CN103607192A - 机载串行接口转换装置及应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种机载串行接口转换装置及应用，其中机载串行接口转换装置包括串行接口转换电路板、接口转换盒和航空接插件，所述串行接口转换电路板安装在接口转换盒内，所述航空接插件安装在所述接口转换盒侧面，所述航空接插件包括航空插座和航空插头，所述航空插座包括电源接口，2个RS232接口，1个RS422接口和1个USB接口，所述串行接口转换电路板包括电源变换电路设计、RS232接口转换电路设计、RS422接口转换电路设计、USB接口转换电路设计及多接口综合转换电路设计。本发明机载串行接口转换装置能够解决航空机载设备相互之间RS232与RS422的串口通信，及航空机载设备与地面设备之间RS232、RS422、USB的串口通信。

Description

机载串行接口转换装置及应用

技术领域

本发明涉及一种机载串行接口转换装置及应用，其属于航空机载串口转换技术领域。

背景技术

中国专利申请CN201310094134.X中揭示了串口电平转换方法及电路，其提供了一种低成本的电脑RS232串口与采用TTL电平的通信设备串口的电平转换方法，通过分离元件实现串口电平的转换。但是该电路不够紧凑，集成度差，只实现了RS232与TTL电平的转换，不满足需要多种串口进行转换的场合。

中国专利申请CN201220659312.X中揭示了一种USB接口转换装置，其采用USB接口、USB-UART转换芯片、RS232串口芯片、线序切换开关、网口依次连接的USB接口转换装置，进而支持多种接口连接方式。但是该连接方式仅提供了排针的连接方式，不满足航空机载设备的环境要求，不适用于航空机载设备。

中国专利申请CN201310030083.X中揭示了一种用于切换USB接口和标准串口的装置，其包括主控板、可编程器件和串口转USB模块、前面板USB连接器、电源检测模块，该装置实现了灵活的USB接口和串口的转换，方便对传统设备，如EPON机架设备的维护。但是该装置并未考虑其用于航空机载设备时的安装方式和环境适应性。

鉴于以上情况，确有必要对现有技术进行改进以解决现有技术之不足。

发明内容

本发明提供一种机载串行接口转换装置及应用，其能够解决航空机载设备相互之间RS232与RS422的串口通信，及航空机载设备与地面设备之间RS232、RS422、USB的串口通信。

本发明采用如下技术方案：一种机载串行接口转换装置，其包括串行接口转换电路板、接口转换盒和航空接插件，所述串行接口转换电路板安装在接口转换盒内，所述航空接插件安装在所述接口转换盒侧面，所述航空接插件包括航空插座和航空插头，所述航空插座包括电源接口，2个RS232接口，1个RS422接口和1个USB接口，所述串行接口转换电路板包括电源变换电路设计、RS232接口转换电路设计、RS422接口转换电路设计、USB接口转换电路设计及多接口综合转换电路设计。

所述电源变换电路采用集成稳压电路LM2575实现直流电源的转换。

所述RS232接口转换电路采用集成电路MAX232，外接4个电容，实现两组TTL 电平到RS232电平的双向转换功能，其中TXD11、RXD11为第一组TTL电平的串口；TXD12、RXD12为第二组TTL电平的串口；232T1、232R1为第一组RS232电平的串口；232T2、232R2为第二组RS232电平的串口。

所述RS422接口转换电路采用集成电路MAX490，实现TTL电平到RS422电平的双向转换功能，其中TXD21、RXD21为TTL电平的串口；422R+、422R-、422T+、422T-为RS422电平的串口。

所述USB接口转换电路采用集成电路CP2102，实现USB与TTL电平的双向转换功能，其中第4～7脚为标准USB接口信号，第23～28脚为RS232接口的电平型号。

所述多接口综合转换电路利用短接或不短接接插件引脚的方式同时或分别实现USB、RS232、RS422接口的相互转换，短接接插件引脚232T1和232R2、232R1和232T2时，实现USB接口和RS422接口的相互转换；不短接时，同时实现USB接口(GND/USBD+/USBD-/VCC)和RS232接口(232T1/232R1)、RS422接口（422R+/422R-/422T+/422T-）和RS232接口（232T2/232R2）的相互转换。

本发明还采用如下技术方案：一种机载串行接口转换装置的应用，其包括如下步骤：

1）将机载串行接口转换装置安装于机上；

2）接入机载电源，短接两个RS232串口的对应信号线，USB接口的地面设备接到装置的USB接口，RS422口的机载设备接到装置的RS422接口；

3）加电后，实现地面USB接口设备与机载RS422接口设备的通信。

本发明还采用如下技术方案：一种机载串行接口转换装置的应用，其包括如下步骤：

1）将机载串行接口转换装置安装于机上；

2）接入机载电源，USB接口的地面设备接到装置的USB接口，RS232接口的机载设备接到装置的第一组RS232接口（GND/232T1/232R1）上；

3）加电后，实现地面USB接口设备与机载RS232接口设备的通信。

本发明还采用如下技术方案：一种机载串行接口转换装置的应用，其包括如下步骤：

1）将机载串行接口转换装置安装于机上；

2）接入机载电源，RS422接口的机载设备接到装置的RS422接口上，RS232接口的机载设备接到装置的第二组RS232接口（GND/232T2/232R2）上；

3）加电后，实现机载RS422接口设备与机载RS232接口设备的通信。

本发明还采用如下技术方案：一种机载串行接口转换装置的应用，其包括如下步骤：

1）将机载串行接口转换装置安装于机上；

2）接入机载电源，USB接口的地面设备接到装置的USB接口，第一RS232接口机载设备接到装置的第一组RS232接口（GND/232T1/232R1）上，RS422接口机载设备接到装置的RS422接口上，第二RS232接口机载设备接到装置的第二组RS232接口（GND/232T2/232R2）上，

3）加电后，实现USB接口设备与第一机载RS232接口设备、机载RS422接口设备与第二机载RS232接口设备的通信。

本发明具有如下有益效果：

（1）本发明电路部分采用集成芯片设计，性能稳定，集成度高，适合机上安装使用；

（2）本发明机载串行接口转换装置可直接使用机载28V直流电源，安装在无人机上，解决了航空机载设备相互之间RS232口、RS422口的通信问题；

（3）本发明利用短接或不短接接插件引脚的方式，方便灵活的分别实现USB口与RS232接口、USB口与RS422接口，RS232接口与RS422接口的相互转换，或同时实现USB口与RS232接口和RS232与RS422接口的相互转换；

（4）本发明具有良好的电磁屏蔽性能，经过高低温和振动试验表明装置满足如下主要环境技术指标：

1）工作温度：-40℃～+85℃；

2）贮存温度：-55℃～+85℃；

3）振动：随机振动 0.02g2/Hz；

4）加速度：5g（纵向）；

5）冲击：15g（纵向）；

6）低气压：15000m高度低气压。

附图说明

图1为本发明机载串行接口转换装置的俯视示意图。

图2为本发明机载串行接口转换装置的侧视示意图。

图3为电源变换电路图。

图4为RS232接口转换电路图。

图5为 RS422接口转换电路图。

图6为USB接口转换电路图。

图7为多接口综合转换电路原理图。

图8为本发明机载串行接口转换装置第一实施例的示意图。

图9为本发明机载串行接口转换装置第二实施例的示意图。

图10为本发明机载串行接口转换装置第三实施例的示意图。

图11为本发明机载串行接口转换装置第四实施例的示意图。。

具体实施方式

请参照图1和图2所示，本发明机载串行接口转换装置由串行接口转换电路板、接口转换盒1和航空接插件2组成。其中接口转换盒由腔体和盖板组成，串行接口转换电路板安装在接口转换盒内，腔体由整块金属加工形成。接口转换盒1表面导电化学处理而成，具有良好的电磁屏蔽性能。接口转换盒1底部设有孔，用于将接口转换盒固定到机上。航空接插件2安装在接口转换盒1侧面，且航空接插件2包括航空插座和航空插头，其中航空插座选用15芯接插件，空插座型号为J14A-15ZJB，航空插头型号为J14A-15TK。航空插座包括电源接口（机载28v电源输入），2个RS232接口，1个RS422接口和1个USB接口。

请参照图3至图7所示，本发明串行接口转换电路板包括电源变换电路设计、RS232接口转换电路设计、RS422接口转换电路设计、USB接口转换电路设计及多接口综合转换电路设计等几个部分。

请参照图3所示，机载航空电源大都采用28V直流电源，而集成电路芯片大都采用5V直流电源，因此本发明进行了电源变换电路设计。电源变换电路采用集成稳压电路LM2575，辅以少量外围器件，实现了28V直流电源到5V直流电源的转换，采用这种方法构成的电源变换电路的转换效率较高。采用2级滤波电路，合理配置了相关电感、电容、电阻等元器件参数，制作了电感器件，进而提供了高品质的5V直流电源。

请参照图4所示，为了实现RS232接口的输入输出，本发明进行了RS232接口转换电路设计。RS232接口转换电路采用集成电路MAX232，外接4个电容，实现两组TTL 电平到RS232电平的双向转换功能，其中TXD11、RXD11为第一组TTL电平的串口；TXD12、RXD12为第二组TTL电平的串口；232T1、232R1为第一组RS232电平的串口；232T2、232R2为第二组RS232电平的串口。

请参照图5所示，为了实现RS422接口的输入输出，本发明进行了RS422接口转换电路设计。RS422接口转换电路采用集成电路MAX490，实现TTL电平到RS422电平的双向转换功能。其中TXD21、RXD21为TTL电平的串口；422R+、422R-、422T+、422T-为RS422电平的串口。

请参照图6所示，为了实现USB接口的输入输出，本发明进行了USB接口转换电路设计。USB接口转换电路采用集成电路CP2102，辅以少量外围器件，实现USB与TTL电平的双向转换功能。其中第4～7脚为标准USB接口信号，第23～28脚为RS232接口的电平型号。为了增加抗干扰能力,CP2102的第9脚与第6脚VDD之间接有一个电阻，为了确保数据收发的稳定性，避免通信过程中的干扰，在REGIN输入端加了去耦电容。

请参照图7所示，为了实现USB、RS232、RS422接口的相互转换，本发明进行了多接口综合转换电路设计。利用短接或不短接接插件引脚的方式，可同时或分别实现USB、RS232、RS422接口的相互转换。将CP2102的TXD管脚、RDX管脚分别接到MAX232的RD1管脚、TD1管脚；CP2102的GND、D+、D-、VDD管脚分别接到设备标准USB接口的对应信号线上；MAX232的TI1、RI1管脚分别接到设备RS232接口的TXD、RXD信号线上，实现RS232接口设备与USB接口设备的通信。

将CP2102的TXD管脚、RDX管脚分别接到MAX232的RD1管脚、TD1管脚；将MAX490的RO、DI分别接到MAX232的TD2、RD2管脚；MAX232的TI1、RI1管脚分别接到RI2、TI2管脚上；将CP2102的GND、D+、D-、VDD管脚分别接到设备标准USB接口的对应信号线上；MAX490的5～8管脚分别接到设备RS422接口的T+、T-、R+、R-信号线上，实现RS422接口设备与USB接口设备的通信。

将MAX490的RO、DI分别接到MAX232的TD2、RD2管脚；MAX232的TI2、RI2管脚分别接到设备RS232接口TXD、RXD信号线上；MAX490的5～8管脚分别接到设备RS422接口的T+、T-、R+、R-信号线上，实现RS422接口设备与RS232接口设备的通信。

将CP2102的TXD管脚、RDX管脚分别接到MAX232的RD1管脚、TD1管脚；将MAX490的RO、DI分别接到MAX232的TD2管脚、RD2管脚；CP2102的GND、D+、D-、VDD管脚分别接到设备标准USB接口的对应信号线上；将MAX232的TI1、RI1管脚分别接到RS232接口设备接口的TXD11、RXD11信号线上，TI2、RI2管脚分别接到RS232接口设备接口的TXD12、RXD12信号线上；MAX490的5～8管脚分别接到设备RS422接口的T+、T-、R+、R-信号线上，同时实现RS232接口设备与USB接口设备、RS422接口设备与RS232接口设备的通信。

本发明机载串行接口转换装置中采用航空接插件，满足航空机载设备安装要求，同时满足串口转换装置的输入输出要求。通过1根电缆将机载串行接口转换装置分别连接到机载电源和相应接口的设备，完成RS232与RS422、RS232与USB接口、RS422与USB接口设备之间的通信。

请参照图8至图11所示，其为本发明机载串行接口转换装置的四种实施方式。

实施例一如图8所示，实现USB接口地面设备与机载RS422接口设备的通信。将机载串行接口转换装置安装于机上，接入机载28V电源，短接两个RS232串口的对应信号线，USB接口的地面设备接到装置的USB口，RS422口的机载设备接到装置的RS422口，加电后，实现地面USB接口设备与机载RS422接口设备的通信。

实施例二如图9所示，实现USB接口地面设备与机载RS232接口设备的通信。将机载串行接口转换装置安装于机上，接入机载28V电源， USB接口的地面设备接到装置的USB口，RS232口的机载设备接到装置的第一组RS232（GND/232T1/232R1）口上，加电后，实现地面USB接口设备与机载RS232接口设备的通信。

实施例三如图10所示，实现机载RS422接口设备与机载RS232接口设备的通信。将机载串行接口转换装置安装于机上，接入机载28V电源，RS422接口的机载设备接到装置的RS422口上，RS232口的机载设备接到装置的第二组RS232（GND/232T2/232R2）口上，加电后，实现机载RS422接口设备与机载RS232接口设备的通信。

实施例四如图11所示，完成USB接口设备与机载RS232接口设备、机载RS232接口设备与机载RS422接口设备的同时分别进行通信。将机载串行接口转换装置安装于机上，并接入28V电源，USB接口的地面设备接到装置的USB口，第一RS232接口机载设备接到装置的第一组RS232（GND/232T1/232R1）口上；RS422接口机载设备接到装置的RS422口上，第二RS232接口机载设备接到装置的第二组RS232（GND/232T2/232R2）口上，加电后，实现USB接口设备与第一机载RS232接口设备、机载RS422接口设备与第二机载RS232接口设备的通信。

本发明机载串行接口转换装置能够解决航空机载设备相互之间RS232与RS422的串口通信，及航空机载设备与地面设备之间RS232、RS422、USB的串口通信。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种机载串行接口转换装置，其包括串行接口转换电路板、接口转换盒和航空接插件，所述串行接口转换电路板安装在接口转换盒内，所述航空接插件安装在所述接口转换盒侧面，其特征在于：所述航空接插件包括航空插座和航空插头，所述航空插座包括电源接口，2个RS232接口，1个RS422接口和1个USB接口，所述串行接口转换电路板包括电源变换电路设计、RS232接口转换电路设计、RS422接口转换电路设计、USB接口转换电路设计及多接口综合转换电路设计。

2.如权利要求1所述的机载串行接口转换装置，其特征在于：所述电源变换电路采用集成稳压电路LM2575实现直流电源的转换。

3.如权利要求2所述的机载串行接口转换装置，其特征在于：所述RS232接口转换电路采用集成电路MAX232，外接4个电容，实现两组TTL电平到RS232电平的双向转换功能，其中TXD11、RXD11为第一组TTL电平的串口；TXD12、RXD12为第二组TTL电平的串口；232T1、232R1为第一组RS232电平的串口；232T2、232R2为第二组RS232电平的串口。

4.如权利要求3所述的机载串行接口转换装置，其特征在于：所述RS422接口转换电路采用集成电路MAX490，实现TTL 电平到RS422电平的双向转换功能，其中TXD21、RXD21为TTL电平的串口；422R+、422R-、422T+、422T-为RS422电平的串口。

5.如权利要求4所述的机载串行接口转换装置，其特征在于：所述USB接口转换电路采用集成电路CP2102，实现USB与TTL电平的双向转换功能，其中第4～7脚为标准USB接口信号，第23～28脚为RS232接口的电平型号。

6.如权利要求5所述的机载串行接口转换装置，其特征在于：所述多接口综合转换电路利用短接或不短接接插件引脚的方式同时或分别实现USB、RS232、RS422接口的相互转换，短接接插件引脚232T1和232R2、232R1和232T2时，实现USB接口和RS422接口的相互转换；不短接时，同时实现USB接口GND/USBD+/USBD-/VCC和RS232接口232T1/232R1、RS422接口422R+/422R-/422T+/422T-和RS232接口232T2/232R2的相互转换。

7.一种如权利要求6所述的机载串行接口转换装置的应用，其特征在于：包括如下步骤：

1）将机载串行接口转换装置安装于机上；

2）接入机载电源，短接两个RS232串口的对应信号线，USB接口的地面设备接到装置的USB接口，RS422口的机载设备接到装置的RS422接口；

3）加电后，实现地面USB接口设备与机载RS422接口设备的通信。

8.一种如权利要求6所述的机载串行接口转换装置的应用，其特征在于：包括如下步骤：

1）将机载串行接口转换装置安装于机上；

2）接入机载电源，USB接口的地面设备接到装置的USB接口，RS232接口的机载设备接到装置的第一组RS232接口GND/232T1/232R1上；

3）加电后，实现地面USB接口设备与机载RS232接口设备的通信。

9.一种如权利要求6所述的机载串行接口转换装置的应用，其特征在于：包括如下步骤：

1）将机载串行接口转换装置安装于机上；

2）接入机载电源，RS422接口的机载设备接到装置的RS422接口上，RS232接口的机载设备接到装置的第二组RS232接口GND/232T2/232R2上；

3）加电后，实现机载RS422接口设备与机载RS232接口设备的通信。

10.一种如权利要求6所述的机载串行接口转换装置的应用，其特征在于：包括如下步骤：

1）将机载串行接口转换装置安装于机上；

2）接入机载电源，USB接口的地面设备接到装置的USB接口，第一RS232接口机载设备接到装置的第一组RS232接口GND/232T1/232R1上，RS422接口机载设备接到装置的RS422接口上，第二RS232接口机载设备接到装置的第二组RS232接口GND/232T2/232R2上，

3）加电后，实现USB接口设备与第一机载RS232接口设备、机载RS422接口设备与第二机载RS232接口设备的通信。

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