Rs232串口調(diào)制解調(diào)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及工業(yè)領(lǐng)域的RS232通信數(shù)據(jù)的接收發(fā)送裝置，特別涉及一種能夠遠(yuǎn)距離光纖通信的基于MAXlO平臺(tái)的RS232串口調(diào)制解調(diào)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在工業(yè)領(lǐng)域中，RS232已經(jīng)成為業(yè)內(nèi)常用的數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)，RS232串口可提供全雙工異步數(shù)據(jù)通信，在RS232串口通信中，使用三根線(RX、TX、GND)收發(fā)同時(shí)進(jìn)行，效率比較高，除了上述優(yōu)點(diǎn)之外，RS232串口通信存在著以下缺陷，RS232電平信號(hào)的邏輯“I”為-5—15V ;邏輯“O”為+5-+15V，噪聲容限為2V。要求接收器能識(shí)別低至+3V的信號(hào)作為邏輯“0”，高到-3V的信號(hào)作為邏輯“1”，由于其共模抑制能力差，存在抗干擾能力差的不足，導(dǎo)致可靠性降低；再加上雙絞線上的分布電容，其傳送距離最大為約15米，故而RS232通信距離較短；3根線只適合短距離兩個(gè)設(shè)備單點(diǎn)快速通訊，不適合擴(kuò)展組網(wǎng)；且另外，隨著工業(yè)領(lǐng)域的不斷發(fā)展，設(shè)備的互連對(duì)數(shù)據(jù)傳輸要求越來(lái)越高，傳輸距離越來(lái)越長(zhǎng)、傳輸數(shù)據(jù)量越來(lái)越大，RS232串口通信的最高速率為20kb/s，已經(jīng)不能滿(mǎn)足日益快速的通信要求。
[0003]RS232串口通信的傳輸距離短、成本高、容易受外界環(huán)境的干擾不能夠保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性，也不利用設(shè)備互連進(jìn)行擴(kuò)展組網(wǎng)。但RS232是一種廣泛使用的數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)，將RS232數(shù)據(jù)傳輸廢棄不用是對(duì)現(xiàn)有設(shè)備的巨大浪費(fèi)，因此，對(duì)RS232數(shù)據(jù)通信進(jìn)行改進(jìn)是本領(lǐng)域的一個(gè)關(guān)鍵所在。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，專(zhuān)利文獻(xiàn)CN201286118Y公開(kāi)了一種雙調(diào)制解調(diào)器模塊板，串口擴(kuò)展芯片分別雙向連接兩個(gè)調(diào)制解調(diào)器、兩個(gè)轉(zhuǎn)換芯片，單片機(jī)和串口，調(diào)制解調(diào)器雙向連接串口、調(diào)制解調(diào)器雙向連接串口，RS232轉(zhuǎn)換芯片雙向連接串口，RS232轉(zhuǎn)換芯片雙向連接串口，單片機(jī)雙向連接緩存器。該文獻(xiàn)通過(guò)串口分別連接兩組調(diào)制解調(diào)器來(lái)實(shí)現(xiàn)多路通信多路輸出，雖然可以在一定程度上進(jìn)行擴(kuò)展，但使用2個(gè)調(diào)制解調(diào)器等部件導(dǎo)致鋪設(shè)成本高、而且沒(méi)有解決抗干擾能力差、傳輸距離短、傳輸速度沒(méi)有提高等技術(shù)問(wèn)題。
[0005]專(zhuān)利文獻(xiàn)CN104270198A公開(kāi)了一種數(shù)據(jù)光電轉(zhuǎn)換裝置，其包括光纖收發(fā)模塊、信號(hào)邏輯處理電路和接口電路；所述光纖收發(fā)模塊與信號(hào)邏輯處理電路雙向通訊；信號(hào)邏輯處理電路包括依次串聯(lián)的邏輯芯片U3A、U3D和U3C的第一支路，以及串聯(lián)的邏輯芯片U7C和U3B的第二支路；所述接口電路包括RS232接口電路、RS422接口電路和RS485接口電路；所述RS422接口電路的數(shù)據(jù)接收端和RS485接口電路的數(shù)據(jù)接收端均通過(guò)第一支路連接到光纖收發(fā)模塊的發(fā)送端；RS232接口電路的數(shù)據(jù)接收端通過(guò)U3A連接到光纖收發(fā)模塊的發(fā)送端，RS232接口電路的數(shù)據(jù)輸出端和RS485接口電路的數(shù)據(jù)輸出端通過(guò)邏輯芯片U7C接至光纖收發(fā)模塊的接收端；所述RS485接口電路的發(fā)送/接收控制端通過(guò)第二至支路接至光纖收發(fā)模塊的接收端。該文獻(xiàn)可實(shí)現(xiàn)RS485、RS422及RS232三種不同接口的光電轉(zhuǎn)換以滿(mǎn)足用戶(hù)不同的需求的數(shù)據(jù)光電轉(zhuǎn)換裝置。該文獻(xiàn)解決了傳輸距離短的技術(shù)問(wèn)題，但沒(méi)有解決抗干擾能力差、無(wú)法提高傳輸速度等技術(shù)問(wèn)題。
[0006]因此，提供一種能夠接收多路RS232串口數(shù)據(jù)、提高了傳輸可靠性、提高數(shù)據(jù)傳輸速度以及實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)距離通信的功能，而且硬件成本低、組網(wǎng)簡(jiǎn)單、線路鋪設(shè)成本低的RS232串口的數(shù)據(jù)傳輸裝置是本領(lǐng)域急需解決的技術(shù)問(wèn)題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。
[0008]根據(jù)本實(shí)用新型的第一方面，一種RS232串口調(diào)制解調(diào)裝置，其包括接收端模塊、調(diào)制端模塊、電光轉(zhuǎn)換端模塊、光電轉(zhuǎn)換端模塊和解調(diào)端模塊。
[0009]所述接收端模塊包括多個(gè)MAX232芯片和連接所述MAX232芯片的相應(yīng)的光耦部件，連接RS232串口的所述MAX232芯片將輸入的RS232電平信號(hào)轉(zhuǎn)化為T(mén)TL電平信號(hào)。
[0010]接收端模塊實(shí)現(xiàn)了接收多路RS232串口數(shù)據(jù)用于通信。由于光耦部件的輸入端屬于電流型工作的低阻元件，因而具有很強(qiáng)的共模抑制能力，TTL電平信號(hào)通過(guò)光耦部件進(jìn)行光電隔離，提高了裝置工作的可靠性，在裝置中作為信號(hào)隔離的接口部件，可以大大增加裝置工作的可靠性。
[0011]所述調(diào)制端模塊包括接收所述TTL電平信號(hào)的數(shù)據(jù)采集部件和數(shù)據(jù)加速部件，所述數(shù)據(jù)加速部件通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸加速編碼將所述數(shù)據(jù)采集部件采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮。將數(shù)據(jù)交給數(shù)據(jù)傳輸加速編碼處理，提高數(shù)據(jù)傳輸速度，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)低延遲的傳輸。
[0012]將所述TTL電平信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)的所述電光轉(zhuǎn)換端模塊通過(guò)光纖把光信號(hào)發(fā)送到所述光電轉(zhuǎn)換端模塊，所述光電轉(zhuǎn)換端模塊將所述光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電平信號(hào)。通過(guò)光纖傳輸實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)距離通信的功能。
[0013]所述解調(diào)端模塊包括數(shù)據(jù)解碼部件和數(shù)據(jù)輸出部件，所述數(shù)據(jù)解碼部件將數(shù)據(jù)解碼并發(fā)送到數(shù)據(jù)輸出部件，所述數(shù)據(jù)輸出部件將數(shù)據(jù)發(fā)送到RS232串口。進(jìn)一步地，數(shù)據(jù)輸出部件將解碼后的數(shù)據(jù)發(fā)送到指定的RS232串口。
[0014]優(yōu)選地，所述RS232串口調(diào)制解調(diào)裝置基于MAXlO平臺(tái)。
[0015]優(yōu)選地，所述光纖為多模光纖。
[0016]更優(yōu)選地，所述接收端模塊包括6片MAX232芯片，每片MAX232芯片支持兩路RS232串口通信。
[0017]根據(jù)本實(shí)用新型的第一方面，RS232串口調(diào)制解調(diào)裝置實(shí)現(xiàn)了接收多路RS232串口數(shù)據(jù)、提高了傳輸可靠性、提高數(shù)據(jù)傳輸速度以及實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)距離通信的功能。而且本實(shí)用新型的硬件成本低、開(kāi)發(fā)難度小、開(kāi)發(fā)周期短、組網(wǎng)簡(jiǎn)單、線路鋪設(shè)成本低且最多可支持12路RS232串口組網(wǎng)以及最遠(yuǎn)傳輸距離可達(dá)2千米。
[0018]根據(jù)本實(shí)用新型的第二方面，和上述第一方面不同的是，光耦部件將TTL電平信號(hào)進(jìn)行光電隔離后通過(guò)RXD發(fā)送到UART模塊的接收部件。在接收端模塊和調(diào)制端模塊之間設(shè)有通用異步收發(fā)傳輸器UART模塊，UART模塊由接收部件、波特率發(fā)生器和發(fā)送部件組成。UART模塊主要進(jìn)行數(shù)據(jù)的串并轉(zhuǎn)換，接收部件接收RS232串口的串行數(shù)據(jù)，將其轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)。波特率發(fā)生器為接收部件和發(fā)送部件提供通信所需的時(shí)鐘。
[0019]調(diào)制端模塊包括數(shù)據(jù)采集部件和數(shù)據(jù)加速部件。數(shù)據(jù)采集部件通過(guò)RXD接收來(lái)自UART模塊的并行數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)加速部件通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸加速編碼處理將數(shù)據(jù)采集部件采集的并行數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮。數(shù)據(jù)傳送加速編碼處理可采用多種數(shù)據(jù)傳輸加速編碼算法。將并行數(shù)據(jù)交給數(shù)據(jù)傳輸加速編碼處理可提高數(shù)據(jù)傳輸速度，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)低延遲的傳輸。
[0020]電光轉(zhuǎn)換端模塊將TTL電平信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，當(dāng)高電平時(shí)對(duì)應(yīng)光纖亮，低電平時(shí)對(duì)應(yīng)光纖滅。光纖把光信號(hào)發(fā)送到光電轉(zhuǎn)換端模塊，光電轉(zhuǎn)換端模塊將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電平信號(hào)，當(dāng)光纖亮?xí)r對(duì)應(yīng)高電平，光纖滅是對(duì)應(yīng)低電平。通過(guò)光纖傳輸實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)距離通信的功能。
[0021]解調(diào)端模塊包括數(shù)據(jù)解碼部件和數(shù)據(jù)輸出部件，所述數(shù)據(jù)解碼部件將并行數(shù)據(jù)解碼并發(fā)送到數(shù)據(jù)輸出部件，所述數(shù)據(jù)輸出部件將并行數(shù)據(jù)通過(guò)TXD發(fā)送到UART模塊的發(fā)送部件。發(fā)送模塊接收解調(diào)端模塊發(fā)送的并行數(shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)，通過(guò)TXD發(fā)送到RS232 串口。
[0022]根據(jù)本實(shí)用新型的第二方面，RS232串口調(diào)制解調(diào)裝置不僅實(shí)現(xiàn)了根據(jù)第一方面的裝置的功能，而且進(jìn)一步地，UART模塊能夠?qū)S232串口的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)多路輸入單路輸出，通過(guò)長(zhǎng)距離傳輸后，UART模塊能夠?qū)⒉⑿袛?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)，進(jìn)一步提尚了傳輸能力。
[0023]根據(jù)本實(shí)用新型的第三方面，RS232串口調(diào)制解調(diào)裝置的接收端模塊中，以IRIG-B碼作為參考源，IRIG-B碼首先進(jìn)入正反向識(shí)別模塊，經(jīng)過(guò)正反向識(shí)別后，輸出正向的IRIG-B碼。正向的IRIG-B碼進(jìn)入準(zhǔn)時(shí)延提取模塊，提取出IRIG-B碼的準(zhǔn)時(shí)沿，準(zhǔn)時(shí)沿進(jìn)入秒脈沖生成模塊，生成秒脈沖(簡(jiǎn)稱(chēng)PppI)。正向的IRIG-B碼和IRIG-B碼的準(zhǔn)時(shí)沿進(jìn)入時(shí)間解析模塊，獲得年、月、日、時(shí)、分、秒，至此就獲得了參考源完整的時(shí)間信息。時(shí)間同步在數(shù)據(jù)傳輸中對(duì)提高傳輸?shù)木_度有著重要的作用，實(shí)現(xiàn)了精確的時(shí)間同步，進(jìn)一步提高了本實(shí)用新型的傳輸準(zhǔn)確性。
[0024]優(yōu)選地，恒溫晶振模塊OCXO作為基準(zhǔn)源，OCXO進(jìn)入倍頻模塊，輸出高速時(shí)鐘。高速時(shí)鐘為裝置的高速運(yùn)行和納秒級(jí)的時(shí)間分辨度提供保證，高速時(shí)鐘進(jìn)入濾波模塊，對(duì)輸入的IRIG-B碼進(jìn)行濾波，為裝置提供穩(wěn)定的接收裝置的信息。IRIG-B碼進(jìn)入正反向識(shí)別模塊，經(jīng)過(guò)正反向識(shí)別后，輸出正向的IRIG-B碼；正向的IRIG-B碼進(jìn)入準(zhǔn)時(shí)延提取模塊，提取出IRIG-B碼的準(zhǔn)時(shí)沿，準(zhǔn)時(shí)沿進(jìn)入秒脈沖生成模塊，生成秒脈沖。正向的IRIG