專利名稱：串行接口轉(zhuǎn)換電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種轉(zhuǎn)換電路，尤其是涉及一種將一種串行數(shù)字接口轉(zhuǎn)換為另一種串行數(shù)字接口的轉(zhuǎn)換電路。
背景技術(shù)：
智能儀器一般采用CAN接口、RS232接口、RS485接口，I2C接口、SPI接口或/和 LIN接口。在使用計(jì)算機(jī)編程控制智能儀器、監(jiān)控現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控汽車總線網(wǎng)絡(luò)和控制智能傳感器網(wǎng)絡(luò)時，由于普通個人臺式計(jì)算機(jī)或筆記本計(jì)算機(jī)通常只具有USB接口，無法直接與智能儀器連接，需要將智能儀器的接口轉(zhuǎn)換成USB接口才能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互。同樣的，在同一個總線網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備和儀器也可能存在不同的接口類型，要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互必須采用數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)換。目前，國內(nèi)外的串行數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊一般都是針對某種設(shè)備或儀器實(shí)現(xiàn)的其中兩種串行數(shù)字接口的轉(zhuǎn)換，接口的通信協(xié)議一般都是自定義或不公開的，是一種定制的串行接口轉(zhuǎn)換模塊，其功能和靈活性存在一定的局限性，用途也比較單一。另外，目前市面上存在的一些串行轉(zhuǎn)換模塊如USB接口轉(zhuǎn)RS232接口模塊，USB接口轉(zhuǎn)CAN接口模塊等都只具有單一功能，不能靈活地運(yùn)用到其它場合。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提出一種多類串行數(shù)字接口之間智能轉(zhuǎn)換的串行接口轉(zhuǎn)換電路，能夠根據(jù)用戶選擇將一種串行數(shù)字接口轉(zhuǎn)換為另一種串行數(shù)字接口，電路結(jié)構(gòu)簡單、易于實(shí)現(xiàn)。本實(shí)用新型采用了如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種串行接口轉(zhuǎn)換電路，其包括至少兩種串行接口電路；用于根據(jù)工作模式選擇開關(guān)的選擇，將一種類型的串接接口電路數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成另一種類型的串行接口數(shù)據(jù)的中央處理單元，其連接所述串行接口電路；提供用戶選擇轉(zhuǎn)換接口類型的工作模式選擇開關(guān)，其連接中央處理單元。在一個優(yōu)選實(shí)施例中，所述串行接口電路包括SPI接口電路、12C接口電路、LIN接口電路、CAN接口電路、USB接口電路、RS232接口電路和RS485接口電路的至少其中之二。在一個優(yōu)選實(shí)施例中，所述中央處理單元為ARM內(nèi)核的單片機(jī)。在一個優(yōu)選實(shí)施例中，所述中央處理單元包括控制器；連接控制器并為控制器提供系統(tǒng)時鐘的時鐘電路；分別與控制器連接的3個UART接口、1個USB控制器、1個CAN 控制器、1個SPI接口和1個I2C接口 ；與控制器連接的存儲器。在一個優(yōu)選實(shí)施例中，所述SPI接口電路與所述中央處理單元中的SPI接口連接。 所述I2C接口電路與所述中央處理單元中的I2C接口連接。所述USB接口電路與所述中央處理單元中的USB控制器連接。所述CAN接口電路與所述中央處理單元中的CAN控制器連接。LIN接口電路、RS232接口電路或/和RS485接口電路分別與所述中央處理單元中其中一個UART接口連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下有益技術(shù)效果[0012]本實(shí)用新型提出的串行轉(zhuǎn)換電路，集成了 SPI接口電路、I2C接口電路、LIN接口電路、CAN接口電路、USB接口電路、RS232接口電路和RS485接口電路，可以將其中一種類型的串行接口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成另一種類型的串行接口數(shù)據(jù)，為計(jì)算機(jī)與智能儀器、監(jiān)控現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控汽車總線網(wǎng)絡(luò)和控制智能傳感器網(wǎng)絡(luò)之間相互進(jìn)行數(shù)據(jù)通信提供便利，可以廣泛應(yīng)用在教學(xué)、工業(yè)控制、智能傳感器網(wǎng)絡(luò)、汽車電子和通信等領(lǐng)域，具有電路簡單、實(shí)現(xiàn)成本較低、方便使用的優(yōu)點(diǎn)。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型的部分電路示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型提出的串行接口轉(zhuǎn)換電路包括中央處理單元21 ；分別與中央處理單元21連接的SPI (Serial Peripheral interface，串行外圍設(shè)備接口)接 □電足各 11、 I2C (Inter — Integrated Circuit) ^Π 12、LIN (Local Interconnect Network，局域互聯(lián)網(wǎng)絡(luò))接口電路13、CAN (Controller Area Network，控制器局域網(wǎng))接口電路14、USB (Universal Serial BUS，通用串行總線)接口電路15、RS232接口電路16 和RS485接口電路17 ；以及連接中央處理單元21，用于提供用戶選擇工作模式(選擇所需轉(zhuǎn)換的目標(biāo)接口類型)的工作模式選擇開關(guān)22。其中，SPI接口是一種高速、同步串行外設(shè)接口，主要應(yīng)用在EEPR0M、FLASH、實(shí)時時鐘、AD轉(zhuǎn)換器、數(shù)字信號處理器和數(shù)字信號解碼器之間。I2C接口由PHILIPS公司開發(fā)的兩線式串行總線(一條串行數(shù)據(jù)線SDA，一條串行時鐘線SCL)接口，用于連接微控制器及其外圍設(shè)備。LIN是一種低成本的串行通訊網(wǎng)絡(luò)，用于實(shí)現(xiàn)汽車中的分布式電子系統(tǒng)控制，在不需要CAN總線的帶寬和多功能的場合，比如智能傳感器和制動裝置之間的通訊，使用LIN 總線可大大節(jié)省成本。CAN是一個串行、異步、多主的通信協(xié)議，是ISO國際標(biāo)準(zhǔn)化的串行通信協(xié)議。RS232是美國電子工業(yè)協(xié)會EIA (Electronic Industry Association)制定的一種串行物理接口標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)合圖2所示，芯片Ul即為圖1中的中央處理單元21，S1-S9為工作模式選擇開關(guān)22，芯片U2為圖1中的RS232接口電路16，芯片U3為圖1中的RS485接口電路17，芯片 U4為圖1中的CAN接口電路14，芯片TO為圖1中的LIN接口電路13。芯片Ul選用意法半導(dǎo)體公司推出的C0RTEX-M3內(nèi)核的ARM芯片，型號為 STM32F103。該芯片Ul包括控制器；連接控制器并為控制器提供系統(tǒng)時鐘的時鐘電路(最高時鐘頻率為72MHZ)；與控制器連接的3個UART接口、1個USB控制器、1個CAN控制器、1 個SPI接口和1個I2C接口 ；與控制器連接的存儲器。其中，芯片Ul中的SPI接口與SPI 接口電路11連接；芯片Ul中的CAN控制器與芯片U4連接；芯片Ul中的I2C接口與I2C接口電路12連接；芯片Ul中的USB控制器與USB接口電路15連接。LIN接口電路13、RS232 接口電路16和RS485接口電路17分別與芯片Ul中其中一個UART接口連接。另外，芯片STM32F103中，SPI接口的時鐘頻率最高可達(dá)18MHZ ；UART接口的最高速率可達(dá)4Mbps ；內(nèi)部集成的USB控制器符合USB2. 0全速通信協(xié)議，通信的最高速率可達(dá)18Mbps ；CAN控制器滿足CAN 2. OB通信協(xié)議，最高通信速率可達(dá)IMbps ；USB接口采用全速通信協(xié)議的通信速率能達(dá)到18Mbps。因此，STM32F103芯片在轉(zhuǎn)換其它類型串行數(shù)字接口的數(shù)據(jù)時，基本上不會存在任何通信瓶頸。芯片U2和芯片U3分別采用MAXIM公司推出的RS232電平轉(zhuǎn)換芯片MAX3232 和RS485電平轉(zhuǎn)換芯片MAX485。芯片MAX3232為3. 3V供電，其電平與中央處理控制器 STM32F103的電平一致，芯片MAX485為5V供電，但是它的輸入電平能夠與3. 3V CM0S/TTL 電平兼容，所以不需要電平轉(zhuǎn)換即可直接連接。芯片U4和芯片U5分別為MICROCHIP公司推出的CAN電平轉(zhuǎn)換芯片MCP2551和 LIN電平轉(zhuǎn)換芯片MCP2021。芯片MCP2551和芯片MCP2021為5V供電，但是它的輸入電平能夠與3. 3V CM0S/TTL電平兼容，所以不需要電平轉(zhuǎn)換即可直接連接。本實(shí)用新型的工作原理中央處理單元21根據(jù)工作模式選擇開關(guān)22所選擇需要轉(zhuǎn)換的兩類串行數(shù)字接口。例如，工作模式選擇開關(guān)22選擇將USB接口轉(zhuǎn)CAN接口。此時， 中央處理單元21就會監(jiān)視CAN接口電路14上的數(shù)據(jù)和USB接口電路15上的數(shù)據(jù)，當(dāng)兩者其中之一有數(shù)據(jù)傳入時，中央處理單元21會自動將之轉(zhuǎn)換成另一種串行數(shù)字通信的格式發(fā)送出去。比如，當(dāng)檢測到USB接口電路15上有數(shù)據(jù)傳入時，中央處理單元21將接收此數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成CAN接口的數(shù)據(jù)格式，將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)從CAN接口電路14發(fā)送出去。由于本實(shí)用新型中USB接口為DEVICE設(shè)備，當(dāng)它要向HOST設(shè)備傳送數(shù)據(jù)的時候不能實(shí)現(xiàn)主動傳輸數(shù)據(jù)，必須要有HOST設(shè)備的數(shù)據(jù)請求才能發(fā)送，要做到數(shù)據(jù)的實(shí)時傳輸，本實(shí)用新型結(jié)合各種串行數(shù)字接口協(xié)議的具體內(nèi)容在上位機(jī)上提供了編程接口函數(shù)， 用戶可以調(diào)用這些編程接口函數(shù)可以很簡單地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時傳輸。綜上，本實(shí)用新型提出的多類串行數(shù)字接口智能轉(zhuǎn)換模塊，具有安裝方便、支持即插即用、易于擴(kuò)展、電磁干擾小、性價比高等優(yōu)點(diǎn)，更重要的是，它將工業(yè)控制、現(xiàn)場總線和汽車總線總常用的串行數(shù)字接口集中在一起，能夠?qū)崿F(xiàn)其中任意兩種串行數(shù)字接口的智能轉(zhuǎn)換，是一種通用的接口轉(zhuǎn)換模塊。因而，本實(shí)用新型在教學(xué)，工業(yè)控制，智能傳感器網(wǎng)絡(luò)， 汽車電子，通信等領(lǐng)域有著廣泛的運(yùn)用。
權(quán)利要求1.一種串行接口轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，包括至少兩種串行接口電路；用于根據(jù)工作模式選擇開關(guān)(22)的選擇，將一種類型的串接接口電路數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成另一種類型的串行接口數(shù)據(jù)的中央處理單元(21)，其連接所述串行接口電路；提供用戶選擇轉(zhuǎn)換接口類型的工作模式選擇開關(guān)(22)，其連接中央處理單元(21)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述串行接口轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述串行接口電路包括SPI接口電路(11)、I2C接口電路(12)、LIN接口電路(13)、CAN接口電路(14)、USB接口電路(15)、 RS232接口電路(16)和RS485接口電路(17)的至少其中之二。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述串行接口轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述中央處理單元(21)為ARM 內(nèi)核的單片機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述串行接口轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述中央處理單元(21)包括 控制器；連接控制器并為控制器提供系統(tǒng)時鐘的時鐘電路；分別與控制器連接的3個UART 接口、1個USB控制器、1個CAN控制器、1個SPI接口和1個I2C接口 ；與控制器連接的存儲器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述串行接口轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述SPI接口電路(11)與所述中央處理單元(21)中的SPI接口連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述串行接口轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述I2C接口電路(12)與所述中央處理單元(21)中的I2C接口連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述串行接口轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述USB接口電路(15)與所述中央處理單元(21)中的USB控制器連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述串行接口轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述CAN接口電路(14)與所述中央處理單元(21)中的CAN控制器連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述串行接口轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，LIN接口電路(13)、RS232接口電路(16 )或/和RS485接口電路(17 )分別與所述中央處理單元(21)中其中一個UART 接口連接。
專利摘要本實(shí)用新型提出一種串行接口轉(zhuǎn)換電路，其包括至少兩種串行接口電路；用于根據(jù)工作模式選擇開關(guān)(22)的選擇，將一種串接接口電路傳入的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成另一種串行接口數(shù)據(jù)的中央處理單元(21)，其連接所述串行接口電路；提供用戶選擇轉(zhuǎn)換接口類型的工作模式選擇開關(guān)(22)，其連接中央處理單元(21)。本實(shí)用新型具有多類串行數(shù)字接口集為一體、電路簡單、實(shí)現(xiàn)成本較低的優(yōu)點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用在工業(yè)控制、智能傳感器網(wǎng)絡(luò)、汽車電子和通信等領(lǐng)域。
文檔編號G06F13/40GK202167015SQ20112030359
公開日2012年3月14日 申請日期2011年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月19日
發(fā)明者何鵬, 曹斌芳, 李宇航, 李建奇, 鄧志宏 申請人:湖南文理學(xué)院