CN109313621B - 全双工与半双工串口信号转换电路及机器人 - Google Patents
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Abstract
一种全双工与半双工串口信号转换电路及机器人，该电路包括：第一逻辑门支路和第二逻辑门支路；其中，第一逻辑门支路连接在全双工信号输出端和半双工信号收发端之间，用于将全双工信号输出端输出的逻辑信号传输至半双工信号收发端，以及将根据全双工信号输出端输出的逻辑信号生成的使能信号由第一逻辑门支路的使能信号输出端输出至第二逻辑门支路的使能输出端；以及第二逻辑门支路连接在全双工信号接收端和半双工信号收发端之间，用于根据第二逻辑门支路的使能输出端接收到的使能信号，相应地导通或断路第二逻辑门支路，当第二逻辑门支路导通时，将半双工信号收发端输出的逻辑信号传输至全双工信号接收端。
Description
技术领域
本申请涉及电子电路技术，例如涉及一种全双工与半双工串口信号转换电路及机器人。
背景技术
近年来，机器人的应用越来越广泛，相应出现了各种各样机器人马达，其中，数字式伺服电机用半双工的串口信号可以把多个马达串联起来，数字式伺服电机的控制信号为半双工的串口信号。为了便于数字式伺服电机能串联起来，通常把全双工的串口信号变为半双工的串口信号，这样数字式伺服电机的控制线上既有发送信号又有接受信号，只是它们是分时产生的。
相关技术中的全双工与半双工串口信号转换电路，是用软件来控制信号的发送和接受，串口信号转换的可靠性，将会受到软件程序的影响，同时程序开发会使设计周期变长，因增加了控制信号从而增加了成本。
发明内容
本申请提供一种全双工与半双工串口信号转换电路及机器人，以实现依靠硬件来完成全双工的串口信号与半双工的串口信号的转换。
第一方面，本申请实施例提供了一种全双工与半双工串口信号转换电路，包括：第一逻辑门支路和第二逻辑门支路；其中，
第一逻辑门支路连接在全双工信号输出端和半双工信号收发端之间，用于将全双工信号输出端输出的逻辑信号传输至半双工信号收发端，以及将根据全双工信号输出端输出的逻辑信号生成的使能信号由第一逻辑门支路的使能信号输出端输出至第二逻辑门支路的使能输出端；以及
第二逻辑门支路连接在全双工信号接收端和半双工信号收发端之间，用于根据第二逻辑门支路的使能输出端接收到的使能信号，相应地导通或断路第二逻辑门支路，当第二逻辑门支路导通时，将半双工信号收发端输出的逻辑信号传输至全双工信号接收端。
可选的，第一逻辑门支路包括：第一缓冲器，第二缓冲器和反向器；其中，
第一缓冲器的输入端与全双工信号输出端连接，第一缓冲器的输出端与第二缓冲器的输入端连接，第一缓冲器的输出端作为第一逻辑门支路的使能信号输出端；
第二缓冲器的输出端与半双工信号收发端连接；以及
反相器的输入端与第一缓冲器的输出端连接，反相器的输出端与第二缓冲器的使能输出端连接。
可选的，第二逻辑门支路包括：第三缓冲器；其中，
第三缓冲器的输入端与半双工信号收发端连接，第三缓冲器的输出端与全双工信号接收端连接，第三缓冲器的使能输出端作为第二逻辑门支路的使能输出端。
第二方面，本申请实施例还提供了一种机器人，包括具备全双工通信串口的CPU，至少一个具备半双工通信串口的数字式伺服电机以及本申请实施例提供的任一所述的全双工与半双工串口信号转换电路，其中，所述CPU通过第一方面提供的全双工与半双工串口信号转换电路和所述数字式伺服电机连接，通过所述全双工与半双工串口信号转换电路实现所述CPU和所述数字式伺服电机之间通信信号的双向传输。
本申请实施例通过硬件完成全双工信号与半双工信号的转换，解决了用软件来控制信号的收发，可靠性受到软件程序的影响，以及程序开发造成的设计周期延长，增加成本的问题，可以提高可靠性以及反应迅速。
附图说明
图1是本申请实施例一中的全双工与半双工串口信号转换电路的结构示意图；
图2是本申请实施例二中的一种机器人的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请进行说明。此处所描述的可选实施例仅仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。在不冲突的情况下，实施例和实施例中的特征可以相互任意组合。
实施例一
图1为本申请实施例一提供的全双工与半双工串口信号转换电路的结构示意图，本实施例可适用于全双工信号和半双工信号的转换，参照图1和图2，该全双工与半双工串口信号转换电路1包括：第一逻辑门支路10和第二逻辑门支路20；其中，
第一逻辑门支路10连接在全双工信号输出端310和半双工信号收发端410之间，用于将全双工信号输出端310输出的逻辑信号传输至半双工信号收发端410，以及将根据全双工信号输出端310输出的逻辑信号生成的使能信号由第一逻辑门支路10的使能信号输出端110输出至第二逻辑门支路20的使能输出端210；
第二逻辑门支路20连接在全双工信号接收端320和半双工信号收发端410之间，用于根据第二逻辑门支路20的使能输出端210接收到的使能信号，相应地导通或断路第二逻辑门支路20，当第二逻辑门支路20导通时，将半双工信号收发端410输出的逻辑信号传输至全双工信号接收端320。
如图1所示，第一微处理器3的全双工信号输出端310用于发送通信信号，全双工信号接收端320用于接收通信信号，第二微处理器4的半双工信号收发端410用于收发通信信号。可以理解的是，图1所示的第一微处理器3和第二微处理器4仅作为示例，而非限定。
全双工与半双工串口信号转换电路根据全双工串口信号和半双工串口信号的特性，由纯硬件来产生中间控制信号，实现信号的双向传输。
可选的，第一逻辑门支路10包括：第一缓冲器101，第二缓冲器102和反向器103；其中，
第一缓冲器101的输入端与全双工信号输出端310连接，第一缓冲器101的输出端与第二缓冲器102的输入端连接，第一缓冲器101的输出端作为第一逻辑门支路10的使能信号输出端110；
第二缓冲器102的输出端与半双工信号收发端410连接；
反相器103的输入端与第一缓冲器101的输出端连接，反相器103的输出端与第二缓冲器102的使能输出端连接。
第一缓冲器101为常规的缓冲器(buffer gate)，输出逻辑与输入逻辑相同，没有逻辑变换功能。第二缓冲器102为三态缓冲器，三态输出受到使能输出端的控制，当使能输出有效时，器件实现正常逻辑状态输出(逻辑0、逻辑1)，当使能输入无效时，输出处于高阻状态。反相器103的输出逻辑与输入逻辑相反，即反相器输入逻辑0，则输出逻辑1；输入逻辑1，则输出逻辑0。
可选的，第二逻辑门支路20包括：第三缓冲器201，其中，
第三缓冲器201的输入端与半双工信号收发端410连接，第三缓冲器201的输出端与全双工信号接收端320连接，第三缓冲器201的使能输出端作为第二逻辑门支路20的使能输出端210。
其中，第三缓冲器201为三态缓冲器。
当全双工信号输出端310发送信号“1”时，第一缓冲器101输出“1”，反相器103输出“0”至第二缓冲器102的使能输出端，于是第二缓冲器102被禁止，第二缓冲器102的输出被上拉，从而把全双工信号输出端310发送的“1”传送至半双工信号收发端410。当全双工信号输出端310发送信号“0”时，第一缓冲器101输出“0”，反相器103输出“1”，于是第二缓冲器102被打开，第二缓冲器102输出“0”至半双工信号收发端410，从而把全双工信号输出端310发送的“0”传送至半双工信号收发端410。
当半双工信号收发端410发送信号至全双工信号接收端320时，全双工信号输出端310输出“1”，第一缓冲器101输出“1”，于是第三缓冲器201被打开，这样半双工信号收发端410发送的信号就传输至全双工信号接收端320。
本实施例的技术方案，通过硬件完成全双工信号与半双工信号的转换，解决了用软件来控制信号的收发，可靠性受到软件程序的影响，以及程序开发造成的设计周期延长，增加成本的问题，提高可靠性要交反应迅速。
实施例二
图2为本申请实施例二提供的一种机器人的结构示意图，该机器人R1包括具备全双工通信串口的CPU(Central Processing Unit，中央处理器)5和至少一个具备半双工通信串口的数字式伺服电机6，CPU5通过实施例一提供的全双工与半双工串口信号转换电路1和数字式伺服电机6连接，通过全双工与半双工串口信号转换电路1实现CPU5和数字式伺服电机6之间通信信号的双向传输。示例的，机器人R1可以为仿人型机器人，可以包括一个具备全双工通信串口的CPU，以及多个具备半双工通信串口的数字式伺服电机，CPU通过全双工通信串口向数字式伺服电机发送指令及接收反馈信号，数字式伺服电机通过半双工通信串口接收CPU下发的指令，以及向CPU发送反馈信号，从而，数字式伺服电机可以根据CPU下发的指令驱动仿人型机器人的肢体做出相应的动作。
图2中以机器人R1仅具备一个数字式伺服电机6为例，CPU5通过全双工与半双工串口信号转换电路1和数字式伺服电机6连接，可选的，CPU5的全双工信号输出端510通过全双工与半双工串口信号转换电路1中的第一逻辑门支路10和数字式伺服电机6的半双工信号收发端610连接，CPU5的全双工信号接收端520通过全双工与半双工串口信号转换电路1中的第二逻辑门支路20和数字式伺服电机6的半双工信号收发端610连接，CPU5和数字式伺服电机6的通信过程参照实施例一提供的技术方案。
上述仅为本申请的可选实施例。本领域技术人员会理解，本申请可以为以上所述的可选实施例，对本领域技术人员来说能够进行多种变化、重新调整和替代而不会脱离本申请的保护范围。通过以上实施例对本申请进行了说明，但是本申请还可以包括更多其他等效实施例，而本申请的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (2)
1.全双工与半双工串口信号转换电路，包括：第一逻辑门支路和第二逻辑门支路；其中，第一逻辑门支路连接在全双工信号输出端和半双工信号收发端之间，用于将全双工信号输出端输出的逻辑信号传输至半双工信号收发端，以及将根据全双工信号输出端输出的逻辑信号生成的使能信号由第一逻辑门支路的使能信号输出端输出至第二逻辑门支路的使能输出端；以及
第二逻辑门支路连接在全双工信号接收端和半双工信号收发端之间，用于根据第二逻辑门支路的使能输出端接收到的使能信号，相应地导通或断路第二逻辑门支路，当第二逻辑门支路导通时，将半双工信号收发端输出的逻辑信号传输至全双工信号接收端；
其中，第一逻辑门支路包括：第一缓冲器，第二缓冲器和反向器；其中，
第一缓冲器的输入端与全双工信号输出端连接，第一缓冲器的输出端与第二缓冲器的输入端连接，第一缓冲器的输出端作为第一逻辑门支路的使能信号输出端；
第二缓冲器的输出端与半双工信号收发端连接；以及
反相器的输入端与第一缓冲器的输出端连接，反相器的输出端与第二缓冲器的使能输出端连接；
所述第二逻辑门支路包括：第三缓冲器；其中，第三缓冲器的输入端与半双工信号收发端连接，第三缓冲器的输出端与全双工信号接收端连接，第三缓冲器的使能输出端作为第二逻辑门支路的使能输出端；
所述第二缓冲器和第三缓冲器为三态缓冲器。
2.一种机器人，包括具备全双工通信串口的CPU，至少一个具备半双工通信串口的数字式伺服电机以及如权利要求1所述的全双工与半双工串口信号转换电路，其中，
所述CPU通过权利要求1任一项所述的全双工与半双工串口信号转换电路和所述数字式伺服电机连接，通过所述全双工与半双工串口信号转换电路实现所述CPU和所述数字式伺服电机之间通信信号的双向传输。
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