本發(fā)明屬于電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種通用串口的端口自動(dòng)識(shí)別切換裝置及其工作方法。

背景技術(shù)：

目前，工業(yè)或通信監(jiān)控領(lǐng)域智能設(shè)備通信接口主要有RS485和RS232兩種規(guī)格。往往是到施工現(xiàn)場才知道所接入設(shè)備的接口類型，而與其配套設(shè)備都是單一的RS485或RS232連接接口，造成現(xiàn)場接入接口的不匹配。常用的解決方式是更換接入設(shè)備或增加一級(jí)RS485轉(zhuǎn)RS232、RS232轉(zhuǎn)RS485轉(zhuǎn)換模塊，但這2種解決方式的缺點(diǎn)是延誤項(xiàng)目工期，增加施工和維護(hù)難度，還需要額外投入大量設(shè)備和人力成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種通用串口的端口自動(dòng)識(shí)別切換裝置及其工作方法，該裝置通過采用模擬開關(guān)以及電平轉(zhuǎn)換電路實(shí)現(xiàn)了通用串口的自動(dòng)檢測及切換。

本發(fā)明目的實(shí)現(xiàn)由以下技術(shù)方案完成：

一種通用串口的端口自動(dòng)識(shí)別切換裝置，其特征在于：包括自動(dòng)識(shí)別控制單元、第一級(jí)模擬開關(guān)單元、RS485電平轉(zhuǎn)換電路、RS232電平轉(zhuǎn)換電路、第二級(jí)模擬開關(guān)單元以及通用接口單元；所述自動(dòng)識(shí)別控制單元設(shè)置有串行接口以及控制端；所述第一級(jí)模擬開關(guān)單元連接所述RS485電平轉(zhuǎn)換電路、RS232電平轉(zhuǎn)換電路以及所述串行接口，并在所述控制端的控制下將所述串行接口與所述RS485電平轉(zhuǎn)換電路或所述RS232電平轉(zhuǎn)換電路連接；所述第二級(jí)模擬開關(guān)單元連接所述RS485電平轉(zhuǎn)換電路、所述RS232電平轉(zhuǎn)換電路以及所述通用接口單元，并在所述控制端的控制下將所述通用接口單元與所述RS485電平轉(zhuǎn)換電路或所述RS232電平轉(zhuǎn)換電路連接。

所述串行接口與所述第一級(jí)模擬開關(guān)單元之間設(shè)置有光耦隔離模塊；所述控制端與所述第一級(jí)模擬開關(guān)單元以及所述第二級(jí)模擬開關(guān)單元設(shè)置有光耦隔離模塊。

所述RS485電平轉(zhuǎn)換電路包括TTL電平接口以及RS485電平接口；所述RS485電平轉(zhuǎn)換電路用于將所述TTL電平接口的信號(hào)以及所述RS485電平接口的信號(hào)進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換；所述TTL電平接口連接所述第一級(jí)模擬開關(guān)單元，所述RS485電平接口連接所述第二級(jí)模擬開關(guān)單元。

所述RS232電平轉(zhuǎn)換電路包括TTL電平接口以及RS232電平接口；所述RS232電平轉(zhuǎn)換電路用于將所述TTL電平接口的信號(hào)以及所述RS232電平接口的信號(hào)進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換；所述TTL電平接口連接所述第一級(jí)模擬開關(guān)單元，所述RS232電平接口連接所述第二級(jí)模擬開關(guān)單元。

所述RS232電平轉(zhuǎn)換電路以及所述RS485電平轉(zhuǎn)換電路均連接有隔離電源。

一種涉及任一上述通用串口的端口自動(dòng)識(shí)別切換裝置的工作方法，其特征在于包括以下步驟：所述自動(dòng)識(shí)別控制單元通過輪詢的方式檢測連接在所述通用接口單元上的設(shè)備類型；所述自動(dòng)識(shí)別控制單元根據(jù)檢測結(jié)果，通過所述控制端持續(xù)選通RS232電平轉(zhuǎn)換通道或RS485電平轉(zhuǎn)換通道。

所述RS485電平轉(zhuǎn)換通道包括所述第一級(jí)模擬開關(guān)單元、所述RS485電平轉(zhuǎn)換電路以及所述第二級(jí)模擬開關(guān)單元；當(dāng)所述RS485電平轉(zhuǎn)換通道被選通時(shí)，所述RS485電平轉(zhuǎn)換電路分別通過所述第一級(jí)模擬開關(guān)單元以及所述第二級(jí)模擬開關(guān)單元連接所述串行接口以及所述通用接口單元；所述RS232電平轉(zhuǎn)換通道包括所述第一級(jí)模擬開關(guān)單元、所述RS232電平轉(zhuǎn)換電路以及所述第二級(jí)模擬開關(guān)單元；當(dāng)所述RS232電平轉(zhuǎn)換通道被選通時(shí)，所述RS232電平轉(zhuǎn)換電路分別通過所述第一級(jí)模擬開關(guān)單元以及所述第二級(jí)模擬開關(guān)單元連接所述串行接口以及所述通用接口單元。

檢測連接在所述通用接口單元上的設(shè)備類型具體包括以下步驟：所述自動(dòng)識(shí)別控制單元通過控制端選通所述RS485電平轉(zhuǎn)換通道，并通過所述RS485電平轉(zhuǎn)換通道與連接在所述通用接口單元上的設(shè)備進(jìn)行嘗試通信；當(dāng)通信成功時(shí)，所述通用接口單元上的設(shè)備為RS485設(shè)備；當(dāng)嘗試通信失敗時(shí)，所述自動(dòng)識(shí)別控制單元通過控制端選通所述RS232電平轉(zhuǎn)換通道，并通過所述RS232電平轉(zhuǎn)換通道與連接在所述通用接口單元上的設(shè)備進(jìn)行再次嘗試通信；當(dāng)通信成功時(shí)，所述通用接口單元上的設(shè)備為RS232設(shè)備，當(dāng)嘗試通信失敗時(shí)所述自動(dòng)識(shí)別控制單元間隔預(yù)定時(shí)間后重新檢測連接在所述通用接口單元上的設(shè)備類型。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，采用統(tǒng)一的對(duì)外接口硬件電路設(shè)計(jì)和結(jié)合自動(dòng)識(shí)別切換控制程序的方法可高效穩(wěn)定的實(shí)現(xiàn)RS485與RS232接口設(shè)備的自動(dòng)識(shí)別切換和設(shè)備接入，處理方法簡單，并可以大幅度減少現(xiàn)場施工和維護(hù)的復(fù)雜性，以及極大的減少設(shè)備和人力的投入成本，適合在工業(yè)或通信監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域大規(guī)模推廣使用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明通用串口的端口自動(dòng)識(shí)別切換裝置的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本發(fā)明中的自動(dòng)識(shí)別控制單元、光耦隔離模塊以及第一級(jí)模擬開關(guān)單元的電路圖；

圖3為本發(fā)明中的RS485電平轉(zhuǎn)換電路、RS232電平轉(zhuǎn)換電路以及第二級(jí)模擬開關(guān)單元的電路圖；

圖4為本發(fā)明中的通用接口單元的電路圖；

圖5為本發(fā)明中的隔離電源的電路圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的特征及其它相關(guān)特征作進(jìn)一步詳細(xì)說明，以便于同行業(yè)技術(shù)人員的理解：

如圖1-5，圖中標(biāo)記1-10分別為：自動(dòng)識(shí)別控制單元1、第一級(jí)模擬開關(guān)單元2、RS485電平轉(zhuǎn)換電路3、RS232電平轉(zhuǎn)換電路4、第二級(jí)模擬開關(guān)單元5、通用接口單元6、光耦隔離模塊7、隔離電源8、RS232獨(dú)立電源模塊9、RS485獨(dú)立電源模塊10。

實(shí)施例：如圖1所示，本實(shí)施例具體涉及一種通用串口的端口自動(dòng)識(shí)別切換裝置，其包括自動(dòng)識(shí)別控制單元1、第一級(jí)模擬開關(guān)單元2、RS485電平轉(zhuǎn)換電路3、RS232電平轉(zhuǎn)換電路4、第二級(jí)模擬開關(guān)單元5以及通用接口單元6。

如圖1、2所示，自動(dòng)識(shí)別控制單元1設(shè)置有串行接口Uart1以及控制端ComSel；自動(dòng)識(shí)別控制單元1的選擇包括但不限于單片機(jī)、PLC或外設(shè)控制芯片；串行接口Uart1包括發(fā)送信號(hào)線Uart1_Tx以及發(fā)送信號(hào)線Uart1_Rx，串行接口Uart1的兩根信號(hào)線通過光耦隔離模塊7連接第一級(jí)模擬開關(guān)單元2；控制端ComSel通過光耦隔離模塊7連接第一級(jí)模擬開關(guān)單元2以及第二級(jí)模擬開關(guān)單元5，自動(dòng)識(shí)別控制單元1可通過控制端ComSel控制第一級(jí)模擬開關(guān)單元2以及第二級(jí)模擬開關(guān)單元5的導(dǎo)通動(dòng)作。

如圖1、2所示，第一級(jí)模擬開關(guān)單元2連接RS485電平轉(zhuǎn)換電路3、RS232電平轉(zhuǎn)換電路4以及自動(dòng)識(shí)別控制單元1的串行接口Uart1；第一級(jí)模擬開關(guān)單元2可以在自動(dòng)識(shí)別控制單元1的控制端ComSel的控制下，將串行接口Uart1與RS485電平轉(zhuǎn)換電路3或RS232電平轉(zhuǎn)換電路4連接在一起；具體的，第一級(jí)模擬開關(guān)單元2的COM1引腳以及COM2引腳分別通過光耦隔離模塊7連接串行接口Uart1的發(fā)送信號(hào)線Uart1_Tx以及發(fā)送信號(hào)線Uart1_Rx；當(dāng)控制端ComSel的信號(hào)為高電平時(shí)，第一級(jí)模擬開關(guān)單元2將RS485電平轉(zhuǎn)換電路3連接至串行接口Uart1；當(dāng)ComSel的信號(hào)為低電平時(shí)，第一級(jí)模擬開關(guān)單元2將RS232電平轉(zhuǎn)換電路4連接至串行接口Uart1。

如圖1所示，自動(dòng)識(shí)別控制單元1的串行接口Uart1的信號(hào)經(jīng)過光耦隔離模塊7轉(zhuǎn)換后為TTL電平，與RS485電平以及RS232電平不兼容，因此需要分別使用RS485電平轉(zhuǎn)換電路以及RS232電平轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行信號(hào)的電平轉(zhuǎn)換。

如圖1、3所示，RS485電平轉(zhuǎn)換電路3包括TTL電平接口以及RS485電平接口；RS485電平轉(zhuǎn)換電路3包括接收端Com1Rx_485以及發(fā)送端Com1Tx_485；RS485電平轉(zhuǎn)換電路3的接收端Com1Rx_485以及發(fā)送端Com1Tx_485分別連接第一級(jí)模擬開關(guān)單元2的Com1Rx_485引腳以及Com1Tx_485引腳；RS485電平轉(zhuǎn)換電路3的RS485電平接口連接至第二級(jí)模擬開關(guān)單元5的S1A引腳以及S2A引腳；RS485電平轉(zhuǎn)換電路3用于將TTL電平接口的信號(hào)以及RS485電平接口的信號(hào)進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換。

如圖1、2、3所示，RS232電平轉(zhuǎn)換電路4包括TTL電平接口以及RS232電平接口；RS232電平轉(zhuǎn)換電路4包括接收端Com1Rx_TTL以及發(fā)送端Com1Tx_TTL；RS232電平轉(zhuǎn)換電路4的接收端Com1Rx_TTL以及發(fā)送端Com1Tx_TTL分別連接第一級(jí)模擬開關(guān)單元2的Com1Rx_TTL引腳以及Com1Tx_TTL引腳；RS232電平轉(zhuǎn)換電路4的RS232電平接口連接至第二級(jí)模擬開關(guān)單元5的S1B引腳以及S2B引腳；RS232電平轉(zhuǎn)換電路4用于將TTL電平接口的信號(hào)以及RS232電平接口的信號(hào)進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換。

如圖1、2、3所示，第二級(jí)模擬開關(guān)單元5連接RS485電平轉(zhuǎn)換電路3、RS232電平轉(zhuǎn)換電路4以及通用接口單元6；第二級(jí)模擬開關(guān)單元5可以在自動(dòng)識(shí)別控制單元1的控制端ComSel的控制下，將通用接口單元6與RS485電平轉(zhuǎn)換電路3或RS232電平轉(zhuǎn)換電路4連接在一起；具體的，第二級(jí)模擬開關(guān)單元5的S1A引腳以及S2A引腳連接RS485電平轉(zhuǎn)換電路3的RS485電平接口；第二級(jí)模擬開關(guān)單元5的S1B引腳以及S2B引腳連接RS232電平轉(zhuǎn)換電路4的RS232電平接口；當(dāng)控制端ComSel的信號(hào)為高電平時(shí)，第二級(jí)模擬開關(guān)單元5將RS485電平轉(zhuǎn)換電路3連接至通用接口單元6；當(dāng)ComSel的信號(hào)為低電平時(shí)，第二級(jí)模擬開關(guān)單元5將RS232電平轉(zhuǎn)換電路4連接至通用接口單元6。

第一級(jí)模擬開關(guān)單元2以及第二級(jí)模擬開關(guān)單元5起接通信號(hào)或斷開信號(hào)的作用。模擬開關(guān)具有功耗低、速度快、無機(jī)械觸點(diǎn)、體積小和使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)；此外模擬開關(guān)還可以保持總線正負(fù)電平不變，即模擬開關(guān)前后總線信號(hào)電壓可以保持完全一致。

如圖1、4所示，通用接口單元6用于連接外部設(shè)備；通用接口單元6的ARX1引腳以及BTX1分別連接在第二級(jí)模擬開關(guān)單元5的D1引腳以及D2引腳。

如圖1、5所示，RS232電平轉(zhuǎn)換電路4以及RS485電平轉(zhuǎn)換電路3均由隔離電源8供電；在本實(shí)施例中，隔離電源8包括RS232獨(dú)立電源模塊9以及RS485獨(dú)立電源模塊10，RS232獨(dú)立電源模塊9可輸出正負(fù)15V的電壓。

如圖1至5所示，本實(shí)施例還包括一種通用串口的端口自動(dòng)識(shí)別切換裝置的工作方法，該方法包括以下步驟：

1）自動(dòng)識(shí)別控制單元1通過輪詢的方式檢測連接在通用接口單元6上的設(shè)備類型；當(dāng)外部設(shè)備連接至通用接口單元6時(shí)，為了適配RS232接口以及RS485協(xié)議，自動(dòng)識(shí)別控制單元1需要檢測外部設(shè)備采用的接口類型；檢測過程中，自動(dòng)識(shí)別控制單元1依次選通RS485電平轉(zhuǎn)換通道以及RS232電平轉(zhuǎn)換通道，同時(shí)通過上述轉(zhuǎn)換通道進(jìn)行嘗試通信。

RS485電平轉(zhuǎn)換通道包括第一級(jí)模擬開關(guān)單元2、RS485電平轉(zhuǎn)換電路3以及第二級(jí)模擬開關(guān)單元5；當(dāng)RS485電平轉(zhuǎn)換通道被選通時(shí)，RS485電平轉(zhuǎn)換電路3分別通過第一級(jí)模擬開關(guān)單元2以及第二級(jí)模擬開關(guān)單元5連接串行接口Uart1以及通用接口單元6；在通信過程中，串行接口Uart1以及通用接口單元6之間的信號(hào)由RS485電平轉(zhuǎn)換電路3進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。

RS232電平轉(zhuǎn)換通道包括第一級(jí)模擬開關(guān)單元2、RS232電平轉(zhuǎn)換電路4以及第二級(jí)模擬開關(guān)單元5；當(dāng)RS232電平轉(zhuǎn)換通道被選通時(shí)，RS232電平轉(zhuǎn)換電路4分別通過第一級(jí)模擬開關(guān)單元2以及第二級(jí)模擬開關(guān)單元5連接串行接口Uart1以及通用接口單元6；在通信過程中，串行接口Uart1以及通用接口單元6之間的信號(hào)由RS232電平轉(zhuǎn)換電路4進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。

檢測外部設(shè)備采用的接口類型具體包括以下步驟：自動(dòng)識(shí)別控制單元1通過控制端ComSel選通RS485電平轉(zhuǎn)換通道，并通過RS485電平轉(zhuǎn)換通道與連接在通用接口單元6上的設(shè)備進(jìn)行嘗試通信；當(dāng)通信成功時(shí)，可以判定通用接口單元6上的設(shè)備為RS485設(shè)備；當(dāng)嘗試通信失敗時(shí)，自動(dòng)識(shí)別控制單元1通過控制端選通RS232電平轉(zhuǎn)換通道，并通過RS232電平轉(zhuǎn)換通道與連接在通用接口單元6上的設(shè)備進(jìn)行再次嘗試通信；當(dāng)通信成功時(shí)，可以判定連接在通用接口單元6上的設(shè)備為RS232設(shè)備；如果再次嘗試通信失敗，表明連接在通用接口單元6上的設(shè)備非RS485和RS232接口設(shè)備，或接入設(shè)備出現(xiàn)故障；當(dāng)再次嘗試通信失敗時(shí)，自動(dòng)識(shí)別控制單元間隔預(yù)定時(shí)間后重新檢測連接在通用接口單元上的設(shè)備類型。

2）當(dāng)自動(dòng)識(shí)別控制單元1根據(jù)根據(jù)檢測結(jié)果，通過控制端ComSel持續(xù)選通RS232電平轉(zhuǎn)換通道或RS485電平轉(zhuǎn)換通道；當(dāng)連接在通用接口單元6上的設(shè)備為RS232設(shè)備時(shí)，自動(dòng)識(shí)別控制單元1持續(xù)選通RS232電平轉(zhuǎn)換通道；當(dāng)連接在通用接口單元6上的設(shè)備為RS485設(shè)備時(shí)，自動(dòng)識(shí)別控制單元1持續(xù)選通RS485電平轉(zhuǎn)換通道。

本實(shí)施例的有益技術(shù)效果為：采用統(tǒng)一的對(duì)外接口硬件電路設(shè)計(jì)和結(jié)合自動(dòng)識(shí)別切換控制程序的方法可高效穩(wěn)定的實(shí)現(xiàn)RS485與RS232接口設(shè)備的自動(dòng)識(shí)別切換和設(shè)備接入，處理方法簡單，并可以大幅度減少現(xiàn)場施工和維護(hù)的復(fù)雜性，以及極大的減少設(shè)備和人力的投入成本，適合在工業(yè)或通信監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域大規(guī)模推廣使用。