CN107896152A - 一种多通道通讯共享装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多通道通讯共享装置及方法，该装置包括RS485接口、UART接口、WIFI接口及第一信号控制隔离单元，RS485接口的输出端与第一信号控制隔离单元的第一输入端连接，UART接口的输出端与第一信号控制隔离单元的第二输入端连接，第一信号控制隔离单元的输出端与WIFI接口的输入端连接；第一信号控制隔离单元的第一输入端至输出端之间串联有正向设置的二极管，第一信号控制隔离单元的第二输入端至输出端之间也串联有正向设置的二极管；该方法利用上述的装置对通讯信号进行共享。与现有技术相比，本发明不仅能够将不同的接口并联、满足多个使用不同通讯接口的终端并联使用的需求，还保证了通讯信号的转换效率，且有效降低了成本投入。

Description

一种多通道通讯共享装置及方法
技术领域
本发明涉及数据通讯接口技术领域，更为具体来说，本发明为一种多通道通讯共享装置及方法。
背景技术
目前的通讯方式多种多样，基于同一协议下的各类通讯接口也是层出不穷，而基于同一协议下多个使用不同通讯接口的终端有时需要并联使用，尤其在工业通讯中这种现象更为常见；但是，由于接口间通讯时相互干扰和不同的电气特性，各种接口不能直接并联，这就要求各种接口间有一个通讯信号控制转换装置，以保证信号可靠传送、互不干扰，并与对应接口电气特性匹配。
目前来说，用于实现通讯信号控制转换装置的方法主要包括手工切换和程序控制自动切换两种方式，但各有其优缺点，两者的局限性主要表现如下：
(1)手工切换：使用机械开关或电子开关切换，虽然成本低，但是，其必须依靠人工操作，存在工作效率低、易出错甚至烧坏接口等问题。
(2)程序控制自动切换：虽然该方式具有效率高、不易出错的优点，但是该方式成本较高，而且难以扩展新接口。
因此，在保证通讯信号控制转换效率的前提下，如何有效地避免通讯信号转换错误、降低成本、扩展新接口，成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题和始终研究的重点。
发明内容
为解决现有的通讯信号控制转换方法存在的诸多问题，本发明创新地提出了一种多通道通讯共享装置及方法，通过搭建具体的硬件电路实现对通讯信号的控制，达到使多个使用不同通讯接口的终端能够并联的目的，并能够彻底避免通讯信号转换错误的问题，有效降低了通讯信号控制转换的成本，本发明还具有便于扩展新接口等突出优点。
为实现上述技术目的，本发明公开了一种多通道通讯共享装置，该装置包括RS485接口、UART接口、WIFI接口及第一信号控制隔离单元，RS485接口的输出端与第一信号控制隔离单元的第一输入端连接，UART接口的输出端与第一信号控制隔离单元的第二输入端连接，第一信号控制隔离单元的输出端与WIFI接口的输入端连接；第一信号控制隔离单元的第一输入端至输出端之间串联有正向设置的二极管，第一信号控制隔离单元的第二输入端至输出端之间也串联有正向设置的二极管。
基于上述的技术方案，本发明能够实现RS485接口和UART接口的并联，使通信信号无论从RS485接口或UART接口输入，都能实现从WIFI接口输出；本发明通过搭建完成的电路结构，能够直接实现通讯信号控制转换，避免了手工切换，从而有效保证了通信信号控制转换的效率、避免了通信信号转换错误；另外，上述的硬件结构具有成本低、易扩展新接口等突出优点。
进一步地，该装置还包括电力载波接口和第一信号电平转换单元，电力载波接口的输出端与第一信号电平转换单元的输入端连接，第一信号电平转换单元的输出端与第一信号控制隔离单元的第三输入端连接；第一信号控制隔离单元的第三输入端至输出端之间串联有正向设置的二极管，第一信号电平转换单元包括一个三极管，该三极管的集电极作为第一信号电平转换单元的输入端，该三极管的发射极作为第一信号电平转换单元的输出端。
基于上述改进的技术方案，本发明还能够实现电力载波接口、RS485接口及UART接口三者的并联，使通信信号无论从电力载波接口或RS485接口或UART接口输入，都能实现从WIFI接口输出。
进一步地，该装置还包括第二信号控制隔离单元和第二信号电平转换单元，第二信号控制隔离单元的输出端与第二信号电平转换单元的输入端连接，第二信号电平转换单元的输出端与电力载波接口的输入端连接，RS485接口的输出端与第二信号控制隔离单元的第四输入端连接，UART接口的输出端与第二信号控制隔离单元的第五输入端连接，WIFI接口的输出端与第二信号控制隔离单元的第六输入端连接；第二信号控制隔离单元的第四输入端至输出端之间串联有正向设置的二极管，第二信号控制隔离单元的第五输入端至输出端之间串联有正向设置的二极管，第二信号控制隔离单元的第六输入端至输出端之间串联有正向设置的二极管；第二信号电平转换单元包括一个三极管，该三极管的集电极作为第二信号电平转换单元的输入端，该三极管的发射极作为第二信号电平转换单元的输出端。
基于上述改进的技术方案，本发明还能够实现RS485接口、UART接口及WIFI接口三者的并联，使通信信号无论从RS485接口或UART接口或WIFI接口输入，都能从电力载波接口输出。
进一步地，该装置还包括第三信号控制隔离单元，第三信号控制隔离单元的输出端与RS485接口的输入端连接，WIFI接口的输出端与第三信号控制隔离单元的第七输入端连接，第一信号电平转换单元的输出端与第三信号控制隔离单元的第八输入端连接；第三信号控制隔离单元的第七输入端至输出端之间串联有正向设置的二极管，第三信号控制隔离单元的第八输入端至输出端之间串联有正向设置的二极管。
基于上述改进的技术方案，本发明还能够实现WIFI接口和电力载波接口的并联，使通信信号无论从WIFI接口或电力载波接口输入，都能从RS485接口输出。
进一步地，该装置还包括第四信号控制隔离单元，第四信号控制隔离单元的输出端与UART接口的输入端连接，WIFI接口的输出端与第四信号控制隔离单元的第九输入端连接，第一信号电平转换单元的输出端与第四信号控制隔离单元的第十输入端连接；第四信号控制隔离单元的第九输入端至输出端之间串联有正向设置的二极管，第四信号控制隔离单元的第十输入端至输出端之间串联有正向设置的二极管。
基于上述改进的技术方案，本发明还能够实现WIFI接口和电力载波接口的并联，使通信信号无论从WIFI接口或电力载波接口输入，都能从UART接口输出。
进一步地，所述UART接口通过型号为MAX3232E的芯片搭建而成，该装置还包括DB9接口，所述DB9接口的输入端与UART接口的R2in管脚连接，所述DB9接口的输出端与UART接口的T2out管脚连接。
进一步地，该装置还包括电源，所述电源通过两个稳压器搭建而成，其中，一个稳压器的输入电压为12V、输出电压为5V，另一个稳压器的输入电压为5V、输出电压为3.3V。
进一步地，所述RS485接口通过型号为MAX3485的芯片搭建而成，所述WIFI接口通过型号为ESP8266的芯片搭建而成。
进一步地，通过USB接口、433M接口、蓝牙接口、GPRS接口中的任一接口替换所述UART接口。
基于上述改进的技术方案，本发明还能够扩展新的接口，从而使得本发明具有更广泛的应用范围。
为实现上述技术目的，本发明还公开了一种多通道通讯共享方法，该方法利用上述的多通道通讯共享装置对通讯信号进行共享，以完成通讯信号控制转换，实现不同接口的并联。
本发明的有益效果为：与现有技术相比，本发明不仅能够将不同的接口并联、满足了多个使用不同通讯接口的终端并联使用的需求，而且还保证了通讯信号的转换效率、降低了成本投入；另外，本发明还具有结构简单、使用方便、实用性强、使用寿命长等突出优点。
附图说明
图1为多通道通讯共享装置的结构组成示意图。
图2为RS485接口的电路结构示意图。
图3为第一信号控制隔离单元的电路结构示意图。
图4为WIFI接口的电路结构示意图。
图5为UART接口的电路结构示意图。
图6为电力载波接口的电路结构示意图。
图7为第一信号电平转换单元的电路结构示意图。
图8为第二信号控制隔离单元的电路结构示意图。
图9为第二信号电平转换单元的电路结构示意图。
图10为第三信号控制隔离单元的电路结构示意图。
图11为第四信号控制隔离单元的电路结构示意图。
图12为USB接口的电路结构示意图。
图13为DB9接口的电路结构示意图。
图14为433M接口的电路结构示意图。
图15为蓝牙接口的电路结构示意图。
图16为GPRS接口的电路结构示意图。
图17为电源的电路结构示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明一种多通道通讯共享装置及方法进行详细的解释和说明。
如图1至17所示，本发明公开了一种多通道通讯共享装置，其用于实现在同一协议下使用不同通讯接口的一个通讯终端与其它通讯终端的通讯功能，该多通道通讯共享装置主要包括控制转换器和各接口，比如，控制转换器包括第一信号控制隔离单元、第一信号电平转换单元等，上述接口包括RS485接口、UART接口、WIFI接口等。本发明能够保证通讯信号只能单向传送：从任一个接口输出端传送到其它接口输入端，而且使通讯信号被阻隔、不能传送到其它接口的输出端，以避免冲突。
如图1、2、3、4、5所示，该装置包括RS485接口、UART接口、WIFI接口及第一信号控制隔离单元，RS485接口的输出端与第一信号控制隔离单元的第一输入端to 3485ab连接，UART接口的输出端与第一信号控制隔离单元的第二输入端TXD2to 3232in连接，第一信号控制隔离单元的输出端WIFI-TX from wifi out与WIFI接口的输入端连接；第一信号控制隔离单元的第一输入端至输出端之间串联有正向设置的二极管D13，且串联有电阻R11，电阻R11和二极管D13的连接点与3.3V电源之间串联电阻R8；第一信号控制隔离单元的第二输入端至输出端之间也串联有正向设置的二极管D18，且串联有电阻R13，电阻R13和二极管D18的连接点与3.3V电源之间串联电阻R36。
如图1、3、4、6、7所示，该装置还包括电力载波接口和第一信号电平转换单元，电力载波接口的输出端与第一信号电平转换单元的输入端ZB-RXD to zb in连接，第一信号电平转换单元的输出端与第一信号控制隔离单元的第三输入端to zb rxdin连接；第一信号控制隔离单元的第三输入端至输出端之间串联有正向设置的二极管D19，且串联有电阻R14，电阻R14和二极管D19的连接点与3.3V电源之间串联电阻R37；第一信号电平转换单元包括一个三极管VT2，该三极管的集电极作为第一信号电平转换单元的输入端，该三极管的发射极作为第一信号电平转换单元的输出端，该三极管的基极串联电阻R9后与3.3V电源连接，且该三极管的集电极串联电阻R12后与5V电源连接。
如图1、2、4、5、6、7、8、9所示，该装置还包括第二信号控制隔离单元和第二信号电平转换单元，第二信号控制隔离单元的输出端from zb txd out与第二信号电平转换单元的输入端连接，第二信号电平转换单元的输出端ZB-TXD from zb out与电力载波接口的输入端连接，RS485接口的输出端与第二信号控制隔离单元的第四输入端to 3485ab连接，UART接口的输出端与第二信号控制隔离单元的第五输入端TXD2to 3232in连接，WIFI接口的输出端与第二信号控制隔离单元的第六输入端WIFI-RX to wifi in连接；第二信号控制隔离单元的第四输入端至输出端之间串联有正向设置的二极管D16，且串联有电阻R18，电阻R18和二极管D16之间的连接点与3.3V电源之间串联一个电阻R15；第二信号控制隔离单元的第五输入端至输出端之间串联有正向设置的二极管D20，且串联有电阻R21，电阻R21和二极管D20之间的连接点与3.3V电源之间串联一个电阻R38；第二信号控制隔离单元的第六输入端至输出端之间串联有正向设置的二极管D21，且串联有电阻R22，电阻R22和二极管D21之间的连接点与3.3V电源之间串联一个电阻R39；第二信号电平转换单元包括一个三极管VT3，该三极管的集电极作为第二信号电平转换单元的输入端，该三极管的发射极作为第二信号电平转换单元的输出端，该三极管的基极串联电阻R16后与5V电源连接，且该三极管的集电极串联电阻R17后与3.3V电源连接。
如图1、2、4、8、9、10所示，该装置还包括第三信号控制隔离单元，第三信号控制隔离单元的输出端from 3485ab与RS485接口的输入端连接，WIFI接口的输出端与第三信号控制隔离单元的第七输入端WIFI-RX to wifi in连接，第一信号电平转换单元的输出端与第三信号控制隔离单元的第八输入端to zb rxd in连接；第三信号控制隔离单元的第七输入端至输出端之间串联有正向设置的二极管D23，且串联有电阻R31，电阻R31和二极管D23的连接点与3.3V电源之间串联一个电阻R41；第三信号控制隔离单元的第八输入端至输出端之间串联有正向设置的二极管D15，且串联电阻R30，电阻R30和二极管D15的连接点与3.3V电源之间串联一个电阻R28。
如图1、2、4、8、9、11所示，该装置还包括第四信号控制隔离单元，第四信号控制隔离单元的输出端RXD2from 3232out与UART接口的输入端连接，WIFI接口的输出端与第四信号控制隔离单元的第九输入端WIFI-RX to wifi in连接，第一信号电平转换单元的输出端与第四信号控制隔离单元的第十输入端to zb rxd in连接；第四信号控制隔离单元的第九输入端至输出端之间串联有正向设置的二极管D24，且串联电阻R35，电阻R35和二极管D24的连接点与3.3V电源之间串联一个电阻R42；第四信号控制隔离单元的第十输入端至输出端之间串联有正向设置的二极管D14，且串联电阻R33，电阻R33和二极管D14的连接点与3.3V电源之间串联一个电阻R32。
如图1-11、12、14、15、16所示，通过USB接口、433M接口、蓝牙接口、GPRS接口中的任一接口替换UART接口，以扩展新的接口，从而使得本发明具有更广泛的应用范围。
如图2、4、5、13所示，UART接口通过型号为MAX3232E的芯片搭建而成，该装置还包括DB9接口，DB9接口的输入端与UART接口的R2in管脚连接，DB9接口的输出端与UART接口的T2out管脚连接。本实施例中，RS485接口通过型号为MAX3485的芯片搭建而成，WIFI接口通过型号为ESP8266的芯片搭建而成，如图6所示，本发明的载波接口可以通过具有16管脚的载波芯片(图中未示出具体型号、从常规芯片中合理选择)搭建而成。本实施例中，该装置还可包括电池(附图中未示出)和LED显示单元(附图中未示出)，电池用于单独为各个通讯接口通电，LED显示单元用于显示各个接口的是否接通的状态。
如图17所示，该装置还包括电源，电源通过两个稳压器搭建而成，其中，一个稳压器的输入电压为12V、输出电压为5V，另一个稳压器的输入电压为5V、输出电压为3.3V，比如，5V～3.3V转换电路通过型号为AMS1117的稳压器搭建而成。
可将本实施例涉及的控制转换器和各接口封装于壳体内，壳体上设置相应的LED显示窗口、按键、电池充电接口、电源接口及各个通讯接口，本实施例基于串口协议设计，在本发明的技术启示下，扩展后可用于各种通信协议。因此，本实施例涉及的多通道通讯共享装置具有结构合理、结构紧凑、使用方便、使用寿命长等突出优点，即可以单独使用，也可安装到其它设备上使用，很具有实用性。
本实施例还公开了一种多通道通讯共享方法，该方法利用上述的多通道通讯共享装置对通讯信号进行共享，以实现多种不同接口的并联，具体表现为：通信信号从电力载波接口或RS485接口或UART接口输入，从WIFI接口输出；通信信号从RS485接口或UART接口或WIFI接口输入，从电力载波接口输出；通信信号从WIFI接口或电力载波接口输入，从RS485接口输出；通信信号从WIFI接口或电力载波接口输入，从UART接口输出；且上述的UART接口可使用USB接口、433M接口、蓝牙接口、GPRS接口中的任一接口替换，实现更多不同种类接口之间的并联。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本说明书的描述中，参考术语“本实施例”、“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
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，凡在本发明实质内容上所作的任何修改、等同替换和简单改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多通道通讯共享装置，其特征在于：该装置包括RS485接口、UART接口、WIFI接口及第一信号控制隔离单元，RS485接口的输出端与第一信号控制隔离单元的第一输入端连接，UART接口的输出端与第一信号控制隔离单元的第二输入端连接，第一信号控制隔离单元的输出端与WIFI接口的输入端连接；第一信号控制隔离单元的第一输入端至输出端之间串联有正向设置的二极管，第一信号控制隔离单元的第二输入端至输出端之间也串联有正向设置的二极管。
2.根据权利要求1所述的多通道通讯共享装置，其特征在于：该装置还包括电力载波接口和第一信号电平转换单元，电力载波接口的输出端与第一信号电平转换单元的输入端连接，第一信号电平转换单元的输出端与第一信号控制隔离单元的第三输入端连接；第一信号控制隔离单元的第三输入端至输出端之间串联有正向设置的二极管，第一信号电平转换单元包括一个三极管，该三极管的集电极作为第一信号电平转换单元的输入端，该三极管的发射极作为第一信号电平转换单元的输出端。
3.根据权利要求2所述的多通道通讯共享装置，其特征在于：该装置还包括第二信号控制隔离单元和第二信号电平转换单元，第二信号控制隔离单元的输出端与第二信号电平转换单元的输入端连接，第二信号电平转换单元的输出端与电力载波接口的输入端连接，RS485接口的输出端与第二信号控制隔离单元的第四输入端连接，UART接口的输出端与第二信号控制隔离单元的第五输入端连接，WIFI接口的输出端与第二信号控制隔离单元的第六输入端连接；第二信号控制隔离单元的第四输入端至输出端之间串联有正向设置的二极管，第二信号控制隔离单元的第五输入端至输出端之间串联有正向设置的二极管，第二信号控制隔离单元的第六输入端至输出端之间串联有正向设置的二极管；第二信号电平转换单元包括一个三极管，该三极管的集电极作为第二信号电平转换单元的输入端，该三极管的发射极作为第二信号电平转换单元的输出端。
4.根据权利要求3所述的多通道通讯共享装置，其特征在于：该装置还包括第三信号控制隔离单元，第三信号控制隔离单元的输出端与RS485接口的输入端连接，WIFI接口的输出端与第三信号控制隔离单元的第七输入端连接，第一信号电平转换单元的输出端与第三信号控制隔离单元的第八输入端连接；第三信号控制隔离单元的第七输入端至输出端之间串联有正向设置的二极管，第三信号控制隔离单元的第八输入端至输出端之间串联有正向设置的二极管。
5.根据权利要求4所述的多通道通讯共享装置，其特征在于：该装置还包括第四信号控制隔离单元，第四信号控制隔离单元的输出端与UART接口的输入端连接，WIFI接口的输出端与第四信号控制隔离单元的第九输入端连接，第一信号电平转换单元的输出端与第四信号控制隔离单元的第十输入端连接；第四信号控制隔离单元的第九输入端至输出端之间串联有正向设置的二极管，第四信号控制隔离单元的第十输入端至输出端之间串联有正向设置的二极管。
6.根据权利要求5所述的多通道通讯共享装置，其特征在于：所述UART接口通过型号为MAX3232E的芯片搭建而成，该装置还包括DB9接口，所述DB9接口的输入端与UART接口的R2in管脚连接，所述DB9接口的输出端与UART接口的T2out管脚连接。
7.根据权利要求6所述的多通道通讯共享装置，其特征在于：该装置还包括电源，所述电源通过两个稳压器搭建而成，其中，一个稳压器的输入电压为12V、输出电压为5V，另一个稳压器的输入电压为5V、输出电压为3.3V。
8.根据权利要求7所述的多通道通讯共享装置，其特征在于：所述RS485接口通过型号为MAX3485的芯片搭建而成，所述WIFI接口通过型号为ESP8266的芯片搭建而成。
9.根据权利要求8所述的多通道通讯共享装置，其特征在于：通过USB接口、433M接口、蓝牙接口、GPRS接口中的任一接口替换所述UART接口。
10.一种多通道通讯共享方法，其特征在于：该方法利用权利要求1至9中任一权利要求所述的多通道通讯共享装置对通讯信号进行共享。
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