CN1061861A - 微机***i/o总线光电同步隔离方法 - Google Patents

微机***i/o总线光电同步隔离方法 Download PDF

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Abstract

微机***I/O总线光电同步隔离方法涉及微 机与***设备信号传输过程中的光电隔离技术，属于 微机控制技术领域。该发明是采用光电耦合器将计 算机***I/O总线与***通道总线之间进行电器 上的隔离，它包括地址总线隔离，数据总线隔离和控 制总线隔离。这种I/O总线同步隔离技术，设计简 捷，所用元件和线路数量少，微机总线信号同步输入 输出，可以提高微型计算机工业控制和监测的可靠 性。

Description

本发明涉及微机与***设备信号传输过程中的光电隔离技术，属于微机控制技术领域。
在已有技术中，是对***设备的每一通道分别进行隔离的，对于数字信号、开关量、脉冲量的隔离大多采用光电耦合器件来完成，模拟信号隔离一般使用隔离放大器进行隔离。隔离的目的在于把计算机或者计算机和***通道***一起同现场隔开，使计算机或整个控制***的所有电路成为一个同一供电***，避免同现场噪声信号共用参考点，以保证微机***处于理想的电气环境中运行，确保***的安全可靠。
由于过程通道***同计算机***共用一电源***，因此，通道接口***的故障和受到的干扰同样会引入计算机。在采用通用计算机作主机的***设计中，由于通道***是从主机的输入输出总线引伸出去的，故原主机***性能受到影响，使主机的可靠性降低。
为了克服上述通道隔离的不足之处，本发明采取的方法是用光电耦合器将计算机***总线与***通道总线之间进行电气上的隔离，并在工作上同步。这里所说的同步是指计算机在执行对***通道的I/O操作时，指令周期将延长，以满足光电耦合器的最高工作频率的要求。这种用于主机***同过程通道***之间的总线隔离方法，设计简便，所用元件和线路少，I/O通道工作速度提高。它能使选用通用计算机作主机的***保持了原机设计的性能，也能使采用CPU芯片设计的计算机***的CPU级的可靠性得到提高，杜绝了因现场或通道串入的干扰和故障。由于主机运行可靠，对过程通道的故障可即时由主机纠正和处理。在共模电压高而交杂的现场，还可以采用两次隔离，如对上述模拟通道的隔离，可对过程通道进行适当的保护。
图1是微机***I/O总线光电隔离框图;
图2是I/O同步等待信号产生电路框图。
用光电耦合器将计算机***I/O总线与***通道总线之间进行电器上的隔离，如图1所示，它们包括三类总线的隔离;a、数据总线隔离DB-（I/O）DB;b、地址总线隔离AB-（I/O）AB;C控制总线隔离CB-（I/O）CB，由于数据总线是双向的，所以I/O数据的读和写是分别隔离的，这就是说，对于一个具有8位数据线的I/O数据总线隔离，就需要有16只光电耦合器1。地址总线是单向的，因此只需根据地址线的数目决定采用相应数目的光电耦合器1。控制总线隔离所需光电耦合器1的数量由控制线的数量及传输方向来决定。
光电耦合器1用74LS244驱动，74LS244可提供或吸收20mA电流，足以驱动光电耦合器1的发光二极管。为了使总线空闲时，光电耦合器处于非导通状态，故只在需进行I/O读些操时74LS244才被导通，完成光电转换。
一般CPU的I/O周期的时间为1～2μS而光电耦合器1光电转换开始到信号有效的时间为10～20μS，甚至更长，这是由于光电耦合器1的受光器存在转换延迟，即信号损失。因此，只有当光电耦合器1的输入侧信号足够慢，即电平持续时间足够长，才能在输出端采集到有效信号。为了能使计算机***I/O总线信号有效的通过光电耦合器1，我们可以利用I/O等待信号的作用，使计算机输入输出指令执行周期延长到光电耦合器1能工作的最高频率所需用的时间，也就是说，总线信号的延迟可以通过I/OCHRADY信号使CPU***多个等待周期来解决。
图2所示为I/O同步等待信号产生电路框图。当通道地址信号和地址允许信号有效时，产生外设选通信号。当外设选通信号有效且有I/O读或写信号时，即启动计数器，产生一个I/OCHRADY低电平信号。低电平的宽度由计算器预置，只要适当选择计数器预置值，使产生的低电平I/OCHRADY信号通知CPU在I/O读（写）周期***相应的等待时间，以保正CPU在数据、地址和控制总线上的信号，经光电耦合器1转换隔离后有效地传输。
本发明的I/O总线同步隔离技术，其设计简捷，所用元件和线路数量少，微机总线同步输入输出，可以提高微型计算机工业控制和监测的可靠性。对于已处在运行中的微机控制***，因现场干扰而产生故障时，也可以在不改变原设计***的情况下，只要在其I/O总线上加入这种I/O总线的同步隔离电路就可以达到计算机***安全运行的目的。

Claims (3)

1、一种微机***I/O总线光电同步隔离方法，其特征在于采用光电耦合器1将计算机***I/O线与***通道总线之间进行电气上的隔离，它们包括三类总线隔离：a、数据总线隔离DB-(I/O)DB；b、地址总线隔离AB-(I/O)AB；c、控制总线隔离CB-(I/O)CB。
2、由权利要求1所示的微机***I/O总线光电同步隔离方发，其特征在于数据总线上I/O读和写是分别隔离的，所采用的光电耦合器1的数目是两倍于数据线的目的。地址总线及控制总线上光电耦合器1的数量是由***通道所需地址线和控制线的数量和传输方向决定。
3、由权利要求1和2所示的微机***I/O总线光电同步隔离方法，其特征在于微机***总线信号的延迟是通过I/O同步等待信号产生电路所发出的I/OCHRADY低电平信号，使CPU***多个等待周期来解决。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN100335312C (zh) * 2002-08-01 2007-09-05 罗伯特-博希股份公司 车辆的控制器

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