一种通讯转接设备及其通讯档位兼容电路的制作方法

本申请涉及通讯技术领域，特别是涉及一种通讯转接设备及其通讯档位兼容电路。

背景技术

随着电子换向电机(Electrical Commutation，EC)的应用领域推广，使用场景的拓展另其所需的控制方式也越来越多样，为减少机种类型，现有的方案是通过将多种控制方式集于同一个电机控制器，电机中的通讯功能模块和档位功能模块是两个独立的模块，导致每个模块对应的都有接口，而每个接口对应的都有线。

由于目前的方案是通过将多种控制方式集于同一个电机控制器，使控制器接线端口和引出线的数量增加，加大了使用者的接线出错概率。

鉴于上述技术问题，寻求一种减少接线出错概率的方法，是本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

本申请的目的是提供一种通讯转接设备及其通讯档位兼容电路。

为解决上述技术问题，本申请提供一种通讯档位兼容电路，包括：串口通讯功能电路、档位控制功能电路和处理器；

所述档位控制功能电路的输出端与所述处理器的档位接口连接，用于向所述处理器传递档位信号以开启电机的档位功能，其中，所述档位控制功能电路中的两个接口作为所述串口通讯功能电路的输入端，一个接口作为所述串口通讯功能电路的输出端，所述处理器的通信输出端与所述串口通讯功能电路的输入端连接，且所述处理器的使能端与所述串口通讯功能电路的第一输出端连接，用于在接收到使能信号时，关闭所述电机的所述档位功能并使所述电机进入通讯状态，所述处理器的通信接收端与所述串口通讯功能电路的第二输出端连接，用于在接收到通讯信号时，使所述电机从所述通讯状态转变为通讯模式。

优选地，所述档位控制功能电路包括：第一接口、第二接口、第三接口、第四接口、第五接口、第一光耦、第二光耦、第三光耦、第四光耦、第五光耦、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第五电阻；

所述第一光耦的第一端、第二端和第三端分别与所述第一接口的输出端、电源和参考地连接，所述第一光耦的第四端分别与所述第一电阻的第一端和所述处理器的一档接口连接，用于向所述处理器传递档位信号；

所述第二光耦的第一端、第二端和第三端分别与所述第二接口的输出端、所述电源和所述参考地连接，所述第二光耦的第四端分别与所述第二电阻的第一端和所述处理器的二档接口连接，用于向所述处理器传递档位信号；

所述第三光耦的第一端、第二端和第三端分别与所述第三接口的输出端、所述电源和所述参考地连接，所述第三光耦的第四端分别与所述第三电阻的第一端和所述处理器的三档接口连接，用于向所述处理器传递档位信号；

所述第四光耦的第一端、第二端和第三端分别与所述第四接口的输出端、所述电源和所述参考地连接，所述第四光耦的第四端分别与所述第四电阻的第一端和所述处理器的四档接口连接，用于向所述处理器传递档位信号；

所述第五光耦的第一端、第二端和第三端分别与所述第五接口的输出端、所述电源和所述参考地连接，所述第五光耦的第四端分别与所述第五电阻的第一端和所述处理器的四档接口连接，用于向所述处理器传递档位信号；

其中，所述第一电阻、所述第二电阻、所述第三电阻、所述第四电阻和所述第五电阻的第二端均接地。

优选地，所述串口通讯功能电路与所述档位控制功能电路共用所述第三接口、所述第四接口、所述第五接口，且所述串口通讯功能电路还包括：三极管、第六光耦、第六电阻和第七电阻；

所述第六光耦的第一端、第二端和第四端分别与所述第六电阻的第一端、所述参考地和所述第五接口的输入端连接，所述第六光耦的第三端接地；

所述三极管的发射极、集电极和基极分别与所述电源、所述第六电阻的第二端和所述第七电阻的第一端连接，且所述处理器的通信输出端与所述第七电阻的第二端连接。

优选地，还包括保护电路；

其中，所述保护电路包括第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第一双向TVS管、第二双向TVS管、第三双向TVS管、第四双向TVS管和第五双向TVS管；

所述第八电阻的第一端与所述第一接口的输出端连接，所述第八电阻的第二端分别与所述第九电阻的第一端和所述第一双向TVS管的第一端连接，所述第九电阻的第二端与所述第一光耦的第一端连接；

所述第十电阻的第一端与所述第二接口的输出端连接，所述第十电阻的第二端分别与所述第十一电阻的第一端和所述第二双向TVS管的第一端连接，所述第十一电阻的第二端与所述第二光耦的第一端连接；

所述第十二电阻的第一端与所述第三接口的输出端连接，所述第十二电阻的第二端分别与所述第十三电阻的第一端和所述第三双向TVS管的第一端连接，所述第十三电阻的第二端与所述第三光耦的第一端连接；

所述第十四电阻的第一端与所述第四接口的输出端连接，所述第十四电阻的第二端分别与所述第十五电阻的第一端和所述第四双向TVS管的第一端连接，所述第十五电阻的第二端与所述第四光耦的第一端连接；

所述第十六电阻的第一端与所述第五接口的输出端连接，所述第十六电阻的第二端分别与所述第十七电阻的第一端和所述第五双向TVS管的第一端连接，所述第十七电阻的第二端与所述第五光耦的第一端连接；

且所述第一双向TVS管、所述第二双向TVS管、所述第三双向TVS管、所述第四双向TVS管和所述第五双向TVS管的第二端均接地。

优选地，还包括第一滤波电路；

所述第一滤波电路包括第十八电阻、第十九电阻、第二十电阻、第二十一电阻、第二十二电阻、第二十三电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容和第六电容；

其中，所述第十八电阻第一端与所述第一光耦的第四端、所述第十八电阻的第二端分别与所述第一电容的第一端和所述一档接口连接；

所述第十九电阻的第一端与所述第二光耦的第四端连接，所述第十九电阻的第二端分别与所述第二电容的第一端和所述二挡接口连接；

所述第二十电阻的第一端与所述第三光耦的第四端连接，所述第二十电阻的第二端分别与所述第三电容的第一端和所述三挡接口连接；

所述第二十一电阻的第一端与所述第四光耦的第四端连接，所述第二一电阻的第二端分别与所述第四电容的第一端和所述四挡接口连接；

所述第二十二电阻的第一端与所述第五光耦的第四端连接，所述第二二电阻的第二端分别与所述第五电容的第一端和所述五档接口连接；

所述第六电容的第一端分别与所述第二十三电阻的第一端和所述第六光耦的第四端连接，所述第二十三电阻的第二端与所述第五接口的输入端连接；

其中，所述第一电容、所述第二电容、所述第三电容、所述第四电容、所述第五电容和所述第六电容的第二端均接地。

优选地，还包括第二滤波电路；

所述第二滤波电路包括第二十四电阻、第二十五电阻、第七电容和第八电容；

其中，所述第七电容的第一端分别与所述第二十四电阻的第一端和所述处理器的使能端连接，所述第二十四电阻的第二端分别与所述第三电阻的第一端和所述第二十电阻的第一端连接；

所述第八电容的第一端分别与所述第二十五电阻的第一端和所述处理器的通信接收端连接，所述第二十五电阻的第二端分别与所述第四电阻的第一端和第二十一电阻的第一端连接。

优选地，还包括通讯转接板和上位机；

所述通讯转接板的第一端与所述上位机连接，所述通讯转接板的第二端分别与所述第三接口、所述第四接口、所述第五接口和所述参考地连接。

为解决上述技术问题，本申请还提供一种通讯转接设备，包括上述所述的通讯档位兼容电路。

本申请所提供的一种通讯档位兼容电路，包括串口通讯功能电路、档位控制功能电路和处理器，其中档位控制功能电路的输出端与处理器的档位接口连接，其中，档位控制功能电路中的两个接口作为串口通讯功能电路的输入端，一个接口作为串口通讯功能电路的输出端，且串口通讯功能电路的第一输出端与处理器的使能端连接，串口通讯功能电路的第二输出端与处理器的通信接收端连接，由此可见，此电路通过档位控制功能电路向处理器输出档位信号，并开启档位功能，并使串口通讯功能电路与档位控制功能电路共用三个接口，减少了接口，从而减少了接线出错的概率，此外，当处理器接收到通讯使能信号时，就会关闭档位功能，进入通讯状态，并接收到通讯信号时，从通讯状态进入通讯模式，使通讯和档位一体化，在没有影响通讯功能的前提下减少了接线出错的概率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种通讯档位兼容电路的结构图；

图2为本申请实施例提供的一种通讯档位兼容电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护范围。

本申请的核心是提供一种通讯转接设备及其通讯档位兼容电路。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。

图1为本申请实施例提供的一种通讯档位兼容电路的结构图，需要说明的是，在EC电机中，一般串口通讯功能电路和档位控制功能电路是单独驱动，但这种情况下，两个电路的接口数量较多。本实施例主要是对接口数量的减少进行改进，具体的，如图1所示，通讯档位兼容电路包括：串口通讯功能电路、档位控制功能电路和处理器；档位控制功能电路的输出端与处理器的档位接口连接，用于向处理器传递档位信号以开启电机的档位功能，其中，档位控制功能电路中的两个个接口作为串口通讯功能电路的输入端，一个接口作为串口通讯功能电路的输出端，处理器的通信输出端与串口通讯功能电路的输入端连接，且处理器的使能端与串口通讯功能电路的第一输出端连接，用于在接收到使能信号时，关闭电机的档位功能并使电机进入通讯状态，处理器的通信接收端与串口通讯功能电路的第二输出端连接，用于在接收到通讯信号时，使电机从通讯状态转变为通讯模式。

值得注意的是，在EC电机中，档位功能控制电路一般为五个档位，因此档位功能控制电路的接口为五个，通过档位功能控制电路的接口和处理器的档位接口向处理器传输档位信号，处理器根据档位信号使电机工作于对应的档位状态。此外，串口通讯功能电路与档位功能控制电路共用三个接口，在串口通讯功能电路与档位控制功能电路兼容之前，串口通讯功能电路为两个接口，但是兼容之后需要引出使能信号，因此共用三个接口，也就是减少了两个接口的使用。

此外，处理器的使能端与串口通讯功能电路的第一输出端连接，虽然共用一个接口，但是使能端接收的信号与档位信号不同，当处理器接收到使能信号时，处理器会关闭电机的档位状态，并进入通讯状态。与之相似的，串口通讯功能电路的第二输出端与处理器的通信接收端连接，用于传输通讯信号至处理器，通讯信号与档位信号不同，当处理器接收到通讯信号时，便会使电机从通讯状态转变为通讯模式。而串口通讯功能电路的输入端与处理器的通信输出端连接，用于将处理器中的信号反馈至客户端。而通讯状态是通讯模式的准备状态，并没有真正的打开通讯模式，等处理器接收到通讯信号后，通讯状态便会转为通讯模式。

本实施例提供的一种通讯档位兼容电路，包括串口通讯功能电路、档位控制功能电路和处理器，其中档位控制功能电路的输出端与处理器的档位接口连接，其中，档位控制功能电路中的两个接口作为串口通讯功能电路的输入端，一个接口作为串口通讯功能电路的输出端，且串口通讯功能电路的第一输出端与处理器的使能端连接，串口通讯功能电路的第二输出端与处理器的通信接收端连接，由此可见，此电路通过档位控制功能电路向处理器输出档位信号，并开启档位功能，并使串口通讯功能电路与档位控制功能电路共用三个接口，减少了接口，从而减少了接线出错的概率，此外，当处理器接收到通讯使能信号时，就会关闭档位功能，进入通讯状态，并接收到通讯信号时，从通讯状态进入通讯模式，使通讯和档位一体化，在没有影响通讯功能的前提下减少了接线出错的概率。

在上述实施例的基础上对档位控制功能电路的具体结构进行描述，图2为本申请实施例提供的一种通讯档位兼容电路的电路图，如图2所示，档位控制功能电路包括：

第一接口SP1、第二接口SP2、第三接口SP3、第四接口SP4、第五接口SP5、第一光耦PC1、第二光耦PC2、第三光耦PC3、第四光耦PC4、第五光耦PC5、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和第五电阻R5；且具体的连接方式为：

第一光耦PC1的第一端、第二端和第三端分别与第一接口SP1的输出端、电源和参考地连接，第一光耦PC1的第四端分别与第一电阻R1的第一端和处理器的一档接口连接，用于向处理器传递档位信号；

第二光耦PC2的第一端、第二端和第三端分别与第二接口SP2的输出端、电源和参考地连接，第二光耦PC2的第四端分别与第二电阻R2的第一端和处理器的二档接口连接，用于向处理器传递档位信号；

第三光耦PC3的第一端、第二端和第三端分别与第三接口SP3的输出端、电源和参考地连接，第三光耦PC3的第四端分别与第三电阻R3的第一端和处理器的三档接口连接，用于向处理器传递档位信号；

第四光耦PC4的第一端、第二端和第三端分别与第四接口SP4的输出端、电源和参考地连接，第四光耦PC4的第四端分别与第四电阻R4的第一端和处理器的四档接口连接，用于向处理器传递档位信号；

第五光耦PC5的第一端、第二端和第三端分别与第五接口SP5的输出端、电源和参考地连接，第五光耦PC5的第四端分别与第五电阻R5的第一端和处理器的四档接口连接，用于向处理器传递档位信号；

其中，第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和第五电阻R5的第二端均接地。此外，每组中的电阻在电路中为下拉电阻，下拉电阻用于传递低电平信号，而处理器进入档位功能，代表其中一个档位接口接收到了高电平信号，也就是说，高电平工作，低电平不工作。

另外，光耦合器亦称光电隔离器或光电耦合器，简称光耦。它是以光为媒介来传输电信号的器件，通常把发光器(红外线发光二极管LED)与受光器(光敏半导体管)封装在同一管壳内。当输入端加电信号时发光器发出光线，受光器接受光线之后就产生光电流，从输出端流出，从而实现了“电—光—电”转换。以光为媒介把输入端信号耦合到输出端的光电耦合器，由于它具有体积小、寿命长、无触点，抗干扰能力强，输出和输入之间绝缘，单向传输信号等优点。可以隔离非正常信号，当非正常信号与接口连接，并传输时，会被光耦隔离，保护了电路的安全性。

本实施例所提供的档位功能控制电路，通过光耦在电路中隔离非正常信号，也通过光耦将档位信号传输至处理器，处理器根据接收的档位信号对电机的工作状态进行改变，提高了电路的安全性。

在上述实施例的基础上，对串口通讯功能电路进行描述，具体的为：

串口通讯功能电路与档位功能控制电路共用第三接口SP3、第四接口SP4、第五接口SP5，但对应的第三光耦PC3和第四光耦PC4不光与处理器的档位接口连接，也与处理器的使能端和通讯接收端连接，此外，为了有效驱动第六光耦PC6传递通讯信号，如图2所示，串口功能电路还包括：三极管Q1、第六光耦PC6、第六电阻R6和第七电阻R7；第六光耦PC6的第一端、第二端和第四端分别与第六电阻R6的第一端、参考地和第五接口SP5的输入端连接，第六光耦PC6的第三端接地；三极管Q1的发射极、集电极和基极分别与电源、第六电阻R6的第二端和第七电阻R7的第一端连接，且处理器的通信输出端与第七电阻R7的第二端连接。其中，三极管Q1用于将处理器的电流放大来驱动第六光耦RC6，第六电阻R6和第七电阻R7用于使控制第六光耦PC6的大小，并控制三极管Q1工作在饱和区。

在上述实施例的基础上，通讯档位兼容电路还包括保护电路，如图2所示，保护电路包括：第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第一双向TVS管D1、第二双向TVS管D2、第三双向TVS管D3、第四双向TVS管D4和第五双向TVS管D5；具体的连接方式如下：

第八电阻R8的第一端与第一接口SP1的输出端连接，第八电阻R8的第二端分别与第九电阻R9的第一端和第一双向TVS管D1的第一端连接，第九电阻R9的第二端与第一光耦PC1的第一端连接；

第十电阻R10的第一端与第二接口SP2的输出端连接，第十电阻R10的第二端分别与第十一电阻R11的第一端和第二双向TVS管D2的第一端连接，第十一电阻R11的第二端与第二光耦PC2的第一端连接；

第十二电阻R12的第一端与第三接口SP3的输出端连接，第十二电阻R12的第二端分别与第十三电阻R13的第一端和第三双向TVS管D3的第一端连接，第十三电阻R13的第二端与第三光耦PC3的第一端连接；

第十四电阻R14的第一端与第四接口SP4的输出端连接，第十四电阻R14的第二端分别与第十五电阻R15的第一端和第四双向TVS管D4的第一端连接，第十五电阻R15的第二端与第四光耦PC4的第一端连接；

第十六电阻R16的第一端与第五接口SP5的输出端连接，第十六电阻R16的第二端分别与第十七电阻R17的第一端和第五双向TVS管D5的第一端连接，第十七电阻R17的第二端与第五光耦PC5的第一端连接；

且第一双向TVS管D1、第二双向TVS管D2、第三双向TVS管D3、第四双向TVS管D4和第五双向TVS管D5的第二端均接地。

值得注意的是，为了加强接口电路的抗干扰能力，防止外部信号输入破坏，通过加入双向TVS管对电路进行保护，其中TVS管是在齐纳二极管工艺基础上发明的一种新型高效电路保护元器件，亦称TVS管、瞬态电压抑制二极管、瞬变抑制二极管、瞬态电压抑制器、雪崩击穿二极管等，有单向和双向之分。当TVS二极管的两端经受瞬间高能量冲击时，它以PS秒级的速度把两端间的阻抗值由高阻抗变为低阻抗，以吸收一个瞬间大电流，把它的两端电压箝制在一个预定的数值上，从而保护后面的精密元器件不受瞬态高压尖峰脉冲的冲击。

本实施例所提供的一种保护电路，通过在接口和档位接口之间设置TVS管和电阻，防止外部信号输入破坏，也加强了接口电路的抗干扰能力。

在具体实施例中，为了保障档位信号的可靠性，在电路通讯档位兼容电路中加了第一滤波电路，如图2所示，第一滤波电路包括：

第十八电阻R18、第十九电阻R19、第二十电阻R20、第二十一电阻R21、第二十二电阻R22、第二十三电阻R23、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5和第六电容C6；

其中，每一个电阻、电容组成一个滤波电路，也就是说一共五个小的滤波电路组成第一滤波电路，以第十八电阻R18和第一电容C1组成的滤波电路举例，具体的连接方式为：第十八电阻R18第一端与第一光耦PC1的第四端、第十八电阻R18的第二端分别与第一电容C1的第一端和一档接口连接，第一电容C1的第二端接地，其余四组滤波电路的连接方式与这一组滤波电路的连接方式相同，本实施例不再赘述。

可以理解的是，在具体实施例中，收到的信号可能存在不纯的可能，为了保证档位信号或通讯信号的可靠性，增加了这一滤波电路，提高了处理器接收到的信号的可靠性，防止了档位功能的误触发，也保证了工作的准确性。

在上述实施例的基础上，在处理器的使能端和通信接收端也增加滤波电路，如图2所述，第二滤波电路包括：包括第二十四电阻R24、第二十五电阻R25、第七电容C7和第八电容C8。

其中第二十四电阻R24和第七电容C7组成一组滤波电路，第二十五电阻R25和第八电容C8组成另一组滤波电路，且两组滤波电路的连接方式相同，具体的连接方式为：第七电容C7的第一端分别与第二十四电阻R24的第一端和处理器的使能端连接，第二十四电阻R24的第二端分别与第三电阻R3的第一端和第二十电阻R20的第一端连接。

其中，滤波电路可以对波形进行一个优化，在不导致波形失真的前提下优化波形，增加使能信号和通讯信号的可靠性。

在上述实施例的基础上，还包括通讯转接板和上位机；

通过将通讯转接板的第一端与上位机连接，通讯转接板的第二端分别与第三接口SP3、第四接口SP4、第五接口SP5和参考地连接。

本实施例所提供的通讯转接板和上位机，通讯转接板单独供电24VAC，其中通选转接板和电机通过与第一接口SP1、第二接口SP2、第三接口SP3和参考地四个接口连接，此外，为了防止四个接口漏接或错接，采用绑定设计，另外，通讯转接板将电机和上位机隔开。

作为一种优选的实施例，对电机接口工作状态进行一个定义，下表是根据接口信号对EC电机工作状态的一个定义，如下表所示，处理器在收到不同信号时，所处的工作状态也不相同。

可以看出，在没有通讯使能信号的前提下，哪个档位接口接收到高电平，就会进入对应的档位状态，具体的为，当一档接口为高电平时，则其余档位接口为低电平，此时电机的工作状态处于一档状态。此外，在接收到通讯使能信号时，进入通讯状态，并对SP3接口输出合适频率的方波，本实施例对方波的频率不作限定，可以根据具体的实施情况对频率的大小进行选择。当接收到通讯使能信号时，关闭档位功能并进入通讯状态，当有通讯信号时，电机从通讯状态进入通讯模式。

其中，1代表高电平，0代表低电平，代表方波，×代表任意信号，除以上情况外，处理器无动作，表中概括了电机所有的工作状态。

最后，本申请实施例还提供了一种通讯转接设备，由于上文中对各电路进行了详细描述，故本实施例不再赘述。

本实施例所提供的一种通讯转接设备，包括一种通讯档位兼容电路，该电路包括串口通讯功能电路、档位控制功能电路和处理器，其中档位控制功能电路的输出端与处理器的档位接口连接，其中，档位控制功能电路中的两个接口作为串口通讯功能电路的输入端，一个接口作为串口通讯功能电路的输出端，且串口通讯功能电路的第一输出端与处理器的使能端连接，串口通讯功能电路的第二输出端与处理器的通信接收端连接，由此可见，此电路通过档位控制功能电路向处理器输出档位信号，并开启档位功能，并使串口通讯功能电路与档位控制功能电路共用三个接口，减少了接口，从而减少了接线出错的概率，此外，当处理器接收到通讯使能信号时，就会关闭档位功能，进入通讯状态，并接收到通讯信号时，从通讯状态进入通讯模式，使通讯和档位一体化，在没有影响通讯功能的前提下减少了接线出错的概率。

以上对本申请所提供的通讯转接设备及其通讯档位兼容电路进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。