全文摘要
本实用新型公开了一种隔离型一拖四RS‑485集线器，包括主控芯片、主RS‑485芯片、主RS‑232芯片、从RS‑485芯片、DC‑DC电源转换芯片、电源隔离芯片和光耦隔离芯片，所述每个从RS‑485芯片均与主控芯片直接连接，所述主RS‑485芯片通过三个光耦隔离芯片与主控芯片间接连接，所述主RS‑232芯片通过两个光耦隔离芯片与主控芯片间接连接，所述电源隔离芯片与四个从RS‑485芯片及主控芯片连接。该隔离型一拖四RS‑485集线器降低数据处理时延从而极大提高传输速度；降低大量设备部署及大量数据传输时的冲突问题；额外可独立使用的RS‑232接口，提供了在满载情况下的冗余接口，当有必要时，可多接入一个RS‑232接口的设备，能降低整体工控系统建设成本。
主设计要求
1.一种隔离型一拖四RS-485集线器，包括主控芯片(100)、主RS-485芯片(110)，主RS-232芯片(111)、从RS-485芯片(130)、DC-DC电源转换芯片(150)、电源隔离芯片(120)和光耦隔离芯片(140)，其特征在于：所述每个从RS-485芯片(130)均与主控芯片(100)直接连接，所述主RS-485芯片(110)通过三个光耦隔离芯片(140)与主控芯片(100)间接连接，所述主RS-232芯片(111)通过两个光耦隔离芯片(140)与主控芯片(100)间接连接，所述电源隔离芯片(120)与四个从RS-485芯片(130)及主控芯片(100)连接，所述DC-DC电源转换芯片(150)与主RS-485芯片(110)、主RS-232芯片(111)及电源隔离芯片(120)连接。
设计方案
1.一种隔离型一拖四RS-485集线器，包括主控芯片(100)、主RS-485芯片(110)，主RS-232芯片(111)、从RS-485芯片(130)、DC-DC电源转换芯片(150)、电源隔离芯片(120)和光耦隔离芯片(140)，其特征在于：所述每个从RS-485芯片(130)均与主控芯片(100)直接连接，所述主RS-485芯片(110)通过三个光耦隔离芯片(140)与主控芯片(100)间接连接，所述主RS-232芯片(111)通过两个光耦隔离芯片(140)与主控芯片(100)间接连接，所述电源隔离芯片(120)与四个从RS-485芯片(130)及主控芯片(100)连接，所述DC-DC电源转换芯片(150)与主RS-485芯片(110)、主RS-232芯片(111)及电源隔离芯片(120)连接。
2.根据权利要求1所述的一种隔离型一拖四RS-485集线器，其特征在于：所述从RS-485芯片(130)的数量为四个。
3.根据权利要求1所述的一种隔离型一拖四RS-485集线器，其特征在于：所述光耦隔离芯片(140)的数量为五个。
4.根据权利要求1所述的一种隔离型一拖四RS-485集线器，其特征在于：所述主控芯片(100)采用STM32F103RCT6芯片。
5.根据权利要求1所述的一种隔离型一拖四RS-485集线器，其特征在于：所述主控芯片(100)内置硬件UART通讯处理单元。
6.根据权利要求1所述的一种隔离型一拖四RS-485集线器，其特征在于：所述主RS-485芯片(110)及从RS-485芯片(130)的差分数据输入引脚接入TVS瞬态抑制二极管以保护RS-485芯片。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及集线器技术领域，具体为一种隔离型一拖四RS-485集线器。
背景技术
在工业控制、电力通讯、智能仪表等领域，大量使用RS-485接口的设备，受限于控制器通讯接口数量和价格的限制，通常会使用RS-485集线器来扩充控制器的通讯接口数量。随着工业智能化，设备数量增加，通讯需求增加，大量的RS-485通讯设备会导致RS-485总线冲突大量增加，从而大大降低RS-485总线的通讯效率及设备的可用性。
现存多类不同的RS-485集线器。
根据缓冲方式划分，分为有缓冲型和无缓冲型。缓冲型RS-485集线器，是为了解决大量设备进行通讯时，设备占用总线导致大量收发冲突问题。相对而言，当集线器级联过多时，数据从头部设备传输到尾部时比较缓慢。
根据隔离不同，分为隔离型及非隔离型，隔离型集线器其抗干扰、系统稳定性更高，避免因主从设备间的地电位差、以及静电、雷击和浪涌对RS485主从设备造成的损害，同时也有效的避免了主从设备端的地电位差而在设备间产生的地环流对RS485设备造成的损害。相对而言，隔离型的RS-485集线器成本更高。
一般而言，这些集线器都会额外提供一个与主RS-485接口互斥的主RS-232接口，便于接入RS-232接口的主机，同一时间主RS-485接口及主RS-232接口只能使用一个。目前这些集线器多采用低速单片机或无主控芯片设计，导致解决冲突及传输速度两者不能兼得。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种隔离型一拖四RS-485集线器，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种隔离型一拖四RS-485集线器，包括主控芯片、主RS-485芯片，主RS-232芯片、从RS-485芯片、DC-DC电源转换芯片、电源隔离芯片和光耦隔离芯片，所述每个从RS-485芯片均与主控芯片直接连接，所述主RS-485芯片通过三个光耦隔离芯片与主控芯片间接连接，所述主RS-232芯片通过两个光耦隔离芯片与主控芯片间接连接，所述电源隔离芯片与四个从RS-485芯片及主控芯片连接，所述DC-DC电源转换芯片与主RS-485芯片、主RS-232芯片及电源隔离芯片连接。
优选的，所述从RS-485芯片的数量为四个。
优选的，所述光耦隔离芯片的数量为五个。
优选的，所述主控芯片采用STM32F103RCT6芯片。
优选的，所述主控芯片内置硬件UART通讯处理单元。
优选的，所述主RS-485芯片及从RS-485芯片的差分数据输入引脚接入TVS瞬态抑制二极管以保护RS-485芯片。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该隔离型一拖四RS-485集线器降低数据处理时延从而极大提高传输速度；降低大量设备部署及大量数据传输时的冲突问题；额外可独立使用的RS-232接口，提供了在满载情况下的冗余接口，当有必要时，可多接入一个RS-232接口的设备，能降低整体工控系统建设成本。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构框图；
图2为本实用新型的主RS-485芯片部分电路原理图；
图3为本实用新型的主RS-232芯片部分电路原理图；
图4为本实用新型的DC-DC电源转换芯片部分电路原理图；
图5为本实用新型的电源隔离芯片部分电路原理图；
图6为本实用新型的RS-485芯片部分模块电路通用原理图。
图中：100主控芯片、110主RS-485芯片、111主RS-232芯片、130从RS-485芯片、150DC-DC电源转换芯片、120电源隔离芯片、140\/141\/142\/143\/144光耦隔离芯片。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
请参阅图1-6，本实用新型提供一种技术方案：一种隔离型一拖四RS-485集线器，包括主控芯片100、主RS-485芯片110，主RS-232芯片111、从RS-485芯片130、DC-DC电源转换芯片150、电源隔离芯片120和光耦隔离芯片140，每个从RS-485芯片均130与主控芯片100直接连接，主控芯片100采用STM32F103RCT6芯片，主控芯片100内置硬件UART通讯处理单元，从RS-485芯片130的数量为四个，主RS-485芯片110通过三个光耦隔离芯片140与主控芯片100间接连接，光耦隔离芯片140的数量为五个，光耦隔离芯片140\/141\/142\/143\/144的发射极与DC-DC电源转换芯片150的VCC连接，发射极与隔离地GND_OC连接，正极与电源隔离芯片120的Vout+引脚连接，主RS-232芯片111通过两个光耦隔离芯片143\/144与主控芯片100间接连接，电源隔离芯片120与四个从RS-485芯片130及主控芯片100连接，主RS-485芯片110及从RS-485芯片130的差分数据输入引脚接入TVS瞬态抑制二极管以保护RS-485芯片，DC-DC电源转换芯片150与主RS-485芯片110、主RS-232芯片111及电源隔离芯片120连接，主RS-485芯片110的DE与RE引脚并接后与光耦隔离芯片141的集电极引脚连接，D引脚与光耦隔离芯片142的集电极引脚连接，R引脚与光耦隔离芯片140的集电极引脚连接，主RS-232芯片111的TIN引脚与光耦隔离芯片144的集电极引脚连接，TOUT引脚与光耦隔离芯片143的集电极引脚连接，主控芯片100的一组UART引脚TX与光耦隔离芯片142的负极连接，RX与耦隔离芯片140的负极连接，一个GPIO引脚与光耦隔离芯片141的负极连接，主控芯片100的一组UART引脚TX与光耦隔离芯片144的负极连接，RX与耦隔离芯片143的负极连接，主控芯片100的四组UART引脚TX分别与四个从RS-485芯片130的D引脚连接，RX引脚分别与四个从RS-485芯片130的R引脚连接，主控芯片100的VDD引脚与电源隔离芯片120的Vout+引脚连接，VSS引脚与电源隔离芯片120的Vout-引脚连接。
本实用新型在具体实施时：主控芯片100为STM32F103RCT6芯片，采用高达72MHz的工作频率配置，由于所有数据均由主控芯片100进行处理及转发，所以主控芯片100的性能越高越好，高性能的主控芯片能提升数据处理及转发的速度。主控芯片100可以为STM32F103RCT6芯片，也可以为其它的主控芯片100，主控芯片100的类型不应该理解为是对本申请的限制。
其中，主控芯片100负责实时处理及缓存主RS-485芯片110、主RS-232芯片111、四个从RS-485芯片130传输过来的数据包。检测各接口的总线占用情况，并在各总线空闲的情况下补发该总线尚未发送完毕的传送数据包。得益于所述主控芯片100内置的大容量缓冲RAM，可以大大降低大量设备大量收发情况下的数据冲突及掉失问题。
具体地，主RS-485芯片110与主RS-232芯片111均通过光耦隔离芯片140\/141\/142\/143\/144与主控芯片100连接，区别于现有RS-485集线器的方案实现方式，现有RS-485集线器的方案实现采用主RS-485与主RS-232互斥方式，不能独立工作，而本文中主RS-485芯片110与主RS-232芯片111实现独立工作，并发使用。从而使主RS-232可以在主RS-485端口、从RS-485端口满载时，仍可独立接入一个RS-232设备，可降低整体工控系统建设成本。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920109176.9
申请日:2019-01-23
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:44(广东)
授权编号:CN209543326U
授权时间:20191025
主分类号:G06F 13/38
专利分类号:G06F13/38;G06F13/40
范畴分类:40B;
申请人:梁宏舍
第一申请人:梁宏舍
申请人地址:519060 广东省珠海市香洲区南屏镇广生路13号B
发明人:梁宏舍;曾海新;刘燕杏;甘志海
第一发明人:梁宏舍
当前权利人:梁宏舍
代理人:丁国勇
代理机构:51289
代理机构编号:成都明涛智创专利代理有限公司 51289
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计
标签：主控芯片论文; rs-485论文; rs-232论文; 光耦隔离论文; 集线器论文; 芯片论文; rs-485总线论文; dc-dc论文;