设备接口及设备接口模式切换装置、方法与流程

本发明涉及设备接口技术领域，具体而言，涉及一种设备接口及设备接口模式切换装置、方法。

背景技术：

随着物联网技术的深入发展，应用于物联网设备的接口技术也愈发成熟，网口接口、串口接口及电源接口均为物联网设备的接口。

目前而言，现有的物联网设备上的网口接口、串口接口及电源接口是分开、单独设置的，各自对应独立的物理接口。物联网设备在对接口进行设置时，会占用较大的空间，使整个物联网设备无法做到小型化，且在对接口进行防水处理时，需要对每个接口进行单独的处理，十分不便。

技术实现要素：

为了克服现有技术中的上述不足，本发明实施例的目的在于提供一种可同时具有网口接口、串口接口及电源接口功能，且防水处理方便的设备接口及设备接口模式切换装置、方法。

就设备接口而言，本发明较佳的实施例提供一种设备接口。所述设备接口包括连接器、以太网总线、RS-485总线及用于将交流电转换为直流电后供所述设备接口工作的整流桥电路；

所述以太网总线与连接器的引脚连接，其中，所述以太网总线包括：LAN_TX+，LAN_TX-，LAN_RX+，LAN_RX-，2根PR_C及2根PR_D；

所述RS-485总线包括总线485A与总线485B，所述总线485A与所述连接器上连接LAN_TX+的引脚连接，所述总线485B与所述连接器上连接LAN_TX-的引脚连接；

所述整流桥电路的一电压输入端与所述连接器上连接2根PR_C的引脚连接，所述整流桥电路的另一电压输入端与所述连接器上连接2根PR_D的引脚连接。

就设备接口模式切换装置而言，本发明较佳的实施例提供一种设备接口模式切换装置。所述切换装置包括：微处理器、以太网芯片、隔离芯片、RS-485驱动芯片及上述的设备接口；

所述以太网芯片经由所述隔离芯片与所述以太网总线LAN_TX+，LAN_TX-，LAN_RX+，LAN_RX-电性连接，所述以太网芯片与所述微处理器电性连接，以用于对与所述设备接口连接的以太网网线进行掉线检测；

所述RS-485驱动芯片与所述RS-485总线的总线485A与总线485B电性连接，所述RS-485驱动芯片与所述微处理器电性连接，以用于对RS-485总线功能进行控制。

就设备接口模式切换方法而言，本发明较佳的实施例提供一种设备接口模式切换方法，所述切换方法应用于上述的设备接口模式切换装置。所述方法包括：

所述以太网芯片对所述设备接口与所述以太网网线的连接状态进行检测，并将检测结果发送给所述微处理器；

所述微处理器根据所述检测结果，在所述设备接口的以太网模式与RS-485串口模式之间进行切换。

相对于现有技术而言，本发明实施例提供的设备接口及设备接口模式切换装置、方法具有以下有益效果：所述设备接口通过连接器的引脚分别与以太网总线对应连接，所述连接器上连接LAN_TX+的引脚与RS-485总线的总线485A连接，所述连接器上连接LAN_TX-的引脚与RS-485总线的总线485B连接，所述连接器上连接2根PR_C的引脚和连接2根PR_D的引脚分别与整流桥电路的两个电压输入端连接，从而将网口接口、串口接口及电源接口的功能综合在一种接口上，释放了物联网设备的空间，使得相应的防水处理也变得更为简单。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举本发明较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明较佳的实施例提供的设备接口的一种方框示意图。

图2为图1中所示的插接公头的一种插接脚示意图。

图3为本发明较佳的实施例提供的设备接口的一种电路原理图。

图4为本发明较佳的实施例提供的设备接口模式切换装置的一种方框示意图。

图5为本发明较佳的实施例提供的应用于图4所示的设备接口模式切换装置的设备接口模式切换方法的一种流程示意图。

图6为图5中所示的步骤S320包括的子步骤的流程示意图。

图7为图6中所示的子步骤S323包括的子步骤的流程示意图。

图8为图7中所示的子步骤S3233包括的子步骤的流程示意图。

图标：10-设备接口；11-连接器；12-以太网总线；13-RS-485总线；14-整流桥电路；15-插接公头；20-设备接口模式切换装置；21-微处理器；22-以太网芯片；23-隔离芯片；24-RS-485驱动芯片。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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发明中的具体含义。

请参照图1，为本发明较佳的实施例提供的设备接口10的一种方框示意图。所述设备接口10应用于物联网设备，所述设备接口10可以包括：连接器11、以太网总线12、RS-485总线13、整流桥电路14及插接公头15。在本发明实施例中，所述连接器11、以太网总线12、RS-485总线13、整流桥电路14及插接公头15各个元件之间直接或间接地连接，以实现数据的传输或交互。

其中，所述连接器11用于连接所述以太网总线12、RS-485总线13、整流桥电路14及插接公头15。在本实施例中，所述连接器11包括8根引脚，分别为：TX_P，TX_N，RX_P，RX_N及4根VCC。

所述以太网总线12用于实现所述物联网设备的网口接口功能和供电功能，所述以太网总线12支持有源以太网规范。在本实施例中，所述以太网总线12包括8根总线，分别为：LAN_TX+，LAN_TX-，LAN_RX+，LAN_RX-，2根PR_C及2根PR_D。在本实施例中，所述PR为电源(Power)，所述以太网总线12与所述连接器11的具体连接可参照下文的描述。

所述RS-485总线13用于实现所述物联网设备的串口接口功能。在本实施例中，所述RS-485总线13包括总线485A与总线485B。所述RS-485总线13与所述连接器11的具体连接可参照下文的描述。

所述整流桥电路14用于将交流电转换为直流电后供所述设备接口10工作，并为所述物联网设备供电，所述交流电由所述以太网总线12连接的支持有源以太网规范的以太网网线提供。所述整流桥电路14的具体分布和与所述连接器11的具体连接可参照下文的描述。

所述插接公头15为与所述连接器11匹配的航空插头的公头，在本实施例中，所述插接公头15为GX16-8航空插头的公头，所述插接公头15包括8根插接脚，请参照图2，所述插接公头15的8根插接脚，分别为1，2，3，4，5，6，7及8。所述插接公头15与所述连接器11的具体连接可参照下文的描述。

请参照图3，为本发明较佳的实施例提供的设备接口10的一种电路原理图。所述连接器11与所述插接公头15电性连接，所述连接器11的引脚与所述以太网总线12、所述RS-485总线13及所述整流桥电路14连接。

具体地，所述插接公头15的插接脚1，2，3，6分别与所述连接器11的引脚TX_P，TX_N，RX_P，RX_N电性连接，所述插接公头15的插接脚4，5，7，8分别与所述连接器11的4根引脚VCC电性连接。

具体地，所述以太网总线12的LAN_TX+，LAN_TX-，LAN_RX+，LAN_RX-分别与所述连接器11上与插接脚1，2，3，6电性连接的引脚TX_P，TX_N，RX_P，RX_N连接，以实现数据的传输或交互。所述以太网总线12的2根PR_C分别与所述连接器11上与插接脚4，5电性连接的2根引脚VCC连接，所述以太网总线12的2根PR_D分别与所述连接器11上与插接脚7，8电性连接的2根引脚VCC连接，以实现对所述物联网设备的供电。

具体地，所述RS-485总线13的总线485A与所述连接器11上连接LAN_TX+的引脚TX_P连接。在本实施例的一种实施方式中，所述总线485A与所述引脚TX_P直接连接；在本实施例的另一种实施方式中，所述总线485A经由第一电阻R1与所述引脚TX_P连接，所述第一电阻R1的电阻阻值为0Ω，所述第一电阻R1用于对所述总线485A进行跳线保护。

所述RS-485总线13的所述总线485B与所述连接器11上连接LAN_TX-的引脚TX_N连接。在本实施例的一种实施方式中，所述总线485B与所述引脚TX_N直接连接；在本实施例的另一种实施方式中，所述总线485B经由第二电阻R2与所述引脚TX_N连接，所述第二电阻R2的电阻阻值为0Ω，所述第二电阻R2用于对所述总线485B进行跳线保护。

具体地，所述整流桥电路14的一电压输入端与所述连接器11上连接2根PR_C的2根引脚VCC连接，所述整流桥电路14的另一电压输入端与所述连接器11上连接2根PR_D的2根引脚VCC连接。

在本实施例中，所述整流桥电路14包括整流芯片、第一电感FB1、第二电感FB2、第三电阻R3、第一稳压二极管ZD1及第一电容C1。所述整流芯片用于将交流电转换为直流电，在本实施例中，所述整流芯片为DB103S整流桥芯片。所述整流芯片包括两个电压输入端及两个电压输出端，所述两个电压输入端分别与所述连接器11上连接2根PR_C的2根引脚VCC和连接2根PR_D的2根引脚VCC连接，所述两个电压输出端中正极的一端经由所述第一电感FB1和第三电阻R3接地，所述两个电压输出端中负极的一端经由所述第二电感FB2接地。所述第三电阻R3分别与所述第一稳压二极管和所述第一电容C1并联，并以所述第三电阻R3的电压为所述物联网设备供电。

所述第一电感FB1和第二电感FB2均用于对整流后的电压进行电磁干扰消除，在本实施例中，所述第一电感FB1和第二电感FB2会在电压是频率为100MHz，电流为3A的交流电压时表现出50Ω的阻值。

所述第三电阻R3用于对所述整流桥电路14进行限流保护，在本实施例中，所述第三电阻R3为电阻值范围是26433Ω～26967Ω的电阻。

所述第一稳压二极管ZD1用于对整流后的电压进行稳压，在本实施例中，所述第一稳压二极管ZD1最大稳压值为56V。

所述第一电容C1用于对整流后的电压进行滤波，使整流后的电压脉动波形变得更加平直，在本实施例中，所述第一电容C1的电容值为0.1uF，耐压值为100V。

可以理解的是，上述的整流桥电路14仅为本发明中整流桥电路14的一种较佳的实施方式，本发明实施例还可以包括更多的整流桥电路14的实施方式。

在本实施例中，所述设备接口10还可以包括用于实现所述设备接口10与其他的物联网设备之间的数据传输或交互的连接线。在本实施例的一种实施方式中，所述连接线的一端设置有与所述插接公头15相对应的插接母头，另一端设置有与所述以太网总线12对应电性连接的以太网网口接口；在本实施例的另一种实施方式中，所述连接线的一端设置有与所述插接公头15相对应的插接母头，另一端设置有与所述RS-485总线13对应电性连接的RS-485串口接口，所述RS-485串口接口与所述总线485A、总线485B、PR_C及PR_D电性连接。其中，所述插接母头与所述插接公头15电性连接，所述插接母头在与所述插接公头15电性连接的位置处设置有橡胶环，以对所述插接公头15进行防水处理。

在本实施例中，所述以太网网口接口与支持有源以太网规范的以太网网线连接时，可以通过LAN_TX+，LAN_TX-，LAN_RX+，LAN_RX-实现数据的传输或交互，通过两根PR_C和两根PR_D为所述设备接口10提供48V交流电，此时所述设备接口10中的整流桥电路14会将所述48V交流电转化为适合所述物联网设备正常工作的直流电。

在本实施例中，所述RS-485串口接口与RS-485串口线连接时，可以通过总线485A和总线485B实现数据的传输或交互，通过PR_C和PR_D为所述设备接口10提供12V直流电，所述12V直流电经由所述整流桥电路14后仍为可供所述物联网设备工作的直流电。

请参照图4，为本发明较佳的实施例提供的设备接口模式切换装置20的一种方框示意图。所述设备接口模式切换装置20应用于物联网设备，所述设备接口模式切换装置20可以包括：微处理器21、以太网芯片22、隔离芯片23、RS-485驱动芯片24及设备接口10。在本发明实施例中，所述微处理器21、以太网芯片22、隔离芯片23、RS-485驱动芯片24及设备接口10各个元件之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过至少一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。

其中，所述微处理器21用于对切换所述设备接口10的工作模式，所述微处理器21可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。在本实施例中，所述微处理器21优选为单片机。

所述以太网芯片22用于对与所述设备接口10中的以太网总线12连接的以太网网线进行掉线检测，得到所述以太网网线与所述设备接口10的连接状态。所述以太网芯片22经由所述隔离芯片23与所述设备接口10中的以太网总线12的LAN_TX+，LAN_TX-，LAN_RX+，LAN_RX-电性连接，所述以太网芯片22与所述微处理器21电性连接，所述隔离芯片23用于对经由所述设备接口10中的整流桥电路14后的直流电进行降压处理，以对所述物联网设备进行供电。在本实施例中，所述以太网芯片22通过SPI(Serial Peripheral Interface，串行外设接口)总线与所述微处理器21电性连接。

所述RS-485驱动芯片24用于对所述设备接口10中的RS-485总线13的功能进行控制。所述RS-485驱动芯片24与所述设备接口10中的RS-485总线13的总线485A与总线485B电性连接，所述RS-485驱动芯片24与所述微处理器21电性连接。在本实施例中，所述RS-485驱动芯片24通过TX/RX串口线与所述微处理器21电性连接。

请参照图5，为本发明较佳的实施例提供的应用于图4所示的设备接口模式切换装置20的设备接口模式切换方法的一种流程示意图。以下对所述方法的具体流程进行描述。

在本发明实施例中，所述设备接口模式切换方法可以包括以下步骤：

步骤S310，以太网芯片22对设备接口10与以太网网线的连接状态进行检测，并将检测结果发送给微处理器21。

在本实施例中，所述以太网网线在接入或断开所述设备接口10时都会引起所述物联网设备与所述以太网网线的连接状态发生变化，所述以太网芯片22可检测所述物联网设备与所述以太网网线的连接状态，并将检测结果发送给所述微处理器21。在本实施例中，当所述以太网网线断开时，所述物联网设备的备用电源将为所述以太网芯片22供电，使所述以太网芯片22仍能对所述物联网设备与所述以太网网线的连接状态进行检测。

步骤S320，所述微处理器21根据所述检测结果，在所述设备接口10的以太网模式与RS-485串口模式之间进行切换。

在本实施例中，所述设备接口10包括两种工作模式，分别为：以太网模式及RS-485串口模式。其中，所述以太网模式是设备接口10中以太网总线12的相应功能正常运行的一种工作模式，此时，所述设备接口10可通过与所述设备接口10电性连接的以太网网线实现数据的传输或交互，及为所述物联网设备提供电源；所述RS-485串口模式是设备接口10中RS-485总线13的相应功能正常运行的一种工作模式，此时，所述设备接口10可通过与所述设备接口10电性连接的RS-485串口线实现数据的传输或交互，及为所述物联网设备提供电源。

所述微处理器21可通过所述检测结果了解所述物联网设备需要使用的设备接口10的工作模式，从而在所述设备接口10的以太网模式与RS-485串口模式之间进行切换。

请参照图6，为图5中所示的步骤S320包括的子步骤的流程示意图。在本实施例中，所述步骤S320可以包括：

子步骤S321，判断检测结果是否为设备接口10与以太网网线正常连接。

当所述检测结果是设备接口10与以太网网线正常连接时，执行子步骤S322。

所述子步骤S322，禁用所述设备接口10的RS-485串口模式，所述设备接口10的工作模式切换为以太网模式。

在本实施例中，当检测结果是设备接口10与以太网网线正常连接，即所述检测结果表明所述设备接口10与所述以太网网线正常连接时，所述微处理器21禁用所述设备接口10的RS-485串口模式，此时，所述设备接口10的工作模式切换为以太网模式，以实现对数据的传输或交互，及为所述物联网设备提供电源。

当所述检测结果不是设备接口10与以太网网线正常连接时，执行子步骤S323。

所述子步骤S323，通过与设备接口10连接的数据线发送一测试数据，并根据设备接口10是否收到对所述测试数据的回复信息的结果对所述设备接口10的以太网模式与RS-485串口模式进行切换。

在本实施例中，当检测结果不是设备接口10与以太网网线正常连接，即检测结果显示所述以太网网线掉线即所述以太网网线与所述设备接口10处于断开连接的状态，且所述以太网网线在预设的时间段内未能与所述设备接口10重新连接时，可表明所述以太网网线掉线并非偶然性事件。此时，所述以太网模式已不再适合作为所述设备接口10的工作模式，需要重新对所述设备接口10的工作模式进行切换。在本实施例中，可通过与设备接口10连接的数据线发送一测试数据，并根据设备接口10是否收到对所述测试数据的回复信息的结果对所述设备接口10的以太网模式与RS-485串口模式进行切换。在本实施例的一种实施方式中，所述设备接口10以预设时间段为时间间隔发送所述测试数据，接收对所述测试数据的回复信息。

请参照图7，为图6中所示的子步骤S323包括的子步骤的流程示意图。在本实施例中，所述子步骤S323可以包括：

子步骤S3231，判断设备接口10是否收到对测试数据的回复信息。

当所述设备接口10收到对测试数据的回复信息时，执行子步骤S3232。

所述子步骤S3232，禁用设备接口10的以太网模式，所述设备接口10的工作模式切换为RS-485串口模式。

在本实施例中，通过与设备接口10连接的数据线发送一测试数据，并收到对所述测试数据的回复信息的情况是设备接口10中RS-485串口模式可正常运行的一种具体表现，此时，所述RS-485串口模式为所述物联网设备所需要使用的设备接口10的工作模式，禁用所述设备接口10的以太网模式，并将所述设备接口10的工作模式切换为RS-485串口模式，以实现对数据的传输或交互，及为所述物联网设备提供电源。

当所述设备接口10未在预设时间段内收到对测试数据的回复信息时，执行子步骤S3233。

所述子步骤S3233，基于以太网总线12和RS-485总线13各自的通信连接状态对设备接口10的以太网模式与RS-485串口模式进行切换。

在本实施例中，当所述设备接口10未在预设时间段内收到对所述测试数据的回复信息时，表明所述设备接口10的两种工作模式均未达到可运行状态的条件，只有根据所述设备接口10中以太网总线12和RS-485总线13各自对应与外接设备的通信连接状态对所述设备接口10的以太网模式与RS-485串口模式进行切换。

图8为图7中所示的子步骤S3233包括的子步骤的流程示意图。在本实施例中，所述子步骤S3233可以包括：

子步骤S32331，判断设备接口10的通信连接状态是否为与以太网网线连接。

当所述设备接口10的通信连接状态为与以太网网线连接时，执行子步骤S32332。

所述子步骤S32332，禁用设备接口10的RS-485串口模式，设备接口10的工作模式切换为以太网模式。

在本实施例中，当所述以太网总线12与所述以太网网线对应电性连接，即所述设备接口10与以太网网线连接时，所述设备接口10的以太网模式处于可正常运行的状态，禁用所述设备接口10的RS-485串口模式，并将所述设备接口10的工作模式切换为以太网模式。

子步骤S32333，返回判断设备接口10是否收到对测试数据的回复信息的步骤继续执行。

当所述设备接口10的通信连接状态不为与以太网网线连接，但所述设备接口10收到对测试数据的回复信息时，禁用设备接口10的以太网模式，设备接口10的工作模式切换为RS-485串口模式。

在本实施例中，当所述设备接口10未与以太网网线连接，但所述设备接口10收到对测试数据的回复信息，即所述设备接口10与RS-485串口线连接时，所述设备接口10的RS-485串口模式处于可正常运行的状态，禁用所述设备接口10的以太网模式，并将所述设备接口10的工作模式切换为RS-485串口模式。

综上所述，本发明实施例提供的设备接口及设备接口模式切换装置、方法。所述设备接口通过连接器的引脚分别与以太网总线对应连接，所述连接器上连接LAN_TX+的引脚与RS-485总线的总线485A连接，所述连接器上连接LAN_TX-的引脚与RS-485总线的总线485B连接，所述连接器上连接2根PR_C的引脚和连接2根PR_D的引脚分别与整流桥电路的两个电压输入端连接，并基于所述设备接口提供一种使用所述设备接口的设备接口模式切换装置、方法，从而将网口接口、串口接口及电源接口的功能综合在一种接口上，释放了物联网设备的空间，使得相应的防水处理也变得更为简单。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。