CN102545953A - Uart功能扩展电路及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电子通信领域，公开了一种UART功能扩展电路及其控制方法。多台设备可以通过一对双绞线使用UART接口实现对等连接，同时UART驱动程序无需修改。本发明中，包括：含UART接口的处理器，一个或门，一个电阻，一个三极管，一个非门，一个总线；处理器中包括UART信号接收端、UART信号发送端和接收使能端；接收使能端和总线分别与或门的两个输入端连接，或门的输出端与UART信号接收端连接，电阻串接在总线和电源之间；UART信号发送端连接非门的输入端，非门的输出端连接三极管的基极，该三极管的其他两极分别与地和总线连接。

Description

UART功能扩展电路及其控制方法
技术领域
本发明涉及电子通信领域，特别涉及一种通信电路设计技术。
背景技术
通用异步收/发器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，简称“UART”)是一种广泛应用的工业接口，一个并行输入转换成为串行输出的芯片，通常集成在主板上，多数是16550AFN芯片，是很多芯片的标准配置。
UART是一种通用串行数据总线，用于异步通信。该总线双向通信，可以实现全双工传输和接收。在嵌入式设计中，UART用来与PC进行通信，包括与监控调试器和其它器件，如电可擦除可编程只读存储器(ElectricallyErasable Prog rammable ROM，简称“EEPROM”)通信。
UART首先将接收到的并行数据转换成串行数据来传输。消息帧从一个低位起始位开始，后面是7个或8个数据位，一个可用的奇偶位和一个或几个高位停止位。接收器发现起始位时它就知道数据准备发送，并尝试与发送器时钟频率同步。如果选择了奇偶，UART就在数据位后面加上奇偶位。奇偶位可用来帮助错误校验。
在接收过程中，UART从消息帧中去掉起始位和结束位，对进来的字节进行奇偶校验，并将数据字节从串行转换成并行。UART也产生额外的信号来指示发送和接收的状态。例如，如果产生一个奇偶错误，UART就置位奇偶标志。
但是UART有一定的局限性，如图1所示的标准的UART接口连接图，它只能完成两个设备点对点的双向通信。
发明内容
本发明的目的在于提供一种UART功能扩展电路及其控制方法，多台设备可以通过一对双绞线使用UART接口实现对等连接，同时UART驱动程序无需修改。
为解决上述技术问题，本发明的实施方式公开了一种UART功能扩展电路，包括：含UART接口的处理器，一个或门，一个电阻，一个三极管，一个非门，一个总线；
处理器中包括UART信号接收端、UART信号发送端和接收使能端；
或门的两个输入端分别连接接收使能端和总线，或门的输出端与UART信号接收端连接，电阻串接在总线和电源之间；
UART信号发送端连接非门的输入端，非门的输出端连接三极管的基极，该三极管的其他两极分别与地和总线连接。
本发明的实施方式还公开了一种UART功能扩展电路，包括：
含UART接口的处理器，一个或门，一个电阻，一个金属氧化物半导体(Metal-Oxide-Semiconductor，简称“MOS”)管，一个非门，一个总线；
处理器中包括UART信号接收端、UART信号发送端和接收使能端；
或门的两个输入端分别连接接收使能端和总线，或门的输出端与UART信号接收端连接，电阻串接在总线和电源之间；
UART信号发送端连接非门的输入端，非门的输出端连接MOS管的栅极，该MOS管的其他两极分别与地和总线连接。
本发明的实施方式还公开了一种UART功能扩展电路，包括：
含UART接口的处理器，一个或门，一个电阻，一个三极管和一个总线；
处理器中包括UART信号接收端、UART信号发送端和接收使能端；
或门的两个输入端分别连接接收使能端和总线，该或门的输出端与UART信号接收端连接；
UART信号发送端连接三极管的基极，三极管的其他两级分别与电源和总线连接，电阻串接在总线和地之间。
本发明的实施方式还公开了一种UART功能扩展电路，包括：
含UART接口的处理器，一个或门，一个电阻，MOS管和一个总线；
处理器中包括UART信号接收端、UART信号发送端和接收使能端；
或门的两个输入端分别连接接收使能端和总线，该或门的输出端与UART信号接收端连接；
UART信号发送端连接MOS管的栅极，该MOS管的其他两极分别与电源和总线连接，电阻串接在总线和地之间。
本发明的实施方式还公开了一种UART功能扩展电路的控制方法，用于上文所述的UART功能扩展电路。
该UART功能扩展电路的控制方法包括以下步骤：
当UART信号发送端需要发送数据时，将接收使能端中的接收使能信号置为高电平；
当UART信号接收端需要接收数据时，将接收使能端中的接收使能信号置为低电平。
本发明的实施方式还公开了一种采用UART功能扩展电路的系统，包括：
由同一根总线连接的至少两个如上文至4任一项的UART功能扩展电路。
本发明实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于：
通过接收使能端的使能信号控制UART信号接收端接收数据和UART信号发送端发送数据，多台设备可以通过一对双绞线使用UART接口实现对等连接，同时UART驱动程序无需修改。
当UART信号发送端需要发送数据时，将接收使能端中的接收使能信号置为高电平，当UART信号接收端需要接收数据时，将接收使能端中的接收使能信号置为低电平，在该UART功能扩展电路通信时，使得总线的波形与UART信号发送端的信号波形相同，确保与标准的UART协议兼容。通过对UART原有接口的简单扩展实现接收信号和发送信号在同一条总线的复用，并允许多台设备通过同一总线实现对等互联。
附图说明
图1是本发明现有技术中一种UART功能扩展电路的结构示意图；
图2是本发明第一实施方式中一种UART功能扩展电路的等效电路结构示意图；
图3是本发明第二实施方式中一种UART功能扩展电路的等效电路结构示意图；
图4是本发明第三实施方式中一种UART功能扩展电路的等效电路结构示意图；
图5是本发明第四实施方式中一种UART功能扩展电路的等效电路结构示意图；
图6是本发明第六实施方式中一种UART功能扩展电路的结构示意图。
具体实施方式
在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。
本发明第一实施方式涉及一种UART功能扩展电路。图2是该UART功能扩展电路的等效电路结构示意图。
该UART功能扩展电路包括：含UART接口的处理器，一个或门，一个电阻，一个三极管，一个非门，一个总线。
处理器中包括UART信号接收端、UART信号发送端和接收使能端。
接收使能端和总线分别与或门的两个输入端连接，或门的输出端与UART信号接收端连接，电阻串接在总线和电源VDD之间。
UART信号发送端连接非门的输入端，非门的输出端连接三极管的基极，该三极管的其他两极分别与地和总线连接。
通过接收使能端的使能信号控制UART信号接收端接收数据和UART信号发送端发送数据，多台设备可以通过一对双绞线使用UART接口实现对等连接，同时UART驱动程序无需修改。
如图2所示，采用或门1、电阻4、非门2和三极管3共4个元件实现UART功能扩展的电路，电阻4使得公共总线5在空闲时为弱高。通信时，总线5的波形与UART信号发送端TXD的发送信号相同，确保与标准UART协议兼容。
或门1可以用来选择UART信号接收端RXD是否接收数据，接收使能端中的nRXEN信号为高时，禁止UART信号接收端接收数据，nRXEN信号为低时，允许UART信号接收端接收数据。
其中，或逻辑器件也称为或门，非逻辑器件也称为非门。
本发明第二实施方式涉及一种UART功能扩展电路。图3是该UART功能扩展等效电路的等效电路结构示意图。
该UART功能扩展电路包括：
含UART接口的处理器，一个或门，一个电阻，一个MOS管，一个非门，一个总线。
处理器中包括UART信号接收端、UART信号发送端和接收使能端。
或门的两个输入端分别连接接收使能端和总线，或门的输出端与UART信号接收端连接，电阻串接在总线和电源VDD之间。
UART信号发送端连接非门的输入端，非门的输出端连接MOS管的栅极，该MOS管的其他两极分别与地和总线连接。
如图3所示，采用或门1、电阻4、非门2和MOS管3共4个元件实现UART功能扩展的电路，电阻4使得公共总线5在空闲时为弱高。通信时，总线5的波形与UART信号发送端TXD的发送信号相同，确保与标准UART协议兼容。或门1可以用来选择UART信号接收端RXD是否接收数据，接收使能端中的nRXEN信号为高时，禁止UART信号接收端RXD接收数据，nRXEN信号为低时，允许UART信号接收端RXD接收数据。
其中，或逻辑器件也称为或门，非逻辑器件也称为非门。
本发明第三实施方式涉及一种UART功能扩展电路。图4是该UART功能扩展等效电路的等效电路结构示意图。
该UART功能扩展电路包括：
含UART接口的处理器，一个或门，一个电阻，一个三极管，一个总线。
处理器中包括UART信号接收端、UART信号发送端和接收使能端。
或门的两个输入端分别连接接收使能端和总线，该或门的输出端与UART信号接收端连接。
UART信号发送端连接三极管的基极，三极管的其他两级分别与电源VDD和总线连接，电阻串接在总线和地之间。
如图4所示，采用或门1、电阻3和三极管2共3个元件实现UART功能扩展的电路，电阻3使得公共总线4在空闲时为弱高。通信时，总线4的波形与UART信号发送端TXD的发送信号相同，确保与标准UART协议兼容。或门1可以用来选择UART信号接收端RXD是否接收数据，接收使能端中的nRXEN信号为高时，禁止UART信号接收端RXD接收数据，nRXEN信号为低时，允许UART信号接收端RXD接收数据。
其中，或逻辑器件也称为或门。
本发明第四实施方式涉及一种UART功能扩展电路。图5是该UART功能扩展等效电路的等效电路结构示意图。
该UART功能扩展电路包括：
含UART接口的处理器，一个或门，一个电阻，一个MOS管，一个总线。
处理器中包括UART信号接收端、UART信号发送端和接收使能端。
或门的两个输入端分别连接接收使能端和总线，该或门的输出端与UART信号接收端连接。
UART信号发送端连接MOS管的栅极，该MOS管的其他两极分别与电源VDD和总线连接，电阻串接在总线和地之间。
如图5所示，采用或门1、电阻3和MOS管2共3个元件实现UART功能扩展的电路，电阻3使得公共总线4在空闲时为弱高。通信时，总线5的波形与UART信号发送端TXD的发送信号相同，确保与标准UART协议兼容。或门1可以用来选择UART信号接收端RXD是否接收数据，接收使能端中的nRXEN信号为高时，禁止UART信号接收端RXD接收数据，nRXEN信号为低时，允许UART信号接收端RXD接收数据。
其中，或逻辑器件也称为或门。
本发明第五实施方式涉及一种UART功能扩展电路的控制方法。该UART功能扩展电路的控制方法用于控制如权利要求1至4中任一项的UART功能扩展电路，包括以下步骤：
当UART信号发送端需要发送数据时，将接收使能端中的接收使能信号置为高电平。
当UART信号接收端需要接收数据时，将接收使能端中的接收使能信号置为低电平。
当UART信号发送端需要发送数据时，将接收使能端中的接收使能信号置为高电平，当UART信号接收端需要接收数据时，将接收使能端中的接收使能信号置为低电平，在该UART功能扩展电路通信时，使得总线的波形与UART信号发送端的信号波形相同，确保与标准的UART协议兼容。通过对UART原有接口的简单扩展实现接收信号和发送信号在同一条总线的复用，并允许多台设备通过同一总线实现对等互联。
本发明第六实施方式涉及一种采用UART功能扩展电路的系统。图6是该采用UART功能扩展电路的系统的结构示意图。
该采用UART功能扩展电路的系统包括：
由同一根总线连接的至少两个如权利要求1至4中任一项的UART功能扩展电路。
虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (6)

1.一种UART功能扩展电路，其特征在于，包括：含UART接口的处理器，一个或门，一个电阻，一个三极管，一个非门，一个总线；
处理器中包括UART信号接收端、UART信号发送端和接收使能端；
或门的两个输入端分别与接收使能端和总线连接，或门的输出端与UART信号接收端连接，电阻串接在总线和电源之间；
UART信号发送端连接非门的输入端，非门的输出端连接三极管的基极，该三极管的其他两极分别与地和总线连接。
2.一种UART功能扩展电路，其特征在于，包括：
含UART接口的处理器，一个或门，一个电阻，一个MOS管，一个非门，一个总线；
处理器中包括UART信号接收端、UART信号发送端和接收使能端；
或门的两个输入端分别连接接收使能端和总线，或门的输出端与UART信号接收端连接，电阻串接在总线和电源之间；
UART信号发送端连接非门的输入端，非门的输出端连接MOS管的栅极，该MOS管的其他两极分别与地和总线连接。
3.一种UART功能扩展电路，其特征在于，包括：
含UART接口的处理器，一个或门，一个电阻，一个三极管，一个总线；
处理器中包括UART信号接收端、UART信号发送端和接收使能端；
或门的两个输入端分别连接接收使能端和总线，该或门的输出端与UART信号接收端连接；
UART信号发送端连接三极管的基极，三极管的其他两级分别与电源和总线连接，电阻串接在总线和地之间。
4.一种UART功能扩展电路，其特征在于，包括：
含UART接口的处理器，一个或门，一个电阻，一个MOS管，一个总线；
处理器中包括UART信号接收端、UART信号发送端和接收使能端；
或门的两个输入端分别连接接收使能端和总线，该或门的输出端与UART信号接收端连接；
UART信号发送端连接MOS管的栅极，该MOS管的其他两极分别与电源和总线连接，电阻串接在总线和地之间。
5.一种UART功能扩展电路的控制方法，其特征在于，所述UART功能扩展电路是权利要求1至4中任一项所述的UART功能扩展电路，该方法包括以下步骤：
当UART信号发送端需要发送数据时，将接收使能端中的接收使能信号置为高电平；
当UART信号接收端需要接收数据时，将接收使能端中的接收使能信号置为低电平。
6.一种采用UART功能扩展电路的系统，其特征在于，包括：
由同一根总线连接的至少两个如权利要求1至4中任一项所述的UART功能扩展电路。
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