CN117271416A - 一种自适应rs232与rs485的接口电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自适应RS232与RS485的接口电路，包括连接器、通讯切换模块、识别模块、主动控制选择模块、RS232接口通信模块、RS485接口通信模块、逻辑控制电路。连接器被设置于用于与接入外部通讯设备的物理接口，识别模块用于对外部通讯设备的物理接口类型进行识别，并根据识别结果控制通讯切换模块对接口通信模块进行切换，通讯切换模块分别与RS232接口通信模块、RS485接口通信模块，利用模拟开关对通道进行选通的方式完成RS232或RS485通信方式的自动切换，逻辑控制电路采用逻辑与门芯片分别与RS232接口通信模块、RS485接口通信模块连接。应用本发明可以实现RS232与RS485通信的自动识别、自动切换，同时具备自动化程度高、低技术风险、低成本、国产可控、控制灵活，可靠性高等优点。

Description

一种自适应RS232与RS485的接口电路

技术领域

本发明涉及接口通讯技术领域，具体涉及一种自适应RS232与RS485的接口电路。

背景技术

随着“坚强智能电网”的发展进程，在配网二次系统中出现越来越多的通讯、监测、控制设备，这些设备通常需要通过RS232或RS485连接到DTU(配电自动化站所终端)上，DTU对他们的数据进行处理后通过光纤、网络、无线网络等方式发送至配网主站。这些设备种类繁多例如：4G模块、蓝牙模块、GPS、加密模块、局放监测仪、机械特性监测仪、温湿度控制器、电源模块、人机交互面板等。这些设备目前没有一个统一的接口标准，通常是按照厂家的意愿设计为RS232或RS485接口，且每个地市局对这些设备的需求种类、厂家也不尽相同，而DTU是一个标准品，就要求DTU的通讯接口数量越多越好，但DTU本身的UART口及面板端子位置都是有限制的，不能无限增多。所以在《GBT 35732-2017配电自动化智能终端技术规范》中，7.6.1节中规定了“IDTU应具备不少于4个RS-232/485接口”，故行业内通常将通讯口进行了复用设计，可以通过人工跳线的方式切换接口类型为RS232或RS485，这种方式尽可能的使用了硬件资源，提高了利用率。

但这种切换方式需要打开装置的箱体，抽出板卡进行配置，有一定的技术风险，故需要专业人士才能操作，且每次配置都需要执行一次上述操作，自动化程度不高。在市面上，美国亚德诺半导体有一款芯片LTC2873是可以达到以上要求，但它不仅价格昂贵，且与现在国产化自主可控的大趋势相悖。

为此，需要一种自动化程度较高的、低技术风险、低成本的、国产可控的方案来实现RS232与RS485的自动识别、自动切换。

发明内容

本发明提供的一种自适应RS232与RS485的接口电路，该电路主要解决了现有技术自动化程度不高、成本较高等问题，简化了硬件成本，降低了人工干预，完成了RS232与RS485通信方式的自动识别、自动切换，同时具备自动化程度高、低技术风险、低成本、国产可控、控制灵活，可靠性高等优点。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种自适应RS232与RS485的接口电路，包括连接器、通讯切换模块、识别模块、主动控制选择模块、RS232接口通信模块、RS485接口通信模块、逻辑控制电路，所述连接器被设置于用于接入外部通讯设备的物理接口，所述识别模块与所述连接器连接，用于对外部通讯设备的物理接口类型进行识别，并根据识别结果控制所述通讯切换模块对接口通信模块进行切换，所述通讯切换模块分别与所述RS232接口通信模块、RS485接口通信模块，利用模拟开关对通道进行选通的方式完成RS232或RS485通信方式的自动切换，所述主动控制选择模块分别与所述通讯切换模块、单片机模块连接，通过单片机模块输出高低电平的方式，经过光电耦合器来控制所述通讯切换模块，所述逻辑控制电路采用逻辑与门芯片分别与所述RS232接口通信模块、RS485接口通信模块连接，所述逻辑控制电路的输出引脚连接至所述单片机模块连接。

根据本发明所提供的一种自适应RS232与RS485的接口电路，所述连接器包括三线制的RS232或两线制的RS485标准接口，其定义为RS485-A/RS232-TXD、RS485-B/RS232-RXD、GND。可见，本发明把RS485和RS232的通讯线进行了复用，节省了连接器的数量，减小了连接器占用的面积。

根据本发明所提供的一种自适应RS232与RS485的接口电路，所述通讯切换模块包括电子式切换开关，所述电子式切换开关的常闭接点NO1、NO2分别接到所述RS485接口通信模块的A、B引脚；所述电子式切换开关的常开接点NC3、NC2分别接到RS232接口通信模块的TXD、RXD引脚；所述电子式切换开关的公共接点COM1、COM2接到输出与外部设备进行通信；

其中，所述电子式切换开关具备两个切换控制引脚CTRL1、CTRL2，在高电平时，所述电子式切换开关的两路COM分别与NO连接；在低电平时，所述电子式切换开关的两路COM分别与NC连接。

根据本发明所提供的一种自适应RS232与RS485的接口电路，所述识别模块包括比较器、延时控制电路、基准电压、控制电路、差分-共模转换电路，所述比较器的同相输入引脚接基准电压，所述比较器的反相输入引脚接RS232-RXD/RS485-B，所述比较器的输出引脚与所述延时控制电路连接，所述延时控制电路与所述控制电路连接。

根据本发明所提供的一种自适应RS232与RS485的接口电路，所述延时控制电路包括电阻R14、电阻R15、二极管D2、电容C3、电阻R16以及三极管Q2，所述电阻R14的第一端与所述比较器的输出引脚连接，所述电阻R14的第二端与所述电阻R15的第一端、二极管D2的正极连接，所述电阻R15的第二端与二极管D2的负极连接后与所述电阻R16的第一端、电容C3的第一端连接，所述电阻R16的第二端与所述三极管Q2的基极连接，所述三极管Q2的集电极与所述通讯切换模块连接。

根据本发明所提供的一种自适应RS232与RS485的接口电路，所述主动控制模块包括第一光电耦合器、第二光电耦合器，所述第一光电耦合器的输入引脚接RS485_TAG，所述第二光电耦合器的输入引脚接RS232_TAG，所述电子式切换开关的CTRL引脚连接至所述第一光电耦合器的输出引脚和第二光电耦合器的输出引脚之间，在所述电子式切换开关的COM1引脚上连接有电阻R3、在所述电子式切换开关的COM2引脚上连接有电阻R7，用于将RS485的差分电平转化为共模电压。

根据本发明所提供的一种自适应RS232与RS485的接口电路，当RS232-RXD/RS485-B的电压大于-A值时，此时所述比较器的输出引脚输出-B值，当RS232-RXD/RS485-B的电压小于-A时，此时所述比较器的输出引脚输出+B值；

因此，使用所述比较器的输出引脚的正负来表达RS232-RXD/RS485-B的电压是否小于-AV，为下一步的信号处理提供基础。

根据本发明所提供的一种自适应RS232与RS485的接口电路，当所述比较器的输出引脚输出+B值时，对电容C3进行充电，由于二极管D2与电阻R16并联，此时二极管D2正向导通，电容C3的充电常数表示为公式(1)：

t1＝R14×C3 (1)

电容C3的电压开始上升，当电容C3两端的电压超过三极管Q2的B极电压时，三极管Q2的C、E极逐渐导通，当满足公式(2)时，三极管Q2完全饱和，C极近似接地，从而导致电子式切换开关的CTRL1和CTRL2引脚通过第七电阻接地，电子式切换开关将通信接口由RS485切换到RS232：

根据本发明所提供的一种自适应RS232与RS485的接口电路，当比较器的输出引脚输出-B值时，电容电压高于比较器输出电压，电容C3通过电阻R14、电阻R15进行放电，因此电容C3的放电常数表示为公式(3)：

t2＝ (R14+R15) ×C3 (3)

电容C3的电压开始下降，流经三极管Q2的基极电流开始减少，因电子式切换开关的CTRL引脚电压大于1.4V时认为是高电平，故当满足公式(4)时，电子式切换开关将通信接口由RS232切换到RS485：

根据本发明所提供的一种自适应RS232与RS485的接口电路，所述主动选择模块的优先权高于自动切换的优先权。

由此可见，相比较现有技术，本发明具有以下有益效果：

1、本发明可以实现RS232接口与RS485接口的自动识别、自动切换。

2、本发明连接器可以共用，不需要用两组连接器，相比较传统的485口接485或232接232，本发明采用了复用设计，即可以接232也可以接485，节约了连接器数量，减小了连接器占用面积。

2、本发明可以通过远程运维工具配置固定的接口类型或使用自动识别，提高了电力系统的自动化程度；

3、本发明在更换外部设备时可实现热插拔、不停机操作，不再需要拆开设备，进一步的降低了技术和管理风险；

4、本发明的RS232和RS485共用1组CPU资源，可以减少CPU资源占用，可以节省CPU管脚资源；

5、本发明所有元器件自主可控，不依赖进口，不需要额外的一些比较贵的专用芯片，可以很好的控制成本，成本相对较低，降低系统复杂度，排除共线干扰，满足客户灵活配置需求，为智能电网的建设提供保障。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明一种自适应RS232与RS485的接口电路实施例的原理图。

图2是本发明一种自适应RS232与RS485的接口电路实施例的电路原理图。

图3是本发明一种自适应RS232与RS485的接口电路实施例的具体硬件电路原理图。

图4是本发明一种自适应RS232与RS485的接口电路实施例中关于识别电路的仿真电路原理图。

图5是本发明一种自适应RS232与RS485的接口电路实施例中关于RS232连接方式的电路原理图。

图6是本发明一种自适应RS232与RS485的接口电路实施例中关于RS485连接方式的电路原理图。

图7是本发明一种自适应RS232与RS485的接口电路实施例中与外部设备出现的通讯接口类型的所有组合时RS232-RXD/RS485-B的电压范围的示意图。

图8是本发明一种自适应RS232与RS485的接口电路实施例中关于识别电路的RS485-RS232仿真波形图。

图9是本发明一种自适应RS232与RS485的接口电路实施例中关于识别电路的RS232-RS485仿真波形图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。

参见图1至图3，本实施例所提供的一种自适应RS232与RS485的接口电路，包括：连接器、通讯切换模块、识别模块、主动控制选择模块、RS232接口通信模块、RS485接口通信模块、逻辑控制电路，连接器被设置于用于接入外部通讯设备的物理接口，识别模块与连接器连接，用于对外部通讯设备的物理接口类型进行识别，并根据识别结果控制通讯切换模块对接口通信模块进行切换，通讯切换模块分别与RS232接口通信模块、RS485接口通信模块，利用模拟开关对通道进行选通的方式完成RS232或RS485通信方式的自动切换，所述主动控制选择模块分别与所述通讯切换模块、单片机模块连接，通过单片机模块输出高低电平的方式，经过光电耦合器来控制所述通讯切换模块，逻辑控制电路采用逻辑与门芯片分别与RS232接口通信模块、RS485接口通信模块连接，逻辑控制电路的输出引脚连接至单片机模块连接。

需要说明的是，本实施例的RS232或RS485通信模块是通用的接口芯片，也就是RS232接口芯片U4和RS485接口芯片U2，用于将TTL电平转换为RS232电平或RS485电平。

在本实施例中，连接器包括三线制的RS232或两线制的RS485标准接口，其定义为RS485-A/RS232-TXD、RS485-B/RS232-RXD、GND。可见，本实施例的连接器是与其它外部设备进行通讯的物理接口，根据外部设备的接口类型可以选择三线制的RS232或两线制的RS485标准接口进行接线，其端子定义为RS485-A/RS232-TXD、RS485-B/RS232-RXD、GND。本实施例把RS485和RS232的通讯线进行了复用，节省了连接器的数量，减小了连接器占用的面积。

本实施例的通讯切换模块是一个控制元件，用来对RS232接口芯片U4和RS485接口芯片U2进行二选一的操作，并将这两个接口芯片完全隔开，默认使用RS485接口。它的表现形态是双刀双掷的继电器或电子开关。具体的，通讯切换模块包括电子式切换开关U1，电子式切换开关U1的常闭接点NO1、NO2分别接到RS485接口芯片U2的A、B引脚；电子式切换开关U1的常开接点NC3、NC2分别接到RS232接口芯片U4的TXD、RXD引脚；电子式切换开关U1的公共接点COM1、COM2接到输出与外部设备进行通信；

其中，电子式切换开关U1具备两个切换控制引脚CTRL1、CTRL2，在高电平时，电子式切换开关U1的两路COM分别与NO连接；在低电平时，电子式切换开关U1的两路COM分别与NC连接。

本实施例的识别模块的功能是对外部通讯设备的物理接口类型进行识别，根据识别结果，如果与本机当前接口类型一致则不做动作，如果与当前接口类型不一致，则在延迟一段时间后，控制通讯切换模块对通讯接口芯片进行切换。

具体的，识别模块包括比较器U6、延时控制电路、基准电压、控制电路、差分-共模转换电路，比较器U6的同相输入引脚接基准电压，比较器U6的反相输入引脚接RS232-RXD/RS485-B，比较器U6的输出引脚与延时控制电路连接，延时控制电路与控制电路连接。其中，本实施例的延迟时间的设定主要是因为通讯线的波形都是有高有低，我们需要的是能够识别到外部电平变化、在有数据的时候不要转变接口类型即能正常通讯，所以需要延迟一段时间。当然，防止因外部电磁干扰导致误判断误触发，导致系统故障，这个延迟时间是可以通过元件配置进行设置的，以满足不同需求。

在本实施例中，延时控制电路包括电阻R14、电阻R15、二极管D2、电容C3、电阻R16以及三极管Q2，电阻R14的第一端与比较器U6的输出引脚连接，电阻R14的第二端与电阻R15的第一端、二极管D2的正极连接，电阻R15的第二端与二极管D2的负极连接后与电阻R16的第一端、电容C3的第一端连接，电容C3的第二端接地，电阻R16的第二端与三极管Q2的基极连接，三极管Q2的集电极与通讯切换模块连接。

在本实施例中，主动选择模块的优先权高于自动切换的优先权。在有些情况下，有远程维护的需求，会使用运维工具通过远程通讯的方式对DTU的通讯接口类型进行配置，就需要MCU能对通讯切换模块进行直接控制，以定义本机通讯接口是自适应或RS232或RS485中的一种。本实施例的主动控制模块的优先级是最高的，当本机定义了本机通讯接口为RS232或RS485时，识别模块不再控制通讯切换模块。

具体的，主动控制模块包括光电耦合器U7、光电耦合器U8，光电耦合器U7的输入引脚接RS485_TAG，光电耦合器U8的输入引脚接RS232_TAG，电子式切换开关U1的CTRL引脚连接至光电耦合器U7的输出引脚和光电耦合器U8的输出引脚之间，在电子式切换开关U1的COM1引脚上连接有电阻R3、在电子式切换开关U1的COM2引脚上连接有电阻R7，用于将RS485的差分电平转化为共模电压。

在本实施例中，单片机模块的UART口具有方向性的，需要同时与两个接口芯片连接，单片机模块的UART口的发送引脚(TXD)是可以直接与RS232接口芯片U4、RS485接口芯片U2的接收引脚(RXD)相连的。但两个接口芯片的发送引脚则需要先做逻辑“与”的运算之后才可以接入单片机UART口的接收引脚(RXD)。此处可以使用逻辑控制电路或者使用两个开关二极管来实现。

作为优选，逻辑控制电路与单片机模块之间连接有数字隔离器U3。

在实际应用中，工业RS232通讯实现的是全双工串行通讯，点对点传输，需要三根线进行物理连接，分别是发送(TXD)、接收(RXD)、地(GND)。规定逻辑“1”的电平为-5V～-15V，逻辑“0”的电平为-5V～-15V，而实际上接收器能识别到的最大范围是-3V～-15V、-3V～-15V。

工业RS485通讯实现的是半双工、多点传输，需要两根线进行物理连接，分别是A、B，执行的是差分传输，规定AB间电压在+2V～+6V表示逻辑“1”、AB间电压在-2V～-6V表示逻辑“0”。

在本实施中，对两种通讯方式进行分辨：首先需要找到两者之间典型差异的特征，然后还有确保不会因为本实施例电路发送的电平信号而干扰检测结果，因此本实施例靠检测本机的信号接收端来进行单端检测。

因为RS232是三根线，相互通讯的两台装置之间通讯部分的工作地是相连的，所以两个工作地是等电位的，如图5所示，故是可以直接检测TXD、RXD对地的电压值；而RS485是差分信号，两个工作地是非等电位的，如图6所示，所以需要将输入的两根数据线通过两个电阻接地，这样就能将RS485的差分电压转化为对地的共模电压，这样对于本实施例电路来说如果外部接口为RS485时RS485-B/RS232-RXD对地的电压为A-B电压的一半，即为±1～±3V。

如图7所示，列举了本实施例接口电路与外部设备可能出现的通讯接口类型的所有组合时RS232-RXD/RS485-B的电压范围，由此可以得出一个结论：不论本机设备目前处于什么通讯接口状态，RS232-RXD/RS485-B的电平只有在外部设备接口为RS232时会落在-3～-15V范围内。

因此，只要一段时间内RS232-RXD/RS485-B的电平持续小于-3V，即可判定外部接入的是RS232接口；但当RS232-RXD/RS485-B的电平高于-3V时，则可能是由于RS232发送了逻辑“1”，不一定是接口转换成了RS485，所以还需要进行延迟消抖处理。而实际应用中，不会出现频繁的切换通讯接口，对时效性也要求没有那么高，为了尽量的减少因外界EMC干扰等因素引起的误判断，这个识别时间可以设置到毫秒级。

本实施例的通讯切换模块选用了电子式切换开关U1作为切换元件，相比继电器它响应时间快、体积小、寿命长。它具备两组转换接点，因系统默认使用RS485，所以电子式切换开关U1的常闭接点(NO1、NO2)分别接到RS485接口芯片U2的A、B引脚；电子式切换开关U1的常开接点(NC3、NC2)则接到RS232接口芯片U4的TXD、RXD引脚；电子式切换开关U1公共接点(COM1、COM2)接到输出，与外部设备进行通讯。

电子式切换开关U1具备两个切换控制引脚CTRL1、CTRL2，在高电平时，两路COM与NO相连；在低电平时，两路COM与NC相连，从而得到如下的逻辑关系，如表(1)所示：

CTRL1	COM1	CTRL1	COM2	接口类型
					H	NO1	H	NO2	RS485
L	NC3	L	NC2	RS232

(1)

如图7所示，当RS232-RXD/RS485-B的电压大于-A值时，此时比较器U6的输出引脚输出-B值，当RS232-RXD/RS485-B的电压小于-A时，此时比较器U6的输出引脚输出+B值；

因此，使用比较器U6的输出引脚的正负来表达RS232-RXD/RS485-B的电压是否小于-AV，为下一步的信号处理提供基础。

当比较器U6的输出引脚输出+B值时，对电容C3进行充电，由于二极管D2与电阻R16并联，此时二极管D2正向导通，电容C3的充电常数表示为公式(1)：

t1＝R14×C3 (1)

电容C3的电压开始上升，当电容C3两端的电压超过三极管Q2的B极电压时，三极管Q2的C、E极逐渐导通，当满足公式(2)时，三极管Q2完全饱和，C极接地，从而导致电子式切换开关U1的CTRL1和CTRL2引脚通过第七电阻接地，电子式切换开关U1将通信接口由RS485切换到RS232：

当比较器U6的输出引脚输出-B值时，电容C3通过电阻R14、电阻R15进行放电，因此电容C3的放电常数表示为公式(3)：

t2＝ (R14+R15) ×C3 (3)

电容C3的电压开始下降，流经三极管Q2的基极电流开始减少，因电子式切换开关U1的CTRL引脚电压大于1.4V时认为是高电平，故当满足公式(4)时，电子式切换开关U1将通信接口由RS232切换到RS485：

本实施的A值为3V，B值为12V。

在具体应用中，对于本实施例的识别模块：

外部设备接口的RS232-TXD/RS485-A与RS232-RXD/RS485-B对地分别加了一个下拉电阻R3、R7到地，比较器U6使用±12V供电，将RS232-RXD/RS485-B的电压与基准电压-3V进行比较，比较器U6的同相输入端接基准电压-3V，其反相输入端接到RS232-RXD/RS485-B。当RS232-RXD/RS485-B的电压大于-3V时，比较器U6的输出管脚1输出-12V，反之，这个电压小于-3V时比较器U6的输出管脚1输出+12V。因此可以用U1的输出引脚的正负来表达RS232-RXD/RS485-B的电压是否小于-3V，为下一步的信号处理提供基础。

对于稳态电平的情况：由R14、R15、D2、C3、R16、Q2组成了一个延时控制电路。当比较器U6的的引脚1输出+12V时，通过R14-|D2/R15|对电容C3进行充电，由于二极管D2与电阻R15并联，二极管D2此时正向导通，因此电容C3的充电常数约为上述公式(1)。

然后，电容C3电压开始上升，当电容C3两端的电压超过三极管Q2的B极电压0.7V时，三极管Q2的CE极逐渐导通，当满足以下条件时三极管Q2完全饱和，C极近似接地，从而会导致电子式切换开关U1的CTRL1和CTRL2引脚通过电阻R5接地，电子式切换开关U1将本机通讯接口由RS485切换到RS232，如上述公式(2)。

当电子式切换开关U1的引脚1输出-12V时，电容C3通过电阻R4、R5进行放电，因此电容C3的放电常数约为上述公式(3)。

电容C3电压开始下降，流经三极管Q2的基极电流开始减少，因电子式切换开关U1的CTRL引脚电压大于1.4V时认为是高电平，故当满足以下条件时，电子式切换开关U1将本机通讯接口由RS232切换到RS485，如上述公式(4)：

而实际上，RS232只有在无数据时才是稳态的电平，当有数据传输时，数据线是处于正负电压不断变化的状态，并且根据发送数据的不同，高低电平的分布范围也不一样。如果RC延时的充放电时间一致，那么当数据线的高电平占空比大于50％时，那么电路永远都不能切换到RS232接口，且即便已经切换至RS232的状态下也会慢慢的切回到RS485接口。

因此，在本实施例电路中R14、R15、D2、C3组成了不平衡充放电RC电路的设计，其中R15>R14，充电时R15被D2旁路，根据公式(1)和公式(3)，t2>t1，以此保证电路可靠运行。本实施例识别电路的仿真原理图如图4所示。

对RS485和RS232使用10KHz、50％占空比进行仿真，仿真波形如图8、图9所示，当外部设备接口在RS485与RS232相互切换时，所需的时间分别为80ms、122ms。

本实施例的主动控制模块部分使用了2个光电耦合器U7、U8作为控制元件，使用MCU的GPIO控制脚来控制RS485_TAG、RS232_TAG的高低电平，在图1中为低电平有效。无论在何种情况，光电耦合器U7、U8的电平优先级永远是高于识别模块中三极管Q2的控制，一旦光电耦合器U7、U8有至少一个处于有效状态，则识别模块即处于无效状态。

RS485_TAG、RS232_TAG的高低电平满足以下逻辑关系，如表(2)所示：

RS485_TAG	RS232_TAG	接口类型
			H	L	RS232
H	H	自动识别
			L	L	RS232
L	H	RS485

(2)

综上可得，本发明可以实现RS232接口与RS485接口的自动识别、自动切换；本发明连接器可以共用，不需要用两组连接器，相比较传统的485口接485或232接232，本发明采用了复用设计，即可以接232也可以接485，节约了连接器数量，减小了连接器占用面积；本发明可以通过远程运维工具配置固定的接口类型或使用自动识别，提高了电力系统的自动化程度；本发明在更换外部设备时可实现热插拔、不停机操作，不再需要拆开设备，进一步的降低了技术和管理风险；本发明的RS232和RS485共用1组CPU资源，可以减少CPU资源占用，可以节省CPU管脚资源；本发明所有元器件自主可控，不依赖进口，不需要额外的一些比较贵的专用芯片，可以很好的控制成本，成本相对较低，降低系统复杂度，排除共线干扰，满足客户灵活配置需求，为智能电网的建设提供保障。

应该理解，上文所描述的实施例仅是示意。本实施例描述的实施例可在硬件、软件、固件、中间件、微码或者其任意组合中实现。对于硬件实现，处理单元可以在一个或者多个特定用途集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器和/或设计为执行本文功能的其它电子单元或者其结合内实现。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种自适应RS232与RS485的接口电路，其特征在于，包括：

连接器、通讯切换模块、识别模块、主动控制选择模块、RS232接口通信模块、RS485接口通信模块、逻辑控制电路，所述连接器被设置于用于接入外部通讯设备的物理接口，所述识别模块与所述连接器连接，用于对外部通讯设备的物理接口类型进行识别，并根据识别结果控制所述通讯切换模块对接口通信模块进行切换，所述通讯切换模块分别与所述RS232接口通信模块、RS485接口通信模块，利用模拟开关对通道进行选通的方式完成RS232或RS485通信方式的自动切换，所述主动控制选择模块分别与所述通讯切换模块、单片机模块连接，通过单片机模块输出高低电平的方式，经过光电耦合器来控制所述通讯切换模块，所述逻辑控制电路采用逻辑与门芯片分别与所述RS232接口通信模块、RS485接口通信模块连接，所述逻辑控制电路的输出引脚连接至所述单片机模块连接。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于：

所述连接器的端子包括三线制的RS232或两线制的RS485标准接口，其定义为RS485-A/RS232-TXD、RS485-B/RS232-RXD、GND。

3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于：

所述通讯切换模块包括电子式切换开关，所述电子式切换开关的常闭接点NO1、NO2分别接到所述RS485接口通信模块的A、B引脚；所述电子式切换开关的常开接点NC3、NC2分别接到RS232接口通信模块的TXD、RXD引脚；所述电子式切换开关的公共接点COM1、COM2接到输出与外部设备进行通信；

其中，所述电子式切换开关具备两个切换控制引脚CTRL1、CTRL2，在高电平时，所述电子式切换开关的两路COM分别与NO连接；在低电平时，所述电子式切换开关的两路COM分别与NC连接。

4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于：

所述识别模块包括比较器、延时控制电路、基准电压、控制电路、差分-共模转换电路，所述比较器的同相输入引脚接基准电压，所述比较器的反相输入引脚接RS232-RXD/RS485-B，所述比较器的输出引脚与所述延时控制电路连接，所述延时控制电路与所述控制电路连接。

5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于：

所述延时控制电路包括电阻R14、电阻R15、二极管D2、电容C3、电阻R16以及三极管Q2，所述电阻R14的第一端与所述比较器的输出引脚连接，所述电阻R14的第二端与所述电阻R15的第一端、二极管D2的正极连接，所述电阻R15的第二端与二极管D2的负极连接后与所述电阻R16的第一端、电容C3的第一端连接，所述电阻R16的第二端与所述三极管Q2的基极连接，所述三极管Q2的集电极与所述通讯切换模块连接。

6.根据权利要求3所述的电路，其特征在于：

所述主动控制模块包括第一光电耦合器、第二光电耦合器，所述第一光电耦合器的输入引脚接RS485_TAG，所述第二光电耦合器的输入引脚接RS232_TAG，所述电子式切换开关的CTRL引脚连接至所述第一光电耦合器的输出引脚和第二光电耦合器的输出引脚之间，在所述电子式切换开关的COM1引脚上连接有电阻R3、在所述电子式切换开关的COM2引脚上连接有电阻R7，用于将RS485的差分电平转化为共模电压。

7.根据权利要求4所述的电路，其特征在于：

当RS232-RXD/RS485-B的电压大于-A值时，此时所述比较器的输出引脚输出-B值，当RS232-RXD/RS485-B的电压小于-A时，此时所述比较器的输出引脚输出+B值；

因此，使用所述比较器的输出引脚的正负来表达RS232-RXD/RS485-B的电压是否小于-AV，为下一步的信号处理提供基础。

8.根据权利要求7所述的电路，其特征在于：

当所述比较器的输出引脚输出+B值时，对电容C3进行充电，由于二极管D2与电阻R16并联，此时二极管D2正向导通，电容C3的充电常数表示为公式(1)：

t1＝R14×C3 (1)

电容C3的电压开始上升，当电容C3两端的电压超过三极管Q2的B极电压时，三极管Q2的C、E极逐渐导通，当满足公式(2)时，三极管Q2完全饱和，C极近似接地，从而导致电子式切换开关的CTRL1和CTRL2引脚通过第七电阻接地，电子式切换开关将通信接口由RS485切换到RS232：

9.根据权利要求8所述的电路，其特征在于：

当比较器的输出引脚输出-B值时，电容电压高于比较器输出电压，电容C3通过电阻R14、电阻R15进行放电，因此电容C3的放电常数表示为公式(3)：

t2＝ (R14+R15) ×C3 (3)

电容C3的电压开始下降，流经三极管Q2的基极电流开始减少，因电子式切换开关的CTRL引脚电压大于1.4V时认为是高电平，故当满足公式(4)时，电子式切换开关将通信接口由RS232切换到RS485：

10.根据权利要求1至9任一项所述的电路，其特征在于：

所述主动选择模块的优先权高于自动切换的优先权。