TTL通訊總線子模塊擴展電路的制作方法

本發明涉及總線通訊領域，特別涉及ttl總線通訊子模塊擴展技術。

背景技術：

傳統的通訊總線有ttl標準、rs-232標準、485標準等等，但是由于硬件電路及本身傳輸信號的原因，對于掛載在總線上的子模塊數量有非常嚴格的限制，例如485標準理論最多只能掛載256個模塊，但實際由于種種不可避免的電路問題，掛載到100個以上就會出現各種問題，并且需要降低速率。

使用ttl總線連接方式為：主模塊的tx與子模塊的rx連接在同一條總線上，主模塊的rx與子模塊的tx連在同一條總線上。存在的問題有：當主模塊通過tx發送信號時，各個子模塊的rx同時接收信號，但只有指定的子模塊會發生響應。但是當子模塊較多時，主模塊tx的驅動力不夠，信號太弱不足以使子模塊發生響應。此外，子模塊的tx無法實現，因為tx在不工作狀態默認為高電平，所以整個總線始終處于高電平狀態，子模塊tx端的信號無法發送，該總線的電平無法拉低，甚至拉低時將器件燒壞。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種ttl通訊總線子模塊擴展電路，解決了在最常用的電路不同模塊之間的通訊方式。

未解決上述技術問題，本發明的實施方式公開了一種ttl通訊總線子模塊擴展電路，其特征在于，包括：第一ttl總線和第二ttl總線；

主模塊，包括發送管腳和接收管腳，用于發送請求信號和接收反饋信號；

多個子模塊，分別包括發送管腳和接收管腳，用于接收請求信號和發送反饋信號；

所述主模塊的發送管腳和所述多個子模塊的接收管腳與所述第一ttl總線連接，所述主模塊的接收管腳和所述多個子模塊的發送管腳與所述第二ttl總線連接；

所述主模塊的發送管腳和所述第一ttl總線之間設置有三態緩沖器；

每個子模塊的發送管腳與所述第二ttl總線之間分別設置有三態緩沖器；

所述主模塊發送請求信號，經與該主模塊連接的三態緩沖器和所述第一ttl總線到達所述多個子模塊，所述三態緩沖器具有信號增強作用；最多有一個子模塊發生響應，發送反饋信號，經與該子模塊連接的三態緩沖器和所述第二ttl總線到達所述主模塊，所述三態緩沖器具有三態輸出功能。

在本發明的在一個優選例中，第二ttl總線與電源之間設置有電阻，該電阻是5kω至10kω。

在本發明的在一個優選例中，與主模塊連接的三態緩沖器的使能端和輸入端連接該主模塊的發送管腳，輸出端連接第一ttl總線；與各子模塊模塊連接的三態緩沖器的使能端和輸入端連接各子模塊的發送管腳，輸出端連接第二ttl總線。

在本發明的在一個優選例中，三態緩沖器的輸出是低電平或者高阻態。當輸入端和使能端為低電平時，輸出端與輸入電平相同，呈現低電平；當輸入端和使能端為高電平時，輸出端呈現高阻態。

本發明實施方式與現有技術相比，至少具有以下區別和效果：

本發明使用ttl串行總線通訊，請求信號和反饋信號分別獨立地在兩條電路中傳輸，不會相互干擾，傳輸速度快。在主模塊與第一ttl總線之間設置三態緩沖器，具有增強信號作用，使請求信號能夠同時發送至所有子模塊。在所有子模塊與第二ttl總線之間分別設置三態緩沖器，具有三態輸出功能，使發生響應的子模塊發送的反饋信號能夠完全到達主模塊，并且不受其他子模塊的干擾。

進一步地,第二ttl總線上連接有電源和電阻,在沒有信號傳輸時,總線始終處于高電平狀態。只有當發生反饋的子模塊輸出低電平時，總線電平被拉低，信號同步至主模塊的接收管腳。電路中數據傳輸速率完全取決于三態門的響應，傳輸延遲時間短，電路工作速率高，同時三態門是有源器件，可以增加電路的驅動。

可以理解，在本發明范圍內中，本發明的上述各技術特征和在下文(如實施方式和例子)中具體描述的各技術特征之間都可以互相組合，從而構成新的或優選的技術方案。限于篇幅，在此不再一一累述。

附圖說明

圖1是ttl通訊總線子模塊擴展系統的結構示意圖；

圖2是三態緩沖器的電氣原理圖；

圖3是ttl通訊總線2個子模塊擴展電路圖。

具體實施方式

在以下的敘述中，為了使讀者更好地理解本申請而提出了許多技術細節。但是，本領域的普通技術人員可以理解，即使沒有這些技術細節和基于以下各實施方式的種種變化和修改，也可以實現本申請所要求保護的技術方案。

在本申請的申請文件中，部分概念解釋和舉例：

ttl指主要由bjt(bipolarjunctiontransistor即雙極結型晶體管)，晶體三極管和電阻構成，具有速度快的特點。

第一ttl總線，指連接主模塊發送管腳和多個子模塊接收管腳的線路。

第二ttl總線，指連接主模塊接收管腳和多個子模塊發送管腳的線路。

三態緩沖器，又稱為三態門、三態驅動器，其三態輸出受到使能輸出端的控制，當使能輸出有效時，器件實現正常邏輯狀態輸出(邏輯0、邏輯1)，當使能輸入無效時，輸出處于高阻狀態，即等效于與所連的電路斷開。

tx管腳，即發送管腳。

rx管腳，即接收管腳。

以下對本申請的部分創新點進行說明：

為了解決硬件電路通訊中總線上子模塊數量受到限制的問題,公開了一種使用ttl總線通訊對子模塊擴展的方法。主模塊與子模塊之間使用ttl串行總線通訊，使得主模塊發送的請求信號和子模塊發送的反饋信號獨立并行傳輸，不會產生互相干擾.

此外，在各模塊的發送端設置有三態緩沖器作為緩沖電路。三態緩沖器是有源器件，具有三態使能功能，可以增加主模塊的驅動力，以及實現子模塊的輸出反饋功能。與主模塊連接的三態緩沖器的使能端和輸入端連接該主模塊的發送管腳，輸出端連接第一ttl總線。與子模塊連接的三態緩沖器的使能端和輸入端連接該子模塊的發送管腳，輸出端連接第二ttl總線，發生響應的子模塊輸出高電平或者低電平均可以經三態緩沖器同步輸出。其他未響應的子模塊發送管腳為高阻態，不會干擾總線電平。因此總線上子模塊可以擴展至足夠大的數量。

進一步地，在上述連接方式中三態緩沖器雖然使用的是三態緩沖器，但實際的輸出是低電平或者高阻態兩種狀態。當輸入端和使能端為低電平時，輸出端與輸入電平相同，呈現低電平；當輸入端和使能端為高電平時，輸出端呈現高阻態。

當子模塊不工作時，輸入端和使能端為高電平，輸出端處于高阻態。此時由于第二ttl總線連接通過電阻與電源連接，第二ttl總線呈現高電平，所以主模塊的接收管腳為高電平。

當子模塊工作時，發生響應的子模塊輸出低電平時，三態緩沖器的輸入端和使能端為低電平，三態緩沖器導通，輸出端同步為低電平，此時第二ttl總線被拉為低電平，主模塊接收到子模塊發送的低電平信號；

發生響應的子模塊輸出高電平時，三態緩沖器的輸入端和使能端為高電平，三態緩沖器輸出高阻態，此時由于第二ttl總線連接通過電阻與電源連接，第二ttl總線呈現高電平，所以主模塊的接收管腳為高電平。

因此，三態緩沖器的使能輸出功能可以將發生響應的子模塊的輸出電平完全同步至主模塊的接收端，以及實現對其他子模塊的電路隔離，進一步實現對總線上子模塊數量擴展。

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明的實施方式作進一步地詳細描述。

本發明的實施方式涉及一種ttl通訊子模塊擴展裝置。圖1是該系統的結構示意圖，包括：第一ttl總線和第二ttl總線；電阻；

主模塊，包括發送管腳tx和接收管腳rx，用于發送請求信號和接收反饋信號；

多個子模塊，分別包括發送管腳tx和接收管腳rx，用于接收請求信號和發送反饋信號信號；

其中，主模塊的tx管腳和所有子模塊的rx管腳與第一ttl總線連接，主模塊的rx管腳和所有子模塊的tx管腳與第二ttl總線連接；主模塊的tx管腳和第一ttl總線之間設置有三態緩沖器，三態緩沖器的使能端和輸入端連接主模塊的tx管腳，輸入端連接第一ttl總線；各子模塊的tx管腳和第二ttl總線之間分別設置有三態緩沖器，三態緩沖器的使能端和輸入端連接各子模塊的tx管腳，輸出端連接第二ttl總線；電阻的一端與第二ttl總線連接，另一端連接電源。

主模塊tx管腳發送的請求信號經三態緩沖器和第一ttl總線傳送至各子模塊的rx管腳，其中該三態緩沖器對信號有增強作用，所有子模塊接收該信號時最多只有一個子模塊會發生響應。

當所有子模塊都沒有響應時，各子模塊的輸出管腳呈現高電平，所以三態緩沖器的輸入端和使能端為高電平，輸出端處于高阻態。此時由于第二ttl總線連接通過電阻與電源連接，第二ttl總線呈現高電平，所以主模塊的接收管腳為高電平。

當其中一個發生響應時，其他不發生響應的子模塊tx管腳均為高電平，經三態緩沖器輸出為高阻態。該響應的子模塊的tx管腳會發出一個反饋信號：

發生響應的子模塊輸出低電平時，三態緩沖器的輸入端和使能端為低電平，三態緩沖器導通，輸出端同步為低電平，此時第二ttl總線被拉為低電平，主模塊接收到子模塊發送的低電平信號；

發生響應的子模塊輸出高電平時，三態緩沖器的輸入端和使能端為高電平，三態緩沖器輸出高阻態，此時由于第二ttl總線連接通過電阻與電源連接，第二ttl總線呈現高電平，所以主模塊的接收管腳為高電平。

因此，三態緩沖器的使能輸出功能可以將發生響應的子模塊的輸出電平完全同步至主模塊的接收端，以及實現對其他子模塊的電路隔離，進一步實現對總線上子模塊數量擴展。

在本發明的一個實施例中，三態緩沖器的電氣原理圖如圖2所示，真值表如表1所示：

表1功能表

其中，當oe腳為高電平時，輸出y呈現出高阻態；當oe腳為低電平時，輸出y與輸入a電平相同。

在本發明的一個實施例中，ttl通訊總線2個子模塊擴展電路如圖3所示。在圖3中，當子模塊1和子模塊2沒有數據發送時，子模塊1和子模塊2的tx管腳為高電平，經過三態緩沖器之后輸出呈現高阻態，但是此時由于rx總線上接了10k的上拉5v電阻，此時總線呈現高電平狀態；

當子模塊1有數據發送到主模塊:

首先，子模塊2沒有數據發送時，由于子模塊2的tx管腳為高電平，經過三態緩沖器之后，輸出呈現高阻狀態，因此，子模塊2的tx管腳不會對總線數據產生干擾。

其次，子模塊1的tx管腳拉高時，雖然經過三態緩沖器之后的輸出呈現高阻態，但是由于上拉電阻，總線電平也為高；當子模塊1的tx管腳拉低時，三態緩沖器使能，三態緩沖器的輸出端與子模塊1的tx管腳電平保持一致，也被拉低，此時，總線電平被拉低。總線電平與子模塊1的tx管腳電平完全一致，因此子模塊1可以將數據準確無誤的發送給主模塊。

由于增加的三態緩沖在oe輸入端為高電平時，輸出呈現高阻態，因此子模塊沒有發生響應時，不會對總線造成任何干擾。因此，可以實現總線上子模塊地數量擴展。

需要說明的是，在本專利的申請文件中，諸如第一和第二等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。本專利的申請文件中，如果提到根據某要素執行某行為，則是指至少根據該要素執行該行為的意思，其中包括了兩種情況：僅根據該要素執行該行為、和根據該要素和其它要素執行該行為。

在本發明提及的所有文獻都在本申請中引用作為參考，就如同每一篇文獻被單獨引用作為參考那樣。此外應理解，在閱讀了本發明的上述講授內容之后，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所要求保護的范圍。