一种实现多机通信的串口的制作方法

本实用新型属于通信技术领域，具体涉及一种实现多机通信的串口。

背景技术：

单片机：单片机（Microcontrollers）是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统。串口：指UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）异步串行通信。多机通信：多台设备之间进行信息交换。

目前单片机集成了各种功能模块，性能非常强大，应用的十分广泛。在各种应用场景中，避免不了信息的交换，所以就有了各种各样的通信方式及协议，串口通信因其使用简单可靠，所以用的非常普遍；在工控和测量设备中一般都是使用串口和上位机通信，而且是一对一通信。连接的设备越多，需要的串口数量就越多，占用的单片机引脚资源就越多。因此，能否使用一个串口实现多机通信的功能就有了实际意义。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术的不足，提供一种实现多机通信的串口，采用两个NPN型三极管搭建一个信号发送的驱动电路，通过这个驱动电路，不仅提高了串口的驱动能力，而且隔离了单片机与外接设备，具有一定的保护能力，达到减少成本，简化设计，便于扩展的目的。

为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种实现多机通信的串口，包括：主机端和从机端，所述主机端和从机端均包括一UART_TX和一UART_RX，其中，

所述UART_TX设置有两个三级管，用于将信号进行反相变化；

所述UART_RX设置有一个三极管，用于将信号进行反相变化；

所述主机端的UART_TX与所述从机端的UART_RX连接，所述主机端的UART_RX与所述从机端的UART_TX连接；

多机通信时，多个所述从机端的UART_RX并联后与所述主机端的UART_TX连接，多个所述从机端的UART_TX并联后与所述主机端的UART_RX连接。

进一步，所述UART_TX包括：第一三极管，第二三极管，其中，

所述第一三极管的第一管脚通过一电阻与单片机连接，所述第一三极管的第二管脚与VCC连接，所述第一三极管的第三管脚通过一电阻与VDD连接；

所述第二三级管的第一管脚与所述第一三极管的第三管脚连接；所述第二三级管的第二管脚通过一电阻与VCC连接，所述第三三极管的第三管脚与VDD连接，所述第二三极管的第二管脚与输出口连接。

进一步，所述UART_RX包括：第三三极管，其中，

所述第三三极管的第一管脚通过一电阻与接收口连接，所述第三三极管的第二管脚与VCC连接，所述第三三极管的第三管脚通过一电阻与VDD连接。

进一步，VDD的电压根据通信距离调节。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型通过驱动电路，实现串口多机通信的功能，达到减少成本，简化设计，便于扩展的目的。

附图说明

图1为本实用新型的主机端结构示意图。

图2为本实用新型从机端结构示意图。

图3为本实用新型多机连接示意图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。请注意，下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

现有的串口通信一般都是一对一的通信，很少作为多机通信的接口，而且信号电平一般在0到3.3V之间，远距离传输时，可能因为传输线缆的原因导致信号衰减失真。

根据本实用新型的一个方面，本实用新型提供了一种实现多机通信的串口，图1为本实用新型的主机端结构示意图。图2为本实用新型从机端结构示意图。如图所示，本实用新型包括：主机端和从机端，其特征在于，所述主机端和从机端均包括一UART_TX和一UART_RX，其中，所述UART_TX设置有两个三级管，用于将信号进行反相变化；所述UART_RX设置有一个三极管，用于将信号进行反相变化；所述主机端的UART_TX与所述从机端的UART_RX连接，所述主机端的UART_RX与所述从机端的UART_TX连接；图3为本实用新型多机连接示意图，如图3所示，多机通信时，多个所述从机端的UART_RX并联后与所述主机端的UART_TX连接，多个所述从机端的UART_TX并联后与所述主机端的UART_RX连接。

根据本实用新型的具体实施例，所述UART_TX包括：第一三极管，第二三极管，其中，所述第一三极管的第一管脚通过一电阻与单片机连接，所述第一三极管的第二管脚与VCC连接，所述第一三极管的第三管脚通过一电阻与VDD连接；所述第二三级管的第一管脚与所述第一三极管的第三管脚连接；所述第二三级管的第二管脚通过一电阻与VCC连接，所述第三三极管的第三管脚与VDD连接，所述第二三极管的第二管脚与输出口连接。

根据本实用新型的具体实施例，所述UART_RX包括：第三三极管，其中，所述第三三极管的第一管脚通过一电阻与接收口连接，所述第三三极管的第二管脚与VCC连接，所述第三三极管的第三管脚通过一电阻与VDD连接。

根据本实用新型的具体实施例，VDD的电压根据通信距离调节。

实施例1

如图1所示，串口的发送端UART_TX通过三极管Q1、Q2后,有一个反相的变化，当UART_TX输出高电平时，Q1导通，Q2关闭，TX_M端的电压为0V；当输出低电平时，Q1关闭，Q2导通，TX_M端的电压为VDD；VDD的电压大小可以根据通信距离来调整，若距离比较远，可以增大VDD的电压，防止信号在传输线缆上衰减失真。

如图2所示，主机端的TX_M连接到从机的RX_S端，因为主机发送端的信号有一个反相的过程，所以在从机的接收端UART_RX之前，也有一个NPN型三极管Q6对接收到的信号进行反相，这样，从机的接收端收到的信号才是正确的，电压VCC根据从机芯片引脚工作电压来选择。

如图3所示，所有从机的RX_S端并联在一起，然后连接到主机的TX_M端；同理，所有从机的TX_S端并联在一起，连接到主机的RX_M端。从机端根据需要，还可以继续连接更多的设备。但是需要注意的是，并联的从机越多，从机端TX_S端的下拉电阻等效电阻值越小，所以需要注意根据从机数量，调整下拉电阻R5的阻值。

正常情况下，主机发送的信息，所有从机都能够收到，从机收到信息后，根据信息中包含的特定值来判断此信息是否是主机发给自己的，如果是，那么从机根据命令执行相应的操作，并返回特定的信息给主机；如果不是，那么从机便不动作，并且也不给主机返回信息。主机通过轮询的方式，可以访问所有从机，实现多机通信的目的。

综上所述本实用新型利用简单的驱动电路以及通信方式，实现了串口多机通信的功能，而且成本低廉，设计简单并且具有良好的扩展性。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面” 可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、 或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个 或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。