[发明专利]USB-PDC总线转换器

说明书

技术领域

本发明属于总线控制技术领域，适应于小型XY·CN-PDC总线系统中数据的抄收、管理、设置以及XY·CN总线产品的开发、数据分析等。具体涉及一种现场总线系统数据转换装置，实现XY·CN总线系统中USB数据流与XY·CN-PDC总线数据流转换的装置。

背景技术

近年来，随着电子技术飞速发展以及社会的进步，人们对设备的自动化控制需求越来越强烈，为此对电子设备的低成本联网管理势在必行。我公司为满足现场自动化控制节点的需求，研制开发了XY·CN现场总线。

XY·CN-PDC(Powered Distributed Control)可供电分布式控制总线是指工作电压为24V，每路可挂接256个从节点设备，系统最大工作电流0.6A，通讯距离2km，下行通讯速率9.6kbps，上行通信速率19.2kbps，双绞线截面积1.5mm²的XY·CN总线系统，用于控制器与现场设备之间的通信。

为了满足XY·CN-PDC总线节点设备的调试、数据分析，以及小型XY·CN-PDC总线网络数据采集、处理和控制的需求，需要将PC机接入XY·CN总线网络，因而需要一个数据转换设备来实现USB数据流与XY·CN-PDC总线数据流的转换，本发明就是为了解决上述问题而设计的。

发明内容

根据XY·CN-PDC总线产品的开发、数据分析的需求，本发明提供一种XY·CN总线系统数据转换设备-USB-PDC总线转换器，用于实现USB数据流与XY·CN-PDC数据流的转换。

本发明的特征在于，该设备硬件电路包括USB接口电路(1)、主控制器模块(2)、光耦隔离模块(3)、总线驱动模块(4)、总线通道切换模块(5)、开关电源模块(6)和外部电源接口(7)，其中：

USB接口电路(1)，该插口设有：电源端(VDD)、接地端(GND)、差分信号输入输出端(D+)和(D-)，分别与主控制器模块(2)相连；

光耦隔离模块(3)，两端分别与主控制器模块(2)和总线驱动模块(4)相连，在电气上实现主控制器模块(2)和总线驱动模块(4)的有效隔离；

总线驱动模块(4)，该电路的总线故障检测输出端(BadOut)和收/发控制端()与光耦隔离模块(3)中的单光耦隔离电路相连，接收数据端(RXD)和发送数据端(TXD)与光耦隔离模块(3)中的双光耦隔离电路相连；

总线通道切换模块(5)，分别与总线驱动模块(4)和主控制器模块(2)的输出口相连，主控制器模块(2)发出的通道选择信号(CH_CTR)通过开关管控制相关继电器的切换；

开关电源模块(6)，分别与USB接口电路(1)的电源端(VDD)和主控制器模块(2)的PWM口相连，并通过脉冲宽度调制的方式为总线驱动模块(4)供电；

外部电源接口(7)，与总线驱动模块(4)相连，可为其供电。

本发明采用如下技术方案：

1)USB接口电路1采用标准USB2.0接口，利用操作系统自带的驱动程序，可以与PC机的USB接口直接相连，安装方便，可在Win2000/XP/Vista/7下可靠工作。

2)主控制器模块2提供光耦隔离模块3、总线通道切换模块5和开关电源模块6的驱动控制以及晶振、复位、在线串行编程和内部集成的USB驱动模块，主要完成控制管脚的分配、提供系统时钟和上电复位等功能。

3)光耦隔离模块3在电气上实现主控制器模块2和总线驱动模块4的有效隔离，防止因总线侧电磁干扰影响PC机侧设备的稳定性。

4)总线驱动模块4采用XY100芯片完成数字通讯的调制解调功能，能够实时监测PDC总线端口的短路状态，智能的控制PDC总线的输出，系统的安全性和稳定性得到保障。

5)所述XY100芯片抗干扰能力强，内部稳压源热稳定性高，通讯速率高，工作电压宽。

6)所述USB-PDC总线转换器可提供外部供电和USB总线供电两种供电模式。

7)所述PDC总线接口采用拔插式接线端子，可接四路PDC总线网络，接线方便、应用灵活。每个PDC总线接口最多可挂接256个节点设备，系统容量大。

附图说明

图1为本发明已有技术的电原理图；

图2为本发明的硬件原理框图；

图3为本发明实施例的USB接口电路1与主控制器模块2的电原理图；

图4-1、图4-2为本发明实施例的光耦隔离模块3电原理图；

图5为本发明实施例的总线驱动模块4电原理图；