CN104219104A - 一种串口测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于通讯测试领域，提供了一种串口测试装置。在本发明中，通过采用包括支持RS232串口协议、RS422串口协议或RS485串口协议的电平转换模块的串口测试装置，能够兼容不同类型的接口芯片和不同的串口设备，且在支持RS422串口协议或RS485串口协议时达到了长距离实现大波特率通讯的目的。此外，通过在串口测试装置中增加驱动模块或者在测试线缆的两端各并联一终端匹配电阻，可增强串口测试装置对多节点负载的驱动能力。

Description

一种串口测试装置

技术领域

本发明属于通讯测试领域，尤其涉及一种串口测试装置。

背景技术

目前，带有串口的工控设备在使用和测试过程中会出现一些功能性和兼容性的问题，在功能性方面，会出现无法正常收发数据和收发数据中出现乱码；在兼容性方面，则出现与不同类型的接口芯片或者不同串口设备的串口不能正常通讯。此外，现有的串口测试方法因只能采用测试程序检测串口是否能实现通讯而无法实现长距离通讯。因此，现有的串口测试方式存在兼容性差，且无法在收发数据时实现大波特率通讯和长距离通讯的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种串口测试装置，旨在解决现有的串口测试方式存在兼容性差，且无法在收发数据时实现大波特率通讯和长距离通讯的问题。

本发明是这样实现的，一种串口测试装置，包括主处理模块、一个或多个UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）控制模块及多个串口，所述主处理模块对通讯数据进行分析处理；所述UART控制模块与所述主处理模块连接，用于解析串口协议并以TTL（Transistor-Transistor Logic）电平接口标准进行异步数据传输；所述串口作为通讯连接端口，并用于与外部的被测设备或者所述串口测试装置的其他串口连接以进行串口通讯检测；所述串口测试装置还包括一个或多个电平转换模块；所述电平转换模块连接于一个所述UART控制模块与多个所述串口之间，所述电平转换模块用于将所述UART控制模块输出的TTL电平或COM（Component Object Model）电平转换为基于RS232串口协议、RS422串口协议或者RS485串口协议的电平后输出至所述串口，且将从所述串口输入的基于RS232串口协议、RS422串口协议或者RS485串口协议的电平转换为TTL电平或COM电平后输出至所述UART控制模块。

在本发明中，通过采用包括支持RS232串口协议、RS422串口协议或RS485串口协议的电平转换模块的串口测试装置，能够兼容不同类型的接口芯片和不同的串口设备，且在支持RS422串口协议或RS485串口协议时达到了长距离实现大波特率通讯的目的，从而解决了现有的串口测试方式所存在的兼容性差，且无法在收发数据时实现大波特率通讯和长距离通讯的问题。

附图说明

图1是本发明实施例提供的串口测试装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的串口测试装置的另一结构示意图；

图3是本发明实施例提供的串口测试装置通过RS422串口协议进行长距离通讯测试时的示意图；

图4是本发明实施例提供的串口测试装置通过RS422串口协议进行长距离通讯测试时的另一示意图；

图5是本发明实施例提供的串口测试装置通过RS485串口协议进行长距离通讯测试时的示意图；

图6是本发明实施例提供的串口测试装置通过RS485串口协议进行长距离通讯测试时的另一示意图；

图7是本发明第一实施例提供的串口测试装置中的电平转换模块的示例电路结构图；

图8是本发明第二实施例提供的串口测试装置中的电平转换模块的示例电路结构图；

图9是本发明第三实施例提供的串口测试装置中的电平转换模块的示例电路结构图；

图10是本发明第四实施例提供的串口测试装置中的电平转换模块的示例电路结构图；

图11是本发明第五实施例提供的串口测试装置中的电平转换模块的示例电路结构图；

图12是本发明第六实施例提供的串口测试装置中的电平转换模块的示例电路结构图；

图13是本发明实施例提供的与图2对应的串口测试装置中的驱动模块的示例电路结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明实施例中，通过采用包括支持RS232串口协议、RS422串口协议或RS485串口协议的电平转换模块的串口测试装置，实现了正常收发数据且不会出现乱码，并能够兼容不同类型的接口芯片和不同的串口设备，达到了长距离实现大波特率通讯的目的。

如图1所示，本发明实施例提供的串口测试装置包括主处理模块100、一个或多个UART控制模块200及多个串口300，主处理模块100对通讯数据进行分析处理；UART控制模块200与主处理模块100连接，用于解析串口协议并以TTL电平接口标准进行异步数据传输；串口300作为通讯连接端口，并用于与外部的被测设备或者所述串口测试装置的其他串口连接以进行串口通讯检测。

串口测试装置还包括一个或多个电平转换模块400；电平转换模块400连接于一个UART控制模块200与多个串口300之间，电平转换模块400用于将UART控制模块200输出的TTL电平或COM电平转换为基于RS232串口协议、RS422串口协议或者RS485串口协议的电平后输出至串口300。本发明实施例中的串口300均是具有9个针脚的COM接口；在实际应用中，一个电平转换模块400所连接的串口300的个数一般选为2个。

电平转换模块400在实际应用中就是一个基于RS232串口协议、RS422串口协议或者RS485串口协议的电平转换电路，为了兼容不同的串口芯片，用户可以根据接口芯片的类型选用基于上述三种串口协议的其中一种串口协议的电平转换模块400于串口测试装置中进行通讯测试使用。

进一步地，如图2所示，当电平转换模块400支持RS422串口协议或者RS485串口协议时，为了更好地实现长距离通讯测试，且进一步降低通讯时出现乱码而丢失数据的机率，串口测试装置还包括多个驱动模块500，驱动模块500与电平转换模块400连接，驱动模块500用于为电平转换模块400进行终端电阻匹配，进而能够延长通讯距离和增强负载驱动能力。

另外，在串口测试装置不包括上述的驱动模块500的情况下，为了更好地实现长距离通讯测试，且进一步降低通讯时出现乱码而丢失数据的机率，当电平转换模块400支持RS422串口协议时，电平转换模块400采用常规的RS422接口电路实现，电平转换模块400的第一差分输出端TXP、第二差分输出端TXN、第一差分输入端RXP及第二差分输入端RXN分别对应连接串口测试装置的串口1的第一信号脚PIN1、第二信号脚PIN2、第三信号脚PIN3及第四信号脚PIN4，如图3所示，串口测试装置的串口1与被测设备（其可为串口测试装置或其他外部待测设备）的串口2之间连接有预设长度（如1200米）的测试线缆3，串口测试装置的串口1的第一信号脚PIN1、第二信号脚PIN2、第三信号脚PIN3及第四信号脚PIN4分别通过测试线缆3连接被测设备的串口2的第一信号脚PIN1、第二信号脚PIN2、第三信号脚PIN3及第四信号脚PIN4，且串口测试装置的串口1的第三信号脚PIN3与第四信号脚PIN4并联有测试端匹配电阻R1，被测设备的串口2的第一信号脚PIN1和第二信号脚PIN2之间并联有被测端匹配电阻R2，测试端匹配电阻R1与被测端匹配电阻R2的阻值相同（阻值可为100欧姆），进而能够实现长距离且大波特率的通讯测试目的。如果需要进一步实现串口测试装置的多节点驱动负载能力，如图4所示，在串口测试装置的串口1的第三信号脚PIN3与第四信号脚PIN4还需并联有多个标准负载RL1（其数量可为10个，每个标准负载RL1的内阻可为400欧姆），且在被测设备的串口2的第一信号脚PIN1和第二信号脚PIN2之间也同时需要并联有多个标准负载RL2或实际的串口设备（其数量可为10个，每个标准负载RL2的内阻可为400欧姆），这样就能在实现长距离且大波特率的通讯测试的同时，达到多负载驱动的目的。

当电平转换模块400支持RS485串口协议时，如图5所示，串口测试装置的串口1与被测设备（其可为串口测试装置或其他外部待测设备）的串口2之间连接有预设长度（如1200米）的测试线缆3，串口测试装置的串口1的第一信号脚PIN1、第二信号脚PIN2、第三信号脚PIN3及第四信号脚PIN4分别通过测试线缆3连接被测设备的串口2的第一信号脚PIN1、第二信号脚PIN2、第三信号脚PIN3及第四信号脚PIN4，串口测试装置的串口1的第一信号脚PIN1、第二信号脚PIN2、第三信号脚PIN3及第四信号脚PIN4分别对应连接电平转换模块400的第一差分输出端TXP、第二差分输出端TXN、第一差分输入端RXP及第二差分输入端RXN，且串口测试装置的串口1的第一信号脚PIN1与第二信号脚PIN2并联有测试端匹配电阻R1，在被测设备的串口2的第一信号脚PIN1和第二信号脚PIN2之间并联有被测端匹配电阻R2，测试端匹配电阻R1与被测端匹配电阻R2的阻值相同（阻值可为120欧姆），进而能够实现长距离且大波特率的通讯测试目的。若需要进一步实现串口测试装置的多节点驱动负载能力，如图6所示，在被测设备的串口2的第一信号脚PIN1和第二信号脚PIN2之间还需并联多个标准负载RL或实际的串口设备（其数量可为32个，每个标准负载RL的内阻可为375欧姆），从而能在实现长距离且大波特率的通讯测试的同时，达到多负载驱动的目的。

由于RS232串口协议只支持最长15米的通讯距离和单端通讯，所以当电平转换模块400支持RS232串口协议时，串口测试装置只需要通过测试线缆对自身或外部的被测设备进行短距离的通讯测试即可。

以下分为多个实施例对上述的电平转换模块400作进一步说明：

实施例一：

图7示出了本发明第一实施例提供的串口测试装置中的电平转换模块的示例电路结构，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分，详述如下：

当电平转换模块400支持RS232串口协议时，电平转换模块400包括：

电容C1、RS232电平转换芯片U1、电容C2、二极管D1、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11及二极管D2；

电容C1的第一端与RS232电平转换芯片U1的第一电源端VCC共接于+5V直流电源VCC5，电容C1的第二端接地，二极管D1的阳极连接+12V直流电源VCC12，二极管D1的阴极与电容C2的第一端共接于RS232电平转换芯片U1的第二电源端VDD，RS232电平转换芯片U1的第一逻辑接收输出端RY1、第二逻辑接收输出端RY2、第三逻辑接收输出端RY3、第四逻辑接收输出端RY4、第五逻辑接收输出端RY5、第一逻辑发送输入端DA1、第二逻辑发送输入端DA2及第三逻辑发送输入端DA3连接UART控制模块200，RS232电平转换芯片U1的接地端GND接地，RS232电平转换芯片U1的第一逻辑接收输入端RA1、第二逻辑接收输入端RA2、第三逻辑接收输入端RA3、第四逻辑接收输入端RA4、第五逻辑接收输入端RA5、第一逻辑发送输出端DY1、第二逻辑发送输出端DY2及第三逻辑发送输出端DY3连接串口300，电容C3的第一端、电容C4的第一端、电容C5的第一端、电容C6的第一端、电容C7的第一端、电容C8的第一端、电容C9的第一端及电容C10的第一端分别连接RS232电平转换芯片U1的第一逻辑接收输入端RA1、第二逻辑接收输入端RA2、第三逻辑接收输入端RA3、第四逻辑接收输入端RA4、第五逻辑接收输入端RA5、第一逻辑发送输出端DY1、第二逻辑发送输出端DY2及第三逻辑发送输出端DY3，电容C3的第二端、电容C4的第二端、电容C5的第二端、电容C6的第二端、电容C7的第二端、电容C8的第二端、电容C9的第二端及电容C10的第二端共接于地，电容C11的第一端与二极管D2的阳极共接于RS232电平转换芯片U1的负电源端VSS，电容C11的第二端接地，二极管D2的阴极连接-12V直流电源VCC-12。其中，RS232电平转换芯片U1可以是GD75232系列或其他的RS232驱动器。

本实施例所提供的电平转换模块400中的RS232电平转换芯片U1直接采用外部输入的±12V直流电源进行驱动，进而使整个电平转换模块400的结构简单，成本低，且与外部设备的兼容性较好。

实施例二：

图8示出了本发明第二实施例提供的串口测试装置中的电平转换模块的示例电路结构，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分，详述如下：

当电平转换模块400支持RS232串口协议时，电平转换模块400包括：

RS232电平转换芯片U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、电容C12及电容C13；

RS232电平转换芯片U1的第一逻辑接收输出端ROUT1、第二逻辑接收输出端ROUT2、第三逻辑接收输出端ROUT3、第四逻辑接收输出端ROUT4、第五逻辑接收输出端ROUT5、第一逻辑发送输入端DIN1、第二逻辑发送输入端DIN2及第三逻辑发送输入端DIN3连接UART控制模块200，RS232电平转换芯片U1的第一逻辑接收输入端RIN1、第二逻辑接收输入端RIN2、第三逻辑接收输入端RIN3、第四逻辑接收输入端RIN4、第五逻辑接收输入端RIN5、第一逻辑发送输出端DOUT1、第二逻辑发送输出端DOUT2及第三逻辑发送输出端DOUT3分别连接电阻R1的第一端、电阻R2的第一端、电阻R3的第一端、电阻R4的第一端、电阻R5的第一端、电阻R6的第一端、电阻R7的第一端及电阻R8的第一端，电阻R1的第二端、电阻R2的第二端、电阻R3的第二端、电阻R4的第二端、电阻R5的第二端、电阻R6的第二端、电阻R7的第二端及电阻R8的第二端连接串口300，RS232电平转换芯片U1的内电源正端V+和内电源负端V-分别连接电容C1的第一端和电容C2的第一端，电容C1的第二端与RS232电平转换芯片U1的电源端VCC5V、电阻R9的第一端及电容C13的第一端共接于直流电源（+5V或+3.3V），RS232电平转换芯片U1的第四逻辑发送输入端DIN4、使能端EN及关机控制端SHDN#共接于电阻R9的第二端，电容C2的第二端和电容C13的第二端均接地，电容C3连接于RS232电平转换芯片U1的第一电容正端C1+和第一电容负端C1-之间，电容C4连接于RS232电平转换芯片U1的第二电容正端C2+和第二电容负端C2-之间，RS232电平转换芯片U1的接地端GND接地，电容C5的第一端、电容C6的第一端、电容C7的第一端、电容C8的第一端、电容C9的第一端、电容C10的第一端、电容C11的第一端及电容C12的第一端分别连接电阻R1的第二端、电阻R2的第二端、电阻R3的第二端、电阻R4的第二端、电阻R5的第二端、电阻R6的第二端、电阻R7的第二端及电阻R8的第二端，电容C5的第二端、电容C6的第二端、电容C7的第二端、电容C8的第二端、电容C9的第二端、电容C10的第二端、电容C11的第二端及电容C12的第二端共接于地。其中，RS232电平转换芯片U1可以是HIN213ECA系列或其他的RS232收发器。

本实施例所提供的电平转换模块400中的RS232电平转换芯片U1可采用外部输入的5V/3.3V直流电源或进行驱动。

因此，结合本发明第一实施例和第二实施例可知，电平转换模块400可支持5V、3.3V、12V等多种供电模式，这样能够更好地兼容多种供电电压类型的芯片模块。

实施例三：

图9示出了本发明第三实施例提供的串口测试装置中的电平转换模块的示例电路结构，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分，详述如下：

当电平转换模块400支持RS485串口协议时，电平转换模块400包括：

电容C1、比较器U7、肖特基二极管D1、电阻R13、电容C5、电阻R27、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电容C2、RS485收发芯片U9、电容C9、电阻R19及电阻R23；

电容C1的第一端与比较器U7的正电源端和输出端共接于+5V直流电源VCC5，比较器U7的同相输入端连接UART控制模块200的参考电压端VREF，肖特基二极管D1的阳极与电阻R13的第一端、电容C5的第一端及电阻R27的第一端共接于比较器U7的反相输入端，肖特基二极管D1的阴极与电阻R13的第二端及RS485收发芯片U9的差分输入脚DI共接于UART控制模块200的信号发送端TXD，电容C5的第二端与电阻R27的第二端共接于地，电阻R14的第一端连接+5V直流电源VCC5，电阻R14的第二端与电阻R15的第一端及电阻R16的第一端共接于UART控制模块200的参考电压端VREF，电阻R16的第二端接地，电阻R15的第二端与比较器U7的输出端、电容C2的第一端、RS485收发芯片U9的高电平同相输入脚DE和高电平反相输入脚RE#共接并与串口300连接，电容C2的第二端接地，电阻R17连接于+5V直流电源VCC5与RS485收发芯片U9的信号接收脚RD之间，RS485收发芯片U9的信号接收脚RD还连接UART控制模块200的信号接收端RXD，RS485收发芯片U9的电源脚VCC连接+5V直流电源VCC5，电容C9连接于RS485收发芯片U9的电源脚VCC与地之间，电阻R19连接于RS485收发芯片U9的低电平脚B与地之间，电阻R23连接于RS485收发芯片U9的高电平脚A与+5V直流电源VCC5之间，RS485收发芯片U9的高电平脚A和低电平脚B还分别与串口300的第一信号脚PIN1和第二信号脚PIN2连接，RS485收发芯片U9的接地脚GND接地，RS485收发芯片U9的高电平脚A、低电平脚B、差分输入脚DI及信号接收脚RD分别为电平转换模块400的第一差分输出端TXP、第二差分输出端TXN、第一差分输入端RXP及第二差分输入端RXN。其中，RS485收发芯片U9可具体是型号为SN65HVD3082EDR或其他的RS485收发器。

由于RS485通讯模式属于半双工通讯，为了实现接收状态与发送状态的自动转换以省去手动设置的繁琐，所以本实施例采用上述的电平转换模块400实现RS485模式下的自动收发功能。

在现有的RS485接口电路中，由于在布线中存在分布电容和上下拉电阻的高阻状态，当串口与串口之间的测试总线从发送状态进入空闲状态时，测试总线并不能立即从状态“0”翻转为状态“1”，导致出现数据跳变的延时，且由于RS485驱动芯片的总线端从“写”状态切换至“读”状态的时间与控制端的切换时间存在偏差，这就会出现虽然RS485驱动芯片已切换为“读”状态，而测试总线的数据仍为“0”的情况，此时RS485驱动芯片会在瞬间读到一个数据“0”，并在信号接收端RXD反映出一个低电平毛刺信号，因此，现有的RS485接口电路无法实现零延时自动收发数据的功能。而在本实施例中，通过采用在电平转换模块400中采用电容C1、比较器U7、肖特基二极管D1、电阻R13、电容C5、电阻R27、电阻R14、电阻R15及电阻R16所构成的零延时子电路，在发送数据时，如果发送数据“0”，则与串口300相连的总线会输出“0”信号，而如果发送数据“1”，则总线会立即进入空闲状态并通过上下拉电阻翻转到状态“1”，从而实现了零延时自动收发数据的目的。

此外，在本实施例的实际应用过程中，当串口测试装置的串口的第一信号脚PIN1与第二信号脚PIN2之间未并联匹配电阻时，可以在RS485收发芯片U9的高电平脚A和低电平脚B之间并联一个匹配电阻以增强长距离下实现大波特率通讯传输的能力。

实施例四：

图10示出了本发明第四实施例提供的串口测试装置中的电平转换模块的示例电路结构，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分，详述如下：

当电平转换模块400支持RS485串口协议时，电平转换模块400包括：

电阻R39、电阻R40、NMOS管Q1、电阻R35、RS485收发芯片U13、电容C14、电阻R36及电阻R37；

电阻R39的第一端连接+5V直流电源VCC5，电阻R39的第二端与NMOS管Q1的漏极、RS485收发芯片U13的高电平同相输入脚DE和高电平反相输入脚RE#共接并与串口300连接，电阻R40的第一端连接UART控制模块200的请求信号负端RTS-，NMOS管Q1的源极接地，电阻R35的第一端连接+5V直流电源VCC5，电阻R35的第二端与RS485收发芯片U13的信号接收脚RD共接于UART控制模块200的信号接收端RXD，RS485收发芯片U13的差分输入脚DI连接UART控制模块200的信号发送端TXD，RS485收发芯片U13的电源脚VCC连接+5V直流电源VCC5，电容C14连接于RS485收发芯片U13的电源脚VCC与地之间，电阻R36连接于RS485收发芯片U13的低电平脚B与地之间，电阻R37连接于RS485收发芯片U13的高电平脚A与+5V直流电源VCC5之间，RS485收发芯片U13的高电平脚A和低电平脚B还分别与串口300的第一信号脚PIN1和第二信号脚PIN2连接，RS485收发芯片U13的接地脚GND接地，RS485收发芯片U13的高电平脚A、低电平脚B、差分输入脚DI及信号接收脚RD分别为电平转换模块400的第一差分输出端TXP、第二差分输出端TXN、第一差分输入端RXP及第二差分输入端RXN。其中，RS485收发芯片U13可具体是型号为SN65176BDR或其他的RS485收发器。

本实施例所提供的电平转换模块400是通过UART控制模块200对是否存在待发送数据进行判断并实现收发模式的切换，整个电平转换模块400由UART控制模块200的信号发送端TXD所输出的信号控制收发模式的切换，所以需要由电阻R39、电阻R40及NMOS管Q1组成的反相电路对UART控制模块200请求信号负端RTS-所输出的RTS（Request to Send，请求发送）信号进行反相处理，从而使电平转换模块400能够实现自动收发功能。

此外，在本实施例的实际应用过程中，当串口测试装置的串口的第一信号脚PIN1与第二信号脚PIN2之间未并联匹配电阻时，可以在RS485收发芯片U13的高电平脚A和低电平脚B之间并联一个匹配电阻以增强长距离下实现大波特率通讯传输的能力。

实施例五：

图11示出了本发明第五实施例提供的串口测试装置中的电平转换模块的示例电路结构，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分，详述如下：

当电平转换模块400支持RS485串口协议时，电平转换模块400包括：

电阻R50、电阻R35、RS485收发芯片U13、电容C14、电阻R36及电阻R37；

电阻R50的第一端连接UART控制模块200的请求信号负端RTS-，电阻R50的第二端与RS485收发芯片U13的高电平同相输入脚DE和高电平反相输入脚RE#共接并与串口300连接，电阻R35的第一端连接+5V直流电源VCC5，电阻R35的第二端与RS485收发芯片U13的信号接收脚RD共接于UART控制模块200的信号接收端RXD，RS485收发芯片U13的差分输入脚DI连接UART控制模块200的信号发送端TXD，RS485收发芯片U13的电源脚VCC连接+5V直流电源VCC5，电容C14连接于RS485收发芯片U13的电源脚VCC与地之间，电阻R36连接于RS485收发芯片U13的低电平脚B与地之间，电阻R37连接于RS485收发芯片U13的高电平脚A与+5V直流电源VCC5之间，RS485收发芯片U13的高电平脚A和低电平脚B还分别与串口300的第一信号脚PIN1和第二信号脚PIN2连接，RS485收发芯片U13的接地脚GND接地，RS485收发芯片U13的高电平脚A、低电平脚B、差分输入脚DI及信号接收脚RD分别为电平转换模块400的第一差分输出端TXP、第二差分输出端TXN、第一差分输入端RXP及第二差分输入端RXN。其中，RS485收发芯片U13可具体是型号为SN65176BDR或其他的RS485收发器。

本实施例所提供的电平转换模块400是通过UART控制模块200对是否存在待发送数据进行判断并实现收发模式的切换，整个电平转换模块400由UART控制模块200的请求信号负端RTS-所输出的RTS信号控制收发模式的切换，所以只需要通过电阻R50从UART控制模块200的请求信号负端RTS-引入RTS信号即可，从而使电平转换模块400能够实现自动收发功能。

实施例六：

图12示出了本发明第五实施例提供的串口测试装置中的电平转换模块的示例电路结构，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分，详述如下：

当电平转换模块400支持RS485串口协议时，电平转换模块400包括：

电阻R17、RS485收发芯片U9、电容C9、电阻R19、电阻R23及电阻R45；

电阻R17的第一端连接+5V直流电源VCC5，电阻R17的第二端与RS485收发芯片U9的信号接收脚RD共接于UART控制模块200的信号接收端RXD，RS485收发芯片U9的高电平同相输入脚DE与高电平反相输入脚RE#共接并与串口300连接，RS485收发芯片U9的差分输入脚DI连接UART控制模块200的信号发送端TXD，RS485收发芯片U9的电源脚VCC连接+5V直流电源VCC5，电容C9连接于RS485收发芯片U9的电源脚VCC与地之间，电阻R19连接于RS485收发芯片U9的低电平脚B与地之间，电阻R45连接于RS485收发芯片U9的高电平脚A与低电平脚B之间，电阻R23连接于RS485收发芯片U9的高电平脚A与+5V直流电源VCC5之间，RS485收发芯片U9的高电平脚A和低电平脚B还分别与串口300的第一信号脚PIN1和第二信号脚PIN2连接，RS485收发芯片U9的接地脚GND接地，RS485收发芯片U9的高电平脚A、低电平脚B、差分输入脚DI及信号接收脚RD分别为电平转换模块400的第一差分输出端TXP、第二差分输出端TXN、第一差分输入端RXP及第二差分输入端RXN。其中，RS485收发芯片U9可具体是型号为SN65HVD3082EDR的RS485收发器。

本实施例所提供的电平转换模块400是通过UART控制模块的信号发送端TXD控制RS485收发芯片U9实现收发模式切换的，当不发送数据或者发送数据为“1”时，总线进入监听状态，并通过上下拉电阻将总线的空闲状态置为“1”，由于总线平时都是处于监听状态，所以在总线空闲的任意时刻都可以由总线上的任一设备发起数据传输以达到自动收发的目的。

在本发明实施例中，对应图2所示的驱动模块500，驱动模块500的内部结构如图13所示，驱动模块500包括：

六脚排针JP2、电阻R40及电阻R41；

六脚排针JP2的1脚和2脚均空接，六脚排针JP2的3脚与电阻R40的第一端分别连接电平转换模块400的第一差分输出端TXP和第二差分输出端TXN，电阻R40的第二端连接六脚排针JP2的5脚，六脚排针JP2的4脚与电阻R41的第一端分别连接电平转换模块400的第一差分输入端RXP和第二差分输入端RXN，电阻R41的第二端连接六脚排针JP2的6脚。

在实际现场应用中，当串口测试装置采用驱动模块500实现终端电阻匹配以提升长距离通讯的质量时，可以通过两个短路帽对驱动模块500进行跳线选择，其中一个短路帽将六脚排针JP2的3脚和5脚短路，另一个短路帽则将六脚排针JP2的4脚和6脚短路，进而使驱动模块500发挥上述提升长距离通讯质量的作用，且能够增强串口测试装置对多节点负载的驱动能力。

在本发明实施例中，通过采用包括支持RS232串口协议、RS422串口协议或RS485串口协议的电平转换模块的串口测试装置，能够兼容不同类型的接口芯片和不同的串口设备，且在支持RS422串口协议或RS485串口协议时达到了长距离实现大波特率通讯的目的。此外，通过在串口测试装置中增加驱动模块或者在测试线缆的两端各并联一终端匹配电阻，可增强串口测试装置对多节点负载的驱动能力。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种串口测试装置，包括主处理模块、一个或多个UART控制模块及多个串口，所述主处理模块对通讯数据进行分析处理；所述UART控制模块与所述主处理模块连接，用于解析串口协议并以TTL电平接口标准进行异步数据传输；所述串口作为通讯连接端口，并用于与外部的被测设备或者所述串口测试装置的其他串口连接以进行串口通讯检测；其特征在于，所述串口测试装置还包括一个或多个电平转换模块；所述电平转换模块连接于一个所述UART控制模块与多个所述串口之间，所述电平转换模块用于将所述UART控制模块输出的TTL电平或COM电平转换为基于RS232串口协议、RS422串口协议或者RS485串口协议的电平后输出至所述串口。

2.如权利要求1所述的串口测试装置，其特征在于，当所述电平转换模块支持RS232串口协议时，所述电平转换模块包括：

电容C1、RS232电平转换芯片U1、电容C2、二极管D1、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11及二极管D2；

所述电容C1的第一端与所述RS232电平转换芯片U1的第一电源端共接于+5V直流电源，所述电容C1的第二端接地，所述二极管D1的阳极连接+12V直流电源，所述二极管D1的阴极与所述电容C2的第一端共接于所述RS232电平转换芯片U1的第二电源端，所述RS232电平转换芯片U1的第一逻辑接收输出端、第二逻辑接收输出端、第三逻辑接收输出端、第四逻辑接收输出端、第五逻辑接收输出端、第一逻辑发送输入端、第二逻辑发送输入端及第三逻辑发送输入端连接所述UART控制模块，所述RS232电平转换芯片U1的接地端接地，所述RS232电平转换芯片U1的第一逻辑接收输入端、第二逻辑接收输入端、第三逻辑接收输入端、第四逻辑接收输入端、第五逻辑接收输入端、第一逻辑发送输出端、第二逻辑发送输出端及第三逻辑发送输出端连接所述串口，所述电容C3的第一端、所述电容C4的第一端、所述电容C5的第一端、所述电容C6的第一端、所述电容C7的第一端、所述电容C8的第一端、所述电容C9的第一端及所述电容C10的第一端分别连接所述RS232电平转换芯片U1的第一逻辑接收输入端、第二逻辑接收输入端、第三逻辑接收输入端、第四逻辑接收输入端、第五逻辑接收输入端、第一逻辑发送输出端、第二逻辑发送输出端及第三逻辑发送输出端，所述电容C3的第二端、所述电容C4的第二端、所述电容C5的第二端、所述电容C6的第二端、所述电容C7的第二端、所述电容C8的第二端、所述电容C9的第二端及所述电容C10的第二端共接于地，所述电容C11的第一端与所述二极管D2的阳极共接于所述RS232电平转换芯片U1的负电源端，所述电容C11的第二端接地，所述二极管D2的阴极连接-12V直流电源。

3.如权利要求1所述的串口测试装置，其特征在于，当电平转换模块400支持RS232串口协议时，电平转换模块400包括：

RS232电平转换芯片U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、电容C12及电容C13；

所述RS232电平转换芯片U1的第一逻辑接收输出端、第二逻辑接收输出端、第三逻辑接收输出端、第四逻辑接收输出端、第五逻辑接收输出端、第一逻辑发送输入端、第二逻辑发送输入端及第三逻辑发送输入端连接所述UART控制模块，所述RS232电平转换芯片U1的第一逻辑接收输入端、第二逻辑接收输入端、第三逻辑接收输入端、第四逻辑接收输入端、第五逻辑接收输入端、第一逻辑发送输出端、第二逻辑发送输出端及第三逻辑发送输出端分别连接所述电阻R1的第一端、所述电阻R2的第一端、所述电阻R3的第一端、所述电阻R4的第一端、所述电阻R5的第一端、所述电阻R6的第一端、所述电阻R7的第一端及所述电阻R8的第一端，所述电阻R1的第二端、所述电阻R2的第二端、所述电阻R3的第二端、所述电阻R4的第二端、所述电阻R5的第二端、所述电阻R6的第二端、所述电阻R7的第二端及所述电阻R8的第二端连接所述串口，所述RS232电平转换芯片U1的内电源正端和内电源负端分别连接所述电容C1的第一端和所述电容C2的第一端，所述电容C1的第二端与所述RS232电平转换芯片U1的电源端、所述电阻R9的第一端及所述电容C13的第一端共接于直流电源，所述RS232电平转换芯片U1的第四逻辑发送输入端、使能端及关机控制端共接于所述电阻R9的第二端，所述电容C2的第二端和所述电容C13的第二端均接地，所述电容C3连接于所述RS232电平转换芯片U1的第一电容正端和第一电容负端之间，所述电容C4连接于所述RS232电平转换芯片U1的第二电容正端和第二电容负端之间，所述RS232电平转换芯片U1的接地端接地，所述电容C5的第一端、所述电容C6的第一端、所述电容C7的第一端、所述电容C8的第一端、所述电容C9的第一端、所述电容C10的第一端、所述电容C11的第一端及所述电容C12的第一端分别连接所述电阻R1的第二端、所述电阻R2的第二端、所述电阻R3的第二端、所述电阻R4的第二端、所述电阻R5的第二端、所述电阻R6的第二端、所述电阻R7的第二端及所述电阻R8的第二端，所述电容C5的第二端、所述电容C6的第二端、所述电容C7的第二端、所述电容C8的第二端、所述电容C9的第二端、所述电容C10的第二端、所述电容C11的第二端及所述电容C12的第二端共接于地。

4.如权利要求1所述的串口测试装置，其特征在于，当所述电平转换模块支持RS485串口协议时，所述电平转换模块包括：

电容C1、比较器U7、肖特基二极管D1、电阻R13、电容C5、电阻R27、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电容C2、RS485收发芯片U9、电容C9、电阻R19及电阻R23；

所述电容C1的第一端与所述比较器U7的正电源端和输出端共接于+5V直流电源，所述比较器U7的同相输入端连接所述UART控制模块的参考电压端，所述肖特基二极管D1的阳极与所述电阻R13的第一端、所述电容C5的第一端及所述电阻R27的第一端共接于所述比较器U7的反相输入端，所述肖特基二极管D1的阴极与所述电阻R13的第二端及所述RS485收发芯片U9的差分输入脚共接于所述UART控制模块的信号发送端，所述电容C5的第二端与所述电阻R27的第二端共接于地，所述电阻R14的第一端连接+5V直流电源，所述电阻R14的第二端与所述电阻R15的第一端及所述电阻R16的第一端共接于所述UART控制模块的参考电压端，所述电阻R16的第二端接地，所述电阻R15的第二端与所述比较器U7的输出端、所述电容C2的第一端、所述RS485收发芯片U9的高电平同相输入脚和高电平反相输入脚共接并与所述串口连接，所述电容C2的第二端接地，所述电阻R17连接于+5V直流电源与所述RS485收发芯片U9的信号接收脚之间，所述RS485收发芯片U9的信号接收脚还连接所述UART控制模块的信号接收端，所述RS485收发芯片U9的电源脚连接+5V直流电源，所述电容C9连接于所述RS485收发芯片U9的电源脚与地之间，所述电阻R19连接于所述RS485收发芯片U9的低电平脚与地之间，所述电阻R23连接于所述RS485收发芯片U9的高电平脚与+5V直流电源之间，所述RS485收发芯片U9的高电平脚和低电平脚还分别与所述串口的第一信号脚和第二信号脚连接，所述RS485收发芯片U9的接地脚接地，所述RS485收发芯片U9的高电平脚、低电平脚、差分输入脚及信号接收脚分别为所述电平转换模块的第一差分输出端、第二差分输出端、第一差分输入端及第二差分输入端。

5.如权利要求1所述的串口测试装置，其特征在于，当所述电平转换模块支持RS485串口协议时，所述电平转换模块包括：

电阻R39、电阻R40、NMOS管Q1、电阻R35、RS485收发芯片U13、电容C14、电阻R36及电阻R37；

所述电阻R39的第一端连接+5V直流电源，所述电阻R39的第二端与所述NMOS管Q1的漏极、所述RS485收发芯片U13的高电平同相输入脚和高电平反相输入脚共接并与所述串口连接，所述电阻R40的第一端连接所述UART控制模块的请求信号负端，所述NMOS管Q1的源极接地，所述电阻R35的第一端连接+5V直流电源，所述电阻R35的第二端与所述RS485收发芯片U13的信号接收脚共接于所述UART控制模块的信号接收端，所述RS485收发芯片U13的差分输入脚连接所述UART控制模块的信号发送端，所述RS485收发芯片U13的电源脚连接+5V直流电源，所述电容C14连接于所述RS485收发芯片U13的电源脚与地之间，所述电阻R36连接于所述RS485收发芯片U13的低电平脚与地之间，所述电阻R37连接于所述RS485收发芯片U13的高电平脚与+5V直流电源之间，所述RS485收发芯片U13的高电平脚和低电平脚还分别与所述串口的第一信号脚和第二信号脚连接，所述RS485收发芯片U13的接地脚接地，所述RS485收发芯片U13的高电平脚、低电平脚、差分输入脚及信号接收脚分别为所述电平转换模块的第一差分输出端、第二差分输出端、第一差分输入端及第二差分输入端。

6.如权利要求1所述的串口测试装置，其特征在于，当所述电平转换模块支持RS485串口协议时，所述电平转换模块包括：

电阻R50、电阻R35、RS485收发芯片U13、电容C14、电阻R36及电阻R37；

所述电阻R50的第一端连接所述UART控制模块的请求信号负端，所述电阻R50的第二端与所述RS485收发芯片U13的高电平同相输入脚和高电平反相输入脚共接并与所述串口连接，所述电阻R35的第一端连接+5V直流电源，所述电阻R35的第二端与所述RS485收发芯片U13的信号接收脚共接于所述UART控制模块的信号接收端，所述RS485收发芯片U13的差分输入脚连接所述UART控制模块的信号发送端，所述RS485收发芯片U13的电源脚连接+5V直流电源，所述电容C14连接于所述RS485收发芯片U13的电源脚与地之间，所述电阻R36连接于所述RS485收发芯片U13的低电平脚与地之间，所述电阻R37连接于所述RS485收发芯片U13的高电平脚与+5V直流电源之间，所述RS485收发芯片U13的高电平脚和低电平脚还分别与所述串口的第一信号脚和第二信号脚连接，所述RS485收发芯片U13的接地脚接地，所述RS485收发芯片U13的高电平脚、低电平脚、差分输入脚及信号接收脚分别为所述电平转换模块的第一差分输出端、第二差分输出端、第一差分输入端及第二差分输入端。

7.如权利要求1所述的串口测试装置，其特征在于，当所述电平转换模块支持RS485串口协议时，所述电平转换模块包括：

电阻R17、RS485收发芯片U9、电容C9、电阻R19、电阻R23及电阻R45；

所述电阻R17的第一端连接+5V直流电源，所述电阻R17的第二端与所述RS485收发芯片U9的信号接收脚共接于所述UART控制模块的信号接收端，所述RS485收发芯片U9的高电平同相输入脚与高电平反相输入脚共接并与所述串口连接，所述RS485收发芯片U9的差分输入脚连接所述UART控制模块的信号发送端，所述RS485收发芯片U9的电源脚连接+5V直流电源，所述电容C9连接于所述RS485收发芯片U9的电源脚与地之间，所述电阻R19连接于所述RS485收发芯片U9的低电平脚与地之间，所述电阻R45连接于所述RS485收发芯片U9的高电平脚与低电平脚之间，所述电阻R23连接于所述RS485收发芯片U9的高电平脚与+5V直流电源之间，所述RS485收发芯片U9的高电平脚和低电平脚还分别与所述串口的第一信号脚和第二信号脚连接，所述RS485收发芯片U9的接地脚接地，所述RS485收发芯片U9的高电平脚、低电平脚、差分输入脚及信号接收脚分别为所述电平转换模块的第一差分输出端、第二差分输出端、第一差分输入端及第二差分输入端。

8.如权利要求4至7任一项所述的串口测试装置，其特征在于，所述串口测试装置还包括多个驱动模块，所述驱动模块与所述电平转换模块连接，所述驱动模块用于为所述电平转换模块进行终端电阻匹配。

9.如权利要求8所述的串口测试治具，其特征在于，所述驱动模块包括：

六脚排针JP2、电阻R40及电阻R41；

所述六脚排针JP2的1脚和2脚均空接，所述六脚排针JP2的3脚与所述电阻R40的第一端分别连接所述电平转换模块的第一差分输出端和第二差分输出端，所述电阻R40的第二端连接所述六脚排针JP2的5脚，所述六脚排针JP2的4脚与所述电阻R41的第一端分别连接所述电平转换模块的第一差分输入端和第二差分输入端，所述电阻R41的第二端连接所述六脚排针JP2的6脚。

10.如权利要求4至7任一项所述的串口测试装置，其特征在于，所述串口测试装置的串口与被测设备的串口之间连接有预设长度的测试线缆，所述串口测试装置的串口的第一信号脚、第二信号脚、第三信号脚及第四信号脚分别通过所述测试线缆连接所述被测设备的串口的第一信号脚、第二信号脚、第三信号脚及第四信号脚，所述串口测试装置的串口的第一信号脚、第二信号脚、第三信号脚及第四信号脚分别对应连接所述电平转换模块的第一差分输出端、第二差分输出端、第一差分输入端及第二差分输入端，且所述串口测试装置的串口的第一信号脚与第二信号脚并联有测试端匹配电阻R1，所述在被测设备的串口的第一信号脚和第二信号脚之间并联有被测端匹配电阻R2，所述测试端匹配电阻R1与所述被测端匹配电阻R2的阻值相同。