[发明专利]一种半双工零延时RS485无限级联系统及方法

说明书

本发明公开了一种半双工零延时RS485无限级联系统及方法，包括上位机、多个控制器节点、级联电路，多个所述控制器节点通过级联电路以手拉手的连接方式挂接在RS485总线上，RS485总线的端部连接上位机，其中，级联电路包括三极管、MOS管、第一收发器、第二收发器。本申请通过三极管和MOS管转换实现0延时无损切换，同时通过RS485手拉手的方案连接实现AB信号无损切换，实现了数据无限中继的可能性，能够解决通讯速率的问题，而且理论上通讯速率只受芯片Ic影响，而与通讯距离、设备数量无关，能够适用于对与通讯速率和通讯距离以及设备数量有要求的使用场景，同时设计更加简便，成本更低。

技术领域

本发明涉及通信领域，具体涉及一种半双工零延时RS485无限级联系统及方法。

背景技术

在使用RS485接口时，对于特定的传输线路，从RS485接口到负载其数据信号传输所允许的最大电缆长度与信号传输的波特率成反比，这个长度数据主要是受信号失真及噪声等因素所影响。理论上，通信速率在100Kbps及以下时，RS485的最长传输距离可达1200米，但在实际应用中传输的距离也因芯片及电缆的传输特性而有所差异。

为了解决通讯距离以及通讯数量的问题，这就需要使用到了中继器。485中继器采用专业的I/O电路，使用数据流向自动控制技术，自动判别和控制数据传输方向，如图1所示。收发器U1和U2的数据发送端和接收端被接成“拥抱”(甲输入接乙输出，乙输入接甲输出)模式，其收、发状态受控于“可再触发单稳多谐振荡器”U3A和U3B；U3A的触发端(1脚)与U2的数据接收端(1脚)相连接，U3B的触发端(9脚)与U1的数据接收端相连接，工作原理如下：

左边的485总线1与右边的485总线2在物理上是独立的，空闲状态下，这2根总线间没有数据传送，经R8、C3(R10、C4)时间常数后，U3A与U3B都回到稳定状态(Q端为低、/Q端为高)，控制收发器U1和U2都处在接收状态。

当U1先收到数据时，U1的1脚跳变为低电平，触发U3B，使U3B的状态发生改变(Q端变高、/Q端变低)，Q端(5脚)变高后，使U2进入发送状态；/Q端(12脚)变低后，使U3A稳定在初始状态下，保证U1稳定接收数据，并将接收下来的数据送往U2，由U2将数据向右边的485发送出去。

同理，当U2先接收到数据时，可由U1将数据向左边的485发送出去。

R8、C3时间常数应根据不同的数据传输率进行适当调整，使其略大于1个字节数据传输的时间即可；另外，两个字节之间的通信时间间隔也要略大于1个字节数据传输的时间；图1所示参数可满足速率不大于100K下的数据传输。

上述方法由于采用电阻电容组成延时电路，电阻或电容本身的误差或运行一段时间后电子器件老化产生的误差及温度的变化，都会影响延时的准确性，再者这种中继器要求两个字节之间的通信时间间隔必须大于一个字节数据的通信时间才能确保不丢失数据，因此降低了通信速率；可应用于通讯数据量不太大、收发器数量不太多(一般不超过24个)的场合。

发明内容

本发明提供一种半双工零延时RS485无限级联系统及方法，通过三极管转换实现0延时无损切换，同时通过RS485手拉手的方案连接实现无损切换，进而实现了数据无限中继的可能性。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种半双工零延时RS485无限级联系统，包括上位机、多个控制器节点、级联电路，多个所述控制器节点通过级联电路以手拉手的连接方式挂接在RS485总线上，RS485总线的端部连接上位机。

作为上述方案的优选，所述级联电路包括三极管、MOS管、第一收发器、第二收发器；