一种具有状态检测功能的多路串口隔离模块的制作方法

本实用新型涉及串行通信技术领域，具体为一种具有状态检测功能的多路串口隔离模块。

背景技术：

rs232作为一种较早确定的串行通信接口标准，被广泛用在计算机和各种外备、工业控制中的主控与各种设备间的通信连接，是数据终端设备的标准接口。但现有的rs232串行通信技术存在以下一些不足：一是该标准采用共地的传输形式，容易产生共模干扰；二是传输接口发生故障时没有相应的故障预警，且无法判断主机或外设串口故障。三是目前的串口隔离产品大多为单通道，如果rs232串口总线上需要连接多台外设则需要加装多台设备才能实现。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种具有状态检测功能的多路串口隔离模块，具备可通过光耦器件为rs232总线上各节点之间提供了的电气隔离，切断了各节点之间的电器连接，使得各节点之间的电平之间不再相互影响，增强了器共模抗干扰能力；该模块还提供了端口状态检测功能，可以有效检测端口状态，在端口故障时发出告警，并判断故障原因的优点，解决了现有的rs232串行通信技术存在以下一些不足：一是该标准采用共地的传输形式，容易产生共模干扰；二是传输接口发生故障时没有相应的故障预警，且无法判断主机或外设串口故障。三是目前的串口隔离产品大多为单通道，如果rs232串口总线上需要连接多台外设则需要加装多台设备才能实现的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种具有状态检测功能的多路串口隔离模块，包括多路rs232信号输入端口、多路rs232信号输出端口、cpld、和232通信接口，其特征在于：所述cpld的输入端通过信号线连接有接收隔离光耦组、第二rs232-ttl电平转换芯片第一检测电平隔离光耦和第二检测电平隔离光耦，所述cpld的输出端通过信号线连接有第二ttl-rs232电平转换芯片和发射隔离光耦组。

优选的，所述发射隔离光耦组和接收隔离光耦组均由八路光耦组成。

优选的，所述第一检测电平隔离光耦、第二检测电平隔离光耦通过信号线分别与tx端电平检测模块和rx端电平检测模块信号连接，所述tx端电平检测模块和rx端电平检测模块通过信号线分别与两个模拟开关电性连接，所述tx端电平检测模块和rx端电平检测模块均通过信号线与多路rs232信号输出端口信号连接。

优选的，所述cpld的通讯接口与232通讯接口信号连接，所述cpld通过232通信接口将信息传输到主控单元中。

优选的，所述cpld通过第二ttl-rs232电平转换芯片和第二rs232-ttl电平转换芯片与多路rs232信号输入端口信号连接。

优选的，所述发射隔离光耦组通过第一ttl-rs232电平转换芯片与多路rs232信号输出端口信号连接。

优选的，所述接收隔离光耦组通过第一rs232-ttl电平转换芯片与多路rs232信号输出端口信号连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、通过设置发射隔离光耦组和接收隔离光耦组，光耦电路提供了隔离功能，使得收发电路处于隔离状态，有效阻断了收发电气连接，降低共模干扰；

2、通过设置两个模拟开关，模拟开关用于切换不同的输出端口，通过时分复用的方式使得一组电平检测模块可以实现对8路端口的状态检测；

3、通过设置232通信接口，便于使用者将cpld通过程序固件控制多路rs232信号输入端口、多路rs232信号输出端口之间的映射关系，可以更方便的对输出端口的功能定义进行灵活调整。

附图说明

图1为本实用新型的电性连接结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，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实用新型中的具体含义。

请参阅图1，本实用新型提供的一种实施例：一种具有状态检测功能的多路串口隔离模块，包括多路rs232信号输入端口、多路rs232信号输出端口、cpld、和232通信接口，cpld的输入端通过信号线连接有接收隔离光耦组、第二rs232-ttl电平转换芯片第一检测电平隔离光耦和第二检测电平隔离光耦，第一检测电平隔离光耦、第二检测电平隔离光耦通过信号线分别与tx端电平检测模块和rx端电平检测模块信号连接，tx端电平检测模块和rx端电平检测模块通过信号线分别与两个模拟开关电性连接，tx端电平检测模块和rx端电平检测模块均通过信号线与多路rs232信号输出端口信号连接。

cpld的输出端通过信号线连接有第二ttl-rs232电平转换芯片和发射隔离光耦组，发射隔离光耦组和接收隔离光耦组均由八路光耦组成，发射隔离光耦组通过第一ttl-rs232电平转换芯片与多路rs232信号输出端口信号连接，接收隔离光耦组通过第一rs232-ttl电平转换芯片与多路rs232信号输出端口信号连接，cpld通过第二ttl-rs232电平转换芯片和第二rs232-ttl电平转换芯片与多路rs232信号输入端口信号连接，cpld的通讯接口与232通讯接口信号连接，cpld通过232通信接口将信息传输到主控单元中。

工作原理：多路串口通过多路rs232输入端口连接到模块，并通过第二rs232-ttl电平转换芯片(本实用新型使用max1489e作为收发电路中的电平转换芯片)将rs232电平转换为ttl电平输入到cpld，经处理后发射到发射光耦组中相应的光耦电路中(由8路光耦组成)，再通过第一ttl-rs232电平转换芯片转换将ttl电平转换为rs232电平，发送到相应的串行端口。

接收过程中外设发来的信号通过第一rs232-ttl电平转换芯片转换为ttl电平，通过接收隔离光耦组(由8路光耦组成)中相应的光耦接收到cpld，经处理后发送到第二ttl-rs232电平转换芯片将ttl电平转换为rs232电平接收到计算机或工控机的串口总线中；光耦电路提供了隔离功能，使得收发电路处于隔离状态，有效阻断了收发电气连接，降低共模干扰。

多路rs232信号输出端口的收发信号通过两组模拟开关分别连接到发射电平检测和接受电平检测模块，用于检测rs232端口的工作状态，连接、断开或故障；模拟开关用于切换不同的输出端口，通过时分复用的方式使得一组电平检测模块可以实现对8路端口的状态检测。

根据rs232电平的特点，在数据接口txd和rxd上逻辑1(mark)用-3v～-15v电平标示，逻辑0(space)用+3～+15v电平标示，此范围外的其他电平均为无效电平。

tx端电平检测模块和rx端电平检测模块用于判断rs232输出端口接收或发射电平是否在有效电平范围内，如果电平在有效在范围内则输出低电平，如果不在有效范围内则输出高电平，该信号通过第一检测电平隔离光耦和第二检测电平隔离光耦分别输入到cpld中进行状态判断。

cpld检测到该电平后与配置信息做对比，如果该端口配置为有效但是接收到的检测电平为高则该端口被置为接收或发射故障；cpld控制模拟开关切换依次对8个输出串口的收发状态进行检测，并通过232通信接口将信息传输到主控单元中。

cpld可以通过程序固件控制多路rs232信号输入端口和多路rs232信号输出端口之间的映射关系，该映射关系可以通过232通信接口进行配置，这样可以更方便的对输出端口的功能定义进行灵活调整。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。