串口自适应电路、电子设备和电路板的制作方法

1.本发明涉及rs-232通讯串口领域，具体地涉及一种串口自适应电路、一种电子设备以及一种电路板。


背景技术：

2.rs-232是常用的串行通信接口标准之一，由美国电子工业协会(eia)联合贝尔系统公司、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家于1970年共同制定。它具有信号线少、灵活的波特率选择、采用负逻辑传送和传送距离较远等特点。后来ibm的pc机将rs-232简化成了db-9连接器，从而成为事实标准，而工业控制的rs-232口一般只使用rxd、txd、gnd三条线。
3.rs-232通讯接口一般适用于点对点通信（通常为pc端和设备端），设备端一般由mcu进行通信控制，mcu串口ttl电平经由rs-232电平转换芯片转为rs-232负逻辑电平，设备端rs-232接口在工程实践中主要使用rs-232-txd、rs-232-rxd、gnd三个信号，有两种接线引出方法；一种是2脚接rs-232-rxd，3脚接rs-232-txd、5脚接gnd；另一种是2脚接rs-232-txd，3脚接rs-232-rxd、5脚接gnd。pc端与设备端一般通过串口通信线进行连接，由于上述两种接线方式的存在，pc端为实现与设备端的通信，有时需要用到交叉线，有时需要用到直连线。
4.在工程实践中，因上述两种连接方式都有采用，由于接好的线并不能从外观上判断采用的哪种连接方式，因此会导致现场工程人员用错转接线的情况发生，转接线不匹配会导致通信失败，影响现场作业效率。


技术实现要素：

5.本发明实施方式的目的是提供一种串口自适应电路、电子设备和电路板，该自适应电路可以实现rs-232通讯接口接收信号和发送信号的自动适应，实现在交叉和直连串口线连接情况下均可以有效通信，在工程实践中可以有效避免由于串口线类型差异导致的信号不匹配问题。
6.为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种串口自适应电路，所述串口自适应电路包括：电平转换模块、对称型电阻网络模块和rs-232接口；所述电平转换模块用于实现两路ttl电平串口信号与两路rs-232负逻辑电平信号之间的转换；所述对称型电阻网络模块与所述电平转换模块连接，用于将两路rs-232负逻辑电平信号转换为输出信号，或者将输入信号转换为两路rs-232负逻辑电平信号；rs-232接口与所述对称型电阻网络模块连接，用于接入所述输入信号或者输出所述输出信号。
7.在本技术实施例中，所述电平转换模块包括：rs-232电平转换芯片；所述rs-232电平转换芯片具有两路ttl电平串口信号输入端，所述两路ttl电平串口信号输入端用于对应接入两路ttl电平串口信号；
所述rs-232电平转换芯片具有两路ttl电平串口信号输出端，所述两路ttl电平串口信号输出端用于对应输出两路ttl电平串口信号；所述rs-232电平转换芯片还具有两路rs-232负逻辑电平信号输出端以及两路rs-232负逻辑电平信号输入端，分别与对称型电阻网络模块连接。
8.在本技术实施例中，所述对称型电阻网络模块包括第一电阻单元、第二电阻单元、第三电阻单元和第四电阻单元；第一电阻单元的第一端与第一路rs-232负逻辑电平信号输入端连接，第一电阻单元的第二端与第二电阻单元的第一端和rs-232接口连接；所述第二电阻单元的第二端与第二路rs-232负逻辑电平信号输出端连接；第三电阻单元的第一端与第二路rs-232负逻辑电平信号输入端连接，第三电阻单元的第二端与第四电阻单元的第一端和rs-232接口连接；所述第四电阻单元的第二端与第一路rs-232负逻辑电平信号输出端连接。
9.在本技术实施例中，所第一电阻单元、第二电阻单元、第三电阻单元和第四电阻单元均由多个电阻串连串联或并联组成。
10.在本技术实施例中，所述rs-232接口的第二脚与第一电阻单元的第二端连接，rs-232接口的第三脚与第三电阻单元的第二端连接。
11.在本技术实施例中，所述rs-232接口的第二脚与第三电阻单元的第二端连接，rs-232接口的第三脚与第一电阻单元的第二端连接。
12.在本技术实施例中，所述串口自适应电路还包括：防护模块；所述防护模块包括第一瞬态二极管和第二瞬态二极管，所述第一瞬态二极管的第一端与第一电阻单元的第二端连接，所述第二瞬态二极管的第一端与第三电阻单元的第二端连接，所述第一瞬态二极管的第二端和第二瞬态二极管的第二端接地。防护模块可以对rs-232接口信号进行过压保护。
13.本发明第二方面提供一种电子设备，所述电子设备至少包括：处理器，用于通过两路信号输出端和两路信号输入端发送或接收两路ttl电平串口信号；串口自适应电路，通过电平转换模块与所述处理器的信号输出端和信号输入端连接；所述处理器被配置为：由第一路信号输入端接收信号，并通过第一路信号输出端回复信号；由第二路信号输入端接收信号，并通过第二路信号输出端回复信号；当第一路信号输出端发送信号时，屏蔽第二路信号输入端；当第二路信号输出端发送信号时，屏蔽第一路信号输入端。
14.该电子设备采用串口自适应电路，能够与任何连接方式的pc端连接并实现通信，处理器的配置可以有效避免发送信号时回路信号干扰的发生。
15.在本技术实施例中，所述电平转换模块包括：rs-232电平转换芯片；所述rs-232电平转换芯片的两路ttl电平串口信号输入端与处理器的信号输出端对应连接，所述rs-232电平转换芯片的两路ttl电平串口信号输出端与所述处理器的信号输入端对应连接。
16.另一方面，本技术还提供一种电路板，所述电路板上设置有所述的串口自适应电路。
17.通过上述技术方案，本技术提供一种串口自适应电路，可以实现设备端rs-232接口与pc端的自动适应，在交叉和直连串口线连接情况下均可以有效通信，电路成本较低。
18.另一方面，对电子设备中的处理器进行了设计，可以避免发送信号时回路信号干扰。
19.本发明实施方式的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
20.附图是用来提供对本发明实施方式的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施方式，但并不构成对本发明实施方式的限制。在附图中：图1是本发明一种实施方式提供的串口自适应电路框图；图2是本发明一种实施方式提供的串口自适应电路详细电路图；图3是本发明另一种实施方式提供的串口自适应电路中rs-232接口连接方式示意图；图4是本发明另一种实施方式提供的串口自适应电路中对称型电阻网络模块电路图。
21.附图标记说明图中，r1-第一电阻、r2-第二电阻，r3-第三电阻，r4-第四电阻，r5-第五电阻，r6-第六电阻，r7-第七电阻，r8-第八电阻，r9-第九电阻，r10-第十电阻，r11-第十一电阻，r12-第十二电阻，f1-第一瞬态二极管，f2-第二瞬态二极管。
具体实施方式
22.以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
23.实施例一图1是本发明一种实施方式提供的串口自适应电路框图。如图1所示，所述串口自适应电路包括：电平转换模块、对称型电阻网络模块和rs-232接口；所述电平转换模块用于实现两路ttl电平串口信号与两路rs-232负逻辑电平信号之间的转换；所述对称型电阻网络模块与所述电平转换模块连接，用于将两路rs-232负逻辑电平信号转换为输出信号，或者将输入信号转换为两路rs-232负逻辑电平信号；rs-232接口与所述对称型电阻网络模块连接，用于接入所述输入信号或者输出所述输出信号。
24.在本技术实施例中，如图2所示，所述电平转换模块包括：rs-232电平转换芯片，在本技术实施例中，rs-232电平转换芯片采用sp3232een芯片；所述rs-232电平转换芯片具有两路ttl电平串口信号输入端，所述两路ttl电平串口信号输入端用于对应接入两路ttl电平串口信号；所述rs-232电平转换芯片具有两路ttl电平串口信号输出端，所述两路ttl电平串口信号输出端用于对应输出两路ttl电平串口信号；
所述rs-232电平转换芯片还具有两路rs-232负逻辑电平信号输出端以及两路rs-232负逻辑电平信号输入端，分别与对称型电阻网络模块连接。
25.在本技术实施例中，所述对称型电阻网络模块包括第一电阻单元、第二电阻单元、第三电阻单元和第四电阻单元；第一电阻单元的第一端与第一路rs-232负逻辑电平信号输入端连接，第一电阻单元的第二端与第二电阻单元的第一端和rs-232接口连接；所述第二电阻单元的第二端与第二路rs-232负逻辑电平信号输出端连接；第三电阻单元的第一端与第二路rs-232负逻辑电平信号输入端连接；第三电阻单元的第二端与第四电阻单元的第一端和rs-232接口连接，所述第四电阻单元的第二端与第一路rs-232负逻辑电平信号输出端连接。rs-232电平转换芯片与rs-232接口之间的对称型电阻网络模块采用了对称设计的思想。
26.在本实施例中，第一电阻单元包括第一电阻r1，第二电阻单元包括第二电阻r2，第三电阻单元包括第三电阻r3，第四电阻单元包括第四电阻r4。第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3和第四电阻r4构成对称型电阻网络，第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3以及第四电阻r4的典型值为2.2k。
27.在本实施例中，所述rs-232接口的第二脚与第一电阻单元的第二端连接，rs-232接口的第三脚与第三电阻单元的第二端连接。
28.在本技术实施例中，所述串口自适应电路还包括：防护模块；所述防护模块包括第一瞬态二极管f1和第二瞬态二极管f2，所述第一瞬态二极管f1的第一端与第一电阻单元的第二端连接，所述第二瞬态二极管f2的第一端与第三电阻单元的第二端连接，所述第一瞬态二极管f1的第二端和第二瞬态二极管f2的第二端接地。防护模块可以对rs-232接口信号进行过压保护。
29.上述实施例中的串口自适应电路在使用时，如果rs-232接口第二脚的实际信号为rs-232_txd，第三脚的实际信号为rs-232_rxd，则信号接收回路为rs-232接口第二脚(rxd_txd)、第一电阻r1、第一路rs-232负逻辑电平信号输入端r1_in、第一路ttl电平串口信号输入端mcu_rx1；信号发送回路为第一路ttl电平串口信号输出端mcu_tx1、第一路rs-232负逻辑电平信号输出端t1_out、第四电阻r4、rs-232接口第三脚（txd_rxd）。
30.如果rs-232接口第二脚的实际信号为rs-232_rxd，第三脚的实际信号为rs-232_txd，则信号接收回路为rs-232接口第三脚(txd_rxd)、第三电阻r3、第二路rs-232负逻辑电平信号输入端r2_in、第二路ttl电平串口信号输入端mcu_rx2；信号发送回路为第二路ttl电平串口信号输出端mcu_tx2、第二路rs-232负逻辑电平信号输出端t2_out、第二电阻r2、rs-232接口第二脚（rxd_txd）。
31.实施例二本技术第二个实施例提供一种串口自适应电路，所述串口自适应电路包括：电平转换模块、对称型电阻网络模块和rs-232接口；所述电平转换模块用于实现两路ttl电平串口信号与两路rs-232负逻辑电平信号之间的转换；所述对称型电阻网络模块与所述电平转换模块连接，用于将两路rs-232负逻辑电平信号转换为输出信号，或者将输入信号转换为两路rs-232负逻辑电平信号；rs-232接口与所述对称型电阻网络模块连接，用于接入所述输入信号或者输出所
述输出信号。
32.在本技术实施例中，如图2所示，所述电平转换模块包括：rs-232电平转换芯片，在本技术实施例中，rs-232电平转换芯片采用sp3232een芯片；所述rs-232电平转换芯片具有两路ttl电平串口信号输入端，所述两路ttl电平串口信号输入端用于对应接入两路ttl电平串口信号；所述rs-232电平转换芯片具有两路ttl电平串口信号输出端，所述两路ttl电平串口信号输出端用于对应输出两路ttl电平串口信号；所述rs-232电平转换芯片还具有两路rs-232负逻辑电平信号输出端以及两路rs-232负逻辑电平信号输入端，分别与对称型电阻网络模块连接。
33.在本技术实施例中，所述对称型电阻网络模块包括第一电阻单元、第二电阻单元、第三电阻单元和第四电阻单元；第一电阻单元的第一端与第一路rs-232负逻辑电平信号输入端连接；第一电阻单元的第二端与第二电阻单元的第一端和rs-232接口连接；所述第二电阻单元的第二端与第二路rs-232负逻辑电平信号输出端连接；第三电阻单元的第一端与第二路rs-232负逻辑电平信号输入端连接；第三电阻单元的第二端与第四电阻单元的第一端和rs-232接口连接；所述第四电阻单元的第二端与第一路rs-232负逻辑电平信号输出端连接。rs-232电平转换芯片与rs-232接口之间的对称型电阻网络模块采用了对称设计的思想。
34.在本实施例中，如图4所示，第一电阻单元包括串联的第六电阻r6和第五电阻r5，第二电阻单元包括串联的第八电阻r8和第七电阻r7，第三电阻单元包括串联的第九电阻r9和第十电阻r10，第四电阻单元包括串联的第十一电阻r11和第十二电阻r12。
35.如图3所示，在本实施例中，所述rs-232接口的第二脚与第三电阻单元的第二端连接，rs-232接口的第三脚与第一电阻单元的第二端连接。
36.在本技术实施例中，所述串口自适应电路还包括：防护模块；所述防护模块包括第一瞬态二极管f1和第二瞬态二极管f2，所述第一瞬态二极管f1的第一端与第一电阻单元的第二端连接，所述第二瞬态二极管f2的第一端与第三电阻单元的第二端连接，所述第一瞬态二极管f1的第二端和第二瞬态二极管f2的第二端接地。防护模块可以对rs-232接口信号进行过压保护。
37.上述实施例中的串口自适应电路在使用时，如果rs-232接口第二脚的实际信号为rs-232_txd，第三脚的实际信号为rs-232_rxd，则信号接收回路为rs-232接口第二脚(txd_rxd)、第六电阻r6、第五电阻r5、第一路rs-232负逻辑电平信号输入端r1_in、第一路ttl电平串口信号输入端mcu_rx1；信号发送回路为第一路ttl电平串口信号输出端mcu_tx1、第一路rs-232负逻辑电平信号输出端t1_out、第十二电阻r12、第十一电阻r11、rs-232接口第三脚（rxd_txd）。
38.如果rs-232接口第二脚的实际信号为rs-232_rxd，第三脚的实际信号为rs-232_txd，则信号接收回路为rs-232接口第三脚(rxd_txd)、第十电阻r10、第九电阻r9、第二路rs-232负逻辑电平信号输入端r2_in、第二路ttl电平串口信号输入端mcu_rx2；信号发送回路为第二路ttl电平串口信号输出端mcu_tx2、第二路rs-232负逻辑电平信号输出端t2_out、第八电阻r8、第七电阻r7、rs-232接口第二脚（txd_rxd）。
39.上述实施例一和实施例二仅提供了第一电阻单元、第二电阻单元、第三电阻单元
和第四电阻单元的两种实施方式，在本技术其他实施例中，所第一电阻单元、第二电阻单元、第三电阻单元和第四电阻单元可以是由多个电阻串连串联或并联组成。
40.本发明第二方面提供一种电子设备，所述电子设备至少包括：处理器，处理器，用于通过两路信号输出端和两路信号输入端发送或接收两路ttl电平串口信号；串口自适应电路，通过电平转换模块与所述处理器的信号输出端和信号输入端连接；所述处理器被配置为：由第一路信号输入端mcu_rx1接收信号，并通过第一路信号输出端mcu_tx1回复信号；由第二路信号输入端mcu_rx2接收信号，并通过第二路信号输出端mcu_tx2回复信号；当第一路信号输出端mcu_tx1发送信号时，屏蔽第二路信号输入端mcu_rx2；当第二路信号输出端mcu_tx2发送信号时，屏蔽第一路信号输入端mcu_rx1。
41.该电子设备采用串口自适应电路，能够与任何连接方式的pc端连接并实现通信，处理器的配置可以有效避免发送信号时回路信号干扰的发生。
42.在本技术实施例中，所述电平转换模块包括：rs-232电平转换芯片；所述rs-232电平转换芯片的两路ttl电平串口信号输入端与处理器的信号输出端对应连接，所述rs-232电平转换芯片的两路ttl电平串口信号输出端与所述处理器的信号输入端对应连接。
43.另一方面，本技术还提供一种电路板，所述电路板上设置有所述的串口自适应电路。
44.通过上述技术方案，本技术提供一种串口自适应电路，可以实现设备端rs-232接口与pc端的自动适应，在交叉和直连串口线连接情况下均可以有效通信，电路成本较低。
45.以上结合附图详细描述了本发明的可选实施方式，但是，本发明实施方式并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施方式的技术构思范围内，可以对本发明实施方式的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施方式的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施方式对各种可能的组合方式不再另行说明。
46.此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施方式的思想，其同样应当视为本发明实施方式所公开的内容。