本發(fā)明涉及總線通訊領(lǐng)域，特別涉及ttl總線通訊子模塊擴展技術(shù)。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)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(shù)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(xiàn)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(fā)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(fā)生響應(yīng)。但是當子模塊較多時，主模塊tx的驅(qū)動力不夠，信號太弱不足以使子模塊發(fā)生響應(yīng)。此外，子模塊的tx無法實現(xiàn)，因為tx在不工作狀態(tài)默認為高電平，所以整個總線始終處于高電平狀態(tài)，子模塊tx端的信號無法發(fā)送，該總線的電平無法拉低，甚至拉低時將器件燒壞。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)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(shù)問題，本發(fā)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(fā)送管腳和接收管腳，用于發(fā)送請求信號和接收反饋信號；

多個子模塊，分別包括發(fā)送管腳和接收管腳，用于接收請求信號和發(fā)送反饋信號；

所述主模塊的發(fā)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(fā)送管腳與所述第二ttl總線連接；

所述主模塊的發(fā)送管腳和所述第一ttl總線之間設(shè)置有三態(tài)緩沖器；

每個子模塊的發(fā)送管腳與所述第二ttl總線之間分別設(shè)置有三態(tài)緩沖器；

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

在本發(fā)明的在一個優(yōu)選例中，第二ttl總線與電源之間設(shè)置有電阻，該電阻是5kω至10kω。

在本發(fā)明的在一個優(yōu)選例中，與主模塊連接的三態(tài)緩沖器的使能端和輸入端連接該主模塊的發(fā)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(tài)緩沖器的使能端和輸入端連接各子模塊的發(fā)送管腳，輸出端連接第二ttl總線。

在本發(fā)明的在一個優(yōu)選例中，三態(tài)緩沖器的輸出是低電平或者高阻態(tài)。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(xiàn)低電平；當輸入端和使能端為高電平時，輸出端呈現(xiàn)高阻態(tài)。

本發(fā)明實施方式與現(xiàn)有技術(shù)相比，至少具有以下區(qū)別和效果：

本發(fā)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(shè)置三態(tài)緩沖器，具有增強信號作用，使請求信號能夠同時發(fā)送至所有子模塊。在所有子模塊與第二ttl總線之間分別設(shè)置三態(tài)緩沖器，具有三態(tài)輸出功能，使發(fā)生響應(yīng)的子模塊發(fā)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(tài)。只有當發(fā)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(shù)據(jù)傳輸速率完全取決于三態(tài)門的響應(yīng)，傳輸延遲時間短，電路工作速率高，同時三態(tài)門是有源器件，可以增加電路的驅(qū)動。

可以理解，在本發(fā)明范圍內(nèi)中，本發(fā)明的上述各技術(shù)特征和在下文(如實施方式和例子)中具體描述的各技術(shù)特征之間都可以互相組合，從而構(gòu)成新的或優(yōu)選的技術(shù)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(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是三態(tài)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(shù)細節(jié)。但是，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，即使沒有這些技術(shù)細節(jié)和基于以下各實施方式的種種變化和修改，也可以實現(xiàn)本申請所要求保護的技術(shù)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(jié)型晶體管)，晶體三極管和電阻構(gòu)成，具有速度快的特點。

第一ttl總線，指連接主模塊發(fā)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(fā)送管腳的線路。

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

tx管腳，即發(fā)送管腳。

rx管腳，即接收管腳。

以下對本申請的部分創(chuàng)新點進行說明：

為了解決硬件電路通訊中總線上子模塊數(shù)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(fā)送的請求信號和子模塊發(fā)送的反饋信號獨立并行傳輸，不會產(chǎn)生互相干擾.

此外，在各模塊的發(fā)送端設(shè)置有三態(tài)緩沖器作為緩沖電路。三態(tài)緩沖器是有源器件，具有三態(tài)使能功能，可以增加主模塊的驅(qū)動力，以及實現(xiàn)子模塊的輸出反饋功能。與主模塊連接的三態(tài)緩沖器的使能端和輸入端連接該主模塊的發(fā)送管腳，輸出端連接第一ttl總線。與子模塊連接的三態(tài)緩沖器的使能端和輸入端連接該子模塊的發(fā)送管腳，輸出端連接第二ttl總線，發(fā)生響應(yīng)的子模塊輸出高電平或者低電平均可以經(jīng)三態(tài)緩沖器同步輸出。其他未響應(yīng)的子模塊發(fā)送管腳為高阻態(tài)，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(shù)量。

進一步地，在上述連接方式中三態(tài)緩沖器雖然使用的是三態(tài)緩沖器，但實際的輸出是低電平或者高阻態(tài)兩種狀態(tài)。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(xiàn)低電平；當輸入端和使能端為高電平時，輸出端呈現(xiàn)高阻態(tài)。

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(tài)。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(xiàn)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(fā)生響應(yīng)的子模塊輸出低電平時，三態(tài)緩沖器的輸入端和使能端為低電平，三態(tài)緩沖器導(dǎo)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(fā)送的低電平信號；

發(fā)生響應(yīng)的子模塊輸出高電平時，三態(tài)緩沖器的輸入端和使能端為高電平，三態(tài)緩沖器輸出高阻態(tài)，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(xiàn)高電平，所以主模塊的接收管腳為高電平。

因此，三態(tài)緩沖器的使能輸出功能可以將發(fā)生響應(yīng)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(xiàn)對其他子模塊的電路隔離，進一步實現(xiàn)對總線上子模塊數(shù)量擴展。

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式作進一步地詳細描述。

本發(fā)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(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，包括：第一ttl總線和第二ttl總線；電阻；

主模塊，包括發(fā)送管腳tx和接收管腳rx，用于發(fā)送請求信號和接收反饋信號；

多個子模塊，分別包括發(fā)送管腳tx和接收管腳rx，用于接收請求信號和發(fā)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(shè)置有三態(tài)緩沖器，三態(tài)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(shè)置有三態(tài)緩沖器，三態(tài)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(fā)送的請求信號經(jīng)三態(tài)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(tài)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(fā)生響應(yīng)。

當所有子模塊都沒有響應(yīng)時，各子模塊的輸出管腳呈現(xiàn)高電平，所以三態(tài)緩沖器的輸入端和使能端為高電平，輸出端處于高阻態(tài)。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(xiàn)高電平，所以主模塊的接收管腳為高電平。

當其中一個發(fā)生響應(yīng)時，其他不發(fā)生響應(yīng)的子模塊tx管腳均為高電平，經(jīng)三態(tài)緩沖器輸出為高阻態(tài)。該響應(yīng)的子模塊的tx管腳會發(fā)出一個反饋信號：

發(fā)生響應(yīng)的子模塊輸出低電平時，三態(tài)緩沖器的輸入端和使能端為低電平，三態(tài)緩沖器導(dǎo)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(fā)送的低電平信號；

發(fā)生響應(yīng)的子模塊輸出高電平時，三態(tài)緩沖器的輸入端和使能端為高電平，三態(tài)緩沖器輸出高阻態(tài)，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(xiàn)高電平，所以主模塊的接收管腳為高電平。

因此，三態(tài)緩沖器的使能輸出功能可以將發(fā)生響應(yīng)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(xiàn)對其他子模塊的電路隔離，進一步實現(xiàn)對總線上子模塊數(shù)量擴展。

在本發(fā)明的一個實施例中，三態(tài)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(xiàn)出高阻態(tài)；當oe腳為低電平時，輸出y與輸入a電平相同。

在本發(fā)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(shù)據(jù)發(fā)送時，子模塊1和子模塊2的tx管腳為高電平，經(jīng)過三態(tài)緩沖器之后輸出呈現(xiàn)高阻態(tài)，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(xiàn)高電平狀態(tài)；

當子模塊1有數(shù)據(jù)發(fā)送到主模塊:

首先，子模塊2沒有數(shù)據(jù)發(fā)送時，由于子模塊2的tx管腳為高電平，經(jīng)過三態(tài)緩沖器之后，輸出呈現(xiàn)高阻狀態(tài)，因此，子模塊2的tx管腳不會對總線數(shù)據(jù)產(chǎn)生干擾。

其次，子模塊1的tx管腳拉高時，雖然經(jīng)過三態(tài)緩沖器之后的輸出呈現(xiàn)高阻態(tài)，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(tài)緩沖器使能，三態(tài)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?？偩€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(shù)據(jù)準確無誤的發(fā)送給主模塊。

由于增加的三態(tài)緩沖在oe輸入端為高電平時，輸出呈現(xiàn)高阻態(tài)，因此子模塊沒有發(fā)生響應(yīng)時，不會對總線造成任何干擾。因此，可以實現(xiàn)總線上子模塊地數(shù)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(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)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(guān)系或者順序。而且，術(shù)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(shè)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(shè)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(shè)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(jù)某要素執(zhí)行某行為，則是指至少根據(jù)該要素執(zhí)行該行為的意思，其中包括了兩種情況：僅根據(jù)該要素執(zhí)行該行為、和根據(jù)該要素和其它要素執(zhí)行該行為。

在本發(fā)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(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明的上述講授內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)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。