一種串口調(diào)制解調(diào)式數(shù)據(jù)光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及工業(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距離光纖通信的基于MAXlO平臺的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)傳輸標準，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)同時進行，效率比較高，除了上述優(yōu)點之外，RS232串口通信存在著以下缺陷，RS232電平信號的邏輯“I”為-5—15V ;邏輯“O”為+5-+15V，噪聲容限為2V。要求接收器能識別低至+3V的信號作為邏輯“0”，高到-3V的信號作為邏輯“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設(shè)備單點快速通訊，不適合擴展組網(wǎng)；且另外，隨著工業(yè)領(lǐng)域的不斷發(fā)展，設(shè)備的互連對數(shù)據(jù)傳輸要求越來越高，傳輸距離越來越長、傳輸數(shù)據(jù)量越來越大，RS232串口通信的最高速率為20kb/s，已經(jīng)不能滿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)的實時性和準確性，也不利用設(shè)備互連進行擴展組網(wǎng)。但RS232是一種廣泛使用的數(shù)據(jù)傳輸標準，將RS232數(shù)據(jù)傳輸廢棄不用是對現(xiàn)有設(shè)備的巨大浪費，因此，對RS232數(shù)據(jù)通信進行改進是本領(lǐng)域的一個關(guān)鍵所在。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，專利文獻CN201286118Y公開了一種雙調(diào)制解調(diào)器模塊板，串口擴展芯片分別雙向連接兩個調(diào)制解調(diào)器、兩個轉(zhuǎn)換芯片，單片機和串口，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，單片機雙向連接緩存器。該文獻通過串口分別連接兩組調(diào)制解調(diào)器來實現(xiàn)多路通信多路輸出，雖然可以在一定程度上進行擴展，但使用2個調(diào)制解調(diào)器等部件導(dǎo)致鋪設(shè)成本高、而且沒有解決抗干擾能力差、傳輸距離短、傳輸速度沒有提高等技術(shù)問題。
[0005]專利文獻CN104270198A公開了一種數(shù)據(jù)光電轉(zhuǎn)換裝置，其包括光纖收發(fā)模塊、信號邏輯處理電路和接口電路；所述光纖收發(fā)模塊與信號邏輯處理電路雙向通訊；信號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/接收控制端通過第二至支路接至光纖收發(fā)模塊的接收端。該文獻可實現(xiàn)RS485、RS422及RS232三種不同接口的光電轉(zhuǎn)換以滿足用戶不同的需求的數(shù)據(jù)光電轉(zhuǎn)換裝置。該文獻解決了傳輸距離短的技術(shù)問題，但沒有解決抗干擾能力差、無法提高傳輸速度等技術(shù)問題。
[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、數(shù)據(jù)傳輸速度和數(shù)據(jù)傳輸準確性以及實現(xiàn)了長距離通信的功能，而且硬件成本低、組網(wǎng)簡單、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)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，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電平信號轉(zhuǎn)化為TTL電平信號。
[0010]接收端模塊實現(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，因而具有很強的共模抑制能力，TTL電平信號通過光耦部件進行光電隔離，提高了裝置工作的可靠性，在裝置中作為信號隔離的接口部件，可以大大增加裝置工作的可靠性。
[0011]時間碼IRIG-B經(jīng)由光耦部件從所述MAX232芯片傳送到正反向識別模塊，經(jīng)過所述正反向識別模塊識別后，輸出正向的時間碼IRIG-B進入準時延提取模塊，所述準時延提取模塊提取所述的時間碼IRIG-B的準時沿，所述準時沿進入所述秒脈沖生成模塊，所述正向的時間碼IRIG-B和所述時間碼IRIG-B的準時沿進入時間解析模塊從而獲得時間信息。
[0012]所述調(diào)制端模塊包括接收來自所述接收端模塊的數(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，實現(xiàn)數(shù)據(jù)低延遲的傳輸。
[0013]將所述TTL電平信號轉(zhuǎn)換為光信號的所述電光轉(zhuǎn)換端模塊通過多模光纖把光信號發(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轉(zhuǎn)換為電平信號。通過光纖傳輸實現(xiàn)了長距離通信的功能。
[0014]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。
[0015]優(yōu)選地，所述RS232串口調(diào)制解調(diào)裝置基于MAXlO平臺。
[0016]優(yōu)選地，所述多模光纖的內(nèi)徑是50 μ m和外徑是125 μ mD
[0017]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。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，RS232串口調(diào)制解調(diào)裝置實現(xiàn)了接收多路RS232串口數(shù)據(jù)、提高了傳輸可靠性、準確性和數(shù)據(jù)傳輸速度以及實現(xiàn)了長距離通信的功能。而且本發(fā)明的硬件成本低、開發(fā)難度小、開發(fā)周期短、組網(wǎng)簡單、線路鋪設(shè)成本低且最多可支持12路RS232串口組網(wǎng)以及最遠傳輸距離可達2千米。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，和上述第一方面不同的是，光耦部件將TTL電平信號進行光電隔離后通過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模塊主要進行數(shù)據(jù)的串并轉(zhuǎn)換，接收部件接收來自所述接收端模塊的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鐘。
[0020]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RXD接收來自UART模塊的并行數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)加速部件通過數(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，實現(xiàn)數(shù)據(jù)低延遲的傳輸。
[0021]電光轉(zhuǎn)換端模塊將TTL電平信號轉(zhuǎn)換為光信號，當高電平時對應(yīng)光纖亮，低電平時對應(yīng)光纖滅。光纖把光信號發(fā)送到光電轉(zhuǎn)換端模塊，光電轉(zhuǎn)換端模塊將光信號轉(zhuǎn)換為電平信號，當光纖亮?xí)r對應(yīng)高電平，光纖滅時對應(yīng)低電平。通過光纖傳輸實現(xiàn)了長距離通信的功能。
[0022]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TXD發(fā)送到RS232 串口。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，RS232串口調(diào)制解調(diào)裝置不僅實現(xiàn)了根據(jù)第一方面的裝置的功能，而且進一步地，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)，實現(xiàn)多路輸入單路輸出，通過長距離傳輸后，UART模塊能夠?qū)⒉⑿袛?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)，進一步提高了傳輸能力。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的第三方面，連接RS232串口的MAX232芯片將輸入的RS232電平信號轉(zhuǎn)化為TTL電平信號，所述光耦部件連接恒溫晶振模塊0CX0，所述恒溫晶振模塊OCXO發(fā)送OCXO進入倍頻模塊而輸出高速時鐘信息，所述高速時鐘信息進入濾波模塊濾波后傳送到正反向識別模塊。恒溫晶振模塊OCXO作為基準源，OCXO進入倍頻模塊，輸出高速時鐘。高速時鐘為裝置的高速運行和納秒級的時間分辨度提供保證，高速時鐘進入濾波模塊，對輸入的IRIG-B碼進行濾波，為裝置提供穩(wěn)定的接收裝置的信息。IRIG-B碼進入正反向識別模塊，經(jīng)過正反向識別后，輸出正向的IRIG-B碼；正向的IRIG-B碼進入準時延提取模塊，提取出IRIG-B碼的準時沿，準時沿進入秒脈沖生成模塊，生成秒脈沖。正向的IRIG-B碼和IRIG-B碼的準時沿進入時間解析模塊，獲得年、月、日、時、分、秒，至此就獲得了參考源完整的時間信息。在本發(fā)明的第三方面中，OCXO進入倍頻模塊和濾波模塊對IRIG-B碼進行處理，進一步在本發(fā)明的裝置中實現(xiàn)了精確且穩(wěn)定的時間同步，進一步提高了本發(fā)明的傳輸準確性。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的第四方面，連接RS232串口的MAX232芯片將輸入的RS232電平信號轉(zhuǎn)化為TTL電平信號，RTC信號經(jīng)由光耦部件從所述MAX232芯片傳送到恒溫晶振模塊0CX0，所述恒溫晶振模塊OCXO連接濾波模塊，所述信號濾波后，進入秒脈沖模塊生成秒脈沖，所述秒脈沖進入時間計數(shù)器。
[0026]本發(fā)明的第四方面中，以RTC作為時間源，RTC通過恒溫晶振模塊OCXO維護，OCXO的時