專利名稱：嵌入式無源可控自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)切換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及網(wǎng)絡(luò)器件，更具體地說，涉及一種嵌入式無源可控自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)切換器。
背景技術(shù)：
在網(wǎng)絡(luò)通信中，RS-485標(biāo)準(zhǔn)總線具有高速長(zhǎng)距離傳遞信息的優(yōu)勢(shì)(用100Kbps的速度傳遞信息可達(dá)1200m，若采用近距離傳遞信息，12m以內(nèi)傳送信息速率可達(dá)10Mbps)，在分布式集散系統(tǒng)中，分散的信號(hào)采集、控制系統(tǒng)、樓宇管理系統(tǒng)、工程局域網(wǎng)中都具有廣泛的應(yīng)用。
由于RS-485具有N對(duì)N雙向傳遞的特點(diǎn)，大多工程技術(shù)人員都樂意采用總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)聯(lián)網(wǎng)，但隨著結(jié)點(diǎn)的增加，信息傳遞將受到485器件扇出極限的限制，盡管可以采用中繼技術(shù)，但信道無法避免受到總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)固有瓶頸效應(yīng)的威脅，整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性隨著結(jié)點(diǎn)的增加明顯下降。從提高性價(jià)比的角度來看，與其采用中繼器構(gòu)成總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不是最理想的選擇。構(gòu)成如圖1所示的樹—總線鏈?zhǔn)酵負(fù)浣Y(jié)構(gòu)是更好的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，但是就目前使用的節(jié)點(diǎn)來說，由于缺乏必要的轉(zhuǎn)換器件，不能直接構(gòu)成樹—總線鏈?zhǔn)酵負(fù)浣Y(jié)構(gòu)。這就極大地限制了網(wǎng)絡(luò)性能的改善。
于是，在本領(lǐng)域中就需要一種能夠使得網(wǎng)絡(luò)可以配置成樹—總線鏈?zhǔn)酵負(fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)器件。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的的目的是提供一種夠使得網(wǎng)絡(luò)可以配置成樹—總線鏈?zhǔn)酵負(fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)器件，更具體的說，是提供一種嵌入式無源可控自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)切換器。
根據(jù)本實(shí)用新型，提供一種嵌入式無源可控自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)切換器，用于一無源可控自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中，該切換器包括兩個(gè)控制端R和S；一控制單元，與所述控制端R、S相連，根據(jù)從控制端R、S接收的信號(hào)產(chǎn)生控制信號(hào)；一時(shí)鐘單元，與所述控制單元相連，接收所述控制單元產(chǎn)生的控制信號(hào)并根據(jù)該信號(hào)產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)；一分頻延時(shí)單元，與所述控制單元和所述時(shí)鐘單元相連，接收所述控制單元產(chǎn)生的控制信號(hào)和所述時(shí)鐘單元產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行分頻延時(shí)；兩個(gè)輸入端I和I、兩個(gè)輸出端O和O，所述兩個(gè)輸入端I和I以及兩個(gè)輸出端O和O連接一模擬開關(guān)，并通過模擬開關(guān)與分頻延時(shí)單元相連。
根據(jù)本實(shí)用新型的一實(shí)施例，所述時(shí)鐘單元包括由第一與非門G1和第二與非門G2、電阻R1和電容C7組成的多諧振蕩器，其中第一與非門G1的兩個(gè)輸入端、電阻R1的一端以及電容C7的一端相連接；第一與非門G1的輸出端與電阻R1的另一端相連，且連接到第二與非門G2的一輸入端，第二與非門G2的另一輸入端連接到控制端S；第二與非門G2的輸出端與電容C7的另一端相連，并連接到所述分頻時(shí)鐘單元。
根據(jù)本實(shí)用新型的一實(shí)施例，所述分頻延時(shí)單元包括一計(jì)數(shù)器和由第三與非門G3和第四與非門G4組成的電路，其中所述計(jì)數(shù)器接收來自所述時(shí)鐘單元的輸出，該計(jì)數(shù)器的輸出連接到第三與非門G3的一個(gè)輸入端，第三與非門G3的另一個(gè)輸入端連接到控制端S，第三與非門G3的輸出端連接到第四與非門G4的一輸入端；第四與非門G4的另一輸入端連接到控制端R，第四與非門G4的輸出端通過模擬開關(guān)連接到兩個(gè)輸入端I和I以及兩個(gè)輸出端O和O。
根據(jù)本實(shí)用新型的一實(shí)施例，所述模擬開關(guān)為包括兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管M1和M2，兩個(gè)管的柵極相連，且一同連接到第四與非門G4的輸出，第一場(chǎng)效應(yīng)管M1的源極和漏極分別接第一輸入端I和第一輸出端O，而第二場(chǎng)效應(yīng)管M2的源極和漏極分別接第二輸入端I和第二輸出端O。
根據(jù)本實(shí)用新型的一實(shí)施例，所述控制單元包括由第一與非門G1和第二與非門G2、電阻R1和電容C7組成的多諧振蕩器、由第三與非門G3和第四與非門G4組成的電路以及由第一場(chǎng)效應(yīng)管M1和第二場(chǎng)效應(yīng)關(guān)M2組成的模擬開關(guān)。
本實(shí)用新型還包括一能源轉(zhuǎn)換電路，可從信號(hào)中獲取能源，該電路包括相互并聯(lián)的第一二極管D1和第二二極管D2，其中第一二極管D1負(fù)極與第一輸入端I相連，正極與第二輸入端I相連，第二二極管D2負(fù)極與第二輸入端I相連，正極與第一輸入端I相連，且其中第一二極管D1的負(fù)極與第一輸入端I之間還連接有電容C1，第一二極管D1的正極和第二二極管D2的負(fù)極之間還連接有電容C2；相互并聯(lián)的第三二極管D3和第四二極管D4，其中第四二極管D4負(fù)極與第一輸出端O相連，正極與第二輸出端O相連，第三二極管D3負(fù)極與第二輸出端O相連，正極與第一輸出端O相連，且其中第四二極管D4的負(fù)極與第一輸出端O之間還連接有電容C4，第四二極管D4的正極和第三二極管D3的負(fù)極之間還連接有電容C3；第五二極管D5，負(fù)極連接到第二輸入端I，正極連接到第六二極管D6的正極，第六二極管D6的負(fù)極連接到第二輸出端O；第二二極管D2的負(fù)極與第五二極管D5、第六二極管D6的正極之間連接有電容C5；第七二極管D7，正極連接電源V，負(fù)極連接到第二二極管D2和第三二極管D3的負(fù)極。
采用本實(shí)用新型的技術(shù)方案，可以將該種嵌入式無源可控自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)切換器嵌入到網(wǎng)絡(luò)上的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)，從而形成樹—總線鏈?zhǔn)酵負(fù)浣Y(jié)構(gòu)，可解決傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中故障診斷、隔離的困難，確保整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的暢通。


本實(shí)用新型的上述的以及其他的特征、性質(zhì)和優(yōu)勢(shì)將通過
以下結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例的描述而變得更加明顯，附圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同的特征，其中，圖1是樹—總線鏈?zhǔn)酵負(fù)浣Y(jié)構(gòu)的示意圖；圖2是本實(shí)用新型的嵌入式無源可控自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)切換器的結(jié)構(gòu)框圖；圖3是該切換器的邏輯圖；圖4是該切換器的時(shí)序圖；圖5是該切換器的開關(guān)邏輯表；圖6是該切換器的電路圖；圖7是用于該切換器的能源轉(zhuǎn)換電路的電路圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案。
首先參考圖2，其示出了本實(shí)用新型的嵌入式無源可控自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)切換器的一個(gè)實(shí)施例，用于一無源可控自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中，該切換器100包括兩個(gè)控制端R和S；一控制單元102，與控制端R、S相連，根據(jù)從控制端R、S接收的信號(hào)產(chǎn)生控制信號(hào)；一時(shí)鐘單元104，與控制單元102相連，接收控制單元102產(chǎn)生的控制信號(hào)并根據(jù)該信號(hào)產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)；一分頻延時(shí)單元106，與控制單元102和時(shí)鐘單元104相連，接收控制單元102產(chǎn)生的控制信號(hào)和時(shí)鐘單元104產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行分頻延時(shí)；兩個(gè)輸入端I和I、兩個(gè)輸出端O和O，兩個(gè)輸入端I和I以及兩個(gè)輸出端O和O連接一模擬開關(guān)108，并通過模擬開關(guān)與分頻延時(shí)單元106相連。
該切換器在設(shè)計(jì)時(shí)考慮到在網(wǎng)絡(luò)中，大多數(shù)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障是斷電、關(guān)機(jī)等原因造成，其結(jié)果大多使輸出到控制端R、S端為“0”信號(hào)狀態(tài)，所以控制信號(hào)R、S定義為正邏輯控制，即正電壓輸出為“1”，零電壓輸出為“0”，模擬開關(guān)為無極性純電阻型，開狀態(tài)時(shí)輸入端I和輸出端O之間電阻RC＜1Ω，斷開狀態(tài)時(shí)輸入端I和輸出端O之間電阻RO＞1010Ω。該切換器的邏輯符號(hào)如圖3所示。
下面首先結(jié)合圖6說明本實(shí)用新型的切換器的電路圖，參考圖6可見，在該實(shí)施例中，時(shí)鐘單元104包括由第一與非門G1和第二與非門G2、電阻R1和電容C7組成的多諧振蕩器，其中第一與非門G1的兩個(gè)輸入端、電阻R1的一端以及電容C7的一端相連接；第一與非門G1的輸出端與電阻R1的另一端相連，且連接到第二與非門G2的一輸入端，第二與非門G2的另一輸入端連接到控制端S；第二與非門G2的輸出端與電容C7的另一端相連，并連接到所述分頻時(shí)鐘單元。
分頻延時(shí)單元106包括一計(jì)數(shù)器和由第三與非門G3和第四與非門G4組成的電路，其中計(jì)數(shù)器接收來自時(shí)鐘單元104的輸出，更具體地說，是第二與非門G2的輸出，該計(jì)數(shù)器的輸出連接到第三與非門G3的一個(gè)輸入端，第三與非門G3的另一個(gè)輸入端連接到控制端S，第三與非門G3的輸出端連接到第四與非門G4的一輸入端；第四與非門G4的另一輸入端連接到控制端R，第四與非門G4的輸出端通過模擬開關(guān)連接到兩個(gè)輸入端I和I以及兩個(gè)輸出端O和O。
模擬開關(guān)108包括兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管M1和M2，兩個(gè)管的柵極相連，且一同連接到第四與非門G4的輸出，第一場(chǎng)效應(yīng)管M1的源極和漏極分別接第一輸入端I和第一輸出端O，而第二場(chǎng)效應(yīng)管M2的源極和漏極分別接第二輸入端I和第二輸出端O。
圖6所示的實(shí)施例中，控制單元102是一個(gè)組合的電路，包括由第一與非門G1和第二與非門G2、電阻R1和電容C7組成的多諧振蕩器、由第三與非門G3和第四與非門G4組成的電路以及由第一場(chǎng)效應(yīng)管M1和第二場(chǎng)效應(yīng)關(guān)M2組成的模擬開關(guān)。
下面結(jié)合圖4所示的時(shí)序圖和圖5所示的開關(guān)邏輯圖說明該切換器的工作邏輯，本實(shí)用新型的切換器的開關(guān)邏輯如圖5所示，具體如下控制端S為“1”，控制端R為“0”電平時(shí)，經(jīng)過時(shí)間t(參考時(shí)序圖圖4)將模擬開關(guān)的場(chǎng)效應(yīng)管M1、M2導(dǎo)通即輸入端I和輸出端O、輸入端I與輸出端O之間電阻＜1Ω，若R為“1”電平，則與非門G1輸出為0，管M1、M2阻斷，源漏之間電阻為∞，即輸入端I和輸出端O、輸入端I與輸出端O之間電阻為∞，R端為“0”，S端亦為“0”時(shí)，與非門G1、G2組成的多諧振蕩器提供給計(jì)數(shù)器CR CLK時(shí)鐘，經(jīng)14級(jí)分頻后，輸出一延時(shí)后的高電平，經(jīng)與非門G3、G4組合邏輯電路到管M1、M2的柵級(jí)，使M1、M2導(dǎo)通。
通常，網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障后一般都無法為上述的切換器繼續(xù)提供能源，因此本實(shí)用新型的切換器自備了能源轉(zhuǎn)換電路，其可以從出入端或者輸出端得到能源，換言之也是從主機(jī)和從機(jī)的信號(hào)中取得能源，圖7示出了本實(shí)用新型的切換器的一能源轉(zhuǎn)換電路，在無源的狀態(tài)下可利用RS-485差分信號(hào)進(jìn)行能源轉(zhuǎn)換。由于考慮到從信號(hào)中獲取能源會(huì)在每個(gè)結(jié)點(diǎn)配置時(shí)增加了信道的負(fù)載，所以同時(shí)也配備了有源供電方案，使得無源工作狀態(tài)僅在結(jié)點(diǎn)機(jī)故障狀態(tài)時(shí)被激活，鑒于故障幾率一般都在千分之幾的數(shù)量級(jí)，至少有二個(gè)二級(jí)管的串聯(lián)后再并接于信道二端，因而對(duì)差分輸入的RS-485標(biāo)準(zhǔn)不可能給信道帶來災(zāi)難性的后果。參考圖7，可見本實(shí)用新型的能源轉(zhuǎn)換電路的具體電路圖，該電路包括相互并聯(lián)的第一二極管D1和第二二極管D2，其中第一二極管D1負(fù)極與第一輸入端I相連，正極與第二輸入端I相連，第二二極管D2負(fù)極與第二輸入端I相連，正極與第一輸入端I相連，且其中第一二極管D1的負(fù)極與第一輸入端I之間還連接有電容C1，第一二極管D1的正極和第二二極管D2的負(fù)極之間還連接有電容C2；相互并聯(lián)的第三二極管D3和第四二極管D4，其中第四二極管D4負(fù)極與第一輸出端O相連，正極與第二輸出端O相連，第三二極管D3負(fù)極與第二輸出端O相連，正極與第一輸出端O相連，且其中第四二極管D4的負(fù)極與第一輸出端O之間還連接有電容C4，第四二極管D4的正極和第三二極管D3的負(fù)極之間還連接有電容C3；第五二極管D5，負(fù)極連接到第二輸入端I，正極連接到第六二極管D6的正極，第六二極管D6的負(fù)極連接到第二輸出端O；第二二極管D2的負(fù)極與第五二極管D5、第六二極管D6的正極之間連接有電容C5；第七二極管D7，正極連接電源V，負(fù)極連接到第二二極管D2和第三二極管D3的負(fù)極。
采用本實(shí)用新型的技術(shù)方案，可以將該種嵌入式無源可控自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)切換器嵌入到網(wǎng)絡(luò)上的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)，從而形成樹—總線鏈?zhǔn)酵負(fù)浣Y(jié)構(gòu)，可解決傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中故障診斷、隔離的困難，確保整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的暢通，同時(shí)，本實(shí)用新型的切換器中包括有能源轉(zhuǎn)換電路，能在節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)從信號(hào)中獲取能源，以保證節(jié)點(diǎn)正常工作。
上述實(shí)施例是提供給熟悉本領(lǐng)域內(nèi)的人員來實(shí)現(xiàn)或使用本實(shí)用新型的，熟悉本領(lǐng)域的人員可在不脫離本實(shí)用新型的發(fā)明思想的情況下，對(duì)上述實(shí)施例做出種種修改或變化，因而本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不被上述實(shí)施例所限，而應(yīng)該是符合權(quán)利要求書提到的創(chuàng)新性特征的最大范圍。
權(quán)利要求1.一種嵌入式無源可控自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)切換器，用于一無源可控自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中，其特征在于，包括兩個(gè)控制端(R)和(S)；一控制單元，與所述控制端(R)、(S)相連，根據(jù)從控制端(R)、(S)接收的信號(hào)產(chǎn)生控制信號(hào)；一時(shí)鐘單元，與所述控制單元相連，接收所述控制單元產(chǎn)生的控制信號(hào)并根據(jù)該信號(hào)產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)；一分頻延時(shí)單元，與所述控制單元和所述時(shí)鐘單元相連，接收所述控制單元產(chǎn)生的控制信號(hào)和所述時(shí)鐘單元產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行分頻延時(shí)；兩個(gè)輸入端(I)和(I)、兩個(gè)輸出端(O)和(O)，所述兩個(gè)輸入端(I)和(I)以及兩個(gè)輸出端(O)和(O)連接一模擬開關(guān)，并通過模擬開關(guān)與分頻延時(shí)單元相連。
2.如權(quán)利要求1所述的切換器，其特征在于，所述時(shí)鐘單元包括由第一與非門(G1)和第二與非門(G2)、電阻(R1)和電容(C7)組成的多諧振蕩器，其中第一與非門(G1)的兩個(gè)輸入端、電阻(R1)的一端以及電容(C7)的一端相連接；第一與非門(G1)的輸出端與電阻(R1)的另一端相連，且連接到第二與非門(G2)的一輸入端，第二與非門(G2)的另一輸入端連接到控制端(S)；第二與非門(G2)的輸出端與電容(C7)的另一端相連，并連接到所述分頻時(shí)鐘單元。
3.如權(quán)利要求1所述的切換器，其特征在于，所述分頻延時(shí)單元包括一計(jì)數(shù)器和由第三與非門(G3)和第四與非門(G4)組成的電路，其中所述計(jì)數(shù)器接收來自所述時(shí)鐘單元的輸出，該計(jì)數(shù)器的輸出連接到第三與非門(G3)的一個(gè)輸入端，第三與非門(G3)的另一個(gè)輸入端連接到控制端(S)，第三與非門(G3)的輸出端連接到第四與非門(G4)的一輸入端；第四與非門(G4)的另一輸入端連接到控制端(R)，第四與非門(G4)的輸出端通過模擬開關(guān)連接到兩個(gè)輸入端(I)和(I)以及兩個(gè)輸出端(O)和(O)。
4.如權(quán)利要求1所述的切換器，其特征在于，所述模擬開關(guān)為包括兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管(M1)和(M2)，兩個(gè)管的柵極相連，且一同連接到第四與非門(G4)的輸出，第一場(chǎng)效應(yīng)管(M1)的源極和漏極分別接第一輸入端(I)和第一輸出端(O)，而第二場(chǎng)效應(yīng)管(M2)的源極和漏極分別接第二輸入端(I)和第二輸出端(O)。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的切換器，其特征在于，所述控制單元包括由第一與非門(G1)和第二與非門(G2)、電阻(R1)和電容(C7)組成的多諧振蕩器、由第三與非門(G3)和第四與非門(G4)組成的電路以及由第一場(chǎng)效應(yīng)管(M1)和第二場(chǎng)效應(yīng)關(guān)(M2)組成的模擬開關(guān)。
6.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的切換器，其特征在于，還包括一能源轉(zhuǎn)換電路，可從信號(hào)中獲取能源，該電路包括相互并聯(lián)的第一二極管(D1)和第二二極管(D2)，其中第一二極管(D1)負(fù)極與第一輸入端(I)相連，正極與第二輸入端(I)相連，第二二極管(D2)負(fù)極與第二輸入端(I)相連，正極與第一輸入端(I)相連，且其中第一二極管(D1)的負(fù)極與第一輸入端(I)之間還連接有電容(C1)，第一二極管(D1)的正極和第二二極管(D2)的負(fù)極之間還連接有電容(C2)；相互并聯(lián)的第三二極管(D3)和第四二極管(D4)，其中第四二極管(D4)負(fù)極與第一輸出端(O)相連，正極與第二輸出端(O)相連，第三二極管(D3)負(fù)極與第二輸出端(O)相連，正極與第一輸出端(O)相連，且其中第四二極管(D4)的負(fù)極與第一輸出端(O)之間還連接有電容(C4)，第四二極管(D4)的正極和第三二極管(D3)的負(fù)極之間還連接有電容(C3)；第五二極管(D5)，負(fù)極連接到第二輸入端(I)，正極連接到第六二極管(D6)的正極，第六二極管(D6)的負(fù)極連接到第二輸出端(O)；第二二極管(D2)的負(fù)極與第五二極管(D5)、第六二極管(D6)的正極之間連接有電容(C5)；第七二極管(D7)，正極連接電源V，負(fù)極連接到第二二極管(D2)和第三二極管(D3)的負(fù)極。
專利摘要本實(shí)用新型揭示了一種嵌入式無源可控自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)切換器，用于無源可控自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中，該切換器包括兩個(gè)控制端R和S；控制單元，與控制端R、S相連，根據(jù)從控制端R、S接收的信號(hào)產(chǎn)生控制信號(hào)；時(shí)鐘單元，與控制單元相連，接收控制單元產(chǎn)生的控制信號(hào)并根據(jù)該信號(hào)產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)；分頻延時(shí)單元，與控制單元和時(shí)鐘單元相連，接收控制單元產(chǎn)生的控制信號(hào)和時(shí)鐘單元產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行分頻延時(shí)；兩個(gè)輸入端I和
文檔編號(hào)H04L12/24GK2792038SQ20052004086
公開日2006年6月28日 申請(qǐng)日期2005年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月15日
發(fā)明者顧鎮(zhèn), 周明潤(rùn), 鮑仁敏 申請(qǐng)人:上海師范大學(xué)