CN112783819A - 数字信号处理板的串行数据接口及数字信号处理电路板 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种数字信号处理电路板的串行数据接口及数字信号处理电路板，数字信号处理电路板的RS422信号包括4路输出信号，RS485包括2路输入信号，串行数据接口包括调试接口、信号输出端、信号接收电路和信号接收端。调试接口为RS422信号与上层终端的通讯接口，信号输出端为RS422的第一差分信号输出端和第二差分信号输出端；信号接收电路用于将RS422的写信号直接连通至微处理器的串口；信号接收电路包括信号接收芯片，信号接收芯片为兼容RS485和RS422电平规范要求同时满足兼容低电平的芯片；信号接收端为RS485的信号输入端。本申请解决了相关技术由于采用接收芯片DS26L32导致监听数据出错甚至影响整个系统性能的弊端，串行数据接口电路精简且稳定。

Description

数字信号处理板的串行数据接口及数字信号处理电路板

技术领域

本申请涉及通信技术领域，特别是涉及一种数字信号处理电路板的串行数据接口及数字信号处理电路板。

背景技术

RS-232、RS-422与RS-485都是串行数据接口标准，最初都是由电子工业协会EIA制订并发布的，RS-232在1962年发布，命名为EIA-232-E，作为工业标准，以保证不同厂家产品之间的兼容。为改进RS-232通信距离短、速率低的缺点，弥补RS-232之不足，基于RS-232发展得到RS-422。

RS-422定义了一种平衡通信接口，其将传输速率提高至10Mb/s，在速率低于100kb/s时其传输距离可延长到4000英尺，并允许在一条平衡总线上连接最多10个接收器。RS-422为一种单机发送、多机接收的单向、平衡传输规范，被命名TIA/EIA-422-A标准。为扩展应用范围，EIA又于1983年在RS-422基础上制定了RS-485标准，增加了多点、双向通信能力，即允许多个发送器连接到同一条总线上，同时增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性，扩展了总线共模范围，后命名为TIA/EIA-485-A标准。由于EIA提出的建议标准都是以“RS”作为前缀，所以在通讯工业领域，仍然习惯将上述标准以RS作前缀称谓。

相关技术的DSP上RX引脚使用的接收芯片为DS26L32，由于电路设计原因，DSP(Digital Signal Process，数字信号处理)电路板上的串口电路中DSP_RXA和DSP_RXB的常态为低电平，由于DS26L32的接收灵敏度为+/-200mV，且DSP板上DSP_RXB的串口机制为对于接收到外部的任何不能识别的信息予以发送返回，当外部引入干扰时导致DSP容易触发串口中断，而DSP又会将收到的干扰信号写出到TX+和TX-上，从而造成了接收到的数据乱码，同时还会影响CPU的性能。

鉴于此，如何解决相关技术由于采用DS26L32导致监听数据出错甚至影响整个系统性能的弊端，是所属领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本申请提供了一种数字信号处理电路板的串行数据接口及数字信号处理电路板，解决了相关技术由于采用接收芯片DS26L32导致监听数据出错甚至影响整个系统性能的弊端，串行数据接口电路精简且稳定。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供以下技术方案：

本发明实施例一方面提供了一种数字信号处理电路板的串行数据接口，数字信号处理电路板的RS422信号包括4路输出信号，RS485包括2路输入信号，包括调试接口、信号输出端、信号接收电路和信号接收端；

所述调试接口为所述RS422信号与上层终端的通讯接口；

所述信号输出端为所述RS422的第一差分信号输出端和第二差分信号输出端；

所述信号接收电路用于将所述RS422的写信号直接连通至微处理器的串口；所述信号接收电路包括信号接收芯片，所述信号接收芯片为兼容所述RS485和所述RS422电平规范要求同时满足兼容低电平的芯片；

所述信号接收端为所述RS485的信号输入端。

可选地，所述RS422信号的第三差分信号输出端连接第三电阻，第四差分信号输出端连接第四电阻；

所述第三电阻的另一端与电源相连，所述第四电阻的另一端接地。

可选地，所述第三电阻为阻值为1K的上拉电阻；所述第四电阻为阻值为1K的下拉电阻。

可选地，所述信号接收芯片的第一输入端与电源相连，第二输入端通过第一电阻与所述RS422的第一差分信号输出端相连，第三输入端通过第二电阻与所述RS422的第二差分信号输出端，第四输入端接地；第一输出端通过第五电阻与所述微处理器串口相连，第二输出端和第三输出端接地。

可选地，所述信号接收电路还包括第六电阻、第七电阻和电容；

所述第六电阻的一端分别与所述第一电阻和所述第二输入端相连，另一端接地；

所述第七电阻的一端分别与所述第二电阻和所述第三输入端相连，另一端接电源；

所述电容一端接地，另一端接电源。

可选地所述信号接收电路还包括第八电阻、第九电阻和发光二极管；

所述第八电阻的一端与电源相连，另一端与所述发光二极管的正极相连；

所述第九电阻的一端与电源相连，另一端分别与所述发光二极管的负极和所述第五电阻的一端相连；

所述发光二极管的负极还分别与所述第一输出端和所述第五电阻的一端相连。

可选地所述信号接收芯片为SP3485芯片。

可选地，所述信号接收电路还包括瞬态高压保护模块；

所述瞬态高压保护模块的第一输入端与所述第一差分信号输出端相连，所述瞬态高压保护模块的第二输入端与所述第二差分信号输出端相连，所述瞬态高压保护模块的输出端接地。

可选地，所述瞬态高压保护模块为TVS管。

本发明实施例另一方面提供了一种数字信号处理电路板，包括如上任意一项所述的数字信号处理电路板的串行数据接口。

本申请提供的技术方案的优点在于，针对DSP板RS422的4线输出方式，根据只读不写的应用场景，优化串行数据接口电路，将4线RS422信号直接接入至2线RS485中，解决了相关技术由于采用接收芯片DS26L32导致监听数据出错甚至影响整个系统性能的弊端。使用兼容RS485和RS422电平规范要求同时满足兼容低电平的芯片将RS422写信号TX直接连通至低电平的微处理器中，无需电压匹配转化电路，增加调试接口将RS422信号从上层终端输出，简化了发送电路，根据数字信号处理电路板既定的串口运行模式使得串行数据接口精简且稳定。

此外，本发明实施例还针对数字信号处理电路板的串行数据接口提供了数字信号处理电路板，进一步使得所述数字信号处理电路板的串行数据接口更具有实用性，所述数字信号处理电路板具有相应的优点。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本公开。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或相关技术的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的数字信号处理电路板的串行数据接口在一种具体实施方式下的结构框架示意图；

图2为本发明实施例提供的数字信号处理电路板的RS422的接收原理示意图；

图3为本发明实施例提供的数字信号处理电路板的RS422的发送原理示意图；

图4为本发明实施例提供的数字信号处理电路板的串行数据接口在另一种具体实施方式下的结构框架示意图；

图5为本发明实施例提供的数字信号处理电路板的串行数据接口在再一种具体实施方式下的结构框架示意图；

图6为本发明实施例提供的数字信号处理电路板的串行数据接口在再一种具体实施方式下的结构框架示意图；

图7为本发明实施例提供的只读功能4线RS422到2线RS485的接线方式示意图。

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，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定的顺序。此外术语“包括”和“具有”以及他们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可包括没有列出的步骤或单元。

在介绍了本发明实施例的技术方案后，下面详细的说明本申请的各种非限制性实施方式。

首先参见图1，图1为本发明实施例提供的一种数字信号处理电路板的串行数据接口在一种具体实施方式下的结构框架示意图，本发明实施例可包括以下内容：

首先结合图2阐述DSP板的RS422接收原理，DSP板上的串口电路中输入的2路RS422信号，以DSP_RXBDSP信号链路为例作为说明，DSP_RXBDSP内部接收信号，与R52、R59以及高速光耦TP14相连，R52另一端接到VCC5V，R59另一端内部地，目的是为了通过电阻分压使得DSP_RXBDSP高电平与DSP供电电压3.3V相匹配，光耦隔离的输入侧通过R47与差分输出芯片U2的输出端相连，差分芯片U2第16脚接5V与滤波电容C66相连，U2第4脚与5V之间串联电阻R20且U2第12脚接地用于使能，差分芯片U2第14脚接R69到达外界输入端RS422RXB+，差分芯片U2第15脚接R77到达外界输入端RS422RXB-，R80为上拉偏置电阻，R81为下拉偏置电阻，R71为终端电阻，C130和C131为滤波电容；外界输入端RS422RXB+/RS422RXB-连接到图5的J8上第1、2脚；DSP线路板未连接其他线路时DSP_RXBDSP为低电平，由于DS26L32的接收灵敏度为+/-200mV，其偏置电阻R79和R80为10K导致偏置能力较弱易受到外界干扰信号的影响，由于DSP板上DSP_RXB的串口机制为对于收到外部的任何不能识别的信息予以发送返回，当外部引入干扰时导致DSP容易触发串口中断，又因为该串口的功能为将收到的信息有从发送端发送回去，从而DSP又将收到的干扰信号写出到TX+/-上，从而造成了接收到的数据乱码，同时又影响了CPU的性能。

结合图3阐述DSP板的RS422发送原理：DSP板串口输出2路RS422信号的电路，其中U26为RS422发送芯片，U26的第4和12引脚分别接高和低电平使能，第1、15引脚为DSP端信号输入RS422TXB，第2、3引脚为差分输出RS422TXB+/RX422TXB-，第13脚接电阻R65和LED输出指示灯，第7、9引脚为DSP端信号输入RS422TXA，第5、6引脚为差分输出RS422TXA+/RX422TXA-，第13脚接电阻R65和LED输出指示灯，输出的差分信号最终从RJ45网口CN12接线到图6的J8上。

本申请适用于数字信号处理电路板的RS422信号包括4路输出信号，RS485包括2路输入信号，将RS422信号的4路输出信号接入至RS485的2路输入信号中，且适用于只读不写的应用场景中。定义需要数字信号处理电路板DPS板的4线422信号的功能载体板为GPRS板，连接从GPRS功能应用上只需要对DSP上1路串口的信息予以监控，是只读不写的过程。本实施例的串行数据接口包括调试接口1、信号输出端2、信号接收电路3和信号接收端4。

其中，调试接口1为RS422信号与上层终端的通讯接口；信号输出端2为RS422的第一差分信号输出端和第二差分信号输出端；信号接收电路3用于将RS422的写信号直接连通至微处理器的串口；信号接收电路3包括信号接收芯片，信号接收芯片为兼容RS485和RS422电平规范要求同时满足兼容低电平的芯片；信号接收端4为RS485的信号输入端。也即RS422信号经调试接口1从上层终端输出至信号输出端2，信号接收电路3的信号接收芯片接收RS422信号的一对差分信号输出，并将其接入至信号接收端4，从而可将DSP板上的一对差分信号如TXB+/TXB-接入到RS485的A+/B-中，将RS422写信号TX直接连通到通电是低电平如3V3的MCU系统中。

在本发明实施例提供的技术方案中，针对DSP板RS422的4线输出方式，根据只读不写的应用场景，优化串行数据接口电路，将4线RS422信号直接接入至2线RS485中，解决了相关技术由于采用接收芯片DS26L32导致监听数据出错甚至影响整个系统性能的弊端。使用兼容RS485和RS422电平规范要求同时满足兼容低电平的芯片将RS422写信号TX直接连通至低电平的微处理器中，无需电压匹配转化电路，增加调试接口将RS422信号从上层终端输出，简化了发送电路，根据数字信号处理电路板既定的串口运行模式使得串行数据接口精简且稳定。

上述实施例对接收芯片的电路连接关系并未进行限定，为了使所述领域技术人员更加清楚本申请的技术方案，如图4和图6所示，本申请还提供了接收芯片的一种电路连接方式，可包括：

信号接收芯片的第一输入端图4的引脚8与电源相连，第二输入端图4的引脚7通过第一电阻R1与RS422的第一差分信号输出端R422TXB-相连，第三输入端图4的引脚6通过第二电阻R2与RS422的第二差分信号输出端R422TXB+，第四输入端图4的引脚5接地；第一输出端图4的引脚1通过第五电阻R5与微处理器串口相连，第二输出端图4的引脚2和第三输出端图3的引脚8接地，第四输出端图4的引脚4不做任何处理。

接收芯片满足兼容RS485/422电平规范要求同时又满足兼容3V3低电平的要求，作为一种可选的实施方式，接收芯片可使用芯片SP3485，将RS422写信号TX直接连通到通电是3V3的MCU系统中，省去了原先电压匹配转化电路，删除了发送部分的电路。

RS422的第一差分信号输出端与第二差分信号输出端为本申请所使用的输出端，RS422其有4路输出信号，另外两路输出信号为未使用信号的输出端，本申请将另外两路输出信号称为第三差分信号输出端和第四差分信号输出端。为了防止干扰的引入加入了上下拉偏置电阻，确保系统的稳定。也即RS422信号的第三差分信号输出端连接第三电阻，第四差分信号输出端连接第四电阻；第三电阻的另一端与电源相连，第四电阻的另一端接地。可选的，第三电阻为阻值可为1K的上拉电阻，第四电阻为阻值可为1K的下拉电阻。

为了进一步确保信号接收电路不易受到外部信号干扰，提升整个信号接收电路的稳定性和可靠性，基于上述实施例，本申请还提供了另外一个实施例，如图4所示，可包括：

信号接收电路还包括第六电阻R6、第七电阻R7和电容C1；第六电阻R6的一端分别与第一电阻R1和第二输入端即接收芯片的引脚7相连，另一端接地。第七电阻R7的一端分别与第二电阻R2和第三输入端即接收芯片的引脚6相连，另一端接电源；电容C1一端接地，另一端接电源。

信号接收电路还包括第八电阻R8、第九电阻R9和发光二极管D1；第八电阻R8的一端与电源相连，另一端与发光二极管D1的正极相连；第九电阻R9的一端与电源相连，另一端分别与发光二极管D1的负极和第五电阻R5的一端相连；发光二极管D1的负极还分别与第一输出端和第五电阻R5的一端相连。

作为另外一种可选的实施方式，如图5所示，为了防止电路中出现过高电流或过高电压对整个信号接收电路造成损坏，基于上述实施例，请参阅图5所示，上述信号接收电路还可包括瞬态高压保护模块。瞬态高压保护模块的第一输入端与第一差分信号输出端相连，瞬态高压保护模块的第二输入端与第二差分信号输出端相连，瞬态高压保护模块的输出端接地。

作为一种可选的实施方式，瞬态高压保护模块可为TVS管。当然也可为其他高压保护器件，本申请对此不作任何限定。

结合图4、图5和图6，本申请还以接收芯片为SP3485为例阐述本实施例的实现方式，接收芯片的引脚1为RO端、引脚2为RE端、引脚3为DE端、引脚4为DI端、引脚5为GND端、引脚6为A端、引脚7为B端，引脚8为电源端。将RS422写信号TX直接连通到通电是3V3的MCU系统中，省去了原先电压匹配转化电路。其中U2为SP3485通过串接电阻R1和R2接到来自于图6上J8的RS422TXB+和RS422TXB-上，U2的第2、3脚接地拉低只读，经串联电阻R15到达单片机的串口上。图6的J8来自于DSP板上的2路RS422串口信号，J5为上述实施例中的调试接口1，可直接连接USB转RS422与电脑通讯作为调试口；省去了现有技术中的发送部分的电路，额外还添加了1K的偏置电阻，使得省去发送电路的同时增强了DSP端RX信号的抗干扰性，从而增强了系统的性能；

最后，本申请还提供了一种数字信号处理电路板，其包括如上任意一个实施例所述的数字信号处理电路板的串行数据接口。为了使所属领域技术人员更加清楚明白本申请的技术方案，本申请结合图7，针对DSP控制板RS422的4线输出方式，根据既定的只读不写应用场景，将4线422接入到2线485的实现电路可包括：

H1为4线422信号的接线端，H2为2线485信号的接线端，将4线422中的差分信号TX+/TX-接入到485信号的A+/B-中，将悬空未接的1对差分信号RX+/RX-分别接入上、下拉电阻予以偏置，从而提高了DSP端串口的抗干扰性。将原先由RS422→TTL→3V3MCU的技术方案，使用一片SP3485之后直接变更为RS422→3V3MCU，根据DSP既定的串口运行模式，删除了不必要的发送电路，同时使用上拉电阻和下拉电阻将DSP的RX+和RX-偏置上下拉，确保使得DSP的不至于接收受到干扰从而影响整个系统的工作性能，使整个系统串口电路精简且稳定。

本发明实施例与上述实施例相同功能模块的功能以及具体实现，可以参照上述方法实施例的相关描述，此处不再赘述。

由上可知，本发明实施例解决了相关技术由于采用接收芯片DS26L32导致监听数据出错甚至影响整个系统性能的弊端，串行数据接口电路精简且稳定。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

以上对本申请所提供的一种数字信号处理电路板的串行数据接口及数字信号处理电路板进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种数字信号处理电路板的串行数据接口，数字信号处理电路板的RS422包括4路输出信号，RS485包括2路输入信号，其特征在于，包括调试接口、信号输出端、信号接收电路和信号接收端；

所述调试接口为所述RS422与上层终端的通讯接口；

所述信号输出端为所述RS422的第一差分信号输出端和第二差分信号输出端；

所述信号接收电路用于将所述RS422的写信号直接连通至微处理器的串口；所述信号接收电路包括信号接收芯片，所述信号接收芯片为兼容所述RS485和所述RS422电平规范要求同时满足兼容低电平的芯片；

所述信号接收端为所述RS485的信号输入端。

2.根据权利要求1所述的数字信号处理电路板的串行数据接口，其特征在于，所述RS422的第三差分信号输出端连接第三电阻，第四差分信号输出端连接第四电阻；

所述第三电阻的另一端与电源相连，所述第四电阻的另一端接地。

3.根据权利要求2所述的数字信号处理电路板的串行数据接口，其特征在于，所述第三电阻为阻值为1K的上拉电阻；所述第四电阻为阻值为1K的下拉电阻。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的数字信号处理电路板的串行数据接口，其特征在于，所述信号接收芯片的第一输入端与电源相连，第二输入端通过第一电阻与所述RS422的第一差分信号输出端相连，第三输入端通过第二电阻与所述RS422的第二差分信号输出端，第四输入端接地；第一输出端通过第五电阻与所述微处理器串口相连，第二输出端和第三输出端接地。

5.根据权利要求4所述的数字信号处理电路板的串行数据接口，其特征在于，所述信号接收电路还包括第六电阻、第七电阻和电容；

所述第六电阻的一端分别与所述第一电阻和所述第二输入端相连，另一端接地；

所述第七电阻的一端分别与所述第二电阻和所述第三输入端相连，另一端接电源；

所述电容一端接地，另一端接电源。

6.根据权利要求4所述的数字信号处理电路板的串行数据接口，其特征在于，所述信号接收电路还包括第八电阻、第九电阻和发光二极管；

所述第八电阻的一端与电源相连，另一端与所述发光二极管的正极相连；

所述第九电阻的一端与电源相连，另一端分别与所述发光二极管的负极和所述第五电阻的一端相连；

所述发光二极管的负极还分别与所述第一输出端和所述第五电阻的一端相连。

7.根据权利要求4所述的数字信号处理电路板的串行数据接口，其特征在于，所述信号接收芯片为SP3485芯片。

8.根据权利要求1至3任意一项所述的数字信号处理电路板的串行数据接口，其特征在于，所述信号接收电路还包括瞬态高压保护模块；

所述瞬态高压保护模块的第一输入端与所述第一差分信号输出端相连，所述瞬态高压保护模块的第二输入端与所述第二差分信号输出端相连，所述瞬态高压保护模块的输出端接地。

9.根据权利要求8所述的数字信号处理电路板的串行数据接口，其特征在于，所述瞬态高压保护模块为TVS管。

10.一种数字信号处理电路板，其特征在于，包括如权利要求1至9任意一项所述的数字信号处理电路板的串行数据接口。

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