USB-PDC總線轉換器制造技術

本發明專利技術屬于總線控制技術領域，涉及一種用于XY·CN總線系統的接口轉換裝置——USB-PDC總線轉換器，能夠實現PC機USB數據流到XY·CN-PDC總線(Powered?Distributed?Control，可供電分布式控制總線)數據流的轉換。該裝置采用標準USB2.0接口，即插即用，工作穩定；提供外部供電和USB總線供電兩種供電模式，適應不同大小系統驅動電流的需求；PDC總線接口采用拔插式接線端子，接線方便，可接四路PDC總線，每路可以掛接256個節點設備，應用靈活、系統容量大；具有隔離保護和短路故障檢測機制，系統的安全性和穩定性得到保障。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于總線控制
，適應于小型XY · CN-PDC總線系統中數據的抄收、管理、設置以及XY · CN總線產品的開發、數據分析等。具體涉及一種現場總線系統數據轉換裝置，實現XY · CN總線系統中USB數據流與XY · CN-PDC總線數據流轉換的裝置。
技術介紹
近年來，隨著電子技術飛速發展以及社會的進步，人們對設備的自動化控制需求越來越強烈，為此對電子設備的低成本聯網管理勢在必行。我公司為滿足現場自動化控制節點的需求，研制開發了 XY · CN現場總線。XY · CN-PDC(Powered Distributed Control)可供電分布式控制總線是指工作電壓為24V，每路可掛接256個從節點設備，系統最大工作電流O. 6A，通訊距離2km，下行通訊速率9. 6kbps，上行通信速率19. 2kbps，雙絞線截面積1. 5mm2的XY · CN總線系統，用于控制器與現場設備之間的通信。為了滿足XY · CN-PDC總線節點設備的調試、數據分析，以及小型XY · CN-PDC總線網絡數據采集、處理和控制的需求，需要將PC機接入XY · CN總線網絡，因而需要一個數據轉換設備來實現USB數據流與XY -CN-PDC總線數據流的轉換，本專利技術就是為了解決上述問題而設計的。
技術實現思路
根據XY · CN-PDC總線產品的開發、數據分析的需求，本專利技術提供一種XY · CN總線系統數據轉換設備-USB-PDC總線轉換器，用于實現USB數據流與XY · CN-PDC數據流的轉換。本專利技術的特征在于，該設備硬件電路包括USB接口電路(I)、主控制器模塊(2)、光耦隔離模塊(3)、總線驅動模塊(4)、總線通道切換模塊(5)、開關電源模塊(6)和外部電源接口⑵，其中USB接口電路(I)，該插口設有電源端(VDD)、接地端(GND)、差分信號輸入輸出端(D+)和(D-)，分別與主控制器模塊(2)相連；光耦隔離模塊(3)，兩端分別與主控制器模塊(2)和總線驅動模塊(4)相連，在電氣上實現主控制器模塊(2)和總線驅動模塊(4)的有效隔離；總線驅動模塊(4)，該電路的總線故障檢測輸出端(BadOut)和收/發控制端(r/t )與光耦隔離模塊⑶中的單光耦隔離電路相連，接收數據端(RXD)和發送數據端(TXD)與光耦隔離模塊(3)中的雙光耦隔離電路相連；總線通道切換模塊(5)，分別與總線驅動模塊⑷和主控制器模塊(2)的輸出口相連，主控制器模塊⑵發出的通道選擇信號(CH_CTR)通過開關管控制相關繼電器的切換；開關電源模塊(6)，分別與USB接口電路(I)的電源端(VDD)和主控制器模塊(2)的PWM 口相連，并通過脈沖寬度調制的方式為總線驅動模塊(4)供電；外部電源接口(7)，與總線驅動模塊(4)相連，可為其供電。本專利技術采用如下技術方案I) USB接口電路I采用標準USB2. O接口，利用操作系統自帶的驅動程序，可以與PC機的USB接口直接相連，安裝方便，可在Win2000/XP/Vista/7下可靠工作。2)主控制器模塊2提供光耦隔離模塊3、總線通道切換模塊5和開關電源模塊6的驅動控制以及晶振、復位、在線串行編程和內部集成的USB驅動模塊，主要完成控制管腳的分配、提供系統時鐘和上電復位等功能。3)光耦隔離模塊3在電氣上實現主控制器模塊2和總線驅動模塊4的有效隔離，防止因總線側電磁干擾影響PC機側設備的穩定性。 4)總線驅動模塊4采用XY100芯片完成數字通訊的調制解調功能，能夠實時監測PDC總線端口的短路狀態，智能的控制PDC總線的輸出，系統的安全性和穩定性得到保障。5)所述XY100芯片抗干擾能力強，內部穩壓源熱穩定性高，通訊速率高，工作電壓寬。6)所述USB-PDC總線轉換器可提供外部供電和USB總線供電兩種供電模式。7)所述PDC總線接口采用拔插式接線端子，可接四路PDC總線網絡，接線方便、應用靈活。每個PDC總線接口最多可掛接256個節點設備，系統容量大。附圖說明圖1為本專利技術已有技術的電原理圖；圖2為本專利技術的硬件原理框圖；圖3為本專利技術實施例的USB接口電路I與主控制器模塊2的電原理圖；圖4-1、圖4-2為本專利技術實施例的光耦隔離模塊3電原理圖；圖5為本專利技術實施例的總線驅動模塊4電原理圖；圖6為本專利技術實施例的總線通道切換模塊5電原理圖；圖7為本專利技術實施例的開關電源模塊6電原理圖。具體實施例方式USB-PDC總線轉換器上設置有標準USB2. O接口、外部電源接口、PDC總線接口。PDC總線接口采用拔插式接線端子，可接四路PDC總線，使用時可以通過一個拔插式6針插座與實際XY · CN總線網絡相連。7組指示燈分別指示PDC總線通道狀態、USB通信狀態、PDC總線故障狀態、USB電源狀態、外置電源狀態、發送狀態和接收狀態。圖1為本專利技術實施例的已有技術的電原理圖，連接用戶界面PC機和節點設備的USB-PDC總線轉換器。PC機可以通過USB-PDC總線轉換器完成對PDC總線節點設備的調試、數據分析。圖2為本專利技術實施例的硬件原理框圖，用戶通過PC機發出指令，向USB接口電路I輸入差分信號，在主控制器模塊2中，將差分信號分為TTL控制信號發送信號TXD、接收信號RXD、收/發控制信號尺/于和通道選擇信號CH_CTR。通道選擇信號CH_CTR直接控制總線通道切換模塊5，選擇一路總線通道；發送信號TXD、接收信號RXD、收/發控制信號R/ 分別進入光耦隔離模塊3，經過光耦隔離電路后，發送信號TXD、接收信號RXD和收/發控制信號R/ 再分別進入總線驅動模塊4，最終信號將通過總線通道切換模塊5選擇的通道發送至總線。圖3為本專利技術實施例的USB接口電路I與主控制器模塊2的電原理圖。主控制器模塊2的輸入為標準的USB插口信號，包括+5V電源(VDD)、電源地(GND)、差分數據信號(D+)和(D-);輸出為標準的TTL控制信號。USB插口信號在進入主控制器模塊2之前，要經過磁珠電感L，L的取值為10 μ H;差分數據信號(D+)和(D-)在經過磁珠電感后，還需經過限流電阻R轉化為電流信號進入主控制器模塊2，R的取值為33歐姆。圖4-1和圖4-2為本專利技術實施例的光耦隔離模塊3電原理圖。其中圖4_1為雙光耦隔離電路，當發送信號TXD由高電平跳變到低電平的時候，電容Cl的兩側電壓不能突變，這時Cl左側的電壓由4V跳變到IV，由于電容兩側的電壓(4V)不能突變，則Cl右側的電壓為-3V，這時候電流的流向為從地一Rl — Cl — 02 — TXD，利用Cl在TXD跳變瞬間提供一個放電電流使02快速導通；iTXD由低電平跳變到高電平的時候，電容Cl的兩側電壓不能突變，這時Cl左側的電壓由IV跳變到4V，由于電容兩側的電壓(IV)不能突變，則Cl右側的電壓為3V，這時候電流的流向為從TXD — 01 — Cl — Rl —地，利用Cl在TXD跳變瞬間提供一個沖電電流使01快速導通；接收信號RXD傳輸同理。節點在上行傳輸的時候通訊波特率為19. 2kbps，用普通單光耦這時候會由于高速率引起誤碼，而使用高速光耦的話成本比較高，為此選用了此雙光耦的隔離電路。圖4-2為普通單光耦電路。圖5為本專利技術實施例的總線驅動模塊4電原理圖。以XY100為本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于XY·CN總線系統的通用調試設備——USB?PDC總線轉換器，包括殼體及內部硬件電路，其特征是：所述硬件電路包括USB接口電路(1)、主控制器模塊(2)、光耦隔離模塊(3)、總線驅動模塊(4)、總線通道切換模塊(5)、開關電源模塊(6)和外部電源接口(7)，其中：USB接口電路(1)，該插口設有：電源端(VDD)、接地端(GND)、差分信號輸入輸出端(D+)和(D?)，分別與主控制器模塊(2)相連；光耦隔離模塊(3)，兩端分別與主控制器模塊(2)和總線驅動模塊(4)相連，在電氣上實現主控制器模塊(2)和總線驅動模塊(4)的有效隔離；總線驅動模塊(4)，該電路的總線故障檢測輸出端(BadOut)和收/發控制端()與光耦隔離模塊(3)中的單光耦隔離電路相連，接收數據端(RXD)和發送數據端(TXD)與光耦隔離模塊(3)中的雙光耦隔離電路相連；總線通道切換模塊(5)，分別與總線驅動模塊(4)和主控制器模塊(2)的輸出口相連，主控制器模塊(2)發出的通道選擇信號(CH_CTR)通過開關管控制相關繼電器的切換；開關電源模塊(6)，分別與USB接口電路(1)的電源端(VDD)和主控制器模塊(2)的PWM口相連，并通過脈沖寬度調制的方式為總線驅動模塊(4)供電；外部電源接口(7)，與總線驅動模塊(4)相連，可為其供電。FSA00000838287700011.tif...

【技術特征摘要】
1.一種用于XY CN總線系統的通用調試設備——USB-PDC總線轉換器，包括殼體及內部硬件電路，其特征是所述硬件電路包括USB接口電路(I)、主控制器模塊(2)、光耦隔離模塊(3)、總線驅動模塊(4)、總線通道切換模塊(5)、開關電源模塊(6)和外部電源接口(7)，其中 USB接口電路(I)，該插口設有電源端(VDD)、接地端(GND)、差分信號輸入輸出端(D+)和(D-)，分別與主控制器模塊(2)相連； 光耦隔離模塊(3)，兩端分別與主控制器模塊⑵和總線驅動模塊⑷相連，在電氣上實現主控制器模塊(2)和總線驅動模塊(4)的有效隔離； 總線驅動模塊(4)，該電路的總線故障檢測輸出端(BadOut)和收/發控制端(R/亍)與光耦隔離模塊(3)中的單光耦隔離電路相連，接收數據端(RXD)和發送數據端(TXD)與光耦隔離模塊⑶中的雙光耦隔離電路相連； 總線通道切換模塊(5)，分別與總線驅動模塊(4)和主控制器模塊(2)的輸出口相連，主控制器模塊⑵發出的通道選擇信號(...

【專利技術屬性】
技術研發人員：不公告發明人，
申請(專利權)人：青島鼎信通訊股份有限公司，
類型：發明
國別省市：