[发明专利]RS485收发器芯片的换向控制结构及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及RS485换向控制的技术领域，具体说是一种基于CPLD实现的、可以根据用户设置的波特率提供可靠换向控制的RS485收发器芯片的换向控制结构及控制方法。

背景技术

RS485技术广泛应用与安防行业，用于进行设备控制和信息采集，其最大的优点是工程上布线简单，仅通过两根线即可实现数据的收发。由于RS485是一种半双工技术，且没有为其定义一种完备的上层收发机制，在设备间进行双向通讯时需要对RS485的收发进行换向控制。传统的RS485换向技术包括以下几种：程序换向、基于反相器的自动换向、基于R-S触发器的自动换向。

程序换向是主控设备中用得最多的RS485换向技术，其方法是由主控设备的程序控制RS485收发器的收发状态。由于主控设备往往是RS485通讯的发起方，可以对RS485总线的收发进行可靠的控制。程序换向的最大优点是简单，不需要增加外部电路，用于无操作系统的简单程序环境下很可靠。但其缺点在于，该技术不适合于有操作系统的多线程运行环境下，在这种环境下使用程序换向会增加嵌入式程序开发的难度，大大增加程序开发人员的负担。

基于反相器的自动换向技术原理是：把发送信号进行取反操作作为收发控制信号，并把RS485总线的A、B线分别加上、下拉电阻。当发送信号为低时，收发控制信号为高电平，使RS485收发器芯片处于发送状态，把处于低电平的发送信号发送出去；当发送信号为高时，收发控制信号为低电平，使RS485收发器芯片处于接受状态，但RS485总线上的上、下拉电阻会使总线处于发“高”的状态。该技术的优点在于电路简单且不需要程序控制，但缺点是驱动能力差，由于发送高电平时RS485收发器芯片处于接收状态，仅由RS485总线上的上、下拉电阻提供驱动，因此传输距离远远达不到RS485规定的距离。

基于R-S触发器的自动换向技术原理是：采用R-S触发器加充放电电路作为换向控制电路，当发送信号为低时，充放电电路会通过二极管迅速为电容充电，并使R-S触发器的输出为高电平，RS485收发器芯片处于发送状态；当发送信号变为高时，充放电电路会通过高阻值电阻为电容缓慢放电，此时R-S触发器的输出仍为高电平，只有当电容放电完毕，R-S触发器的输出才会变为低电平，使RS485收发器芯片返回接收状态。该技术可通过修改电容放电速度来保证整个字节能完成发送出去，解决了基于反相器的自动换向技术驱动能力差的问题，但充放电电路的阻容选择与波特率相关，同一种充放电电路不能适应于各种波特率，否则容易出现在极限条件下发错码或接收回码不及时的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于CPLD实现的、可以根据用户设置的波特率提供可靠换向控制的RS485收发器芯片的换向控制结构及控制方法。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是:

本发明的RS485收发器芯片的换向控制结构，包括：为各种波特率提供不同分频信号的预分频模块、由使用者自主设置波特率的波特率设置接口模块、受波特率设置接口选择的计数使能信号控制的换向控制模块；上述换向控制结构基于CPLD实现，预分频模块和波特率设置接口模块分别与换向控制模块相连接，预分频模块接收系统时钟信号，并向换向控制模块发送波特率不同的分频信号，波特率设置接口模块根据使用者设置的波特率选择对应的分频信号作为计数使能信号，计数使能信号和发送信号一同传输至换向控制模块，换向控制模块为计数器，由换向控制模块产生换向控制信号，并将此信号发送至RS485收发器芯片。

本发明还可以采用如下技术措施:

上述预分频模块同时为多路换向控制模块提供分频信号。

所述的波特率设置接口模块同时为多路换向控制模块选择对应波特率的分频信号。

本发明的RS485收发器芯片的换向控制方法，具体步骤如下：

I、预分频模块在统一的系统时钟下，针对不同的波特率提供不同的分频信号；

I、波特率设置接口模块提供波特率设置接口，为换向控制模块进行波特率设置，根据波特率的设置从预分频模块输出的各种分频信号中选择合适的一个作为换向控制模块的计数使能信号；

I、在设置了某种波特率后，RS485换向控制模块即按照该波特率进行数据收发的换向控制，在数据发送的起始位、数据本身、校验位、停止位整个过程中使RS485收发器芯片处于发送状态，而在发送完停止位后迅速切换到接收状态；