CN103150285A - 一种带存储功能的usb转rs485接口转换器 - Google Patents

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吴蓉
王仲夏
吴丹
吴泽沛
杨全胜
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Abstract

本发明公开了一种带存储功能的USB转RS485接口转换器，包括用于USB数据信号与TTL电平的转换的USB接口单元、用于实现USB接口单元与RS485接口单元之间传输数据电平转换的转换电路、用于TTL电平和RS485信号的转换的RS485接口单元、用于固化USB芯片的驱动程序的存储单元，所述USB接口单元与转换电路、存储单元通过开关S1连接。本发明的转换器中设置有存储单元，并将相应的USB转RS485芯片驱动程序固化在相应的存储器件中，不会因为驱动程序的遗失而丢弃原有转换装置；另外RS485和USB接口采用DC/DC隔离，避免了现场总线的瞬时高压和电磁干扰而烧坏USB接口，且USB接口即插即用，不会烧坏相关的计算机主板芯片，电路简单，成本低廉。

Description

一种带存储功能的USB转RS485接口转换器
技术领域
本发明涉及一种接口转换器，尤其涉及一种带存储功能的USB转RS485接口转换器。
背景技术
在很多的工业控制和测量装置的使用中，需要对各种现场数据进行采集，大部分现场数据采集都是通过RS485现场总线通信，而计算机中一般没有RS485接口，故此很多场合都是使用RS485转RS232或RS485转USB转换器，然后再与计算机进行现场数据的采集，当现场总线遭到雷电的直接击中时，瞬时的高压会顺着现场总线引到计算机的RS232接口或USB接口，直接导致计算机的接口击穿。然而RS232接口不支持带电热插拔，稍不注意带电插拔就会烧坏主板的接口芯片，后又出现支持热插拔功能的USB转RS485接口电路，而很多现场使用的场合就需要安装相应的USB转RS485芯片的驱动，而随着人才流动的增加，相应的技术支持人员也弄不明白当时安装的驱动芯片为何种芯片，于是就会将USB转RS485的丢弃,更换新的USB转RS485，造成一个极大的浪费。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种带存储功能的USB转RS485接口转换器，将相应的芯片驱动固化在存储芯片内，使得该转换器不会因为驱动的遗失而被丢弃，实现数据传输，还可以实现隔绝USB与RS485现场总线之间的电气连接，保护主板的接口芯片。
本发明所采用的技术方案是：一种带存储功能的USB转RS485接口转换器，包括用于USB数据信号与TTL电平的转换的USB接口单元、用于实现USB接口单元与RS485接口单元之间传输数据电平转换的转换电路、用于TTL电平和RS485信号的转换的RS485接口单元，其特征在于：所述转换器还包括用于固化USB芯片的驱动程序的存储单元，所述USB接口单元与转换电路、存储单元通过开关S1连接。
其中，进一步的，所述转换电路包括信号隔离单元和电源隔离单元，所述信号隔离单元连接在USB接口单元和RS485接口单元之间，用于在隔离电气连接的情况下进行所述USB接口单元和RS485接口单元之间所述TTL电平的传输；所述电源隔离单元连接在USB接口单元和RS485接口单元之间，用于将USB接口单元的电源信号和RS485接口单元的电源信号进行隔离；
进一步的，所述电源隔离单元为直流5V进5V出的DC/DC隔离模块。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该转换器中设置有存储单元，并将相应的USB转RS485芯片驱动程序固化在相应的存储器件中，不会因为驱动程序的遗失而丢弃原有转换装置；另外RS485和USB接口采用DC/DC隔离，避免了现场总线的瞬时高压和电磁干扰而烧坏USB接口，且USB接口即插即用，不会烧坏相关的计算机主板芯片，电路简单，成本低廉。
附图说明：
图1是本发明的原理框图；
图2是本发明的实施方式示意图；
图3是本发明中电源隔离单元的电路图；
图4是本发明中信号隔离单元的电路图；
图5是本发明中存储单元的电路图。
具体实施方式：
    下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
图1所示是本发明带存储功能的USB转RS485接口转换器的原理框图，其包括用于USB数据信号与TTL电平的转换的USB接口单元、用于实现USB接口单元与RS485接口单元之间传输数据电平转换的转换电路、用于TTL电平和RS485信号的转换的RS485接口单元以及用于固化USB芯片的驱动程序的存储单元，USB接口单元与转换电路、存储单元通过开关S1连接。在本发明中，开关S1优选为一种SW-DPDT（双刀双掷开关）开关。
如图2至图4所示，USB接口P0的1、4脚分别与U1芯片的13、20、11、12，U2芯片的1、2，U4芯片的9、15，U5芯片的8、4管脚相连；U2芯片的3、4和U3芯片的5、8管脚相连，提供5V工作电源。转换电路包括信号隔离单元和电源隔离单元，其中：电源隔离单元，连接在USB接口单元和RS485接口单元之间，将USB接口单元的电源信号和RS485接口单元的电源信号进行隔离。电源隔离单元的具体连接电路为：USB接口P0的1、4脚连接U2芯片的1、2，在芯片U2的1和2脚之间短接电容C7和C6，对输入的电源进行滤波，在芯片U2的3和4脚之间短接电容C8和C9，以及一个1K电阻R2和发光二极管DS2，用于电源输出正常指示。因此U2芯片将USB接口和RS485接口从物理上隔离开来，起到DC/DC隔离的作用。
信号隔离单元，连接在USB接口单元和RS485接口单元之间，用于在隔离电气连接的情况下进行所述USB接口单元和RS485接口单元之间所述TTL电平的传输，信号隔离单元的具体连接电路为：USB接口P0的1、4脚连接的U1芯片的13、20、11、12，U1芯片的管脚9和10连接的提供数据传输基准频率的12M晶振，在晶振的两端，各对地连接1个15P的蓄流电容C4和C5，在U1芯片的13脚和P0的连接中串联了一个2Ω的电阻R1，在U1芯片的电源引脚20和13与地之间并联了16V、22uF的电容C1和2个独石电容C2、C3，起到退耦的作用。
当开关S1置于初始位置时，USB接口P0的2、3脚和U1芯片的7、8脚相连，U1芯片的3、4、18脚和U3芯片的1、2、4相连，U3芯片的2、3脚短接，U3芯片的6、7脚和凤凰端子P1的2、3脚相连接，完成数据传输。
图5所示是本发明转换器存储单元的电路图。存储单元所采用U4芯片的型号为CH331，U5芯片的型号为24C256。当开关S1与存储单元连接时，USB接口P0的2、3脚和芯片U4的7、8脚相连，USB接口P0的1和4脚与U4芯片的12、6、9、5脚相连，U4芯片的9脚和15脚短接，在U4芯片的12脚对9脚之间短接10u、0.1u和0.01u的电容C20、C11和C12，其中C12的容量在4700p和0.02u之间，用于U4芯片的内部电源节点退耦，电容C11用于外部电源退耦；U4芯片的10和11脚之间短接晶振XTAL1，12M石英晶振在XTAL1晶振的两端对地各短接一个20P的独石电容，它们一起构成时钟振荡电路，U4芯片的13脚和P1接口的1相连，19脚和P1接口的4脚相连；U4芯片的16、17、18脚和U5芯片的5、6、7脚相连，U5芯片的8脚和U5芯片的1、2、3、4脚通过C15相连，U5芯片的1、2、3、4脚短接后和USB接口P0的5脚相连，完成驱动程序安装。
当本发明转换器第一次使用时，需要硬件驱动，将开关S1拨到关的位置（本发明转换器默认开关S1的状态是开，即可以进行协议的转换和数据通信），这时本发明转换器就是一个带存储功能的移动盘，本发明转换器的驱动就固化在盘中，只要将驱动备份到计算机内，然后将开关S1置于开的位置，系统会找到新的硬件，进行驱动安装，然后即可使用本发明转换器进行协议的转换和数据通信。
以上说明的仅为本发明的一种实施方式，本发明不限于上述实施方式，任何技术人员不经过创造性劳动即可实现的改动都包含在本发明的保护范围中。

Claims (3)

1.一种带存储功能的USB转RS485接口转换器，包括用于USB数据信号与TTL电平的转换的USB接口单元、用于实现USB接口单元与RS485接口单元之间传输数据电平转换的转换电路、用于TTL电平和RS485信号的转换的RS485接口单元，其特征在于：所述转换器还包括用于固化USB芯片的驱动程序的存储单元，所述USB接口单元与转换电路、存储单元通过开关S1连接。
2.根据权利要求1所述的带存储功能的USB转RS485接口转换器，其特征在于：所述转换电路包括信号隔离单元和电源隔离单元，所述信号隔离单元连接在USB接口单元和RS485接口单元之间，用于在隔离电气连接的情况下进行所述USB接口单元和RS485接口单元之间所述TTL电平的传输；所述电源隔离单元连接在USB接口单元和RS485接口单元之间，用于将USB接口单元的电源信号和RS485接口单元的电源信号进行隔离。
3.根据权利要求2所述的带存储功能的USB转RS485接口转换器，其特征在于：所述电源隔离单元为直流5V进5V出的DC/DC隔离模块。
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