CN105991160B - 一种信号处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及通信电路领域，尤其涉及一种信号处理装置，用以在RS‑485接口电路反接情况下实现正常通信。本发明实施例中，转换模块根据RS‑485接口电路的正端口或负端口输出的第一信号的跳变情况生成第一脉冲序列并输出，且第一脉冲序列中的每个脉冲依序对应第一信号中的一个信号跳变边沿，且第一脉冲序列中的所有脉冲均为同相脉冲，即无论RS‑485接口电路是正接还是反接，均可通过将接收到的第一信号转换为第一脉冲序列，接着依据第一脉冲序列，恢复出RS‑485接口电路正接状态下正确的通信数据信息，从而实现了在RS‑485接口电路反接情况下可以正常通信的目的，进一步提高了通信的可靠性。

Description

一种信号处理装置

技术领域

本发明实施例涉及通信电路领域，尤其涉及一种信号处理装置。

背景技术

RS-485接口电路是一种公知的串行数字通信系统，其由于速度快和对噪声的鲁棒性而被广泛地用于各种领域。例如，RS-485通信系统被广泛地用于可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，简称PLC)系统中控制设备之间的数据传输。RS-485接口电路的引脚有AB极性之分，通信时通过差分接口输出的差分信号实现数据传输，因而RS-485接口电路的通信端子和电缆必须按相同的极性连接，即按A-A、B-B连接。然而在组网施工中非常容易出现A、B端反接而导致的通信不成功的问题，严重影响现场的施工效率。

协议规定RS-485接口电路正接时的通信数据有以下特点：在不输出通信数据时输出高电平，通信数据传输过程中起始位和结束位都是高电平，且单次通信数据传输过程最长位宽只有12位，因此即使通信数据传输过程中一直输出低电平，最多也仅保持12位的低电平。因此，当RS-485接口电路正接时，在一个大于12位数据传输时间的时间段内持续处于高电平，若当RS-485接口电路反接时，则在一个大于12位数据传输时间的时间段内持续处于低电平。基于该特点，现有技术通过判断RS-485接口电路接口传输的数据长时间处于高电平还是低电平来确定当前RS-485接口电路是正接还是反接。

但是上述技术方案中只能解决点对点的RS-485接口电路连接，当RS-485接口电路为点对多的总线式连接，即一个RS-485接口电路同时连接多个负载时，且当大量负载中，只有某一小部分反接时，由于大量正接负载的高电平驱动，因而会导致反接的小部分负载在通信时电平不能完全翻转，从而影响到RS-485接口电路对高电平和低电平的正确判定。

举一个例子，假设一个RS-485接口电路接口同时连接20个负载，其中19个正接，1个反接。当该RS-485接口电路传输5V的高电平时，正接的负载应输出5V高电平，而反接的负载应将该电平信号完全反转，从而输出-5V的低电平。而由于19个正接负载会默认把RS-485接口电路总线强制拉高，从而使此时反接的负载无法把信号完全翻转，其效果就是当正接的负载输出5V高电平时，反接的负载仅能输出2V的低电平。此时，按现有技术的判决原理，在接收到0V以下的低电平时才能逻辑判断为0，否则均逻辑判断为1。可见，此时，现有技术无法正确区分出正接和反接的负载，从而无法进行后续处理。

综上所述，亟需一种信号处理装置，用以在RS-485接口电路反接情况下实现正常通信。

发明内容

本发明实施例提供一种信号处理装置，用以在RS-485接口电路反接情况下实现正常通信。

本发明实施例提供一种信号处理装置，包括：转换模块和恢复模块，转换模块的输入端连接RS-485接口电路的正端口或负端口，转换模块的输出端连接恢复模块的输入端，恢复模块的输出端连接处理器；

转换模块用于根据RS-485接口电路的正端口或负端口输出的第一信号的跳变情况生成第一脉冲序列并输出，第一脉冲序列中的所有脉冲均为同相脉冲，第一脉冲序列中的每个脉冲依序对应第一信号中的一个信号跳变边沿；

恢复模块用于根据第一脉冲序列生成第二信号并输出，第二信号中的每个信号跳变边沿依序对应第一脉冲序列中的一个脉冲。

较佳的，转换模块具体包括：与RS-485接口电路的正端口或负端口连接的隔直单元，与隔直单元连接的整流单元，与整流单元连接的隔离单元，隔离单元的输出端连接恢复模块；

隔直单元用于根据第一信号的跳变情况生成第二脉冲序列并输出，第二脉冲序列中的每个脉冲依序对应第一信号中的一个信号跳变边沿，第二脉冲序列中的每个脉冲的跳变边沿与第一信号中的对应的信号的跳变边沿同向；

整流单元用于将第二脉冲序列中的负向脉冲取反或将第二脉冲序列中的正向脉冲取反，得到第三脉冲序列，第三脉冲序列中的所有脉冲均为同相脉冲；

隔离单元用于根据第三脉冲序列得到第一脉冲序列并输出。

较佳的，隔直单元具体包括第一电容和第一电阻；

第一电容的一端连接RS-485接口电路的正端口或负端口，另一端连接第一电阻；第一电阻的一端连接第一电容，另一端接地；

第一电阻与第一电容之间的一个连接点为隔直单元的第一输出端，第一电阻的接地端为隔直单元的第二输出端。

较佳的，整流单元为整流桥；

整流桥的第一输入端和第二输入端分别连接隔直单元的第一输出端和第二输出端，整流桥的第三输出端和第四输出端分别连接隔离单元的第三输入端和第四输入端。

较佳的，隔离单元为光电耦合电路或可控开关电路。

较佳的，恢复模块包括D触发器；

D触发器的CP管脚连接转换模块的输出端，D触发器的QN管脚连接处理器，D触发器的D管脚与QN管脚连接；

在D触发器的CP管脚输入的信号的上升沿或下降沿，QN管脚的输出信号发生跳变。

较佳的，恢复模块还包括复位单元，复位单元的输入端连接转换模块的输出端，复位单元的输出端连接D触发器的复位管脚；

复位单元用于：

在转换模块的输出端输出高电平时，向D触发器的复位管脚输出高电平，以使D触发器工作；

在转换模块的输出端输出低电平且保持的时间长度不大于第一时长时，向D触发器的复位管脚输出高电平，以使D触发器工作；其中，第一时长大于或等于R485传输12位数据所需的时间长度；

在转换模块的输出端输出低电平且保持的时间长度大于第一时长时，向D触发器的复位管脚输出低电平，以使D触发器复位。

较佳的，复位单元具体包括二极管、第二电容、第二电阻；

第二电容与第二电阻并联，第二电容与第二电阻相连接的第一端与D触发器的复位管脚连接，且连接二极管的负极，二极管的正极连接转换模块的输出端；

第二电容与第二电阻相连接的第二端接地，在接地端与转换模块的输出端之间连接有第三电阻；

在转换模块的输出端输出高电平时，二极管导通，第二电容充电，向D触发器的复位管脚输出高电平；在转换模块的输出端输出低电平时，二极管关断，第二电容通过第二电阻对地放电，向D触发器的复位管脚输出高电平；

第二电阻的阻值保证第二电容被充电为高电平之后的保持时间为第一时长。

较佳的，还包括处理器，处理器用于根据恢复模块输出的第二信号进行处理。

本发明实施例中，信号处理装置包括转换模块和恢复模块，转换模块的输入端连接RS-485接口电路的正端口或负端口，转换模块的输出端连接恢复模块的输入端，恢复模块的输出端连接处理器；转换模块用于根据RS-485接口电路的正端口或负端口输出的第一信号的跳变情况生成第一脉冲序列并输出，第一脉冲序列中的所有脉冲均为同相脉冲，第一脉冲序列中的每个脉冲依序对应第一信号中的一个信号跳变边沿；恢复模块用于根据第一脉冲序列生成第二信号并输出，第二信号中的每个信号跳变边沿依序对应第一脉冲序列中的一个脉冲。

由于转换模块根据RS-485接口电路的正端口或负端口输出的第一信号的跳变情况生成第一脉冲序列并输出，且第一脉冲序列中的每个脉冲依序对应第一信号中的一个信号跳变边沿，且第一脉冲序列中的所有脉冲均为同相脉冲，因此第一脉冲序列仅描述第一信号中信号发生跳变的时序信息，并不反映第一信号中的跳变边沿的跳变方向，此时即忽略了RS-485接口电路反接状况下所产生的跳变方向与RS-485接口电路正接情况下所产生的跳变方向相反的情况，即无论RS-485接口电路正接还是反接，转换模块均可通过第一脉冲序列描述该第一信号中的信号发生跳变的时序信息。进一步由于恢复模块根据第一脉冲序列生成第二信号并输出，第二信号中的每个信号跳变边沿依序对应第一脉冲序列中的一个脉冲，即恢复模块基于RS-485接口电路传输数据的特性，即传输通信数据时，起始位和结束位均为高电平，不传输通信数据期间RS-485接口电路输出高电平，进一步依据该第一脉冲序列所描述的信号发生跳变的时序信息，从而可生成RS-485接口电路正接状态下正确的通信数据信息，即第二信号。

可见，无论RS-485接口电路是正接还是反接，本发明实施例均可通过将接收到的第一信号转换为描述第一信号中信号发生跳变的时序信息的第一脉冲序列，接着依据上述RS-485接口电路传输数据的特性和第一脉冲序列，恢复出RS-485接口电路正接状态下正确的通信数据信息，从而实现了在RS-485接口电路反接情况下可以正常通信的目的，进一步提高了通信的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例适用的一种系统架构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种RS-485接口电路正接时传输通信数据的示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种RS-485接口电路正接时传输通信数据的示意图；

图4为本发明实施例提供的一种信号处理装置的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的另一种信号处理装置的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种信号处理装置信号处理流程示意图；

图7为本发明实施例提供的另一种信号处理装置信号处理流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例中所提到的一个脉冲或信号的跳变边沿与另一个脉冲或信号的跳变边沿“同向”，是指该两个脉冲或信号的边沿均为上升沿或均为下降沿，即边沿的跳变的方向相同。本发明实施例中所提到的“同相”脉冲，是指脉冲的相位相同。

本发明实施例中处理器的发送管脚(T管脚)与RS-485接口电路的发送管脚(T管脚)连接，处理器的方向管脚(D管脚)与RS-485接口电路的方向管脚(D管脚)连接，而本发明实施例中的第一RS-485接口电路的接收管脚(R管脚)悬空，本发明实施例中的信号处理装置一端连接RS-485芯片的正端口或负端口，另一端连接处理器的接收管脚(R管脚)，以使本发明实施例中通过RS-485芯片接收到的数据必须经过本发明实施例提供的信号处理装置的处理，才能传输到处理器的接收管脚(R管脚)。

如图1所示，本发明实施例适用的一种系统架构示意图。本发明实施例可用于一个RS-485接口电路仅连接一个负载，即点对点的连接方式，也可适用于点对多的连接方式，即一个RS-485接口电路连接多个负载。

图1示例性示出一个RS-485接口电路同时连接两个负载的示意图，如图1所示，包括第一处理器101，与第一处理器101连接的第一RS-485接口电路102，具体的，第一处理器101的发送管脚(T管脚)与第一RS-485接口电路的发送管脚(T管脚)连接，第一处理器101的方向管脚(D管脚)与第一RS-485接口电路的方向管脚(D管脚)连接，本发明实施例中的第一RS-485接口电路的接收管脚(R管脚)悬空。连接在第一RS-485接口电路102的第一正端口103上的第一信号处理装置105，第一信号处理装置105同时与第一处理器101连接，具体的第一信号处理装置105的输出端和第一处理器101的接收管脚(R管脚)连接。还包括与第二处理器106连接的第二RS-485接口电路107，第二RS-485接口电路107的第二正端口108与第一RS-485接口电路102的第一正端口103连接，第二RS-485接口电路107的第二负端口109与第一RS-485接口电路102的第一负端口104连接，还包括同时与第二处理器106以及第二RS-485接口电路107的第二正端口108连接的第二信号处理装置110。进一步，图1中还包括与第三处理器111连接的第三RS-485接口电路112，第三RS-485接口电路112的第四负端口115与第一RS-485接口电路102的第三正端口116连接，第三RS-485接口电路112的第四正端口114与第一RS-485接口电路102的第三负端口117连接，还包括同时与第三处理器111以及第三RS-485接口电路112的第四负端口115连接的第三信号处理装置113。且第一信号处理装置105也需同时连接第一RS-485接口电路102的第三正端口116。

从图1中可看出，第一RS-485接口电路与第二RS-485接口电路是正接，而第一RS-485接口电路与第三RS-485接口电路是反接。各个处理器之间通过RS-485接口电路进行数据传输。

另一方面，图1中仅示出了一种可能的结构，本领域技术人员可知，信号处理装置可连接在RS-485接口电路的正端口和负端口中的任一一个端口上，本发明实施例不做限制。如图1所示的，第一信号处理装置连接在第一RS-485接口电路的正端口，而第三信号处理装置则连接在第三RS-485接口电路的负接口。本发明实施例中RS-485接口电路的正端口和负端口即为通常所说的RS-485接口电路的带有极性的A端口和B端口。

本发明实施例所提供的信号处理装置主要处理RS-485接口电路作为接收侧时所接收到的数据，针对处理器所发出的数据，该处理器所连接信号处理装置并不做任何处理。本发明实施例就分别以第二处理器向第一处理器发送RS-485接口电路为正接时的通信数据为例、以第三处理器向第一处理器发送RS-485接口电路为反接时的通信数据为例进行介绍。

本发明实施例所所基于的另一个因素为，协议中规定RS-485接口电路传输通信数据的特性。即在不输出通信数据时RS-485接口电路所输出的信号为高电平，通信数据传输过程中起始位和结束位都是高电平，且单次通信数据传输过程最长位宽只有12位，因此即使通信数据传输过程中一直输出低电平，最多也仅保持12位的低电平。因此，当RS-485接口电路正接时，在一个大于12位数据传输时间的时间段内持续处于高电平，若当RS-485接口电路反接时，则在一个大于12位数据传输时间的时间段内持续处于低电平。

结合图2和图3对协议中规定RS-485接口电路传输通信数据的特性进行介绍。图2示例性示出了一种RS-485接口电路正接时传输通信数据的示意图。如图2所示，在第一通信数据传输时间段202，以及第一空闲时间段201，和第二空闲时间段203内RS-485所传输的信号。在第一通信数据传输时间段202，即有具体的通信数据进行传输的时候，第一起始位204为高电平，第一结束位205也为高电平。而第一起始位204与第一结束位205之间是具体的通信数据，高电平或者低电平均与实际通信数据有关。

进一步，协议规定单次通信数据传输过程最长位宽只有12位，即第一起始位204与第一结束位205之间最大长度也只有12位数据传输的时间长度。

图3示例性示出了另一种RS-485接口电路正接时传输通信数据的示意图。图3中在第二通信数据传输时间段209，以及第三空闲时间段208，和第四空闲时间段210内RS-485所传输的信号。在第二通信数据传输时间段209，即有具体的通信数据进行传输的时候，第二起始位206为高电平，第二结束位207也为高电平。而第二起始位206与第二结束位207之间是具体的通信数据即使全为低电平，第二起始位206与第二结束位207之间是具体的通信数据最大长度也只有12位数据传输的时间长度。

图4示例性示出了一种信号处理装置的结构示意图；图5示例性示出了另一种信号处理装置的结构示意图。

基于前述内容，下面详细介绍本发明实施例所提供的一种信号处理装置400。如图4和图5所示，包括转换模块401和恢复模块402。较佳的，转换模块401具体包括：隔直单元403、整流单元404、隔离单元405；恢复模块402具体包括D触发器406和复位单元407：

转换模块和恢复模块，转换模块的输入端连接RS-485接口电路的正端口或负端口，转换模块的输出端连接恢复模块的输入端，恢复模块的输出端连接处理器；

转换模块用于根据RS-485接口电路的正端口或负端口输出的第一信号的跳变情况生成第一脉冲序列并输出，第一脉冲序列中的所有脉冲均为同相脉冲，第一脉冲序列中的每个脉冲依序对应第一信号中的一个信号跳变边沿；

恢复模块用于根据第一脉冲序列生成第二信号并输出，第二信号中的每个信号跳变边沿依序对应第一脉冲序列中的一个脉冲。

具体来说，本发明实施例中由于转换模块根据RS-485接口电路的正端口或负端口输出的第一信号的跳变情况生成第一脉冲序列，可见本发明实施例不依赖于RS-485接口电路的极性变化，仅从正端口或负端口中的任一一个端口中读出第一信号即可。

进一步由于RS-485接口电路无论外挂多少负载，以及RS-485接口电路所输出的信号是否能完全翻转，其单个端口所输出的信号一定会有电压变化。举个例子，假设RS-485接口电路正常输出的高电平为5V，而常规输出的完全反转的低电平为-5V，当RS-485接口电路由于连接的负载较多时，且正接较多从而导致RS-485输出的电平信号无法完全反转，进一步导致RS-485接口电路所输出的低电平只有2V时，现有技术中由于逻辑判断5V和2V均为1，因此，现有技术中无法正确解读通信数据。而本发明实施例中当检测到RS-485接口电路上的单个端口输出的信号从5V变为2V时，即可确定该信号已经从高电平变为低电平，并成功将该变化状况转换为第一脉冲序列中的脉冲。可见，本发明实施例中，即使RS-485接口电路中所输出的电平信号无法完全反转，但所输出的电平信号只有有变化，本发明实施例均可正确捕捉。

具体实施中，优选的，可对整个电路结构进行设置，以使RS-485接口电路的任一端口所输出的高电平与低电平之间的差值至少应大于本发明实施例中隔离电路的导通电压。例如，假设本发明实施例中的隔离电路选导通电压为0.3V的光电耦合电路来实现，则本发明实施例中的RS-485接口电路的任一端口所输出的高电平与低电平之间的差值至少应大于0.3V，以便于提高本发明实施例所提供的信号处理装置成功实现RS-485在反接情况下正常通信的概率，且提高本发明实施例的适应性。

下面具体介绍本发明实施例中的转换模块401。

具体来说，较佳的，转换模块401具体包括隔直单元403、整流单元404、隔离单元405：

与RS-485接口电路的正端口或负端口连接的隔直单元，与隔直单元连接的整流单元，与整流单元连接的隔离单元，隔离单元的输出端连接恢复模块。

隔直单元用于根据第一信号的跳变情况生成第二脉冲序列并输出，第二脉冲序列中的每个脉冲依序对应第一信号中的一个信号跳变边沿，第二脉冲序列中的每个脉冲的跳变边沿与第一信号中的对应的信号的跳变边沿同向；

整流单元用于将第二脉冲序列中的负向脉冲取反或将第二脉冲序列中的正向脉冲取反，得到第三脉冲序列，第三脉冲序列中的所有脉冲均为同相脉冲；

隔离单元用于根据第三脉冲序列得到第一脉冲序列并输出。

具体来说，隔直单元用于根据第一信号的跳变情况生成第二脉冲序列并输出给整流单元。隔直单元主要用于在第一信号的每一个信号跳变边沿，均对应生成一个第二脉冲序列中的脉冲，即在第一信号的下降沿处对应生成一个脉冲，在第一信号的上升沿处也生成一个脉冲。第二脉冲序列中的每个脉冲的跳变边沿与第一信号中的对应的信号的跳变边沿同向，具体来说，即为第一信号的下降沿在第二脉冲序列中对应的脉冲为负方向的脉冲。第一信号的上升沿在第二脉冲序列中对应的脉冲为正方向的脉冲。可见，第二脉冲序列不仅能够表征第一信号发送边沿跳变的时序情况，还可表征第一信号的具体边沿跳变方向。

举个例子，隔直单元所提供的第二脉冲序列的高电平为3V，低电平为-3V，中线为0V，则第一信号由高电平跳变到低电平的下降沿在第二脉冲序列中所对应的脉冲为从0V变化为-3V，接着再从-3V变化为0V的一个负方向的脉冲；相应的，第一信号由低电平跳变到高电平的上升沿在第二脉冲序列中所对应的脉冲为从0V变化为3V，接着再从3V变化为0V的一个正方向的脉冲。

较佳的，如图5所示，隔直单元403具体包括第一电容501和第一电阻502：

第一电容501的一端连接RS-485接口电路的正端口或负端口，如图5所示的第一电容的第五输入端503，第一电容501的另一端连接第一电阻502；第一电阻502的一端连接第一电容501，另一端接地；第一电阻502与第一电容501之间的一个连接点为隔直单元的第一输出端504，第一电阻502的接地端为隔直单元的第二输出端505。

由于电容的具有隔直特性，因此，当第一电容的第五输入端503处所通过的第一信号中的高电平或低电平经过第一电容时，从第一电容输出的信号，即第一输出端504处的信号总会变为以0V为中间值的正负信号。进一步，为了形成脉冲，可将与第一电容连接的第一电阻的阻值调节的较小，以使第一电容通过较小的第一电阻达到快速放电的目的，即使第一电容输出的信号在每一次信号跳变之后都能快速回到0V。

举一个例子，当连接RS-485接口电路的第一电容的一端，即第一电容的第五输入端503处的第一信号从5V降低为2V时，即降低了3V，第一电容的另一端，即第一输出端504处会产生一样的变化，即第一输出端504处会迅速从0V降低到-3V，而由于第一电阻的存在，且第一电阻接地，因此，第一电容总会通过放电再次回到0V，当将第一电阻调的较小时，第一电容会快速回到0V，从而此时就在第二连接点处形成了一个先从0V变为-3V，之后从-3V快速变为0V的负向脉冲。

相应的，当连接RS-485接口电路的第一电容的一端，即第一电容的第五输入端503处的第一信号从2V上升为5V时，即升高了3V时，第一电容的另一端，即第一输出端504处会产生一样的变化，即迅速从0V升高到3V，而由于第一电阻的存在，且第一电阻接地，因此，第一电容总会通过放电再次回到0V，当将第一电阻调的较小时，第一电容会快速回到0V，从而此时就在第一输出端504处形成了一个先从0V变为3V，之后从3V快速变为0V的正向脉冲。

本发明实施例所提供的整流单元用于将第二脉冲序列中的负向脉冲取反或将第二脉冲序列中的正向脉冲取反，得到第三脉冲序列，第三脉冲序列中的所有脉冲均为同相脉冲。

具体来说，由于通过隔直单元所输出的第二脉冲序列中的脉冲不仅表征了第一信号中跳变边沿的时序，而且还反映了跳变方向。进一步由于当RS-485接口电路反接时，第一信号的跳变方向与正接时的跳变方向时相反的，因此，本发明实施例通过整流单元生成第三脉冲序列，第三脉冲序列中的所有脉冲均为同相脉冲，因此，第三脉冲序列可忽略掉第一信号中的信号跳变方向的特性，仅表征第一信号中跳变边沿的时序。

整流单元的具体作用是将第二脉冲序列中存在的两个方向的脉冲整合为一个方向的脉冲。具体可为将第二脉冲序列中的所有负向脉冲取反，或者将第二脉冲序列中的所有正向脉冲取反。

优先的，如图5所示，整流单元404为整流桥605；整流桥605的第一输入端602和第二输入端601分别连接隔直单元的第一输出端504和第二输出端505，整流桥的第三输出端603和第四输出端604分别连接隔离单元的第三输入端702和第四输入端701。较佳的，整流桥605的第二输入端601接地。

具体来说，整流桥605的第一输入端602和第二输入端601用于接收隔直单元403所输出的第二脉冲信号。

整流桥为一种基本元器件，整流桥的特性为当第一输入端602和第二输入端601之间施加一正电平电压时，如+3V，整流桥的第三输出端603和第四输出端604之间会输出相应的正电平电压，即+3V。而当第一输入端602和第二输入端601之间施加一负电平电压时，如-3V，整流桥的第三输出端603和第四输出端604之间会输出相应的正电平电压，即+3V。

可见，整流桥的作用即使将第二脉冲序列中的所有负向的脉冲全都取反，从而使所形成的所有第三脉冲序列中的脉冲均为同相脉冲。

本发明实施例中的隔离单元主要根据第三脉冲序列得到第一脉冲序列并输出。具体来说，第一脉冲序列中的脉冲与第三脉冲序列中的脉冲一一对应，且第一脉冲序列中的脉冲也均为同相脉冲。

较佳的，隔离单元为光电耦合电路或可控开关电路。可控开关电路可为三极管等电路元件。本发明实施例以隔离单元为光电耦合电路为例进行介绍。

如图5所示，隔离单元405为光电耦合电路708，光电耦合电路708的第四输入端701与整流桥的第四输出端604连接，光电耦合电路708的第三输入端702与整流桥的第三输出端603连接，光电耦合电路708的第五输出端703连接光电耦合电路电源端705，第六输出端704连接恢复模块402的输入端。

光电耦合电路的具体特性为，当第四输入端701和第三输入端702之间输入高电平时，光电耦合电路的第五输出端703和第六输出端704便导通，此时第六输出端704可输出光电耦合电路电源端705所提供的高电平的电压信号。相应的，当第四输入端701和第三输入端702之间输入0V的低电平电压信号时，光电耦合电路的第五输出端703和第六输出端704便关断，此时第六输出端704便输出0V的电压信号。

较佳的，还可在光电耦合电路708的第三输入端702与整流桥的第三输出端603之间连接第三电阻706，用于配合光电耦合电路708使用，第三电阻706用于限制光电耦合电路708的最大电流，可根据不同的光电耦合电路的要求进行取值，甚至可以用0欧姆，即：第三电阻两端处于短路状态。

较佳的，光电耦合电路708还可包括第四电阻707，用于在系统上电时，给光电耦合电路的输出端一个稳定低电平的默认下拉电阻。可根据不同的光电耦合电路的要求进行取值，甚至可以用0欧姆，即：第四电阻两端处于短路状态。

通过上述描述可见，转换模块接收到第一信号后，进过一些列的处理最终形成了第一脉冲序列，并将第一脉冲序列输出给恢复模块。

具体来说，如图5所示，本发明实施例中的恢复模块402包括D触发器406；

D触发器406的CP管脚802连接转换模块的输出端，D触发器406的QN管脚804连接处理器，D触发器406的D管脚801与QN管脚804连接；在D触发器406的CP管脚802输入的信号的上升沿或下降沿，QN管脚804的输出信号发生跳变。较佳的，D触发器406的QN管脚连接恢复模块第五输出端904。

进一步，较佳的，D触发器还包括VCC管脚803，用于为D触发器提供电压信号。

较佳的，恢复模块402还包括复位单元407，复位单元407的输入端连接转换模块的输出端，复位单元407的输出端连接D触发器406的复位管脚805；

复位单元407用于在转换模块的输出端输出高电平时，向D触发器的复位管脚805输出高电平，以使D触发器工作；在转换模块的输出端输出低电平且保持的时间长度不大于第一时长时，向D触发器的复位管脚805输出高电平，以使D触发器工作；其中，第一时长大于或等于RS-485传输12位数据所需的时间长度；在转换模块的输出端输出低电平且保持的时间长度大于第一时长时，向D触发器的复位管脚805输出低电平，以使D触发器复位。

具体来说，D触发器，是一种现有通用的基本元器件，工作原理具体为：

当复位管脚输出高电平的状态下，当D触发器的CP管脚输入一个下降沿时，D触发器会将当前QN管脚输出的电压信号取反。进一步由于QN管脚连接处理器，因此该取反后的电压信号最终通过QN管脚输出给处理器。

当复位管脚输出高电平的状态下，当D触发器的CP管脚输入一个除下降沿之外的状态时，如上升沿，或非边沿跳变信号的0V信号时，D触发器的D管脚输出电压信号，D触发器会令QN管脚保持当前所输出的电压信号的状态。进一步由于QN管脚连接处理器，因此该电压信号最终通过QN管脚输出给处理器。

当复位管脚输出低电平的状态下，当D触发器的CP管脚输入一个上升沿或下降沿或其它任何状态时，D触发器D管脚输出的电压信号直接输出。而D触发器会令QN管脚持续输出高电平。

举一个具体示例，当复位管脚输出高电平的状态下，当D触发器的CP管脚输入一个下降沿时，假设，D触发器的D管脚的输出电压为5V，由于D触发器在默认状态下QN管脚输出的为高电平，因此此时则D触发器会将QN管脚输出的电压信号取反，即从高电平变为低电平，假设D触发器中设置的低电平为0V，则此时D触发器的QN管脚开始输出0V；之后，D触发器的CP管脚输入一个除下降沿之外的状态时，如上升沿，或非边沿跳变信号的0V信号时，D触发器令QN管脚输出的电压信号保持当前状态，即D触发器持续输出0V信号，直至D触发器的CP管脚输入下一个上升沿时，D触发器对当前QN管脚输出的电压信号再次取反，即QN管脚此时从低电平取反为高电平，从而输出5V信号，并保持直至下一次接收到下降沿。假设在第一时长的整个时间段内，D触发器的CP管脚均未接收到边沿跳变信号，即未接收到带有上升沿或下降沿的信号，如全为0V信号，则D触发器的QN管脚当前无论输出的是什么信号，均开始输出高电平。

下面用表1来具体表示D触发器的工作原理：

表1 D触发器的工作原理

另一种实现方式为，可对D触发器进行设置，使其当复位管脚输出高电平的状态下，当D触发器的CP管脚输入一个上升沿时，D触发器会将当前QN管脚输出的电压信号取反，并从QN管脚输出。进一步由于QN管脚连接处理器，因此该取反后的电压信号最终通过QN管脚输出给处理器。

当复位管脚输出高电平的状态下，当D触发器的CP管脚输入一个除上升沿沿之外的状态时，如下降沿，或非边沿跳变信号的0V信号时，D触发器的D管脚输出电压信号，D触发器会令QN管脚保持当前所输出的电压信号的状态。进一步由于QN管脚连接处理器，因此该电压信号最终通过QN管脚输出给处理器。

当复位管脚输出低电平的状态下，当D触发器的CP管脚输入一个上升沿或下降沿或其它任何状态时，D触发器D管脚输出的电压信号直接输出。而D触发器会令QN管脚持续输出高电平。

下面用表2来具体表示另一种D触发器的工作原理：

表2 D触发器的另一种工作原理

具体来说，复位管脚可具体为以下实现形式。

较佳的，复位单元407具体包括二极管901、第二电容902、第二电阻903；

第二电容902与第二电阻903并联，第二电容902与第二电阻903相连接的第一端与D触发器的复位管脚805连接，且连接二极管901的负极，二极管的正极连接转换模块的输出端；第二电容902与第二电阻903相连接的第二端接地，在接地端与转换模块的输出端之间连接有第四电阻707；

在转换模块的输出端输出高电平时，二极管导通，第二电容充电，向D触发器的复位管脚输出高电平；在转换模块的输出端输出低电平时，二极管关断，第二电容通过第二电阻对地放电，向D触发器的复位管脚输出高电平；第二电阻的阻值保证第二电容被充电为高电平之后的保持时间为第一时长。

具体来说，当转换模块的输出端向二极管输出高电平时，二极管处于导通状态，从而可对第二电容充电，且此时D触发器的复位管脚输出高电平；

当转换模块的输出端向二极管输出低电平时，二极管处于关断状态，第二电容通过第二电阻放电，此时D触发器的复位管脚输出高电平；可对第二电阻进行调节来保证第二电容的放电时长。由于单次通信数据的传输最长为12位数据传输时间，因此，可调节第二电阻来保证第二电容的放电时长，即第二电容被充电为高电平之后的保持时间为第一时长，其中第一时长为大于或等于R485传输12位数据所需的时间长度；

进一步，当转换模块的输出端向二极管持续输出低电平时，二极管仍旧处于关断状态，当关断状态超过第一时长之后，即第二电容充电后保持高电平的时间超过第一时长，则D触发器的复位管脚输出低电平。

通过上述论述可知，恢复模块的功能主要有两个：一个是将接收到的转换模块所发送的第一脉冲序列转化成第二信号的边沿，从而恢复出原始的RS-485信号，进一步由于信号处理装置的恢复模块跟处理器连接，因此，处理器用于根据恢复模块输出的第二信号进行处理。另外一个是当恢复模块长时间接收低电平，而接收不到脉冲信号时，恢复模块需默认输出高电平，以使下次正确接收RS-485接口电路的信号。

上述内容具体描述了各个单元的具体结构以及工作原理，下面分别列举两个具体的例子。

示例一，如图6所示，图6为本发明实施例提供的一种信号处理装置信号处理流程示意图。当转换模块接收的为RS-485接口电路正接时正端口所输入的信号时，RS-485接口电路所传输的通信数据的起始位和结束位均为高电平。如图6所示的第一信号1101的第三通信数据传输时间段1107所示。

当第一信号1101经过转换模块的隔直单元作用之后，形成第二脉冲序列1102。从图6中可看出，所述第二脉冲序列中的每个脉冲依序对应所述第一信号中的一个信号跳变边沿，所述第二脉冲序列中的每个脉冲的跳变边沿与所述第一信号中的对应的信号的跳变边沿同向。

当第二脉冲序列1102经过转换模块的整流单元的作用之后，形成第三脉冲序列1103。从图6可看出，所述第三脉冲序列中的每个脉冲依序对应所述第二脉冲序列中的一个脉冲，所述第三脉冲序列中的所有脉冲均为同相脉冲。

当第三脉冲序列1103经过转换模块的隔离单元的作用之后，形成第一脉冲序列1104。从图6可看出，所述第一脉冲序列中的每个脉冲依序对应所述第三脉冲序列中的一个脉冲，所述第一脉冲序列中的所有脉冲均为同相脉冲。从而，第一脉冲序列中的每个脉冲依序对应所述第一信号中的一个信号跳变边沿。

恢复模块根据第一脉冲序列1104生成复位管脚信号1106，可见，当第一信号对应输出有具体的通信数据时，即有上升沿和下降沿时，复位管脚信号1106始终为高电平状态。此时恢复模块根据第一脉冲序列1104生成第二信号1105。可见，所述第二信号中的每个信号跳变边沿依序对应所述第一脉冲序列中的一个脉冲。具体来说，第二信号中的每个信号跳变边沿依序对应所述第一脉冲序列中的一个脉冲的上升沿，或者第二信号中的每个信号跳变边沿依序对应所述第一脉冲序列中的一个脉冲的下降沿。

进一步，当第一脉冲序列1104在第三通信数据传输时间段之后第一时长1108内不输出脉冲时，恢复模块的复位管脚信号在第三通信数据传输时间段之后第一时长1108之后开始输出低电平，以使第二信号1105在第三通信数据传输时间段之后第一时长1108之后接着输出高电平。

通过示例一可看出，当RS-485接口电路正接时，信号处理装置所恢复出的第二信号与第一信号一致，具体通信数据的起始位和结束位均为高电平。且在不传输具体的通信数据时，第二信号也持续输出高电平，从而保证了下次接收RS-485通信数据的准确度。

上述内容具体描述了各个单元的具体结构以及工作原理，下面分别列举两个具体的例子。

示例二，如图7所示，图7为本发明实施例提供的另一种信号处理装置信号处理流程示意图。当转换模块接收的为RS-485接口电路反接时正端口所输入的信号时，RS-485接口电路所传输的通信数据的起始位和结束位均为低电平。如图7所示的第一信号1101的第四通信数据传输时间段1201所示。

当第一信号1101经过转换模块的隔直单元作用之后，形成第二脉冲序列1102。从图7中可看出，所述第二脉冲序列中的每个脉冲依序对应所述第一信号中的一个信号跳变边沿，所述第二脉冲序列中的每个脉冲的跳变边沿与所述第一信号中的对应的信号的跳变边沿同向。

当第二脉冲序列1102经过转换模块的整流单元的作用之后，形成第三脉冲序列1103。从图7可看出，所述第三脉冲序列中的每个脉冲依序对应所述第二脉冲序列中的一个脉冲，所述第三脉冲序列中的所有脉冲均为同相脉冲。

当第三脉冲序列1103经过转换模块的隔离单元的作用之后，形成第一脉冲序列1104。从图7可看出，所述第一脉冲序列中的每个脉冲依序对应所述第三脉冲序列中的一个脉冲，所述第一脉冲序列中的所有脉冲均为同相脉冲。从而，第一脉冲序列中的每个脉冲依序对应所述第一信号中的一个信号跳变边沿。

恢复模块根据第一脉冲序列1104生成复位管脚信号1106，可见，当第一信号对应输出有具体的通信数据时，即有上升沿和下降沿时，复位管脚信号1106始终为高电平状态。此时恢复模块根据第一脉冲序列1104生成第二信号1105。可见，所述第二信号中的每个信号跳变边沿依序对应所述第一脉冲序列中的一个脉冲。具体来说，第二信号中的每个信号跳变边沿依序对应所述第一脉冲序列中的一个脉冲的上升沿，或者第二信号中的每个信号跳变边沿依序对应所述第一脉冲序列中的一个脉冲的下降沿。

进一步，当第一脉冲序列1104在第四通信数据传输时间段之后第一时长1202内不输出脉冲时，恢复模块的复位管脚信号在第四通信数据传输时间段之后第一时长1202之后开始输出低电平，以使第二信号1105在第四通信数据传输时间段之后第一时长1202之后接着输出高电平。

通过示例二可看出，当RS-485接口电路反接时，信号处理装置所恢复出的第二信号与第一信号相反，具体通信数据的起始位和结束位均为高电平。且在不传输具体的通信数据时，第二信号也持续输出高电平，从而保证了下次接收RS-485通信数据的准确度。

从上述内容可以看出：由于转换模块根据RS-485接口电路的正端口或负端口输出的第一信号的跳变情况生成第一脉冲序列并输出，且第一脉冲序列中的每个脉冲依序对应第一信号中的一个信号跳变边沿，且第一脉冲序列中的所有脉冲均为同相脉冲，因此第一脉冲序列仅描述第一信号中信号发生跳变的时序信息，并不反映第一信号中的跳变边沿的跳变方向，此时即忽略了RS-485接口电路反接状况下所产生的跳变方向与RS-485接口电路正接情况下所产生的跳变方向相反的情况，即无论RS-485接口电路正接还是反接，转换模块均可通过第一脉冲序列描述该第一信号中的信号发生跳变的时序信息。进一步由于恢复模块根据第一脉冲序列生成第二信号并输出，第二信号中的每个信号跳变边沿依序对应第一脉冲序列中的一个脉冲，即恢复模块基于RS-485接口电路传输数据的特性，即传输通信数据时，起始位和结束位均为高电平，不传输通信数据期间RS-485接口电路输出高电平，进一步依据该第一脉冲序列所描述的信号发生跳变的时序信息，从而可生成RS-485接口电路正接状态下正确的通信数据信息，即第二信号。

可见，无论RS-485接口电路是正接还是反接，本发明实施例均可通过将接收到的第一信号转换为描述第一信号中信号发生跳变的时序信息的第一脉冲序列，接着依据上述RS-485接口电路传输数据的特性和第一脉冲序列，恢复出RS-485接口电路正接状态下正确的通信数据信息，从而实现了在RS-485接口电路反接情况下可以正常通信的目的，进一步提高了通信的可靠性。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种信号处理装置，其特征在于，包括：转换模块和恢复模块，所述转换模块的输入端连接RS-485接口电路的正端口或负端口，所述转换模块的输出端连接所述恢复模块的输入端，所述恢复模块的输出端连接处理器；

所述转换模块用于根据所述RS-485接口电路的正端口或负端口输出的第一信号的跳变情况生成第一脉冲序列并输出，所述第一脉冲序列中的所有脉冲均为同相脉冲，所述第一脉冲序列中的每个脉冲依序对应所述第一信号中的一个信号跳变边沿；

所述恢复模块用于根据所述第一脉冲序列生成第二信号并输出，所述第二信号中的每个信号跳变边沿依序对应所述第一脉冲序列中的一个脉冲。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述转换模块具体包括：与所述RS-485接口电路的正端口或负端口连接的隔直单元，与所述隔直单元连接的整流单元，与所述整流单元连接的隔离单元，所述隔离单元的输出端连接所述恢复模块；

所述隔直单元用于根据所述第一信号的跳变情况生成第二脉冲序列并输出，所述第二脉冲序列中的每个脉冲依序对应所述第一信号中的一个信号跳变边沿，所述第二脉冲序列中的每个脉冲的跳变边沿与所述第一信号中的对应的信号的跳变边沿同向；

所述整流单元用于将所述第二脉冲序列中的负向脉冲取反或将所述第二脉冲序列中的正向脉冲取反，得到第三脉冲序列，所述第三脉冲序列中的所有脉冲均为同相脉冲；

所述隔离单元用于根据所述第三脉冲序列得到所述第一脉冲序列并输出。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述隔直单元具体包括第一电容和第一电阻；

所述第一电容的一端连接所述RS-485接口电路的正端口或负端口，另一端连接所述第一电阻；所述第一电阻的一端连接所述第一电容，另一端接地；

所述第一电阻与所述第一电容之间的一个连接点为所述隔直单元的第一输出端，所述第一电阻的接地端为所述隔直单元的第二输出端。

4.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述整流单元为整流桥；

所述整流桥的第一输入端和第二输入端分别连接所述隔直单元的第一输出端和第二输出端，所述整流桥的第三输出端和第四输出端分别连接所述隔离单元的第三输入端和第四输入端。

5.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述隔离单元为光电耦合电路或可控开关电路。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述恢复模块包括D触发器；

所述D触发器的CP管脚连接所述转换模块的输出端，所述D触发器的QN管脚连接所述处理器，所述D触发器的D管脚与所述QN管脚连接；

在所述D触发器的CP管脚输入的信号的上升沿或下降沿，所述QN管脚的输出信号发生跳变。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述恢复模块还包括复位单元，所述复位单元的输入端连接所述转换模块的输出端，所述复位单元的输出端连接所述D触发器的复位管脚；

所述复位单元用于：

在所述转换模块的输出端输出高电平时，向所述D触发器的复位管脚输出高电平，以使所述D触发器工作；

在所述转换模块的输出端输出低电平且保持的时间长度不大于第一时长时，向所述D触发器的复位管脚输出高电平，以使所述D触发器工作；其中，所述第一时长大于或等于R485传输12位数据所需的时间长度；

在所述转换模块的输出端输出低电平且保持的时间长度大于所述第一时长时，向所述D触发器的复位管脚输出低电平，以使所述D触发器复位。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述复位单元具体包括二极管、第二电容、第二电阻；

所述第二电容与所述第二电阻并联，所述第二电容与所述第二电阻相连接的第一端与所述D触发器的复位管脚连接，且连接所述二极管的负极，所述二极管的正极连接所述转换模块的输出端；

所述第二电容与所述第二电阻相连接的第二端接地，在接地端与所述转换模块的输出端之间连接有第三电阻；

在所述转换模块的输出端输出高电平时，所述二极管导通，所述第二电容充电，向所述D触发器的复位管脚输出高电平；在所述转换模块的输出端输出低电平时，所述二极管关断，所述第二电容通过所述第二电阻对地放电，向所述D触发器的复位管脚输出高电平；

所述第二电阻的阻值保证所述第二电容被充电为高电平之后的保持时间为所述第一时长。

9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括所述处理器，所述处理器用于根据所述恢复模块输出的所述第二信号进行处理。