CN113076269B - 一种串口拓展电路以及电子装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种串口拓展电路以及电子装置，该串口拓展电路包括：控制器、转换电路、第一串口切换电路以及至少一个第二串口切换电路；控制器用于产生串口控制信号；转换电路用于对串口控制信号进行处理得到转换信号；第一串口切换电路用于接收串口控制信号，在串口控制信号的幅度落在第一预设幅度范围内时导通控制器与第一外部器件之间的通路，以使得控制器与第一外部器件进行通信；第二串口切换电路用于接收转换信号，在转换信号的幅度落在相应的第二预设幅度范围内时导通控制器与相应的第二外部器件之间的通路，以使得控制器与相应的第二外部器件进行通信。通过上述方式，本申请能够拓展串口数量，降低通信干扰，节约成本。

Description

一种串口拓展电路以及电子装置

技术领域

本申请涉及电路技术领域，具体涉及一种串口拓展电路以及电子装置。

背景技术

目前外围电路/外围器件与主控芯片进行串口通信时，经常出现串口不够用的情况，主控芯片的一个串口无法与多个外围电路或外围器件进行通信；为了解决这个问题，一般会选择更换具有更多串口的主控芯片，或者使用软件来模拟串口，又或者采用专用的串口拓展芯片来拓展串口，但是这些方案的成本都较高，并且也无法避免多个外围电路/外围器件通过串口与主控芯片进行通信而产生的干扰冲突。

发明内容

本申请提供一种串口拓展电路以及电子装置，能够拓展串口数量，降低通信干扰，节约成本。

为解决上述技术问题，本申请采用的技术方案是提供一种串口拓展电路，该串口拓展电路包括：控制器、转换电路、第一串口切换电路以及至少一个第二串口切换电路，控制器用于产生串口控制信号；转换电路与控制器连接，用于对串口控制信号进行处理得到转换信号；第一串口切换电路与控制器以及第一外部器件连接，用于接收串口控制信号，在串口控制信号的幅度落在第一预设幅度范围内时导通控制器与第一外部器件之间的通路，以使得控制器与第一外部器件进行通信；至少一个第二串口切换电路与控制器以及转换电路连接，且至少一个第二串口切换电路分别与不同的第二外部器件连接，至少一个第二串口切换电路分别与不同的第二预设幅度范围对应，第二串口切换电路用于接收转换信号，在转换信号的幅度落在相应的第二预设幅度范围内时导通控制器与相应的第二外部器件之间的通路，以使得控制器与相应的第二外部器件进行通信。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一技术方案是提供一种电子装置，该电子装置包括串口拓展电路，该串口拓展电路为上述技术方案中的串口拓展电路。

通过上述方案，本申请的有益效果是：串口拓展电路包括控制器、转换电路、第一串口切换电路以及至少一个第二串口切换电路，控制器产生串口控制信号，第一串口切换电路接收控制器输出的串口控制信号，在该串口控制信号的幅度落在第一预设幅度范围内时导通控制器与第一外部器件之间的通路；转换电路对控制器输出的串口控制信号进行转换，输出转换信号至第二串口切换电路，第二串口切换电路能够在转换信号的幅度落在第二预设幅度范围内时导通控制器与第二外部器件之间的通路；本申请通过设置第一串口切换电路以及至少一个第二串口切换电路，可实现对控制器的串口的拓展，使得控制器可通过第一串口切换电路以及至少一个第二串口切换电路分别与第一外部器件以及至少一个第二外部器件进行通信，无需添加拓展芯片、软件模拟串口或者更换具有更多端口的控制器，能够减少成本；而且转换电路可对串口控制信号的电平进行转换，使得第一串口切换电路接收到的转换信号与第二串口切换电路接收到的串口控制信号的电平不同，控制器可通过调整输出的串口控制信号的电平大小来选择导通第一串口切换电路或者第二串口切换电路，而且在第一串口切换电路/第二串口切换电路导通时，第二串口切换电路/第一串口切换电路截止，以避免其他外部器件对通信造成的干扰，提高通信效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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。其中：

图1是本申请提供的串口拓展电路一实施例的结构示意图；

图2是本申请提供的串口拓展电路另一实施例的结构示意图；

图3是本申请提供的转换电路与控制器以及第二串口切换电路的连接示意图；

图4是本申请提供的第一开关电路、第二开关电路、控制器以及第一外部器件的连接示意图；

图5是本申请提供的第一开关电路与控制器以及第一外部器件的连接示意图；

图6是本申请提供的第二开关电路与控制器以及第一外部器件的连接示意图；

图7是本申请提供的第三开关电路、第四开关电路、控制器、转换电路以及第二外部器件的连接示意图；

图8是本申请提供的第三开关电路与控制器、转换电路以及第二外部器件的连接示意图；

图9是本申请提供的第四开关电路与控制器、转换电路以及第二外部器件的连接示意图；

图10是本申请提供的电子装置一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参阅图1，图1是本申请提供的串口拓展电路一实施例的结构示意图，该串口拓展电路包括：控制器11、转换电路12、第一串口切换电路13以及至少一个第二串口切换电路14，图1以第二串口切换电路14的数量为一个为例进行说明。

控制器11用于产生串口控制信号，控制器11可为单片机(Microcontroller Unit，MCU)；转换电路12与控制器11连接，其用于对串口控制信号进行处理得到转换信号。具体地，转换电路12可对接收到的串口控制信号的幅度进行转换，降低或者提高串口控制信号的幅度；例如，控制器11输出的串口控制信号的幅度为5V，转换电路12对该串口控制信号进行转换，输出幅度为2V的转换信号，或者输出幅度为1V的转换信号；在控制器11输出的串口控制信号的幅度为1V时，转换电路12可输出幅度为5V的转换信号，或者输出幅度为4V的转换信号，转换电路12输出的转换信号的幅度可根据实际应用场景进行设置。

在一具体的实施例中，转换电路12可以为取反电路，转换电路12可直接对接收到的串口控制信号的电平进行反转，即转换电路12输出与串口控制信号电平相反的转换信号，在控制器11输出的串口控制信号为高电平时，转换电路12对该串口控制信号的幅度进行转换，输出低电平的转换信号；类似地，在控制器11输出低电平的串口控制信号时，转换电路12输出高电平的转换信号。

第一串口切换电路13与控制器11以及第一外部器件20连接，其用于接收串口控制信号，在串口控制信号的幅度落在第一预设幅度范围内时导通控制器11与第一外部器件20之间的通路，以使得控制器11与第一外部器件20进行通信。

进一步地，第一预设幅度范围可设置为3.5V～5V，第一串口切换电路13在串口控制信号的幅度在3.5V～5V范围内时导通，也就是说，第一串口切换电路13接收到高电平的串口控制信号时导通控制器11与第一外部器件20之间的通路；在其他实施例中，第一预设幅度范围也可设为0V～3.5V，即第一串口切换电路13在接收到低电平的串口控制信号时导通控制器11与第一外部器件20之间的通路，以使得控制器11与第一外部器件20进行通信，可以理解地，第一预设幅度范围的具体数值可根据实际情况进行设置。

第二串口切换电路14与转换电路12以及第二外部器件30连接，其用于接收转换信号，在转换信号的幅度落在相应的第二预设幅度范围内时导通控制器11与相应的第二外部器件30之间的通路，以使得控制器11与相应的第二外部器件30进行通信。

进一步地，与第一预设幅度范围的设置类似，第二预设幅度范围也可设置为3.5V～5V，即第二串口切换电路14在接收到高电平的转换信号时导通控制器11与第二外部器件30之间的通路；可以理解地，第二预设幅度范围也可设为0V～3.5V，即第二串口切换电路14在接收到低电平的转换信号时导通控制器11与第二外部器件30之间的通路，以使得控制器11与第二外部器件30进行通信，第二预设幅度范围的具体数值可根据实际情况进行设置。

进一步地，在转换电路12对接收到的串口控制信号的电平进行反转时，即串口控制信号与转换信号的电平相反，为了保证控制器11与第一外部器件20或者第二外部器件30进行通信时不受到干扰，第一预设幅度范围与第二预设幅度范围的数值可设置相同，以使得第一串口切换电路13与第二串口切换电路14不同时导通，控制器11通过调整输出的串口控制信号的幅度大小，保证在同一时刻只与一个外部器件(包括第一外部器件20与至少一个第二外部器件30)进行串口通信。

例如，在第一预设幅度范围与第二预设幅度范围均为3.5V～5V时，第一串口切换电路13在接收到高电平的串口控制信号时导通，第二串口切换电路14在接收到低电平的转换信号时截止；类似地，在第一预设幅度范围与第二预设幅度范围都设为低电平时，第一串口切换电路13在接收到低电平的串口控制信号时导通，第二串口转换电路14在接收到高电平的转换信号时截止。

在一具体的实施例中，第二串口切换电路14的数量可为一个，第二串口切换电路14与控制器11以及转换电路12连接，其与一个第二外部器件30连接，从而使得控制器11可分别通过第一串口切换电路13与第一外部器件20进行通信，通过第二串口切换电路14与第二外部器件30进行通信，进而实现通过一个串口控制信号实现对两个外部器件的通信切换；在其他实施例中，第二串口切换电路14的数量也可为两个或者两个以上，每个第二串口切换电路14均与控制器11以及转换电路12连接，且每个第二串口切换电路14分别与不同的第二外部器件30连接，通过设置更多的第二串口切换电路14实现利用一个串口与两个以上的外部器件进行通信，从而实现对控制器11的串口进行更多的拓展。

可以理解地，在第二串口切换电路14的数量为两个或两个以上时，每个第二串口切换电路14分别与不同的第二预设幅度范围对应，即每个第二串口切换电路14的导通条件不同，以第二串口切换电路14为两个且第一预设范围为3.5V～5V为例，一个第二串口切换电路对应的第二预设幅度范围可为3.5V～4V，另一个第二串口切换电路对应的第二预设幅度范围可为4V～5V，使得两个第二串口切换电路不在同一时刻导通，以防止产生通信干扰。

在本实施例中，串口拓展电路包括控制器、转换电路、第一串口切换电路以及至少一个第二串口切换电路，控制器产生串口控制信号，第一串口切换电路接收控制器输出的串口控制信号，在串口控制信号的幅度落在第一预设幅度范围内时导通控制器与第一外部器件之间的通路；转换电路对控制器输出的串口控制信号进行转换，输出转换信号至第二串口切换电路，第二串口切换电路能够在转换信号的幅度落在第二预设幅度范围内时导通控制器与第二外部器件之间的通路；本实施例通过设置第一串口切换电路以及至少一个第二串口切换电路，可实现对控制器的串口进行拓展，使得控制器可通过第一串口切换电路以及至少一个第二串口切换电路分别与第一外部器件以及至少一个第二外部器件进行通信，无需添加拓展芯片、软件模拟串口或者更换具有更多端口的控制器，能够减少成本；而且转换电路可对串口控制信号的电平进行转换，使得第一串口切换电路接收到的转换信号与第二串口切换电路接收到的串口控制信号的电平不同，从而控制器可通过调整输出的串口控制信号的电平大小来选择导通第一串口切换电路或者第二串口切换电路，而且在第一串口切换电路/第二串口切换电路处于导通状态时，第二串口切换电路/第一串口切换电路处于截止状态，以避免其他外部器件对通信造成的干扰，提高通信效率。

请参阅图2，图2是本申请提供的串口拓展电路另一实施例的结构示意图，该电路包括：控制器11、转换电路12、第一串口切换电路13以及至少一个第二串口切换电路14，图2以第二串口切换电路14的数量为一个为例进行说明。

控制器11用于产生串口控制信号，控制器11包括串口端口IO与通信端口UART，串口端口IO与转换电路12以及第一串口切换电路13连接，其用于输出串口控制信号至转换电路12以及第一串口切换电路13，以通过调整输出的串口控制信号的幅度大小，即通过调整串口控制信号的电平高低来导通或者关闭第一串口切换电路13；通信端口UART与第一串口切换电路13以及第二串口切换电路14连接，其用于输出通信数据信号，以与第一外部器件20或第二外部器件30进行通信。进一步地，通信端口UART包括信号接收端与信号发送端(图中未示出)，控制器11通过信号接收端接收第一外部器件20以及第二外部器件30发送的通信数据信号，控制器11通过信号发送端发送通信数据信号至第一外部器件20以及第二外部器件30，从而与第一外部器件20/第二外部器件30进行通信数据信号的交互，建立通信。

转换电路12与控制器11连接，其用于对串口控制信号进行处理得到转换信号；具体地，转换电路12为取反电路，取反电路用于对串口控制信号进行取反，即对串口控制信号的电平进行反转，输出与串口控制信号电平相反的转换信号。

在一具体的实施例中，如图3所示，取反电路包括：第一电阻R1、第一开关管Q1以及第二电阻R2；第一电阻R1的一端与串口端口IO连接，其用于接收控制器11输出的串口控制信号，第一电阻R1的另一端与第一开关管Q1的第一端连接，第一开关管Q1的第二端接地，第一开关管Q1的第三端与第二电阻R2的一端连接，以输出转换信号，第二电阻R2的另一端用于接收电源信号VCC；具体地，第一开关管Q1可为三极管，第一开关管Q1的第一端为三极管的基极，第一开关管Q1的第二端为三极管的发射极，第一开关管Q1的第三端为三极管的集电极，电源信号VCC的幅度可为24V。

进一步地，在控制器11输出低电平的串口控制信号时，第一开关管Q1的基极通过第一电阻R1接收低电平的串口控制信号，第一开关管Q1的发射极接地，第一开关管Q1的基极与发射极之间的电压差较小，此时第一开关管Q1处于截止状态，因而输入至第二串口切换电路14的转换信号的电平通过第二电阻R2被电源信号VCC拉高到高电平，即取反电路输出高电平的转换信号，从而实现对串口控制信号的取反；在控制器11输出高电平的串口控制信号时，第一开关管Q1的基极通过第一电阻R1接收高电平的串口控制信号，第一开关管Q1的发射极接地，第一开关管Q1的基极与发射极之间的电压差较大，第一开关管Q1处于导通状态，转换信号的电平与第一开关管Q1的集电极的电平相同，即取反电路输出低电平的转换信号，同样实现对串口控制信号的取反。

可以理解地，在其他实施例中，第一开关管Q1也可为金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOS)或者模拟开关等开关器件。

继续参阅图2，第一串口切换电路13与控制器11以及第一外部器件20连接，其用于接收串口控制信号，在串口控制信号的幅度落在第一预设幅度范围内时导通控制器11与第一外部器件20之间的通路，以使得控制器11与第一外部器件20进行通信。具体地，第一外部器件20包括第一通信端口(图中未示出)，第一通信端口包括第一信号接收端与第一信号发送端，通信数据信号包括第一通信数据信号以及第二通信数据信号，第一外部器件20可通过第一信号发送端发送第一通信数据信号至控制器11，第一外部器件20可通过第一信号接收端接收控制器11发送的第二通信数据信号。

进一步地，如图4所示，信号接收端用RXD表示，信号发送端用TXD表示，第一信号接收端用RXD1表示，第一信号发送端用TXD1表示，第一串口切换电路13包括第一开关电路131与第二开关电路132，第一开关电路131与串口端口IO、信号接收端RXD以及第一信号发送端TXD1连接，第一开关电路131接收控制器11的串口控制信号，其可在串口控制信号的幅度落在第一预设幅度范围内时导通控制器11的信号接收端RXD与第一外部器件20的第一信号发送端TXD1之间的通路，以使得控制器11能够接收到第一外部器件20发送的第一通信数据信号；第二开关电路132与信号发送端TXD、第一信号接收端RXD1以及串口端口IO连接，第二开关电路132接收控制器11的串口控制信号，其可在串口控制信号的幅度落在第一预设幅度范围内时导通控制器11的信号发送端TXD与第一外部器件20的第一信号接收端RXD1之间的通路，以使得第一外部器件20能够接收到控制器11发送的第二通信数据信号。

进一步地，本实施例中的第一开关电路131以及第二开关电路132在串口控制信号为高电平时导通，当控制器11需要与第一外部器件20进行通信时，其可输出高电平的串口控制信号，然后通过第一开关电路131以及第二开关电路132与第一外部器件20进行通信；可以理解地，在其他实施例中，也可设置为第一开关电路131以及第二开关电路132在串口控制信号为低电平时导通，其导通条件以及相关电路结构可根据实际情况进行设置。

在一具体的实施例中，如图5所示，第一开关电路131包括：第三电阻R3、第四电阻R4以及第二开关管Q2，第三电阻R3的一端用于接收电源信号VCC，第三电阻R3的另一端与信号接收端RXD以及第二开关管Q2的第三端连接，第二开关管Q2的第二端与第一外部器件20的第一信号发送端TXD1连接，第二开关管Q2的第一端与第四电阻R4的一端连接，第四电阻R4的另一端与串口端口IO连接。具体地，第二开关管Q2的第一端为三极管的基极，第二开关管Q2的第二端为三极管的发射极，第二开关管Q2的第三端为三极管的集电极。可以理解地，图5中仅以第二开关管Q2为三极管为例进行说明，在其他实施例中，第二开关管Q2还可为MOS管或者模拟开关等其他器件。

进一步地，在串口控制信号为高电平时，当控制器11接收第一外部器件20发送的第一通信数据信号时，第一开关电路131处于导通状态，信号接收端RXD与第一信号发送端TXD1之间的通路导通，控制器11的信号接收端RXD与第一外部器件20的第一信号发送端TXD1的电平保持一致，控制器11的信号发送端TXD与第一外部器件20的第一信号接收端RXD1的电平保持一致，从而实现控制器11与第一外部器件20之间的通信。

在串口控制信号为高电平时，第二开关管Q2的导通/关闭与第一外部器件20输出的第一通信数据信号的电平高低有关，在第一外部器件20通过第一信号发送端TXD1输出高电平的第一通信数据信号时，第二开关管Q2的发射极接收到高电平的第一通信数据信号，第二开关管Q2的基极通过第四电阻R4接收到的串口控制信号也为高电平，此时第二开关管Q2的基极与发射极之间的电压差较小，第二开关管Q2处于截止状态，控制器11的信号接收端RXD通过第三电阻R3被电源信号VCC上拉至高电平，此时控制器11的信号接收端RXD的电平与第一外部器件20发送的第一通信数据信号保持一致；在第一外部器件20输出低电平的第一通信数据信号时，第二开关管Q2的发射极接收低电平的第一通信数据信号，第二开关管Q2的基极通过第四电阻R4接收到高电平的串口控制信号，此时三极管的基极与发射极之间的电压差较大，第二开关管Q2处于导通状态，控制器11的信号接收端RXD被第二开关管Q2的集电极拉低至低电平，此时控制器11的信号接收端RXD的电平与第一外部器件20发送的第一通信数据信号也保持一致，控制器11与第一外部器件20能够通过通信端口UART正常进行通信。

在一具体的实施例中，如图6所示，第二开关电路132包括：第五电阻R5、第六电阻R6以及第三开关管Q3，第五电阻R5的一端与串口端口IO连接，第五电阻R5的另一端与第一外部器件20的第一信号接收端RXD1以及第三开关管Q3的第三端连接，第三开关管Q3的第二端与信号发送端TXD连接，第三开关管Q3的第一端与第六电阻R6的一端连接，第六电阻R6的另一端用于接收电源信号VCC；具体地，第三开关管Q3的第一端为三极管的基极，第三开关管Q3的第二端为三极管的发射极，第三开关管Q3的第三端为三极管的集电极。可以理解地，图6仅以第三开关管Q3为三极管为例进行说明，在其他实施例中，第三开关管Q3还可为MOS管或者模拟开关等其他器件。

进一步地，在串口控制信号为高电平时，当控制器11发送第二通信数据信号至第一外部器件20时，第二开关电路132处于导通状态，信号发送端TXD与第一信号接收端RXD1之间的通路导通；进一步地，在串口控制信号为高电平时，第三开关管Q3的导通/关闭与控制器11输出的第二通信数据信号的电平高低有关，在控制器11通过信号发送端TXD输出高电平的第二通信数据信号时，第三开关管Q3的发射极接收高电平的第二通信数据信号为高电平，第三开关管Q3的基极通过第六电阻R6也接收到高电平的电源信号VCC，此时第三开关管Q3的基极与发射极之间的电压差较小，第三开关管Q3处于截止状态，第一外部器件20的第一信号接收端RXD1便通过第五电阻R5被串口控制信号上拉至高电平，此时第一外部器件20的第一信号接收端RXD1的电平与控制器11发送的第二通信数据信号保持一致；在控制器11输出低电平的第二通信数据信号时，第三开关管Q3的发射极接收低电平的第二通信数据信号，第三开关管Q3的基极通过第六电阻R6接收到高电平的电源信号VCC，此时第三开关管Q3的基极与发射极之间的电压差较大，第三开关管Q3处于导通状态，第一外部器件20的第一信号接收端RXD1被第三开关管Q3的集电极拉低至低电平，此时第一外部器件20的第一信号接收端RXD1的电平与控制器11发送的第二通信数据信号的电平保持一致，控制器11与第一外部器件20能够通过通信端口UART正常进行通信。

继续参阅图2，串口拓展电路还包括第二串口切换电路14，第二串口切换电路14与控制器11、转换电路12以及第二外部器件30连接，其用于接收转换信号，在转换信号的幅度落在相应的第二预设幅度范围内时导通控制器11与相应的第二外部器件30之间的通路，以使得控制器11与相应的第二外部器件30进行通信。

进一步地，第二外部器件30包括第二通信端口(图中未示出)，第二通信端口包括第二信号接收端与第二信号发送端，通信数据信号还包括第三通信数据信号以及第四通信数据信号，第二外部器件30可通过第二信号发送端发送第三通信数据信号至控制器11，第二外部器件30可通过第二信号接收端接收控制器11发送的第四通信数据信号。

在一具体的实施例中，如图7所示，第二信号接收端用RXD2表示，第二信号发送端用TXD2表示，第二串口切换电路14包括第三开关电路141与第四开关电路142，第三开关电路141与转换电路12、信号接收端RXD以及第二信号发送端TXD2连接，第三开关电路141接收转换电路12的转换信号，其可在转换信号的幅度落在第二预设幅度范围内时导通控制器11的信号接收端RXD与第二外部器件30的第二信号发送端TXD2之间的通路，以使得控制器11能够接收到第二外部器件30发送的第三通信数据信号；第四开关电路142与信号发送端TXD、第二信号接收端RXD2以及转换电路12连接，第四开关电路142接收转换电路12的转换信号，其可在转换信号的幅度落在第二预设幅度范围内时导通控制器11的信号发送端TXD与第二外部器件30的第二信号接收端RXD2之间的通路，以使得第二外部器件30能够接收到控制器11发送的第四通信数据信号。

进一步地，本实施例中的第三开关电路141以及第四开关电路142在串口控制信号为低电平时导通，即转换信号为高电平时导通，当控制器11需要与第二外部器件30进行通信时，其可输出低电平的串口控制信号，然后通过第三开关电路141以及第四开关电路142与第二外部器件30进行通信；可以理解地，在其他实施例中，也可设置为第三开关电路141以及第四开关电路142在串口控制信号为高电平时导通，其导通条件以及相关电路结构可根据实际情况进行设置。

本实施例的工作原理为：在串口控制信号为高电平时，第一开关电路131以及第二开关电路132处于导通状态，第三开关电路141以及第四开关电路142处于截止状态，控制器11通过第一开关电路131以及第二开关电路132与第一外部器件20进行通信，且与第二外部器件30之间的通路并未导通，故第二外部器件30无法对控制器11与第一外部器件20之间的通信造成干扰；在串口控制信号为低电平时，第一开关电路131以及第二开关电路132处于截止状态，第三开关电路141以及第四开关电路142处于导通状态，在控制器11通过第三开关电路141以及第四开关电路142与第二外部器件30通信时，第一外部器件20无法对控制器11与第二外部器件30之间的通信造成干扰。

在一具体的实施例中，如图8所示，第三开关电路141包括：第七电阻R7、第八电阻R8以及第四开关管Q4；第七电阻R7的一端用于接收电源信号VCC，第七电阻R7的另一端与信号接收端RXD以及第四开关管Q4的第三端连接，第四开关管Q4的第二端与第二外部器件30的第二信号发送端TXD2连接，第四开关管Q4的第一端与第八电阻R8的一端连接，第八电阻R8的另一端与转换电路12连接，其用于接收转换信号。具体地，第四开关管Q4的第一端为三极管的基极，第四开关管Q4的第二端为三极管的发射极，第四开关管Q4的第三端为三极管的集电极。可以理解地，图7仅以第四开关管Q4为三极管为例进行说明，在其他实施例中，第四开关管Q4还可为MOS管或者模拟开关等其他器件。

在串口控制信号为低电平时，转换电路12输出的转换信号为高电平，控制器11通过第三开关电路141以及第四开关电路142与第二外部器件30进行通信，当控制器11接收第二外部器件30发送的第三通信数据信号时，第三开关电路141处于导通状态，控制器11的信号接收端RXD与第二信号发送端TXD2之间的通路导通。

进一步地，在串口控制信号为低电平(即转换信号为高电平)时，第四开关管Q4的导通/关闭与第二外部器件30输出的第三通信数据信号的电平高低有关，在第二外部器件30通过第二信号发送端TXD2输出高电平的第三通信数据信号时，第四开关管Q4的发射极接收到高电平的第三通信数据信号，第四开关管Q4的基极通过第八电阻R8接收到高电平的转换信号，此时第四开关管Q4的基极与发射极之间的电压差较小，第四开关管Q4处于截止状态，控制器11的信号接收端RXD通过第七电阻R7被电源信号VCC上拉至高电平，此时控制器11的信号接收端RXD的电平与第二外部器件30发送的第三通信数据信号保持一致；在第二外部器件30输出低电平的第三通信数据信号时，第四开关管Q4的发射极接收到低电平的第三通信数据信号，第四开关管Q4的基极通过第八电阻R8接收到高电平的转换信号，此时第四开关管Q4的基极与发射极之间的电压差较大，第四开关管Q4处于导通状态，控制器11的信号接收端RXD被第四开关管Q4的集电极拉低至低电平，此时控制器11的信号接收端RXD的电平与第二外部器件30发送的第三通信数据信号也保持一致，使得控制器11与第二外部器件30能够通过通信端口UART正常进行通信。

如图9所示，第四开关电路142包括：第九电阻R9、第十电阻R10以及第五开关管Q5，第九电阻R9的一端与转换电路12连接，其用于接收转换信号，第九电阻R9的另一端与第二外部器件30的第二信号接收端RXD2以及第五开关管Q5的第三端连接，第五开关管Q5的第二端与信号发送端TXD连接，第五开关管Q5的第一端与第十电阻R10的一端连接，第十电阻R10的另一端用于接收电源信号VCC；具体地，第五开关管Q5的第一端为三极管的基极，第五开关管Q5的第二端为三极管的发射极，第五开关管Q5的第三端为三极管的集电极。可以理解地，图9仅以第五开关管Q5为三极管为例进行说明，在其他实施例中，第五开关管Q5还可为MOS管或者模拟开关等其他器件。

进一步地，在串口控制信号为低电平时，转换电路12输出的转换信号为高电平，当控制器11接收到第二外部器件30发送的第四通信数据信号时，信号发送端TXD与第二信号接收端RXD2之间的通路导通。进一步地，在串口控制信号为低电平(即转换信号为高电平)时，第五开关管Q5的导通/关闭与控制器11输出的第四通信数据信号的电平高低有关，在控制器11通过信号发送端TXD输出高电平的第四通信数据信号时，第五开关管Q5的发射极接收到高电平的第四通信数据信号，第五开关管Q5的基极通过第十电阻R10接收到高电平的电源信号VCC，此时第五开关管Q5的基极与发射极之间的电压差较小，第五开关管Q5处于截止状态，第二外部器件30的第二信号接收端RXD2通过第九电阻R9被转换信号上拉至高电平，此时第二外部器件30的第二信号接收端RXD2的电平与控制器11发送的第四通信数据信号保持一致；在控制器11输出低电平的第四通信数据信号时，第五开关管Q5的发射极接收低电平的第四通信数据信号，第五开关管Q5的基极通过第十电阻R10接收到高电平的电源信号VCC，此时第五开关管Q5的基极与发射极之间的电压差较大，第五开关管Q5处于导通状态，第二外部器件30的第二信号接收端RXD2被第五开关管Q5的集电极拉低至低电平，此时第二外部器件30的第二信号接收端RXD2的电平与控制器11发送的第四通信数据信号的电平也保持一致，使得控制器11与第二外部器件30能够通过通信端口UART正常进行通信。

可以理解地，本实施例以第二串口切换电路14的数量为一个为例，在其他的具体实施例中也可设置两个或者两个以上的第二串口切换电路14，以与两个或者两个以上的第二外部器件30进行连接，实现通过一个串口端口IO与更多的外部器件进行通信切换。

在本实施例中，当控制器输出高电平的串口控制信号时，控制器与第一外部器件进行通信，第一开关电路以及第二开关电路处于导通状态，同时第三开关电路以及第四开关电路处于截止状态，控制器通过第一开关电路接收第一外部器件发送的第一通信数据信号，通过第二开关电路发送第二通信数据信号至第一外部器件；在控制器输出低电平的串口控制信号时，第三开关电路以及第四开关电路处于导通状态，同时第一开关电路以及第二开关电路处于截止状态，控制器通过第三开关电路接收第二外部器件发送的第三通信数据信号，通过第四开关电路发送第四通信数据信号至第二外部器件；通过调整控制器输出的串口控制信号的高低，在同一时刻保证控制器只与第一外部器件与所有第二外部器件中的一个进行串口通信，并且由于在通信过程中其他外部器件与控制器之间的通路处于截止状态，避免其他外部器件对当前通信造成通信干扰。

请参阅图10，图10是本申请提供的电子装置一实施例的结构示意图，电子装置100包括串口拓展电路10，串口拓展电路10为上述技术方案中的串口拓展电路。

以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种串口拓展电路，其特征在于，包括：

控制器，用于产生串口控制信号；

转换电路，与所述控制器连接，用于对所述串口控制信号进行处理得到转换信号；

第一串口切换电路，与所述控制器以及第一外部器件连接，用于接收所述串口控制信号，在所述串口控制信号的幅度落在第一预设幅度范围内时导通所述控制器与所述第一外部器件之间的通路，以使得所述控制器与所述第一外部器件进行通信；

至少一个第二串口切换电路，所述至少一个第二串口切换电路与所述控制器以及所述转换电路连接，且所述至少一个第二串口切换电路分别与不同的第二外部器件连接，所述至少一个第二串口切换电路分别与不同的第二预设幅度范围对应，所述第二串口切换电路用于接收所述转换信号，在所述转换信号的幅度落在相应的第二预设幅度范围内时导通所述控制器与相应的第二外部器件之间的通路，以使得所述控制器与所述相应的第二外部器件进行通信；

所述控制器包括串口端口与通信端口，所述通信端口包括信号接收端，所述第一外部器件包括第一通信端口，所述第一通信端口包括第一信号发送端，所述第一串口切换电路包括第一开关电路，所述第一开关电路与所述串口端口、所述信号接收端以及所述第一信号发送端连接；

其中，所述第一开关电路包括：第三电阻、第四电阻以及第二开关管；所述第三电阻的一端用于接收电源信号，所述第三电阻的另一端与所述信号接收端以及所述第二开关管的第三端连接，所述第二开关管的第二端与所述第一外部器件连接，所述第二开关管的第一端与所述第四电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端与所述串口端口连接。

2.根据权利要求1所述的串口拓展电路，其特征在于，

所述串口端口与所述转换电路以及所述第一串口切换电路连接，用于输出所述串口控制信号至所述转换电路以及所述第一串口切换电路；所述通信端口与所述第一串口切换电路以及所述第二串口切换电路连接，用于输出通信数据信号，以与所述第一外部器件或所述第二外部器件进行通信。

3.根据权利要求2所述的串口拓展电路，其特征在于，

所述至少一个第二串口切换电路的数量为一个，所述转换电路为取反电路，所述取反电路用于对所述串口控制信号进行取反。

4.根据权利要求3所述的串口拓展电路，其特征在于，

所述取反电路包括：第一电阻、第一开关管以及第二电阻；所述第一电阻的一端与所述串口端口连接，所述第一电阻的另一端与所述第一开关管的第一端连接，所述第一开关管的第二端接地，所述第一开关管的第三端与所述第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端用于接收电源信号。

5.根据权利要求2所述的串口拓展电路，其特征在于，

所述通信端口还包括信号发送端，所述第一通信端口还包括第一信号接收端，所述第一串口切换电路还包括第二开关电路，所述第二开关电路与所述信号发送端、所述第一信号接收端以及所述串口端口连接；所述第二外部器件包括第二通信端口，所述第二通信端口包括第二信号接收端与第二信号发送端，所述第二串口切换电路包括第三开关电路与第四开关电路，所述第三开关电路与所述转换电路、所述信号接收端以及所述第二信号发送端连接，所述第四开关电路与所述信号发送端、所述第二信号接收端以及所述转换电路连接。

6.根据权利要求5所述的串口拓展电路，其特征在于，

在所述串口控制信号为高电平时，所述控制器通过所述第一开关电路以及所述第二开关电路与所述第一外部器件进行通信；在所述串口控制信号为低电平时，所述控制器通过所述第三开关电路以及所述第四开关电路与所述第二外部器件进行通信。

7.根据权利要求6所述的串口拓展电路，其特征在于，

在所述串口控制信号为高电平时，当所述控制器接收所述第一外部器件发送的第一通信数据信号时，所述第一开关电路处于导通状态，所述信号接收端与所述第一信号发送端之间的通路导通；当所述控制器发送第二通信数据信号至所述第一外部器件时，所述第二开关电路处于导通状态，所述信号发送端与所述第一信号接收端之间的通路导通；

在所述串口控制信号为低电平时，当所述控制器接收所述第二外部器件发送的第三通信数据信号时，所述第三开关电路处于导通状态，所述控制器的信号接收端与所述第二信号发送端之间的通路导通；当所述控制器接收所述第二外部器件发送的第四通信数据信号时，所述信号发送端与所述第二信号接收端之间的通路导通。

8.根据权利要求5所述的串口拓展电路，其特征在于，

所述第二开关电路包括：第五电阻、第六电阻以及第三开关管；所述第五电阻的一端与所述串口端口连接，所述第五电阻的另一端与所述第一外部器件以及所述第三开关管的第三端连接，所述第三开关管的第二端与所述信号发送端连接，所述第三开关管的第一端与所述第六电阻的一端连接，所述第六电阻的另一端用于接收电源信号。

9.根据权利要求5所述的串口拓展电路，其特征在于，

所述第三开关电路包括：第七电阻、第八电阻以及第四开关管；所述第七电阻的一端用于接收电源信号，所述第七电阻的另一端与所述信号接收端以及所述第四开关管的第三端连接，所述第四开关管的第二端与所述第二外部器件连接，所述第四开关管的第一端与所述第八电阻的一端连接，所述第八电阻的另一端与所述转换电路连接，用于接收所述转换信号；

所述第四开关电路包括：第九电阻、第十电阻以及第五开关管；所述第九电阻的一端与所述转换电路连接，用于接收所述转换信号，所述第九电阻的另一端与所述第二外部器件以及所述第五开关管的第三端连接，所述第五开关管的第二端与所述信号发送端连接，所述第五开关管的第一端与所述第十电阻的一端连接，所述第十电阻的另一端用于接收电源信号。

10.一种电子装置，其特征在于，包括串口拓展电路，其中，所述串口拓展电路为权利要求1-9中任一项所述的串口拓展电路。

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