之为RS-485。RS-485由RS-422发展而来，后者是为弥补RS-232之不足而提出的。为改进RS-232通信距离短、速率低的缺点，RS-422定义了一种平衡通信接口，将传输速率提高到10Mbps，传输距离延长到4000英尺，即1219米(速率低于100kbps时)，并允许在一条平衡线上连接最多10个接收器。RS-422是一种单机发送、多机接收的单向、平衡传输规范，为扩展应用范围，随后又为其增加了多点、双向通信能力，即允许多个发送器连接到同一条总线上，同时增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性，扩展了总线共模范围，这就是后来的EIARS-485标准。

RS-485是一个电气接口规范，它只规定了平衡驱动器和接收器的电特性，而没有规定接插件、传输电缆和通信协议。RS-485标准定义了一个基于单对平衡线的多点、双向(半双工)通信链路，是一种极为经济、并具有相当高噪声抑制、传输速率、传输距离和宽共模范围的通信平台。RS-485接口的主要特点如下：

平衡传输

多点通信

驱动器输出电压(带载)：≥|1.5V|

接收器输入门限：±200mV

-7V至+12V总线共模范围

最大输入电流：1.0mA/-0.8mA(12Vin/-7Vin)

最大总线负载：32个单位负载(UL)

最大传输速率：10Mbps

最大电缆长度：4000英尺(即1219米)

Profibus现场总线技术已被列为IEC61158国际标准，是世界上应用最广泛的现场总线技术，由Profibus-FMS、Profibus-PA和Profibus-DP等3部分组成。

其中Profibus-DP是一种高速(数据传输速率9.6kb/s～12Mb/s)、经济的设备级网络，主要用于现场控制器与分散I/O之间的通信，可满足交直流调速系统快速响应的时间要求。

Proftbus-PA用于过程控制，用IEC1158-2标准，传输速率为31.25kb/s，提供本质安全特性，适用于安全性要求较高以及由总线供电的场合。

Profibus-FMS主要解决车间级通信问题，完成中等传输速率的循环或非循环数据交换任务。

现有RS-485或Profibus接口电路的弊端：由于是差分信号，各个公司对A、B信号的定义不尽相同，容易导致信号极性接反。

发明内容

本实用新型的目的是为了克服上述现有RS-485或Profibus接口电路的弊端，这种电路结构，由双刀双掷继电器、RS-485或Profibus接口芯片、长0长1计数比较锁存控制电路、继电器驱动电路组成，实现RS-485或Profibus信号极性自动识别与切换。当RS-485或Profibus外部输入电路的正负极性接反时，长0长1计数比较锁存控制电路对信号极性进行自动识别，通过继电器驱动电路，驱动双刀双掷继电器切换开关，把RS-485或Profibus外部输入电路的正负极进行反接，实现正确的极性输入。当RS-485或Profibus外部输入电路的正负极性接法是正确时，长0长1计数比较锁存控制电路对信号极性进行自动识别，使继电器不动作，保证正常的通信。

本实用新型的目的是通过以下技术方案达到的：

如图3所示，长0长1计数比较电路，当RX信号为0时，长0计数器根据时钟计数，和RS-485的最低波特率(30bps)的8bit×4倍以上时间比较(定时为1s，这是RS-485最低波特率不可能出现的逻辑0的情况)，如果出现则表明是信号接反，如果是Profibus，最低波特率是9600，比较时间为3ms。如果RX信号为1时，长1计数器根据时钟计数，如果达到同样的比较值，表明是信号极性接法正确时的信号空闲。