一种无源的低功耗无线串口调试器的制作方法

本实用新型涉及串行通讯及无线通讯技术领域，尤其涉及一种无源的低功耗无线串口调试器。

背景技术：

在工业自动化技术研发领域，有相当多的有线串行通讯产品，这些产品的通讯方式有RS232、RS485或者单纯的TTL电平，在实际研发调试过程中，或者产品中试过程中，也或者是产品出厂调试过程中，都需要通过电脑的串口接口接线产品，结合电脑软件向串口发送调试等信息，传输到产品上。在部分领域，可能产品因为实际测试的需要，放置在相对远或者相对危险的地方，通过这种有线接线的方式进行调试，存在很多麻烦。

而有些产品本身就是基于无线通讯的产品，尤其是类似基于LoRa、NB-IoT和eMTC等通讯的产品，在生产调试过程中有时又需要通过电脑进行调试，而这种调试最合适的办法一般都是串行通讯指令，比如模拟AT指令。但由于电脑本身没有无线串行通讯功能，在实际应用过程中，通常是再连接一个用于通讯对接的无线设备，配上电源，连接到电脑上，再进行通讯功能调试。但实际上，采用一个新的对接设备并提供电源，这本身就增加麻烦，更重要的是，如果产品是正在开发过程中的半成品，可能存在种种bug的，此时用两个本来就在调试中的设备来对接，会造成更多因素的干扰，出了问题不知道是调试设备问题还是用于对接设备的问题，特别是协议分析的阶段。

因此，设计一款不用额外电源供电的，直接插在电脑的RS232串口上，即可实现有线通讯转无线通讯的调试，或者是无线间的协议调试，这会给研发调试和生产调试带来很多便利。而且可以通过更换不同的通讯模块，实现各种通讯制式或通讯协议的应用调试，通用性强，可作为常规的串行通讯或无线串行通讯的调试工具使用。

技术实现要素：

本实用新型针对上述技术问题做出改进，即本实用新型所要解决的技术问题是提供一种无源的低功耗无线串口调试器，连接于电脑RS232接口，不用额外电源供应，在通讯过程中获取电源并存储，同时将串口数据以无线通讯方式传输出去。

为了解决上述技术问题，本实用新型的一种技术方案是：一种无源的低功耗无线串口调试器，其包括单片机，及与所述单片机连接的无线通讯模组、UART接口电路、电源管理电路、通讯指示灯单元及存储单元。

进一步地，所述UART接口电路与电脑的RS232接口连接，用于收发串行通讯数据。

进一步地，所述RS232接口与所述电源管理电路连接，所述RS232接口在进行数据通讯时同步为所述电源管理电路提供电压输入，所述电源管理电路包括有开关电容充电泵电压转换电路、LDO稳压电路。

进一步地，所述电源管理电路分别为所述单片机、所述无线通讯模组、所述UART接口电路、所述通讯指示灯单元及所述存储单元供电。

进一步地，电脑上的通讯数据从所述RS232接口传输至所述UART接口电路，经过所述UART接口电路进行转换后变成TTL电平输入所述单片机，最后经所述无线通讯模组以无线通讯方式对外传输。

进一步地，所述通讯指示灯单元用于串行通讯及无线通讯时的状态指示。

进一步地，所述开关电容充电泵电压转换电路包括有电荷泵型电压变换器芯片U1、二级管D1、齐纳二级管D2、电容C1、储能电容C2、电阻R1及电阻R2；所述电荷泵型电压变换器芯片U1的C1+管脚与C1-管脚分别与所述电容C1连接，所述电荷泵型电压变换器芯片U1的LV管脚、SHDN管脚及GND管脚与所述RS232接口的第5针GND管脚连接；所述电荷泵型电压变换器芯片U1的OUT管脚及FC管脚相连，并与二级管D1、齐纳二级管D2的正端及储能电容C2的负端相连，二级管D1的负端连接所述RS232接口的第3针TXD管脚及电阻R1的一端，电阻R1的另一端、齐纳二级管D2的负端及储能电容C2的正端接GND，所述RS232接口的第2针RXD管脚接电阻R2的一端，电阻R2的另一端接GND；所述电荷泵型电压变换器芯片U1的VDD管脚输出电压VCC，所述输出电压VCC连接所述LDO稳压电路。

进一步地，所述储能电容C2是一种大容量的电解电容。

进一步地，所述电荷泵型电压变换器芯片U1的OUT管脚及GND管脚两端的输入电压为负电压，所述电荷泵型电压变换器芯片U1的VDD管脚输出的电压是输出正电压VCC。

进一步地，所述LDO稳压电路502包括有LDO芯片U2、滤波电容E2、C2、E3及C4，滤波电容E2、C2、E3及C4的一端接地，滤波电容E2的C2另一端连接LDO芯片U2的VIN管脚，滤波电容E3和C4连接LDO芯片U2的OUT管脚，LDO芯片U2的GND管脚接地，LDO芯片U2的OUT管脚输出+3.3VDC电压，用于为所述单片机1及相关外围电路供电。

进一步地，所述单片机是一种低功耗的微处理器（MCU）。

进一步地，所述RS232接口为9针脚或者25针脚的串口。

进一步地，所述无线通讯模组可以是LoRa/NB-IoT/eMTC通讯模组之一。

与现有的技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

（1）通过从RS232串行通讯过程中获取供电电源，不需要额外提供电源适配器，比常见的各种串口调试或转换设备使用更便利，成本低；

（2）可以将生产及研发调试过程的串行通讯，用无线替代有线，调试方便；

（3）结合通讯指示灯指示，通讯状态比较直观；

（4）整个设备可以设计成很小巧，即插即用，实用性很强。

附图说明

图1为本实用新型实施例的电路框图。

图2为本实用新型实施例的开关电容充电泵电压转换电路的部分电路图。

图3为本实用新型实施例的LDO电路图。

图4为本实用新型实施例提供的采用NB-IoT通讯模组时的电路示意图。

图5为本实用新型实施例提供的采用LoRa通讯模块时的电路示意图。

图1中：1-单片机、2-无线通讯模组、3- UART接口电路、4-RS232接口、5-电源管理电路、6-通讯指示灯单元、7-存储单元。

具体实施方式

下面将对具体实施方式所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，附图是本实用新型一些实施方式，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形式的附图。

需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，本实用新型描述中的术语“连接”、“相连”、“安装”应做广义理解，例如，可以是一体地连接、固定连接或者是可拆卸连接；可以是通过机械结构或者电子直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连。

如图1所示，一种无源的低功耗无线串口调试器，包括单片机1，及与所述单片机1连接的无线通讯模组2、UART接口电路3、电源管理电路5、通讯指示灯单元6及存储单元7。

在本实施例中，所述UART接口电路3与电脑的RS232接口4连接，用于收发串行通讯数据。

在本实施例中，所述RS232接口4与所述电源管理电路5连接，所述RS232接口4在进行数据通讯时同步为所述电源管理电路5提供电压输入，所述电源管理电路5包括有开关电容充电泵电压转换电路501、LDO稳压电路502。

在本实施例中，所述电源管理电路5分别为所述单片机1、所述无线通讯模组2、所述UART接口电路3、所述通讯指示灯单元6及所述存储单元7供电。

在本实施例中，电脑上的通讯数据从所述RS232接口4传输至所述UART接口电路3，经过所述UART接口电路3进行转换后变成TTL电平输入所述单片机1，最后经所述无线通讯模组2以无线通讯方式对外传输。

在本实施例中，所述通讯指示灯单元6用于串行通讯及无线通讯时的状态指示。

在本实施例中，所述单片机1是一种低功耗的微处理器，采用型号为STM32L152的微处理器。

在本实施例中，所述RS232接口4为9针脚串口。

在本实施例中，如图4所示，所述无线通讯模组2采用NB-IoT通讯模组，所述NB-IoT通讯模组是型号为BC95的窄带物联网（NB-IoT）模组。作为可选的实施方式之一，如图5所示，也可以用LoRa或eMTC通讯模组替代所述NB-IoT通讯模组。

如图2及图3所示，所述开关电容充电泵电压转换电路501包括有电荷泵型电压变换器芯片U1、二级管D1、齐纳二级管D2、电容C1、储能电容C2、电阻R1及电阻R2；所述电荷泵型电压变换器芯片U1的C1+管脚与C1-管脚分别与所述电容C1连接，所述电荷泵型电压变换器芯片U1的LV管脚、SHDN管脚及GND管脚与所述RS232接口4的第5针GND管脚连接；所述电荷泵型电压变换器芯片U1的OUT管脚及FC管脚相连，并与二级管D1、齐纳二级管D2的正端及储能电容C2的负端相连，二级管D1的负端连接所述RS232接口4的第3针TXD管脚及电阻R1的一端，电阻R1的另一端、齐纳二级管D2的负端及储能电容C2的正端接GND，所述RS232接口4的第2针RXD管脚接电阻R2的一端，电阻R2的另一端接GND；所述电荷泵型电压变换器芯片U1的VDD管脚输出电压VCC，所述输出电压VCC连接所述LDO稳压电路502。

在本实施例中，见图3，所述LDO稳压电路502包括有LDO芯片U2、滤波电容E2、C2、E3及C4，滤波电容E2、C2、E3及C4的一端接地，滤波电容E2的C2另一端连接LDO芯片U2的VIN管脚，滤波电容E3和C4连接LDO芯片U2的OUT管脚，LDO芯片U2的GND管脚接地，LDO芯片U2的OUT管脚输出+3.3VDC电压，用于为所述单片机1及相关外围电路供电。

在本实施例中，所述储能电容C2是一种大容量的电解电容，作为可选的方式之一，所述储能电容C2也采用超级电容替代大容量的电解电容。

在本实施例中，在进行串行通讯时，所述储能电容C2进行储能，并在所述齐纳二级管D2的两端获得一个相对稳定的电压，输入所述电荷泵型电压变换器芯片U1。所述电荷泵型电压变换器芯片U1的OUT管脚及GND管脚两端的输入电压为负电压，经过电荷泵型电压变换器芯片U1的电压倍增和反向，所述电荷泵型电压变换器芯片U1的VDD管脚输出的电压是正电压VCC。所述正电压VCC经过所述LDO稳压电路502的滤波和降压，输出3.3VDC电压，为所述单片机1提供能量供应。所述单片机1在非工作期间处于休眠状态或停止供电状态，电流损耗只有几uA或没有电流损耗。

在本实施例中，本实用新型通过从RS232串行通讯过程中获取供电电源，不需要额外提供电源适配器，比常见的各种串口调试或转换设备使用更便利，成本低；可以将生产及研发调试过程的串行通讯，用无线替代有线，调试方便；结合通讯指示灯指示，通讯状态比较直观；整个设备可以设计成很小巧，即插即用，实用性很强。

以上所述仅为本实用新型较佳实施例，只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据此实施，但并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型涵盖范围。