CN104579881B - 一种可配置rs232/422/485复用电路 - Google Patents

Abstract

本发明为了解决通信接口的功能单一问题，并保证应用的可靠性和广泛性，公开了一种可配置RS232/422/485复用电路，其包括复用控制模块、隔离收发模块、数据收发模块、接线端子复用模块，复用控制模块主要包括三个光电隔离型MOSFET继电器，隔离收发模块包括第一光电耦合器U1和第二光电耦合器U2，数据收发模块包括一个RS232收发器，两个差分收发器，接线端子复用模块主要通过信号的复用以减少接线端子的引脚数。本发明的主要思想是将处理器的UART的TX和RX信号通过光电隔离器隔离以后分别接入RS232收发器和差分收发器收发引脚，利用微处理器的3个IO引脚分别控制3个光电隔离型MOSFET继电器进一步控制3个不同的数据收发器进行切换来是实现多种通信方式的复用和可配置。

Description

一种可配置RS232/422/485复用电路

技术领域

本发明涉及串行通信接口领域，具体地涉及一种可配置RS232/422/485 复用电路。

背景技术

RS232、RS422、RS485 是常用的串行通信的接口标准，在工业自动化设备及系统的多种场合得到广泛应用。RS232 主要应用于一对一的通讯连接，RS485 广泛应用于一主多从的现场总线控制。现有常用的RS232、RS422、RS485 通信接口的比较单一且可靠性较差，不能满足通信广泛性的要求。现有的能够满足RS232、RS422、RS485 多种通信方式的方法一般有：（1）利用微处理器的多个串口分别实现这三种RS232、RS422、RS485 不同的通信方式；这浪费了很多微处理器的资源。（2）只用一个微处理器的串口采用跳线的方式选择信号线接入RS232 或者RS422 或者RS485 的通道，实现不同的通信方式复用，这样如果要改变想要改变通信方式就要打开机箱进行跳线的重新接线，因此需要反复打开设备机箱，使用不灵活。

发明内容

本发明提供了一种可配置RS232/422/485 复用电路，该电路可以解决通信接口的功能单一问题，并保证应用的可靠性和广泛性。

本发明通过如下技术方案实现以上发明目的：本发明提供了一种可配置RS232/422/485 复用电路，其不同在于：其包括复用控制模块、隔离收发模块、数据收发模块、接线端子复用模块J1 ；复用控制模块主要包括三个光电隔离型MOS FET 继电器和第三光电耦合器U3，隔离收发模块包括第一光电耦合器U1 和第二光电耦合器U2，数据收发模块包括一个RS232 收发器及两个差分收发器，接线端子复用模块J1 的引脚接RS232 收发器和差分收发器收据接收和发送引脚，并且使部分信号能够复用，处理器的UART 的TX 和RX 信号通过光电隔离器隔离以后分别接入RS232 收发器和差分收发器收发引脚，利用微处理器的3个IO 引脚分别控制3 个光电隔离型MOSFET 继电器进一步控制3 个不同的数据收发器进行切换来实现RS232/422/485 多种通信方式的复用和可配置。

进一步的，所述第一光电耦合器U1 的发光二极管一侧接微处理器UART 接口的数据发送引脚，该光电耦合器的光敏三极管一侧分别接RS232 收发器的数据发送的输入引脚和差分收发器的数据DI 引脚；第二光电耦合器U2 的光敏三极管一侧接微处理器UART 接口的数据接受引脚，该光电耦合器的发光二极管一侧接RS232 收发器的数据接收的输出引脚和差分收发器的收据接收输出引脚；第三光电耦合器U3 的发光二极管一侧接微处理器的IO 引脚，该发光二极管的光敏三极管一侧接差分收发器的收发控制引脚（RE、DE）。

进一步的，所述三个光电隔离型MOS FET 继电器的发光二极管一侧分别接微处理器的3 个不同的IO 引脚，这三个光电隔离型MOS FET 继电器副边的一端接电源VCC2，另一端分别接RS232 收发器和两个差分收发器的电源引脚。

进一步的，当使用RS232 通信方式时，接线端子J1 的1 脚、3 脚和5 脚分别作为RS232 的数据发送引脚TX、RS232 的数据接收引脚RX 和信号地SGND ；当使用RS485 通信方式时，接线端子J1 的1 脚、2 脚分别作为RS485 收发的A 端和B 端；当使用RS422 通信方式时，接线端子J1 的1 脚、2 脚、3 脚和4 脚分别作为RS485 的数据发送正端TX+、数据发送负端TX-、数据接收正端RX+、数据接收负端RX-。

本发明将处理器的UART 的TX 和RX 信号通过光电隔离器隔离以后分别接入RS232收发器和差分收发器收发引脚，利用微处理器的3 个IO 引脚分别控制3 个光电隔离型MOSFET 继电器进一步控制3 个不同的数据收发器进行切换来是实现多种通信方式的复用和可配置。通过上述的电路，本发明可以满足RS232、RS485、RS422 三种不同的通信方式的要求。

附图说明

图1 为本发明实施例的模块说明图；

图2 为本发明实施例的详细电路图；

图3 为本发明实施例的端子复用图。

具体实施方式

下面结合本发明附图对本发明的具体实现方法进行详细说明。如图2 所示，本发明的隔离收发模块包括第一光电耦合器U1 和第二光电耦合器U2，数据收发模块包括RS232收发器U7，差分收发器U8 和差分收发器U9，复用控制模块包括第三光电耦合器U3 和光电隔离型MOSFET 继电器U4、U5、U6 ；接线端子复用模块包括5 芯的接线子J1。

如图2 所示：本发明的隔离收发模块的第一光电耦合器U1 的发光二极管一侧接微处理器UART 接口的数据发送引脚，该光电耦合器的光敏三极管一侧分别接RS232 收发器U7的数据发送的输入引脚和差分收发器U8 的数据DI 引脚。第二光电耦合器U2 的光敏三极管一侧接微处理器UART 接口的数据接收引脚，该光电耦合器的发光二极管一侧接RS232 收发器U7 的数据接收的输出引脚和差分收发器U8、U9 的收据接收输出引脚。第三光电耦合器U3 的发光二极管一侧接微处理器的IO 引脚，该光电耦合器的光敏三极管一侧接差分收发器U8 的收发控制引脚（RE 和DE）。光电隔离型MOS FET 继电器U4、U5、U6 的发光二极管一侧分别接微处理器的3 个不同的IO 引脚，这三个光电隔离型MOS FET 继电器副边的一段接电源VCC2 另一端分别接U7、U8、U9 的电源引脚。接线端子复用模块J1 的引脚1 接RS232收发器U7 的数据发送输出端和差分收发器U8 的收据收发器引脚A，接线端子复用模块J1的引脚2 接差分收发器U8 的收据收发器引脚B，接线端子复用模块J1 的引脚3接RS232 收发器U7 的数据接收输入引脚和差分收发器U9 的收据收发器引脚A，接线端子复用模块J1的引脚4 接差分收发器U9 的收据收发器引脚B，接线端子复用模块J1 的引脚5接信号地。其中，第一光电耦合器U1、第二光电耦合器U2、第三光电耦合器U3 和光电隔离型MOS FET继电器U4、U5、U6 均配有相应合适阻值的电阻，以使得各元件和信号工作在合适的电压电流范围内；并且由于第一光电耦合器U1、第二光电耦合器U2 是用在数据发送和接收的通道上，因此这两个光电耦合器应选用速率相对较快的高速光电耦合器。

如图3 所示，本发明的接线端子复用模块是一个5 芯的接线端子J1，它采用的信号复用的方式满足了RS232、RS485、RS422 的接线要求又节省的空间和成本。这个5 芯的接线端子J1 的复用方式是：当使用RS232 通信方式时，接线端子J1 的1 脚、3脚和5 脚分别作为RS232 的数据发送引脚TX、RS232 的数据接收引脚RX 和信号地SGND ；当使用RS485通信方式时，接线端子J1 的1 脚、2 脚分别作为RS485 收发的A 端和B 端；当使用RS422通信方式时，接线端子J1 的1 脚、2 脚、3 脚和4 脚分别作为RS485 的数据发送正端TX+、数据发送负端TX-、数据接收正端RX+、数据接收负端RX-。

当设备需要采用RS232 方式通信时，首先接好接线端子J1 的1 脚、3脚和5 脚，在通过软件配置的方式利用微处理器的相应IO 控制光电隔离型MOSFET 继电器U4 为RS232收发器U7 打开电源通道，利用微处理器的相应IO 控制光电隔离型MOS FET 继电器U5 和U6关闭差分收发器U8 和U9 电源通道，这样数据就将通过RS232 收发器U7 以RS232 的方式进行数据的收发。

当设备需要采用RS485 方式通信时，首先接好接线端子J1 的1 脚、2 脚，再通过软件配置的方式利用微处理器的相应IO 控制光电隔离型MOSFET 继电器U4 关闭RS232 收发器U7 的电源通道，利用微处理器的相应IO 控制光电隔离型MOS FET 继电器U5 和U6 打开差分收发器U8 并且关闭差分收发器U9 电源通道，通过微处理器的相应IO 控制第三光电耦合器U3 切换差分收发器U8 的数据接收和发送使能引脚，这样数据就将通过差分收发器U8以RS485 的方式进行数据的收发。

当设备需要采用RS422 方式通信时，首先接好接线端子J1 的1 脚、2 脚、3 脚、4脚，再通过软件配置的方式利用微处理器的相应IO 控制光电隔离型MOSFET 继电器U4 关闭RS232 收发器U7 的电源通道，利用微处理器的相应IO 控制光电隔离型MOS FET 继电器U5 和U6 打开差分收发器U8 和U9 电源通道，通过微处理器的相应IO 控制第三光电耦合器U3 进一步控制差分收发器U8 的数据接收和发送使能引脚使差分收发器U8 发送数据，差分收发器U9 接收数据，这样以数据就通过差分收发器U8 和U9 以RS422 的方式进行数据的收发。

光电耦合器和光电隔离型MOS FET 继电器均配有相应合适阻值的电阻，以使得各元件和信号工作在合适的电压电流范围内。

由于光电耦合器是用在数据发送和接收的通道上，因此上述光电耦合器应选用速率相对较快的高速光电耦合器，光电隔离型MOS FET 继电器宜选用电流驱动能力较强的器件。上述的RS232 收发器和差分收发器选择满足RS232 和RS422 电平标准的器件即可并没有苛刻的要求。

本发明并不局限于上述具体实施方式，在不脱离本发明宗旨范围内进行适当的修改均应在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种可配置RS232/422/485复用电路，其特征在于：其包括复用控制模块、隔离收发模块、数据收发模块、接线端子复用模块J1；复用控制模块主要包括三个光电隔离型MOSFET继电器和第三光电耦合器U3，隔离收发模块包括第一光电耦合器U1和第二光电耦合器U2，数据收发模块包括一个RS232收发器及两个差分收发器，接线端子复用模块J1 的引脚接RS232收发器和差分收发器收据接收和发送引脚，并且使部分信号能够复用，处理器的UART的TX和RX信号通过光电隔离器隔离以后分别接入RS232收发器和差分收发器收发引脚，利用微处理器的3个IO引脚分别控制3个光电隔离型MOSFET继电器进一步控制3个不同的数据收发器进行切换来实现RS232/422/485多种通信方式的复用和可配置；

当使用RS232通信方式时，接线端子J1的1脚、3脚和5脚分别作为RS232的数据发送引脚TX、RS232的数据接收引脚RX和信号地SGND；当使用RS485通信方式时，接线端子J1的1脚、2脚分别作为RS485收发的A端和B端；当使用RS422通信方式时，接线端子J1的1脚、2脚、3脚和4脚分别作为RS485的数据发送正端TX+、数据发送负端TX-、数据接收正端RX+、数据接收负端RX-。

2.根据权利要求1所述的可配置RS232/422/485复用电路，其特征在于：所述第一光电耦合器U1的发光二极管一侧接微处理器UART接口的数据发送引脚，该光电耦合器的光敏三极管一侧分别接RS232收发器的数据发送的输入引脚和差分收发器的数据DI引脚；第二光电耦合器U2的光敏三极管一侧接微处理器UART接口的数据接受引脚，该光电耦合器的发光二极管一侧接RS232收发器的数据接收的输出引脚和差分收发器的收据接收输出引脚；第三光电耦合器U3的发光二极管一侧接微处理器的IO引脚，该发光二极管的光敏三极管一侧接差分收发器的收发控制引脚（RE、DE）。

3.根据权利要求1所述的可配置RS232/422/485复用电路，其特征在于：所述三个光电隔离型MOSFET继电器的发光二极管一侧分别接微处理器的3个不同的IO引脚，这三个光电隔离型MOSFET继电器副边的一端接电源VCC2，另一端分别接RS232收发器和两个差分收发器的电源引脚。

4.根据权利要求1所述的可配置RS232/422/485复用电路，其特征在于：当需要采用RS232方式通信时，首先接好接线端子J1的1脚、3脚和5脚，在通过软件配置的方式利用微处理器的相应IO控制光电隔离型MOSFET继电器U4为RS232收发器U7打开电源通道，利用微处理器的相应IO控制光电隔离型MOSFET继电器U5和U6关闭差分收发器U8 和U9电源通道，这样数据就将通过RS232收发器U7以RS232的方式进行数据的收发。

5.根据权利要求1所述的可配置RS232/422/485复用电路，其特征在于：当需要采用RS485方式通信时，首先接好接线端子J1的1脚、2脚，再通过软件配置的方式利用微处理器的相应IO控制光电隔离型MOSFET继电器U4关闭RS232收发器U7的电源通道，利用微处理器的相应IO控制光电隔离型MOSFET继电器U5和U6打开差分收发器U8并且关闭差分收发器U9电源通道，通过微处理器的相应IO控制第三光电耦合器U3切换差分收发器U8的数据接收和发送使能引脚，这样数据就将通过差分收发器U8以RS485的方式进行数据的收发。

6.根据权利要求1所述的可配置RS232/422/485复用电路，其特征在于：当需要采用RS422方式通信时，首先接好接线端子J1的1脚、2脚、3脚、4脚，再通过软件配置的方式利用微处理器的相应IO控制光电隔离型MOSFET继电器U4关闭RS232收发器U7的电源通道，利用微处理器的相应IO控制光电隔离型MOSFET继电器U5和U6打开差分收发器U8和U9电源通道，通过微处理器的相应IO控制第三光电耦合器U3进一步控制差分收发器U8的数据接收和发送使能引脚使差分收发器U8发送数据，差分收发器U9接收数据，这样以数据就通过差分收发器U8和U9以RS422的方式进行数据的收发。