CN112346403A - 一种拓展模块连接电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及通讯技术领域,具体涉及一种拓展模块连接电路。其包括:用于连接相邻两个拓展模块的输出端子电路和输入端子电路以及用于与当前拓展模块的处理器连接的通信电路。若当前拓展模块为终端设备时,该拓展模块上输出端子电路上未连接下一个拓展模块的输入端子电路,此时当前拓展模块上的通信电路中的开关管导通使得终端电阻接入该通信电路中;若当前拓展模块不是终端设备时,该拓展模块上输出端子电路与下一个拓展模块的输入端子电路连接,此时当前拓展模块上的通信电路中的开关管截止使得终端电阻未接入该通信电路中。采用申请的拓展模块连接电路,可以自动的选择是否接入终端电阻,避免了人工手动拨动拨码开关或物理开关时存在的触电危险。
Description
技术领域
本发明涉及通讯技术领域,具体涉及一种拓展模块连接电路。
背景技术
在工业制造领域中PLC得到了广泛运用,不同的使用现场对PLC的资源需求也不尽相同,因此PLC的拓展模块孕育而生。PLC与拓展模块采用排线进行通信,要求通信速率高、抗干扰能力强、可拓展模块数量较多等因素,一般采用CAN-bus通讯。为了避免总线上信号的反射和回波,需在终端设备的总线上接入终端电阻。PLC及拓展模块在调试、使用过程中,定义PLC为主机,所有的拓展模块为从机,通信总线首尾两端的设备为终端设备。对与从机中终端设备的认定,通常为最后一个拓展模块。当从机顺序更换或更改数量后,需重新选定终端设备,并通过跳线帽或拨码开关处理总线上的终端电阻。
当调整从机顺序或更换从机数量时,需重新认定终端设备,并需针对之前和当前的终端设备,做匹配电阻的处理。现有的关于匹配电阻传统的处理方法是通过物理开关控制,即手动更改跳线帽或选择拨动拨码开关。这样不仅对设备的使用环境要求较高,如振动厉害时会出现接触不良;还对PCB和外观结构的要求增大,如物理开关在PCB上放置的位置及设备外壳对应开孔;且用手拨动还存在触电危险,大大降低设备的安全性。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是现有的需要通过物理开关或拨码开关的方式进行匹配电阻处理。
一种拓展模块连接电路,包括:用于连接相邻两个拓展模块的输出端子电路和输入端子电路以及用于与当前拓展模块的处理器连接的通信电路;
其中,每个拓展模块上均设有所述输出端子电路、输入端子电路以及通信电路,当前拓展模块上的输入端子电路通过通信总线与上一个拓展模块上的输出端子电路连接,所述通信电路与当前拓展模块的处理器以及所述通信总线连接,用于当前拓展模块与所述通信总线之间的数据传输;
所述通信电路包括信号转换芯片、终端电阻和开关管,所述终端电阻的一端与所述信号转换芯片上的第七引脚连接,该终端电阻的另一端与所述开关管的第一极连接,所述开关管的第二极与所述信号转换芯片的第六引脚连接,所述开关管的控制极通过第一信号线与所述输出端子电路中的第十通信引脚连接;
若当前拓展模块为终端设备时,该拓展模块上输出端子电路上未连接下一个拓展模块的输入端子电路,此时当前拓展模块上的通信电路中的开关管导通使得所述终端电阻接入该通信电路中;若当前拓展模块不是终端设备时,该拓展模块上输出端子电路与下一个拓展模块的输入端子电路连接,此时当前拓展模块上的通信电路中的开关管截止使得所述终端电阻未接入该通信电路中。
在一种实施例中,所述输出端子电路包括第一芯片,所述第一芯片的第十引脚通过所述第一信号线与所述开关管的控制极连接;若当前拓展模块为终端设备时,该拓展模块上输出端子电路上未连接下一个拓展模块的输入端子电路,此时所述第一信号线上的信号为高电平,使得当前拓展模块上的通信电路中的开关管导通使得所述终端电阻接入该通信电路中。
在一种实施例中,所述输入端子电路包括第二芯片,所述第二芯片的第十引脚接地;若当前拓展模块不是终端设备时,该拓展模块上输出端子电路上的第十引脚与下一个拓展模块的输入端子电路上的第十引脚连接,以使得所述第一信号线为低电平,此时当前拓展模块上的通信电路中的开关管截止使得所述终端电阻未接入该通信电路中。
在一种实施例中,所述通信电路还包括第一电容、第二电容、第三电容、第一电感、第二电感;所述第一电容的一端与所述信号转换芯片上的第七引脚连接,另一端接地;所述第一电感的一端也与所述信号转换芯片上的第七引脚连接,另一端为总线正极接入端,用于和所述通信总线的正极连接;所述第二电感的一端与所述信号转换芯片上的第六引脚连接,另一端为总线负极接入端,用于和所述通信总线的负极连接;所述第二电容的一端与所述第一电感的一端连接,另一端与所述第二电感的一端连接;所述第三电容的一端与所述信号转换芯片上的第六引脚连接,另一端接地。
在一种实施例中,所述通信电路还包括第一电阻、第三电感和第四电容;
所述第一电阻的一端与所述开关管的控制极连接,另一端与预设电压连接;所述第三电感一端与所述开关管的控制极连接,另一端与第二信号线连接,该第二信号线用于和拓展模块的处理器连接;所述第四电容的一端与所述开关管的控制极连接,另一端接地。
在一种实施例中,所述第一芯片包括第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚、第五引脚以及第六引脚,其分别与不同的预设供电电压连接;所述第一芯片还包括第九引脚、第十一引脚、第十三引脚、第十五引脚,其均为使能信号引脚,用于和输入端子电路第二芯片上对应的使能信号引脚连接;所述第一芯片还包括第十二引脚、第十六引脚,其分别为正负通信引脚,用于和所述通信总线连接;所述第一芯片还包括第七引脚和第八引脚,其均为接地引脚并接地。
在一种实施例中,所述第二芯片包括第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚、第五引脚以及第六引脚,其分别与不同的预设供电电压连接;所述第一芯片还包括第九引脚、第十一引脚、第十三引脚、第十五引脚,其均为使能信号引脚,用于和输入端子电路第二芯片上对应的使能信号引脚连接;所述第一芯片还包括第十二引脚、第十六引脚,其分别为正负通信引脚,用于和所述通信总线连接;所述第一芯片还包括第七引脚、第八引脚和第十引脚,其均为接地引脚并接地。
依据上述实施例的拓展模块连接电路,其包括:用于连接相邻两个拓展模块的输出端子电路和输入端子电路以及用于与当前拓展模块的处理器连接的通信电路;其中,每个拓展模块上均设有输出端子电路、输入端子电路以及通信电路,当前拓展模块上的输入端子电路通过通信总线与上一个拓展模块上的输出端子电路连接,通信电路与当前拓展模块的处理器以及通信总线连接,用于当前拓展模块与通信总线之间的数据传输;通信电路包括信号转换芯片、终端电阻和开关管,终端电阻的一端与信号转换芯片上的第七引脚连接,该终端电阻的另一端与开关管的第一极连接,开关管的第二极与信号转换芯片的第六引脚连接,开关管的控制极通过第一信号线与输出端子电路中的第十通信引脚连接;若当前拓展模块为终端设备时,该拓展模块上输出端子电路上未连接下一个拓展模块的输入端子电路,此时当前拓展模块上的通信电路中的开关管导通使得终端电阻接入该通信电路中;若当前拓展模块不是终端设备时,该拓展模块上输出端子电路与下一个拓展模块的输入端子电路连接,此时当前拓展模块上的通信电路中的开关管截止使得终端电阻未接入该通信电路中。采用本实施例的拓展模块连接电路,可以根据拓展模块是否为终端设备而自动的选择是否接入终端电阻,无需要采用拨码开关或者物理开关的方式做匹配电阻处理,同时避免了人工手动拨动拨码开关或者物理开关时存在的触电危险。
附图说明
图1为本申请实施例的拓展模块连接示意图;
图2为本申请实施例的输入端子电路结构示意图;
图3为本申请实施例的输出端子电路结构示意图;
图4为本申请实施例的通信电路结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中,很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而,本领域技术人员可以毫不费力的认识到,其中部分特征在不同情况下是可以省略的,或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下,本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述,这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没,而对于本领域技术人员而言,详细描述这些相关操作并不是必要的,他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
另外,说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时,方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此,说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例,并不意味着是必须的顺序,除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。
本文中为部件所编序号本身,例如“第一”、“第二”等,仅用于区分所描述的对象,不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”,如无特别说明,均包括直接和间接连接(联接)。
其中,本实施例的开关管为MOSFET管(金氧半场效晶体管),其第一极为源极,第二极为漏极,控制极为栅极。
实施例一:
当多个拓展模块通过通信总线连接时,通信总线两端的拓展模块被认为是终端设备,如图1,将第一个拓展模块定义为主机,其余的拓展模块定义为从机,主机与从机之间以及从机与从机之间都通过通信总线连接。本实施例中提供一种拓展模块连接电路,其包括:用于连接相邻两个拓展模块的输出端子电路和输入端子电路以及用于与当前拓展模块的处理器连接的通信电路。如图1,输出端子电路为J4,输入端子电路为J3,J4和J3之间通过CAN总线连接以实现通信。距离主机物理通信距离最远的从机n定义为终端设备。为了避免总线上信号的反射和回波,需在终端设备的总线上接入终端电阻。
其中,每个拓展模块上均设有所述输出端子电路J4、输入端子电路J3以及通信电路,当前拓展模块上的输入端子电路通过CAN总线与上一个拓展模块上的输出端子电路连接,例如从机2通过CAN总线与从机1连接,通信电路与当前拓展模块的处理器以及CAN连接,用于当前拓展模块与通信总线之间的数据传输。
如图3,通信电路包括信号转换芯片U1、终端电阻R1和开关管Q1,信号转换芯片U1用于对处理器和CAN总线上传输的信号进行转换,使得处理器和CAN总线可以通信,信号转换芯片U1上包括多个接线引脚,如图4,U1的第一引脚为TXD引脚,TXD引脚通过一个滤波电容接地;第二引脚为GND引脚,GND引脚用于接地;第三引脚为VCC引脚,用于接+5V电压;第四引脚为RXD引脚;第五引脚为VREF引脚;第六引脚为CANL引脚;第七引脚为CANH引脚,第六引脚和第七引脚为U1的通信引脚;第八引脚为RS引脚,用于接地。其中,终端电阻R1的一端与信号转换芯片U1上的第七引脚CANH连接,该终端电阻R1的另一端与开关管Q1的第一极连接,开关管Q1的第二极与信号转换芯片U1的第六引脚连接,开关管Q1的控制极通过第一信号线Last_Y/N与输出端子电路J4中的第十通信引脚连接。若当前从机为终端设备时,此时当前从机后面不会再扩展连接从机,即该从机上输出端子电路上未连接下一个从机的输入端子电路时,例如图1中的从机n,此时第一信号线Last_Y/N上的信号被终端电阻上拉为1,即为高电平,此时当前从机n上的开关管Q1导通使得终端电阻R1接入该通信电路中;若当前从机不是终端设备时,该拓展模块上输出端子电路J4与下一个从机上的输入端子电路J3连接,例如图1中从机1上的J4与从机2上的J3连接,此时从机1上的通信电路中的开关管Q1截止使得终端电阻R1未接入该通信电路中。
具体的,本实施例中的输出端子电路J4包括第一芯片,第一芯片包括第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚、第五引脚以及第六引脚,其分别与不同的预设供电电压连接,例如第一引脚与COM(高电平)连接,第二引脚与+24V连接,第三引脚与+15V连接,第四引脚与+15V连接,第五引脚与+5V连接,第六引脚与+5V连接;第一芯片还包括第九引脚ADDR3、第十一引脚ADDR2、第十三引脚ADDR1、第十五引脚ADDR0,ADDR0、ADDR1、ADDR2和ADDR3均为使能信号引脚,这些使能引脚和输入端子电路J3上对应的使能引脚连接,传输当前从机的使能信号,使得当前从机与下一个从机通信握手以建立通信连接。第一芯片还包括第十二引脚CAN+、第十六引脚CAN-,CAN+和CAN-分别为正负通信引脚,用于和CAN总线连接;第一芯片还包括第七引脚和第八引脚,其均为接地引脚并接地。第一芯片的第十引脚通过第一信号线Last_Y/N与开关管Q1的栅极连接。
其中,输入端子电路J3包括第二芯片,第二芯片包括第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚、第五引脚以及第六引脚,其分别与不同的预设供电电压连接;第一芯片还包括第九引脚、第十一引脚、第十三引脚、第十五引脚,其均为使能信号引脚,用于和输入端子电路第二芯片上对应的使能信号引脚连接;所述第一芯片还包括第十二引脚、第十六引脚,其分别为正负通信引脚,用于和通信总线连接;所述第一芯片还包括第七引脚、第八引脚和第十引脚,其均为接地引脚并接地。可见,输入端子电路J3的电路结构和J4大致相同,唯一不同的是,J3的第十引脚接地,工作时,J3和J4上对应的引脚通信连接,即J4的第十引脚被J3的第十引脚拉低,即同时接地。
若当前从机为终端设备时,该从机上输出端子电路上未连接下一个拓展模块的输入端子电路,此时第一信号线Last_Y/N上的信号为高电平1,使得当前从机上的通信电路中的开关管Q1导通使得终端电阻接入该通信电路中。若当前从机不是终端设备时,该拓展模块上输出端子电路J4与下一个从机上的输入端子电路J3连接,例如图1中从机1上的J4与从机2上的J3连接,即J3和J4上对应的引脚通信连接,即J4的第十引脚被J3的第十引脚拉低而同时接地,此时从机1上的通信电路中的开关管Q1的栅极对地短接为0,开关管Q1不导通,即使得终端电阻R1未接入该通信电路中。可见通过本实施例的提供的电路,当从机是终端设备时终端电阻R1则会自动接入,可以避免CAN总线上信号的反射和回波,当从机不是终端设备时终端电阻R1则不会接入,这样和现有的采用物理开关或者拨码开关,然后人工手动操作的方式相比,解除了人工劳动,从而节省调试成本即设备成本,提高了调试效率,最主要是避免了人工触电的危险,并提高设备的安全性,保证CAN-bus总线通信质量。
进一步的,本实施例的通信电路还包括第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一电感L1、第二电感L2;第一电容C1的一端与信号转换芯片上的第七引脚连接,另一端接地;第一电感L1的一端也与信号转换芯片上的第七引脚连接,另一端为总线正极接入端CAN+,CAN+用于和通信总线的正极连接;第二电感L2的一端与信号转换芯片上的第六引脚连接,另一端为总线负极接入端CAN-,CAN-用于和通信总线的负极连接;第二电容C2的一端与第一电感L1的一端连接,另一端与第二电感L2的一端连接;第三电容C3的一端与信号转换芯片上的第六引脚连接,另一端接地。本部分由第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一电感L1、第二电感L2组成的电路用于和CAN总线连接。第一电容C1、第二电容C2起到滤波的作用。
进一步的,本实施例的通信电路还包括第一电阻R2、第三电感L3和第四电容C4;第一电阻R2的一端与开关管Q1的栅极连接,另一端与预设电压连接;第三电感L3一端与开关管Q1的栅极连接,另一端与第二信号线Last_Y/N_连接,第二信号线Last_Y/N_用于和当前从机的处理器通信,第四电容C4的一端与开关管Q1的栅极连接,另一端接地。其中,如图4的通信电路左半部分电路为该信号转换芯片上用于信号转换所需的电路,其和本申请主要解决的技术问题无直接连接,此处不再赘述。
以上应用了具体个例对本发明进行阐述,只是用于帮助理解本发明,并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员,依据本发明的思想,还可以做出若干简单推演、变形或替换。
Claims (7)
1.一种拓展模块连接电路,其特征在于,包括:用于连接相邻两个拓展模块的输出端子电路和输入端子电路以及用于与当前拓展模块的处理器连接的通信电路;
其中,每个拓展模块上均设有所述输出端子电路、输入端子电路以及通信电路,当前拓展模块上的输入端子电路通过通信总线与上一个拓展模块上的输出端子电路连接,所述通信电路与当前拓展模块的处理器以及所述通信总线连接,用于当前拓展模块与所述通信总线之间的数据传输;
所述通信电路包括信号转换芯片、终端电阻和开关管,所述终端电阻的一端与所述信号转换芯片上的第七引脚连接,该终端电阻的另一端与所述开关管的第一极连接,所述开关管的第二极与所述信号转换芯片的第六引脚连接,所述开关管的控制极通过第一信号线与所述输出端子电路中的第十通信引脚连接;
若当前拓展模块为终端设备时,该拓展模块上输出端子电路上未连接下一个拓展模块的输入端子电路,此时当前拓展模块上的通信电路中的开关管导通使得所述终端电阻接入该通信电路中;若当前拓展模块不是终端设备时,该拓展模块上输出端子电路与下一个拓展模块的输入端子电路连接,此时当前拓展模块上的通信电路中的开关管截止使得所述终端电阻未接入该通信电路中。
2.如权利要求1所述的拓展模块连接电路,其特征在于,所述输出端子电路包括第一芯片,所述第一芯片的第十引脚通过所述第一信号线与所述开关管的控制极连接;若当前拓展模块为终端设备时,该拓展模块上输出端子电路上未连接下一个拓展模块的输入端子电路,此时所述第一信号线上的信号为高电平,使得当前拓展模块上的通信电路中的开关管导通使得所述终端电阻接入该通信电路中。
3.如权利要求2所述的拓展模块连接电路,其特征在于,所述输入端子电路包括第二芯片,所述第二芯片的第十引脚接地;若当前拓展模块不是终端设备时,该拓展模块上输出端子电路上的第十引脚与下一个拓展模块的输入端子电路上的第十引脚连接,以使得所述第一信号线为低电平,此时当前拓展模块上的通信电路中的开关管截止使得所述终端电阻未接入该通信电路中。
4.如权利要求1所述的拓展模块连接电路,其特征在于,所述通信电路还包括第一电容、第二电容、第三电容、第一电感、第二电感;所述第一电容的一端与所述信号转换芯片上的第七引脚连接,另一端接地;所述第一电感的一端也与所述信号转换芯片上的第七引脚连接,另一端为总线正极接入端,用于和所述通信总线的正极连接;所述第二电感的一端与所述信号转换芯片上的第六引脚连接,另一端为总线负极接入端,用于和所述通信总线的负极连接;所述第二电容的一端与所述第一电感的一端连接,另一端与所述第二电感的一端连接;所述第三电容的一端与所述信号转换芯片上的第六引脚连接,另一端接地。
5.如权利要求1所述的拓展模块连接电路,其特征在于,所述通信电路还包括第一电阻、第三电感和第四电容;
所述第一电阻的一端与所述开关管的控制极连接,另一端与预设电压连接;所述第三电感一端与所述开关管的控制极连接,另一端与第二信号线连接,该第二信号线用于和拓展模块的处理器连接;所述第四电容的一端与所述开关管的控制极连接,另一端接地。
6.如权利要求3所述的拓展模块连接电路,其特征在于,所述第一芯片包括第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚、第五引脚以及第六引脚,其分别与不同的预设供电电压连接;所述第一芯片还包括第九引脚、第十一引脚、第十三引脚、第十五引脚,其均为使能信号引脚,用于和输入端子电路第二芯片上对应的使能信号引脚连接;所述第一芯片还包括第十二引脚、第十六引脚,其分别为正负通信引脚,用于和所述通信总线连接;所述第一芯片还包括第七引脚和第八引脚,其均为接地引脚并接地。
7.如权利要求3所述的拓展模块连接电路,其特征在于,所述第二芯片包括第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚、第五引脚以及第六引脚,其分别与不同的预设供电电压连接;所述第一芯片还包括第九引脚、第十一引脚、第十三引脚、第十五引脚,其均为使能信号引脚,用于和输入端子电路第二芯片上对应的使能信号引脚连接;所述第一芯片还包括第十二引脚、第十六引脚,其分别为正负通信引脚,用于和所述通信总线连接;所述第一芯片还包括第七引脚、第八引脚和第十引脚,其均为接地引脚并接地。
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