一种UART通信电路及通信系统的制作方法

一种uart通信电路及通信系统
技术领域
1.本实用新型涉及通信电路技术领域，更具体地说，涉及一种uart通信电路及通信系统。


背景技术：

2.在一些硬件系统设计中，不同模块之间的接口可能会使用不同的电源，为了增加系统的可靠性，需要将不同模块之间进行电气信号隔离。信号隔离常见方式有光耦隔离以及使用数字隔离芯片。光耦隔离通信技术是目前发展最为成熟的一种信号隔离方式，可选择的种类多、用途也广，产品设计中可以根据具体需求选择不同耐压等级、通信速度的光耦型号。光耦为单向传输信号，输入端与输出端实现了电气隔离，具有极强的抗干扰能力，且使用寿命长，传输效率高。数字隔离芯片主要为磁感隔离芯片(简称“磁耦”)、电容耦合隔离芯片(简称“容耦”)和巨磁阻隔离等类型，巨磁阻隔离的应用相对较少。数字隔离芯片种类繁多，常见的有uart隔离芯片、iic隔离芯片、spi隔离芯片、rs485隔离芯片、usb隔离芯片等。
3.无论在现有的隔离光耦通信电路还是数字隔离芯片的方案中，总体分为两大种，一种是“多线少隔离”，另一种是“少线多隔离”，其中“多线少隔离”至少需要3根线芯对主机和从机进行连接，不利于布线，且易受干扰；“少线多隔离”则大大增加了硬件成本，且以上两种大多数方案不支持连接多个通信模块。这对于空间受限且需要连接多个通信模块的应用场景而言较为致命。


技术实现要素：

4.本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种uart通信电路及通信系统。
5.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种uart通信电路，包括：主电路模块和至少一个第一从电路模块；
6.所述主电路模块包括第一供电单元、第一uart单元、第一开关单元、第二开关单元和第一连接单元；所述第一开关单元的第一端连接所述第一uart单元的接收端和所述第一供电单元，所述第一开关的第三端连接所述第一连接单元的第一端、所述第二开关单元的第一端和所述第一供电单元，所述第一开关单元的第二端、所述第二开关单元的第二端和所述第一连接单元的第二端连接第一参考地，所述第二开关单元的第三端连接所述第一uart单元的发射端；
7.所述第一从电路模块包括一从电路，所述从电路包括第二供电单元、第二uart单元、第一隔离开关、第二隔离开关和第二连接单元；所述第二连接单元的第一端连接所述第一隔离开关的第一端和所述第二隔离开关的第四端，所述第二连接单元的第二端连接所述第一隔离开关的第二端和所述第二隔离开关的第三端，所述第一隔离开关的第四端连接所述第二供电单元和所述第二uart单元的接收端，所述第二隔离开关的第一端连接所述第二uart单元的发射端，所述第一隔离单开的第三端和所述第二隔离开关的第二端连接第二参
考地；
8.其中，所述主电路模块中的第一连接单元与所述从电路模块中的第二连接单元插拔连接。
9.可选的，所述第一从电路模块还包括第三连接单元，所述第三连接单元的第一端连接所述第二连接单元的第一端，所述第三连接单元的第二端连接所述第二连接单元的第二端。
10.优选地，在本实用新型所述的uart通信电路中，所述至少一个第一从电路模块包括多个第一从电路模块，其中，一第一从电路模块中的第二连接单元连接所述主电路模块中的第一连接单元，每一第一从电路模块的第三连接单元用于连接下级第一从电路模块的第二连接单元。
11.可选的，在本实用新型所述的uart通信电路中，还包括一第二从电路模块，所述第二从电路模块包括所述从电路，其中所述第二从电路模块的第二连接单元用于连接一所述第一从电路模块的第三连接单元。
12.优选地，在本实用新型所述的uart通信电路中，所述第一开关单元包括第一三极管、第一电阻、第二电阻和第三电阻；所述第一三极管的集电极连接所述第一uart单元的接收端和所述第一电阻的第一端，所述第一电阻的第二端连接所述第一供电单元，所述第一三极管的发射极连接第一参考地，所述第一三极管的基极连接所述第二电阻的第一端，所述第二电阻的第二端连接所述第一连接单元的第一端和所述第三电阻的第一端，所述第三电阻的第二端连接所述第一供电单元。
13.优选地，在本实用新型所述的uart通信电路中，所述第二开关单元包括第二三极管和第四电阻；所述第二三极管的基极连接所述第四电阻的第一端，所述第四电阻的第二端连接所述第一uart单元的发射端，所述第二三极管的发射极连接第一参考地，所述第二三极管的集电极连接所述第三电阻的第一端和所述第一连接单元的第一端。
14.优选地，在本实用新型所述的uart通信电路中，所述第一隔离开关包括第一光耦、第五电阻和第六电阻；所述第一光耦的第一管脚连接所述第五电阻的第一端，所述第五电阻的第二端连接所述第二连接单元的第一端，所述第一光耦的第二管脚连接所述第二连接单元的第二端，所述第一光耦的第三端连接第二参考地，所述第一光耦的第四端连接所述第二uart单元的接收端和所述第六电阻的第一端，所述第六电阻的第二端连接所述第二供电单元。
15.优选地，在本实用新型所述的uart通信电路中，所述第二隔离开关包括第二光耦和第七电阻，所述第二光耦的第一管脚连接所述第七电阻的第一端，所述第七电阻的第二端连接所述第二uart单元的发射端，所述第二光耦的第二管脚连接第二参考地，所述第二光耦的第三管脚连接所述第二连接单元的第二端，所述第二光耦的第四管脚连接所述第二连接单元的第一端。
16.优选地，在本实用新型所述的uart通信电路中，所述第一连接单元包括第一连接器，所述第一连接器的第一管脚连接所述第一开关的第三端和所述第二开关单元的第一端，所述第一连接器的第二管脚连接第一参考地。
17.优选地，在本实用新型所述的uart通信电路中，所述第二连接单元包括第二连接器，所述第三连接单元包括第三连接器，所述第二连接器的第一管脚连接所述第三连接器
的第一管脚、所述第一隔离开关的第一端和所述第二隔离开关的第四端，所述第二连接器的第二管脚连接所述第三连接器的第二管脚、所述第一隔离开关的第二端和所述第二隔离开关的第三端。
18.本实用新型还构造一种通信系统，包括主设备和至少一个第一从设备，以及如上面任意一项所述的uart通信电路，其中所述主电路模块设置于所述主设备，所述第一从电路模块分别对应设置于所述第一从设备。
19.实施本实用新型的uart通信电路及通信系统，具有以下有益效果：能够实现将双线uart通信转换成单线隔离总线的方式进行通信，最大限度的减少了线束的使用，从而节约成本和空间。
附图说明
20.下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
21.图1是本实用新型一种uart通信电路一实施例的结构示意图；
22.图2是本实用新型一种uart通信电路另一实施例的结构示意图；
23.图3是本实用新型一种uart通信电路又一实施例的结构示意图；
24.图4是本实用新型一种uart通信电路又一实施例的结构示意图；
25.图5是本实用新型一种uart通信电路一实施例的电路原理图；
26.图6是本实用新型一种uart通信电路另一实施例的电路原理图；
27.图7是本实用新型一种通信系统的一实施例的结构示意图。
具体实施方式
28.为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。
29.如图1、图5和图6所示，在本实用新型的一种uart通信电路第一实施例中，包括：主电路模块110和至少一个第一从电路模块210；主电路模块110包括第一供电单元112、第一uart单元111、第一开关单元113、第二开关单元114和第一连接单元115；第一开关单元113的第一端连接第一uart单元111的接收端和第一供电单元112，第一开关的第三端连接第一连接单元115的第一端、第二开关单元114的第一端和第一供电单元112，连接第一供电单元112，第一开关单元113的第二端、第二开关单元114的第二端和第一连接单元115的第二端连接第一参考地，第二开关单元114的第三端连接第一uart单元111的发射端；第一从电路模块210包括一从电路，从电路包括第二供电单元212、第二uart单元211、第一隔离开关213、第二隔离开关214和第二连接单元215；第二连接单元215的第一端连接第一隔离开关213的第一端和第二隔离开关214的第四端，第二连接单元215的第二端连接第一隔离开关213的第二端和第二隔离开关214的第三端，第一隔离开关213的第四端连接第二供电单元212和第二uart单元211的接收端，第二隔离开关214的第一端连接第二uart单元211的发射端，第一隔离开关213的第三端和第二隔离开关214的第二端连接第二参考地；其中，主电路模块110中的第一连接单元115与第一从电路模块210中的第二连接单元215插拔连接。具体的，主电路模块110可以通过第一连接单元115与第一从电路模块210连接。第一uart单元111的发射端为高电平，该高电平驱动第二开关单元114导通，第一隔离开关213在第二开关
单元114导通时关断，对应的第二uart单元211的接收端由第二供电单元212拉高得到高电平。第一uart单元111的发射端为低电平时，该低电平使得第二开关单元114为关断状态，第一隔离开关213此时由第一供电单元112的电压驱动导通，对应的第二uart单元211的接收端电平被拉低得到低电平。第二uart单元211的发射端为高电平时，该高电平驱动第二隔离开关214导通，第一开关单元113在第二开关单元114导通时关断，对应的第一uart单元111的接收端由第一供电单元112拉高得到高电平。第二uart单元211的发射端为低电平时，该低电平使得第二隔离开关214为关断状态，第一开关单元113此时由第一供电单元112的电压驱动导通，对应的第一uart单元111的接收端电平被拉低得到低电平。其中第一参考地为第一供电单元的参考地，第二参考地为第二供电单元的参考地，第一供电单元和第二供电单元电气隔离，使得第一参考地和第二参考地为相互电气隔离的不同地。
30.可选的，如图2所示，所述第一从电路模块210还包括第三连接单元216，所述第三连接单元216的第一端连接所述第二连接单元215的第一端，所述第三连接单元216的第二端连接所述第二连接单215元的第二端。具体的，即可以在第一电路模块210中设置与第二连接单元215形成并联的的第三连接单元216，用来是实现第一从电路模块210与其他模块的连接。可以理解第三连接单元216可以包括一个或多个连接端口。
31.可选的，如图3所示，至少一个第一从电路模块210包括多个第一从电路模块210，其中，一第一从电路模块210中的第二连接单元215连接主电路模块110中的第一连接单元115，每一第一从电路模块210的第三连接单元216用于连接下级第一从电路模块210的第二连接单元215。具体的，多个第一从电路模块210可以通过第二连接单元215和第三连接单元216构成级联连接，并在级联连接后连接至主电路模块110。此处可以理解，第一从电路模块210物理连接为级联连接，但是其实际内部工作信号连接为并联连接，即均从主电路模块110接收uart信号或者向主电路模块110发射uart信号。
32.可选的，如图4所示，在本实用新型的一种uart通信电路的一实施例中还包括一第二从电路模块220，所述第二从电路模块220包括上述从电路，其中所述第二从电路模块220的第二连接单元215用于连接一所述第一从电路模块210的第三连接单元216。具体的，在多个从模块连接时，最后一级的连接可以为一个第二从电路模块220，该第二电路模块220有上述的从电路组成。即第二电路模块220中也是具有第二供电单元212、第二uart单元211、第一隔离开关213、第二隔离开关214和第二连接单元215。第二从电路模块220中的第二连接单元215用来连接上级的第一从电路模块210的第三连接单元216。
33.可选的，如图5所示，第一开关单元113包括第一三极管、第一电阻、第二电阻和第三电阻；第一三极管的集电极连接第一uart单元111的接收端和第一电阻的第一端，第一电阻的第二端连接第一供电单元112，第一三极管的发射极连接第一参考地，第一三极管的基极连接第二电阻的第一端，第二电阻的第二端连接第一连接单元115的第一端和第三电阻的第一端，第三电阻的第二端连接第一供电单元112。具体的，在主电路模块110中，第一三极管为三极管q1，第一电阻包括电阻r1,第二电阻包括电阻r4，第三电阻包括电阻r2。第一连接单元115接收从电路模块210的驱动电平，第一供电单元112经电阻r2连接至第一连接单元115。其中三极管q1的基极经过电阻r4连接至第一连接单元115，用于接收从电路模块210的驱动电平，第一供电单元112经电阻r2和电阻r4连接至三极管q1的基极，用于根据接收的驱动电平对三极管q1的输入电平进行拉高或者拉低。
34.可选的，第二开关单元114包括第二三极管和第四电阻；第二三极管的基极连接第四电阻的第一端，第四电阻的第二端连接第一uart单元111的发射端，第二三极管的发射极连接第一参考地，第二三极管的集电极连接第三电阻的第一端和第一连接单元115的第一端。具体的，第二开关单元114中，第二三极管包括三极管q2，第四电阻包括电阻r6。三极管q2的基极用来接收第一uart单元111的发射端输出的信号电平。三极管q2的集电极的电平根据三极管q2的导通或关断被第一供电单元112的拉高或者拉低。
35.可选的，如图6所示，第一隔离开关213包括第一光耦、第五电阻和第六电阻；第一光耦的第一管脚连接第五电阻的第一端，第五电阻的第二端连接第二连接单元215的第一端，第一光耦的第二管脚连接第二连接单元215的第二端，第一光耦的第三端连接第一参考地，第一光耦的第四端连接第二uart单元211的接收端和第六电阻的第一端，第六电阻的第二端连接第二供电单元212。具体的，在第一隔离开关213中，第一光耦可以包括光耦u1，第五电阻包括电阻r5，第六电阻包括电阻r3。光耦u1的第一管脚和第二管脚对应其光发射端，根据接收的电平导通或关断。光耦u1的第三管脚和第四管脚对应其光接收端，光耦u1的第四管脚根据光耦u1的的导通或关断被第二供电单元212拉高或者被第三管脚拉低。
36.可选的，第二隔离开关214包括第二光耦和第七电阻，第二光耦的第一管脚连接第七电阻的第一端，第七电阻的第二端连接第二uart单元211的发射端，第二光耦的第二管脚连接第一参考地，第二光耦的第三管脚连接第二连接单元215的第二端，第二光耦的第四管脚连接第二连接单元215的第一端。具体的，在第二隔离开关214中，第二光耦可以包括光耦u2，第七电阻包括电阻r7。光耦u2的第一管脚和第二管脚对应其光发射端，根据接收的电平导通或关断。光耦u2的第三管脚和第四管脚对应其光接收端，光耦u2的第四管脚根据光耦u2的的导通或关断被第一供电单元112拉高或者被第三管脚拉低。
37.可选的，第一连接单元115包括第一连接器，第一连接器的第一管脚连接第一开关的第三端和第二开关单元114的第一端，第一连接器的第二管脚连接第一参考地。具体的，第一连接单元115中，第一连接器可以为2pin连接器cn1，通过连接器cn1实现主电路模块110与从电路模块210的连接。
38.可选的，第二连接单元215包括第二连接器，第三连接单元216包括第三连接器，第二连接器的第一管脚连接第三连接器的第一管脚、第一隔离开关213的第一端和第二隔离开关214的第四端，第二连接器的第二管脚连接第三连接器的第二管脚、第一隔离开关213的第二端和第二隔离开关214的第三端。具体的，第二连接单元215中，第二连接器可以为2pin连接器cn2，第三连接单元216中，第三连接器可以为2pin连接器cn3。
39.另，如图7所示，本技术的一种通信系统，包括主设备100和至少一个第一从设备200，以及如上面任意一项的uart通信电路，其中主电路模块110设置于主设备100，第一从电路模块210分别对应设置于第一从设备200。具体的，在通信系统中，可以将上述的uart通信电路的主电路模块110和从电路模块210设置于不同的设备，实现不同的设备之间的通信。
40.在一实施例中，还包括第二从设备300，第二从电路模块220设置于第二从设备300中。即通过第二从设备300可以作为多个第一从设备200的最后一级级联设备。
41.可以理解的，以上实施例仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域
的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围；因此，凡跟本实用新型权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。