CN114519027A - 一种自适应通讯接口、通讯协议自动识别方法及电子器件 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种自适应通讯接口、通讯协议自动识别方法及电子器件。自适应通讯接口用于电子器件和外部器件进行通讯，其第一通讯信号端用于和外部器件的对应端口连接并通讯；第一软件可配置电阻模块与第一通讯信号端连接，具有弱下拉状态、强下拉状态、弱上拉状态和断路状态；通讯协议自动识别方法为，电子器件通过控制第一软件可配置电阻模块的不同状态和获取第一通讯信号端的电平状态，来判断外部器件的通讯协议种类。根据电平状态真值表，可用于自动识别外部器件的通讯协议为I2C协议、UART协议、两线制SPI协议中的一种。电子器件自动识别外部器件采用的通讯协议后，对自适应通讯接口进行相应地配置，提高了通讯接口的适应性。
Description
技术领域
本申请涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种自适应通讯接口、通讯协议自动识别方法及电子器件。
背景技术
在MCU/SOC与外部器件比如传感器的通讯中，一般必须知道是何种通讯接口之后，并且MCU/SOC具有相应配置的通讯接口，才能与外部器件正常通讯。例如图1所示的典型的MCU/SOC通讯接口配置中，MCU设置有分别用于连接采用UART协议、I2C协议、SPI协议的外部器件的端口，需要占用多个端口。当然也可以采用通用端口实现不同协议的外部器件的连接，但是需要根据具体的协议种类对端口进行配置，而且更换不同通讯协议的外部器件后又需要重新配置，无法实现自动识别。
但很多时候，我们并不知道***器件是何种接口，比如外接MEMS传感器时，有些传感器是I2C的通讯接口，有些传感器是UART的通讯接口，有些传感器是SPI的通讯接口，均具有2个管脚的外接端口。而作为一个需要外接传感器的电子器件，特别时需要外接多种传感器、传感器需要经常更换、通讯接口数量又有限时，如果能自动适应传感器接口的话，就可以极大的进行***外扩，实现最大的适应性，可以外接多种通用通讯接口的传感器并且可以自动识别通讯协议、自动配置端口后实现Plug&Play。
发明内容
针对现有技术存在的以上不足之处，本申请的目的在于提供一种可以自动识别至少两种常用通讯协议、以便自动配置通讯接口的自适应通讯接口，以及通讯协议自动识别方法和基于上述自适应通讯接口和通讯协议自动识别方法的电子器件。为了实现上述目的，本申请提供了以下技术方案。
一种自适应通讯接口，用于电子器件和外部器件进行通讯，包括第一通讯信号端、第一软件可配置电阻模块；其中所述第一通讯信号端用于和所述外部器件的对应端口连接并通讯；所述第一软件可配置电阻模块与所述第一通讯信号端连接，所述第一软件可配置电阻模块具有弱下拉状态、强下拉状态中的至少一种和断路状态；在所述第一通讯信号端处于通讯连接状态时，所述电子器件通过控制所述第一软件可配置电阻模块的不同状态和获取所述第一通讯信号端的电平状态，来判断所述外部器件的通讯协议种类。
在一些实施方式中，所述自适应通讯接口还包括第二通讯信号端、第二软件可配置电阻模块；其中所述第二通讯信号端用于和所述外部器件的对应端口连接并通讯；所述第二软件可配置电阻模块与所述第二通讯信号端连接，所述第二软件可配置电阻模块具有弱下拉状态、强下拉状态中的至少一种和断路状态；在所述第一通讯信号端和所述第二通讯信号端均处于通讯连接状态时，所述电子器件通过控制所述第一软件可配置电阻模块和所述第二软件可配置电阻模块的不同状态、获取所述第一通讯信号端和所述第二通讯信号端的电平状态，来判断所述外部器件的通讯协议种类。
在一些实施方式中，所述第一软件可配置电阻模块包括第一下拉电阻、第二下拉电阻、第一开关电路和第二开关电路；所述第一下拉电阻和所述第一开关电路串联后连接在所述第一通讯信号端和GND之间，所述第二下拉电阻和所述第二开关电路串联后连接在所述第一通讯信号端和GND之间；所述第一下拉电阻用于提供弱下拉功能，所述第二下拉电阻用于提供强下拉功能；所述电子器件通过控制所述第一开关电路和所述第二开关电路控制所述第一软件可配置电阻模块的状态。
在一些实施方式中，所述第二软件可配置电阻模块包括第三下拉电阻、第四下拉电阻、第三开关电路和第四开关电路；所述第三下拉电阻和所述第三开关电路串联后连接在所述第二通讯信号端和GND之间，所述第四下拉电阻和所述第四开关电路串联后连接在所述第二通讯信号端和GND之间；所述第三下拉电阻用于提供弱下拉功能，所述第四下拉电阻用于提供强下拉功能；所述电子器件通过控制所述第三开关电路和所述第四开关电路控制所述第二软件可配置电阻模块的状态。
在一些实施方式中，所述第一软件可配置电阻模块包括第一上拉电阻和第五开关电路，所述第一上拉电阻和所述第五开关电路串联后连接在所述第一通讯信号端和VDD之间；所述第二软件可配置电阻模块包括第二上拉电阻和第六开关电路，所述第二上拉电阻和所述第六开关电路串联后连接在所述第二通讯信号端和VDD之间；所述电子器件通过控制所述第五开关电路控制所述第一通讯信号端的上拉状态，所述电子器件通过控制所述第六开关电路控制所述第二通讯信号端的上拉状态；所述电子器件通过将所述第一软件可配置电阻模块和所述第二软件可配置电阻模块均切换为弱上拉状态来确定所述第一通讯信号端和所述第二通讯信号端是否处于待机状态，即确定所述外部器件是否处于待机状态。在所述第五开关电路接通时，所述第一开关电路和所述第二开关电路断路；在所述第六开关电路接通时，所述第三开关电路和所述第四开关电路断路。
本申请还提供了一种通讯协议自动识别方法，用于电子器件自动识别与其通讯的外部器件的通讯协议，具体方法为：为第一通讯信号端设置第一软件可配置电阻模块，所述第一软件可配置电阻模块具有弱下拉状态、强下拉状态中的至少一种和断路状态；在所述第一通讯信号端处于通讯连接状态时，通过控制所述第一软件可配置电阻模块的不同状态、获取所述第一通讯信号端的电平状态，来判断所述外部器件的通讯协议种类。
在一些实施方式中，还为第二通讯信号端设置第二软件可配置电阻模块，所述第二软件可配置电阻模块具有弱下拉状态、强下拉状态中的至少一种和断路状态；在所述第一通讯信号端和所述第二通讯信号端均处于通讯连接状态时，通过控制所述第一软件可配置电阻模块和所述第二软件可配置电阻模块的不同状态、获取所述第一通讯信号端和所述第二通讯信号端的电平状态，来判断所述外部器件的通讯协议种类。
在一些实施方式中，所述通讯协议自动识别方法：
用于自动识别所述外部器件的通讯协议为I2C协议还是UART协议，包括步骤：将所述第一通讯信号端设置为用于连接所述外部器件的TXD端口或SCL端口，在所述第一通讯信号端的待机状态将所述第一软件可配置电阻模块从断路状态切换为弱下拉状态后，若所述第一通讯信号端的电平为高电平则确定所述通讯协议为I2C协议、若所述第一通讯信号端的电平为低电平则确定所述通讯协议为UART协议；
或用于自动识别所述外部器件的通讯协议为I2C协议还是UART协议，包括步骤：将所述第一通讯信号端设置为用于连接所述外部器件的RXD端口或SDA端口，在所述第一通讯信号端的待机状态将所述第一软件可配置电阻模块从断路状态切换为强下拉状态后，若所述第一通讯信号端的电平为低电平则确定所述通讯协议为I2C协议、若所述第一通讯信号端的电平为高电平则确定所述通讯协议为UART协议；
或用于自动识别所述外部器件的通讯协议为I2C协议还是两线制SPI协议，包括步骤：将所述第一通讯信号端设置为用于连接所述外部器件的SDA端口或SPI_DATA端口，在所述第一通讯信号端的待机状态将所述第一软件可配置电阻模块从断路状态切换为弱下拉状态后，若所述第一通讯信号端的电平为高电平则确定所述通讯协议为I2C协议、若所述第一通讯信号端的电平为低电平则确定所述通讯协议为两线制SPI协议；
或用于自动识别所述外部器件的通讯协议为I2C协议还是两线制SPI协议，包括步骤：将所述第一通讯信号端设置为用于连接所述外部器件的SCL端口或SPI_CLK端口，在所述第一通讯信号端的待机状态将所述第一软件可配置电阻模块从断路状态切换为弱下拉状态后，若所述第一通讯信号端的电平为高电平则确定所述通讯协议为I2C协议、若所述第一通讯信号端的电平为低电平则确定所述通讯协议为两线制SPI协议；
或用于自动识别所述外部器件的通讯协议为UART协议还是两线制SPI协议，包括步骤：将所述第一通讯信号端设置为用于连接所述外部器件的RXD端口或SPI_DATA端口，在所述第一通讯信号端的待机状态将所述第一软件可配置电阻模块从断路状态切换为弱下拉状态或强下拉状态后，若所述第一通讯信号端的电平为高电平则确定所述通讯协议为UART协议、若所述第一通讯信号端的电平为低电平则确定所述通讯协议为两线制SPI协议；
或用于自动识别所述外部器件的通讯协议为I2C协议、UART协议、两线制SPI协议中的哪一种，包括步骤：将所述第一通讯信号端设置为用于连接所述外部器件的SDA端口或RXD端口或SPI_DATA端口，在所述第一通讯信号端的待机状态将所述第一软件可配置电阻模块从断路状态块切换为弱下拉状态后，若所述第一通讯信号端的电平为低电平则确定所述通讯协议为两线制SPI协议，若所述第一通讯信号端的电平为高电平则将所述第一软件可配置电阻模块切换为强下拉状态，若所述第一通讯信号端的电平变为低电平则确定所述通讯协议为I2C协议、若所述第一通讯信号端的电平保持在高电平则确定所述通讯协议为UART协议。
在一些实施方式中，所述通讯协议自动识别方法用于自动识别所述外部器件的通讯协议为I2C协议、UART协议、两线制SPI协议中的一种，所述第一通讯信号端设置为用于连接所述外部器件的SDA端口或RXD端口或SPI_DATA端口，所述第二通讯信号端设置为用于连接所述外部器件的SCL端口或TXD端口或SPI_CLK端口，进行自动识别之前，所述第一软件可配置电阻模块和所述第二软件可配置电阻模块均设置为断路状态；
包括步骤：在所述第一通讯信号端和所述第二通讯信号端均为待机状态时将所述第一软件可配置电阻模块切换为弱下拉状态后，若所述第一通讯信号端的电平为低电平，则确定所述通讯协议为两线制SPI协议，若所述第一通讯信号端的电平为高电平，则将所述第一软件可配置电阻模块切换为强下拉状态，若所述第一通讯信号端的电平变为低电平，则确定所述通讯协议为I2C协议，若所述第一通讯信号端的电平保持高电平，则确定所述通讯协议为UART协议；
或包括步骤：在所述第一通讯信号端和所述第二通讯信号端均为待机状态时将所述第一软件可配置电阻模块切换为弱下拉状态后，若所述第一通讯信号端的电平为低电平，则确定所述通讯协议为两线制SPI协议，若所述第一通讯信号端的电平为高电平，则将所述第二软件可配置电阻模块切换为弱下拉状态，若所述第二通讯信号端的电平为低电平，则确定所述通讯协议为UART协议，若所述第二通讯信号端的电平为高电平，则确定所述通讯协议为I2C协议；
或包括步骤：在所述第一通讯信号端和所述第二通讯信号端均为待机状态时将所述第一软件可配置电阻模块切换为强下拉状态后，若所述第一通讯信号端的电平为高电平，则确定所述通讯协议为UART协议，若所述第一通讯信号端的电平为低电平，则将所述第二软件可配置电阻模块切换为弱下拉状态，若所述第二通讯信号端的电平变为高电平，则确定所述通讯协议为I2C协议，若所述第一通讯信号端的电平保持为低电平，则确定所述通讯协议为两线制SPI协议。
在一些实施方式中，所述第一软件可配置电阻模块的状态还包括弱上拉状态，所述第二软件可配置电阻模块的状态还包括弱上拉状态；所述通讯协议自动识别方法还包括通讯信号端待机状态确认步骤：将所述第一软件可配置电阻模块和所述第二软件可配置电阻模块均切换为弱上拉状态后，若所述第一通讯信号端的电平和所述第二通讯信号端的电平均为高电平，则确认所述外部器件处于待机状态，若所述第一通讯信号端的电平或所述第二通讯信号端的电平为低电平时，则进行报错或请求所述外部器件复位或请求所述外部器件重新上电。
本申请还提供了一种电子器件，包括前述的任一种自适应通讯接口；所述电子器件的种类包括MCU、SOC、ASIC、MPU、PLC中的任一种；所述自适应通讯接口自动识别外部器件采用的通讯协议后，所述电子器件对所述自适应通讯接口进行相应地配置。
本申请的各个实施例具有以下技术效果中的至少一种：
1.通过为一个通讯信号端设置软件可配置电阻模块，通过控制软件可配置电阻模块在弱下拉状态、强下拉状态、弱上拉状态和断路状态之间切换，并同时获取通讯信号端的电平状态，无需获取通讯信号端的完整通讯时序，即可以自动区分外部器件使用的I2C、UART、两线制SPI通讯协议中的两种或三种；
2.通过为两个通讯信号端分别设置软件可配置电阻模块，可以更加可靠地区分外部器件使用的三种通讯协议；
3.通过为两个通讯信号端分别设置软件可配置电阻模块，并通过将两个软件可配置电阻模块均切换为弱上拉状态，即可判断外部器件是否处于正确的待机状态；
4.通过自动识别外部器件的通讯协议，并自动对通讯接口进行配置，实现使用不同通讯协议的外部器件在同一通讯信号接口实现Plug&Play。
附图说明
下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对本发明的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
图1是现有技术中典型的MCU/SOC通讯接口配置示意图；
图2是MCU/SOC的常规通讯信号端架构；
图3是本申请自适应通讯接口的一个实施例的第一通讯信号端配置示意图；
图4是标准I2C通讯协议时序图；
图5是标准UART通讯协议时序图；
图6是三线制SPI通讯协议时序图；
图7是两线制SPI通讯协议时序图；
图8是图3所示实施例的一种变化方式；
图9是图3所示实施例的另一种变化方式；
图10是图3所示实施例的另一种变化方式；
附图标号说明：
10.第一通讯信号端，20.第一软件可配置电阻模块，21.第一下拉电阻，22.第二下拉电阻，23.第一上拉电阻，24.第一开关电路，25.第二开关电路，26.第五开关电路，100.电子器件。
具体实施方式
为了更清楚地说明本申请的实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本申请的具体实施方式。下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本申请相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
如图2所示为MCU/SOC的常规通讯信号端架构，如本申请现有技术部分的讨论，MCU/SOC无法自动识别外部器件的通讯协议。在本申请提供的自适应通讯接口的一个实施例中，自适应通讯接口用于电子器件100和外部器件进行通讯，电子器件100包括任何带有CPU的MCU、SOC、ASIC、MPU等形式的集成电路。如图3所示，自适应通讯接口包括第一通讯信号端10、第一软件可配置电阻模块20；其中第一通讯信号端10用于和外部器件的对应端口连接并通讯；第一软件可配置电阻模块20与第一通讯信号端10连接，第一软件可配置电阻模块20具有弱下拉状态、强下拉状态中的至少一种和断路状态。在第一通讯信号端10处于和外部器件的通讯连接状态时，电子器件100通过控制第一软件可配置电阻模块20的不同状态和获取第一通讯信号端10的电平状态，来判断外部器件的通讯协议种类。
为简明起见，图3及其他部分视图中仅示出了电子器件100的第一通讯信号端10、第一软件可配置电阻模块20等结构，外部器件以及外部器件和电子器件100的连接方式是本领域技术人员易于理解的，在图中并未示出；还有后续增加的类似的结构也不再另作图示；同时图中的毫无疑问可以确定其功能的器件、连接方式亦不再一一标识和解释。
对于常见的物联网SOC或通用MCU来说，最常见的外部器件为各种外接传感器，这些传感器通常通过两根信号线连接至SOC或MCU等电子器件100的两个通讯信号端。本实施例的自适应通讯接口也包括两个通讯信号端，其中通过为第一通讯信号端10设置第一软件可配置电阻模块20，即可通过控制第一软件可配置电阻模块20的不同状态和获取第一通讯信号端10的电平状态来判断外部器件的通讯协议种类。具体的通讯协议自动识别方法见本说明书的通讯协议自动识别方法实施例。
在一些实施例中，自适应通讯接口还包括第二通讯信号端、第二软件可配置电阻模块；其中第二通讯信号端用于和外部器件的对应端口连接并通讯；第二软件可配置电阻模块与第二通讯信号端连接，第二软件可配置电阻模块具有弱下拉状态、强下拉状态中的至少一种和断路状态；在第一通讯信号端10和第二通讯信号端均处于通讯连接状态时，电子器件100通过控制第一软件可配置电阻模块20和第二软件可配置电阻模块的不同状态、获取第一通讯信号端10和第二通讯信号端的电平状态，来判断外部器件的通讯协议种类。如前文所述，一般通讯接口包括两个通讯信号端。第二软件可配置电阻模块的具体设置方式和第一软件可配置电阻模块20类似，因此不再图示和详细说明。通过为第一通讯信号端10和第二通讯信号端分别设置软件可配置电阻模块，可以更加可靠地识别外部器件的通讯协议种类，具体的通讯协议自动识别方法见本说明书的通讯协议自动识别方法实施例。
在一些实施例中，如图3所示，第一软件可配置电阻模块20包括第一下拉电阻21、第二下拉电阻22、第一开关电路24和第二开关电路25；第一下拉电阻21和第一开关电路24串联后连接在第一通讯信号端10和GND之间，第二下拉电阻22和第二开关电路25串联后连接在第一通讯信号端10和GND之间；第一下拉电阻21的阻值为10千欧，用于提供弱下拉功能，第二下拉电阻22的阻值为200欧姆，用于提供强下拉功能；电子器件100通过控制第一开关电路24和第二开关电路25控制第一软件可配置电阻模块20的状态：当第一开关电路24接通、第二开关电路25断开时，第一软件可配置电阻模块20处于弱下拉状态，即可为第一通讯信号端10提供弱下拉功能；当第一开关电路24断开、第二开关电路25接通时，第一软件可配置电阻模块20处于强下拉状态，即可为第一通讯信号端10提供强下拉功能；当第一开关电路24和第二开关电路25均断开时，第一软件可配置电阻模块20处于断路状态，第一通讯信号端10即可进行正常通讯。
第一开关电路24、第二开关电路25均可通过开关管实现，第一软件可配置电阻模块20还可通过MOS管模拟第一下拉电阻21、第二下拉电阻22，并同时通过MOS管实现第一开关电路24和第二开关电路25的功能。通过开关管实现开关电路和通过MOS管模拟电阻和开关电路均为现有技术，在此不再详述。
类似地，第二软件可配置电阻模块包括第三下拉电阻、第四下拉电阻、第三开关电路和第四开关电路；第三下拉电阻和第三开关电路串联后连接在第二通讯信号端和GND之间，第四下拉电阻和第四开关电路串联后连接在第二通讯信号端和GND之间，第三下拉电阻大于第四下拉电阻，例如第三下拉电阻为10千欧、第四下拉电阻为200欧姆。第二软件可配置电阻模块的工作方式和第一软件可配置电阻模块20类似，在此不再详述。
在一些实施例中，如图3所示，第一软件可配置电阻模块20还包括第一上拉电阻23和第五开关电路26，第一上拉电阻23和第五开关电路26串联后连接在第一通讯信号端10和VDD之间；类似地，第二软件可配置电阻模块包括第二上拉电阻和第六开关电路，第二上拉电阻和第六开关电路串联后连接在第二通讯信号端和VDD之间；电子器件100断开第一开关电路24和第二开关电路25后，通过控制第五开关电路26控制第一通讯信号端10的上拉状态，类似地，电子器件100通过控制第六开关电路控制第二通讯信号端的上拉状态；电子器件100通过将第一软件可配置电阻模块20和第二软件可配置电阻模块均切换为弱上拉状态来确定第一通讯信号端10和第二通讯信号端是否处于待机状态。本申请的通讯协议自动识别方法需要外部器件处于待机状态才能进行正确识别，由于电子器件100加电启动时，或者外部器件如传感器插接时，外部器件均会处于待机状态，因此无需额外干涉即可进行正确识别。但在特殊工况下，例如MCU等电子器件100复位重启，但是预先连接的传感器等外部器件并未复位，或者相关器件在加电启动时收到强干扰而出现逻辑错误的时候，可能出现第一通讯信号端10或第二通讯信号端未处于待机状态，此时通过将第一软件可配置电阻模块20和/或第二软件可配置电阻模块切换至弱上拉状态，即可识别出上述错误，从而可通过将外部器件复位或重新加电回到待机状态。具体识别方法见本说明书的通讯协议自动识别方法实施例。
其中第一下拉电阻21和第三下拉电阻的阻值设置应明显大于常用的采用I2C协议的电路的上拉电阻，例如前述实施例采用的10千欧；第二下拉电阻22和第四下拉电阻的阻值应明显小于常用的I2C协议电路的上拉电阻，例如前述实施例采用的200欧姆；第一上拉电阻23和第二上拉电阻的阻值设置范围相对可较大，典型地可设置成大于4.7千欧，例如前述实施例采用了10千欧的第一上拉电阻23和第二上拉电阻。相对于I2C协议电路典型的4.7千欧上拉电阻，第一下拉电阻21和第三下拉电阻构成弱下拉、第二下拉电阻22和第四下拉电阻构成强下拉、第一上拉电阻23和第二上拉电阻构成弱上拉。
本申请的设计思路是对外部器件使用的通用标准通讯接口，如SPI接口、UART接口、I2C接口等进行快速协议采样，并完成自身通讯协议与外部器件的快速匹配，实现通讯协议的自动识别，实现自适应通讯接口，并进行互联通讯。图4所示是标准I2C协议的时序图，其待机状态的SDA信号端和SCL信号端均为高电平；图5所示为标准UART协议的时序图，其待机状态的RXD信号端和TXD信号端亦均为高电平。
通常SPI是3线制(SCLK，MISO，MISO)或者4线制(CS，SCLK，MISO，MOSI)，所以与两线制的UART协议和I2C协议很容易分辨出来。但当SPI同时也是两线制时，就不容易分辨，增加了自适应匹配电路的复杂性。图6是三线制SPI协议的时序图，由于有三个通讯信号端，不需要自适应识别就可分辨出是SPI协议。图7所示是两线制SPI协议的时序图，其待机状态的SCLK信号端和SPI_DATA信号端也均是高电平。
在复位后或加电启动后的初始状态，一般情况下，MCU等电子器件100是Master状态，传感器等外部器件是Slaver状态，电子器件100不发出指令的话，外部器件处于待机状态，也不会发出信号。此种状态即为本申请所述的待机状态。在电子器件100的自适应通讯接口和外部器件的对应端口已经连接的待机状态，第一通讯信号端10、第二通讯信号端和采用不同协议的外部器件的连接方式、以及采用不同协议的外部器件的各个信号端的电平状态和输出状态如表1所示。
表1.采用不同通讯协议的外部器件的待机状态
通过切换第一软件可配置电阻模块20和第二软件可配置电阻模块的不同状态，在各个上拉电阻、下拉电阻以及外部器件的通讯端口内部电路或外部上拉电阻的共同作用下，外部器件的通讯端口及第一通讯信号端10、第二通讯信号端的电平真值表如表2所示。电子器件100通过将第一软件可配置电阻模块20、第二软件可配置电阻模块、第一通讯信号端10及第二通讯信号端的状态和表2进行对比，即可自动识别外部器件所采用的通讯协议的种类。
表2.不同上下拉状态时通讯端口的电平真值表
具体地，本申请的通讯协议自动识别方法的一个实施例中用于电子器件100自动识别与其通讯的外部器件的通讯协议，识别方法为，为第一通讯信号端10设置第一软件可配置电阻模块20，第一软件可配置电阻模块20具有弱下拉状态、强下拉状态中的至少一种和断路状态；在第一通讯信号端10处于通讯连接状态时，通过控制第一软件可配置电阻模块20的不同状态、获取第一通讯信号端10的电平状态，来判断外部器件的通讯协议种类。
在一些实施例中，还为第二通讯信号端设置第二软件可配置电阻模块，第二软件可配置电阻模块具有弱下拉状态、强下拉状态中的至少一种和断路状态；其中在第一通讯信号端10和第二通讯信号端均处于通讯连接状态时，通过控制第一软件可配置电阻模块20和第二软件可配置电阻模块的不同状态、同时获取第一通讯信号端10和第二通讯信号端的电平状态，来判断外部器件的通讯协议种类。
在一些实施例中，通讯协议自动识别方法用于自动识别外部器件的通讯协议为I2C协议还是UART协议，包括步骤：将第一通讯信号端10设置为用于连接外部器件的TXD端口或SCL端口，在第一通讯信号端10的待机状态将第一软件可配置电阻模块20从断路状态切换为弱下拉状态后，若第一通讯信号端10的电平为高电平则确定外部器件的通讯协议为I2C协议、若第一通讯信号端10的电平为低电平则确定外部器件的通讯协议为UART协议。由于本实施例仅用到第一软件可配置电阻模块20的断路状态和弱下拉状态，因此第一软件可配置电阻模块20可采用图9所示的实施例，即仅包含第一下拉电阻21和第一开关电路24。本实施例适用于MCU等电子器件100的外接传感器等外部器件仅使用I2C协议和UART协议两种协议时的应用场景。此时第二通讯信号端无需连接软件可配置电阻模块，仅通过为第一通讯信号端10设置第一下拉电阻21和第一开关电路24即可自动识别两种通讯协议。
一些实施例的通讯协议自动识别方法用于自动识别外部器件的通讯协议为I2C协议还是UART协议，包括步骤：将第一通讯信号端10设置为用于连接外部器件的RXD端口或SDA端口，在第一通讯信号端10的待机状态将第一软件可配置电阻模块20从断路状态切换为强下拉状态后，若第一通讯信号端10的电平为低电平则确定外部器件的通讯协议为I2C协议、若第一通讯信号端10的电平为高电平则确定外部器件的通讯协议为UART协议。由于本实施例仅用到第一软件可配置电阻模块20的断路状态和强下拉状态，因此第一软件可配置电阻模块20可采用图10所示的实施例，即仅包含第二下拉电阻22和第二开关电路25。本实施例也适用于MCU等电子器件100的外接传感器等外部器件仅使用I2C协议和UART协议两种协议时的应用场景。此时第二通讯信号端无需连接软件可配置电阻模块，仅通过为第一通讯信号端10设置第二下拉电阻22和第二开关电路25即可自动识别两种通讯协议。
一些实施例的通讯协议自动识别方法用于自动识别外部器件的通讯协议为I2C协议还是两线制SPI协议，包括步骤：将第一通讯信号端10设置为用于连接外部器件的SDA端口或SPI_DATA端口，在第一通讯信号端10的待机状态将第一软件可配置电阻模块20从断路状态切换为弱下拉状态后，若第一通讯信号端10的电平为高电平则确定外部器件的通讯协议为I2C协议、若第一通讯信号端10的电平为低电平则确定外部器件的通讯协议为两线制SPI协议。由于本实施例仅用到第一软件可配置电阻模块20的断路状态和弱下拉状态，因此第一软件可配置电阻模块20可采用图9所示的实施例，即仅包含第一下拉电阻21和第一开关电路24。本实施例适用于MCU等电子器件100的外接传感器等外部器件仅使用I2C协议和两线制SPI协议两种协议时的应用场景。此时第二通讯信号端无需连接软件可配置电阻模块，仅通过为第一通讯信号端10设置第一下拉电阻21和第一开关电路24即可自动识别两种通讯协议。
一些实施例的通讯协议自动识别方法用于自动识别所述外部器件的通讯协议为I2C协议还是两线制SPI协议，包括步骤：将第一通讯信号端10设置为用于连接外部器件的SCL端口或SPI_CLK端口，在第一通讯信号端10的待机状态将第一软件可配置电阻模块20从断路状态切换为弱下拉状态后，若第一通讯信号端10的电平为高电平则确定外部器件的通讯协议为I2C协议、若第一通讯信号端10的电平为低电平则确定外部器件的通讯协议为两线制SPI协议。本实施例的工作原理及应用场景和上一实施例类似。
一些实施例的通讯协议自动识别方法用于自动识别外部器件的通讯协议为UART协议还是两线制SPI协议，包括步骤：将第一通讯信号端10设置为用于连接外部器件的RXD端口或SPI_DATA端口，在第一通讯信号端10的待机状态将第一软件可配置电阻模块20从断路状态切换为弱下拉状态或强下拉状态后，若第一通讯信号端10的电平为高电平则确定外部器件的通讯协议为UART协议、若第一通讯信号端10的电平为低电平则确定外部器件的通讯协议为两线制SPI协议。由于本实施例仅用到第一软件可配置电阻模块20的断路状态，以及弱下拉状态或强下拉状态，因此第一软件可配置电阻模块20可采用图9或图10所示的实施例，还可采用图8所示的实施例。本实施例适用于MCU等电子器件100的外接传感器等外部器件仅使用UART协议和两线制SPI协议两种协议时的应用场景。此时第二通讯信号端无需连接软件可配置电阻模块，仅通过为第一通讯信号端10设置上述实施例的第一软件可配置电阻模块20即可自动识别两种通讯协议。
一些实施例的通讯协议自动识别方法用于自动识别所述外部器件的通讯协议为I2C协议、UART协议、两线制SPI协议中的哪一种，包括步骤：将第一通讯信号端10设置为用于连接外部器件的SDA端口或RXD端口或SPI_DATA端口，在第一通讯信号端10的待机状态将第一软件可配置电阻模块20从断路状态块切换为弱下拉状态后，若第一通讯信号端10的电平为低电平则确定外部器件的通讯协议为两线制SPI协议，若第一通讯信号端10的电平为高电平则将第一软件可配置电阻模块20切换为强下拉状态，若第一通讯信号端10的电平变为低电平则确定外部器件的通讯协议为I2C协议、若第一通讯信号端10的电平保持在高电平则确定外部器件的通讯协议为UART协议。由于本实施例要用到第一软件可配置电阻模块20的断路状态、弱下拉状态和强下拉状态，因此第一软件可配置电阻模块20需采用图8或图3所示的实施例，即包括第一下拉电阻21、第一开关电路24、第二下拉电阻22和第二开关电路25。本实施例适用于MCU等电子器件100的外接传感器等外部器件包括使用UART协议、I2C协议和两线制SPI协议三种协议时的应用场景。此时第二通讯信号端无需连接软件可配置电阻模块，仅通过为第一通讯信号端10设置上述实施例的第一软件可配置电阻模块20即可自动识别三种通讯协议。
一些实施例的通讯协议自动识别方法用于自动识别外部器件的通讯协议为I2C协议、UART协议、两线制SPI协议中的一种，第一通讯信号端10设置为用于连接外部器件的SDA端口或RXD端口或SPI_DATA端口，第二通讯信号端设置为用于连接外部器件的SCL端口或TXD端口或SPI_CLK端口，进行自动识别之前，第一软件可配置电阻模块20和第二软件可配置电阻模块均设置为断路状态；包括步骤：在第一通讯信号端10和第二通讯信号端均为待机状态时将第一软件可配置电阻模块20切换为弱下拉状态后，若第一通讯信号端10的电平为低电平，则确定外部器件的通讯协议为两线制SPI协议，若第一通讯信号端10的电平为高电平，则将第一软件可配置电阻模块20切换为强下拉状态，若第一通讯信号端10的电平变为低电平，则确定外部器件的通讯协议为I2C协议，若第一通讯信号端10的电平保持高电平，则确定外部器件的通讯协议为UART协议。
一些实施例的通讯协议自动识别方法用于自动识别外部器件的通讯协议为I2C协议、UART协议、两线制SPI协议中的一种，与上一实施例的不同之处为，包括步骤：在第一通讯信号端10和第二通讯信号端均为待机状态时将第一软件可配置电阻模块20切换为弱下拉状态后，若第一通讯信号端10的电平为低电平，则确定外部器件的通讯协议为两线制SPI协议，若第一通讯信号端10的电平为高电平，则将第二软件可配置电阻模块切换为弱下拉状态，若第二通讯信号端的电平为低电平，则确定外部器件的通讯协议为UART协议，若第二通讯信号端的电平为高电平，则确定外部器件的通讯协议为I2C协议。由于本实施例要用到第一软件可配置电阻模块20的断路状态、弱下拉状态，以及第二软件可配置电阻模块的断路状态和弱下拉状态，因此第一软件可配置电阻模块20可采用图9所示的实施例，第二软件可配置电阻模块类似设置。
一些实施例的通讯协议自动识别方法用于自动识别外部器件的通讯协议为I2C协议、UART协议、两线制SPI协议中的一种，与上一实施例的区别在于，包括步骤：在第一通讯信号端10和第二通讯信号端均为待机状态时将第一软件可配置电阻模块20切换为强下拉状态后，若第一通讯信号端10的电平为高电平，则确定外部器件的通讯协议为UART协议，若第一通讯信号端10的电平为低电平，则将第二软件可配置电阻模块切换为弱下拉状态，若第二通讯信号端的电平变为高电平，则确定外部器件的通讯协议为I2C协议，若第二通讯信号端的电平保持为低电平，则确定外部器件的通讯协议为两线制SPI协议。由于本实施例要用到第一软件可配置电阻模块20的断路状态、强下拉状态，以及第二软件可配置电阻模块的断路状态和弱下拉状态，因此第一软件可配置电阻模块20可采用图10所示的实施例，第二软件可配置电阻模块类似图9设置，或者两个软件可配置电阻模块均按照图8或图3所示实施例设置。
在一些实施例中，第一软件可配置电阻模块20的状态还包括弱上拉状态，第二软件可配置电阻模块的状态还包括弱上拉状态；通讯协议自动识别方法还包括通讯信号端待机状态确认步骤：将第一软件可配置电阻模块20和第二软件可配置电阻模块均切换为弱上拉状态后，若第一通讯信号端10的电平和第二通讯信号端的电平均为高电平，则确认外部器件处于待机状态，若第一通讯信号端10的电平或第二通讯信号端的电平为低电平时，则进行报错或请求外部器件复位或请求外部器件重新上电。此时的第一软件可配置电阻模块20需采用图3所示的实施例，即包括第一上拉电阻23和第五开关电路26，或者在图9和图10实施例的基础上增加第一上拉电阻23和第五开关电路26。第二软件可配置电阻模块类似地设置。
本申请的电子器件100的一个实施例包括前述的任一种自适应通讯接口；电子器件100的种类包括MCU、SOC、ASIC、MPU、PLC中的任一种；自适应通讯接口自动识别外部器件采用的通讯协议后，电子器件100对自适应通讯接口进行相应地配置，实现同一通讯接口上外部器件的Plug&Play。外部器件的典型应用为各种连接至MCU等电子期间的外部传感器。
上述仅为本申请的较佳实施例及所运用的技术原理，在不脱离本申请构思的情况下，还可以进行各种明显的变化、重新调整和替代。本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点和功效。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神的情况下进行各种修饰或改变。在不冲突的情况下，以上实施例及实施例中的特征可以相互组合。
Claims (10)
1.一种自适应通讯接口，用于电子器件和外部器件进行通讯，其特征在于，
包括第一通讯信号端、第一软件可配置电阻模块；
其中所述第一通讯信号端用于和所述外部器件的对应端口连接并通讯；所述第一软件可配置电阻模块与所述第一通讯信号端连接，所述第一软件可配置电阻模块具有弱下拉状态、强下拉状态中的至少一种和断路状态；
在所述第一通讯信号端处于通讯连接状态时，所述电子器件通过控制所述第一软件可配置电阻模块的不同状态和获取所述第一通讯信号端的电平状态，来判断所述外部器件的通讯协议种类。
2.根据权利要求1所述的自适应通讯接口，其特征在于，
还包括第二通讯信号端、第二软件可配置电阻模块；
其中所述第二通讯信号端用于和所述外部器件的对应端口连接并通讯；所述第二软件可配置电阻模块与所述第二通讯信号端连接，所述第二软件可配置电阻模块具有弱下拉状态、强下拉状态中的至少一种和断路状态；
在所述第一通讯信号端和所述第二通讯信号端均处于通讯连接状态时，所述电子器件通过控制所述第一软件可配置电阻模块和所述第二软件可配置电阻模块的不同状态、获取所述第一通讯信号端和所述第二通讯信号端的电平状态，来判断所述外部器件的通讯协议种类。
3.根据权利要求1或2所述的自适应通讯接口，其特征在于，
所述第一软件可配置电阻模块包括第一下拉电阻、第二下拉电阻、第一开关电路和第二开关电路；所述第一下拉电阻和所述第一开关电路串联后连接在所述第一通讯信号端和GND之间，所述第二下拉电阻和所述第二开关电路串联后连接在所述第一通讯信号端和GND之间；
所述第一下拉电阻用于提供弱下拉功能，所述第二下拉电阻用于提供强下拉功能；
所述电子器件通过控制所述第一开关电路和所述第二开关电路控制所述第一软件可配置电阻模块的状态。
4.根据权利要求2所述的自适应通讯接口，其特征在于，
所述第一软件可配置电阻模块包括第一上拉电阻和第五开关电路，所述第一上拉电阻和所述第五开关电路串联后连接在所述第一通讯信号端和VDD之间；
所述第二软件可配置电阻模块包括第二上拉电阻和第六开关电路，所述第二上拉电阻和所述第六开关电路串联后连接在所述第二通讯信号端和VDD之间；
所述电子器件通过控制所述第五开关电路控制所述第一通讯信号端的上拉状态，所述电子器件通过控制所述第六开关电路控制所述第二通讯信号端的上拉状态；
所述电子器件通过将所述第一软件可配置电阻模块和所述第二软件可配置电阻模块均切换为弱上拉状态来确定所述第一通讯信号端和所述第二通讯信号端是否处于待机状态。
5.一种通讯协议自动识别方法，用于电子器件自动识别与其通讯的外部器件的通讯协议，其特征在于，
为第一通讯信号端设置第一软件可配置电阻模块，所述第一软件可配置电阻模块具有弱下拉状态、强下拉状态中的至少一种和断路状态；
在所述第一通讯信号端处于通讯连接状态时，通过控制所述第一软件可配置电阻模块的不同状态、获取所述第一通讯信号端的电平状态，来判断所述外部器件的通讯协议种类。
6.根据权利要求5所述的通讯协议自动识别方法，其特征在于，
为第二通讯信号端设置第二软件可配置电阻模块，所述第二软件可配置电阻模块具有弱下拉状态、强下拉状态中的至少一种和断路状态；
其中在所述第一通讯信号端和所述第二通讯信号端均处于通讯连接状态时，通过控制所述第一软件可配置电阻模块和所述第二软件可配置电阻模块的不同状态、获取所述第一通讯信号端和所述第二通讯信号端的电平状态，来判断所述外部器件的通讯协议种类。
7.根据权利要求5或6所述的通讯协议自动识别方法，其特征在于，
用于自动识别所述外部器件的通讯协议为I2C协议还是UART协议，包括步骤：将所述第一通讯信号端设置为用于连接所述外部器件的SCL端口或TXD端口，在所述第一通讯信号端的待机状态将所述第一软件可配置电阻模块从断路状态切换为弱下拉状态后，若所述第一通讯信号端的电平为高电平则确定所述通讯协议为I2C协议、若所述第一通讯信号端的电平为低电平则确定所述通讯协议为UART协议；
或，
用于自动识别所述外部器件的通讯协议为I2C协议还是UART协议，包括步骤：将所述第一通讯信号端设置为用于连接所述外部器件的SDA端口或RXD端口，在所述第一通讯信号端的待机状态将所述第一软件可配置电阻模块从断路状态切换为强下拉状态后，若所述第一通讯信号端的电平为低电平则确定所述通讯协议为I2C协议、若所述第一通讯信号端的电平为高电平则确定所述通讯协议为UART协议；
或，
用于自动识别所述外部器件的通讯协议为I2C协议还是两线制SPI协议，包括步骤：将所述第一通讯信号端设置为用于连接所述外部器件的SDA端口或SPI_DATA端口，在所述第一通讯信号端的待机状态将所述第一软件可配置电阻模块从断路状态切换为弱下拉状态后，若所述第一通讯信号端的电平为高电平则确定所述通讯协议为I2C协议、若所述第一通讯信号端的电平为低电平则确定所述通讯协议为两线制SPI协议；
或，
用于自动识别所述外部器件的通讯协议为I2C协议还是两线制SPI协议，包括步骤：将所述第一通讯信号端设置为用于连接所述外部器件的SCL端口或SPI_CLK端口，在所述第一通讯信号端的待机状态将所述第一软件可配置电阻模块从断路状态切换为弱下拉状态后，若所述第一通讯信号端的电平为高电平则确定所述通讯协议为I2C协议、若所述第一通讯信号端的电平为低电平则确定所述通讯协议为两线制SPI协议；
或，
用于自动识别所述外部器件的通讯协议为UART协议还是两线制SPI协议，包括步骤：将所述第一通讯信号端设置为用于连接所述外部器件的RXD端口或SPI_DATA端口，在所述第一通讯信号端的待机状态将所述第一软件可配置电阻模块从断路状态切换为弱下拉状态或强下拉状态后，若所述第一通讯信号端的电平为高电平则确定所述通讯协议为UART协议、若所述第一通讯信号端的电平为低电平则确定所述通讯协议为两线制SPI协议；
或，
用于自动识别所述外部器件的通讯协议为I2C协议、UART协议、两线制SPI协议中的哪一种，包括步骤：将所述第一通讯信号端设置为用于连接所述外部器件的SDA端口或RXD端口或SPI_DATA端口，在所述第一通讯信号端的待机状态将所述第一软件可配置电阻模块从断路状态块切换为弱下拉状态后，若所述第一通讯信号端的电平为低电平则确定所述通讯协议为两线制SPI协议，若所述第一通讯信号端的电平为高电平则将所述第一软件可配置电阻模块切换为强下拉状态，若所述第一通讯信号端的电平变为低电平则确定所述通讯协议为I2C协议、若所述第一通讯信号端的电平保持在高电平则确定所述通讯协议为UART协议。
8.根据权利要求6所述的通讯协议自动识别方法，其特征在于，
用于自动识别所述外部器件的通讯协议为I2C协议、UART协议、两线制SPI协议中的一种，所述第一通讯信号端设置为用于连接所述外部器件的SDA端口或RXD端口或SPI_DATA端口，所述第二通讯信号端设置为用于连接所述外部器件的SCL端口或TXD端口或SPI_CLK端口，进行自动识别之前，所述第一软件可配置电阻模块和所述第二软件可配置电阻模块均设置为断路状态；
包括步骤：在所述第一通讯信号端和所述第二通讯信号端均为待机状态时将所述第一软件可配置电阻模块切换为弱下拉状态后，若所述第一通讯信号端的电平为低电平，则确定所述通讯协议为两线制SPI协议，若所述第一通讯信号端的电平为高电平，则将所述第一软件可配置电阻模块切换为强下拉状态，若所述第一通讯信号端的电平变为低电平，则确定所述通讯协议为I2C协议，若所述第一通讯信号端的电平保持高电平，则确定所述通讯协议为UART协议；
或，
包括步骤：在所述第一通讯信号端和所述第二通讯信号端均为待机状态时将所述第一软件可配置电阻模块切换为弱下拉状态后，若所述第一通讯信号端的电平为低电平，则确定所述通讯协议为两线制SPI协议，若所述第一通讯信号端的电平为高电平，则将所述第二软件可配置电阻模块切换为弱下拉状态，若所述第二通讯信号端的电平为低电平，则确定所述通讯协议为UART协议，若所述第二通讯信号端的电平为高电平，则确定所述通讯协议为I2C协议；
或，
包括步骤：在所述第一通讯信号端和所述第二通讯信号端均为待机状态时将所述第一软件可配置电阻模块切换为强下拉状态后，若所述第一通讯信号端的电平为高电平，则确定所述通讯协议为UART协议，若所述第一通讯信号端的电平为低电平，则将所述第二软件可配置电阻模块切换为弱下拉状态，若所述第二通讯信号端的电平变为高电平，则确定所述通讯协议为I2C协议，若所述第二通讯信号端的电平保持为低电平，则确定所述通讯协议为两线制SPI协议。
9.根据权利要求6或8所述的通讯协议自动识别方法，其特征在于，
所述第一软件可配置电阻模块的状态还包括弱上拉状态，所述第二软件可配置电阻模块的状态还包括弱上拉状态；
所述通讯协议自动识别方法还包括通讯信号端待机状态确认步骤：将所述第一软件可配置电阻模块和所述第二软件可配置电阻模块均切换为弱上拉状态后，若所述第一通讯信号端的电平和所述第二通讯信号端的电平均为高电平，则确认所述外部器件处于待机状态，若所述第一通讯信号端的电平或所述第二通讯信号端的电平为低电平时，则进行报错或请求所述外部器件复位或请求所述外部器件重新上电。
10.一种电子器件，其特征在于，
包括权利要求1至4中任一项所述的自适应通讯接口；
所述电子器件的种类包括MCU、SOC、ASIC、MPU、PLC中的任一种；
所述自适应通讯接口自动识别外部器件采用的通讯协议后，所述电子器件对所述自适应通讯接口进行相应地配置。
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