CN104572555A - 可重构自适应接口电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可重构自适应接口电路。它包括FPGA可重构接口电路、QSPI？Flash存储器电路、数字隔离电路、数字复用/解复用电路、CAN收发器电路、RS-485收发器电路、RS-232收发器电路、RS-422收发器电路、模拟复用/解复用电路、接口连接器及保护电路和隔离电源电路。本发明解决了现有工业控制模块难以在节省接口空间的同时支持多种接口通讯协议的问题，提供了一种可重构自适应接口电路，在一个接口上支持四种类型的接口通讯协议，且能自动识别通讯协议，不需要人为的干预，既方便操作又减少了误操作的概率。

Description

可重构自适应接口电路
技术领域
本发明属于电子技术领域，涉及一种可重构自适应接口电路。
背景技术
在工业控制应用领域，各控制模块之间通讯使用得比较多的通讯接口有CAN、RS-422、RS485和RS-232等，不同的用户和不同的应用现场会具体选择使用不同的通讯接口。这就造成当前工业控制模块接口电路的设计呈现两种现状：（1）每个控制模块产品只设计一种或两种固定的通讯接口，同时设计多种控制模块产品来适应要求不同通讯接口的应用，这种设计方案增加了控制模块产品的种类；（2）为了减少控制模块产品的种类，在每个控制模块上同时实现多个接口来支持多种通讯，在具体的应用现场，选择使用一种或两种接口，这种设计方案会造成较大的接口浪费。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种可重构自适应接口电路。
为解决上述技术问题，本发明所采取的具体技术方案是：
可重构自适应接口电路包括FPGA可重构接口电路、QSPI Flash存储器电路、数字隔离电路、数字复用/解复用电路、CAN收发器电路、RS-485收发器电路、RS-232收发器电路、RS-422收发器电路、模拟复用/解复用电路、接口连接器及保护电路和隔离电源电路；
QSPI Flash存储器电路与FPGA可重构接口电路的多功能MIO端口信号连接，数字隔离电路的一端与FPGA可重构接口电路的可编程逻辑IO端口信号连接，数字隔离电路的另一端与数字复用/解复用电路、模拟复用/解复用电路和接口连接器及保护电路连接，数字隔离电路的隔离电源引脚和地引脚与隔离电源电路输出的隔离电源和地连接，数字复用/解复用电路的电源引脚和地引脚与隔离电源电路输出的隔离电源和地连接，CAN收发器电路的一端与数字复用/解复用电路连接，CAN收发器电路的另一端与模拟复用/解复用电路连接，CAN收发器电路的电源引脚和地引脚与隔离电源电路输出的隔离电源和地连接，RS-485收发器电路的一端与数字复用/解复用电路连接，RS-485收发器电路的另一端与模拟复用/解复用电路连接，RS-485收发器电路的电源引脚和地引脚与隔离电源电路输出的隔离电源和地连接，RS-232收发器电路的一端与数字复用/解复用电路连接，RS-232收发器电路的另一端与模拟复用/解复用电路连接，RS-232收发器电路的电源引脚和地引脚与隔离电源电路输出的隔离电源和地连接，RS-422收发器电路的一端与数字复用/解复用电路连接，RS-422收发器电路的另一端与模拟复用/解复用电路连接，RS-422收发器电路的电源引脚和地引脚与隔离电源电路输出的隔离电源和地连接，模拟复用/解复用电路的电源引脚和地引脚与隔离电源电路输出的隔离电源和地连接，接口连接器及保护电路的一端与模拟复用/解复用电路和数字隔离电路连接，接口连接器及保护电路的另一端与隔离电源电路输出的隔离电源和地连接；
所述的FPGA可重构接口电路采用Xilinx公司的型号为XC7Z020的芯片U1；
所述的QSPI Flash存储器电路包括Spansion公司的型号为S25FL128S的QSPI Flash存储器芯片U2、电容C1和电容C2；U2的第16引脚与U1的MIO6引脚连接，U2的第7引脚与U1的MIO1引脚连接，U2的第15引脚与U1的MIO2引脚连接，U2的第8引脚与U1的MIO3引脚连接，U2的第9引脚与U1的MIO4引脚连接，U2的第1引脚与U1的MIO5引脚连接；U2的第2引脚同时与电容C1的第1引脚和+3.3V电源连接，电容C1的第2引脚与地连接，U2的第14引脚同时与电容C2的第1引脚和+3.3V电源连接，电容C2的第2引脚与地连接，U2的第10引脚与地连接；
所述的数字隔离电路包括AD公司的型号为ADuM1401的数字隔离芯片U3与U4、电容C3、电容C4、电容C5和电容C6；U3的第14引脚与U1的PL_IO0引脚连接，U3的第13引脚与U1的PL_IO1引脚连接，U3的第12引脚与U1的PL_IO2引脚连接，U3的第11引脚与U1的PL_IO7引脚连接；U3的第16引脚同时与电容C3的第1引脚和+3.3V电源连接，电容C3的第2引脚与地连接，U3的第15引脚与地连接，U3的第9引脚与地连接，U3的第10引脚与+3.3V电源连接；U3的第3引脚同时与接口连接器X1的第1引脚和电阻R14的第1引脚连接，U3的第4引脚同时与接口连接器X1的第2引脚和电阻R13的第1引脚连接，U3的第5引脚同时与接口连接器X1的第3引脚和电阻R12的第1引脚连接，U3的第6引脚同时与RS-485收发器U7的第2引脚、第3引脚和电阻R3的第2引脚连接；U3的第1引脚同时与电容C4的第1引脚和隔离电源信号VDD3V3_ISO连接，电容C4的第2引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U3的第2引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U3的第7引脚与隔离电源信号VDD3V3_ISO连接，U3的第8引脚与隔离地信号GND_ISO连接；U4的第3引脚与U1的PL_IO3引脚连接，U4的第4引脚与U1的PL_IO4引脚连接，U4的第5引脚与U1的PL_IO5引脚连接，U4的第6引脚与U1的PL_IO6引脚连接；U4的第1引脚同时与电容C5的第1引脚和+3.3V电源连接，电容C5的第2引脚与地连接，U4的第2引脚与地连接，U4的第8引脚与地连接，U4的第7引脚与+3.3V电源连接；U4的第14引脚同时与数字复用/解复用器U5的第14引脚、模拟复用/解复用器U11的第11引脚和第15引脚连接，U4的第13引脚同时与数字复用/解复用器U5的第2引脚、模拟复用/解复用器U11的第12引脚和第14引脚连接，U4的第12引脚与数字复用/解复用器U5的第7引脚连接，U4的第11引脚与数字复用/解复用器U5的第9引脚连接；U4的第16引脚同时与电容C6的第1引脚和隔离电源信号VDD3V3_ISO连接，电容C6的第2引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U4的第15引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U4的第10引脚与隔离电源信号VDD3V3_ISO连接，U4的第9引脚与隔离地信号GND_ISO连接；
所述的数字复用/解复用电路包括TI公司的型号为SN74CB3T3253的数字复用/解复用器芯片U5和电容C7；U5的第14引脚同时与U4的第14引脚、模拟复用/解复用器U11的第11引脚和第15引脚连接，U5的第2引脚同时与U4的第13引脚、模拟复用/解复用器U11的第12引脚和第14引脚连接；U5的第7引脚与U4的第12引脚连接，U5的第9引脚与U4的第11引脚连接，U5的第1引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U5的第15引脚与隔离地信号GND_ISO连接；U5的第6引脚与CAN收发器U6的第1引脚连接，U5的第5引脚与RS-485收发器U7的第4引脚连接，U5的第4引脚与RS-232收发器U8的第11引脚连接，U5的第3引脚与RS-422发送器U9的第1引脚连接，U5的第10引脚与CAN收发器U6的第4引脚连接，U5的第11引脚与RS-485收发器U7的第1引脚连接，U5的第12引脚与RS-232收发器U8的第12引脚连接，U5的第13引脚与RS-422接收器U10的第3引脚连接；U5的第16引脚同时与电容C7的第1引脚和隔离电源信号VDD3V3_ISO连接，电容C7的第2引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U5的第8引脚与隔离地信号GND_ISO连接；
所述的CAN收发器电路包括TI公司的型号为SN65HVD230D的CAN收发器芯片U6、电容C8、电阻R1和电阻R2；U6的第1引脚与U5的第6引脚连接，U6的第4引脚与U5的第10引脚连接；U6的第3引脚同时与电容C8的第2引脚和隔离电源信号VDD3V3_ISO连接，电容C8的第1引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U6的第2引脚与隔离地信号GND_ISO连接；U6的第8引脚与电阻R1的第1引脚连接，电阻R1的第2引脚与隔离地信号GND_ISO连接, U6的第7引脚同时与电阻R2的第1引脚和模拟复用/解复用器U11的第6引脚连接，U6的第6引脚同时与电阻R2的第2引脚和模拟复用/解复用器U11的第20引脚连接；
所述的RS-485收发器电路包括TI公司的型号为SN65HVD72的RS-485收发器芯片U7、电容C9、电阻R3和电阻R4；U7的第1引脚与U5的第11引脚连接，U7的第4引脚与U5的第5引脚连接，U7的第2引脚同时与U7的第3引脚、电阻R3的第2引脚和U3的第6引脚连接；U7的第8引脚同时与电容C9的第1引脚和隔离电源信号VDD3V3_ISO连接，电容C9的第2引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U7的第5引脚与隔离地信号GND_ISO连接；U7的第6引脚同时与电阻R4的第2引脚和模拟复用/解复用器U11的第7引脚连接，U7的第7引脚同时与电阻R4的第1引脚和模拟复用/解复用器U11的第19引脚连接；
所述的RS-232收发器电路包括MAXIM公司的型号为MAX3232的RS-232收发器芯片U8、电容C10、电容C11、电容C12、电容C13和电容C14；U8的第11引脚与U5的第4引脚连接，U8的第12引脚与U5的第12引脚连接，U8的第13引脚与模拟复用/解复用器U11的第18引脚连接，U8的第14引脚与模拟复用/解复用器U11的第8引脚连接；U8的第1引脚与电容C10的第1引脚连接，U8的第3引脚与电容C10的第2引脚连接，U8的第4引脚与电容C11的第1引脚连接，U8的第5引脚与电容C11的第2引脚连接，U8的第2引脚与电容C13的第2引脚连接，电容C13的第1引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U8的第6引脚与电容C14的第2引脚连接，电容C14的第1引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U8的第16引脚同时与电容C12的第1引脚和隔离电源信号VDD3V3_ISO连接，电容C12的第2引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U8的第15引脚与隔离地信号GND_ISO连接；
所述的RS-422收发器电路包括MAXIM公司的型号为MAX3030E的RS-422发送器芯片U9、MAXIM公司的型号为MAX3096的RS-422接收器芯片U10、电容C15、电容C16、电阻R5、电阻R6和电阻R7；U9的第1引脚与U5的第3引脚连接，U9的第2引脚与模拟复用/解复用器U11的第9引脚连接，U9的第3引脚与模拟复用/解复用器U11的第17引脚连接；U9的第4引脚与隔离电源信号VDD3V3_ISO连接，U9的第12引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U9的第7引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U9的第9引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U9的第8引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U9的第15引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U9的第16引脚同时与电容C15的第1引脚和隔离电源信号VDD3V3_ISO连接，电容C15的第2引脚与隔离地信号GND_ISO连接；U10的第3引脚与U5的第13引脚连接，U10的第2引脚同时与电阻R5的第2引脚、电阻R6的第1引脚和接口连接器及保护电路中的电阻R10的第1引脚连接，电阻R5的第1引脚与隔离电源信号VDD3V3_ISO连接，U10的第1引脚同时与电阻R6的第2引脚、电阻R7的第1引脚和接口连接器及保护电路中的电阻R11的第1引脚连接，电阻R7的第2引脚与隔离地信号GND_ISO连接；U10的第4引脚与隔离电源信号VDD3V3_ISO连接，U10的第12引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U10的第8引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U10的第16引脚同时与电容C16的第1引脚和隔离电源信号VDD3V3_ISO连接，电容C16的第2引脚与隔离地信号GND_ISO连接；
所述的模拟复用/解复用电路包括MAXIM公司的型号为MAX14778的模拟复用/解复用器芯片U11、电容C17、电容C18、和电容C19；U11的第11引脚同时与U11的第15引脚、U5的第14引脚和U4的第14引脚连接，U11的第12引脚同时与U11的第14引脚、U5的第2引脚和U4的第13引脚连接；U11的第6引脚同时与U6的第7引脚和电阻R2的第1引脚连接，U11的第7引脚同时与U7的第6引脚和电阻R4的第2引脚连接，U11的第8引脚与U8的第14引脚连接，U11的第9引脚与U9的第2引脚连接，U11的第20引脚同时与U6的第6引脚和电阻R2的第2引脚连接，U11的第19引脚同时与U7的第7引脚和电阻R4的第1引脚连接，U11的第18引脚与U8的第13引脚连接，U11的第17引脚与U9的第3引脚连接；U11的第10引脚与隔离电源信号VDD3V3_ISO连接，U11的第16引脚与隔离电源信号VDD3V3_ISO连接，U11的第5引脚与接口连接器及保护电路中的电阻R8的第1引脚连接，U11的第1引脚与接口连接器及保护电路中的电阻R9的第1引脚连接；U11的第13引脚同时与电容C17的第1引脚和隔离电源信号VDD3V3_ISO连接，电容C17的第2引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U11的第3引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U11的第2引脚与电容C18的第1引脚连接，电容C18的第2引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U11的第4引脚与电容C19的第1引脚连接，电容C19的第2引脚与隔离地信号GND_ISO连接；
所述的接口连接器及保护电路包括ON Semiconductor公司的型号为NUP2105L的总线保护器芯片U12和U13、接口连接器X1、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13和电阻R14；X1的第1引脚同时与U3的第3引脚和电阻R14的第1引脚连接，电阻R14的第2引脚与隔离电源信号VDD3V3_ISO连接，X1的第2引脚同时与U3的第4引脚和电阻R13的第1引脚连接，电阻R13的第2引脚与隔离电源信号VDD3V3_ISO连接，X1的第3引脚同时与U3的第5引脚和电阻R12的第1引脚连接，电阻R12的第2引脚与隔离电源信号VDD3V3_ISO连接，X1的第4引脚与隔离地信号GND_ISO连接；X1的第5引脚同时与U12的第1引脚和电阻R8的第2引脚连接，电阻R8的第1引脚与U11的第5引脚连接，X1的第6引脚同时与U12的第2引脚和电阻R9的第2引脚连接，电阻R9的第1引脚与U11的第1引脚连接，U12的第3引脚与隔离地信号GND_ISO连接；X1的第7引脚同时与U13的第1引脚和电阻R10的第2引脚连接，电阻R10的第1引脚同时与U10的第2引脚、电阻R5的第2引脚和电阻R6的第1引脚连接，X1的第8引脚同时与U13的第2引脚和电阻R11的第2引脚连接，电阻R11的第1引脚同时与U10的第1引脚、电阻R6的第2引脚和电阻R7的第1引脚连接，U13的第3引脚与隔离地信号GND_ISO连接；
所述的隔离电源电路包括TI公司的型号为DCP020505U的隔离DC/DC电源芯片U14、TI公司的型号为TPS62150的DC/DC电源芯片U15、电感器L1、电容C20、电容C21、电容C22、电容C23、电容C24、电阻R15、电阻R16和电阻R17；U14的第1引脚同时与电容C20的第1引脚和+5V电源连接，U14的第2引脚与地连接，U14的第3引脚与地连接，电容C20的第2引脚与地连接；U14的第12引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U14的第13引脚同时与电容C21的第2引脚、电容C22的第1引脚、U15的第11引脚、U15的第12引脚、U15的第10引脚和U15的第13引脚连接，电容C21的第1引脚与隔离地信号GND_ISO连接，电容C22的第2引脚与隔离地信号GND_ISO连接；U15的第9引脚与电容C23的第1引脚连接，电容C23的第2引脚与隔离地信号GND_ISO连接；U15的第8引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U15的第7引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U15的第17引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U15的第6引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U15的第15引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U15的第16引脚与隔离地信号GND_ISO连接；U15的第1引脚同时与U15的第2引脚、U15的第3引脚和电感器L1的第1引脚连接；电感器L1的第2引脚同时与U15的第14引脚、电阻R15的第2引脚、电阻R16的第1引脚、电容C24的第1引脚和隔离电源信号VDD3V3_ISO连接；U15的第4引脚与电阻R15的第1引脚连接，U15的第5引脚同时与电阻R16的第2引脚和电阻R17的第1引脚连接，电阻R17的第2引脚与隔离地信号GND_ISO连接；电容C24的第2引脚与隔离地信号GND_ISO连接；
本发明与现有技术相比具有的有益效果是：
(1)一个控制模块只需一个接口便能支持CAN、RS-422、RS485和RS-232四种通讯，在节省接口空间的同时也增加了产品的应用范围；
(2)接口电路能自动识别通讯协议，不需要人为的干预，既方便操作又减少了误操作的概率；
(3)通过FPGA动态可重构逻辑实现不同的接口通讯协议控制器，节省了逻辑和IO资源；
(4)接口电路跟主电路隔离，增加了在复杂工业现场的抗干扰能力。
附图说明
图1为可重构自适应接口电路框图；
图2为本发明的FPGA可重构接口电路模块示意图；
图3为本发明的QSPI Flash存储器电路模块示意图；
图4为本发明的数字隔离电路模块示意图；
图5为本发明的数字复用/解复用电路模块示意图；
图6为本发明的CAN收发器电路模块示意图；
图7为本发明的RS-485收发器电路模块示意图；
图8为本发明的RS-232收发器电路模块示意图；
图9为本发明的RS-422收发器电路模块示意图；
图10为本发明的模拟复用/解复用电路模块示意图；
图11为本发明的接口连接器及保护电路模块示意图；
图12为本发明的隔离电源电路模块示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1所示，可重构自适应接口电路包括FPGA可重构接口电路1-1、QSPI Flash存储器电路1-2、数字隔离电路1-3、数字复用/解复用电路1-4、CAN收发器电路1-5、RS-485收发器电路1-6、RS-232收发器电路1-7、RS-422收发器电路1-8、模拟复用/解复用电路1-9、接口连接器及保护电路1-10和隔离电源电路1-11。QSPI Flash存储器电路1-2与FPGA可重构接口电路1-1的多功能MIO端口信号连接，数字隔离电路1-3的一端与FPGA可重构接口电路1-1的可编程逻辑IO端口信号连接，数字隔离电路1-3的另一端与数字复用/解复用电路1-4、模拟复用/解复用电路1-9和接口连接器及保护电路1-10连接，数字隔离电路1-3的隔离电源引脚和地引脚与隔离电源电路1-11输出的隔离电源和地连接，数字复用/解复用电路1-4的电源引脚和地引脚与隔离电源电路1-11输出的隔离电源和地连接，CAN收发器电路1-5的一端与数字复用/解复用电路1-4连接，CAN收发器电路1-5的另一端与模拟复用/解复用电路1-9连接，CAN收发器电路1-5的电源引脚和地引脚与隔离电源电路1-11输出的隔离电源和地连接，RS-485收发器电路1-6的一端与数字复用/解复用电路1-4连接，RS-485收发器1-6电路的另一端与模拟复用/解复用电路1-9连接，RS-485收发器电路1-6的电源引脚和地引脚与隔离电源电路1-11输出的隔离电源和地连接，RS-232收发器电路1-7的一端与数字复用/解复用电路1-4连接，RS-232收发器电路1-7的另一端与模拟复用/解复用电路1-9连接，RS-232收发器电路1-7的电源引脚和地引脚与隔离电源电路1-11输出的隔离电源和地连接，RS-422收发器电路1-8的一端与数字复用/解复用电路1-4连接，RS-422收发器电路1-8的另一端与模拟复用/解复用电路1-9连接，RS-422收发器电路1-8的电源引脚和地引脚与隔离电源电路1-11输出的隔离电源和地连接，模拟复用/解复用电路1-9的电源引脚和地引脚与隔离电源电路1-11输出的隔离电源和地连接，接口连接器及保护电路1-10的一端与模拟复用/解复用电路1-9和数字隔离电路1-3连接，接口连接器及保护电路1-10的另一端与隔离电源电路1-11输出的隔离电源和地连接。
如图2所示，FPGA可重构接口电路主要由图中的U1构成，采用Xilinx公司的型号为XC7Z020的芯片，用于实现CAN控制器逻辑电路、UART控制器逻辑电路、接口类型的识别逻辑电路、接口电路的选通控制逻辑电路以及CAN控制器逻辑电路与UART控制器逻辑电路的动态可重构功能；由于XC7Z020功能比较多，其完整的电路比较复杂，图2只示意了跟本发明相关可重构接口电路部分；且XC7Z020逻辑部分的用户IO数量比较多，这里所列的PL_IO0- PL_IO7可在+3.3V供电的IO块中任意选择用户IO。
如图3所示，QSPI Flash存储器电路包括Spansion公司的型号为S25FL128S的QSPI Flash存储器芯片U2、电源引脚去耦电容C1和电源引脚去耦电容C2；QSPI Flash存储器芯片U2用于存储U1所需的软件代码和硬件逻辑代码，电容C1和电容C2的电容值都为0.1uF，用于对U2的电源引脚进行去耦，以消除高频噪声；U2的第16引脚与U1的MIO6引脚连接，为由U1产生的QSPI_SCK时钟信号；U2的第7引脚与U1的MIO1引脚连接，为由U1产生的QSPI_CS#控制信号，低电平有效；U2的第15引脚与U1的MIO2引脚连接，为双向的数据信号QSPI_IO0；U2的第8引脚与U1的MIO3引脚连接，为双向的数据信号QSPI_IO1；U2的第9引脚与U1的MIO4引脚连接，为双向的数据信号QSPI_IO2；U2的第1引脚与U1的MIO5引脚连接，为双向的数据信号QSPI_IO3；U2的第2引脚为核心电源供电引脚，同时与去耦电容C1的第1引脚和+3.3V电源连接，去耦电容C1的第2引脚与地连接；U2的第14引脚为IO电源供电引脚，同时与去耦电容C2的第1引脚和+3.3V电源连接，去耦电容C2的第2引脚与地连接，U2的第10引脚与地连接。
如图4所示，数字隔离电路包括AD公司的型号为ADuM1401的数字隔离芯片U3与U4、电源引脚去耦电容C3、电源引脚去耦电容C4、电源引脚去耦电容C5和电源引脚去耦电容C6，此电路的主要作用是隔离所有连接到外部接口电路的数字信号；U3的第14引脚与U1的PL_IO0引脚连接，U3的第13引脚与U1的PL_IO1引脚连接，U3的第12引脚与U1的PL_IO2引脚连接，这三个信号为连接到主电路的接口类型识别信号；U3的第11引脚与U1的PL_IO7引脚连接，为连接到主电路的RS-485收发器的收发方向控制信号；U3的第16引脚为主电路端的芯片电源引脚，同时与去耦电容C3的第1引脚和+3.3V电源连接，去耦电容C3的第2引脚与地连接，去耦电容C3的电容值为0.1uF；U3的第15引脚与地连接，U3的第9引脚与地连接，U3的第10引脚与+3.3V电源连接；U3的第3引脚同时与接口连接器X1的第1引脚和电阻R14的第1引脚连接，U3的第4引脚同时与接口连接器X1的第2引脚和电阻R13的第1引脚连接，U3的第5引脚同时与接口连接器X1的第3引脚和电阻R12的第1引脚连接，这三个信号为连接到隔离接口电路的接口类型识别信号；U3的第6引脚同时与RS-485收发器U7的第2引脚、第3引脚和电阻R3的第2引脚连接，为连接到隔离接口电路的RS-485收发器的收发方向控制信号；U3的第1引脚为隔离接口电路端的芯片电源引脚，同时与去耦电容C4的第1引脚和隔离电源信号VDD3V3_ISO连接，去耦电容C4的第2引脚与隔离地信号GND_ISO连接，去耦电容C4的电容值为0.1uF；U3的第2引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U3的第7引脚与隔离电源信号VDD3V3_ISO连接，U3的第8引脚与隔离地信号GND_ISO连接；U4的第3引脚与U1的PL_IO3引脚连接，U4的第4引脚与U1的PL_IO4引脚连接，这两个信号为连接到主电路的接口类型选择信号；U4的第5引脚与U1的PL_IO5引脚连接，为连接到主电路的串行通信发送数据信号TXD；U4的第6引脚与U1的PL_IO6引脚连接，为连接到主电路的串行通信接收数据信号RXD；U4的第1引脚为主电路端的芯片电源引脚，同时与去耦电容C5的第1引脚和+3.3V电源连接，去耦电容C5的第2引脚与地连接，去耦电容C5的电容值为0.1uF；U4的第2引脚与地连接，U4的第8引脚与地连接，U4的第7引脚与+3.3V电源连接；U4的第14引脚同时与数字复用/解复用器U5的第14引脚、模拟复用/解复用器U11的第11引脚和第15引脚连接，U4的第13引脚同时与数字复用/解复用器U5的第2引脚、模拟复用/解复用器U11的第12引脚和第14引脚连接，这两个信号为连接到隔离接口电路的接口类型选择信号；U4的第12引脚与数字复用/解复用器U5的第7引脚连接，为连接到隔离接口电路的串行通信发送数据信号TXD_ISO；U4的第11引脚与数字复用/解复用器U5的第9引脚连接，为连接到隔离接口电路的串行通信接收数据信号RXD_ISO；U4的第16引脚为隔离接口电路端的芯片电源引脚，同时与去耦电容C6的第1引脚和隔离电源信号VDD3V3_ISO连接，去耦电容C6的第2引脚与隔离地信号GND_ISO连接，去耦电容C6的电容值为0.1uF；U4的第15引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U4的第10引脚与隔离电源信号VDD3V3_ISO连接，U4的第9引脚与隔离地信号GND_ISO连接。
如图5所示，数字复用/解复用电路包括TI公司的型号为SN74CB3T3253的数字复用/解复用器芯片U5和去耦电容C7，去耦电容C7的电容值为0.1uF，此电路的主要作用是将主电路端只有一路的串行发送数据信号复用为隔离接口电路端的4路串行发送数据信号，并将隔离接口电路端的4路串行接收数据信号解复用为主电路端的1路串行接收数据信号；U5的第14引脚同时与U4的第14引脚、模拟复用/解复用器U11的第11引脚和第15引脚连接，U5的第2引脚同时与U4的第13引脚、模拟复用/解复用器U11的第12引脚和第14引脚连接，这两个信号为连接到隔离接口电路的接口类型选择信号；U5的第7引脚与U4的第12引脚连接，为连接到隔离接口电路的串行发送数据信号TXD_ISO；U5的第9引脚与U4的第11引脚连接，为连接到隔离接口电路的串行接收数据信号RXD_ISO；U5的第1引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U5的第15引脚与隔离地信号GND_ISO连接；U5的第6引脚与CAN收发器U6的第1引脚连接，为连接到CAN收发器的串行发送数据信号CAN_TXD；U5的第5引脚与RS-485收发器U7的第4引脚连接，为连接到RS-485收发器的串行发送数据信号485_TXD；U5的第4引脚与RS-232收发器U8的第11引脚连接，为连接到RS-232收发器的串行发送数据信号232_TXD；U5的第3引脚与RS-422发送器U9的第1引脚连接，为连接到RS-422收发器的串行发送数据信号422_TXD；U5的第10引脚与CAN收发器U6的第4引脚连接，为连接到CAN收发器的串行接收数据信号CAN_RXD；U5的第11引脚与RS-485收发器U7的第1引脚连接，为连接到RS-485收发器的串行接收数据信号485_RXD；U5的第12引脚与RS-232收发器U8的第12引脚连接，为连接到RS-232收发器的串行接收数据信号232_RXD；U5的第13引脚与RS-422接收器U10的第3引脚连接，为连接到RS-422收发器的串行接收数据信号422_RXD；U5的第16引脚为芯片电源引脚，同时与去耦电容C7的第1引脚和隔离电源信号VDD3V3_ISO连接，去耦电容C7的第2引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U5的第8引脚与隔离地信号GND_ISO连接。
如图6所示，CAN收发器电路包括TI公司的型号为SN65HVD230D的CAN收发器芯片U6、去耦电容C8、电阻R1和电阻R2，去耦电容C8的电容值为0.1uF，电阻R1的值为1K欧姆，电阻R2的值为120欧姆，此电路的主要作用是实现CAN接口的物理层协议；U6的第1引脚与U5的第6引脚连接，为连接到CAN收发器的串行发送数据信号CAN_TXD；U6的第4引脚与U5的第10引脚连接，为连接到CAN收发器的串行接收数据信号CAN_RXD；U6的第3引脚为芯片电源引脚，同时与去耦电容C8的第2引脚和隔离电源信号VDD3V3_ISO连接，去耦电容C8的第1引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U6的第2引脚与隔离地信号GND_ISO连接；U6的第8引脚与电阻R1的第1引脚连接，电阻R1的第2引脚与隔离地信号GND_ISO连接，电阻R1的作用是调节CAN收发器的通讯速率；U6的第7引脚同时与电阻R2的第1引脚和模拟复用/解复用器U11的第6引脚连接，U6的第6引脚同时与电阻R2的第2引脚和模拟复用/解复用器U11的第20引脚连接，这两个信号为CAN接口物理层收发信号CAN_P和CAN_N，电阻R2为CAN总线终端端接电阻，只在电路作为CAN总线的两端的终端节点时才使用。
如图7所示，RS-485收发器电路包括TI公司的型号为SN65HVD72的RS-485收发器芯片U7、去耦电容C9、电阻R3和电阻R4，去耦电容C9的电容值为0.1uF，电阻R3的值为4.7K欧姆，电阻R4的值为120欧姆，此电路的主要作用是实现RS-485接口的物理层协议；U7的第1引脚与U5的第11引脚连接，为连接到RS-485收发器的串行接收数据信号485_RXD；U7的第4引脚与U5的第5引脚连接，为连接到RS-485收发器的串行发送数据信号485_TXD；U7的第2引脚同时与U7的第3引脚、电阻R3的第2引脚和U3的第6引脚连接，为连接到RS-485收发器的收发方向控制信号；U7的第8引脚为芯片电源引脚，同时与去耦电容C9的第1引脚和隔离电源信号VDD3V3_ISO连接，电容C9的第2引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U7的第5引脚与隔离地信号GND_ISO连接；U7的第6引脚同时与电阻R4的第2引脚和模拟复用/解复用器U11的第7引脚连接，U7的第7引脚同时与电阻R4的第1引脚和模拟复用/解复用器U11的第19引脚连接，这两个信号为RS-485接口物理层收发信号485_P和485_N，电阻R4为RS-485总线终端端接电阻，只在电路作为RS-485总线的两端的终端节点时才使用。
如图8所示，RS-232收发器电路包括MAXIM公司的型号为MAX3232的RS-232收发器芯片U8、快速充电电容C10、快速充电电容C11、去耦电容C12、储能电容C13和储能电容C14，所有电容的电容值都为0.1uF，此电路的主要作用是实现RS-232接口的物理层协议；U8的第11引脚与U5的第4引脚连接，为连接到RS-232收发器的串行发送数据信号232_TXD；U8的第12引脚与U5的第12引脚连接，为连接到RS-232收发器的串行接收数据信号232_RXD；U8的第13引脚与模拟复用/解复用器U11的第18引脚连接，U8的第14引脚与模拟复用/解复用器U11的第8引脚连接，这两个信号为RS-232接口物理层收发信号RS232_TD和RS232_RD；U8的第1引脚与快速充电电容C10的第1引脚连接，U8的第3引脚与快速充电电容C10的第2引脚连接，U8的第4引脚与快速充电电容C11的第1引脚连接，U8的第5引脚与快速充电电容C11的第2引脚连接，U8的第2引脚与储能电容C13的第2引脚连接，储能电容C13的第1引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U8的第6引脚与储能电容C14的第2引脚连接，储能电容C14的第1引脚与隔离地信号GND_ISO连接；U8的第16引脚为芯片电源引脚，同时与去耦电容C12的第1引脚和隔离电源信号VDD3V3_ISO连接，去耦电容C12的第2引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U8的第15引脚与隔离地信号GND_ISO连接。
如图9所示，RS-422收发器电路包括MAXIM公司的型号为MAX3030E的RS-422发送器芯片U9、MAXIM公司的型号为MAX3096的RS-422接收器芯片U10、去耦电容C15、去耦电容C16、电阻R5、电阻R6和电阻R7，去耦电容C15和C16的电容值为0.1uF，电阻R5和R7的值为1K欧姆，电阻R6的值为150欧姆，此电路的主要作用是实现RS-422接口的物理层协议；U9的第1引脚与U5的第3引脚连接，为连接到RS-422发送器的串行发送数据信号422_TXD；U9的第2引脚与模拟复用/解复用器U11的第9引脚连接，U9的第3引脚与模拟复用/解复用器U11的第17引脚连接，这两个信号为RS-422接口物理层发送信号422_TXD_P和422_TXD_N；U9的第4引脚与隔离电源信号VDD3V3_ISO连接，U9的第12引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U9的第7引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U9的第9引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U9的第8引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U9的第15引脚与隔离地信号GND_ISO连接；U9的第16引脚为芯片电源引脚，同时与去耦电容C15的第1引脚和隔离电源信号VDD3V3_ISO连接，去耦电容C15的第2引脚与隔离地信号GND_ISO连接；U10的第3引脚与U5的第13引脚连接，为连接到RS-422接收器的串行接收数据信号422_RXD；U10的第2引脚同时与电阻R5的第2引脚、电阻R6的第1引脚和接口连接器及保护电路中的电阻R10的第1引脚连接，电阻R5的第1引脚与隔离电源信号VDD3V3_ISO连接，U10的第1引脚同时与电阻R6的第2引脚、电阻R7的第1引脚和接口连接器及保护电路中的电阻R11的第1引脚连接，电阻R7的第2引脚与隔离地信号GND_ISO连接，这两个信号为RS-422接口物理层接收信号422_RXD_P和422_RXD_N；U10的第4引脚与隔离电源信号VDD3V3_ISO连接，U10的第12引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U10的第8引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U10的第16引脚为芯片电源引脚，同时与去耦电容C16的第1引脚和隔离电源信号VDD3V3_ISO连接，去耦电容C16的第2引脚与隔离地信号GND_ISO连接。
如图10所示，模拟复用/解复用电路包括MAXIM公司的型号为MAX14778的模拟复用/解复用器芯片U11、去耦电容C17、充电电容C18、和充电电容C19，去耦电容C17的电容值为1uF，充电电容C18和C19的电容值为0.1uF，此电路的主要作用是实现4个收发器的输入输出信号共享一个接口连接器的IO引脚；U11的第11引脚同时与U11的第15引脚、U5的第14引脚和U4的第14引脚连接，U11的第12引脚同时与U11的第14引脚、U5的第2引脚和U4的第13引脚连接，这两个信号为连接到隔离接口电路的接口类型选择信号；U11的第6引脚同时与U6的第7引脚和电阻R2的第1引脚连接，为CAN收发器的物理层收发正端信号CAN_P；U11的第7引脚同时与U7的第6引脚和电阻R4的第2引脚连接，为RS-485收发器的物理层收发正端信号485_P；U11的第8引脚与U8的第14引脚连接，为RS-232收发器的物理层发送数据信号RS232_TD；U11的第9引脚与U9的第2引脚连接，为RS-422收发器的物理层发送数据正端信号422_TXD_P；U11的第20引脚同时与U6的第6引脚和电阻R2的第2引脚连接，为CAN收发器的物理层收发负端信号CAN_N；U11的第19引脚同时与U7的第7引脚和电阻R4的第1引脚连接，为RS-485收发器的物理层收发负端信号485_N；U11的第18引脚与U8的第13引脚连接，为RS-232收发器的物理层接收数据信号RS232_RD；U11的第17引脚与U9的第3引脚连接，为RS-422收发器的物理层发送数据负端信号422_TXD_N；U11的第10引脚与隔离电源信号VDD3V3_ISO连接，U11的第16引脚与隔离电源信号VDD3V3_ISO连接；U11的第5引脚与接口连接器及保护电路中的电阻R8的第1引脚连接，U11的第1引脚与接口连接器及保护电路中的电阻R9的第1引脚连接，这两个信号为四种接口物理层共享的输入输出信号；U11的第13引脚为芯片电源引脚，同时与去耦电容C17的第1引脚和隔离电源信号VDD3V3_ISO连接，去耦电容C17的第2引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U11的第3引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U11的第2引脚与充电电容C18的第1引脚连接，充电电容C18的第2引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U11的第4引脚与充电电容C19的第1引脚连接，充电电容C19的第2引脚与隔离地信号GND_ISO连接。
如图11所示，接口连接器及保护电路包括ON Semiconductor公司的型号为NUP2105L的总线保护器芯片U12和U13、接口连接器X1、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13和电阻R14，电阻R8、电阻R9、电阻R10和电阻R11的值为10欧姆，电阻R12、电阻R13和电阻R14的值为4.7K欧姆，此电路的主要作用是实现接口电路的对外连接、接口信号保护和接口类型识别功能；X1的第1引脚同时与U3的第3引脚和电阻R14的第1引脚连接，电阻R14的第2引脚与隔离电源信号VDD3V3_ISO连接，X1的第2引脚同时与U3的第4引脚和电阻R13的第1引脚连接，电阻R13的第2引脚与隔离电源信号VDD3V3_ISO连接，X1的第3引脚同时与U3的第5引脚和电阻R12的第1引脚连接，电阻R12的第2引脚与隔离电源信号VDD3V3_ISO连接，这三个信号为连接到接口电路的接口类型识别信号，阻R12、电阻R13和电阻R14参与识别接口类型；X1的第4引脚与隔离地信号GND_ISO连接；X1的第5引脚同时与U12的第1引脚和电阻R8的第2引脚连接，电阻R8的第1引脚与U11的第5引脚连接，X1的第6引脚同时与U12的第2引脚和电阻R9的第2引脚连接，电阻R9的第1引脚与U11的第1引脚连接，U12的第3引脚与隔离地信号GND_ISO连接，这两个连接器IO信号为四种接口物理层共享的输入输出信号,U12用于保护跟这两个IO信号相连的电路；X1的第7引脚同时与U13的第1引脚和电阻R10的第2引脚连接，电阻R10的第1引脚同时与U10的第2引脚、电阻R5的第2引脚和电阻R6的第1引脚连接，X1的第8引脚同时与U13的第2引脚和电阻R11的第2引脚连接，电阻R11的第1引脚同时与U10的第1引脚、电阻R6的第2引脚和电阻R7的第1引脚连接，U13的第3引脚与隔离地信号GND_ISO连接，这两个连接器IO信号为RS-422物理层接收输入信号,U13用于保护跟这两个IO信号相连的电路。
如图12所示，隔离电源电路包括TI公司的型号为DCP020505U的隔离DC/DC电源芯片U14、TI公司的型号为TPS62150的DC/DC电源芯片U15、电感器L1、电容C20、电容C21、电容C22、电容C23、电容C24、电阻R15、电阻R16和电阻R17，电容C20的电容值为2.2uF，电容C21的电容值为1uF，电容C22的电容值为10uF，电容C23的电容值为3.3nF，电容C24的电容值为22uF，电感器L1的电感值为2.2uH，电阻R15的电阻值为100K欧姆、电阻R16的电阻值为499K欧姆，电阻R17的电阻值为160K欧姆，此电路的主要作用是由主电路提供的+5V电源产生跟主电路隔离的+3.3V电源VDD3V3_ISO；U14由主电路提供的+5V电源产生跟主电路隔离的+5V电源，此隔离的+5V电源并不稳定，会随负载而变化，不能直接使用，所以在后面增加U15来产生稳定的+3.3V隔离电源VDD3V3_ISO，作为整个隔离接口电路的供电电源，GND_ISO为隔离地信号；电容C20为U14的输入电源滤波电容，电容C21为隔离的+5V电源的输出滤波电容，电容C22为U15的输入电源滤波电容，电容C23为U15软启动时间控制电容，电容C24为U15输出的隔离电源VDD3V3_ISO的滤波电容；电阻R15为U15的表明电源输出正常的引脚上拉电阻，电阻R16和电阻R17为U15的输出电压值选择电阻；U14的第1引脚同时与电容C20的第1引脚和+5V电源连接，U14的第2引脚与地连接，U14的第3引脚与地连接，电容C20的第2引脚与地连接；U14的第12引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U14的第13引脚同时与电容C21的第2引脚、电容C22的第1引脚、U15的第11引脚、U15的第12引脚、U15的第10引脚和U15的第13引脚连接，电容C21的第1引脚与隔离地信号GND_ISO连接，电容C22的第2引脚与隔离地信号GND_ISO连接；U15的第9引脚与电容C23的第1引脚连接，电容C23的第2引脚与隔离地信号GND_ISO连接；U15的第8引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U15的第7引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U15的第17引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U15的第6引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U15的第15引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U15的第16引脚与隔离地信号GND_ISO连接；U15的第1引脚同时与U15的第2引脚、U15的第3引脚和电感器L1的第1引脚连接；电感器L1的第2引脚同时与U15的第14引脚、电阻R15的第2引脚、电阻R16的第1引脚、电容C24的第1引脚和隔离电源信号VDD3V3_ISO连接；U15的第4引脚与电阻R15的第1引脚连接，U15的第5引脚同时与电阻R16的第2引脚和电阻R17的第1引脚连接，电阻R17的第2引脚与隔离地信号GND_ISO连接；电容C24的第2引脚与隔离地信号GND_ISO连接。
本发明的工作过程为：首先，外部通讯接口在自己的三个接口类型识别引脚上根据自己的类型编码进行相应的处理，如果二进制编码为1，则将对应引脚悬空，如果二进制编码为0，则将对应引脚与自己连接器的第4引脚连接；当没有连接外部通讯接口时，接口连接器X1的三个接口类型识别引脚由于上拉电阻R12、R13和R14的作用都变为高电平，通过数字隔离电路后传递给U1，U1内的逻辑电路识别当前接口类型的二进制编码为111；当连接好一个外部通讯接口时，接口连接器X1的三个接口类型识别引脚会由于连接的外部通讯接口不同而变为不同的电平，通过数字隔离电路后传递给U1，U1内的逻辑电路识别出当前接口类型的二进制编码，从而确定出当前连接的外部通讯接口的类型；U1内的逻辑电路根据接口类型产生接口类型选择信号，接口类型选择信号控制数字复用/解复用电路和模拟复用/解复用电路选择将串行收发数据信号连接到对应通讯接口类型的物理收发器，并将该物理收发器的物理收发信号连接到接口连接器X1；同时U1内的逻辑电路根据识别到的外部通讯接口类型，从QSPI Flash存储器U2中读出对应的通讯控制器的逻辑代码，对U1的可重构部分逻辑进行重配置，从而实现该通讯控制器的逻辑电路；重配置完成之后U1便可通过外部通讯接口进行正常的数据通讯。

Claims (10)

1.一种可重构自适应接口电路，其特征在于包括FPGA可重构接口电路、QSPI Flash存储器电路、数字隔离电路、数字复用/解复用电路、CAN收发器电路、RS-485收发器电路、RS-232收发器电路、RS-422收发器电路、模拟复用/解复用电路、接口连接器及保护电路和隔离电源电路；
QSPI Flash存储器电路与FPGA可重构接口电路的多功能MIO端口信号连接，数字隔离电路的一端与FPGA可重构接口电路的可编程逻辑IO端口信号连接，数字隔离电路的另一端与数字复用/解复用电路、模拟复用/解复用电路和接口连接器及保护电路连接，数字隔离电路的隔离电源引脚和地引脚与隔离电源电路输出的隔离电源和地连接，数字复用/解复用电路的电源引脚和地引脚与隔离电源电路输出的隔离电源和地连接，CAN收发器电路的一端与数字复用/解复用电路连接，CAN收发器电路的另一端与模拟复用/解复用电路连接，CAN收发器电路的电源引脚和地引脚与隔离电源电路输出的隔离电源和地连接，RS-485收发器电路的一端与数字复用/解复用电路连接，RS-485收发器电路的另一端与模拟复用/解复用电路连接，RS-485收发器电路的电源引脚和地引脚与隔离电源电路输出的隔离电源和地连接，RS-232收发器电路的一端与数字复用/解复用电路连接，RS-232收发器电路的另一端与模拟复用/解复用电路连接，RS-232收发器电路的电源引脚和地引脚与隔离电源电路输出的隔离电源和地连接，RS-422收发器电路的一端与数字复用/解复用电路连接，RS-422收发器电路的另一端与模拟复用/解复用电路连接，RS-422收发器电路的电源引脚和地引脚与隔离电源电路输出的隔离电源和地连接，模拟复用/解复用电路的电源引脚和地引脚与隔离电源电路输出的隔离电源和地连接，接口连接器及保护电路的一端与模拟复用/解复用电路和数字隔离电路连接，接口连接器及保护电路的另一端与隔离电源电路输出的隔离电源和地连接。
2.如权利要求1所述的一种可重构自适应接口电路，其特征在于所述的FPGA可重构接口电路采用Xilinx公司的型号为XC7Z020的芯片U1。
3.如权利要求1所述的一种可重构自适应接口电路，其特征在于所述的QSPI Flash存储器电路包括Spansion公司的型号为S25FL128S的QSPI Flash存储器芯片U2、电容C1和电容C2；U2的第16引脚与U1的MIO6引脚连接，U2的第7引脚与U1的MIO1引脚连接，U2的第15引脚与U1的MIO2引脚连接，U2的第8引脚与U1的MIO3引脚连接，U2的第9引脚与U1的MIO4引脚连接，U2的第1引脚与U1的MIO5引脚连接；U2的第2引脚同时与电容C1的第1引脚和+3.3V电源连接，电容C1的第2引脚与地连接，U2的第14引脚同时与电容C2的第1引脚和+3.3V电源连接，电容C2的第2引脚与地连接，U2的第10引脚与地连接。
4.如权利要求1所述的一种可重构自适应接口电路，其特征在于所述的数字隔离电路包括AD公司的型号为ADuM1401的数字隔离芯片U3与U4、电容C3、电容C4、电容C5和电容C6；U3的第14引脚与U1的PL_IO0引脚连接，U3的第13引脚与U1的PL_IO1引脚连接，U3的第12引脚与U1的PL_IO2引脚连接，U3的第11引脚与U1的PL_IO7引脚连接；U3的第16引脚同时与电容C3的第1引脚和+3.3V电源连接，电容C3的第2引脚与地连接，U3的第15引脚与地连接，U3的第9引脚与地连接，U3的第10引脚与+3.3V电源连接；U3的第3引脚同时与接口连接器X1的第1引脚和电阻R14的第1引脚连接，U3的第4引脚同时与接口连接器X1的第2引脚和电阻R13的第1引脚连接，U3的第5引脚同时与接口连接器X1的第3引脚和电阻R12的第1引脚连接，U3的第6引脚同时与RS-485收发器U7的第2引脚、第3引脚和电阻R3的第2引脚连接；U3的第1引脚同时与电容C4的第1引脚和隔离电源信号VDD3V3_ISO连接，电容C4的第2引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U3的第2引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U3的第7引脚与隔离电源信号VDD3V3_ISO连接，U3的第8引脚与隔离地信号GND_ISO连接；U4的第3引脚与U1的PL_IO3引脚连接，U4的第4引脚与U1的PL_IO4引脚连接，U4的第5引脚与U1的PL_IO5引脚连接，U4的第6引脚与U1的PL_IO6引脚连接；U4的第1引脚同时与电容C5的第1引脚和+3.3V电源连接，电容C5的第2引脚与地连接，U4的第2引脚与地连接，U4的第8引脚与地连接，U4的第7引脚与+3.3V电源连接；U4的第14引脚同时与数字复用/解复用器U5的第14引脚、模拟复用/解复用器U11的第11引脚和第15引脚连接，U4的第13引脚同时与数字复用/解复用器U5的第2引脚、模拟复用/解复用器U11的第12引脚和第14引脚连接，U4的第12引脚与数字复用/解复用器U5的第7引脚连接，U4的第11引脚与数字复用/解复用器U5的第9引脚连接；U4的第16引脚同时与电容C6的第1引脚和隔离电源信号VDD3V3_ISO连接，电容C6的第2引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U4的第15引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U4的第10引脚与隔离电源信号VDD3V3_ISO连接，U4的第9引脚与隔离地信号GND_ISO连接。
5.如权利要求1所述的一种可重构自适应接口电路，其特征在于所述的数字复用/解复用电路包括TI公司的型号为SN74CB3T3253的数字复用/解复用器芯片U5和电容C7；U5的第14引脚同时与U4的第14引脚、模拟复用/解复用器U11的第11引脚和第15引脚连接，U5的第2引脚同时与U4的第13引脚、模拟复用/解复用器U11的第12引脚和第14引脚连接；U5的第7引脚与U4的第12引脚连接，U5的第9引脚与U4的第11引脚连接，U5的第1引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U5的第15引脚与隔离地信号GND_ISO连接；U5的第6引脚与CAN收发器U6的第1引脚连接，U5的第5引脚与RS-485收发器U7的第4引脚连接，U5的第4引脚与RS-232收发器U8的第11引脚连接，U5的第3引脚与RS-422发送器U9的第1引脚连接，U5的第10引脚与CAN收发器U6的第4引脚连接，U5的第11引脚与RS-485收发器U7的第1引脚连接，U5的第12引脚与RS-232收发器U8的第12引脚连接，U5的第13引脚与RS-422接收器U10的第3引脚连接；U5的第16引脚同时与电容C7的第1引脚和隔离电源信号VDD3V3_ISO连接，电容C7的第2引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U5的第8引脚与隔离地信号GND_ISO连接。
6.如权利要求1所述的一种可重构自适应接口电路，其特征在于所述的CAN收发器电路包括TI公司的型号为SN65HVD230D的CAN收发器芯片U6、电容C8、电阻R1和电阻R2；U6的第1引脚与U5的第6引脚连接，U6的第4引脚与U5的第10引脚连接；U6的第3引脚同时与电容C8的第2引脚和隔离电源信号VDD3V3_ISO连接，电容C8的第1引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U6的第2引脚与隔离地信号GND_ISO连接；U6的第8引脚与电阻R1的第1引脚连接，电阻R1的第2引脚与隔离地信号GND_ISO连接, U6的第7引脚同时与电阻R2的第1引脚和模拟复用/解复用器U11的第6引脚连接，U6的第6引脚同时与电阻R2的第2引脚和模拟复用/解复用器U11的第20引脚连接；
所述的RS-485收发器电路包括TI公司的型号为SN65HVD72的RS-485收发器芯片U7、电容C9、电阻R3和电阻R4；U7的第1引脚与U5的第11引脚连接，U7的第4引脚与U5的第5引脚连接，U7的第2引脚同时与U7的第3引脚、电阻R3的第2引脚和U3的第6引脚连接；U7的第8引脚同时与电容C9的第1引脚和隔离电源信号VDD3V3_ISO连接，电容C9的第2引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U7的第5引脚与隔离地信号GND_ISO连接；U7的第6引脚同时与电阻R4的第2引脚和模拟复用/解复用器U11的第7引脚连接，U7的第7引脚同时与电阻R4的第1引脚和模拟复用/解复用器U11的第19引脚连接。
7.如权利要求1所述的一种可重构自适应接口电路，其特征在于所述的RS-232收发器电路包括MAXIM公司的型号为MAX3232的RS-232收发器芯片U8、电容C10、电容C11、电容C12、电容C13和电容C14；U8的第11引脚与U5的第4引脚连接，U8的第12引脚与U5的第12引脚连接，U8的第13引脚与模拟复用/解复用器U11的第18引脚连接，U8的第14引脚与模拟复用/解复用器U11的第8引脚连接；U8的第1引脚与电容C10的第1引脚连接，U8的第3引脚与电容C10的第2引脚连接，U8的第4引脚与电容C11的第1引脚连接，U8的第5引脚与电容C11的第2引脚连接，U8的第2引脚与电容C13的第2引脚连接，电容C13的第1引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U8的第6引脚与电容C14的第2引脚连接，电容C14的第1引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U8的第16引脚同时与电容C12的第1引脚和隔离电源信号VDD3V3_ISO连接，电容C12的第2引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U8的第15引脚与隔离地信号GND_ISO连接；
所述的RS-422收发器电路包括MAXIM公司的型号为MAX3030E的RS-422发送器芯片U9、MAXIM公司的型号为MAX3096的RS-422接收器芯片U10、电容C15、电容C16、电阻R5、电阻R6和电阻R7；U9的第1引脚与U5的第3引脚连接，U9的第2引脚与模拟复用/解复用器U11的第9引脚连接，U9的第3引脚与模拟复用/解复用器U11的第17引脚连接；U9的第4引脚与隔离电源信号VDD3V3_ISO连接，U9的第12引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U9的第7引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U9的第9引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U9的第8引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U9的第15引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U9的第16引脚同时与电容C15的第1引脚和隔离电源信号VDD3V3_ISO连接，电容C15的第2引脚与隔离地信号GND_ISO连接；U10的第3引脚与U5的第13引脚连接，U10的第2引脚同时与电阻R5的第2引脚、电阻R6的第1引脚和接口连接器及保护电路中的电阻R10的第1引脚连接，电阻R5的第1引脚与隔离电源信号VDD3V3_ISO连接，U10的第1引脚同时与电阻R6的第2引脚、电阻R7的第1引脚和接口连接器及保护电路中的电阻R11的第1引脚连接，电阻R7的第2引脚与隔离地信号GND_ISO连接；U10的第4引脚与隔离电源信号VDD3V3_ISO连接，U10的第12引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U10的第8引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U10的第16引脚同时与电容C16的第1引脚和隔离电源信号VDD3V3_ISO连接，电容C16的第2引脚与隔离地信号GND_ISO连接。
8.如权利要求1所述的一种可重构自适应接口电路，其特征在于所述的模拟复用/解复用电路包括MAXIM公司的型号为MAX14778的模拟复用/解复用器芯片U11、电容C17、电容C18、和电容C19；U11的第11引脚同时与U11的第15引脚、U5的第14引脚和U4的第14引脚连接，U11的第12引脚同时与U11的第14引脚、U5的第2引脚和U4的第13引脚连接；U11的第6引脚同时与U6的第7引脚和电阻R2的第1引脚连接，U11的第7引脚同时与U7的第6引脚和电阻R4的第2引脚连接，U11的第8引脚与U8的第14引脚连接，U11的第9引脚与U9的第2引脚连接，U11的第20引脚同时与U6的第6引脚和电阻R2的第2引脚连接，U11的第19引脚同时与U7的第7引脚和电阻R4的第1引脚连接，U11的第18引脚与U8的第13引脚连接，U11的第17引脚与U9的第3引脚连接；U11的第10引脚与隔离电源信号VDD3V3_ISO连接，U11的第16引脚与隔离电源信号VDD3V3_ISO连接，U11的第5引脚与接口连接器及保护电路中的电阻R8的第1引脚连接，U11的第1引脚与接口连接器及保护电路中的电阻R9的第1引脚连接；U11的第13引脚同时与电容C17的第1引脚和隔离电源信号VDD3V3_ISO连接，电容C17的第2引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U11的第3引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U11的第2引脚与电容C18的第1引脚连接，电容C18的第2引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U11的第4引脚与电容C19的第1引脚连接，电容C19的第2引脚与隔离地信号GND_ISO连接。
9.如权利要求1所述的一种可重构自适应接口电路，其特征在于所述的接口连接器及保护电路包括ON Semiconductor公司的型号为NUP2105L的总线保护器芯片U12和U13、接口连接器X1、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13和电阻R14；X1的第1引脚同时与U3的第3引脚和电阻R14的第1引脚连接，电阻R14的第2引脚与隔离电源信号VDD3V3_ISO连接，X1的第2引脚同时与U3的第4引脚和电阻R13的第1引脚连接，电阻R13的第2引脚与隔离电源信号VDD3V3_ISO连接，X1的第3引脚同时与U3的第5引脚和电阻R12的第1引脚连接，电阻R12的第2引脚与隔离电源信号VDD3V3_ISO连接，X1的第4引脚与隔离地信号GND_ISO连接；X1的第5引脚同时与U12的第1引脚和电阻R8的第2引脚连接，电阻R8的第1引脚与U11的第5引脚连接，X1的第6引脚同时与U12的第2引脚和电阻R9的第2引脚连接，电阻R9的第1引脚与U11的第1引脚连接，U12的第3引脚与隔离地信号GND_ISO连接；X1的第7引脚同时与U13的第1引脚和电阻R10的第2引脚连接，电阻R10的第1引脚同时与U10的第2引脚、电阻R5的第2引脚和电阻R6的第1引脚连接，X1的第8引脚同时与U13的第2引脚和电阻R11的第2引脚连接，电阻R11的第1引脚同时与U10的第1引脚、电阻R6的第2引脚和电阻R7的第1引脚连接，U13的第3引脚与隔离地信号GND_ISO连接。
10.如权利要求1所述的一种可重构自适应接口电路，其特征在于所述的隔离电源电路包括TI公司的型号为DCP020505U的隔离DC/DC电源芯片U14、TI公司的型号为TPS62150的DC/DC电源芯片U15、电感器L1、电容C20、电容C21、电容C22、电容C23、电容C24、电阻R15、电阻R16和电阻R17；U14的第1引脚同时与电容C20的第1引脚和+5V电源连接，U14的第2引脚与地连接，U14的第3引脚与地连接，电容C20的第2引脚与地连接；U14的第12引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U14的第13引脚同时与电容C21的第2引脚、电容C22的第1引脚、U15的第11引脚、U15的第12引脚、U15的第10引脚和U15的第13引脚连接，电容C21的第1引脚与隔离地信号GND_ISO连接，电容C22的第2引脚与隔离地信号GND_ISO连接；U15的第9引脚与电容C23的第1引脚连接，电容C23的第2引脚与隔离地信号GND_ISO连接；U15的第8引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U15的第7引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U15的第17引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U15的第6引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U15的第15引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U15的第16引脚与隔离地信号GND_ISO连接；U15的第1引脚同时与U15的第2引脚、U15的第3引脚和电感器L1的第1引脚连接；电感器L1的第2引脚同时与U15的第14引脚、电阻R15的第2引脚、电阻R16的第1引脚、电容C24的第1引脚和隔离电源信号VDD3V3_ISO连接；U15的第4引脚与电阻R15的第1引脚连接，U15的第5引脚同时与电阻R16的第2引脚和电阻R17的第1引脚连接，电阻R17的第2引脚与隔离地信号GND_ISO连接；电容C24的第2引脚与隔离地信号GND_ISO连接。
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