[实用新型]一种基于电流环的单环双向串行通信装置

说明书

技术领域

本实用新型属于数字通信技术领域，具体涉及一种基于电流环的单环双向串行通信装置。

背景技术

电流环技术在模拟量传送领域已有很多年历史。其基本构成是在一对线缆的两端，各有一个设备(譬如设备甲和设备乙)。在线缆的一端设备甲将要传送的模拟量转化成4～20mA电流，并使之在线缆中流动；在线缆的另一端，设备乙把4～20mA的电流值转化成需要的模拟量或数字量。现有的电流环数字通信则把4～20mA模拟电流简单地替换成环路的通断状态，从而构成了从电流环的一端向电流环的另一端单向的数字信号传送。因此，为了达到双向数字信号传送的目的，需要使用两个电流环(即使用两对线缆)分别实现两个不同方向的数字信号传送。如专利号为200710098909.5的中国专利公开的一种基于电流环的异步串行通信方法中所述即采用上述方法。

该方法的缺点在于它需要使用两对线实现双向数字通信，在通信距离较长的情况下，线缆成本较高。

发明内容

针对背景技术存在的缺陷，本实用新型提供了一种成本低廉的基于电流环的单环双向串行通信装置。

本实用新型采用的技术方案如下：一种基于电流环的单环双向串行通信装置，包括通信主方和通信从方，通信主方和通信从方分别包括一个时序控制单元以及与时序控制单元相连的光耦隔离电路；两个光耦隔离电路之间通过一对线缆相连，形成电流环电路，电流环电路中设置有一电流源；通信主方和从方的时序控制单元用于控制信号的发送和接收。

本实用新型的基于电流环的单环双向串行通信装置，所述的通信主方和从方的时序控制单元为一个微处理器或一个现场可编程门阵列，且每个时序控制单元上设置有接收和发送引脚，所述的引脚与由光耦隔离的电路相连。

本实用新型的基于电流环的单环双向串行通信装置，每个光耦隔离的电路包括两个分别与发送引脚和接收引脚相连的光耦，与接收引脚相连的光耦的发光器两脚之间接有用于降低光耦灵敏度的电阻；与发送引脚相连的光耦的接收器两脚之间接有用于避免接收器两脚之间流过较大电流、形成较大压降的电阻和三极管。

本实用新型的基于电流环的单环双向串行通信装置，电流环电路中的电流源可设置在任一光耦隔离电路中。

本实用新型具有如下优点：1、本实用新型使用单个电流环路进行双向通信，从而节省大量线缆成本。2、本实用新型具有电流环所固有的超强抗干扰性，实际应用证明其非常实用可靠。3、本实用新型具有超长传输距离，在1Kbps左右的速率下，可轻而易举地传输数公里。4、本实用新型成本低廉，一般情况下，可以使用低速光耦；速率较高时，可以使用相对高速的光耦。

附图说明：

图1是本实用新型的电路结构图；

图2是本实用新型的主方向从方数据发送情况通信原理图；

图3是本实用新型的从方向主方数据发送情况通信原理图；

图4是本实用新型的无数据发送情况通信原理图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的一种基于电流环的单环双向串行通信装置，包括通信主方和通信从方。通信主方包括一个时序控制单元TCU_MASTER以及与时序控制单元TCU_MASTER相连的光耦隔离电路；通信从方也包括一个时序控制单元TCU_SLAVE以及与时序控制单元TCU_SLAVE相连的光耦隔离电路。所述时序控制单元(Timing Control Unit，TCU)可以是一个微处理器或一个现场可编程门阵列(FPGA)。两个光耦隔离电路之间通过一对线缆相连，形成电流环电路。时序控制单元用于控制信号的接收和发送。如图1所示的时序控制单元TCU_MASTER、TCU_SLAVE上分别设置有接收引脚MASTER_RX/SLAVE_RX和发送引脚MASTER_TX/SLAVE_TX。整个通信装置以一个电流源的输出作为通信电流。电流源可以处于通信主方的光耦隔离电路中，也可以处于通信从方的光耦隔离电路中。(图1给出了电流源位于通信主方的光耦隔离电路情况)。电流源在环路电阻小于一定数值时，表现为一个恒流源；当环路电阻大于一定数值时，环路电流将减少；当环路断开时，环路电流为零。本电流环通信的本质是，通信双方按照通信协议，根据自己的角色，通过对环路的通断行为进行控制，向通信的对方传递数据信息。