CN113934673B - 一种数据传输隔离电路及数据传输设备 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种数据传输隔离电路及数据传输设备，所述隔离电路具有多个接收端口以及发送端口，所述隔离电路的多个接收端口与多个数据发送设备的通用异步收发传输器的发送端口连接；所述隔离电路的发送端口与数据接收设备的通用异步收发传输器的接收端口连接；所述隔离电路能够实现多个数据发送设备的通用异步收发传输器的发送端口输出信号的与操作。本申请提供的技术方案能够屏蔽信号之间的干扰，达到多路串口双向通讯的目的，使车机系统开发和测试人员能够在不同设备与接口类型上读写车机日志和设置。

Description

一种数据传输隔离电路及数据传输设备
技术领域
本发明涉及数据传输领域，尤其涉及一种数据传输隔离电路及数据传输设备。
背景技术
在汽车电子领域，与车辆电子控制单元相关的开发和调试阶段，需要从车辆电子控制单元读取控制器以及内部通讯的运行监控说明（trace），并需要通过向控制器写入命令来更改控制器的配置，因此需要协调好车辆控制系统与外部数据接收设备的通信，才能使得基于车辆电子控制系统的开发和测试得以正常进行。对于大部分车载娱乐系统而言，其采用调试接口的供电电压是3.3V，传输的电信号为TTL信号，但是市场上通信接口多种多样，在在开发和测试时有必要进行接口的转换。特别地，车载娱乐系统开发和测试的过程中，可能需要从多个数据接口接收数据，但由于数据接口之间存在冲突，导致可能存在外部数据设备无法向车载娱乐系统写入命令的情况发生。
发明内容
有鉴于此，本申请提出一种数据传输隔离电路及数据传输设备，实现多路（2路以上，包含2路）串口双向通信。
根据本申请的一个方面，本申请提供了一种数据传输隔离电路，所述隔离电路具有多个接收端口以及发送端口，所述隔离电路的多个接收端口与多个数据发送设备的通用异步收发传输器的发送端口连接；该电路的发送端口与数据接收设备的通用异步收发传输器的接收端口连接；所述隔离电路能够实现多个数据发送设备的通用异步收发传输器的发送端口输出信号的与操作。
优选地，所述隔离电路设置有第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管和第四NMOS管。第一NMOS管的栅极经第一电阻接地，第一NMOS管的漏极经第二电阻与电源正极连接，第一NMOS管的源极接地；第一NMOS管的漏极与第二NMOS的管栅极连接，第二NMOS管的栅极经第三电阻接地，第二NMOS管的漏极经第四电阻与电源正极连接，第二NMOS管的源极接地；第三NMOS管的栅极经第五电阻接地，第三NNOS管的漏极经第六电阻与电源正极连接，第三NMOS管的源极接地；第三NNOS管的漏极与第四NMOS管栅极连接，第四NMOS管的源极接地，第四NMOS管的漏极与第二NMOS管的漏极连接。第一NMOS管的栅极和第三NMOS管的栅极分别作为所述隔离电路的接收端口与数据发送设备的通用异步收发传输器的发送端口连接，第二NMOS管的漏极作为所述隔离电路的发送端口与数据接收设备的通用异步收发传输器的接收端口连接。
根据本申请的另一个方面，本申请还提供了一种数据传输设备，其包括多个数据发送设备、数据接收设备以及根据上述所述的隔离电路，所述多个数据发送设备通过所述隔离电路向所述数据接收设备传递信号。
优选地，多个数据发送设备的通用异步收发传输器分时发送数据。
优选地，所述数据发送设备的通用异步收发传输器发送的信号为TTL信号，所述数据接收设备的通用异步收发传输器具有USB接口或通用串行接口。
优选地，所述数据发送设备的通用异步收发传输器发送的信号为TTL信号，所述数据接收设备的通用异步收发传输器具有RS232接口。
优选地，所述数据发送设备的通用异步收发传输器发送的信号为TTL信号，所述数据接收设备的通用异步收发传输器同时具有RS232接口以及USB接口或通用串行接口。
优选地，所述数据发送设备的通用异步收发传输器具有RS232接口，所述数据接收设备的通用异步收发传输器具有USB接口或通用串行接口。
本申请提供的技术方案能够屏蔽信号之间的干扰，达到多路串口双向通讯的目的，使车机系统开发和测试人员能够在不同设备与接口类型上读写车机日志和设置。
本申请的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施方式及其说明用于解释本申请。在附图中：
图1为本申请提供的隔离电路示意图；
图2为本申请提供的隔离电路的具体结构；
图3为本申请提供的数据传输设备。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施方式及各个实施方式中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本申请。
为了便于车载娱乐系统的开发与测试，方便外部PC以及数据记录设备访问与数据读写，本申请通过在车载UART TTL接口和其他串口接口之间增加隔离电路，能够防止信号之间的干扰，解决了不同串口设备之间的相互监听与通信。本申请提供的技术方案在对车载中控设备TTL接口进行日志输出时，通过隔离电路，满足用不同终端设备，如电脑USB串口，采集设备RS232 串口等读写UART TTL的使用场景。
本申请提供的隔离电路如图1所示，其示出了3个通用异步收发传输器；其中数据发送设备具有两个通用异步收发传输器UART，例如测试台架具有一个通用异步收发传输器UART_1，测试车辆的车载娱乐系统有一个通用异步收发传输器UART_2。PC或者其他的数据记录设备具有一个通用异步收发传输器UART_3。如图1所示，如果不设置如图所示的隔离电路，那么从UART_3可以同时向UART_1和UART_2发送数据或指令，但是UART_1和UART_2的发送端口同时接UART_3，导致UART_1和UART_2都不能向UART_3发送信号。
因此，如果不设置隔离电路，那么UART之间的通信会有干扰，互相之间无法通信。产生这个问题的原因在于，通用异步收发传输器UART的发送端口TXD在没有信号时会一直置高，因此如果将通用异步收发传输器UART_1的发送端口TXD和通用异步收发传输器UART_2的发送端口TXD直接接在一起，再接到通用异步收发传输器UART_3的接收端口RXD，当通用异步收发传输器UART_1向通用异步收发传输器UART_3发送信号时，有个置低电平的起始信号，但是由于UART_2的发送端口TXD一直将此线路置高，导致UART_1的发送端口TXD无法拉低电平，那么也就无法发送信号给UART_3了。
图1所示的隔离电路能够解决UART_1、UART_2和UART_3之间的UART通讯问题，该隔离电路隔离开UART_1和UART_2的TXD, 并可以发送信号给UART_3。
图2示出了隔离电路的具体结构。通用异步收发传输器UART_1的发送端口UART_1_TXD与第一NMOS管Q1A的栅极（作为隔离电路的一个接收端口）连接，第一NMOS管Q1A的栅极经第一电阻R92接地，第一NMOS管Q1A的漏极经第二电阻R86与电源正极3V3连接，第一NMOS管Q1A的源极接地；第一NMOS管Q1A的漏极与第二NMOS管Q1B栅极连接，第二NMOS管Q1B的栅极经第三电阻R157接地，第二NNOS管Q1B的漏极经第四电阻R87与电源正极连接，第二NMOS管Q1B的源极接地，第二NMOS管的漏极作为隔离电路的发送端口与数据接收设备的通用异步收发传输器接收端口UART_3_RXD连接；
通用异步收发传输器UART_2的发送端口UART_2_TXD与第三NMOS管Q2A的栅极（作为隔离电路的一个接收端口）连接，第三NMOS管Q2A的栅极经第五电阻R98接地，第三NNOS管Q2A的漏极经第六电阻R95与电源正极连接，第三NMOS管Q2A的源极接地；第三NNOS管Q2A的漏极与第四NMOS管Q2B栅极连接，第四NMOS管Q2B的源极接地，第四NMOS管Q2B的漏极与第二NMOS管Q1B的漏极连接。
如图2所示，当发送端口UART_1_TXD无数据，接收端口UART_2_TXD有数据的时候，发送端口UART_1_TXD置高电平，发送端口UART_2_TXD置低电平，此时NMOS管Q1A导通，NMOS管Q1A的漏极置低电平，NMOS管Q1B的栅极也置低电平，NMOS管Q1B的漏极置高电平，因此发送端口UART_1_TXD不会影响NMOS管Q1B的输出。而发送端口UART_2_TXD置低电平，此时NMOS管Q2A截止，NMOS管Q2A的漏极置高电平，NMOS管Q2B的栅极也置高电平，所以NMOS管Q2B导通，会NMOS管将Q2B的栅极下拉至低电平。NMOS管Q1B和NMOS管Q2B只要有一个管子导通，那么输出就被下拉至低电平。
当发送端口UART_1_TXD有数据，发送端口UART_2_TXD无数据的时候，和上述的相反，NMOS管最终Q1B的栅极极被下拉至低电平，也就是输出被下来至低电平。
按照图2所示的输入输出关系，整理出真值表如下表1所示。发送端口UART_1_TXD和发送端口UART_2_TXD相当于与门的关系。
表1 真值表
Figure DEST_PATH_IMAGE001
图2所示的电路实现了发送端口UART_1_TXD和发送端口UART_2_TXD分别向UART_3发送信号的功能。需要注意的是，通用异步收发传输器UART_1和通用异步收发传输器UART_2不能同时向通用异步收发传输器UART_3发送信号，但可以分时发送。
图3示出了本申请提供的数据传输设备，包括数据发送设备，例如测试台架，测试车辆等，测试台架和测试车辆的通信接口为通用异步收发传输器UART，数据记录设备的通信接口为RS232和/或USB，PC的通信接口为USB类型C和/或串行通讯端口COM。测试台架或者测试车辆通过UART TTL接口给出车辆的数据以及日志，隔离电路可以通过数据记录设备对应的不同类型接口去接收UART端口输出的数据。RS232接口与电脑端的COM口和测试台架或测试车辆的UART接口相互对应。数据记录设备的USB接口可以和RS232的接口并行获取数据。
现有技术中，通信接口仅仅针对某一特定场景的使用要求，并不能满足其他使用场景的要求。
本申请可以通过USB和/或COM口接收控制器的UART TTL信号。开发工程师或现场工程师在控制器软件开发过程，需要实时监控控制器实时运行监控说明，会通过USB线束将电脑和隔离电路连接上，隔离电路另一端串行TTL线束连接到控制器的调试接口，使用隔离电路端口配置工具可以快速明确各个串口配置，再使用putty，tera Term等串口终端工具建立和控制器的连接，进行监听以及写入运行监控说明的操作。
本申请可以通过RS232 串口接收控制器的UART TTL信号。在实验室台架或是测试车辆上通常需要数据记录设备作为数据记录终端将开发、测试、实车行为等所有数据都记录下来。通过串行RS232线束将数据记录设备和隔离电路连接上，隔离电路另一端串行TTL线束连接到控制器的调试接口，在数据记录设备的客户端进行对应的配置后，就可以收录相关的运行监控说明。
本申请可以同时通过USB和/或COM口以及RS232 串口接收控制器的UART TTL信号。通过USB线束将电脑和隔离电路连接上，同时通过串行RS232线束将数据记录设备和隔离电路连接上，隔离电路另一端串行TTL线束连接到控制器的调试接口。工程师通过电脑可以进行实时监听以及写入串口运行监控说明的操作，并且实时数据会被数据记录设备记录下来。该场景大多适用于自动化开发测试场景。
本申请还可以通过USB和/或COM口接收控制器的串行信号。通过USB线束将电脑和隔离电路连接上，隔离电路另一端串行RS232线束连接到控制器的调试接口，使用隔离电路端口配置工具可以快速明确各个串口配置，再使用putty，tera Term等串口终端工具建立和控制器的连接，进行监听以及写入运行监控说明的操作。
以上所述仅为本申请的较佳实施方式而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种数据传输隔离电路，其特征在于，
所述隔离电路具有多个接收端口以及发送端口，所述隔离电路的多个接收端口与多个数据发送设备的通用异步收发传输器的发送端口连接；所述隔离电路的发送端口与数据接收设备的通用异步收发传输器的接收端口连接；所述隔离电路能够实现多个数据发送设备的通用异步收发传输器的发送端口输出信号的与操作；
所述隔离电路设置有第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管和第四NMOS管；
第一NMOS管的栅极经第一电阻接地，第一NMOS管的漏极经第二电阻与电源正极连接，第一NMOS管的源极接地；
第一NMOS管的漏极与第二NMOS管的栅极连接，第二NMOS管的栅极经第三电阻接地，第二NMOS管的漏极经第四电阻与电源正极连接，第二NMOS管的源极接地；
第三NMOS管的栅极经第五电阻接地，第三NMOS管的漏极经第六电阻与电源正极连接，第三NMOS管的源极接地；
第三NMOS管的漏极与第四NMOS管的栅极连接，第四NMOS管的源极接地，第四NMOS管的漏极与第二NMOS管的漏极连接；
第一NMOS管的栅极和第三NMOS管的栅极分别作为接收端口与数据发送设备的通用异步收发传输器发送端口连接，第二NMOS管的漏极作为发送端口与数据接收设备的通用异步收发传输器接收端口连接。
2.一种数据传输设备，其特征在于，该传输设备包括多个数据发送设备、数据接收设备以及根据权利要求1所述的隔离电路，所述多个数据发送设备通过所述隔离电路向所述数据接收设备传递信号。
3.根据权利要求2所述的数据传输设备，其特征在于，所述多个数据发送设备的通用异步收发传输器分时发送数据。
4.根据权利要求2所述的数据传输设备，其特征在于，所述数据发送设备的通用异步收发传输器发送的信号为TTL信号，所述数据接收设备的通用异步收发传输器具有USB接口或通用串行接口。
5.根据权利要求2所述的数据传输设备，其特征在于，所述数据发送设备的通用异步收发传输器发送的信号为TTL信号，所述数据接收设备的通用异步收发传输器具有RS232接口。
6.根据权利要求2所述的数据传输设备，其特征在于，所述数据发送设备的通用异步收发传输器发送的信号为TTL信号，所述数据接收设备的通用异步收发传输器同时具有RS232接口以及USB接口或通用串行接口。
7.根据权利要求2所述的数据传输设备，其特征在于，所述数据发送设备的通用异步收发传输器具有RS232接口，所述数据接收设备的通用异步收发传输器具有USB接口或通用串行接口。
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Patentee after: Zhidi Technology (Anhui) Co.,Ltd.

Country or region after: China

Address before: 100022 01, 8th floor, building 1, yard 86, Jianguo Road, Chaoyang District, Beijing

Patentee before: Zhidi Technology (Anhui) Co.,Ltd.

Country or region before: China

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