CN111090602B - 一种uart串口收发自适应方法和*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种UART串口收发自适应方法,包括自适应电路,自适应电路包括四个信号收发接口,分为A组和B组,两两为一组,方法包括以下步骤:空闲时,将四个信号收发接口全部设置为输入;检测四个信号收发接口的信号电平;通过信号电平判断与信号电平对应的信号收发接口为输入或输出;将A组信号收发接口的输入接口与B组信号收发接口的输出接口连通,将A组信号收发接口的输出接口与B组信号收发接口的输入接口连通。本发明解决了现有技术中UART串口与电平转换模块之间接反不能通信的问题,同时也避免了现有技术中为解决此问题导致的接口不规范和命名混乱的问题,有利于微处理器和微处理器模块的推广和应用。
Description
技术领域
本发明涉一种通信技术,具体涉及一种UART串口收发自适应方法及***。
背景技术
UART串口通常被集成于微处理器中,微处理器提供商提供的微处理器串行信号一般为TTL电平,基于微处理器开发的微处理模块对外的串口电平一般也为TTL电平。但这类电平传输距离很短。
设备开发商为了提高通信的距离通常需要为串口接入电平转换芯片,比如:接入RS232电平转换芯片称为RS232串口,接入RS422电平转换芯片称为RS422串口,RS232串口可传输几十米,RS422串口可传输几百米。由于没有统一的规范,市场大量的微处理器芯片和微处理器模块的串口收发信号命名比较混乱,再加上一些厂家提供的技术手册不详,极易导致设备开发商接入电平转换芯片时串口收发信号接反而需要重新设计造成成本的浪费。同时也不利于微处理器或微处理器模块的推广和应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是当UART串口的收发与电平转换的芯片收发连接相反导致不能通信的问题,目的在于提供了一种UART串口收发自适应的方法和***,自动识别输入或输出,并接通相应的输入端和输出端,解决了UART串口与电平转换芯片搭配时收发连接相反造成无法通信的问题。
本发明通过下述技术方案实现:
一种UART串口收发自适应方法,包括自适应电路,所述自适应电路包括四个信号收发接口,分为:A组信号收发接口和B组信号收发接口,所述A组信号收发接口包括两个信号收发接口,所述B组信号收发接口包括两个信号收发接口;
所述方法包括以下步骤:
S1:空闲时,将所述四个信号收发接口全部设置为输入;
S2:检测所述四个信号收发接口的信号电平;
S3:通过所述信号电平判断与所述信号电平对应的信号收发接口为输入或输出;
S4:将所述A组信号收发接口的输入接口与所述B组信号收发接口的输出接口连通,将所述A组信号收发接口的输出接口与所述B组信号收发接口的输入接口连通。
自适应电路设置于UART串口和电平转换之间,初始空闲时将所有接口设置为输入,自适应电路检测所有接口的信号,根据信号判断是输入还是输出。自适应电路再将一组的输入信号与另一组的输出信号连接起来。不管电平转换芯片或UART串口是正接或反接,均可识别到任意接口的信号是输入或者输出,自适应电路自动把电平转换芯片输入端与UART串口的输出端连通,同时把电平转换芯片输出端与UART串口的输入端连通。
进一步的,将所述A组信号收发接口的输出接口与所述UART串口的输入接口固定连接,所述A组信号收发接口的输入接口与所述UART串口的输出接口固定连接,此时不用检测所有接口的信号,仅检测所述B组信号收发接口的信号电平,根据所述信号电平,判断B组信号收发接口是输入或输出,根据判断结果,所述A组信号收发接口的输入接口与所述B组信号收发接口的输出接口连通,将所述A组信号收发接口的输出接口与所述B组信号收发接口的输入接口连通。
进一步的,当接口空闲时,所述信号电平为高电平。
进一步的,一种UART串口自适应***,包括自适应电路,所述自适应电路包括控制单元、开关模块、信号收发模块,所述信号收发模块包括四个信号收发接口,分为:A组信号收发接口和B组信号收发接口,所述A组信号收发接口包括两个信号收发接口,所述B组信号收发接口包括两个信号收发接口,所述控制单元检测四个信号收发接口的信号电平,并判断该接口是输入或输出,所述控制单元通过控制开关模块将所述A组信号收发接口的输入与所述B组信号收发接口的输出连接,所述开关模块将所述A组信号收发接口的输出与所述B组信号收发接口的输入连接。
进一步的,所述四个信号收发接口均包括一个三态门,所述三态门包括外部端和使能端,所述外部端用于外部所述信号电平的输入或输出,所述使能端交互于所述控制单元,所述控制单元根据所述外部端的信号电平,判断所述四个信号收发接口是输入或者输出。
进一步的,所述三态门还包括内部输入口和内部输出口。当所述A组信号收发接口的输入接口与所述B组信号收发接口的输出接口连通时,将所述A组信号收发接口的输入接口的内部输出端,通过开关模块与所述B组信号收发接口的输出接口的内部输入端连接。
当所述A组信号收发接口的输出接口与所述B组信号收发接口的输入接口连通时,将所述A组信号收发接口的输出接口的内部输入端,通过开关模块与所述B组信号收发接口的输入接口的内部输出端连接。
进一步的,所述A组信号收发接口包括:第一信号收发接口、第二信号收发接口;所述B组信号收发接口包括:第三信号收发接口、第四信号收发接口。
所述开关模块包括:第一开关、第二开关、第三开关和第四开关;
所述开关模块的任一开关均包括三个端头:第一动端、第二动端、不动端;
所述第一开关的不动端与所述第三开关的不动端连接,所述第二开关的不动端与所述第四开关的不动端连接。
所述第一开关的第一动端与所述第一信号收发接口的内部输出口连接;
所述第一开关的第二动端与所述第二信号收发接口的内部输出口连接;
所述第二开关的第一动端与所述第一信号收发接口的内部输入口连接;
所述第二开关的第二动端与所述第二信号收发接口的内部输入口连接;
所述第三开关的第一动端与所述第三信号收发接口的内部输入口连接;
所述第三开关的第二动端与所述第四信号收发接口的内部输入口连接;
所述第四开关的第一动端与所述第三信号收发接口的内部输出口连接;
所述第四开关的第二动端与所述第四信号收发接口的内部输出口连接。
本发明与现有技术相比,具有如下的优点和有益效果:
本发明在UART串口和电平转换之间设置一个双向接口的自适应的电路。不管接口接入的是输入还是输出,自适应电路都能够自动识别出来。当识别到输出时,自适应电路将同组另一端口设置成输入,反之亦然。自适应电路同时还将两组的输入和输出分别连通。所以不管UART串口或电平转换是正接,还是反接,自适应电路都可以让双方通信,解决了现有技术中UART串口与电平转换之间接反了不能通信的问题。同时,自适应电路的每个接口均可以用于输入或者输出,实现了接口的统一,可以规范接口的命名,也避免了重新设计微处理器和微处理器芯片造成的成本浪费。因此,使用本发明的方法和***,更有利于行业微处理器或微处理器模块的推广和应用。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解,构成本申请的一部分,并不构成对本发明实施例的限定。在附图中:
图1为实施例1示意图;
图2为实施例1结构示意图;
图3为实施例2示意图;
图4为实施例2结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下面结合实施例和附图,对本发明作进一步的详细说明,本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明,并不作为对本发明的限定。
实施例1:
如图1所示,本发明一种UART串口收发自适应方法。本发明的设计思路是在UART串口和电平转换芯片之间加上自适应电路,自适应电路检测出UART串口和电平转换芯片(TTL电平端)的收发信号,并接通相对应的输入和输出接口。
电平转换芯片可以是R232或R422,也可以是其他的电平转换芯片。
一种UART串口收发自适应***中自适应电路的具体结构,如图2所示。
自适应电路采用FPGA设计,包括信号收发模块,控制单元和开关模块。信号收发模块含有A口、B口、C口和D口共4个接口,接口外部各接一个下拉电阻,其中A、B口为一组命名为AB组,C、D口为一组命名为CD组。开关模块可以将AB组的任一接口与CD组的任一接口连接。控制单元可以控制开关的闭合,以便两组接口之间的连接。串口协议规定空闲时信号线为高电平,将空闲时的接口全部设置为信号输入状态,通过控制单元来设置接口的输入或者输出状态。
首先控制单元对接口信号的电平进行检测,当信号电平为高电平时,可以判断出此接口为信号输入;当信号电平为低电平时,判断出此接口为信号输出。同时,控制单元通过使能信号,将端口相应的设置输入或者输出。每个端口均包括一个三态逻辑门,控制单元向端***互使能信号,可以检测出端口的信号电平的高低,同时将三态门设置为相应的状态。
同时,控制单元还要控制开关模块中开关的闭合,以便将AB组的输入接口与CD组的输出接口相连接,形成信号通信回路。
开关模块中包括四个独立的开关,每个开关均有一个拨片。如图2所示,拨片X1的一端和拨片X3的一端连接。拨片X1的另一端可接触2个触点S4、S5,拨片X3的另一端可接触2个触点S0、S1,拨片X2的一端和拨片X4的一端连接。拨片X2的另一端可接触2个触点S6、S7,拨片X4的另一端可接触2个触点S2、S3。
S0触点接通信号收发模块A口的输入;S1触点接通信号收发模块B口的输入;S2触点接通信号收发模块A口的输出;S3触点接通信号收发模块B口的输出;S4触点接通信号收发模块D口的输入;S5触点接通信号收发模块C口的输入;S6触点接通信号收发模块D口的输出;S7触点接通信号收发模块C口的输出;。如图2所示。
控制单元通过使能信号来控制4个拨片与触点的连接,以便于A口B口的任一接口和C口D口任一接口相连接,形成信号通信回路。
当A口和D口输出时,B口和C口为输入时,UART串口收发自适应***包括以下过程:
控制单元检测信号收发模块四个接口的信号,并得出判断结果,高电平信号通过A口和D口时,判断A口和D口为输出,控制单元通过使能信号ENa将A口设置为输出;控制单元通过使能信号ENb将B口设置为输入;控制单元通过使能信号ENc将C口设置为输入;控制单元通过使能信号ENd将D口设置为输出。
控制单元同时通过控制开关模块,将拨片X1接触S5,将拨片X3接触S0;将拨片X4接触S3,将拨片X2接触S6。
一路信号数据从C口输入,依次通过触点S5、拨片X1、拨片X3、触点S0,再从A口输出。另一路信号数据从B口输入,依次通过触点S3、拨片X4、拨片X2、触点S6,再从D口输出。两路信号数据形成通信回路。
UART串口收发自适应***,还包括当A口和D口输入时,B口和C口为输出时;当A口和C口输出时,B口和D口为输入时;当A口和C口输入时,B口和D口为输出时,自适应的方法和过程同“A口和D口输出时,B口和C口为输入时”的方法类似,不再赘述。
实施例2:
在实施例1的基础上,还可以将UART串口和自适应电路固定连接在微处理器中。如图3所示。此时,自适应电路的一组接口固定连接在UART串口的输入和输出接口上。工作过程中,仅需要处理另一组接口的输入或输出。
如图4所示,开关控制模块包括两个独立的开关,每个开关均有一个拨片,拨片X3的一端连通外部输入口,拨片X3的另一端可接触2个触点S0、S1,拨片X4的一端连通外部输出口,拨片X4的另一端可接触2个触点S2、S3。
S0触点接通信号收发模块A口的输出;S1触点接通信号收发模块B口的输出;S2触点接通信号收发模块A口的输入;S3触点接通信号收发模块B的输入。
当A口输出时,B口为输入时,UART串口收发自适应***包括以下过程:
控制单元检测信号收发模块A、B接口的信号,并得出判断结果,高电平信号通过A口时,判断A口为输出,控制单元通过使能信号ENa将B口设置为输出,控制单元通过使能信号ENb将B口设置为输入。控制单元同时通过控制开关模块,将拨片X3接触S0,将拨片X4接触S3。
一路信号数据从B口输入,依次通过触点S3、拨片X4,再从外部输出口输出。另一路信号数据从外部输入口输入,依次通过拨片X3、触点S0,再从A口输出。两路信号数据形成通信回路。
当A口输入时,B口为输出时,UART串口收发自适应***的处理过程同当“A口输出时,B口为输入时”的方法类似,不再赘述。
以上所述的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种UART串口收发自适应方法,其特征在于,包括自适应电路,所述自适应电路包括控制单元、开关模块和四个信号收发接口,分为:A组信号收发接口和B组信号收发接口,所述A组信号收发接口包括两个信号收发接口,所述B组信号收发接口包括两个信号收发接口,所述开关模块包括四个独立的开关,每个开关均有一个拨片,所述方法包括以下步骤:
S1:空闲时,将所述四个信号收发接口全部设置为输入;
S2:所述控制单元检测所述四个信号收发接口的信号电平;
S3:所述控制单元通过所述信号电平判断与所述信号电平对应的信号收发接口为输入或输出;所述控制单元通过使能信号,将端口相应的设置输入或者输出;
S4:所述控制单元还通过使能信号来控制4个拨片,将所述A组信号收发接口的输入接口与所述B组信号收发接口的输出接口连通,将所述A组信号收发接口的输出接口与所述B组信号收发接口的输入接口连通。
2.根据权利要求1所述的UART串口收发自适应方法,其特征在于:
所述A组信号收发接口的输出接口与所述UART串口的输入接口固定连接;
所述A组信号收发接口的输入接口与所述UART串口的输出接口固定连接;
检测所述B组信号收发接口的信号电平。
3.根据权利要求1或2所述的UART串口收发自适应方法,其特征在于,空闲时,所述信号电平为高电平。
4.一种UART串口收发自适应***,其特征在于,包括自适应电路,所述自适应电路包括控制单元、开关模块、信号收发模块,所述信号收发模块包括四个信号收发接口,分为:A组信号收发接口和B组信号收发接口,所述A组信号收发接口包括两个信号收发接口,所述B组信号收发接口包括两个信号收发接口;
所述开关模块包括四个独立的开关,每个开关均有一个拨片,
所述控制单元检测所述四个信号收发接口的信号电平;
所述控制单元通过所述信号电平定义所述四个信号收发接口为输入或者输出;所述控制单元通过使能信号,将端口相应的设置输入或者输出;
所述控制单元还通过使能信号来控制4个拨片,所述控制单元控制所述开关模块将所述A组信号收发接口的输入与所述B组信号收发接口的输出连接,将所述A组信号收发接口的输出与所述B组信号收发接口的输入连接。
5.根据权利要求4所述的UART串口收发自适应***,其特征在于,所述四个信号收发接口均包括一个三态门 ,所述三态门包括外部端和使能端,所述外部端用于外部所述信号电平的输入或输出,所述使能端交互于所述控制单元,所述控制单元根据所述外部端的信号电平,判断所述四个信号收发接口是输入或者输出。
6.根据权利要求5所述的UART串口收发自适应***,其特征在于,所述三态门还包括内部输入口和内部输出口,当所述A组信号收发接口的输入接口与所述B组信号收发接口的输出接口连通时,将所述A组信号收发接口的输入接口的内部输出端,通过开关模块与所述B组信号收发接口的输出接口的内部输入端连接;当所述A组信号收发接口的输出接口与所述B组信号收发接口的输入接口连通时,将所述A组信号收发接口的输出接口的内部输入端,通过开关模块与所述B组信号收发接口的输入接口的内部输出端连接。
7.根据权利要求6所述的UART串口收发自适应***,其特征在于:
所述A组信号收发接口包括:第一信号收发接口、第二信号收发接口;
所述B组信号收发接口包括:第三信号收发接口、第四信号收发接口;
所述开关模块包括:第一开关、第二开关、第三开关和第四开关;
所述开关模块的任一开关均包括三个端头:第一动端、第二动端、不动端;
所述第一开关的不动端与所述第三开关的不动端连接,所述第二开关的不动端与所述第四开关的不动端连接;
所述第一开关的第一动端与所述第一信号收发接口的内部输出口连接;
所述第一开关的第二动端与所述第二信号收发接口的内部输出口连接;
所述第二开关的第一动端与所述第一信号收发接口的内部输入口连接;
所述第二开关的第二动端与所述第二信号收发接口的内部输入口连接;
所述第三开关的第一动端与所述第三信号收发接口的内部输入口连接;
所述第三开关的第二动端与所述第四信号收发接口的内部输入口连接;
所述第四开关的第一动端与所述第三信号收发接口的内部输出口连接;
所述第四开关的第二动端与所述第四信号收发接口的内部输出口连接。
8.根据权利要求4-7任一所述的UART串口收发自适应***,其特征在于,空闲时,所述信号电平为高电平。
9.根据权利要求4-7任一所述的UART串口收发自适应***,其特征在于,所述A组信号收发接口的输出接口与所述UART串口的输入接口固定连接,所述A组信号收发接口的输入接口与所述UART串口的输出接口固定连接,所述控制单元检测所述B组信号收发接口的信号电平。
10.根据权利要求9所述的UART串口收发自适应***,其特征在于,所述B组信号收发接口与电平转换模块连接。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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