CN117520239A

CN117520239A - 一种串口和网口的自适应系统及电子设备

Info

Publication number: CN117520239A
Application number: CN202210903415.4A
Authority: CN
Inventors: 房伟; 姜雄飞; 同伟锋
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2022-07-27
Filing date: 2022-07-27
Publication date: 2024-02-06

Abstract

本申请实施例公开了一种串口和网口的自适应系统及电子设备，可应用于通信技术领域，该自适应系统包括：接口连接器、第一器件(用于电压信号与网口信号间的转换)、第二器件(用于电压信号与串口信号间的转换)、第一高通滤波器、第二高通滤波器、第一低通滤波器及第二低通滤波器，第一器件与接口连接器的第一/二信号针之间分别通过第一/二高通滤波器连接，第二器件与第一/二信号针之间分别通过第一/二低通滤波器连接。本申请采用网口和串口均支持正常线序的电路方案，利用网口信号相对于串口信号为高频，串口信号相对于网口信号为低频的特性，通过引入高、低通滤波器，在一个接口连接器上兼容正常线序的网口和串口，提升了用户操作便捷性。

Description

一种串口和网口的自适应系统及电子设备

技术领域

本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种串口和网口的自适应系统及电子设备。

背景技术

网络设备通常需要为用户提供调试串口和调试网口两种调试手段。正常情况下，网络设备需要两个RJ45连接器，一个支持调试串口，另一个支持调试网口，这种方式是普遍采用的一种实现方案，可以使得调试串口和调试网口在使用时互不影响，但其存在的问题是会占用较大的面板空间和印刷电路板(printed circuit board，PCB)面积，特别在网络设备整机体积较小或面板面积较小时，可能只能允许调试网口或调试串口中一个的放置，另一个则无空间放置。

为了解决这一问题，目前提供的一种解决方式是使用一个RJ45连接器，通过调整调试串口或调试网口在RJ45连接器中的线序排列，在8个RJ45连接器的信号针(即pin，也可称为针脚)上支持两种调试功能。此方案需要制作特殊的一分二线缆，即在网络设备侧的PCB设计中，需要使用非正常的RJ45线序(即调试网口使用4个pin，调试串口使用另外4个pin)，在另一侧与用户连接部分中，需要用户自制或定制两个特殊线序的RJ45头，分别连接调试网口和调试串口。

上述解决方案缺点在于：需要客户自制或定制特殊线序的线缆，才能支持两种调试方式。

发明内容

本申请实施例提供了一种串口和网口的自适应系统及电子设备，采用了一种调试网口和调试串口均支持正常线序的电路方案，通过引入高通滤波器和低通滤波器，可以在一个接口连接器上既支持调试串口的使用，又支持调试网口的使用。

基于此，本申请实施例提供以下技术方案：

第一方面，本申请实施例首先提供一种串口和网口的自适应系统，可用于通信技术领域中，该自适应系统包括：接口连接器、第一器件、第二器件、第一高通滤波器、第二高通滤波器、第一低通滤波器，其中，接口连接器包括至少两个信号针，分别可称为第一信号针和第二信号针，其中，第一信号针用于接收来自外部的第一差分信号，第二信号针用于接收来自外部的第二差分信号，第二信号针还用于接收来自外部的第一串口信号。第一器件，用于在接口连接器插入网口线序的第一连接线的情况下，将接口连接器上产生的第一网口信号转换为部署有该接口连接器的设备上CPU板内的第一电压信号(如3.3V的标准电压信号)，该第一网口信号就包括上述第一差分信号和第二差分信号，例如，该第一器件可以是百兆网口物理层协议(fast ethernet physical layer protocol，FE PHY)芯片；第二器件，用于在接口连接器插入串口线序的第二连接线的情况下，将接口连接器上产生的第一串口信号转换为CPU板内的第二电压信号，例如，该第二器件可以是232器件；第一高通滤波器的一端与第一器件连接，第一高通滤波器的另一端与第一信号针连接，第一信号针会在接口连接器插入所述第一连接线时接收上述第一差分信号；第二高通滤波器的一端与第一器件连接，第二高通滤波器的另一端与第二信号针连接，第二信号针会在接口连接器插入所述第一连接线时接收上述第二差分信号；第一低通滤波器的一端与第二器件连接，第一低通滤波器的另一端与第二信号针连接，第二信号针会在接口连接器插入所述第二连接线时接收上述第一串口信号。

在本申请上述实施方式中，采用了一种调试网口和调试串口均支持正常线序的电路方案，利用的是网口信号相对于串口信号为高频(如，百兆网口频率约32.5MHz)，串口信号相对于网口信号为低频(串口频率约4.8KHz)的特性，通过引入高通滤波器和低通滤波器，可以在一个接口连接器上直接兼容正常线序的调试网口和调试串口，当外部接入的是正常线序的串口连接线时，则该自适应系统提供的是串口功能，当外部接入的是正常线序的网口连接线时，则该自适应系统提供的是网口功能，从而在不改变串口连接线和网口连接线线序的情况下，在一个接口连接器上实现网口和串口的访问，提升了用户操作便捷性。此外，该方案由于只使用一个接口连接器，满足了设备小型化需求，降低了面板和PCB的布局难度。

在第一方面的一种可能的实现方式中，第一高通滤波器可以包括一个或多个第一电容，第二高通滤波器可以包括一个或多个第二电容。

在本申请上述实施方式中，阐述了第一高通滤波器和第二高通滤波器的实现方式，用于作为网口的高频通带和低频阻带，具备可实现性。

在第一方面的一种可能的实现方式中，第一电容和第二电容的容值范围可以在1nF至100nF之间。

在本申请上述实施方式中，给出了第一电容和第二电容的容值范围，该取值范围是为了保证能通过30MHz(网口信号速率)的速率，且对9600波特率(等效最大频率为4.8KHz)的信号有大于30dB的抑制，从而更好的实现高通滤波器的通高频、阻低频的功能。

在第一方面的一种可能的实现方式中，第一高通滤波器的一端与第一器件连接的实现方式可以是：第一高通滤波器的一端与第一器件之间通过第一变压器连接，其中，第一变压器的初级线圈与第一器件连接，第一变压器的次级线圈的第一端与第一高通滤波器的一端连接。第二高通滤波器的一端与第一器件连接发实现方式可以是：第二高通滤波器的一端与第一器件之间通过第一变压器连接，其中，第一变压器的次级线圈的第二端与第二高通滤波器的一端连接。

在本申请上述实施方式中，第一变压器作为第一器件的防护器件，其主要用于信号电平耦合，作用有两个：1)可以增强信号，使得信号传输距离更远；2)可以使第一器件与外部隔离，从而提高其抗干扰能力，而且对第一器件增加了很大的保护作用。

在第一方面的一种可能的实现方式中，第一变压器的初级线圈的两端之间还包括第一瞬态抑制二极管(transient voltage suppressor，TVS)。

在本申请上述实施方式中，当TVS的两极受到反向瞬态高能量冲击时，它能以很快的速度将其两极间的高阻抗变为低阻抗，吸收外部的浪涌功率，使两极间的电压钳位于一个预定值，有效地保护后级电子线路中的元器件。因此，第一TVS作为第一器件的另一防护器件，当接口连接器上有异常差模浪涌时，第一TVS能保护第一器件不损坏。

在第一方面的一种可能的实现方式中，该自适应系统还包括：第二低通滤波器，此外，第二器件，还用于将第三电压信号转换为第二串口信号；第二低通滤波器的一端与第二器件连接，第二低通滤波器的另一端与第一信号针连接，该第一信号针还用于在接口连接器插入所述第二连接线时接收该第二串口信号。

在本申请上述实施方式中，具体阐述了第二器件经由接口连接器向外发送串口信号时第二信号针的作用，具备可实现性。

在第一方面的一种可能的实现方式中，第一低通滤波器可以包括第三电容以及第一电感，第二低通滤波器可以包括第四电容以及第二电感，其中，第三电容和第四电容可以均接地。

在本申请上述实施方式中，阐述了第一低通滤波器和第二低通滤波器的实现方式，用于作为串口的低频通带和高频阻带，具备可实现性。

在第一方面的一种可能的实现方式中，第三电容和第四电容的容值范围可以在10nF至1μF之间，第一电感和第二电感的电感值范围可以在100nH至10μH之间。

在本申请上述实施方式中，给出了第三电容、第四电容的容值范围以及第一电感、第二电感的电感值范围，该取值范围是为了保证能通过4.8KHz(串口信号速率)的速率，且对网口信号(30MHz以上信号)有大于30dB的抑制，从而更好的实现低通滤波器的通低频、阻高频的功能。

在第一方面的一种可能的实现方式中，第一低通滤波器的一端与第二器件连接的实现方式可以是：第一低通滤波器的一端与第二器件之间通过第一电阻连接。第二低通滤波器的一端与第二器件连接的实现方式可以是：第二低通滤波器的一端与第二器件之间通过第二电阻连接。

在本申请上述实施方式中，第一电阻和第二电阻作为第二器件的一种防护器件，用于串口信号与外部匹配，以保证信号质量，进而增加信号传播距离。

在第一方面的一种可能的实现方式中，该自适应系统还包括：第二TVS以及第三TVS，其中，第二TVS的一端接在第一低通滤波器的另一端与第一信号针之间，第二TVS的另一端接地；第三TVS的一端接在第二低通滤波器的另一端与第一信号针之间，第三TVS的另一端接地。

在本申请上述实施方式中，第二TVS和第三TVS作为第二器件的另一防护器件，当接口连接器上有异常浪涌时，第二TVS和第三TVS能保护第二器件不损坏。

在第一方面的一种可能的实现方式中，接口连接器还包括：第三信号针和第四信号针，此外，第一器件，还用于将第四电压信号转换为第二网口信号，该第二网口信号包括第三差分信号和第四差分信号，其中，第三信号针，就用于在接口连接器插入第一连接线时向外部发送该第三差分信号；第四信号针，就用于在接口连接器插入第一连接线时向外部发送该第四差分信号。

在本申请上述实施方式中，具体阐述了第一器件经由接口连接器向外发送网口信号时第三信号针以及第四信号针的作用，具备可实现性。

在第一方面的一种可能的实现方式中，该接口连接器还包括第五信号针和第六信号针，第五信号针和第六信号针接地。第五信号针和第六信号针是在第二器件发送和接收串口信号时起作用。

在本申请上述实施方式中，第五信号针和第六信号针在第二器件发送和接收串口信号时的连接方式，具备可实现性。

在第一方面的一种可能的实现方式中，第三信号针和第四信号针通过第二变压器与第一器件连接，其中，第二变压器的初级线圈与第一器件连接，第二变压器的次级线圈的第一端与第三信号针连接，第二变压器的次级线圈的第二端与第四信号针连接。

在本申请上述实施方式中，第二变压器作为第一器件的防护器件，其主要用于信号电平耦合，作用有两个：1)可以增强信号，使得信号传输距离更远；2)可以使第一器件与外部隔离，从而提高其抗干扰能力，而且对第一器件增加了很大的保护作用。

在第一方面的一种可能的实现方式中，第二变压器的初级线圈的两端之间包括第四TVS。

在本申请上述实施方式中，第四TVS作为第一器件的护器件，当接口连接器上有异常差模浪涌时，第四TVS能保护第一器件不损坏。

在第一方面的一种可能的实现方式中，该接口连接器可以是RJ45连接器，在这种情况下，上述所述的第一信号针为RJ45连接器的三号针pin3，三号针pin3为串口发出数据端或网口数据接收正端；上述所述的第二信号针为RJ45连接器的六号针pin6，六号针pin6为串口接收数据端或网口数据接收负端。

在本申请上述实施方式中，调试网口和调试串口无法共用一个RJ45连接器的主要原因在于RJ45连接器的pin3和pin6，网口定义的RX差分对和串口定义的TXD、RXD冲突。因此本申请通过上述电路方案解决了RJ45连接器的pin3和pin6针脚定义共用的问题，从而实现了在同一个RJ45连接器上，不区分串口和网口，就可以同时支持两种接入方式，节约了成本和PCB面积，有利于整机及其面板的小型化设计。

在第一方面的一种可能的实现方式中，RJ45连接器的一号针pin1作为第三信号针，用于网口数据发送正端；RJ45连接器的二号针pin2作为第四信号针，用于网口数据发送负端；RJ45连接器的四号针pin4作为第五信号针，用于接地；RJ45连接器的五号针pin5作为第六信号针，用于接地；RJ45连接器的七号针pin7以及八号针pin8悬空。

在本申请上述实施方式中，具体阐述了当接口连接器是RJ45连接器时，pin1、pin2、pin4、pin5、pin7、pin8的针脚定义问题，具备可实现性。

本申请实施例第二方面提供一种电子设备，该电子设备包括上述第一方面或第一方面任意一种可能实现方式的串口和网口的自适应系统以及外壳，其中，串口和网口的自适应系统设置于外壳内，外壳具备开口，该串口和网口的自适应系统的接口连接器通过外壳的开口外露。

在本申请上述实施方式中，上述串口和网口的自适应系统可以部署于电子设备中，例如，可以部署于小体积或超高网口密度的电子设备(如，网络设备、终端设备等)中，从而降低了在小体积或超高网口密度的电子设备上串口和网口的布局难度。

附图说明

图1为本申请实施例提供的串口和网络的自适应系统的一种电路结构示意图；

图2为本申请实施例提供的串口和网络的自适应系统的另一电路结构示意图；

图3为本申请实施例提供的串口和网络的自适应系统的另一电路结构示意图；

图4为本申请实施例提供的串口和网络的自适应系统的另一电路结构示意图。

具体实施方式

本申请实施例提供了一种串口和网口的自适应系统及电子设备，采用了一种调试网口和调试串口均支持正常线序的电路方案，利用的是网口信号相对于串口信号为高频，串口信号相对于网口信号为低频的特性，通过引入高通滤波器和低通滤波器，可以在一个接口连接器上既支持调试串口的使用，又支持调试网口的使用。此外，该方案由于只使用一个接口连接器，满足了设备小型化需求，降低了面板和PCB的布局难度。

本申请的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，这仅仅是描述本申请的实施例中对相同属性的对象在描述时所采用的区分方式。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，以便包含一系列单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于那些单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它单元。

为了更好地理解本申请实施例的方案，下面先对本申请实施例可能涉及的相关术语和概念进行介绍。应理解的是，相关的概念解释可能会因为本申请实施例的具体情况有所限制，但并不代表本申请仅能局限于该具体情况，在不同实施例的具体情况可能也会存在差异，具体此处不做限定。

(1)RJ45连接器

RJ45连接器属于接口连接器的一种，也可以称为RJ45接口。RJ45连接器是以太网最常用的接口，RJ45是一个通用名称，它表示由IEC(60)603-7标准化的模块，并使用国际连接器标准定义的8个位置，即8个信号针(pin1-pin8)。

(2)调试串口

调试串口简称为串口，在现网主要是为了用户现场登录查看、定位异常等，由于其采用物理的直连接，所以不需要额外的配置，使用非常广泛，另外在生产的装备环节也会大量的用到调试串口下发测试命令及结果回显判定。

目前较为常用的串口有9针串口(即DB-9)和25针串口(即DB-25)。这里以DB-9为例，对DB-9的针脚进行说明，具体可参阅如下表1。

表1、DB-9的针脚功能

需要注意的是，当RJ45连接器支持的是调试串口时，以DB-9为例，则DB-9的针脚与RJ45连接器的针脚之间的映射关系如表2所示。

表2、DB-9的针脚与RJ45连接器支持调试串口时针脚之间的映射关系

功能	DB-9的针脚	RJ45连接器的针脚
			接收数据(RXD)	2	3
发出数据(TXD)	3	6
			数据终端准备好(DTR)	4	7
信号地线(SG)	5	5
			信号地线(SG)	5	4
数据准备好(DSR)	6	2
			请求发送(RTS)	7	8
清除发送(CTS)	8	1

需要说明的是，上述表2阐述的是DB-9与RJ45连接器的映射关系，在本申请实施例中，RJ45连接器的8个针脚不是都必须用上，可以根据实际需要利用其中的一个或多个针脚。例如，在本申请实施例中，可以复用3号针脚和6号针脚。

(3)调试网口

调试网口简称为网口，相比调试串口，调试网口需要获知网络设备的管理网络之间的互连的协议(internet protocol，IP)，因此现网使用场景相对较少，但相比调试串口，速率是很大的优势，针对升级及异常下电等出现设备故障的场景、生产加载客户定制的版本的场景等，可以大幅度缩减加载软件及访问的时长。

目前较为常用的网口有十兆网口、百兆网口、千兆网口等。以百兆网口为例，当RJ45连接器支持的是调试网口时，RJ45连接器的针脚功能如表3所示。

表3、RJ45连接器支持调试网口时的针脚功能(本端设备角度)

针脚(8-pin)	功能
		1	数据发送正端(TX+)
2	数据发送负端(TX-)
		3	数据接收正端(RX+)
4	未用
		5	未用
6	数据接收负端(RX-)
		7	未用
8	未用

需要注意的是，当部署有RJ45连接器的设备作为数据发送端来说，RJ45连接器支持调试网口时的针脚功能可以是如表3所示，但从对端设备来看，RJ45连接器支持调试网口时的针脚功能则如表4所示。

表4、RJ45连接器支持调试网口时的针脚功能(对端设备角度)

针脚(8-pin)	功能
		1	数据接收正端(RX+)
2	数据接收负端(RX-)
		3	数据发送正端(TX+)
4	未用
		5	未用
6	数据发送负端(TX-)
		7	未用
8	未用

上述表3和表4的区别仅在于是从哪个设备的角度去看待，pin1和pin3的针脚功能可以互换，pin2和pin6的针脚功能也可以互换。为便于阐述，在本申请下述实施例中，均以表4中的RJ45连接器支持调试网口时的针脚功能为例进行说明。

从上述对RJ45连接器、调试网口以及调试串口的说明可以看出，调试网口和调试串口无法共用一个RJ45连接器的主要原因在于：RJ45连接器的pin3和pin6，网口定义的RX差分对(表4所示，在表3中则是TX差分对)和串口定义的TXD、RXD冲突。基于此问题，若能解决针脚定义共用的问题，则可以在同一个RJ45连接器上，不区分串口和网口，就可以同时支持两种接入方式。类似地，对于其他的接口连接器(不仅限于RJ45连接器)，对于网口定义和串口定义有冲突的针脚功能，都可以通过解决针脚定义共用的问题，使得在同一个接口连接器上，不区分串口和网口。

基于此，本申请实施例提供了一种串口和网口的自适应系统，采用的是一种网口和串口均支持正常线序的电路方案，可以在一个接口连接器上直接支持调试网口和调试串口，具体请参阅图1，图1为本申请实施例提供的一种串口和网口的自适应系统，该串口和网口自适应系统包括：接口连接器101、第一器件102、第二器件103、第一高通滤波器104、第二高通滤波器105、第一低通滤波器106，其中，接口连接器101包括n(n≥2)个信号针，例如，可以包括第一信号针和第二信号针，第一信号针用于接收来自外部的第一差分信号，第二信号针用于接收来自外部的第二差分信号，第二信号针还用于接收来自外部的第一串口信号。第一器件102，用于在接口连接器101插入网口线序的连接线(可称为第一连接线)的情况下，将接口连接器101上产生的网口信号(可称为第一网口信号，包括第一差分信号和第二差分信号)转换为电压信号(可称为第一电压信号)，或，将部署有该接口连接器101的设备上CPU板内的电压信号(可称为第四电压信号)转换为网口信号(可称为第二网口信号，包括第三差分信号和第四差分信号)；第二器件103，用于在接口连接器101插入串口线序的连接线(可称为第二连接线)的情况下，将接口连接器101上产生的串口信号(可称为第一串口信号)转换为电压信号(可称为第二电压信号)，或，将CPU板内的电压信号(可称为第三电压信号)转换为串口信号(可称为第二串口信号)；第一高通滤波器104的一端与第一器件102连接，第一高通滤波器104的另一端则与第一信号针连接，第一信号针就会在接口连接器101插入第一连接线时接收该来自外部的第一差分信号；第二高通滤波器105的一端与第一器件102连接，第二高通滤波器105的另一端则与第二信号针连接，第二信号针就会在接口连接器101插入第一连接线时接收该来自外部的第二差分信号。

类似地，第一低通滤波器106的一端与第二器件103连接，第一低通滤波器106的另一端与第二信号针连接，第二信号针就会在接口连接器101插入第二连接线时接收来自外部的第一串口信号。

此外，需要说明的是，在本申请的一些实施方式中，该串口和网口自适应系统还可以包括：第二低通滤波器107，第二低通滤波器107的一端与第二器件103连接，第二低通滤波器107的另一端与第一信号针连接。在这种情况下，第一信号针就用于在接口连接器101插入第二连接线时接收该第二串口信号。

需要说明的是，在本申请的一些实施方式中，该接口连接器101还可以包括第三信号针和第四信号针，其中，第三信号针用于在接口连接器101插入第一连接线时向外部发送该第三差分信号；第四信号针用于在接口连接器101插入第一连接线时向外部发送该第四差分信号。

还需要说明的是，在本申请的一些实施方式中，该接口连接器101还可以包括第五信号针和第六信号针(图1未示出)，第五信号针和第六信号针接地。

需要说明的是，在本申请的一些实施方式中，本申请实施例提供的高通滤波器可以包括电容(也可以包括电容和电感，此处不予赘述)，作为网口的高频通带和低频阻带。具体地，第一高通滤波器104可以包括第一电容，第二高通滤波器105可以包括第二电容。

需要注意的是，第一电容可以是一个或多个，第二电容也可以是一个或多个，电容数量可根据具体的应用场景选定，本申请对此不做限定。为便于阐述，本申请实施例均以一个第一电容(记为C1)和一个第二电容(记为C2)为例进行说明，具体可参阅图2。在本申请实施例中，C1和C2的容值范围可以在1nF至100nF之间，该参数取值范围是为了保证能通过30MHz(网口信号速率)的速率，且对9600波特率(等效最大频率为4.8KHz)的信号有大于30dB的抑制。

类似地，在本申请的一些实施方式中，本申请实施例提供的低通滤波器可以由电容和电感构成，作为串口的低频通带和高频阻带。具体地，第一低通滤波器106可以包括第三电容以及第一电感，第二低通滤波器107可以包括第四电容以及第二电感，其中，第三电容和第四电容均接地。

同样需要注意的是，第三电容、第四电容、第一电感和第二电感均可以是一个或多个，其数量可根据具体的应用场景选定，本申请对此不做限定。为便于阐述，本申请实施例均以数量为一个为例进行说明，具体可参阅图2，其中，第三电容记为C3、第四电容记为C4、第一电感记为L1、第二电感记为L2。在本申请实施例中，C3和C4的容值范围可以在10nF至1μF之间，L1和L2的电感值范围可以在100nH至10μH之间。该参数取值范围是为了保证能通过4.8KHz(串口信号速率)的速率，且对网口信号(30MHz以上信号)有大于30dB的抑制。

在本申请上述电路方案中，第一高通滤波器104(如C1)与第一低通滤波器106(如C3+L1)复用接口连接器101的第一信号针，第二高通滤波器105(如C2)与第二低通滤波器107(如C4+L2)复用接口连接器101的第二信号针，这种连接方式利用的是：网口信号相对于串口信号来说为高频信号、串口信号相对于网口信号来说为低频信号的特性。例如，百兆网口的频率约为32.5MHz，十兆网口的频率约为3.25MHz，千兆网口的频率约为325MHz(成正相关关系)，串口频率约为4.8KHz。而第一高通滤波器104和第二高通滤波器105的特性是：通高频、阻低频；第一低通滤波器106和第二低通滤波器107的特性是：通低频、阻高频。

还需要说明的是，在本申请的另一些实施方式中，在保证自适应系统正常功能的前提下，还可以在该系统中增加一些网口或串口的后极防护器件，以增强信号或抗干扰。具体请参阅图3，为便于阐述，图3中的第一高通滤波器104、第二高通滤波器105、第一低通滤波器106以及第二低通滤波器107均以C1、C2、C3+L1、C4+L2为例，对各个防护器件的作用以及在自适应系统中的连接关系进行说明：

(1)第一器件102的防护器件

第一器件102的其中一种防护器件为变压器，可称为第一变压器，记为T2。C1的一端与第一器件102之间通过T2连接，C2的一端与第一器件102之间也通过T2连接，具体地，T2的初级线圈与第一器件102连接，T2的次级线圈的第一端与C1的一端连接，T2的次级线圈的第二端与C2的一端连接，具体如图3所示。

在本申请实施例中，第一变压器主要用于信号电平耦合，作用有两个：第一，可以增强信号，使得信号传输距离更远；第二，可以使第一器件102与外部隔离，从而提高其抗干扰能力，而且对第一器件102增加了很大的保护作用(如，抗雷击)。

第一器件102的另一种防护器件为TVS，可称为第一TVS，记为D2，D2连接在T2的初级线圈的两端之间。TVS是一种二极管形式的电路防护器件。当TVS的两极受到反向瞬态高能量冲击时，它能以很快的速度将其两极间的高阻抗变为低阻抗，吸收外部的浪涌功率，使两极间的电压钳位于一个预定值，有效地保护后级电子线路中的元器件。

在本申请实施例中，D2作为第一器件102的防护器件使用，当接口连接器101上有异常差模浪涌时，D2能保护第一器件102不损坏。

类似地，变压器和TVS也可以用在第一器件102与接口连接器101之间除第一/第二信号针之外的另外两个信号针之间，分别可称为第二变压器(记为T1)和第四TVS(记为D1)，具体可参阅图3，T1和D1的功能与上述T2和D2的功能类似，具体请参阅上述所述，此处不予赘述。

(2)第二器件103的防护器件

第二器件103的其中一种防护器件为电阻，分别包括第一电阻(记为R1)和第二电阻(记为R2)，其连接方式如图3所示，其中，R1的一端与第二器件103连接，R1的另一端与电感L1连接；R2的一端与第二器件103连接，R2的另一端与电感L2连接。

在本申请实施例中，R1和R2用于串口信号与外部匹配，以保证信号质量，进而增加信号传播距离。

第二器件103的另一种防护器件也是TVS，分别包括第二TVS(记为D3)以及第三TVS(记为D4)，其连接方式如图3所示，其中，D3的一端接在L1的另一端与第一信号针之间，D3的另一端接地；D4的一端接在L2的另一端与第一信号针之间，D4的另一端接地。

在本申请实施例中，D3、D4作为第二器件103的防护器件使用，当接口连接器101上有异常浪涌时，D3、D4能保护第二器件103不损坏。

需要说明的是，在本申请实施例中，接口连接器101可以是各种类型的接口连接器，本申请对此不做限定。作为一种示例，该接口连接器101为RJ45连接器，在本申请实施例中，RJ45连接器的针脚功能定义如表5所示。

表5、RJ45连接器的针脚功能

针脚(8-pin)	功能
		1	网口数据发送正端(NET_TXP)
2	网口数据发送负端(NET_TXN)
		3	网口数据接收正端(NET_RXP)/串口发出数据(CON_TXD)
4	串口信号接地(GND)
		5	串口信号接地(GND)
6	网口数据接收负端(NET_RXN)/串口接收数据(CON_RXD)
		7	悬空
8	悬空

这里需要注意的是，当接口连接器为RJ45连接器时，则上述所述的第一信号针为RJ45连接器的三号针pin3，该pin3为串口发出数据端(如表5中的CON_TXD)或网口数据接收正端(如表5中的NET_RXP)；第二信号针为RJ45连接器的六号针pin6，该pin6为串口接收数据端(如表5中的CON_RXD)或网口数据接收负端(如表5中的NET_RXN)。

此外，RJ45连接器的一号针pin1和二号针pin2分别通过T1与第一器件102连接，连接方式如图4所示，且通过在T1的初级线圈的两端之间接入D1对第一器件102进行防护。RJ45连接器的四号针pin4以及五号针pin5接地，七号针pin7以及八号针pin8悬空。

为便于理解，下面以接口连接器101为RJ45连接器1001为例，对本申请实施例提供的串口和网口的自适应系统的工作原理进行说明，具体请参阅图4。当RJ45连接器1001插入不同线序的连接线时，该自适应系统内部的工作原理如下所示：

(1)在RJ45连接器1001插入网口线序的第一连接线的情况下

当RJ45连接器1001插入的是网口线序的第一连接线时，首先通过第一器件102将CPU板内产生的电压信号(即第一电压信号)调制成标准的网口信号，例如，该第一器件102可以是FE PHY芯片，通过FE PHY芯片转换的网口信号就是百兆网口信号。

以百兆网口信号为例，此时，“T1→RJ45连接器1001/RJ45连接器1001→C1/C2→T2”通路上存在的是32.5MHz的高频信号，这种信号能穿过高通滤波器C1和C2，且由于L1、L2的存在，该信号相当于和串口隔离了(因为L1、L2串在电路中具有“通直流、隔交流”的特性)，此时网口能正常使用，即RJ45连接器1001可支持调试网口。

需要注意的是，此时由于串口无连接，第二器件103上的RXD输入对于NET_RXN无影响(悬空)，而TXD由于缺省发射时是持续低电平，相当于在第一信号针上增加一个固定电平，其经过C1后，对网口的差分信号不会产生影响，这是因为电容串在电路中具有“通交流、隔直流”的特性。

此外，由于网口信号电平较低，单端信号大约在±2V左右，远远低于串口信号(±12V)，正常网口通信不会引起D3、D4保护动作的触发。

(2)在RJ45连接器1001插入串口线序的第二连接线的情况下

当RJ45连接器1001插入的是串口线序的第二连接线时，首先通过第二器件103将CPU板内产生的电压信号(即第二电压信号)调制成标准的串口信号，例如，该第二器件103可以是232器件，通过232器件转换的串口信号就是232信号(幅值最大±12V)。此时，“R1→L1→pin3/pin6→L2→R2”通路上存在如4.8KHz的低频信号，这种低频信号能通过C3+L1以及C4+L2的低通滤波器，因此串口可以正常使用。

此外，由于此时网口定义的pin1、pin2无连接，以及串口复用的pin3、pin6由于有高通滤波器C1、C2的存在，低频的串口信号被隔离在了RJ45连接器1001侧。即使少部分高频高压分量通过C1、C2并穿过T1、T2后，D1、D2会起到保护后级第二器件103的作用。

需要说明的是，在本申请的一些实施方式中，上述串口和网口的自适应系统可以部署于电子设备中，例如，可以部署于小体积或超高网口密度的电子设备(如，网络设备、终端设备等)中，从而降低了在小体积或超高网口密度的电子设备上串口和网口的布局难度(现有方式中，常常因为无法同时放置两个接口连接器而舍弃其中一个)。

需要注意的是，部署有本申请实施例所述的串口和网口的自适应系统的电子设备的外壳上还需要有外露的开口，该串口和网口的自适应系统中所包括的接口连接器可以通过该开口获取外部信号。

以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种串口和网口的自适应系统，其特征在于，包括：

接口连接器、第一器件、第二器件、第一高通滤波器、第二高通滤波器、第一低通滤波器，所述接口连接器包括第一信号针、第二信号针；

所述第一信号针用于接收来自外部的第一差分信号，所述第二信号针用于接收来自外部的第二差分信号，所述第二信号针还用于接收来自外部的第一串口信号；

所述第一器件，用于将第一网口信号转换为第一电压信号，所述第一网口信号包括所述第一差分信号和所述第二差分信号；

所述第二器件，用于将所述第一串口信号转换为第二电压信号；

所述第一高通滤波器的一端与所述第一器件连接，所述第一高通滤波器的另一端与所述第一信号针连接；

所述第二高通滤波器的一端与所述第一器件连接，所述第二高通滤波器的另一端与所述第二信号针连接；

所述第一低通滤波器的一端与所述第二器件连接，所述第一低通滤波器的另一端与所述第二信号针连接。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一高通滤波器包括第一电容，所述第二高通滤波器包括第二电容。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一电容以及所述第二电容的容值的范围包括：

1nF至100nF。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的系统，其特征在于，所述第一高通滤波器的一端与所述第一器件连接包括：

所述第一高通滤波器的一端与所述第一器件之间通过第一变压器连接，其中，所述第一变压器的初级线圈与所述第一器件连接，所述第一变压器的次级线圈的第一端与所述第一高通滤波器的一端连接；

所述第二高通滤波器的一端与所述第一器件连接包括：

所述第二高通滤波器的一端与所述第一器件之间通过所述第一变压器连接，其中，所述第一变压器的次级线圈的第二端与所述第二高通滤波器的一端连接。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述第一变压器的初级线圈的两端之间包括第一瞬态抑制二极管。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

第二低通滤波器；

所述第二器件，还用于将第三电压信号转换为第二串口信号；

所述第二低通滤波器的一端与所述第二器件连接，所述第二低通滤波器的另一端与所述第一信号针连接，所述第一信号针还用于接收所述第二串口信号。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第一低通滤波器包括第三电容以及第一电感，所述第二低通滤波器包括第四电容以及第二电感。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第三电容以及所述第四电容的容值范围包括：

10nF至1μF；

所述第一电感以及所述第二电感的电感值范围包括：

100nH至10μH。

9.根据权利要求6-8中任一项所述的系统，其特征在于，所述第一低通滤波器的一端与所述第二器件连接包括：

所述第一低通滤波器的一端与所述第二器件之间通过第一电阻连接；

所述第二低通滤波器的一端与所述第二器件连接包括：

所述第二低通滤波器的一端与所述第二器件之间通过第二电阻连接。

10.根据权利要求6-9中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

第二瞬态抑制二极管以及第三瞬态抑制二极管；

所述第二瞬态抑制二极管的一端接在所述第一低通滤波器的另一端与所述第二信号针之间，所述第二瞬态抑制二极管的另一端接地；

所述第三瞬态抑制二极管的一端接在所述第二低通滤波器的另一端与所述第一信号针之间，所述第三瞬态抑制二极管的另一端接地。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的系统，其特征在于，所述接口连接器还包括：

第三信号针、第四信号针；

所述第一器件，还用于将第四电压信号转换为第二网口信号，所述第二网口信号包括第三差分信号和第四差分信号；

所述第三信号针，用于向外部发送所述第三差分信号；

所述第四信号针，用于向外部发送所述第四差分信号。

12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述接口连接器还包括：

第五信号针、第六信号针；

所述第五信号针和所述第六信号针接地。

13.根据权利要求11-12中任一项所述的系统，其特征在于，所述第三信号针和所述第四信号针通过第二变压器与所述第一器件连接；

所述第二变压器的初级线圈与所述第一器件连接，所述第二变压器的次级线圈的第一端与所述第三信号针连接，所述第二变压器的次级线圈的第二端与所述第四信号针连接。

14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述第二变压器的初级线圈的两端之间包括第四瞬态抑制二极管。

15.根据权利要求1-14中任一项所述的系统，其特征在于，所述接口连接器包括：

RJ45连接器；

所述第一信号针为所述RJ45连接器的三号针pin3，所述三号针pin3为串口发出数据端或网口数据接收正端；

所述第二信号针为所述RJ45连接器的六号针pin6，所述六号针pin6为串口接收数据端或网口数据接收负端。

16.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，

所述RJ45连接器的一号针pin1作为第三信号针，用于网口数据发送正端；

所述RJ45连接器的二号针pin2作为第四信号针，用于网口数据发送负端；

所述RJ45连接器的四号针pin4作为第五信号针，用于接地；

所述RJ45连接器的五号针pin5作为第六信号针，用于接地；所述RJ45连接器的七号针pin7以及八号针pin8悬空。

17.一种电子设备，其特征在于，包括：

外壳和如权利要求1-16中任一项所述的串口和网口的自适应系统；

所述自适应系统设置于所述外壳内，所述外壳具备开口；

所述自适应系统的所述接口连接器通过所述开口外露。