CN110989472A - 一种用于兼容不同电平标准的设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于兼容不同电平标准的设备及方法，所述发明涉及电平标准兼容领域，其中所述设备包括：开关选通模块、MCU模块及电平转换模块，所述开关选通模块，包括：第一开关单元，用于在选通时，调整电平转换模块的供给电压为第一供给电压；第二开关单元，用于在选通时，调整电平转换模块的供给电压为第二供给电压；所述MCU模块，用于基于使用需求，选通第一开关单元和第二开关单元中的其中一个；所述电平转换模块，用于根据MCU模块的选通结果调整MCU模块的IO_n通过电平转换模块兼容的电平标准。解决了如何根据实际应用需求切换MCU上IO口通过电平标准转换后所兼容的电平标准的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及电平标准兼容领域，更具体地，涉及一种用于兼容不同电平标准的设备及方法。
背景技术
中控产品在功能上要实现对外不同设备的控制，在设计上常会预留出对外设备控制的IO口，因为行业中没有统一规范标准，不同厂家设备预留出的对外IO口的电平标准并不统一，例如有：TTL、COMS、LVDS、ECL、RS232、RS485等不同电平标准，这就导致了中控设备的控制兼容性存在问题。由于电平标准之间所存在的差异，在设计当中MCU如果想要实现同一个IO口兼容不同电平标准就必须经过转换处理，而使用电平转换通路可以实现相关的转换。在现有设计中为了兼容更多的设备，通常使用的方法是在设计时，通过预留多种电平标准的IO口以达到能够兼容更多设备的目的，但预留的IO口对应的电平标准基本是固定的，在实际应用中IO口所兼容的电平标准不能随着使用需求调整，常出现所需电平标准的IO口数量预留不足的问题，进而无法满足使用者的需求；或者是设备预留用于兼容某种电平标准的IO又完全不需要使用，这也导致了设备硬件资源的浪费等使用问题。因此如何根据实际应用需求切换MCU上IO口通过电平标准转换后所兼容的电平标准是现有技术存在的一个问题。
发明内容
本发明旨在克服上述现有技术问题，提供了一种用于兼容不同电平标准的设备及方法，解决了如何根据实际应用需求切换MCU上IO口通过电平标准转换后所兼容的电平标准的技术问题。
一种用于兼容不同电平标准的设备，所述设备包括：
开关选通模块、MCU模块及电平转换模块，
所述开关选通模块，包括：
第一开关单元，用于在选通时，调整电平转换模块的供给电压为第一供给电压；
第二开关单元，用于在选通时，调整电平转换模块的供给电压为第二供给电压；
所述MCU模块，用于基于使用需求，选通第一开关单元和第二开关单元中的其中一个；
所述电平转换模块，用于在MCU模块的选通结果为第一开关单元的情况下，将MCU模块的IO_n通过电平转换模块兼容的电平标准调整为第一电平标准；或者还用于在MCU模块的选通结果为第二开关单元的情况下，将MCU模块的IO_n通过电平转换模块兼容的电平标准调整为第二电平标准；
其中，所述MCU模块的IO_n为MCU模块上确定的一个IO口。
在对MCU兼容的电平标准进行转换时，现有技术中存在MCU的资源被浪费的问题，本发明通过在对MCU兼容的电平标准进行转换的同时，对转换的结果进行了选择，这使得在应用时，根据实际需求，MCU的同一个IO口可以通过电平转换模块选择至少两个的不同电平标准进行兼容。本发明所述的设备中，设计了第一开关单元及第二开关单元用于切换不同的供给电压，由于每个开关对应的供给电压及最后兼容所需的目标电平标准所需的电压需一一对应，因此在设计开关时，每个开关所对应的供给电压之间在所述设备的范围内不同时作用于电平转换模块。在本发明中，电平转换模块对电平标准的切换实际上是基于电平转换模块对选通开关对应的供给电压做出的反应，通过供给电压对在电平转换模块上的兼容的电平标准进行调控，因此供给电压是基于对应的目标电平标准所对应的供给电压需求进行确定的。综上所述，在电平转换模块的实际需求兼容的电平标准产生变化时，通过MCU对开关选通模块内的任一开关单元进行选通，进而通过选通开关单元使得电平转换模块的供给电压产生变化，通过所述供给电压的变化，电平转换模块对MCU的IO口通过其进行对外的兼容的电平标准进行调整，进而解决了现有技术中如何根据实际应用需求切换MCU上IO口通过电平标准转换后所兼容的电平标准的问题。
一种用于兼容不同电平标准的方法，所述方法包括：
预设第一开关与第一供给电压对应并预设第二开关与第二供给电压对应；
基于使用需求，通过MCU选通第一开关单元和第二开关单元中的其中一个；
根据MCU的选通结果，确定电平转换通路的供给电压为选通的第一开关或第二开关对应的供给电压；
在电平转换通路的供给电压确定为第一供给电压的情况下，调整MCU的IO_n通过电平转换通路兼容的电平标准为第一电平标准；
在电平转换通路的供给电压确定为第二供给电压的情况下，调整MCU的IO_n通过电平转换通路兼容的电平标准为第二电平标准；
其中，所述MCU的IO_n为MCU上确定的一个IO口。
通过所述的一种用于兼容不同电平标准的方法可以看出，当选择不同的开关进行连通的同时，所述电平转换通路的供给电压也随之产生变化，因此在MCU确定了其所需要兼容目标的电平标准时，只用通过选通相应的开关便可达到兼容不同电平标准的目的。进而解决了现有技术中如何根据实际应用需求切换MCU上IO口通过电平标准转换后所兼容的电平标准的问题。
与现有技术相比，本发明的优点在于：由于是通过选通开关的方式进行了电平标准的切换以进行兼容而非常见的通过预留IO口的方式进行兼容，因此本发明所述的兼容方式使得设备在设计时不需要为兼容不同的电平标准预留IO口，进而使得设备资源被充分利用，减少了硬件设施的浪费；其次，本发明充分利用了电平转换功能，基于所述电平转换功能设计了不同的开关以进行不同电平标准的切换，使得电平转换功能在电平转换通路中对电平的转换更为准确；同时，本发明中通过MCU进行逻辑控制比起单纯通过开关控制进行切换更能适应于复杂场景的应用。
附图说明
图1为本发明所述的一种用于兼容不同电平标准的设备的框架图。
图2为本发明所述的一种用于兼容不同电平标准的设备的电路模块连接图。
图3为本发明所述的一种用于兼容不同电平标准的设备的具体电路元件图。
图4为本发明所述的一种用于兼容不同电平标准的方法的流程图。
具体实施方式
本发明附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。为了更好说明以下实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
实施例1
如图1所示，本实施例提供了一种用于兼容不同电平标准的设备，所述设备包括：
开关选通模块、MCU模块及电平转换模块，
所述开关选通模块，包括：
第一开关单元，用于在选通时，调整电平转换模块的供给电压为第一供给电压；
第二开关单元，用于在选通时，调整电平转换模块的供给电压为第二供给电压；
所述MCU模块，用于基于使用需求，选通第一开关单元和第二开关单元中的其中一个；
所述电平转换模块，用于在MCU模块的选通结果为第一开关单元的情况下，将MCU模块的IO_n通过电平转换模块兼容的电平标准调整为第一电平标准；或者还用于在MCU模块的选通结果为第二开关单元的情况下，将MCU模块的IO_n通过电平转换模块兼容的电平标准调整为第二电平标准；
所述MCU模块的IO_n为MCU模块上确定的一个IO口。
在对MCU兼容的电平标准进行转换时，现有技术中存在MCU的资源被浪费的问题，本发明通过在对MCU兼容的电平标准进行转换的同时，对转换的结果进行了选择，这使得在应用时，根据实际需求，MCU的同一个IO口可以通过电平转换模块选择至少两个的不同电平标准进行兼容。本发明所述的设备中，设计了第一开关单元及第二开关单元用于切换不同的供给电压，由于每个开关对应的供给电压及最后兼容所需的目标电平标准所需的电压需一一对应，因此在设计开关时，每个开关所对应的供给电压之间在所述设备的范围内不同时作用于电平转换模块。在本发明中，电平转换模块对电平标准的切换实际上是基于电平转换模块对选通开关对应的供给电压做出的反应，通过供给电压对在电平转换模块上的兼容的电平标准进行调控，因此供给电压是基于对应的目标电平标准所对应的供给电压需求进行确定的。综上所述，在电平转换模块的实际需求兼容的电平标准产生变化时，通过MCU对开关选通模块内的任一开关单元进行选通，进而通过选通开关单元使得电平转换模块的供给电压产生变化，通过所述供给电压的变化，电平转换模块对MCU的IO口通过其进行对外的兼容的电平标准进行调整，进而解决了现有技术中如何根据实际应用需求切换MCU上IO口通过电平标准转换后所兼容的电平标准的问题。
在本实施例中，开关选通模块仅包含了两个开关单元，这仅是为了使实施例的主要内容更加清晰，在实际应用中，所述开关单元的个数不止限于两个，为两个以上；同时，所述MCU的IO_n在本实施例中为MCU上固定的IO口，其具体数量不止限于一个，为一个以上。
在一种可选的实施方式中，所述第一电平标准具体为3.3v，所述第二电平标准具体为5v。
在合适的电平标准设定下，所述一种用于兼容不同电平标准的设备的设计框架及设计目的才更为合理。
在一种可选的实施方式中，所述第一开关单元和第二开关单元具体通过继电器或MOS管进行接通或断开。
使用继电器或MOS管可以简化所述电路的复杂性，如果出现进一步设计的需求时，也可以参考继电器或MOS管的工作原理进行设计，提供了参考的标准。
实施例2
如图1及图2所示，本实施例提供了一种用于兼容不同电平标准的设备，所述设备包括：
开关选通模块、MCU模块及电平转换模块，
所述开关选通模块，包括：
第一开关单元，用于在选通时，调整电平转换模块的TXS0104的VCCB的供给电压为第一供给电压；
第二开关单元，用于在选通时，调整电平转换模块的TXS0104的VCCB的供给电压为第二供给电压；
所述MCU模块，用于基于需求选通第一开关单元或第二开关单元；
所述电平转换模块，还用于在TXS0104的VCCB的供给电压为第一供给电压时，将MCU模块的IO_n通过电平转换模块兼容的IO口IO_B1到IO_Bn的电平标准调整为第一电平标准；或者还用于在VCCB的供给电压为第二供给电压时，将MCU模块的IO_n通过电平转换模块兼容的IO口IO_B1到IO_Bn的电平标准调整为第二电平标准。
为了使MCU模块的IO口可随需求切换兼容的电平标准，本发明使用了电平转换芯片的IO口作为电平转换结果的兼容端。MCU模块通过连接电平转换芯片的IO口IO_An形成双向电平信号传输通路，其中，所述电平转换芯片的IO口IO_An为电平转换芯片的A端一个IO口。由于所述电平转换芯片的IO口兼容电平跟随所述芯片上相关的供电电源口VCC的供给电压，因此本发明通过调整预使用的IO口IO_B1到IO_Bn相关的供电电源口VCCB的供给电压，以使得IO_B1到IO_Bn口兼容的电平标准达到使用者的需求，其中，所述电平转换芯片的IO口IO_Bn为电平转换芯片的B端一个IO口，所述电平转换芯片的VCCB为电平转换芯片的B端供电口。通过设定MCU上的不同IO口与不同电平标准的对应关系，使用者便可以对电平转换芯片的IO_B1到IO_Bn口所需的电平标准进行选择，MCU通过选取与电平转换芯片的IO_B1到IO_Bn口的需求电平标准相关的IO口进行信号传输，或者使用者可以通过预先在MCU上进行编程，使得MCU对在电平转换芯片的IO_B1到IO_Bn口兼容的信号所需的电平标准所对应的MCU上的IO口进行选择。在MCU选择了电平转换芯片的IO口IO_B1到IO_Bn口所需的电平标准后，MCU上特定的IO口开始传输电流信号，所述电流信号用于选通不同的开关，不同的开关对应与不同的电平标准，开关对应的电平标准跟随开关所连接的MCU上的IO口对应的电平标准，当任一开关被选通时，调整所述电平转换芯片的VCCB的供给电压，使得电平转换芯片的IO口IO_B1到IO_Bn口兼容的电平标准为所述开关对应电平标准。因此需求在电平转换芯片的IO口IO_B1到IO_Bn口输出/输出的电平标准可以通过使用MCU进行不同的开关选通的方式进行切换调整，进一步地解决了如何根据实际应用需求切换MCU上IO口通过电平标准转换后所兼容的电平标准的技术问题。
在一种可选的实施方式中，所述电平转换模块具体为TXS0104电平转换芯片。
TXS0104电平转换芯片是一种用于漏极开路应用的4位双向电压电平转换器，其所限定的应用场景大多数能与本发明所述的一种用于兼容不同电平标准的设备相兼容。
在一种可选的实施方式中，所述第一电平标准具体为3.3v，所述第二电平标准具体为5v。
在合适的电平标准设定下，所述一种用于兼容不同电平标准的设备的设计框架及设计目的才更为合理。
在一种可选的实施方式中，所述第一开关单元和第二开关单元具体通过继电器或MOS管进行接通或断开。
使用继电器或MOS管可以简化所述电路的复杂性，如果出现进一步设计的需求时，也可以参考继电器或MOS管的工作原理进行设计，提供了参考的标准。
实施例3
如图1及图3所示，本实施例提供了一种用于兼容不同电平标准的设备，所述设备包括：
开关选通模块、MCU模块及电平转换模块，
所述电平转换模块包括：
MOS单元，用于调整MCU的IO_n通过电平转换模块兼容的电平标准；
第一开关单元，用于在选通时，调整MOS单元的漏极接入第一供给电压；
第二开关单元，用于在选通时，调整MOS单元的漏极接入第二供给电压；
所述电平转换模块，还用于在MOS单元的漏极接入第一供给电压时，将MCU的IO_n通过电平转换模块兼容的电平标准调整为第一电平标准；或者还用于在MOS单元的漏极接入第二供给电压时，将MCU的IO_n通过电平转换模块兼容的电平标准调整为第二电平标准。
使用MOS单元的电平转换模块设计是基于MOS管2N7002的特性所设计的电路。根据兼容电平标准的需求，电平转换模块通过对漏极的外接电压进行切换，使得MOS单元的漏极接入特定供给电压时，将MCU的IO_n通过电平转换模块兼容的电平标准调整为所需的电平标准。通常情况下，在进行电平选择时，往往是需要操作人员对MOS单元的漏极外接电压进行选择并手动重新连接的，但所述一种用于兼容不同电平标准的设备可以通过MUC模块对所需兼容的电平标准进行选择并通过MUC单元对对应的开关进行选通，然后基于选通结果对兼容的电平标准进行调整，从而使得所述设备在切换其所兼容的电平标准时，不必通过重复的人工操作对兼容的电平标准进行选择，进而解决了如何根据实际应用需求切换MCU上IO口通过电平标准转换后所兼容的电平标准的技术问题。
在一种可选的实施方式中，所述第一电平标准具体为3.3v，所述第二电平标准具体为5v。
在合适的电平标准设定下，所述一种用于兼容不同电平标准的设备的设计框架及设计目的才更为合理。
在一种可选的实施方式中，所述第一开关单元和第二开关单元具体通过继电器或MOS管进行接通或断开。
使用继电器或MOS管可以简化所述电路的复杂性，如果出现进一步设计的需求时，也可以参考继电器或MOS管的工作原理进行设计，提供了参考的标准。
实施例4
如图4所示，本实施例提供了一种用于兼容不同电平标准的方法，所述方法包括：
预设第一开关与第一供给电压对应并预设第二开关与第二供给电压对应；
基于使用需求，通过MCU选通第一开关单元和第二开关单元中的其中一个；
根据MCU的选通结果，确定电平转换通路的供给电压为选通的第一开关或第二开关对应的供给电压；
在电平转换通路的供给电压确定为第一供给电压的情况下，调整MCU的IO_n通过电平转换通路兼容的电平标准为第一电平标准；
在电平转换通路的供给电压确定为第二供给电压的情况下，调整MCU的IO_n通过电平转换通路兼容的电平标准为第二电平标准；
其中，所述MCU的IO_n为MCU上确定的一个IO口。
通过所述的一种用于兼容不同电平标准的方法可以看出，当选择不同的开关进行连通的同时，所述电平转换通路的供给电压也随之产生变化，因此在MCU确定了其所需要兼容目标的电平标准时，只用通过选通相应的开关便可达到兼容不同电平标准的目的。进而解决了现有技术中如何根据实际应用需求切换MCU上IO口通过电平标准转换后所兼容的电平标准的问题。
在一种可选的实施方式中，其中，所述电平转换通路包括TXS0104芯片。
在一种可选的实施方式中，其中，所述电平转换通路包括MOS管。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明技术方案所作的举例，而并非是对本发明的具体实施方式的限定。凡在本发明权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于兼容不同电平标准的设备，其特征在于，所述设备包括：
开关选通模块、MCU模块及电平转换模块，
所述开关选通模块，包括：
第一开关单元，用于在选通时，调整电平转换模块的供给电压为第一供给电压；
第二开关单元，用于在选通时，调整电平转换模块的供给电压为第二供给电压；
所述MCU模块，用于基于使用需求，选通第一开关单元和第二开关单元中的其中一个；
所述电平转换模块，用于在MCU模块的选通结果为第一开关单元的情况下，将MCU模块的IO_n通过电平转换模块兼容的电平标准调整为第一电平标准；或者还用于在MCU模块的选通结果为第二开关单元的情况下，将MCU模块的IO_n通过电平转换模块兼容的电平标准调整为第二电平标准；
其中，所述MCU模块的IO_n为MCU模块上确定的一个IO口。
2.根据权利要求1所述的一种用于兼容不同电平标准的设备，其特征在于，所述电平转换模块具体包括TXS0104电平转换芯片。
3.根据权利要求2所述的一种用于兼容不同电平标准的设备，其特征在于，
所述第一开关单元，还用于在选通时，调整电平转换模块的TXS0104的VCCB的供给电压为第一供给电压；
所述第二开关单元，还用于在选通时，调整电平转换模块的TXS0104的VCCB的供给电压为第二供给电压；
所述电平转换模块，还用于在TXS0104的VCCB的供给电压为第一供给电压时，将MCU模块的IO_n通过电平转换模块兼容的IO口IO_B1到IO_Bn的电平标准调整为第一电平标准；或者还用于在VCCB的供给电压为第二供给电压时，将MCU模块的IO_n通过电平转换模块兼容的IO口IO_B1到IO_Bn的电平标准调整为第二电平标准。
4.根据权利要求1所述的一种用于兼容不同电平标准的设备，其特征在于，所述电平转换模块包括：
MOS单元，用于调整MCU的IO_n通过电平转换模块兼容的电平标准。
5.根据权利要求4所述的一种用于兼容不同电平标准的设备，其特征在于，
所述第一开关单元，还用于在选通时，调整MOS单元的漏极接入第一供给电压；
所述第二开关单元，还用于在选通时，调整MOS单元的漏极接入第二供给电压；
所述电平转换模块，还用于在MOS单元的漏极接入第一供给电压时，将MCU的IO_n通过电平转换模块兼容的电平标准调整为第一电平标准；或者还用于在MOS单元的漏极接入第二供给电压时，将MCU的IO_n通过电平转换模块兼容的电平标准调整为第二电平标准。
6.根据权利要求1到5任一项所述的一种用于兼容不同电平标准的设备，其特征在于，所述第一电平标准具体为3.3v，所述第二电平标准具体为5v。
7.根据权利要求1到5任一项所述的一种用于兼容不同电平标准的设备，其特征在于，所述第一开关单元和第二开关单元具体通过继电器或MOS管进行接通或断开。
8.一种用于兼容不同电平标准的方法，其特征在于，所述方法包括：
预设第一开关与第一供给电压对应并预设第二开关与第二供给电压对应；
基于使用需求，通过MCU选通第一开关单元和第二开关单元中的其中一个；
根据MCU的选通结果，确定电平转换通路的供给电压为选通的第一开关或第二开关对应的供给电压；
在电平转换通路的供给电压确定为第一供给电压的情况下，调整MCU的IO_n通过电平转换通路兼容的电平标准为第一电平标准；
在电平转换通路的供给电压确定为第二供给电压的情况下，调整MCU的IO_n通过电平转换通路兼容的电平标准为第二电平标准；
其中，所述MCU的IO_n为MCU上确定的一个IO口。
9.根据权利要求8所述的一种用于兼容不同电平标准的方法，其特征在于，其中，所述电平转换通路包括TXS0104芯片。
10.根据权利要求8所述的一种用于兼容不同电平标准的设备，其特征在于，其中，所述电平转换通路包括MOS管。
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