CN114142885B - 一种异步收发系统 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种异步收发系统，包括主机设备、至少一个从机设备、第一信号传输模块、以及与每一从机设备一一对应的第二信号传输模块；第一信号传输模块被设置为通过第一端，将主机设备通过第一发送接口所发出的第一信号输出至第二信号传输模块的第二端，第二信号传输模块被设置为将第一信号传输至对应的从机设备的第二接收接口；第二信号传输模块还被设置为通过第二端，将对应的从机设备通过第二发送接口所发出的第二信号输出至第一信号传输模块的第一端，第一信号传输模块还被设置为将第二信号传输至主机设备的第一接收接口。

Description

一种异步收发系统

技术领域

本公开涉及电路技术领域，更具体地，涉及一种异步收发系统。

背景技术

UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发传输器)是一种通用串行数据总线，用于异步通信。该总线双向通信，可以实现全双工传输和接收。

目前异步收发系统中，通常是主机设备的发送引脚与从机设备的接收引脚连接，主机设备的接收引脚与从机的发送引脚连接,主机设备和从机设备之间数据的传送需要通过发送和接收这两根信号线完成。

而且，一个主机设备的一个UART接口，只能接到一个从机设备的UART接口。如果需要一个主机设备与多个从机设备的通信，需要通过串口扩展卡或者专用集成电路实现。

在如图1所示的例子中，一个主机设备1100要连接3个从机设备1200-1～1200-3时，可以采用有3个从机设备1200的UART接口的专用集成电路1300。主机设备1100的UART接口(TX1、RX1)有两根信号线，专用集成电路1300的前端有两根信号线连接主机设备的UART接口(TX31、RX31)，专用集成电路的后端有3组UART接口(TX32、RX32，TX33、RX33，TX34、RX34)，共6根信号线，分别连接3个从机设备的UART接口(TX21、RX21，TX22、RX22，TX23、RX23)。

但是，这种连接方式，主机设备能够连接的从机设备的数量是有限的，而且，使用专用集成电路不仅增加异步收发系统的成本，还增加异步收发系统的电路板的面积。此外，使用专用集成电路后端扩展出来的多组UART接口，会大量增加异步收发系统的电路板的布线数量。

发明内容

本公开的一个目的是提供一种使得主机设备能够连接无限多个从机设备的异步收发系统的新技术方案。

根据本公开的第一方面，提供了一种异步收发系统，包括主机设备、至少一个从机设备、第一信号传输模块、以及与每一所述从机设备一一对应的第二信号传输模块；所述主机设备具有异步收发的第一发送接口和第一接收接口，所述从机设备具有异步收发的第二发送接口和第二接收接口；所述第一信号传输模块的第一端与所述第二信号传输模块的第二端连接；

所述第一信号传输模块被设置为通过所述第一端，将所述主机设备通过所述第一发送接口所发出的第一信号输出至所述第二信号传输模块的所述第二端，所述第二信号传输模块被设置为将所述第一信号传输至对应的从机设备的所述第二接收接口；

所述第二信号传输模块还被设置为通过所述第二端，将对应的从机设备通过所述第二发送接口所发出的第二信号输出至所述第一信号传输模块的所述第一端，所述第一信号传输模块还被设置为将所述第二信号传输至所述主机设备的所述第一接收接口。

可选的，所述从机设备被设置为解析所述第一信号中的目标设备编号，并在自身与所述目标设备编号匹配的情况下，执行与所述第一信号对应的操作。

可选的，所述从机设备被设置为在自身与所述目标设备编号匹配的情况下，通过所述第二发送接口发出所述第二信号。

可选的，所述第一信号传输模块还被设置为将所述第一信号传输至所述第一接收接口，以供所述主机设备验证所述第一信号是否发送成功；和/或，所述第二信号传输模块还被设置为将所述第二信号传输至对应的从机设备的第二接收接口，以供对应的从机设备验证所述第二信号是否发送成功。

可选的，所述第一信号传输模块包括第一开漏输出电路、第一二极管和第一电阻，所述第一开漏输出电路的输入端与所述第一发送接口连接，所述第一开漏输出电路的输出端与所述第一端连接；所述第一二极管的阳极与所述第一接收接口连接，所述第一二极管的阴极与所述第一端连接；所述第一电阻连接在所述异步收发系统的第一电源端和所述第一接收接口之间。

可选的，所述第一开漏输出电路包括第一PNP三极管和第一NPN三极管，所述第一PNP三极管的基极与所述第一开漏输出电路的输入端连接，所述第一PNP三极管的发送极与所述第一电源端连接，所述第一PNP三极管的集电极与所述第一NPN三极管的基极连接，所述第一NPN三极管的发送极与所述异步收发系统的接地端连接，所述第一NPN三极管的集电极与所述第一端连接。

可选的，所述第二信号传输模块包括第二开漏输出电路、第二二极管和第二电阻，所述第二开漏输出电路的输入端与所述第二发送接口连接，所述第二开漏输出电路的输出端与所述第二端连接；所述第二二极管的阳极与所述第二接收接口连接，所述第二二极管的阴极与所述第二端连接；所述第二电阻连接在所述异步收发系统的第二电源端和所述第二接收接口之间。

可选的，所述第二开漏输出电路包括第二PNP三极管和第二NPN三极管，所述第二PNP三极管的基极与所述第二开漏输出电路的输入端连接，所述第二PNP三极管的发送极与所述第二电源端连接，所述第二PNP三极管的集电极与所述第二NPN三极管的基极连接，所述第二NPN三极管的发送极与所述异步收发系统的接地端连接，所述第二NPN三极管的集电极与所述第二端连接。

可选的，所述异步收发系统还包括双向电平转换模块，所述双向电平转换模块连接在所述第一端和所述第二端之间，所述双向电平转换模块被设置为将所述第一信号的电平转换为第二电平，将所述第二信号的电平转换为第一电平。

可选的，所述异步收发系统还包括至少一组配合使用的第一接口和第二接口，所述第一端和所述第二端通过一组匹配的第一接口和第二接口连接。

通过本公开的实施例中的第一信号传输模块以及与每个从机设备一一对应的第二信号传输模块，可以使得主机设备连接无限个从机设备，无需使用集成电路，还可以降低异步收发系统的成本。

通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本公开的实施例，并且连同其说明一起用于解释本公开的原理。

图1是现有技术中异步收发系统的一种实施方式的示意图。

图2示出了本公开的实施例的异步收发系统的一个例子的示意性原理框图。

图3示出了本公开的实施例的异步收发系统的一个例子的电路原理图。

图4示出了本公开的实施例的异步收发系统的另一个例子的示意性原理框图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

<异步收发系统>

图2为根据本公开实施例的异步收发系统的一个例子的示意性原理框图。

根据图2所示，该异步收发系统100可以包括主机设备1000、至少一个从机设备2000、第一信号传输模块3000、以及与每一从机设备2000一一对应的第二信号传输模块4000。

主机设备1000具有异步收发的第一发送接口TX1和第一接收接口RX1，从机设备2000具有异步收发的第二发送接口TX2和第二接收接口RX2。

在一个例子中，第一发送接口TX1和第一接收接口RX1可以是一组UART接口，第二发送接口TX2和第二接收接口RX2可以是一组UART接口。

第一信号传输模块3000的第一端s1与第二信号传输模块4000的第二端s2连接。具体的，第一端s1和第二端s2之间可以是通过一根信号线连接。

第一信号传输模块3000被设置为通过第一端s1，将主机设备1000通过第一发送接口TX1所发出的第一信号输出至第二信号传输模块4000的第二端s2，第二信号传输模块4000被设置为将第一信号传输至对应的从机设备2000的第二接收接口RX2。

第二信号传输模块4000还被设置为通过第二端s2，将对应的从机设备2000通过第二发送接口TX2所发出的第二信号输出至第一信号传输模块3000的第一端s1，第一信号传输模块3000被设置为将第二信号传输至主机设备1000的第一接收接口RX1。

通过本实施例的第一信号传输模块以及与每个从机设备一一对应的第二信号传输模块，可以使得主机设备连接无限个从机设备，无需使用集成电路，还可以降低异步收发系统的成本。

在本公开的一个实施例中，可以是预先对所有的从机设备4000进行编号。主机设备1000可以是通过第一信号传输模块3000和第二信号传输模块4000，向所有的从机设备2000发送第一信号，并在第一信号中携带目标设备编号，以使得与该目标设备编号匹配的从机设备2000执行与第一信号对应的操作。

从机设备2000可以被设置为解析第一信号中的目标设备编号，并在自身与目标设备编号匹配的情况下，执行与第一信号对应的操作。

在一个例子中，可以是在预先设置的从机设备的编号与目标设备编号相同的情况下，判定从机设备2000与目标设备编号匹配。

进一步地，与第一信号对应的操作，可以是准备数据，也可以是通过第二信号返回数据。

通过本实施例，可以实现主机设备向指定的从机设备发送指令，以及，指定的从机设备对指令进行响应。

在本公开的一个实施例中，第一信号传输模块3000还被设置为将第一信号传输至第一接收接口RX1，以供主机设备1000验证第一信号是否发送成功。

在本实施例中，第一信号传输模块3000在将第一信号输出至第二信号传输模块4000的第二端s2的同时，也会将第一信号传输至主机设备1000的第一接收接口RX1，这样，主机设备1000可以是根据发出的第一信号、以及第一接收接口RX1接收的信号是否相同，来验证第一信号是否发送成功。具体的，主机设备1000可以是在发出的第一信号、以及第一接收接口RX1接收的信号相同的情况下，确定第一信号发送成功，在发出的第一信号、以及第一接收接口RX1接收的信号不同的情况下，确定第一信号未发送成功。

在本公开的另一个实施例中，第二信号传输模块4000还被设置为将第二信号传输至对应的从机设备2000的第二接收接口RX2，以供对应的从机设备2000验证第二信号是否发送成功。

在本实施例中，第二信号传输模块4000在将第二信号输出至第一信号传输模块3000的第一端s1的同时，也会将第二信号传输至对应的从机设备2000的第二接收接口RX2，这样，从机设备2000可以是根据发出的第二信号、以及第二接收接口RX2接收的信号是否相同，来验证第二信号是否发送成功。具体的，从机设备2000可以是在发出的第二信号、以及第二接收接口RX2接收的信号相同的情况下，确定第二信号发送成功，在发出的第二信号、以及第二接收接口RX2接收的信号不同的情况下，确定第二信号未发送成功。

通过本实施例，主机设备和/或从机设备可以验证自身是否成功发出相应的信号。

在本公开的一个实施例中，如图3所示，第一信号传输模块3000可以包括第一开漏输出电路3100、第一二极管3200和第一电阻3300，第一开漏输出电路3100的输入端与第一发送接口TX1连接，第一开漏输出电路3100的输出端与第一端s1连接；第一二极管3200的阳极与第一接收接口RX1连接，第一二极管3200的阴极与第一端s1连接；第一电阻连接在异步收发系统100的第一电源端VCCA和第一接收接口RX1之间。

第二信号传输模块4000可以包括第二开漏输出电路4100、第二二极管4200和第二电阻4300，第二开漏输出电路4100的输入端与第二发送接口TX2连接，第二开漏输出电路4200的输出端与第二端s2连接；第二二极管4200的阳极与第二接收接口RX2连接，第二二极管4200的阴极与第二端s2连接；第二电阻4300连接在异步收发系统100的第二电源端VCCB和第二接收接口RX2之间。

在一个例子中，如图4所示，第一开漏输出电路3100可以包括第一PNP三极管3110和第一NPN三极管3120，第一PNP三极管3110的基极与第一开漏输出电路3100的输入端连接，第一PNP三极管3110的发送极与第一电源端VCCA连接，第一PNP三极管3110的集电极与第一NPN三极管3120的基极连接，第一NPN三极管3120的发送极与异步收发系统100的接地端GND连接，第一NPN三极管3120的集电极与第一端s1连接。

第二开漏输出电路4100可以包括第二PNP三极管4110和第二NPN三极管4120，第二PNP三极管4110的基极与第二开漏输出电路4100的输入端连接，第二PNP三极管4110的发送极与第二电源端VCCB连接，第二PNP三极管4110的集电极与第二NPN三极管4120的基极连接，第二NPN三极管4120的发送极与异步收发系统100的接地端GND连接，第二NPN三极管4120的集电极与第二端s2连接。

在主机设备1000通过第一发送引脚TX1发出高电平的第一信号时，第一PNP三极管3110的基极为高电平，第一PNP三极管3110不能导通，第一NPN三极管3120的基极为低电平，第一NPN三极管3120也不能导通，第一端s1变为高电平，使得第一信号传输模块3000将第一信号通过第一端s1输出至第二端s2。同时，第一二极管3200反向不会导通，主机设备1000的第一接收引脚RX1也为高电平，可以使得主机设备1000的第一接收引脚RX1也接收到第一信号，以验证第一信号是否发送成功。

第二信号传输模块4000在第二端s2接收到高电平的第一信号时，第二二极管4200反向不会导通，第二接收端RX2为高电平，使得从机设备2000接收到高电平的第一信号。

在主机设备1000通过第一发送引脚TX1发出低电平的第一信号时，第一PNP三极管3110的基极为低电平，第一PNP三极管3110导通，第一NPN三极管3120的基极为高电平，第一NPN三极管3120也导通，第一端s1变为低电平，使得第一信号传输模块3000将第一信号通过第一端s1输出至第二端s2。同时，第一二极管3200导通，主机设备1000的第一接收引脚RX1也为低电平，可以使得主机设备1000的第一接收引脚RX1也接收到第一信号，以验证第一信号是否发送成功。

第二信号传输模块4000在第二端s2接收到低电平的第一信号时，第二二极管4200导通，第二接收端RX2为低电平，使得从机设备2000接收到低电平的第一信号。

在从机设备2000通过第二发送引脚TX2发出高电平的第二信号时，第二PNP三极管4110的基极为高电平，第二PNP三极管4110不能导通，第二NPN三极管4120的基极为低电平，第二NPN三极管4120也不能导通，第二端s2变为高电平，使得第二信号传输模块4000将第二信号通过第二端s2输出至第一端s1。同时，第二二极管4200反向不会导通，从机设备2000的第二接收引脚RX2也为高电平，可以使得从机设备2000的第二接收引脚RX2也接收到第二信号，以验证第二信号是否发送成功。

第一信号传输模块3000在第一端s1接收到高电平的第二信号时，第一二极管3200反向不会导通，第一接收端RX1为高电平，使得主机设备1000接收到高电平的第二信号。

在从机设备2000通过第二发送引脚TX2发出低电平的第二信号时，第二PNP三极管4110的基极为低电平，第二PNP三极管4110导通，第二NPN三极管4120的基极为高电平，第二NPN三极管4120也导通，第二端s2变为低电平，使得第二信号传输模块4000将第二信号通过第二端s2输出至第一端s1。同时，第二二极管4200导通，从机设备2000的第二接收引脚RX2也为低电平，可以使得从机设备2000的第二接收引脚RX2也接收到第二信号，以验证第二信号是否发送成功。

第一信号传输模块3000在第一端s1接收到低电平的第二信号时，第一二极管3200导通，第一接收端RX1为低电平，使得主机设备1000接收到低电平的第二信号。

在本公开的一个实施例中，如图3所示，异步收发系统100还可以包括双向电平转换模块5000，双向电平转换模块5000连接在第一端s1和第二端s2之间，双向电平转换模块5000被设置为将第一信号的电平转换为第二电平，将第二信号的电平转换为第一电平。

在本实施例中，第一电平可以是第一电源端VCCA所能够提供的电平，第二电平可以是第二电源端VCCB所能够提供的电平。

本实施例中的电平转换模块5000，可以在从机设备侧所连接的第二电源端VCCB的电平，与主机设备侧所连接的第一电源端VCCA的电平不匹配时，对第一信号和第二信号的电平进行转换，使得主机设备和从机设备能够对接收到的信号进行处理。而且，通过本实施例的电平转换模块5000，还可以在信号远距离传送产生衰减时，对信号的电平进行补偿。

在本公开的一个实施例中，如图3所示，异步收发系统100还包括至少一组配合使用的第一接口6000和第二接口7000，第一端s1和第二端s2通过一组匹配的第一接口6000和第二接口7000连接。

在一个例子中，一组匹配的第一接口6000和第二接口7000中，第一接口6000可以是插座，第二接口7000可以是与该插座配合使用的插头。

在本实施例中，第一信号传输模块3000的第一端s1和第二信号传输模块4000的第二端s2，通过一组匹配的第一接口6000和第二接口7000连接，可以通过匹配的第一接口6000和第二接口7000，来实现对应的从机设备与主机设备之间的连接或者是断开，这样，便于增加或减少异步收发系统中所连接的从机设备。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (8)

1.一种异步收发系统，其特征在于，包括主机设备、至少一个从机设备、第一信号传输模块、以及与每一所述从机设备一一对应的第二信号传输模块；所述主机设备具有异步收发的第一发送接口和第一接收接口，所述从机设备具有异步收发的第二发送接口和第二接收接口；所述第一信号传输模块的第一端与所述第二信号传输模块的第二端连接；

所述第一信号传输模块被设置为通过所述第一端，将所述主机设备通过所述第一发送接口所发出的第一信号输出至所述第二信号传输模块的所述第二端，所述第二信号传输模块被设置为将所述第一信号传输至对应的从机设备的所述第二接收接口；

所述第二信号传输模块还被设置为通过所述第二端，将对应的从机设备通过所述第二发送接口所发出的第二信号输出至所述第一信号传输模块的所述第一端，所述第一信号传输模块还被设置为将所述第二信号传输至所述主机设备的所述第一接收接口；

所述第一信号传输模块包括第一开漏输出电路、第一二极管和第一电阻，所述第一开漏输出电路的输入端与所述第一发送接口连接，所述第一开漏输出电路的输出端与所述第一端连接；所述第一二极管的阳极与所述第一接收接口连接，所述第一二极管的阴极与所述第一端连接；所述第一电阻连接在所述异步收发系统的第一电源端和所述第一接收接口之间；和/或，

所述第二信号传输模块包括第二开漏输出电路、第二二极管和第二电阻，所述第二开漏输出电路的输入端与所述第二发送接口连接，所述第二开漏输出电路的输出端与所述第二端连接；所述第二二极管的阳极与所述第二接收接口连接，所述第二二极管的阴极与所述第二端连接；所述第二电阻连接在所述异步收发系统的第二电源端和所述第二接收接口之间。

2.根据权利要求1所述的异步收发系统，其特征在于，所述从机设备被设置为解析所述第一信号中的目标设备编号，并在自身与所述目标设备编号匹配的情况下，执行与所述第一信号对应的操作。

3.根据权利要求2所述的异步收发系统，其特征在于，所述从机设备被设置为在自身与所述目标设备编号匹配的情况下，通过所述第二发送接口发出所述第二信号。

4.根据权利要求1所述的异步收发系统，其特征在于，所述第一信号传输模块还被设置为将所述第一信号传输至所述第一接收接口，以供所述主机设备验证所述第一信号是否发送成功；和/或，所述第二信号传输模块还被设置为将所述第二信号传输至对应的从机设备的第二接收接口，以供对应的从机设备验证所述第二信号是否发送成功。

5.根据权利要求1所述的异步收发系统，其特征在于，所述第一开漏输出电路包括第一PNP三极管和第一NPN三极管，所述第一PNP三极管的基极与所述第一开漏输出电路的输入端连接，所述第一PNP三极管的发送极与所述第一电源端连接，所述第一PNP三极管的集电极与所述第一NPN三极管的基极连接，所述第一NPN三极管的发送极与所述异步收发系统的接地端连接，所述第一NPN三极管的集电极与所述第一端连接。

6.根据权利要求1所述的异步收发系统，其特征在于，所述第二开漏输出电路包括第二PNP三极管和第二NPN三极管，所述第二PNP三极管的基极与所述第二开漏输出电路的输入端连接，所述第二PNP三极管的发送极与所述第二电源端连接，所述第二PNP三极管的集电极与所述第二NPN三极管的基极连接，所述第二NPN三极管的发送极与所述异步收发系统的接地端连接，所述第二NPN三极管的集电极与所述第二端连接。

7.根据权利要求1所述的异步收发系统，其特征在于，所述异步收发系统还包括双向电平转换模块，所述双向电平转换模块连接在所述第一端和所述第二端之间，所述双向电平转换模块被设置为将所述第一信号的电平转换为第二电平，将所述第二信号的电平转换为第一电平。

8.根据权利要求1所述的异步收发系统，其特征在于，所述异步收发系统还包括至少一组配合使用的第一接口和第二接口，所述第一端和所述第二端通过一组匹配的第一接口和第二接口连接。