CN115269480A - 一种rs232和rs485串口切换电路及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种RS232和RS485串口切换电路及方法，在芯片的电源引脚处接入场效应管，通过开关信号POWER_EN电平的高低来控制RS485处于工作状态还是RS232处于工作状态；在RS232的EN引脚处接入场效应管，通过将RS232使能信号RS232_EN拉高来使RS232芯片进入休眠和非使能状态，使得RS232_TX和RS232_RX一直处于高阻状态，避免对RS485A和RS485_B信号的影响。本发明中RS232和RS485每路共用1组CPU资源，可以减少CPU资源占用。

Description

一种RS232和RS485串口切换电路及方法
技术领域
本发明涉及RS232和RS485串口切换领域，尤其涉及一种RS232和RS485串口切换电路及方法。
背景技术
工业通信串口大部分适用RS232和RS485，然而终端设备复杂多样，需要同时兼容2种端口，市面常规设计大多为RS232和RS485各自独立接口，这样需要占用更多的CPU资源，对外接口多，占用外壳空间。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种RS232和RS485串口切换电路及方法。
具体方案如下：
一种RS232和RS485串口切换电路，包括电源电路和RS232使能控制电路，其中：
电源控制电路包括第一、第二、第三场效应管Q1、Q2、Q3和第一电阻R2；第一场效应管Q1的S极连接电源信号、D极连接RS485芯片的电源引脚，第一场效应管Q1的G极连接开关信号；第二场效应管Q2的S极连接电源信号、D极连接RS232芯片的电源引脚，第二场效应管Q2的G极一方面接入第三场效应管Q3的D极，另一方面与第一电阻R2串联后连接电源信号；第三场效应管Q3的S极接地，第三场效应管Q3的G极连接开关信号；
RS232使能控制电路包括第四场效应管Q4和第二电阻R4；RS232芯片的EN引脚一方面与第二电阻R4串联后连接电源信号，另一方面接入第四场效应管Q4的D极，第四场效应管Q4的S极接地，第四场效应管Q4的G极连接RS232使能信号；RS232芯片的SHDN引脚连接RS232使能信号。
进一步的，第一场效应管Q1和第二场效应管Q2为PMOS管，型号采用AO3403，第三场效应管Q3和第四场效应管Q4为NMOS管，型号采用L2N7002LT1G。
进一步的，第一电阻R2和第二电阻R4的阻值均为100千欧。
进一步的，RS485芯片的两个数据传输引脚A和B并联一个包括控制开关的第三电阻R1。
进一步的，第三电阻R1的阻值为120欧。
进一步的，RS232芯片的数据输出引脚和数据输入引脚与RS485芯片的两个数据传输引脚A和B一对一连接。
一种RS232和RS485串口切换方法，基于本发明实施例上述的电路，包括：
当需要使用RS485时，控制开关信号为低电平，将RS485的数据接收使能信号拉高，将RS485的数据发送使能信号拉低，将RS232的使能信号拉低；
当需要使用RS232时，控制开关信号为高电平，将RS232的使能信号拉高。
进一步的，当RS485芯片的两个数据传输引脚A和B并联一个包括控制开关的第三电阻R1时，当使用RS485用于多节点通信或长距离通信时，打开该控制开关。
本发明采用如上技术方案，并具有有益效果：
(1)RS232和RS485每路共用1组CPU资源，减少CPU资源占用。
(2)通过软件控制电源及使能管脚，因接口本身的特性，不需要额外加一些开关电路就可以实现接口共存。
(3)客户可以根据终端的接口类别通过软件选择RS232或RS485接口。
附图说明
图1所示为本发明实施例一中的电源控制电路的电路图。
图2所示为该实施例中RS232使能控制电路和RS232接口电路的示意图。
图3所示为该实施例中RS485接口电路的示意图。
图4所示为该实施例中RS232芯片的工作原理示意图。
具体实施方式
为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
实施例一：
本发明实施例提供了一种RS232和RS485串口切换电路和切换方法，如图1-3所示，包括电源电路和RS232使能控制电路。
如图1所示，电源控制电路包括第一、第二、第三场效应管Q1、Q2、Q3和第一电阻R2。第一场效应管Q1的S极(源极)连接电源信号VCC_3V3(3.3V)、D极(漏极)连接RS485芯片的电源引脚VCC_RS485，第一场效应管Q1的G极(栅极)连接开关信号POWER_EN。第二场效应管Q2的S极连接电源信号VCC_3V3、D极连接RS232芯片的电源引脚VCC_RS232，第二场效应管Q2的G极一方面接入第三场效应管Q3的D极，另一方面与第一电阻R2串联后连接电源信号VCC_3V3；第三场效应管Q3的S极接地，第三场效应管Q3的G极连接开关信号POWER_EN。
如图2所示，RS232使能控制电路包括第四场效应管Q4和第二电阻R4。RS232芯片的EN引脚一方面与第二电阻R4串联后连接电源信号VCC_3V3，另一方面接入第四场效应管Q4的D极，第四场效应管Q4的S极接地，第四场效应管Q4的G极连接RS232使能信号RS232_EN。RS232芯片的SHDN引脚连接RS232使能信号RS232_EN。
RS232芯片的数据输出引脚RS232_TX和数据输入引脚RS232_RX与RS485芯片的两个数据传输引脚A和B(信号为RS485A和RS485_B)一对一连接，本实施例为RS232芯片的数据输出引脚RS232_TX与RS485芯片的数据传输引脚A连接，RS232芯片的数据输出引脚RS232_RX与RS485芯片的数据传输引脚B连接。
本实施例中RS485芯片型号采用SN65HVD72DR，RS232芯片型号采用SP3222EEY-L/TR。第一场效应管Q1和第二场效应管Q2为PMOS管，型号采用AO3403，第三场效应管Q3和第四场效应管Q4为NMOS管，型号采用L2N7002LT1G。第一电阻R2和第二电阻R4的阻值均为100千欧。
本实施例通过开关信号POWER_EN电平的高低可以控制RS485处于工作状态还是RS232处于工作状态，控制过程具体为：
(1)当需要使用RS485时，控制开关信号为低电平后，第二场效应管Q2与第三场效应管Q3同时处于截止状态，RS232接口电路中的电源信号处于低电平，使得RS232芯片停止工作，同时第一场效应管Q1处于导通状态，RS485接口电路中的电源信号处于高电平，使得RS485芯片处于工作状态；
由于RS232芯片停止工作(即处于掉电的情况)，而RS232芯片本身特性为，在掉电的情况下，芯片也可以从信号处取电，使得芯片处于半工作状态。因此，本实施例中通过将RS232使能信号RS232_EN拉低，使得第四场效应管Q4截止，则RS232接口电路中的EN管脚处于高电平、SHDN管脚处于低电平，这样RS232芯片就会进入休眠和非使能状态，即使从信号处取电，也不会处于工作状态(参考图4)。这样RS232芯片的数据发送引脚RS232_TX和数据接收引脚RS232_RX就会一直处于高阻状态，对RS458中的RS485A和RS485_B信号没有影响。
RS485芯片可以通过RS485数据接收使能信号RS485_RX_EN和RS485数据发送使能信号RS485_TX_EN控制进行半双工通信。为了避免多节点级联时信号反射引起的通信异常，RS485芯片的两个数据传输引脚A和B还并联了一个包括控制开关SW1的第三电阻R1。当需要使用RS485用于多节点通信或长距离通信时，打开该控制开关，数据传输引脚A和B之间并入第三电阻R1(本实施例中选用120欧电阻)，可以避免多节点级联时信号反射引起的通信异常，其他情况下关闭该控制开关。
(2)当需要使用RS232时，控制开关信号POWER_EN为高电平后，第三场效应管Q3处于导通状态，使得第二场效应管Q2导通，RS232接口中的电源信号VCC_RS232处于高电平，RS232芯片处于工作状态。由于开关信号POWER_EN处于高电平，因此第一场效应管Q1处于截止状态，RS485接口中的电源信号VCC_RS485处于低电平，使得RS485芯片停止工作(即RS485芯片处于掉电状态，而RS232芯片处于供电状态)。同样由于RS485芯片特性，在掉电的情况下，芯片也可以从信号取电，使得芯片处于半工作状态。需要将RS485的数据接收使能信号RS485_RX_EN拉高，将RS485的数据发送使能信号RS485_TX_EN拉低，使得RS485处于TX和TX失效状态，总线处于高阻状态，对RS232_TX和RS232_RX信号无影响。
将RS232使能信号RS232_EN拉高，第四场效应管Q4导通，RS232芯片的EN管脚处于低电平、SHDN管脚处于高电平，RS232进入使能工作状态，可以正常通信。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种RS232和RS485串口切换电路，其特征在于：包括电源电路和RS232使能控制电路，其中：
电源控制电路包括第一、第二、第三场效应管Q1、Q2、Q3和第一电阻R2；第一场效应管Q1的S极连接电源信号、D极连接RS485芯片的电源引脚，第一场效应管Q1的G极连接开关信号；第二场效应管Q2的S极连接电源信号、D极连接RS232芯片的电源引脚，第二场效应管Q2的G极一方面接入第三场效应管Q3的D极，另一方面与第一电阻R2串联后连接电源信号；第三场效应管Q3的S极接地，第三场效应管Q3的G极连接开关信号；
RS232使能控制电路包括第四场效应管Q4和第二电阻R4；RS232芯片的EN引脚一方面与第二电阻R4串联后连接电源信号，另一方面接入第四场效应管Q4的D极，第四场效应管Q4的S极接地，第四场效应管Q4的G极连接RS232使能信号；RS232芯片的SHDN引脚连接RS232使能信号。
2.根据权利要求1所述的RS232和RS485串口切换电路，其特征在于：第一场效应管Q1和第二场效应管Q2为PMOS管，型号采用AO3403，第三场效应管Q3和第四场效应管Q4为NMOS管，型号采用L2N7002LT1G。
3.根据权利要求1所述的RS232和RS485串口切换电路，其特征在于：第一电阻R2和第二电阻R4的阻值均为100千欧。
4.根据权利要求1所述的RS232和RS485串口切换电路，其特征在于：RS485芯片的两个数据传输引脚A和B并联一个包括控制开关的第三电阻R1。
5.根据权利要求1所述的RS232和RS485串口切换电路，其特征在于：第三电阻R1的阻值为120欧。
6.根据权利要求1所述的RS232和RS485串口切换电路，其特征在于：RS232芯片的数据输出引脚和数据输入引脚与RS485芯片的两个数据传输引脚A和B一对一连接。
7.一种RS232和RS485串口切换方法，基于权利要求1-5任一所述的电路，其特征在于，包括：
当需要使用RS485时，控制开关信号为低电平，将RS485的数据接收使能信号拉高，将RS485的数据发送使能信号拉低，将RS232的使能信号拉低；
当需要使用RS232时，控制开关信号为高电平，将RS232的使能信号拉高。
8.根据权利要求7所述的RS232和RS485串口切换方法，其特征在于：当RS485芯片的两个数据传输引脚A和B并联一个包括控制开关的第三电阻R1时，当使用RS485用于多节点通信或长距离通信时，打开该控制开关。
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