CN203480508U - 通信不同信号的单串口通信电路 - Google Patents

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刘立波
张月清
王昆鹏
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Abstract

本实用新型涉及一种通信不同信号的单串口通信电路，属于通信电路领域。该通信不同信号的单串口通信电路，是应用单片机的一个串口，利用两片双通道四选一模拟开关U2和U5，用软件控制模拟开关U2和U5的译码线，切换不同通信信号转换芯片在电路中连接关系，使单片机***具有不同通信信号的功能，实现***与不同通信信号设备通信。本实用新型提供的通信不同信号的单串口通信电路实现单串口分时和不同信号设备的通信。并且该通信电路具有可扩展性，还减少了和通信设备通信线的生产加工、充分利用了单片机的硬件控制能力，也充分体现了单片机软件的作用，易于实现。降低了成本，减少了工作量，结果紧凑，通信可靠，增加了***的稳定性。

Description

通信不同信号的单串口通信电路
技术领域
本实用新型涉及一种通信电路，特别涉及一种实现单串口能通信RS232和RS485信号的，通信不同信号的单串口通信电路。
背景技术
目前，在单片机串口与其它设备通信时一个串口只能与一种通信信号通信，原因是单片机CPU串口发送（TXD）和接收（RXD）引脚是TTL电平，要进行通信就要用相应的转换芯片把CPU的TTL电平转换成与通信设备相同的信号（RS232、RS485、RS422和CANZ总线等）。转换芯片与单片机串口连接共同焊接在线路板上，这样CPU这个串口只能与具有和所转换信号相同通信信号设备通信，要和其它信号设备通信就需要另一个串口，或用硬件转换设备把通信设备的信号转换成和单片机通信信号相同的信号。这两种方法都有缺点甚至有时是不可行的。原因如下：
如果采用另一个串口通信就占用了单片机CPU的串口资源，众所周知，单片机CPU的串口是很有限的，而且有的串口具有多种功能，当用作串口时，其它功能就不能实现了。这样就有可能影响到整体设计的完成，所以单片机串口资源用尽的情况下采用另一个串口通信是不可行的。
如果采用硬件转换设备把通信设备的信号转换成和单片机通信信号相同的信号，就需要购买相应的转换设备和电源，还要制做连线，增加了成本、工作量和故障率，而且通信不可靠。
在实际的应用中，有时一个单片机***需要和多个***设备通信，而且***设备的通信信号也不只一种，如我单位研制的《PI100便携式区域自动气象站现场标校仪》所标校的一种自动站就分为两种通信信号：一种是RS232信号，一种是RS485信号。如果采用常规传统的设计方法一个串口只能与一种信号通信，要与两种信号通信就必须用到另一个串口或采取用硬件转换设备转换成与被标校仪器的通讯信号相同的信号。《PI100便携式区域自动气象站现场标校仪》是一个复杂的***，包括和打印机、标准器等***设备通信，单片机的串口资源已经用尽，所以用另一个串口是不可行的。采用后一种方法的缺点前面已述及。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了实现用一个串口能分时与RS232信号和RS485信号设备通信，而提供了一种通信不同信号的单串口通信电路。
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案具体如下：
一种通信不同信号的单串口通信电路，包括：
处理器U1，所述处理器U1负责数据采集、处理、通信、打印以及对整个***运行进行控制；
所述处理器U1的串口2的两引线U2TX和U2RX分别是发送端和接收端，这两条引线输出为TTL电平；
将所述处理器U1的串口2的两引线U2TX和U2RX分别和双通道四选一模拟开关U2的两个通道的公共端X和Y连接，所述双通道四选一模拟开关U2的译码线Ａ和Ｂ连接到所述处理器U1的PD4和PD5口线，同时连接到另一双通道四选一模拟开关U5的译码线A和B；
所述双通道四选一模拟开关U2的X通道的一端X0和RS232转换芯片U3的11脚连接，另一端X1和RS485转换芯片U4的4脚连接；所述双通道四选一模拟开关U2的Y通道的一端Y0和RS232转换芯片U3的12脚连接，另一端Y1和RS485转换芯片U4的1脚连接；
所述通信电路和RS232信号通信时，信号经过所述RS232转换芯片U3后通信信号转换为RS232信号并发送信号；通过RS232转换芯片U3的14脚连接到所述双通道四选一模拟开关U5的X0端；接收信号通过RS232转换芯片U3的13脚输入，连接到所述双通道四选一模拟开关U5的Y0端；
所述通信电路和RS485信号通信时，信号经过所述RS485转换芯片U4后通信信号转换为RS485信号电平；RS485转换芯片U4的译码线A连接所述双通道四选一模拟开关U5的X1端，译码线B连接所述双通道四选一模拟开关U5的Y1端；所述RS485转换芯片U4的两个控制端2和3连接一起，连接到所述处理器U1的PD6口线；
所述的双通道四选一模拟开关U2和U5具有相同的译码关系，U5的公共端X接通信口P1的1，另一个公共端Y接通信口P1的2，通信口P1的3接公共地GND。
在上述技术方案中，
PD4和PD5都为低电平，所述双通道四选一模拟开关U2和U5的X和X0端导通，Y和Y0端导通，所述通信电路和所述RS232转换芯片U3通信；
PD4为高电平，PD5为低电平，双通道四选一模拟开关U2和U5的X和X1端导通，Y和Y1端导通，发送数据PD6要置为高电平，接收数据PD6要置为低电平，所述通信电路和所述RS485转换芯片U4通信。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型提供的通信不同信号的单串口通信电路实现单串口分时和不同信号设备的通信，具有以下优点：
1、可扩展性。如果还有其它信号，在此电路的基础上，扩展其它信号转换芯片，可和更多的信号设备通信，如RS422信号和CAN总线等。
2、可减少和通信设备通信线的生产加工。当不同信号的设备有同样通信端口时，如一个是RS232信号，一个是RS485信号，只要设备的RS232的两条线(TXD和RXD)和RS485的两条线(A和B)都使用通信端口的相同号码的接线端子，如TXD、A接1号端子，RXD、B都接2号端子，***设计如附图2所示，即可用一条通信线实现***与两种不同信号设备的通信。如TXD、B都接1号端子，RXD、A接2号端子，通过调整RS485转换器U4的A和B与双通道四选一模拟开关U5的连接关系，***设计如附图3所示，用一条通信线也可实现***与两种不同信号设备的通信。其它两种组合关系是TXD、A接2号端子，RXD、B接1号端子和TXD、B都接2号端子，RXD、A接1号端子，此时通过调整U3、U4两个转换芯片和双通道四选一模拟开关U5的连接关系，原理参照附图2、附图3，用一条通信线同样可实现与两种不同信号设备的通信。
3、本实用新型的通信不同信号的单串口通信电路节省了单片机的串口资源，充分利用了单片机的硬件控制能力，也充分体现了单片机软件的作用，易于实现。降低了成本，减少了工作量，结果紧凑，通信可靠，增加了***的稳定性。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。
图1为本实用新型的通信不同信号的单串口通信电路原理图。
图2为RS232信号通信等效电路图。
图3为RS485信号通信等效电路图。
具体实施方式
本实用新型的发明思想为：在我单位研制的《PI100便携式区域自动气象站现场标校仪》项目中，采用ARM7(LM3S2911)作为CPU。对ARM7单片机的一个串口用两片双通道四选一模拟开关分时切换不同转换芯片，达到单片机与不同通信信号的设备通信，即实现单串口能通信两种不同信号的功能。电路简单，工作可靠。
下面结合附图对本实用新型做以详细说明。
参见附图1，画出的是转换为RS232信号和RS485信号的连接关系。本实用新型的通信不同信号的单串口通信电路采用高性能的ARM7（LM3S2911）处理器U1，是***的核心部件，负责数据采集、处理、通信、打印以及对整个***运行进行控制。下面对其中的一个串口实现不同信号的通信做详细说明。
处理器U1的串口2（处理器U1共3个串口：串口0、串口1和串口2，附图1-3中指的是串口2，也可以是串口0或者串口1）的两引线U2TX和U2RX分别是串口的发送端和接收端，这两条引线输出为TTL电平，因为TTL电平在通信传输中损耗大，不能直接作为通信电平使用，因此需要把TTL电平转换成能和其它通信设备通信的RS232信号、RS485信号或其它信号。
将处理器U1的U2TX和U2RX分别和双通道四选一模拟开关U2（CD4052BCN）的两个通道的公共端X和Y连接，双通道四选一模拟开关U2的译码线Ａ和Ｂ连接到处理器U1的PD4和PD5口线，同时连接到双通道四选一模拟开关U5的译码线A和B。U2的X通道的一端X0和RS232转换芯片U3的11脚连接，另一端X1和RS485转换芯片U4的4脚连接；双通道四选一模拟开关U2的Y通道的一端Y0和RS232转换芯片U3的12脚连接，另一端Y1和RS485转换芯片U4的1脚连接。
所述通信电路和RS232信号通信时，经过RS232转换芯片U3后通信信号转换为RS232信号并发送信号，通过RS232转换芯片U3的14脚连接到另一个双通道四选一模拟开关U5（CD4052BCN）的X0端，接收信号通过RS232转换芯片U3的13脚输入，连接到双通道四选一模拟开关U5的Y0端。
所述通信电路和RS485信号通信时，信号经过所述RS485转换芯片U4后把通信信号转换为RS485信号电平；RS485转换芯片U4的译码线A连接双通道四选一模拟开关U5的X1端，译码线B连接双通道四选一模拟开关U5的Y1端；所述RS485转换芯片U4的两个控制端2和3连接一起，连接到处理器U1的PD6口线；
所述的双通道四选一模拟开关U2和U5具有相同的译码关系，U5的公共端X接通信口P1的1，另一个公共端Y接通信口P1的2，通信口P1的3接公共地GND。
基于以上连接关系，用软件控制分时切换处理器串口和RS232转换芯片U3及RS485转换芯片U4的连接，实现两种信号通信。在软件的作用下，当处理器U1的PD4和PD5都为低电平时，双通道四选一模拟开关U2和U5的X和X0端导通，Y和Y0端导通，此时与PD6无关，相当于把RS232转换芯片U3接入到电路中，把RS485转换芯片U4在电路中摘除（如附图2所示）。此时是通信电路和RS232转换芯片U3通信。当处理器U1的PD4为高电平，PD5为低电平，双通道四选一模拟开关U2和U5的X和X1端导通，Y和Y1端导通，此时发送数据PD6要置为高电平，接收数据PD6要置为低电平。此时相当于把RS485转换芯片U4接入到电路中，把RS232转换芯片U3在电路中摘除，所述通信电路和RS485转换芯片U3通信（如附图3所示）。
下面用表格说明：
PD6 PD5 PD4 起作用的器件 实现的信号 说明
X 0 0 U3 RS232信号 与PD6无关
1 0 1 U4 RS485信号 PD6=1，是发送
0 0 1 U4 RS485信号 PD6=0，是接收
注：1为高电平；0为低电平；X为无关项。
综上所述，本实用新型提供的通信不同信号的单串口通信电路，基于以上硬件的连接关系，在软件的控制下很容易实现单串口分时和不同信号设备的通信。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (2)

1.一种通信不同信号的单串口通信电路，其特征在于，包括：
处理器U1，所述处理器U1负责数据采集、处理、通信、打印以及对整个***运行进行控制；
所述处理器U1的串口2的两引线U2TX和U2RX分别是发送端和接收端，这两条引线输出为TTL电平；
将所述处理器U1的串口2的两引线U2TX和U2RX分别和双通道四选一模拟开关U2的两个通道的公共端X和Y连接，所述双通道四选一模拟开关U2的译码线Ａ和Ｂ连接到所述处理器U1的PD4和PD5口线，同时连接到另一双通道四选一模拟开关U5的译码线A和B；
所述双通道四选一模拟开关U2的X通道的一端X0和RS232转换芯片U3的11脚连接，另一端X1和RS485转换芯片U4的4脚连接；所述双通道四选一模拟开关U2的Y通道的一端Y0和RS232转换芯片U3的12脚连接，另一端Y1和RS485转换芯片U4的1脚连接；
所述通信电路和RS232信号通信时，信号经过所述RS232转换芯片U3后通信信号转换为RS232信号并发送信号；通过RS232转换芯片U3的14脚连接到所述双通道四选一模拟开关U5的X0端；接收信号通过RS232转换芯片U3的13脚输入，连接到所述双通道四选一模拟开关U5的Y0端；
所述通信电路和RS485信号通信时，信号经过所述RS485转换芯片U4后通信信号转换为RS485信号电平；RS485转换芯片U4的译码线A连接所述双通道四选一模拟开关U5的X1端，译码线B连接所述双通道四选一模拟开关U5的Y1端；所述RS485转换芯片U4的两个控制端2和3连接一起，连接到所述处理器U1的PD6口线；
所述的双通道四选一模拟开关U2和U5具有相同的译码关系，U5的公共端X接通信口P1的1，另一个公共端Y接通信口P1的2，通信口P1的3接公共地GND。
2.根据权利要求1所述的通信不同信号的单串口通信电路，其特征在于，
PD4和PD5都为低电平，所述双通道四选一模拟开关U2和U5的X和X0端导通，Y和Y0端导通，所述通信电路和所述RS232转换芯片U3通信；
PD4为高电平，PD5为低电平，双通道四选一模拟开关U2和U5的X和X1端导通，Y和Y1端导通，发送数据PD6要置为高电平，接收数据PD6要置为低电平，所述通信电路和所述RS485转换芯片U4通信。
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