CN108182166A - 串口通道选择电路及具有它的汽车数据采集盒 - Google Patents

串口通道选择电路及具有它的汽车数据采集盒 Download PDF

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CN108182166A CN201810073164.5A CN201810073164A CN108182166A CN 108182166 A CN108182166 A CN 108182166A CN 201810073164 A CN201810073164 A CN 201810073164A CN 108182166 A CN108182166 A CN 108182166A
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金翔宇
杨显平
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Abstract

本发明公开了一种串口通道选择电路及具有它的汽车数据采集盒，所述串口通道选择电路包括：通道选择电路、RS232电平转换电路、RS485电平转换电路和K线电路，所述通道选择电路对单片机的串口信号进行输出通道选择；所述RS232电平转换电路将所述通道选择电路的第一路串口信号进行RS232电平信号电平转换；所述RS485电平转换电路将所述通道选择电路的第二路串口信号进行RS485电平信号电平转换示；所述K线电路将所述通道选择电路的第三路串口信号进行K线电平信号转换。本发明实施例提供的串口通道选择电路及具有它的汽车数据采集盒实现了单片机通过一个串口可分别与汽车的OBDII的RS232串口、RS485串口以及K线接口通信，减少单片机通信串口使用。

Description

串口通道选择电路及具有它的汽车数据采集盒
技术领域
本发明涉及汽车电子总线技术领域，尤其涉及一种串口通道选择电路及具有它的汽车数据采集盒。
背景技术
串口通信总线在电子产品中具有广泛的应用，在汽车数据采集盒中，由于控制器的外接设备相对较多，使得串口资源相对紧张，在现有的汽车OBDII接口中，常用RS232接口、RS485接口以及K总线接口进行数据通信。当控制器的串口资源不足时，单片机无法选择通过RS232接口、RS485接口或K接口对汽车进行数据采集。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种串口通道选择电路及具有它的汽车数据采集盒。
一方面，为实现上述目的，根据本发明实施例提供的的串口通道选择电路，所述串口通道选择电路包括：
通道选择电路，所述通道选择电路对单片机的串口信号进行输出通道选择；
RS232电平转换电路，所述RS232电平转换电路将所述通道选择电路的第一路串口信号进行RS232电平信号电平转换；
RS485电平转换电路，所述RS485电平转换电路将所述通道选择电路的第二路串口信号进行RS485电平信号电平转换；
K线电路，所述K线电路将所述通道选择电路的第三路串口信号进行K线电平信号转换。
根据本发明的一个实施例，所述通道选择模块包括：
通道选择器U11及其外围电路、第一通道选择电路和第二通道选择电路；
所述第一通道选择电路和第二通道选择电路分别与所述单片机连接；
所述第一通道选择电路和第二通道选择电路用于在所述单片机的控制下对所述通道选择器U11的输入端信号进行所述输出通道选择。
根据本发明的一个实施例，所述第一通道选择电路包括：三极管Q23、电阻R101和电阻R99；
所述电阻R99一端与所述单片机第一控制端连接，所述电阻R99另一端与所述三极管Q23的基极连接，所述三极管Q23的发射极与参考地连接，所述三极管Q23的集电极与电阻R101的一端连接，所述电阻R101的另一端与第一电源连接，所述三极管Q23的集电极还与所述通道选择器U11第一通道选择端A连接；
所述第二通道选择电路包括：三极管Q25、电阻R100和电阻R102；
所述电阻R102一端与所述单片机第二控制端连接，所述电阻R102另一端与所述三极管Q25的基极连接，所述三极管Q25的发射极与参考地连接，所述三极管Q25的集电极与电阻R100的一端连接，所述电阻R100的另一端与第一电源连接，所述三极管Q23的集电极还与所述通道选择器第二通道选择端连接。
根据本发明的一个实施例，还包括硬件通道选择电路，所述硬件通道选择电路包括第一通道选择电阻R96和第二通道电阻R95；
所述第一通道选择下拉电阻R96的一端与所述参考地连接，所述第一通道选择下拉电阻R96的另一端与所述通道选择器U11第一通道选择端接；
所述第二通道选择下拉电阻R95的一端与所述参考地连接，所述第二通道选择下拉电阻R95的另一端与所述通道选择器U11第二通道选择端接；
根据本发明的一个实施例，所述RS485电平转换电路包括RS485电平转换器U20、串口端电路和信号端电路；
所述串口端电路包括：三极管Q24、电阻R90、电阻R88和电阻R94；
电阻R90的一端与所述通道选择电路的第二串口信号的输出端连接，所述电阻R90的另一端与所述三极管Q24的基极连接，所述三极管Q24的发射极与参考地连接，所述三极管Q24的集电极与所述电阻R88的一端连接，所述电阻R88的另一端与第一电源连接；所述三极管Q24的集电极还与所述电阻R94的一端连接，所述电阻R94的另一端还与所述RS485电平转换器的数据发送使能端连接；所述RS485电平转换器的数据接收使能端及数据发送端分别与参考地连接；
所述信号端电路包括：电阻R93、电阻R91、电阻R92和电阻R89；
所述RS485电平转换器的第一电平端分别与所述电阻R93及电阻R91的一端连接，所述电阻R93另一端与第一电源连接；所述电阻R91的另一端与所述汽车RS485第一电平信号端连接；
所述RS485电平转换器的第二电平端分别与所述电阻R92及电阻R89的一端连接，所述电阻R92另一端与参考地连接；所述电阻R89的另一端与所述汽车RS485第二电平信号端连接。
根据本发明的一个实施例，所述RS485电平转换电路还包括，第一终端电容C57和第二终端电容C58；
所述第一终端电容C57的一端与所述RS485电平转换器的第一电平端连接；第二终端电容C58的一端与所述RS485电平转换器的第二电平端连接；所述第一终端电容C57和第二终端电容C58还分别与参考地连接。
另一方面，为实现上述目的，根据本发明实施例还挺提供一种数据采集盒，所述数据采集盒包括所述的串口协议通道选择电路。
本发明实施例提供的串口通道选择电路，通过通道选择控制芯片对RS232总线和RS485总线进行通道选择，实现了单片机通过一个串口，可分别与汽车的OBDII的RS232串口、RS485串口以及K线进行通信，而无需增加单片机的串行通信接口，减少单片机通信串口使用。
附图说明
图1为本发明实施例提供的串口通道选择电路结构示意图；
图2为本发明实施例提供的通道选择器及其外围电路结构示意图；
图3为本发明实施例提供的第一通道选择电路和第二通道选择电路结构示意图；
图4为本发明实施例提供的RS232电平转换电路结构示意图；
图5为本发明实施例提供的RS485电平转换电路结构示意图。
附图标记：
通道选择电路10；
RS232电平转换电路20；
RS485电平转换电路30；
K线电路40。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
参阅图1，图1为本发明实施例提供的串口通道选择电路10结构示意图。
本发明实施例提供一种串口通道选择电路10，所述串口通道选择电路10包括：通道选择电路10、RS232电平转换电路20、RS485电平转换电路30和K线电路40；所述通道选择电路10对单片机的串口信号进行输出通道选择；所述RS232电平转换电路20将所述通道选择电路10的第一路串口信号进行RS232电平信号电平转换；所述RS485电平转换电路30将所述通道选择电路10的第二路串口信号进行RS485电平信号电平转换；所述K线电路40将所述通道选择电路的第三路串口信号进行K线电平信号转换。
具体的，所述通道选择电路10将单片机的一路信号进行通道的选择，从而实现将单片机的一路信号进行通信选择输出。例如，将单片机输入输出的一路信号选择到一个或者多个RS232电平转换电路20，或者是RS485电平转换电路30，或者K线电路40中，这样单片机的一路串口信号，即可扩展为多路选择输入输出。
本发明实施例提供的串口通道选择电路10，通过通道选择电路10对RS232总线、RS485总线和K总线进行通道选择，实现了单片机通过一个串口，可分别与汽车的OBDII的RS232串口总线、RS485串口总线或K总线进行通信，而无需增加单片机的串行通信接口，减少单片机通信串口使用。
参阅图2、图3，图2为本发明实施例提供的通道选择器及其外围电路结构示意图；图3为本发明实施例提供的第一通道选择电路和第二通道选择电路结构示意图。
进一步的，在本发明的一个实施例中，所述通道选择模块包括：通道选择器U11及其外围电路、第一通道选择电路10和第二通道选择电路10；所述第一通道选择电路10和第二通道选择电路10分别与所述单片机连接；所述第一通道选择电路10和第二通道选择电路10用于在所述单片机的控制下对所述通道选择器U11的输入端信号进行所述输出通道选择。例如，在所述单片机的控制下将所述单片机的串口信号选择到RS232电平转换电路20、RS485电平转换电路30或K线电路40中的任意一路中输出。
进一步的，在本发明的一个实施例中，所述第一通道选择电路10包括：三极管Q23、电阻R101和电阻R99；所述电阻R99一端与所述单片机第一控制端RS232_UEN连接，所述电阻R99另一端与所述三极管Q23的基极连接，所述三极管Q23的发射极与参考地连接，所述三极管Q23的集电极与电阻R101的一端连接，所述电阻R101的另一端与第一电源VCC_5V连接，所述三极管Q23的集电极还与所述通道选择器U11第一通道选择端A连接。在本发明实施例中，所述三极管Q23为NPN三极管。
所述第二通道选择电路10包括：三极管Q25、电阻R100和电阻R102；所述电阻R102一端与所述单片机第二控制端RS485_UEN连接，所述电阻R102另一端与所述三极管Q25的基极连接，所述三极管Q25的发射极与参考地连接，所述三极管Q25的集电极与电阻R100的一端连接，所述电阻R100的另一端与第一电源VCC_5V连接，所述三极管Q23的集电极还与所述通道选择器U11第二通道选择端B连接。在本发明实施例中，所述三极管Q25为NPN三极管。
具体的，继续参阅图3；当所述通道选择器U11第一通道选择端A以及所述通道选择器U11第二通道选择端B同时为低电平时，所述单片机串口信号与所述第三路串口信号连通，所述单片机串口信号连接到K线电路，实现与单片机与K总线的通信；当所述通道选择器U11第一通道选择端A为高电平，所述通道选择器U11第二通道选择端B为低电平时，所述单片机串口信号与所述第一路串口信号连通，所述单片机串口信号连接到RS232电平转换电路20。实现与单片机与RS323总线的通信；当所述通道选择器U11第一通道选择端A为低电平，所述通道选择器U11第二通道选择端B为高电平时，所述单片机串口信号与所述第二路串口信号连通，所述单片机串口信号连接到RS485电平转换电路20。实现与单片机与RS485总线的通信。
进一步的，在本发明的一个实施例中，还硬件通道选择电路，所述硬件通道选择电路第一通道选择电阻R96和第二通道电阻R95；所述第一通道选择电阻R96的一端与所述参考地连接，所述第一通道选择电阻R96的另一端与所述通道选择器U11第一通道选择端A接；所述第二通道选择电阻R95的一端与所述参考地连接，所述第二通道选择电阻R95的另一端与所述通道选择器U11第二通道选择端B接。
具体的，通过对所述第一通道选择电阻R96和第二通道电阻R95，在所述单片机没有输出控制电平信号时，使得所述通道选择器U11默认选择输出串口信号至所述K线电路。
参阅图4，图4为本发明实施例提供的RS232电平转换电路结构示意图。
进一步的，在本发明的一个实施例中，所述RS232电平转换电路20包括RS232电平转换器U19及其外围电路；所述RS232电平转换器U19第一输入输出端与所述通道选择电路10的第一串口信号的输出端连接；所述RS232电平转换器U19第二输入输出端与汽车RS232电平信号端连接。
参阅图5，图5为本发明实施例提供的RS485电平转换电路30结构示意图。
进一步的，在本发明的一个实施例中，所述RS485电平转换电路30包括RS485电平转换器U20、串口端电路和信号端电路。
所述串口端电路包括：三极管Q24、电阻R90、电阻R88和电阻R94；电阻R90的一端与所述通道选择电路10的第二串口信号的输出端连接，所述电阻R90的另一端与所述三极管Q24的基极连接，所述三极管Q24的发射极与参考地连接，所述三极管Q24的集电极与所述电阻R88的一端连接，所述电阻R88的另一端与第一电源VCC_5V连接；所述三极管Q24的集电极还与所述电阻R94的一端连接，所述电阻R94的另一端还与所述RS485电平转换器的数据发送使能端DE连接；所述RS485电平转换器的数据接收使能端/RE及数据发送端DI分别与参考地连接。在本发明实施例中，所述三极管Q23为NPN三极管。
所述信号端电路包括：电阻R93、电阻R91、电阻R92和电阻R89；所述RS485电平转换器的第一电平端A分别与所述电阻R93的一端及电阻R91的一端连接，所述电阻R93另一端与第一电源VCC_5V连接；所述电阻R91的另一端与所述汽车RS485第一电平信号端PIO12连接。
所述RS485电平转换器的第二电平端B分别与所述电阻R92的一端及电阻R89的一端连接，所述电阻R92另一端与参考地连接；所述电阻R89的另一端与所述汽车RS485第二电平信号端PIO13连接。
更加具体的，继续参阅图5，由于所述RS485电平转换器的数据接收使能端/RE与参考地连接，使得所述RS485电平转换器数据接收使能端有效，汽车OBDII接口数据直接通过所述通道选择模块传输至单片机的串行通信接口。
所述单片机通过所述通道选择模块发送数据，当所述发送数据为低电平时，所述三极管Q24的发射极与基极之间为截止状态，所述RS485电平转换器的数据发送使能端DE为高电平，发送信号有效。由于此时，所述RS485电平转换器的数据发送端DI与参考地连接，所述RS485电平转换器输出低电平信号对应的差分信号至所述汽车OBDII接口。当所述发送数据为高电平时，所述三极管Q24的发射极与基极之间为导通状态，所述RS485电平转换器的数据发送使能端DE为低电平，发送信号无效。由于此时，所述RS485电平转换器的第一电平端A通过电阻R93与第一电源VCC_5V连接，所述RS485电平转换器的第二电平端B通过电阻R92与参考地连接，所述RS485电平转换器输出高电平信号对应的差分信号至所述汽车OBDII接口。
本发明实施例通过将RS485电平转换器以及所述串口端电路和信号端电路，仅通过两个信号线与单片机进行通信，实现自动接收数据，减少单片机IO控制管脚的使用，增加电路的稳定性，以及信号接收的实时性。
进一步的，在本发明的一个实施例中，所述RS485电平转换电路30还包括第一终端电容C57和第二终端电容C58；所述第一终端电容C57的一端与所述RS485电平转换器的第一电平端A连接；第二终端电容C58的一端与所述RS485电平转换器的第二电平端B连接；所述第一终端电容C57和第二终端电容C58还分别与参考地连接。
具体的，第一终端电容C57和第二终端电容C58滤除总线中的一些高频波。避免高频信号对所述RS485电平转换器的第一电平端或RS485电平转换器的第二电平端的电平的影响。进一步的，在汽车打火时，所述OBDII接口上可能出现浪涌信号，所述第一终端电容C57和第二终端电容C58对所述浪涌进一步滤除，避免所述浪涌信号对所述RS485电平转换器的第一电平端A或第二电平端B的损坏。
作为优选，在本发明实施例中，所述RS485电平转换器U20采用uMAX485集成电路。
本发明实施例还提供了一种数据采集盒，所述数据采集盒包括上述实施例提供的串口通道选择电路10。
本发明实施例提供的数据采集盒，具有如上述实施例所述的串口通道选择电路，该串口通道选择电路通过通道选择控制芯片对RS232总线和RS485总线进行通道选择，实现了单片机通过一个串口，可分别与汽车的OBDII的RS232串口、RS485串口以及K总线进行通信，而无需增加单片机的串行通信接口。通过将RS485电平转换器的数据接收使能端参考地连接，从而实现自动接收数据，减少单片机IO控制管脚的使用，增加电路的稳定性，以及信号接收的实时性。
以上仅为本发明的实施例，但并不限制本发明的专利范围，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本发明说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本发明专利保护范围之内。
在本说明书的描述中，参考术语“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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种串口通道选择电路，其特征在于，所述串口通道选择电路包括：
通道选择电路，所述通道选择电路对单片机的串口信号进行输出通道选择；
RS232电平转换电路，所述RS232电平转换电路将所述通道选择电路的第一路串口信号进行RS232电平信号电平转换；
RS485电平转换电路，所述RS485电平转换电路将所述通道选择电路的第二路串口信号进行RS485电平信号电平转换；
K线电路，所述K线电路将所述通道选择电路的第三路串口信号进行K线电平信号转换。
2.根据权利要求1所述的串口通道选择电路，其特征在于，所述通道选择模块包括：
通道选择器U11及其外围电路、第一通道选择电路和第二通道选择电路；
所述第一通道选择电路和第二通道选择电路分别与所述单片机连接；
所述第一通道选择电路和第二通道选择电路用于在所述单片机的控制下对所述通道选择器U11的输入端信号进行所述输出通道选择。
3.根据权利要求1所述的串口通道选择电路，其特征在于，所述第一通道选择电路包括：三极管Q23、电阻R101和电阻R99；所述电阻R99一端与所述单片机第一控制端连接，所述电阻R99另一端与所述三极管Q23的基极连接，所述三极管Q23的发射极与参考地连接，所述三极管Q23的集电极与电阻R101的一端连接，所述电阻R101的另一端与第一电源连接，所述三极管Q23的集电极还与所述通道选择器U11第一通道选择端连接；
所述第二通道选择电路包括：三极管Q25、电阻R100和电阻R102；所述电阻R102一端与所述单片机第二控制端连接，所述电阻R102另一端与所述三极管Q25的基极连接，所述三极管Q25的发射极与参考地连接，所述三极管Q25的集电极与电阻R100的一端连接，所述电阻R100的另一端与第一电源连接，所述三极管Q23的集电极还与所述通道选择器第二通道选择端连接。
4.根据权利要求3所述的串口通道选择电路，其特征在于，还包括硬件通道选择电路,所述硬件通道选择电路包括第一通道选择电阻R96和第二通道电阻R95；
所述第一通道选择下拉电阻R96的一端与所述参考地连接，所述第一通道选择下拉电阻R96的另一端与所述通道选择器U11第一通道选择端接；
所述第二通道选择下拉电阻R95的一端与所述参考地连接，所述第二通道选择下拉电阻R95的另一端与所述通道选择器U11第二通道选择端。
5.根据权利要求1所述的串口通道选择电路，其特征在于，所述RS485电平转换电路包括RS485电平转换器U20、串口端电路和信号端电路；
所述串口端电路包括：三极管Q24、电阻R90、电阻R88和电阻R94；电阻R90的一端与所述通道选择电路的第二串口信号的输出端连接，所述电阻R90的另一端与所述三极管Q24的基极连接，所述三极管Q24的发射极与参考地连接，所述三极管Q24的集电极与所述电阻R88的一端连接，所述电阻R88的另一端与第一电源连接；所述三极管Q24的集电极还与所述电阻R94的一端连接，所述电阻R94的另一端还与所述RS485电平转换器的数据发送使能端连接；所述RS485电平转换器的数据接收使能端及数据发送端分别与参考地连接；
所述信号端电路包括：电阻R93、电阻R91、电阻R92和电阻R89；所述RS485电平转换器的第一电平端分别与所述电阻R93的一端及电阻R91的一端连接，所述电阻R93另一端与第一电源连接；所述电阻R91的另一端与所述汽车RS485第一电平信号端连接；
所述RS485电平转换器的第二电平端分别与所述电阻R92的一端及电阻R89的一端连接，所述电阻R92另一端与参考地连接；所述电阻R89的另一端与所述汽车RS485第二电平信号端连接。
6.根据权利要求1所述的串口通道选择电路，其特征在于，所述RS485电平转换电路还包括，第一终端电容C57和第二终端电容C58；所述第一终端电容C57的一端与所述RS485电平转换器的第一电平端连接；第二终端电容C58的一端与所述RS485电平转换器的第二电平端连接；所述第一终端电容C57和第二终端电容C58还分别与参考地连接。
7.一种数据采集盒，其特征在于，所述数据采集盒包括权利要求1至于权利要求6任意一项所述的串口通道选择电路。
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