专利名称：一种信号转换电路及接口转接设备的制作方法
技术领域：
本实用新型属于信号转换技术领域，具体地说，是涉及一种针对两种协议类型的信号，实现从一种类型的信号到两种不同电压的另外一种类型的信号之间的兼容转换电路以及采用所述信号转换电路设计的接口转接设备。
背景技术：
对于目前的手机等移动终端产品来说，大多都是通过UART信号与外部的PC机进行通信，以完成PC机对手机内部软件程序的调试和生产测试任务。而对于PC机来说，则大多采用USB接口实现与外围设备的连接通信。因此，为了满足移动终端与PC机之间的通信要求，需要设计一种信号转换电路来实现USB信号与UART信号之间的双向转换。然而，业界的手机等移动终端，其内部所选用的CPU芯片，有的支持I. 8V的UART信号，有的支持3. 3V的UART信号。为了满足不同类型的CPU芯片对UART信号的电压要求，目前业界传统的解决方案是制作两种不同的接口转接设备，分别完成USB信号对1.8V的UART信号之间的转换和USB信号对3. 3V的UART信号之间的转换。由于现有技术是分别制作两种不同的接口转接设备来完成两种不同电压的UART信号的转换，所以会存在不宜管理、使用不方便、容易混淆、成本增加等问题。而且，一旦在移动终端的软件程序调试或者生产测试过程中混淆使用，轻则会导致移动终端与PC机之间无法正常通信；重则还有可能造成移动终端内部的CPU芯片烧毁的批量性事故。因此，给移动终端产品的生产和调试埋下了安全隐患。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种信号转换电路，以实现由一种协议类型的通讯信号到两种不同电压状态的另外一种协议类型的通讯信号之间的兼容转换，从而方便对接口转接设备的整合，提高接口转接设备的兼容性。为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现—种信号转换电路，包括一颗用于在两种协议类型的通讯信号之间进行转换的接口转换芯片以及与所述接口转换芯片的两组接口一一对应连接的两路通讯接口 ；在所述接口转换芯片的第一组接口中包含有接收端子和发送端子，其中，所述接收端子一方面通过第一电阻连接参考电源，另一方面连接一颗二极管的阳极，所述二极管的阴极连接第一路通讯接口的接收引脚；所述发送端子通过串联的第二电阻连接第一路通讯接口的发送引脚。进一步的，通过所述第一路通讯接口传输的信号包括两种电压状态，其幅值分别为V1、V2，且V1>V2 ;所述参考电源的电压值等于VI。又进一步的，所述接口转换芯片的第一组接口的接口电压等于VI，即接收和发送电压状态为Vl的通讯信号。再进一步的，所述接口转换芯片的低电平判定阈值大于所述二极管的正向导通压降；所述接口转换芯片的高电平判定阈值小于所述二极管的正向导通压降与V2之和。优选的，所述接口转换芯片优选采用一颗UART-USB接口转换芯片，其所述的第一组接口传输UART信号，通过所述的二极管和第二电阻连接UART接口(即第一路通讯接口)；其第二组接口传输USB信号，连接USB接口(即第二路通讯接口)。进一步的，通过所述UART接口传输的UART信号包括3. 3V和I. 8V两种电压状态；所述参考电源的电压值等于3. 3V ;所述接口转换芯片的第一组接口的接口电压等于3. 3V。优选的，所述接口转换芯片的电源端子连接5V供电电源，将5V供电电源转换成
3.3V的参考电源输出。为了简化信号转换电路的组建结构，所述5V供电电源优选通过USB接口的电源引脚从外部引入，由此，可以避免在信号转换电路中单独设置电源，以方便后续接口转接设备的设计。·优选的，所述接口转换芯片的低电平判定阈值等于O. 8V，高电平判定阈值等于2V ;所述二极管的正向导通压降为O. 5V。基于上述信号转换电路的结构设计，本实用新型还提供了一种采用所述信号转换电路设计的接口转接设备，包括一颗用于在两种协议类型的通讯信号之间进行转换的接口转换芯片以及与所述接口转换芯片的两组接口一一对应连接的两路通讯接口 ；在所述接口转换芯片的第一组接口中包含有接收端子和发送端子，其中，所述接收端子一方面通过第一电阻连接参考电源，另一方面连接一颗二极管的阳极，所述二极管的阴极连接第一路通讯接口的接收引脚；所述发送端子通过串联的第二电阻连接第一路通讯接口的发送引脚。通过在接口转换芯片的第一组接口与第一路通讯接口之间增设二极管和第二电阻，由此可以通过第一路通讯接口传输两种电压状态的同一协议类型的通讯信号。与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是本实用新型利用一颗接口转换芯片配合简单的外围电路构建形成的信号转换电路，在满足两种协议类型的通讯信号之间的相互转换要求的基础上，对于某一协议类型的通讯信号还可以兼容支持不同的电压状态，例如可以实现从USB信号到I. 8V的UART信号和3. 3V的UART信号的兼容转换。由此一来，只需制作一种接口转接设备即可完成USB主机与不同电压状态的UART从机之间的信号转换任务，不仅方便了设备管理，降低了设计成本，而且不会出现由于接口转接设备的混淆使用而导致的UART从机烧毁或者无法正常通信等问题的发生，确保了 UART从机运行的安全性。结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。
图I是本实用新型所提出的接口转接设备的一种实施例的电路原理框图；图2是本实用新型所提出的信号转换电路的一种实施例的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
进行详细地描述。本实施例为了满足从一种协议类型的通讯信号到两种不同电压状态的另外一种协议类型的通讯信号之间的转换要求，首先根据两种协议类型的通讯信号选择一颗合适的接口转换芯片，以实现在两种协议类型的通讯信号之间的相互转换。其次，在所述接口转换芯片的基础上针对要求传输两种不同电压状态的一组接口(例如第一组接口)，专门设计一组匹配电路，以满足同一协议类型但电压状态不同的两路信号的兼容传输要求。具体来讲，可以将第一组接口的接收端子分别与一颗二极管的阳极和一个上拉电路相连接，并通过所述二极管的阴极连接第一路通讯接口的接收引脚；其中，所述上拉电路可以由第一电阻配合参考电源连接实现。然后，将接口转换芯片的第一组接口中的发送端子通过串联的第二电阻连接第一路通讯接口的发送引脚。[0023]假设通过所述第一路通讯接口传输的通讯信号可能存在VI、V2两种电压状态，且V1>V2，则设置所述参考电源的幅值等于VI，且选择接口电压为Vl的接口转换芯片。当连接第一路通讯接口的信号源的电压状态为Vl时，则通过信号源发出的通讯信号经由第一路通讯接口的接收引脚传输至所述二极管的阴极，当信号源发出的信号为高电平时，即电平等于VI，由于二极管两端的电压均为VI，则二极管处于关断状态，利用参考电源置接口转换芯片的接收端子为高电平。当信号源发出的信号为低电平时，即电平等于0V，由于二极管的阳极电压为VI，则二极管处于导通状态，进而拉低接口转换芯片的接收端子的电位，使其等于所述二极管的正向导通压降，通过设置接口转换芯片的低电平判定阈值大于所述二极管的正向导通压降，即可实现接口转换芯片对低电平接收信号的准确识别。由此可见，通过接口转换芯片接收到的电平状态刚好与信号源发出的通讯信号的电平状态相符。对于通过接口转换芯片输出的电压状态为Vl的发送信号，则可以直接通过串联的第二电阻经由第一路通讯接口的发送引脚输出至外部的信号源。同理，当连接第一路通讯接口的信号源的电压状态为V2时，则通过信号源发出的通讯信号经由第一路通讯接口的接收引脚传输至所述二极管的阴极，当信号源发出的信号为高电平时，即电平等于V2，由于二极管的阴极电压为V2，阳极电压为VI，且V1>V2，则二极管进入导通状态，将接口转换芯片的接收端子的电位限定在V2+二极管的正向导通压降上，通过设置接口转换芯片的高电平判定阈值小于所述的V2+二极管的正向导通压降，SP可实现接口转换芯片对高电平接收信号的准确识别。当信号源发出的通讯信号为低电平时，即O电平，由于二极管的阳极电压为VI，阴极电压等于0，则二极管处于导通状态，进而拉低接口转换芯片的接收端子的电位至二极管的正向导通压降，使其变为低电平。由此一来，通过接口转换芯片接收的电平状态刚好与信号源发出的通讯信号的电平状态相符。对于通过接口转换芯片输出的电压状态为Vl的发送信号，则可以利用所述的第二电阻产生V1-V2的压降，进而使得经由第一路通讯接口的发送引脚输出电压状态为V2的发送信号，以满足信号源的接收要求，并实现信号源接收的电平状态刚好与接口转换芯片发送的电平状态相符。由上可见，采用本实施例的设计方案，利用一颗接口转换芯片即可满足从一种协议类型的通讯信号到另外一种协议类型的两种电压状态的通讯信号之间的双向转换要求，大大提高了信号转换电路的兼容性，扩展了信号转换电路的适用领域。下面本实施例以USB信号兼容转换成I. 8V的UART信号和3. 3V的UART信号为例，对所述信号转换电路以及基于所述信号转换电路设计的接口转接设备的具体组建结构及其工作原理进行详细地阐述。[0027]USB,是英文Universal Serial Bus的英文缩写，即通用串行总线,是一个外部总线标准，用于规范电脑与外部设备的连接和通讯，是应用在PC领域的接口技术。UART是一种通用串行数据总线，用于异步通信。该总线双向通信，可以实现全双工发送和接收。在手机等移动终端的嵌入式设计中，通常采用UART接口来与外部的PC机进行通信，也可以与监控调试器和其它器件(比如EEPROM等)进行数据交互。为了满足USB信号源与UART信号源之间的信号通讯要求，需要设计一种USB-UART接口转接设备连接在两个信号源之间，以实现两种协议类型的通讯信号之间的相互转换。参见图I所示，在所述接口转接设备中包含有一个USB接口、一个UART接口和连接在两个接口之间的信号转换电路。通过对所述信号转换电路进行兼容性设计，由此可以实现通过UART接口传输的UART信号兼容I. 8V和3. 3V两种电压状态。以USB信号源为PC机，UART信号源为手机内部的CPU芯片为例进行说明。在利用PC机对手机内部的CPU芯片进行软件程序调试或者生产测试时，将图I所示的接口转接设备的USB接口部分插接到PC机的USB接口上，将接口转接设备的UART接口部分插接到手机CPU芯片的UART接口上。由于所述接口转接设备可以兼容1.8V和3. 3V两种电压状态的UART信号的传输，因此，无论待测试的CPU芯片是支持I. 8V的UART信号还是支持3. 3V的UART信号，利用一根所述的接口转接设备均可满足其与PC机之间的通信要求，不仅方便了调试、测试工作，而且也从根本上杜绝了由于所选用的接口转接设备不匹配而导致的CPU芯片烧毁或者无法正常通信等问题的发生，切实保障了手机测试的安全性。图2是所述信号转换电路的原理图，其中，Ul即为一颗UART-USB接口转换芯片；RlO即为所述的第一电阻，与3. 3V的参考电源VDD_3V3连接形成上拉电路，连接UART-USB接口转换芯片Ul的接收端子RXD ；D1即为所述的二极管，连接在所述UART-USB接口转换芯片Ul的接收端子RXD与UART接口的接收引脚RX之间；R12即为所述的第二电阻，串联在所述UART-USB接口转换芯片Ul的发送端子TXD与UART接口的发送引脚TX之间。所述接收端子RXD和发送端子TXD即构成UART-USB接口转换芯片Ul的第一组接口，用于传输UART信号，且接口电压为3. 3V。图2中，UART-USB接口转换芯片Ul的DP、DM端子即构成第二组接口，通过一对差分信号线连接USB接口，用于传输USB信号。对于UART-USB接口转换芯片Ul工作所需的5V直流电源优选通过USB接口的电源引脚Vbus由外部的PC机提供，传输至UART-USB接口转换芯片Ul的电源端子VDD，在满足UART-USB接口转换芯片Ul用电需求的同时，利用UART-USB接口转换芯片Ul内部集成的稳压器将5V直流电源转换成3. 3V的参考电源VDD_3V3输出，以满足第一组接口的信号传输要求。图2所示信号转换电路的工作原理是I、对于手机内部的CPU芯片支持3. 3V的UART信号的情况(I)就UART-USB接口转换芯片Ul的接收通路RXD而言当手机发送的UART信号为高电平时，即3. 3V时，二极管Dl的阴极电压为3. 3V，由于二极管Dl的阳极通过电阻RlO被上拉到3. 3V，所以二极管Dl不导通，UART-USB接口转换芯片Ul的接收端子RXD的电压依旧是3. 3V。设定UART-USB接口转换芯片Ul的高电平判定阈值等于2V，则此时UART-USB接口转换芯片Ul判定接收到的UART信号为高电压，与手机发送的信号相符。[0037]当手机发送的UART信号为低电平时，约0V，则二极管Dl的阴极电压为OV左右，阳极电压通过电阻RlO被上拉到3. 3V，所以二极管Dl导通，使UART-USB接口转换芯片Ul的接收端子RXD的电压被钳制在二极管Dl的正向导通压降上，即O. 5V左右。设定UART-USB接口转换芯片Ul的低电平判定阈值等于O. 8V，则此时UART-USB接口转换芯片Ul判定接收到的UART信号为低电压，与手机发送的信号相符。(2)就UART-USB接口转换 芯片Ul的发送通路TXD而言当UART-USB接口转换芯片Ul发送的UART信号为高电平时，约3. 3V，则通过电阻R12后，对应手机端的接收电压为3. 3V，即高电平，电阻R12上的压降约为0V，电流很小。当UART-USB接口转换芯片Ul发送的UART信号为低电平时，约0V，则通过电阻R12后，对应手机端的接收电压为0V，即低电平。由此实现了手机的接收信号与UART-USB接口转换芯片Ul的发送信号相符。2、对于手机内部的CPU芯片支持I. 8V的UART信号的情况(I)就UART-USB接口转换芯片Ul的接收通路RXD而言当手机发送的UART信号为高电平时，即I. 8V时，二极管Dl的阴极电压为I. 8V，由于二极管Dl的阳极通过电阻RlO被上拉到3. 3V，阳极与阴极之间的压差满足二极管的导通条件，所以二极管Dl导通。由于二极管Dl的正向导通压降在O. 5V左右，因此使得UART-USB接口转换芯片Ul的接收端子RXD的电压被钳制在2. 3V (1.8V+0. 5V)。由于2. 3V大于UART-USB接口转换芯片Ul设定的高电平判定阈值2V，因此UART-USB接口转换芯片Ul判定接收到的UART信号仍为高电压，与手机发送的信号相符。此时，电阻RlO上的压降为1.0V(3. 3V-2. 3V)，若选用阻值为220ΚΩ的电阻R10，则接收通路的电流为4. 5uA (1/220K)，完全可以满足I. 8V的UART信号高电平的要求。当手机发送的UART信号为低电平时，约0V，则二极管Dl的阴极电压为OV左右，阳极电压通过电阻RlO被上拉到3. 3V，所以二极管Dl导通，使得UART-USB接口转换芯片Ul的接收端子RXD的电压被钳制在二极管Dl的正向导通压降上，即O. 5V左右。由于O. 5V小于UART-USB接口转换芯片Ul设定的低电平判定阈值O. 8V，则此时UART-USB接口转换芯片Ul判定接收到的UART信号为低电压，与手机发送的信号相符。(2)就UART-USB接口转换芯片Ul的发送通路TXD而言当UART-USB接口转换芯片Ul发送的UART信号为高电平时，约3. 3V，由于手机接收端的高电平为1.8V，所以在电阻R12上有I. 5V的压降，设定电阻R12的阻值为IKQJlJ发送通路的电流为I. 5mA(l. 5V/1K)，完全可以满足手机侧的接收要求。通过增加电阻R12，可以对手机侧的CPU芯片进行保护，防止发生烧毁手机内部CPU芯片的情况。当UART-USB接口转换芯片Ul发送的UART信号为低电平时，约0V，则通过电阻R12后，对应手机端的接收电压为0V，即低电平。由此实现了手机的接收信号与UART-USB接口转换芯片Ul的发送信号相符。本实施例通过在USB信号转换为3. 3V UART信号的接口转换芯片的基础上，增加一个O. 5V压降的二极管Dl和一个IK Ω的电阻R12，从而实现了 USB信号到I. 8V的UART信号和3. 3V的UART信号的兼容转换。由此设计的接口转接设备兼容性强，易于管理，使用安全方便，成本低。当然，本实施例所提出的信号转换电路同样适用于其他两种协议类型的通讯信号之间的相互转换，例如RS232-USB等，本实施例对此不进行具体限制。 应当指出的是，以上所述仅是本实用新型的一种优选实施方式，对于本技术领域 的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种信号转换电路，其特征在于包括一颗用于在两种协议类型的通讯信号之间进行转换的接口转换芯片以及与所述接口转换芯片的两组接口一一对应连接的两路通讯接口 ；在所述接口转换芯片的第一组接口中包含有接收端子和发送端子，其中，所述接收端子一方面通过第一电阻连接参考电源，另一方面连接一颗二极管的阳极，所述二极管的阴极连接第一路通讯接口的接收引脚；所述发送端子通过串联的第二电阻连接第一路通讯接口的发送引脚。
2.根据权利要求I所述的信号转换电路，其特征在于通过所述第一路通讯接口传输的信号包括两种电压状态，其幅值分别为Vl、V2，且V1>V2 ;所述参考电源的电压值等于Vl。
3.根据权利要求2所述的信号转换电路，其特征在于所述接口转换芯片的第一组接口的接口电压等于VI。
4.根据权利要求3所述的信号转换电路，其特征在于所述接口转换芯片的低电平判定阈值大于所述二极管的正向导通压降；所述接口转换芯片的高电平判定阈值小于所述二极管的正向导通压降与V2之和。
5.根据权利要求I至4中任一项所述的信号转换电路，其特征在于所述接口转换芯片为UART-USB接口转换芯片，其所述的第一组接口传输UART信号，通过所述的二极管和第二电阻连接UART接口 ；其第二组接口传输USB信号，连接USB接口。
6.根据权利要求5所述的信号转换电路，其特征在于通过所述UART接口传输的UART信号包括3. 3V和I. 8V两种电压状态；所述参考电源的电压值等于3. 3V ;所述接口转换芯片的第一组接口的接口电压等于3. 3V。
7.根据权利要求6所述的信号转换电路，其特征在于所述接口转换芯片的电源端子连接5V供电电源，并将5V供电电源转换成3. 3V的参考电源输出。
8.根据权利要求7所述的信号转换电路，其特征在于所述5V供电电源通过USB接口的电源引脚从外部引入。
9.根据权利要求6所述的信号转换电路，其特征在于所述接口转换芯片的低电平判定阈值等于O. 8V，高电平判定阈值等于2V ;所述二极管的正向导通压降为O. 5V。
10.一种接口转接设备，其特征在于包括如权利要求I至9中任一项权利要求所述的信号转换电路。
专利摘要本实用新型公开了一种信号转换电路及接口转接设备，包括一颗用于在两种协议类型的通讯信号之间进行转换的接口转换芯片以及与所述接口转换芯片的两组接口一一对应连接的两路通讯接口；在所述接口转换芯片的第一组接口中包含有接收端子和发送端子，其中，所述接收端子一方面通过第一电阻连接参考电源，另一方面连接一颗二极管的阳极，所述二极管的阴极连接第一路通讯接口的接收引脚；所述发送端子通过串联的第二电阻连接第一路通讯接口的发送引脚。本实用新型在满足两种协议类型的通讯信号之间的相互转换要求的基础上，对于某一协议类型的通讯信号还可以兼容支持不同的电压状态，由此设计的接口转接设备兼容性高，管理方便，使用安全。
文档编号H03K19/0185GK202798652SQ20122030425
公开日2013年3月13日 申请日期2012年6月27日 优先权日2012年6月27日
发明者王学成, 王亚宁 申请人:青岛海信移动通信技术股份有限公司