CS259803B1

CS259803B1 - Connection of microprocessor systems with galvanic separation

Info

Publication number: CS259803B1
Application number: CS863880A
Authority: CS
Inventors: Jiri Babka; Jan Polak
Original assignee: Jiri Babka; Jan Polak
Priority date: 1986-05-27
Filing date: 1986-05-27
Publication date: 1988-11-15
Also published as: CS388086A1

Abstract

Očelem zapojení je vyřešení přenosu dat mezi dvěma mikroprocesorovými systémy, které Jsou vzájemně galvanicky odděleny. Uvedeného účelu se dosáhne tím, že pro každý směr přenosu jsou využívány dva signálové vodiče, u nichž je provedeno galvanické oddělení, například optočleny. Jeden ze signálových vodičů slouží pro asynchronní sériový přenos dat a současně k hlášení o připravenosti zdroje dat, druhý je určen k hlášení připravenosti příjemce. Vlastní přeiios je řízení programem v obou mikropočítačích.The purpose of the connection is to solve the data transfer between two microprocessor systems that are galvanically isolated from each other. The stated purpose is achieved by using two signal wires for each direction of transmission, which are galvanically isolated, for example optocouplers. One of the signal wires is used for asynchronous serial data transfer and at the same time to report the readiness of the data source, the other is intended to report the readiness of the receiver. The actual transfer is controlled by the program in both microcomputers.

Description

2 2 ?JL ?JL 40 40 4 4 41 41 80 80 a and 51 51 81 81 12 12 60 60 5 5 61 61 82 82 6 6 13 30 13 30 31 31 70 70 71 71 83 83 3 3 7 7

Obr.lFig.l

Vynález řeší zapojení mikroprocesorových systémů s galvanickým oddělením.The invention addresses the connection of microprocessor systems with galvanic isolation.

U přesných měřicích přístrojů je požadavek, aby jejich vstupní část byla galvanicky oddělena od sítě. Rozvoj mikropočítačové techniky v současné době umožňuje zařadit mikropočítač nejen do zpracovatelské části přístroje, ale dovoluje nahradit dalším mikropočítačem i řídicí obvody vstupní části. Galvanické oddělení je nutné v tomto případě provést na rozhraní mezi počítači. Pro přenos dat mezi procesory se používají dva základní způsoby přenosu, a to buď paralelně po bytu, nebo sériově při použití speciálních obvodů pro sériový přenos. Výhodou paralelního přenosu je vysoká rychlost, nevýhodou je velký počet vstup/výstupních linek a při galvanickém oddělení velký počet oddělovacích členů, které vedou k růstu složitosti i ceny mikropočítačů. Sériový přenos vyžaduje použití speciálních obvodů vysoké integrace, což opět vede k růstu složitosti a ceny mikropočítačů. Nevíc je tento přenos pomalejší.For precision measuring instruments, there is a requirement that their input part be galvanically isolated from the network. The development of microcomputer technology currently allows the inclusion of a microcomputer not only in the processing part of the instrument, but also allows the control circuits of the input part to be replaced by another microcomputer. Galvanic isolation must be performed at the interface between computers in this case. Two basic transmission methods are used to transfer data between processors, either in parallel byte or serially using special circuits for serial transmission. The advantage of parallel transmission is high speed, the disadvantage is a large number of input/output lines and, with galvanic isolation, a large number of separation elements, which lead to an increase in the complexity and price of microcomputers. Serial transmission requires the use of special circuits of high integration, which again leads to an increase in the complexity and price of microcomputers. Moreover, this transmission is slower.

Uvedené nedostatky řeší zapojení podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že výstup dat vstup,Výstupního obvodu je spojen přes výkonový obvod a galvanický oddělovací člen na vstup jednočipového mikropočítače, přičemž výstup řídicího signálu RDY 1 jednočipového mikropočítače je spojen přes galvanický oddělovací člen na vstup vstup/výstupního obvodu, zatímco výstup dat z jednočipového mikropočítače je spojen přes galvanický oddělovací člen na vstup vstup/výstupního obvodu, přičemž výstup řídicího signálu RDY 2 je spojen přes výkonový obvod a galvanický oddělovací člen ns vstup jednočipového mikropočítače.The above-mentioned shortcomings are solved by the circuit according to the invention, the essence of which lies in the fact that the data output of the input/output circuit is connected via a power circuit and a galvanic isolator to the input of the single-chip microcomputer, while the output of the control signal RDY 1 of the single-chip microcomputer is connected via a galvanic isolator to the input of the input/output circuit, while the data output from the single-chip microcomputer is connected via a galvanic isolator to the input of the input/output circuit, while the output of the control signal RDY 2 is connected via a power circuit and a galvanic isolator to the input of the single-chip microcomputer.

Zapojení mikroprocesorových systémů podle vynálezu umožňuje obousměrný přenos dat mezi galvanicky oddělenými mikropočítači s minimálními nároky na další obvody mikropočítačů a za použití minimálního počtu galvanických oddělovacích členů.The connection of microprocessor systems according to the invention enables bidirectional data transfer between galvanically isolated microcomputers with minimal demands on additional microcomputer circuits and using a minimal number of galvanic isolation elements.

Na obrázku č. 1 je nakresleno zapojení pro přenos dat, obrázek č. 2 představuje průběh signálů pro přenos dat mezi mikropočítači v jednom směru.Figure 1 shows the data transmission circuit, Figure 2 shows the signal flow for data transmission between microcomputers in one direction.

Vstup/výstupní obvod 1 je propojen přes výkonový obvod 2 a galvanický oddělovací člen 4 s jednočipovým mikropočítačem 8. Výstup 81 řídicího signálu RDY 1 jednočipového mikropočítače 8 je spojen přes galvanický oddělovací člen 5 na vstup 11 vstup/ /výstupního obvodu 1. Výstup dat 82 z jednočipového mikropočítače 8 je spojen přes galvanický oddělovací člen 6 na vstup 12 vstup/výstupního obvodu 1. Výstup 13 řídicího signálu RDY 2 je spojen přes výkonový obvod 3 a galvanický oddělovací člen 7 na vstup 83 jednočipového mikropočítače 8.The input/output circuit 1 is connected via a power circuit 2 and a galvanic isolator 4 to a single-chip microcomputer 8. The output 81 of the control signal RDY 1 of the single-chip microcomputer 8 is connected via a galvanic isolator 5 to the input 11 of the input/output circuit 1. The data output 82 from the single-chip microcomputer 8 is connected via a galvanic isolator 6 to the input 12 of the input/output circuit 1. The output 13 of the control signal RDY 2 is connected via a power circuit 3 and a galvanic isolator 7 to the input 83 of the single-chip microcomputer 8.

Při přenosu dat do jednočipového mikropočítače jsou data z výstupu 10 vstup/výstupního obvodu 1 přivedena přes výkonový obvod 2 a galvanický oddělovací člen 4 na vstup 83 jednočipového mikropočítače 8. Jednočipový mikropočítač 8 dává hlášení o připravenosti RDY 1 na výstupu 81 a tento signál je přes galvanický oddělovací člen 5 přiveden na vstup 11 vstup/výstupního obvodu 1. Pro přenos dat opačným směrem jsou data z výstupu 82 jednočipového mikropočítaěe 8 přivedena pres galvanický oddě; lovací člen B na vstup 12 vstup/výstupního obvodu 1. Hlášení o připravenosti k příjmu dat RDY 2 je z výstupu 13 vstup/výstupního obvodu 1 přivedena přes výkonový obvod 3 a galvanický oddělovací člen 7 na vstup 83 jednočipového mikropočítače 8. Rychlost přenosu dat a formát dat je daný programem mikropočítačů a rychlostí galvanických oddělovacích členů. Typický průběh signálů při přenosu dat v jednom směru je na obr. 2. Klidové úrovně signálů DATA a DRY jsou log. 1. Chce-li jeden z mikropočítačů vysílat data do druhého mikropočítače, uvede svůj výstup dat do stavu log 0 a čeká na odezvu na vstupu signálu RDY, kde stav log 0 značí, že druhý mikropočítač je připraven k příjmu dat. Vysílání dat do druhého mikropočítače je zahájeno startbitem s úrovní log 1, za kterým následují významové bity. Přijímající mikropočítač po příchodu startbitu za dobu 1,5 t sejme úroveň prvního významového bitu a úrovně dalších významových bitů snímá dále vždy za dobu t, kde t je doba vysílání jednoho datového bitu. Pokud může nastat případ, že by oba mikropočítače chtěly vysílat data současně, musí být programem vyřešena priorita jednoho z nich.When transferring data to a single-chip microcomputer, data from output 10 of input/output circuit 1 is fed through power circuit 2 and galvanic isolator 4 to input 83 of single-chip microcomputer 8. Single-chip microcomputer 8 gives a readiness report RDY 1 at output 81 and this signal is fed through galvanic isolator 5 to input 11 of input/output circuit 1. For data transfer in the opposite direction, data from output 82 of single-chip microcomputer 8 is fed through galvanic isolator; ling element B to input 12 of input/output circuit 1. The message about the readiness to receive data RDY 2 is fed from output 13 of input/output circuit 1 via power circuit 3 and galvanic isolation element 7 to input 83 of single-chip microcomputer 8. The data transfer rate and data format are given by the microcomputer program and the speed of galvanic isolation elements. A typical signal waveform during data transfer in one direction is shown in Fig. 2. The quiescent levels of the DATA and DRY signals are log. 1. If one of the microcomputers wants to send data to the other microcomputer, it sets its data output to the log 0 state and waits for a response at the RDY signal input, where the log 0 state indicates that the other microcomputer is ready to receive data. Data transmission to the other microcomputer is initiated by a start bit with a log 1 level, followed by the significant bits. After the arrival of the start bit, the receiving microcomputer detects the level of the first significant bit in a period of 1.5 t and the levels of the other significant bits are detected in a period of t, where t is the transmission time of one data bit. If it may happen that both microcomputers want to transmit data simultaneously, the priority of one of them must be resolved by the program.

Vynálezu je možno využít zejména tam, kde je nutné vzájemně galvanicky oddělit spolupracující mikropočítače bez vysokých nároků na rychlost přenosu dat. Aplikace je vhodná zejména pro svoji jednoduchost u číslicových měřicích přístrojů a řídicích systémů. Další možnou oblastí využití je hvězdicové připojení několika mikropočítačů k jednomu řídicímu systému, kdy velký počet propojení předpokládá co nejjednodušší připojení spolupracujících mikropočítačů.The invention can be used especially where it is necessary to galvanically separate cooperating microcomputers from each other without high demands on data transfer speed. The application is particularly suitable for its simplicity in digital measuring instruments and control systems. Another possible area of use is the star connection of several microcomputers to one control system, where a large number of connections requires the simplest possible connection of cooperating microcomputers.

Claims

SUBJECT

Connection of microprocessor systems with galvanic isolation for data transfer between microcomputers, characterized in that the data output (10) of the input / output circuit (1) is connected via a power circuit (2) and a galvanic isolation member (4) to the input (80) a single-chip microcomputer (8), wherein the output (81) of the control signal RDY 1 of the single-chip microcomputer (8) is connected via a galvanic isolation element (5) to an input (11) of the input / / output circuit (1) from a single-chip microcomputer (8) is connected via a galvanic isolator (6) to an input (12) of the input / output circuit (1), the RDY 2 control signal output (13) being coupled via a power circuit (3) and a galvanic isolator ( 7) to an input (83) of a single-chip microcomputer (8).

1 sheet of drawings

Fig.1

DATA