[发明专利]全双工与半双工转换器及转换方法

摘要

全双工与半双工转换器及转换方法，涉及全双工与半双工通信兼容技术。它为了解决解决采用RS422串口通信的数据处理卡与采用RS485串口通信的信号采集卡直接进行通信时，存在数据丢失或误码率高的问题。本发明在半双工信号采集模块与全双工数据处理模块之间设置了三态门集成电路，实现了数据处理卡422串口的发送端与接收端的物理隔离。通过软件实现的各功能模块通过查询接收模块接收数据反馈标志的方式，解决了全双工和半双工端口通信兼容问题，不存在数据丢失及误码现象，保证了数据收发的准确性。本发明适用于采用RS422串口通信的数据处理卡与采用RS485串口通信的信号采集卡之间的通信。

主权项

全双工与半双工转换器，包括半双工信号采集模块(1)，其特征在于：它还包括全双工数据处理模块(2)和三态门集成电路(3)，所述全双工数据处理模块(2)包括物理层接收端(2‑1)、物理层发送端(2‑2)和FPGA芯片(2‑3)；所述的半双工信号采集模块(1)采用RS485芯片实现，所述的物理层接收端(2‑1)和物理层发送端(2‑2)均采用422串口驱动模块实现；物理层接收端(2‑1)的422R+端口和422R‑端口分别连接三态门集成电路(3)的数据信号输出+端口和数据信号输出‑端口，物理层发送端(2‑2)的422T+端口和422T‑端口分别连接三态门集成电路(3)的指令信号输入+端口和指令信号输入‑端口，三态门集成电路(3)的I/O+端口和I/O‑端口分别连接半双工信号采集模块(1)的485+端口和485‑端口；FPGA芯片(2‑3)的三态门使能信号输出端连接三态门集成电路(3)的使能信号输入端；所述的三态门集成电路(3)包括第一三态门(3‑1)、第二三态门(3‑2)、第三三态门(3‑3)、第四三态门(3‑4)和非门(3‑5)；所述非门(3‑5)的输入端、第一三态门(3‑1)的使能信号端和第二三态门(3‑2)的使能信号端连接在一起，作为三态门集成电路(3)的使能信号输入端，非门(3‑5)的输出端同时连接第三三态门(3‑3)的使能信号端和第四三态门(3‑4)的使能信号端；第一三态门(3‑1)的输入端连接物理层发送端(2‑2)的422T+端口，第二三态门(3‑2)的输入端连接物理层发送端(2‑2)的422T‑端口，第三三态门(3‑3)的输入端连接物理层接收端(2‑1)的422R+端口，第四三态门(3‑4)的输入端连接物理层接收端(2‑1)的422R‑端口；第一三态门(3‑1)的输出端与第三三态门(3‑3)的输出端同时连接半双工信号采集模块(1)的485+端口，第二三态门(3‑2)的输出端与第四三态门(3‑4)的输出端同时连接半双工信号采集模块(1)的485‑端口；上述三态门集成电路(3)将四个三态门集成到一起，FPGA芯片(2‑3)通过三态门使能信号输出端向三态门集成电路(3)发出的低电平选通信号，该信号经过非门(3‑5)后成为第三三态门(3‑3)和第四三态门(3‑4)的高电平关断信号，此时物理层发送端(2‑2)通过第一三态门(3‑1)和第二三态门(3‑2)向半双工信号采集模块(1)的物理层收发端发送指令；指令发送完毕后，FPGA芯片(2‑3)向三态门集成电路(3)发出高电平关断信号，该信号为第一三态门(3‑1)和第二三态门(3‑2)高电平关断信号，但该信号经过非门(3‑5)后，成为第三三态门(3‑3)和第四三态门(3‑4)的低电平选通信号，此时半双工信号采集模块(1)的物理层收发端通过第三三态门(3‑3)和第四三态门(3‑4)向物理层接收端(2‑1)发送数据；所述FPGA芯片(2‑3)内嵌入有软件实现的数据接收模块(2‑3‑1)、双口RAM模块(2‑3‑2)、运算处理模块(2‑3‑3)和指令发送模块(2‑3‑4)；所述的数据接收模块(2‑3‑1)包括以下单元：低电平选通信号发送单元：用于向三态门集成电路(3)发送低电平选通信号，并在该单元运行结束之后启动数据读取指令发送单元；高电平关断信号发送单元：用于向三态门集成电路(3)发送高电平关断信号，并在该单元运行结束之后启动数据接收使能标志发送单元；数据接收单元：用于接收物理层接收端(2‑1)发来的数据，并在该单元运行结束之后同时启动数据存储单元和指令发送使能标志发送单元；数据存储单元：用于将物理层接收端(2‑1)发来的数据发送至双口RAM模块(2‑3‑2)进行存储，并在该单元运行结束之后启动数据处理单元；指令发送使能标志发送单元：用于向指令发送模块(2‑3‑4)发送指令发送使能标志，并在该单元运行结束之后启动指令发送使能标志判断单元；所述的双口RAM模块(2‑3‑2)用于将数据接收模块(2‑3‑1)发来的数据进行存储；所述的指令发送模块(2‑3‑4)包括以下单元：数据读取指令发送单元：用于向物理层发送端(2‑2)发送数据读取指令，并在该单元运行结束之后启高电平关断信号发送单元；数据接收使能标志发送单元：用于向数据接收模块(2‑3‑1)发送数据接收使能标志，并在该单元运行结束之后启动数据接收单元；指令发送使能标志判断单元：用于判断是否收到指令发送使能标志，并在判断结果为是时启动低电平选通信号发送单元，在判断结果为否时结束全双工与半双工转换；所述的运算处理模块(2‑3‑3)包括以下单元：数据处理单元：用于调用双口RAM模块(2‑3‑2)内的数据，对该数据进行处理，并在该单元运行结束之后启动数据运算判断单元；数据运算判断单元：用于判断数据运算是否完毕，并在判断结果为是时结束全双工与半双工转换，在判断结果为否时启动指令发送标志判断单元。