CN104572556A - 多级串口扩展电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多级串口扩展电路，该多级串口扩展电路包括：主机控制接口端、串并转换电路、地址译码电路、反相电路、串口扩展端和多个子串口端；主机控制接口端的第一端与主机连接、第二端与串并转换电路的第一端连接、第三端与反相电路的第一端连接、第四端与地址译码电路的第一端连接，串并转换电路的第二端与反相电路的第二端连接、第三端与地址译码电路的第二端连接、第四端与串口扩展端的第一端连接，反相电路的第三端与地址译码电路的第三端连接、第四端与串口扩展端的第二端连接，地址译码电路的第四端分别与多个子串口端的第一端连接。本发明可实现多级无限制的扩展子串口端，并能够实现主机和任何一个子串口端的双向通讯。

Description

多级串口扩展电路
技术领域
本发明涉及串口通讯技术，尤其涉及一种多级串口扩展电路。
背景技术
串口通讯是指在外部设备和主机之间，通过串口接口连接，以按位进行传输数据的一种通讯方式。这种通信方式使用的数据线少，在远距离通信中可以节约通信成本，但其传输速度比并行传输低。因此基于简单、方便的特性，串口通讯为广大开发者所支持，许多设备的标准配置都配备了串口接口，便于调试和控制。
随着设备种类的增多，要想通过一个主机的串口来控制众多的设备，就要用到串口的扩展。现在的串口扩展是将串口线并行连接以实现一个主机控制多台设备，或者通过单片机来选择多个串口中的某一个串口与主机进行通讯。
在现有的串口扩展中，其缺陷在于，若采用将串口线并行连接的方式进行扩展，那么主机只能实现单向控制设备，不能正确获取到设备的应答状态，导致串口扩展变成单向串口通讯；若采用单片机进行通讯，单片机成本较高，用户需要通过单片机按键选择对应的串口进行通讯，无法实现主机自动选择串口进行双向通讯的效果。此外，现有技术的缺陷还在于，基于当前的串口扩展方案，若想再继续串口扩展，必须重新设计修改电路或者软件。
发明内容
本发明提供一种多级串口扩展电路，以实现多级无限制的扩展子串口端，并实现主机和任何一个子串口端的双向通讯。
本发明提供一种多级串口扩展电路，该多级串口扩展电路包括：主机控制接口端、串并转换电路、地址译码电路、反相电路、至少一个串口扩展端和多个子串口端；
所述主机控制接口端的第一端与主机连接、第二端与所述串并转换电路的第一端连接、第三端与所述反相电路的第一端连接、第四端与所述地址译码电路的第一端连接，所述串并转换电路的第二端与所述反相电路的第二端连接、第三端与所述地址译码电路的第二端连接、第四端与所述串口扩展端的第一端连接，所述反相电路的第三端与所述地址译码电路的第三端连接、第四端与所述串口扩展端的第二端连接，所述地址译码电路的第四端分别与多个所述子串口端的第一端连接。
进一步地，当所述主机与多个所述子串口端中的任意一个所述子串口端进行通讯时，所述多级串口扩展电路包括：
所述主机控制接口端的第一端与所述主机连接、第二端与所述串并转换电路的第一端连接、第四端与所述地址译码电路的第一端连接，所述串并转换电路的第二端与所述反相电路的第二端连接、第三端与所述地址译码电路的第二端连接，所述反相电路的第三端与所述地址译码电路的第三端连接，所述地址译码电路的第四端分别与多个所述子串口端的第一端连接。
进一步地，所述主机控制接口端接收所述主机输出的串行控制信息，所述主机控制接口端将所述串行控制信息传输至与所述串并转换电路；
所述串并转换电路将所述串行控制信息转换为并行数据选择信息、并行使能信息，并将所述并行使能信息传输至所述反相电路，以及将所述并行数据选择信息传输至所述地址译码电路；
所述反相电路对所述并行使能信息进行反相，以将该反相并行使能信息传输至所述地址译码电路；
所述地址译码电路根据所述并行数据选择信息、所述反相并行使能信息，选择相应的所述子串口端进行通讯。
进一步地，所述地址译码电路根据所述并行数据选择信息、所述反相并行使能信息，选择相应的所述子串口端进行通讯，具体包括：所述主机向该子串口端发送第一串行数据，或者所述子串口端向所述主机传输第二串行数据。
进一步地，所述反相电路对所述并行使能信息进行一次反相，以输出所述反相并行使能信息。
进一步地，当所述多级串口扩展电路扩展串口时，所述多级串口扩展电路包括：
所述主机控制接口端的第一端与主机连接、第二端与所述串并转换电路的第一端连接、第三端与所述反相电路的第一端连接，所述串并转换电路的第四端与所述串口扩展端的第一端连接，所述反相电路的第四端与所述串口扩展端的第二端连接。
进一步地，所述主机控制接口端接收所述主机输出的串行控制信息，所述主机控制接口端将所述串行控制信息传输至与所述串并转换电路，以及将所述串行控制信息传输至与所述反相电路；
所述串并转换电路将所述串行控制信息转换为并行数据信息，并将所述并行数据信息传输至所述串口扩展端；
所述反相电路对所述串行控制信息进行反相，以将该反相串行控制信息传输至所述串口扩展端。
进一步地，所述串口控制信息包括第一串口控制信息和第二串口控制信息；
所述主机控制接口端将所述第一串行控制信息传输至与所述串并转换电路，所述串并转换电路将所述第一串行控制信息转换为并行数据信息，并将所述并行数据信息传输至所述串口扩展端；
所述主机控制接口端将所述第二串口控制信息传输至与所述反相电路，所述反相电路对所述第二串行控制信息进行反相，以将该反相第二串行控制信息传输至所述串口扩展端。
进一步地，所述反相电路对所述第二串口控制信息进行两次反相，以将该反相第二串行控制信息传输至所述串口扩展端。
进一步地，所述串口扩展端根据接收的所述反相第二串行控制信息和所述并行数据信息，扩展多个子串口端，所述主机与所述串口扩展端扩展的多个子串口端进行双向通讯。
本发明提供的多级串口扩展电路，通过串并转换电路和反相电路将主机的控制信号传输至地址译码电路，以使地址译码电路接收到主机的控制信息，并在主机控制作用下，打开其中的一个输入/输出端口，主机不需要人工干预即可自动运行并实现与对应的子串口端的双向通讯，本发明还通过增加至少一个串口扩展端，实现多级无限制的增加子串口端接连控制。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例一提供的一种多级串口扩展电路的示意图；
图2是本发明实施例二提供的一种主机与串口通讯电路的示意图；
图3是本发明实施例二提供的一种串口扩展电路的示意图；
图4是本发明实施例三提供的一种多级串口扩展电路的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将参照本发明实施例中的附图，通过实施方式清楚、完整地描述本发明的技术方案，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的一种多级串口扩展电路的示意图，本实施例可适用于多级无限制扩展子串口端，并实现主机与任意子串口端双向通讯的情况。
本发明提供一种多级串口扩展电路，该多级串口扩展电路包括：主机控制接口端110、串并转换电路120、地址译码电路130、反相电路140、至少一个串口扩展端150和多个子串口端160；主机控制接口端110的第一端与主机170连接、第二端与串并转换电路120的第一端连接、第三端与反相电路140的第一端连接、第四端与地址译码电路130的第一端连接，串并转换电路120的第二端与反相电路140的第二端连接、第三端与地址译码电路130的第二端连接、第四端与串口扩展端150的第一端连接，反相电路140的第三端与地址译码电路130的第三端连接、第四端与串口扩展端150的第二端连接，地址译码电路130的第四端分别与多个子串口端160的第一端连接。
如上所述，本实施例提供的主机控制接口端110是多级串口扩展电路中唯一与主机170进行直接交互的串口接口，在此，主机控制接口端110接收主机170发送的串口控制信息，实际中，主机170向主机控制接口端110发送的不是单独的串口控制信息，而是包含着串口控制信息的串口信息。主机170输出串口信息，通过串口信息中的串口控制信息，主机170控制对应的子串口端160打开，当连通其中一个子串口端160之后，主机控制接口端110接收主机170传输的串口数据，并将串口数据传输至地址译码电路130，并通过地址译码电路130发送至对应的子串口端160；或者子串口端160接收外部设备发送的串口数据，通过地址译码电路130将串口数据发送至主机控制接口端110，以传输至主机170，由此实现主机170向子串口端160传输数据、以及子串口端160向主机170传输数据的双向通讯，在此主机170不需要人工干预，直接通过串口控制信息自动选择一个子串口端160进行双向通讯。在此，子串口端160可以是多个子串口端160中的一个，也可以是串口扩展端150扩展出的多个子串口端160中的一个。
串并转换电路120与主机控制接口端110连接，主机控制接口端110将串口信息传输至串并转换电路120，串并转换电路120接收串口信号中的串口控制信息，并将串口控制信息转换为并行数据，由此串并转换电路120将主机170发送的串口信息中的控制信息与其他数据分离。串并转换电路120将转换出的并行数据分别传输至地址译码电路130和反相电路140，由此控制地址译码电路130的数据选择端和通过反相电路140控制地址译码电路130的使能端，在此，串并转换电路120的主要作用在于辅助主机170与子串口端160的双向通讯。此外，串并转换电路120还将转换成的并行数据传输至串口扩展端150，由此将控制信息中的数据控制信息传输至串口扩展端150，以为串口扩展端150提供主机170的控制信息。
反相电路140与主机控制接口端110连接，还与串并转换电路120连接。在此，反相电路140与主机控制接口端110连接时，其主要目的是将主机170发送的串口控制信号传输到串口扩展端150中，由此串口扩展端150接收到主机170的控制信号，实现串口扩展，由于串口扩展端150需要接收主机170的控制，那么从反相电路140输出的控制信息应与主机170输出的控制信息相同，因此，在此反相电路140仅接收串口信息中的多个串口控制信号，并应对主机170的控制信息进行两次反相，以使反相之后的串口控制信息与主机170输出的串口控制信息相同，那么串口扩展端150接收到的反相串口控制信息与主机170输出的控制信息相同。当反相电路140与串并转换电路120连接时，反相电路140不再作为串口扩展端150的控制信号传输通道，而是用于对串并转换电路120输出的使能信息进行反相，以将使能信号传输给地址译码电路130，实现主机170与当前多个子串口端160中的任意一个子串口端160的双向通讯。
地址译码电路130具有使能端，在此地址译码电路130直接与子串口端160连接，因此地址译码电路130用于根据接收的信号，控制任意一个与子串口端160的端口的开启或闭合。在此使能端接收的使能信号在低电平时使使能端有效开启，以及地址译码电路130还包括多个独立的输入/输出端口，该输入/输出端口一一对应的与一个子串口端160连接，那么该输入/输出端相应于开关，在控制信号的作用下，主机170控制地址译码电路130打开其中一个输入/输出端，当对应的输入/输出端打开之后，主机170可以将数据传输至与该打开的输入/输出端连接的子串口端160，或者与该打开的输入/输出端连接的子串口端160将数据传输至主机170，由此实现主机170与任意子串口端160的通讯。由此可知，主机170需要先发送控制信号打开与任意一个子串口端160连接的独立的输入/输出端。在此，使能信号由控制信号转换而来。
串口扩展端150在于扩展当前与主机170通讯的子串口端160，串口扩展端150从串并转换电路120、反相电路140接收主机170初始发出的控制信号，那么串口扩展端150通过新的串并转换器、反相器、地址译码器、子串口端，实现主机170与扩展后的子串口端的双向通讯。由于地址译码电路130具有8个独立的输入输出端，那么该串口扩展端150可扩展出8个子串口端160，根据接收的主机170的控制信号，使主机170与该8个扩展出的子串口端160双向通讯。如果还需要继续扩展子串口，在此不需要重新修改电路或重新设计扩展电路，只需将主机控制接口端110的数据线连接到新的串口扩展端150，同时将反相电路140输出的控制信号和串并转换电路120输出的控制信号连接到新的扩展端，依次类推，每一个新的扩展端通过其连接的电路，可扩展出8个，16个，24个，32个，…，多个子串口端160。以此实现多级串口扩展电路的多级无限扩展。
本发明提供的一种多级串口扩展电路，本发明中主机控制接口端110与主机170相连，主机170向该主机控制接口端110发送串行信息，该串行信息中包括串行控制信息，主机控制接口端110将接收的串行控制信息经过串并转换电路120之后连接到地址译码电路130，同时也将串行控制信息发送至串口扩展端150。控制信息被送到串并转换电路120上后，串并转换电路120输出的信号控制地址译码电路130，根据控制信号的不同，选择8个子串口中的某一个作为通讯的通路，也就是说地址译码电路130可以选择多个输入/输出端中具体的一个输入/输出端，使对应的子串口端160与主机170通讯。如果串行信息中若存在传输至子串口端160的数据信息，那么该数据信息会被发送到地址译码电路130上，实现主机170向子串口端160的通讯。如果子串口端160不够用，需要继续扩展串口，那么只需要将主机控制接口端110的数据线连接到串口扩展端150，同时将控制信号和串并转换电路120的输出数据连接到串口扩展端150，串口扩展端150根据通讯的电路即可扩展出更多的子串口端160，以此类推可以继续这样无限的扩展下去。
本发明实施例一提供的多级串口扩展电路，通过串并转换电路120和反相电路140将主机170的控制信号传输至地址译码电路130，以使地址译码电路130接收到主机170的控制信息，并在主机170控制作用下，打开其中的一个输入/输出端口，实现主机170与该端口对应的子串口端160的双向通讯；本实施例还通过增加至少一个串口扩展端150，实现多级无限制的增加子串口端160接连控制。
实施例二
本发明实施例二提供一种主机170与串口通讯电路，该主机170与串口通讯电路基于多级串口扩展电路，实现主机170与子串口端160的双向通讯。在此该多级串口扩展电路包括：主机控制接口端110、串并转换电路120、地址译码电路130、反相电路140、至少一个串口扩展端150和多个子串口端160；主机控制接口端110的第一端与主机170连接、第二端与串并转换电路120的第一端连接、第三端与反相电路140的第一端连接、第四端与地址译码电路130的第一端连接，串并转换电路120的第二端与反相电路140的第二端连接、第三端与地址译码电路130的第二端连接、第四端与串口扩展端150的第一端连接，反相电路140的第三端与地址译码电路130的第三端连接、第四端与串口扩展端150的第二端连接，地址译码电路130的第四端分别与多个子串口端160的第一端连接。
参考图2所示，为本发明实施例二提供的一种主机与串口通讯电路的示意图。如图所示，当主机170与多个子串口端160中的任意一个子串口端160进行通讯时，该电路包括：主机控制接口端110的第一端与主机170连接、第二端与串并转换电路120的第一端连接、第四端与地址译码电路130的第一端连接，串并转换电路120的第二端与反相电路140的第二端连接、第三端与地址译码电路130的第二端连接，反相电路140的第三端与地址译码电路130的第三端连接，地址译码电路130的第四端分别与多个子串口端160的第一端连接。
如上所述，主机控制接口端110接收主机170输出的串行控制信息，该串行控制信息中具有打开对应的子串口端160的指令，并且该串行控制信息并不仅仅只有控制信息，该信息是主机170发送的串行信息中的控制信息，因此主机控制接口端110将串行控制信息传输至与串并转换电路120，以通过串并转换电路120将控制信息从主机170输出的串行信息中分离出来。
在此，可选地串并转换电路120将串行控制信息转换为并行数据选择信息、并行使能信息，其中，并行数据选择信息是用于控制地址译码电路130的数据选择端，该并行使能信息是用于控制地址译码电路130的使能端，因此将并行使能信息传输至反相电路140，以及将并行数据选择信息传输至地址译码电路130。
反相电路140是对输入的信号进行反相，因此反相电路140对接收的并行使能信息进行反相，以将该反相并行使能信息传输至地址译码电路130。
地址译码电路130接收并行数据选择信息和反相并行使能信息，那么在低电平时使能端有效开启，数据选择端接收并行数据选择信息，地址译码电路130根据并行数据选择信息和低有效使能端的使能信号，选择打开相应的输入/输出端，以此对应的子串口端160可以与主机170进行双向通讯。
可选地，当地址译码电路130根据并行数据选择信息、反相并行使能信息，选择相应的子串口端160进行通讯时，具体通讯过程可包括：主机170向该子串口端160发送第一串行数据，第一串行数据通过该子串口端160传输至外部设备，主机170与子串口端160进行通讯；或者，子串口端160向主机170传输第二串行数据，子串口端160接收外部设备的第二串行数据，将该第二串行数据输入至主机170中，子串口端160与主机170进行通讯。
具体地，由于地址译码电路130的使能端是低有效使能端，因此反相电路140对串并转换电路120输出的并行使能信息进行一次反相，再将反相并行使能信息输出并传输至地址译码电路130的使能端，控制地址译码电路130的其中一个输入/输出端开启。在此，可选地，设置该反相电路140为第一反相电路，第一反相电路用于接收串并转换电路120的并行使能信号。
本发明实施例二提供的一种主机170与子串口端160通讯电路，主机170可以和任意一个子串口端160双向通讯，不需要人工干预，直接自动运行。
本发明实施例二还提供一种串口扩展电路，该串口扩展电路基于多级串口扩展电路，通过该电路说明了主机170与至少一个串口扩展端150的连接关系。在此该多级串口扩展电路包括：主机控制接口端110、串并转换电路120、地址译码电路130、反相电路140、至少一个串口扩展端150和多个子串口端160；主机控制接口端110的第一端与主机170连接、第二端与串并转换电路120的第一端连接、第三端与反相电路140的第一端连接、第四端与地址译码电路130的第一端连接，串并转换电路120的第二端与反相电路140的第二端连接、第三端与地址译码电路130的第二端连接、第四端与串口扩展端150的第一端连接，反相电路140的第三端与地址译码电路130的第三端连接、第四端与串口扩展端150的第二端连接，地址译码电路130的第四端分别与多个子串口端160的第一端连接。
参考图3所示，为本发明实施例二提供的一种串口扩展电路的示意图。如图所示，当多级串口扩展电路扩展串口时，串口扩展电路包括：主机控制接口端110的第一端与主机170连接、第二端与串并转换电路120的第一端连接、第三端与反相电路140的第一端连接，串并转换电路120的第四端与串口扩展端150的第一端连接，反相电路140的第四端与串口扩展端150的第二端连接。
主机控制接口端110接收主机170输出的串行控制信息，主机控制接口端110将串行控制信息传输至与串并转换电路120，以及将串行控制信息传输至与反相电路140，在此可选地，设置接收串行控制信息的反相电路140为第二反相电路。可选地，串口控制信息包括第一串口控制信息和第二串口控制信息，其中，主机控制接口端110将第一串行控制信息传输至与串并转换电路120，串并转换电路120将第一串行控制信息转换为并行数据信息，并将并行数据信息传输至串口扩展端150；主机控制接口端110将第二串口控制信息传输至与反相电路140，反相电路140对第二串行控制信息进行反相，以将该反相第二串行控制信息传输至串口扩展端150。
串并转换电路120将串行控制信息转换为并行数据信息，并将并行数据信息传输至串口扩展端150，在此具体的串并转换电路120将第一串行控制信息转换为并行数据信息。
反相电路140对串行控制信息进行反相，以将该反相串行控制信息传输至串口扩展端150，在此，具体的，第二反相电路接收第二串行控制信息并反相。可选地，反相电路140对第二串口控制信息进行两次反相，以将该反相第二串行控制信息传输至串口扩展端150。
进一步地，串口扩展端150根据接收的反相第二串行控制信息和并行数据信息，扩展多个子串口端160，主机170与串口扩展端150扩展的多个子串口端160进行双向通讯。
综上所述，串口扩展端150通过反相电路140、串并转换电路120接收主机170发送的控制信号，由此实现主机170对串口的扩展。随后，串口扩展端150与新的串并转换电路、地址译码电路连接，该串并转换电路与新的反相电路连接、还与地址译码电路连接，反相电路与地址译码电路连接，地址译码电路分别与新的多个子串口端连接，主机170发送的控制信号使串口扩展端150扩展出的多个子串口端中的一个子串口端被地址译码电路选通，随后主机170向选通的子串口端发送数据，或者选通的子串口端向主机170发送数据，主机170与串口扩展端150扩展出的多个子串口端实现双向通讯。
本发明实施例二提供的串口扩展电路，主机控制接口端110接收的串行控制信号经过串并转换之后传输到串口扩展端150，以及通过反相电路140之后连接到串口扩展端150，实现对当前子串口端160的扩展，若子串口端160还不够用，无需修改电路设计，只需将主即控制接口端的数据线连接到串口扩展端150，同时将控制信号和串并转换电路120的输出数据连接到串口扩展端150，依次类推，子串口端160可以扩展出多个个，由此实现多级无限制串口扩展端150。
实施例三
图4为本发明实施例三提供的一种多级串口扩展电路的示意图。
本发明提供一种多级串口扩展电路，该多级串口扩展电路包括：主机控制接口端110、串并转换电路120、地址译码电路130、反相电路140、至少一个串口扩展端150和多个子串口端160；主机控制接口端110的第一端与主机170连接、第二端与串并转换电路120的第一端连接、第三端与反相电路140的第一端连接、第四端与地址译码电路130的第一端连接，串并转换电路120的第二端与反相电路140的第二端连接、第三端与地址译码电路130的第二端连接、第四端与串口扩展端150的第一端连接，反相电路140的第三端与地址译码电路130的第三端连接、第四端与串口扩展端150的第二端连接，地址译码电路130的第四端分别与多个子串口端160的第一端连接。
在本实施例中，主机控制接口端110可以采用DB9母头(J9)，串并转换电路120可以采用74HC595D，地址译码电路130可以采用74HC4051，反相电路140可以采用74HC14，多个子串口端160可以采用DB9公头(J1～J8)，串口扩展端150可以采用DB9公头(J10)。
主机控制接口端DB9母头为9针串口，其中至少包括引脚为6针、2针、7针、3针、8针、4针，分别接收数据信号DATA SI、发送数据TXD、2时钟信号CLKD2、接收数据RXD、1时钟信号CLKD1、主复位MR，其中，TXD和RXD用于向发送和接收数据。在此DB9母头将接收的DATA SI、CLKD2、CLKD1、MR，分别传输至74HC595D。
串并转换电路74HC595D具有16根引脚，在此引脚14接收DATA SI，引脚12接收CLKD2，引脚11接收CLKD1，引脚10接收MR，并将四种控制信号经过串并转换之后，形成并行数据，分别为引脚9的DATASO、引脚15的S0、引脚1的S1、引脚2的S2、引脚3的使能信号/E，将并行数据分别输出至74HC4051，74HC14和DB9公头。
在本实施例中，反相电路由两个反相器74HC14组成，分别为1-74HC14、2-74HC14。在此，型号为74HC14的反相器为6路施密特触发反相器，可将缓慢变化的输入信号转换成清晰、无抖动的输出信号。其中，1-74HC14直接与主机控制接口端DB9母头连接，2-74HC14与主机控制接口端DB9母头、串并转换电路74HC595D连接。
1-74HC14的D0将发送的数据TXD经过两次反相转换为TXDD从/Q1端输出，1-74HC14的D2将接收的数据RXD经过两次反相转换为RXDD从/Q3端输入，1-74HC14的D4将接收的CLKD1经过两次反相转换为CLKDD1从/Q5端输出。
2-74HC14的D0将CLKD2经过两次反相转换为CLKDD2从/Q1端输出，2-74HC14的D2将MR经过两次反相转换为MRR从/Q3端输入，2-74HC14的D4将接收的/E经过一次反相转换为/EE从/Q4端输出。
地址译码电路由两个地址译码器74HC4051组成，分别为1-74HC4051、2-74HC4051。地址译码器74HC4051是8通道模拟多路选择器/多路分配器，带有3个数字选择端，分别为S0、S1、S2，1个低有效使能端E，8个独立输入/输出端Y0～Y7，1个公共输入/输出端Z，数字控制端的供电引脚VCC和GND，以及VEE，通常VEE接地。其中，8个独立输入/输出端Y0～Y7可以看做是8个开关，在E端接收的/EE使能信号为低电平时，Y0～Y7中的一个被S0～S2选中，当前Y0～Y7处于低阻态，在E端接收的/EE使能信号为高电平时，Y0～Y7被关闭，进入高阻态，与S0～S2。8个独立输入/输出端Y0～Y7分别一一对应的连接一个子串口端，公共输入/输出端Z连接DB9母头的TXD和RXD，S0～S2分别连接74HC595D的数据选择输出端，使能端连接2-74HC14的/Q4端。
由于地址译码电路74HC4051是8通道模拟多路选择器/多路分配器，因此可连接8个子串口端DB9公头，在此，Y0～Y7分别连接一个DB9公头的发送数据端TXD和接收数据端RXD。在本实施例中，1-74HC4051的端口Y0～Y7为发送数据端，与子串口端连接，2-74HC4051的端口Y0～Y7为接收数据端，与子串口端连接。
串口扩展端可以采用DB9公头，其中，DB9公头的引脚分别从反相电路2-74HC14接收CLKDD2、从1-74HC14接收RXDD、发送TXDD、从1-74HC14接收CLKDD1、从2-74HC14接收MRR、从74HC595D接收DATASO。
由此本实施例中DB9母头与控制主机相连，接收主机发送的串行数据，该串行数据包括串行控制信息，串行数据被送到74HC4051上，74HC4051的输出被连接到8个DB9公头，串行控制信息被送到74HC595D上，74HC595D输出的信号控制74HC4051，根据控制信号的不同，74HC4051选择8个DB9公头中的某一个作为通讯的通路，从而实现双向通讯。如果8个DB9公头不够用，那么只需将DB9母头的数据线连接到串口扩展端，同时将控制信号和74HC595D输出的数据连接到串口扩展端。依次类推，子串口端DB9公头可以扩展出8个，16个，24个，32个，…。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种多级串口扩展电路，其特征在于，该多级串口扩展电路包括：主机控制接口端、串并转换电路、地址译码电路、反相电路、至少一个串口扩展端和多个子串口端；
所述主机控制接口端的第一端与主机连接、第二端与所述串并转换电路的第一端连接、第三端与所述反相电路的第一端连接、第四端与所述地址译码电路的第一端连接，所述串并转换电路的第二端与所述反相电路的第二端连接、第三端与所述地址译码电路的第二端连接、第四端与所述串口扩展端的第一端连接，所述反相电路的第三端与所述地址译码电路的第三端连接、第四端与所述串口扩展端的第二端连接，所述地址译码电路的第四端分别与多个所述子串口端的第一端连接。
2.根据权利要求1所述的多级串口扩展电路，其特征在于，当所述主机与多个所述子串口端中的任意一个所述子串口端进行通讯时，所述多级串口扩展电路包括：
所述主机控制接口端的第一端与所述主机连接、第二端与所述串并转换电路的第一端连接、第四端与所述地址译码电路的第一端连接，所述串并转换电路的第二端与所述反相电路的第二端连接、第三端与所述地址译码电路的第二端连接，所述反相电路的第三端与所述地址译码电路的第三端连接，所述地址译码电路的第四端分别与多个所述子串口端的第一端连接。
3.根据权利要求2所述的多级串口扩展电路，其特征在于，所述主机控制接口端接收所述主机输出的串行控制信息，所述主机控制接口端将所述串行控制信息传输至与所述串并转换电路；
所述串并转换电路将所述串行控制信息转换为并行数据选择信息、并行使能信息，并将所述并行使能信息传输至所述反相电路，以及将所述并行数据选择信息传输至所述地址译码电路；
所述反相电路对所述并行使能信息进行反相，以将该反相并行使能信息传输至所述地址译码电路；
所述地址译码电路根据所述并行数据选择信息、所述反相并行使能信息，选择相应的所述子串口端进行通讯。
4.根据权利要求3所述的多级串口扩展电路，其特征在于，所述地址译码电路根据所述并行数据选择信息、所述反相并行使能信息，选择相应的所述子串口端进行通讯，具体包括：所述主机向该子串口端发送第一串行数据，或者所述子串口端向所述主机传输第二串行数据。
5.根据权利要求3所述的多级串口扩展电路，其特征在于，所述反相电路对所述并行使能信息进行一次反相，以输出所述反相并行使能信息。
6.根据权利要求1所述的多级串口扩展电路，其特征在于，当所述多级串口扩展电路扩展串口时，所述多级串口扩展电路包括：
所述主机控制接口端的第一端与主机连接、第二端与所述串并转换电路的第一端连接、第三端与所述反相电路的第一端连接，所述串并转换电路的第四端与所述串口扩展端的第一端连接，所述反相电路的第四端与所述串口扩展端的第二端连接。
7.根据权利要求6所述的多级串口扩展电路，其特征在于，所述主机控制接口端接收所述主机输出的串行控制信息，所述主机控制接口端将所述串行控制信息传输至与所述串并转换电路，以及将所述串行控制信息传输至与所述反相电路；
所述串并转换电路将所述串行控制信息转换为并行数据信息，并将所述并行数据信息传输至所述串口扩展端；
所述反相电路对所述串行控制信息进行反相，以将该反相串行控制信息传输至所述串口扩展端。
8.根据权利要求7所述的多级串口扩展电路，其特征在于，所述串口控制信息包括第一串口控制信息和第二串口控制信息；
所述主机控制接口端将所述第一串行控制信息传输至与所述串并转换电路，所述串并转换电路将所述第一串行控制信息转换为并行数据信息，并将所述并行数据信息传输至所述串口扩展端；
所述主机控制接口端将所述第二串口控制信息传输至与所述反相电路，所述反相电路对所述第二串行控制信息进行反相，以将该反相第二串行控制信息传输至所述串口扩展端。
9.根据权利要求8所述的多级串口扩展电路，其特征在于，所述反相电路对所述第二串口控制信息进行两次反相，以将该反相第二串行控制信息传输至所述串口扩展端。
10.根据权利要求9所述的多级串口扩展电路，其特征在于，所述串口扩展端根据接收的所述反相第二串行控制信息和所述并行数据信息，扩展多个子串口端，所述主机与所述串口扩展端扩展的多个子串口端进行双向通讯。
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