[发明专利]全双工与半双工转换器及转换方法

说明书

技术领域

本发明涉及全双工与半双工通信兼容技术。

背景技术

随着通信技术的发展，通信形式越来越多，越来越复杂，在信号通信的过程中，一般都采用半双工和全双工通信方式。在通信接口较多的复杂控制系统中，考虑到通信接口兼容性，数据处理卡一般采用以RS422为主的全双工通信方式；基于传输速度、距离以及网络化通信等需求，现在的信号采集产品较多的采用以RS485为主的半双工通信方式。当基于自身需求设计的采用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，会存在两个问题：第一，在数据处理卡的指令发送端向信号采集卡发送读取指令读取数据的过程中，半双工接口存在指令输入与数据输出相互冲突的问题；第二，全双工接口的接收端存在数据与指令间杂输入的问题。数据同时传送和接收与半双工通信方式是矛盾的，会导致数据丢失或误码率高的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决采用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，提供一种全双工与半双工转换器及转换方法。

本发明所述的全双工与半双工转换器，包括半双工信号采集模块、全双工数据处理模块和三态门集成电路，所述全双工数据处理模块包括物理层接收端、物理层发送端和FPGA芯片；

所述的半双工信号采集模块采用RS485芯片实现，所述的物理层接收端和物理层发送端均采用422串口驱动模块实现；

物理层接收端的422R+端口和422R-端口分别连接三态门集成电路的数据信号输出+端口和数据信号输出-端口，物理层发送端的422T+端口和422T-端口分别连接三态门集成电路的指令信号输入+端口和指令信号输入-端口，三态门集成电路的I/O+端口和I/O-端口分别连接半双工信号采集模块的485+端口和485-端口；

FPGA芯片的三态门使能信号输出端连接三态门集成电路的使能信号输入端；

所述FPGA芯片内嵌入有软件实现的数据接收模块、双口RAM模块、运算处理模块和指令发送模块；

所述的数据接收模块包括以下单元：

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发来的数据发送至双口RAM模块进行存储，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模块用于将数据接收模块发来的数据进行存储；

所述的指令发送模块包括以下单元：

数据读取指令发送单元：用于向物理层发送端发送数据读取指令，并在该单元运行结束之后启动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包括以下单元：

数据处理单元：用于调用双口RAM模块内的数据，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。

本发明所述的全双工与半双工转换方法是基于下述转换装置实现的：该转换装置包括半双工信号采集模块、全双工数据处理模块和三态门集成电路，所述全双工数据处理模块包括物理层接收端、物理层发送端和FPGA芯片；

所述的半双工信号采集模块采用RS485芯片实现，所述的物理层接收端和物理层发送端均采用422串口驱动模块实现；