CN109800203A - 一种rs232串口rxd与txd自动切换电路及其切换方法 - Google Patents
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Abstract
本发明特别涉及一种RS232串口RXD与TXD自动切换电路及其切换方法。该RS232串口RXD与TXD自动切换电路及其切换方法，包括电压检测电路，控制电路，TTL电平串口，电平转换电路，模拟量开关和RS232 DB9接口；所述RS232 DB9接口的RXD信号与TXD信号分别通过信号线连接到模拟量开关，所述TTL电平串口通过电平转换电路连接到所述模拟量开关；所述RS232 DB9接口的RXD信号线与TXD信号线均连接到电压检测电路，电压检测电路经控制电路连接到模拟量开关。该RS232串口RXD与TXD自动切换电路及其切换方法，结构简单，成本低，能够提前判断设备的通信方式，随时根据实际信号情况改变信号传输方向，使RS232接口的使用更加便利，具有很好的推广使用价值。
Description
技术领域
本发明涉及工业计算机技术领域，特别涉及一种RS232串口RXD与TXD自动切换电路及其切换方法。
背景技术
RS232接口符合美国电子工业联盟(EIA)制定的串行数据通信的接口标准，原始编号全称是EIA-RS-232(简称232，RS-232)。它被广泛用于计算机串行接口外设连接。连接电缆和机械、电气特性、信号功能及传送过程。
RS232是现在主流的串行通信接口之一。由于RS232接口标准出现较早，难免有不足之处。在当前的计算机及工业控制领域，两台设备在使用RS232串口进行互联时，通常需要RXD、TXD信号交叉连接，如果采用直连方式则无法正常通信。
使用RS232串口的设备，存在两种不同的设计：
(一)内部无交叉处理，DB9接口的2引脚为RXD，3引脚为TXD，以下称为设备1。
(二)内部有交叉处理，以下称为设备2。
互联设备1与设备2需要使用直连的串口线，互联两台设备1两种设备需要使用交叉的串口线。而交叉线和直连线无法从外观上区分，容易发生使用错误的情况。
因此，在互联时，提前判断其通信方式，随时根据实际信号情况改变信号传输方向，就成为必要解决的问题。
基于上述情况，本发明设计了一种RS232串口RXD与TXD自动切换电路及其切换方法。
发明内容
本发明为了弥补现有技术的缺陷，提供了一种简单高效的RS232串口RXD与TXD自动切换电路及其切换方法。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种RS232串口RXD与TXD自动切换电路，其特征在于：包括电压检测电路，控制电路，TTL电平串口，电平转换电路，模拟量开关和RS232DB9接口；所述RS232DB9接口的RXD信号与TXD信号分别通过信号线连接到模拟量开关，所述TTL电平串口通过电平转换电路连接到所述模拟量开关；所述RS232DB9接口的RXD信号线与TXD信号线均连接到电压检测电路，电压检测电路经控制电路连接到模拟量开关。
所述控制电路采用CPLD(Complex Programmable Logic Device，复杂可编程逻辑器件)芯片，根据电压检测电路检测到的电压进行判断，控制模拟量开关，以切换RXD信号与TXD信号的连接方式。
所述模拟量开关对串口的RXD信号和TXD信号进行切换，包括直连，交叉和断开信号三种工作模式。
当所述模拟量开关处于断开信号模式下时，电压检测电路检测RS232DB9接口的RXD信号线与TXD信号线的电压。
该RS232串口RXD与TXD自动切换电路，利用RS232串口的电平标准工作，按照RS232标准规定，通信线路上的-3～-15V为逻辑1，+3～+15V为逻辑0；在断开两个RS232串口设备时，不发送数据时发送引脚为-3～-15V，发送数据时发送引脚为+3～+15V，接收引脚为0V。
所述电压检测电路使用电压比较器实现，出于抗干扰考虑，电压比较器将-1～+1V的电压识别为0V。
本发明RS232串口RXD与TXD自动切换电路的切换方法，其特征在于：在电路上电时，控制电路将模拟量开关切换到断开信号模式，并测量RS232DB9接口的RXD信号线与TXD信号线上的电压；
如果TXD信号线上的电压为0V，RXD信号线上的电压不是0V，则将模拟量开关切换到直连模式；
如果TXD信号线上的电压不是0V，RXD信号线上的电压为0V，则将模拟量开关切换到交叉模式；
如果TXD信号线与RXD信号线都是0V(未连接串口设备)，则将模拟量开关保持在断开信号模式，并每隔一段时间再次检测一次TXD信号线与RXD信号线的电压。
如果在正常通信中，检测到TXD信号线与RXD信号线中任意一个信号变为0V，并持续一定时间，则认为通信线缆断开，控制电路将模拟量开关切换到断开信号模式，并每隔一定时间再次检测一次TXD信号线与RXD信号线的电压。
本发明的有益效果是：该RS232串口RXD与TXD自动切换电路及其切换方法，结构简单，成本低，能够提前判断设备的通信方式，随时根据实际信号情况改变信号传输方向，使RS232接口的使用更加便利，具有很好的推广使用价值。
附图说明
附图1为本发明RS232串口RXD与TXD自动切换电路示意图。
附图2为本发明RS232串口RXD与TXD自动切换电路的直连模式示意图。
附图3为本发明RS232串口RXD与TXD自动切换电路的交叉模式示意图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行详细的说明。应当说明的是，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
该RS232串口RXD与TXD自动切换电路，包括电压检测电路，控制电路，TTL电平串口，电平转换电路，模拟量开关和RS232DB9接口；所述RS232DB9接口的RXD信号与TXD信号分别通过信号线连接到模拟量开关，所述TTL电平串口通过电平转换电路连接到所述模拟量开关；所述RS232DB9接口的RXD信号线与TXD信号线均连接到电压检测电路，电压检测电路经控制电路连接到模拟量开关。
所述控制电路采用CPLD(Complex Programmable Logic Device，复杂可编程逻辑器件)芯片，根据电压检测电路检测到的电压进行判断，控制模拟量开关，以切换RXD信号与TXD信号的连接方式。
所述模拟量开关对串口的RXD信号和TXD信号进行切换，包括直连，交叉和断开信号三种工作模式。
当所述模拟量开关处于断开信号模式下时，电压检测电路检测RS232DB9接口的RXD信号线与TXD信号线的电压。
该RS232串口RXD与TXD自动切换电路，利用RS232串口的电平标准工作，按照RS232标准规定，通信线路上的-3～-15V为逻辑1，+3～+15V为逻辑0；在断开两个RS232串口设备时，不发送数据时发送引脚为-3～-15V，发送数据时发送引脚为+3～+15V，接收引脚为0V。
由于RS232串口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式，这种共地传输容易产生共模干扰，所以抗噪声干扰性弱。
所述电压检测电路使用电压比较器实现，出于抗干扰考虑，电压比较器将-1～+1V的电压识别为0V。
电压比较器可以看作是放大倍数接近“无穷大”的运算放大器。
电压比较器的功能：比较两个电压的大小(用输出电压的高或低电平，表示两个输入电压的大小关系)：
当”+”输入端电压高于”－”输入端时，电压比较器输出为高电平；
当”+”输入端电压低于”－”输入端时，电压比较器输出为低电平；
可工作在线性工作区和非线性工作区。
工作在线性工作区时特点是虚短，虚断；
工作在非线性工作区时特点是跳变，虚断；
由于比较器的输出只有低电平和高电平两种状态，所以其中的集成运放常工作在非线性区。从电路结构上看，运放常处于开环状态，又是为了使比较器输出状态的转换更加快速，以提高响应速度，一般在电路中接入正反馈。
该RS232串口RXD与TXD自动切换电路的切换方法，在电路上电时，控制电路将模拟量开关切换到断开信号模式，并测量RS232DB9接口的RXD信号线与TXD信号线上的电压；
如果TXD信号线上的电压为0V，RXD信号线上的电压不是0V，则将模拟量开关切换到直连模式；
如果TXD信号线上的电压不是0V，RXD信号线上的电压为0V，则将模拟量开关切换到交叉模式；
如果TXD信号线与RXD信号线都是0V(未连接串口设备)，则将模拟量开关保持在断开信号模式，并每隔一段时间再次检测一次TXD信号线与RXD信号线的电压。
如果在正常通信中，检测到TXD信号线与RXD信号线中任意一个信号变为0V，并持续一定时间，则认为通信线缆断开，控制电路将模拟量开关切换到断开信号模式，并每隔一定时间再次检测一次TXD信号线与RXD信号线的电压。
该RS232串口RXD与TXD自动切换电路及其切换方法，结构简单，成本低，能够提前判断设备的通信方式，随时根据实际信号情况改变信号传输方向，使RS232接口的使用更加便利，具有很好的推广使用价值。
Claims (8)
1.一种RS232串口RXD与TXD自动切换电路，其特征在于：包括电压检测电路，控制电路，TTL电平串口，电平转换电路，模拟量开关和RS232 DB9接口；所述RS232DB9接口的RXD信号与TXD信号分别通过信号线连接到模拟量开关，所述TTL电平串口通过电平转换电路连接到所述模拟量开关；所述RS232 DB9接口的RXD信号线与TXD信号线均连接到电压检测电路，电压检测电路经控制电路连接到模拟量开关。
2.根据权利要求1所述的RS232串口RXD与TXD自动切换电路，其特征在于：所述控制电路采用CPLD芯片，根据电压检测电路检测到的电压进行判断，控制模拟量开关，以切换RXD信号与TXD信号的连接方式。
3.根据权利要求1或2所述的RS232串口RXD与TXD自动切换电路，其特征在于：所述模拟量开关对串口的RXD信号和TXD信号进行切换，包括直连，交叉和断开信号三种工作模式。
4.根据权利要求3所述的RS232串口RXD与TXD自动切换电路，其特征在于：当所述模拟量开关处于断开信号模式下时，电压检测电路检测RS232 DB9接口的RXD信号线与TXD信号线的电压。
5.根据权利要求4所述的RS232串口RXD与TXD自动切换电路，其特征在于：利用RS232串口的电平标准工作，按照RS232标准规定，通信线路上的-3～-15V为逻辑1，+3～+15V为逻辑0；在断开两个RS232串口设备时，不发送数据时发送引脚为-3～-15V，发送数据时发送引脚为+3～+15V，接收引脚为0V。
6.根据权利要求5所述的RS232串口RXD与TXD自动切换电路，其特征在于：所述电压检测电路使用电压比较器实现，出于抗干扰考虑，电压比较器将-1～+1V的电压识别为0V。
7.根据权利要求1～6所述的RS232串口RXD与TXD自动切换电路的切换方法，其特征在于：在电路上电时，控制电路将模拟量开关切换到断开信号模式，并测量RS232DB9接口的RXD信号线与TXD信号线上的电压；如果TXD信号线上的电压为0V，RXD信号线上的电压不是0V，则将模拟量开关切换到直连模式；如果TXD信号线上的电压不是0V，RXD信号线上的电压为0V，则将模拟量开关切换到交叉模式；如果TXD信号线与RXD信号线都是0V，则将模拟量开关保持在断开信号模式，并每隔一段时间再次检测一次TXD信号线与RXD信号线的电压。
8.根据权利要求7所述的RS232串口RXD与TXD自动切换电路的切换方法，其特征在于：如果在正常通信中，检测到TXD信号线与RXD信号线中任意一个信号变为0V，并持续一定时间，则认为通信线缆断开，控制电路将模拟量开关切换到断开信号模式，并每隔一定时间再次检测一次TXD信号线与RXD信号线的电压。
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