本發(fā)明屬于電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種通用串口的端口自動識別切換裝置及其工作方法。

背景技術(shù)：

目前，工業(yè)或通信監(jiān)控領(lǐng)域智能設備通信接口主要有RS485和RS232兩種規(guī)格。往往是到施工現(xiàn)場才知道所接入設備的接口類型，而與其配套設備都是單一的RS485或RS232連接接口，造成現(xiàn)場接入接口的不匹配。常用的解決方式是更換接入設備或增加一級RS485轉(zhuǎn)RS232、RS232轉(zhuǎn)RS485轉(zhuǎn)換模塊，但這2種解決方式的缺點是延誤項目工期，增加施工和維護難度，還需要額外投入大量設備和人力成本。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種通用串口的端口自動識別切換裝置及其工作方法，該裝置通過采用模擬開關(guān)以及電平轉(zhuǎn)換電路實現(xiàn)了通用串口的自動檢測及切換。

本發(fā)明目的實現(xiàn)由以下技術(shù)方案完成：

一種通用串口的端口自動識別切換裝置，其特征在于：包括自動識別控制單元、第一級模擬開關(guān)單元、RS485電平轉(zhuǎn)換電路、RS232電平轉(zhuǎn)換電路、第二級模擬開關(guān)單元以及通用接口單元；所述自動識別控制單元設置有串行接口以及控制端；所述第一級模擬開關(guān)單元連接所述RS485電平轉(zhuǎn)換電路、RS232電平轉(zhuǎn)換電路以及所述串行接口，并在所述控制端的控制下將所述串行接口與所述RS485電平轉(zhuǎn)換電路或所述RS232電平轉(zhuǎn)換電路連接；所述第二級模擬開關(guān)單元連接所述RS485電平轉(zhuǎn)換電路、所述RS232電平轉(zhuǎn)換電路以及所述通用接口單元，并在所述控制端的控制下將所述通用接口單元與所述RS485電平轉(zhuǎn)換電路或所述RS232電平轉(zhuǎn)換電路連接。

所述串行接口與所述第一級模擬開關(guān)單元之間設置有光耦隔離模塊；所述控制端與所述第一級模擬開關(guān)單元以及所述第二級模擬開關(guān)單元設置有光耦隔離模塊。

所述RS485電平轉(zhuǎn)換電路包括TTL電平接口以及RS485電平接口；所述RS485電平轉(zhuǎn)換電路用于將所述TTL電平接口的信號以及所述RS485電平接口的信號進行相互轉(zhuǎn)換；所述TTL電平接口連接所述第一級模擬開關(guān)單元，所述RS485電平接口連接所述第二級模擬開關(guān)單元。

所述RS232電平轉(zhuǎn)換電路包括TTL電平接口以及RS232電平接口；所述RS232電平轉(zhuǎn)換電路用于將所述TTL電平接口的信號以及所述RS232電平接口的信號進行相互轉(zhuǎn)換；所述TTL電平接口連接所述第一級模擬開關(guān)單元，所述RS232電平接口連接所述第二級模擬開關(guān)單元。

所述RS232電平轉(zhuǎn)換電路以及所述RS485電平轉(zhuǎn)換電路均連接有隔離電源。

一種涉及任一上述通用串口的端口自動識別切換裝置的工作方法，其特征在于包括以下步驟：所述自動識別控制單元通過輪詢的方式檢測連接在所述通用接口單元上的設備類型；所述自動識別控制單元根據(jù)檢測結(jié)果，通過所述控制端持續(xù)選通RS232電平轉(zhuǎn)換通道或RS485電平轉(zhuǎn)換通道。

所述RS485電平轉(zhuǎn)換通道包括所述第一級模擬開關(guān)單元、所述RS485電平轉(zhuǎn)換電路以及所述第二級模擬開關(guān)單元；當所述RS485電平轉(zhuǎn)換通道被選通時，所述RS485電平轉(zhuǎn)換電路分別通過所述第一級模擬開關(guān)單元以及所述第二級模擬開關(guān)單元連接所述串行接口以及所述通用接口單元；所述RS232電平轉(zhuǎn)換通道包括所述第一級模擬開關(guān)單元、所述RS232電平轉(zhuǎn)換電路以及所述第二級模擬開關(guān)單元；當所述RS232電平轉(zhuǎn)換通道被選通時，所述RS232電平轉(zhuǎn)換電路分別通過所述第一級模擬開關(guān)單元以及所述第二級模擬開關(guān)單元連接所述串行接口以及所述通用接口單元。

檢測連接在所述通用接口單元上的設備類型具體包括以下步驟：所述自動識別控制單元通過控制端選通所述RS485電平轉(zhuǎn)換通道，并通過所述RS485電平轉(zhuǎn)換通道與連接在所述通用接口單元上的設備進行嘗試通信；當通信成功時，所述通用接口單元上的設備為RS485設備；當嘗試通信失敗時，所述自動識別控制單元通過控制端選通所述RS232電平轉(zhuǎn)換通道，并通過所述RS232電平轉(zhuǎn)換通道與連接在所述通用接口單元上的設備進行再次嘗試通信；當通信成功時，所述通用接口單元上的設備為RS232設備，當嘗試通信失敗時所述自動識別控制單元間隔預定時間后重新檢測連接在所述通用接口單元上的設備類型。

本發(fā)明的優(yōu)點是，采用統(tǒng)一的對外接口硬件電路設計和結(jié)合自動識別切換控制程序的方法可高效穩(wěn)定的實現(xiàn)RS485與RS232接口設備的自動識別切換和設備接入，處理方法簡單，并可以大幅度減少現(xiàn)場施工和維護的復雜性，以及極大的減少設備和人力的投入成本，適合在工業(yè)或通信監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域大規(guī)模推廣使用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明通用串口的端口自動識別切換裝置的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本發(fā)明中的自動識別控制單元、光耦隔離模塊以及第一級模擬開關(guān)單元的電路圖；

圖3為本發(fā)明中的RS485電平轉(zhuǎn)換電路、RS232電平轉(zhuǎn)換電路以及第二級模擬開關(guān)單元的電路圖；

圖4為本發(fā)明中的通用接口單元的電路圖；

圖5為本發(fā)明中的隔離電源的電路圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖通過實施例對本發(fā)明的特征及其它相關(guān)特征作進一步詳細說明，以便于同行業(yè)技術(shù)人員的理解：

如圖1-5，圖中標記1-10分別為：自動識別控制單元1、第一級模擬開關(guān)單元2、RS485電平轉(zhuǎn)換電路3、RS232電平轉(zhuǎn)換電路4、第二級模擬開關(guān)單元5、通用接口單元6、光耦隔離模塊7、隔離電源8、RS232獨立電源模塊9、RS485獨立電源模塊10。

實施例：如圖1所示，本實施例具體涉及一種通用串口的端口自動識別切換裝置，其包括自動識別控制單元1、第一級模擬開關(guān)單元2、RS485電平轉(zhuǎn)換電路3、RS232電平轉(zhuǎn)換電路4、第二級模擬開關(guān)單元5以及通用接口單元6。

如圖1、2所示，自動識別控制單元1設置有串行接口Uart1以及控制端ComSel；自動識別控制單元1的選擇包括但不限于單片機、PLC或外設控制芯片；串行接口Uart1包括發(fā)送信號線Uart1_Tx以及發(fā)送信號線Uart1_Rx，串行接口Uart1的兩根信號線通過光耦隔離模塊7連接第一級模擬開關(guān)單元2；控制端ComSel通過光耦隔離模塊7連接第一級模擬開關(guān)單元2以及第二級模擬開關(guān)單元5，自動識別控制單元1可通過控制端ComSel控制第一級模擬開關(guān)單元2以及第二級模擬開關(guān)單元5的導通動作。

如圖1、2所示，第一級模擬開關(guān)單元2連接RS485電平轉(zhuǎn)換電路3、RS232電平轉(zhuǎn)換電路4以及自動識別控制單元1的串行接口Uart1；第一級模擬開關(guān)單元2可以在自動識別控制單元1的控制端ComSel的控制下，將串行接口Uart1與RS485電平轉(zhuǎn)換電路3或RS232電平轉(zhuǎn)換電路4連接在一起；具體的，第一級模擬開關(guān)單元2的COM1引腳以及COM2引腳分別通過光耦隔離模塊7連接串行接口Uart1的發(fā)送信號線Uart1_Tx以及發(fā)送信號線Uart1_Rx；當控制端ComSel的信號為高電平時，第一級模擬開關(guān)單元2將RS485電平轉(zhuǎn)換電路3連接至串行接口Uart1；當ComSel的信號為低電平時，第一級模擬開關(guān)單元2將RS232電平轉(zhuǎn)換電路4連接至串行接口Uart1。

如圖1所示，自動識別控制單元1的串行接口Uart1的信號經(jīng)過光耦隔離模塊7轉(zhuǎn)換后為TTL電平，與RS485電平以及RS232電平不兼容，因此需要分別使用RS485電平轉(zhuǎn)換電路以及RS232電平轉(zhuǎn)換電路進行信號的電平轉(zhuǎn)換。

如圖1、3所示，RS485電平轉(zhuǎn)換電路3包括TTL電平接口以及RS485電平接口；RS485電平轉(zhuǎn)換電路3包括接收端Com1Rx_485以及發(fā)送端Com1Tx_485；RS485電平轉(zhuǎn)換電路3的接收端Com1Rx_485以及發(fā)送端Com1Tx_485分別連接第一級模擬開關(guān)單元2的Com1Rx_485引腳以及Com1Tx_485引腳；RS485電平轉(zhuǎn)換電路3的RS485電平接口連接至第二級模擬開關(guān)單元5的S1A引腳以及S2A引腳；RS485電平轉(zhuǎn)換電路3用于將TTL電平接口的信號以及RS485電平接口的信號進行相互轉(zhuǎn)換。

如圖1、2、3所示，RS232電平轉(zhuǎn)換電路4包括TTL電平接口以及RS232電平接口；RS232電平轉(zhuǎn)換電路4包括接收端Com1Rx_TTL以及發(fā)送端Com1Tx_TTL；RS232電平轉(zhuǎn)換電路4的接收端Com1Rx_TTL以及發(fā)送端Com1Tx_TTL分別連接第一級模擬開關(guān)單元2的Com1Rx_TTL引腳以及Com1Tx_TTL引腳；RS232電平轉(zhuǎn)換電路4的RS232電平接口連接至第二級模擬開關(guān)單元5的S1B引腳以及S2B引腳；RS232電平轉(zhuǎn)換電路4用于將TTL電平接口的信號以及RS232電平接口的信號進行相互轉(zhuǎn)換。

如圖1、2、3所示，第二級模擬開關(guān)單元5連接RS485電平轉(zhuǎn)換電路3、RS232電平轉(zhuǎn)換電路4以及通用接口單元6；第二級模擬開關(guān)單元5可以在自動識別控制單元1的控制端ComSel的控制下，將通用接口單元6與RS485電平轉(zhuǎn)換電路3或RS232電平轉(zhuǎn)換電路4連接在一起；具體的，第二級模擬開關(guān)單元5的S1A引腳以及S2A引腳連接RS485電平轉(zhuǎn)換電路3的RS485電平接口；第二級模擬開關(guān)單元5的S1B引腳以及S2B引腳連接RS232電平轉(zhuǎn)換電路4的RS232電平接口；當控制端ComSel的信號為高電平時，第二級模擬開關(guān)單元5將RS485電平轉(zhuǎn)換電路3連接至通用接口單元6；當ComSel的信號為低電平時，第二級模擬開關(guān)單元5將RS232電平轉(zhuǎn)換電路4連接至通用接口單元6。

第一級模擬開關(guān)單元2以及第二級模擬開關(guān)單元5起接通信號或斷開信號的作用。模擬開關(guān)具有功耗低、速度快、無機械觸點、體積小和使用壽命長等優(yōu)點；此外模擬開關(guān)還可以保持總線正負電平不變，即模擬開關(guān)前后總線信號電壓可以保持完全一致。

如圖1、4所示，通用接口單元6用于連接外部設備；通用接口單元6的ARX1引腳以及BTX1分別連接在第二級模擬開關(guān)單元5的D1引腳以及D2引腳。

如圖1、5所示，RS232電平轉(zhuǎn)換電路4以及RS485電平轉(zhuǎn)換電路3均由隔離電源8供電；在本實施例中，隔離電源8包括RS232獨立電源模塊9以及RS485獨立電源模塊10，RS232獨立電源模塊9可輸出正負15V的電壓。

如圖1至5所示，本實施例還包括一種通用串口的端口自動識別切換裝置的工作方法，該方法包括以下步驟：

1）自動識別控制單元1通過輪詢的方式檢測連接在通用接口單元6上的設備類型；當外部設備連接至通用接口單元6時，為了適配RS232接口以及RS485協(xié)議，自動識別控制單元1需要檢測外部設備采用的接口類型；檢測過程中，自動識別控制單元1依次選通RS485電平轉(zhuǎn)換通道以及RS232電平轉(zhuǎn)換通道，同時通過上述轉(zhuǎn)換通道進行嘗試通信。

RS485電平轉(zhuǎn)換通道包括第一級模擬開關(guān)單元2、RS485電平轉(zhuǎn)換電路3以及第二級模擬開關(guān)單元5；當RS485電平轉(zhuǎn)換通道被選通時，RS485電平轉(zhuǎn)換電路3分別通過第一級模擬開關(guān)單元2以及第二級模擬開關(guān)單元5連接串行接口Uart1以及通用接口單元6；在通信過程中，串行接口Uart1以及通用接口單元6之間的信號由RS485電平轉(zhuǎn)換電路3進行電平轉(zhuǎn)換。

RS232電平轉(zhuǎn)換通道包括第一級模擬開關(guān)單元2、RS232電平轉(zhuǎn)換電路4以及第二級模擬開關(guān)單元5；當RS232電平轉(zhuǎn)換通道被選通時，RS232電平轉(zhuǎn)換電路4分別通過第一級模擬開關(guān)單元2以及第二級模擬開關(guān)單元5連接串行接口Uart1以及通用接口單元6；在通信過程中，串行接口Uart1以及通用接口單元6之間的信號由RS232電平轉(zhuǎn)換電路4進行電平轉(zhuǎn)換。

檢測外部設備采用的接口類型具體包括以下步驟：自動識別控制單元1通過控制端ComSel選通RS485電平轉(zhuǎn)換通道，并通過RS485電平轉(zhuǎn)換通道與連接在通用接口單元6上的設備進行嘗試通信；當通信成功時，可以判定通用接口單元6上的設備為RS485設備；當嘗試通信失敗時，自動識別控制單元1通過控制端選通RS232電平轉(zhuǎn)換通道，并通過RS232電平轉(zhuǎn)換通道與連接在通用接口單元6上的設備進行再次嘗試通信；當通信成功時，可以判定連接在通用接口單元6上的設備為RS232設備；如果再次嘗試通信失敗，表明連接在通用接口單元6上的設備非RS485和RS232接口設備，或接入設備出現(xiàn)故障；當再次嘗試通信失敗時，自動識別控制單元間隔預定時間后重新檢測連接在通用接口單元上的設備類型。

2）當自動識別控制單元1根據(jù)根據(jù)檢測結(jié)果，通過控制端ComSel持續(xù)選通RS232電平轉(zhuǎn)換通道或RS485電平轉(zhuǎn)換通道；當連接在通用接口單元6上的設備為RS232設備時，自動識別控制單元1持續(xù)選通RS232電平轉(zhuǎn)換通道；當連接在通用接口單元6上的設備為RS485設備時，自動識別控制單元1持續(xù)選通RS485電平轉(zhuǎn)換通道。

本實施例的有益技術(shù)效果為：采用統(tǒng)一的對外接口硬件電路設計和結(jié)合自動識別切換控制程序的方法可高效穩(wěn)定的實現(xiàn)RS485與RS232接口設備的自動識別切換和設備接入，處理方法簡單，并可以大幅度減少現(xiàn)場施工和維護的復雜性，以及極大的減少設備和人力的投入成本，適合在工業(yè)或通信監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域大規(guī)模推廣使用。