CN202167015U

CN202167015U - 串行接口转换电路

Info

Publication number: CN202167015U
Application number: CN 201120303593
Authority: CN
Inventors: 李建奇; 曹斌芳; 邓志宏; 何鹏; 李宇航
Original assignee: Hunan University of Arts and Science
Current assignee: Hunan University of Arts and Science
Priority date: 2011-08-19
Filing date: 2011-08-19
Publication date: 2012-03-14
Anticipated expiration: 2021-08-19

Abstract

本实用新型提出一种串行接口转换电路，其包括：至少两种串行接口电路；用于根据工作模式选择开关（22）的选择，将一种串接接口电路传入的数据转换成另一种串行接口数据的中央处理单元（21），其连接所述串行接口电路；提供用户选择转换接口类型的工作模式选择开关（22），其连接中央处理单元（21）。本实用新型具有多类串行数字接口集为一体、电路简单、实现成本较低的优点，可以广泛应用在工业控制、智能传感器网络、汽车电子和通信等领域。

Description

串行接口转换电路

技术领域

本实用新型涉及一种转换电路，尤其是涉及一种将一种串行数字接口转换为另一种串行数字接口的转换电路。

背景技术

智能仪器一般采用CAN接口、RS232接口、RS485接口，I2C接口、SPI接口或/和LIN接口。在使用计算机编程控制智能仪器、监控现场总线网络、监控汽车总线网络和控制智能传感器网络时，由于普通个人台式计算机或笔记本计算机通常只具有USB接口，无法直接与智能仪器连接，需要将智能仪器的接口转换成USB接口才能实现数据的交互。同样的，在同一个总线网络中的设备和仪器也可能存在不同的接口类型，要实现数据的交互必须采用数据接口转换。

目前，国内外的串行数字转换模块一般都是针对某种设备或仪器实现的其中两种串行数字接口的转换，接口的通信协议一般都是自定义或不公开的，是一种定制的串行接口转换模块，其功能和灵活性存在一定的局限性，用途也比较单一。

另外，目前市面上存在的一些串行转换模块如USB接口转RS232接口模块，USB接口转CAN接口模块等都只具有单一功能，不能灵活地运用到其它场合。

实用新型内容

本实用新型提出一种多类串行数字接口之间智能转换的串行接口转换电路，能够根据用户选择将一种串行数字接口转换为另一种串行数字接口，电路结构简单、易于实现。

本实用新型采用了如下技术方案来实现：一种串行接口转换电路，其包括：至少两种串行接口电路；用于根据工作模式选择开关的选择，将一种类型的串接接口电路数据转换成另一种类型的串行接口数据的中央处理单元，其连接所述串行接口电路；提供用户选择转换接口类型的工作模式选择开关，其连接中央处理单元。

在一个优选实施例中，所述串行接口电路包括SPI接口电路、I2C接口电路、LIN接口电路、CAN接口电路、USB接口电路、RS232接口电路和RS485接口电路的至少其中之二。

在一个优选实施例中，所述中央处理单元为ARM内核的单片机。

在一个优选实施例中，所述中央处理单元包括：控制器；连接控制器并为控制器提供系统时钟的时钟电路；分别与控制器连接的3个UART接口、1个USB控制器、1个CAN控制器、1个SPI接口和1个I2C接口；与控制器连接的存储器。

在一个优选实施例中，所述SPI接口电路与所述中央处理单元中的SPI接口连接。所述I2C接口电路与所述中央处理单元中的I2C接口连接。所述USB接口电路与所述中央处理单元中的USB控制器连接。所述CAN接口电路与所述中央处理单元中的CAN控制器连接。LIN接口电路、RS232接口电路或/和RS485接口电路分别与所述中央处理单元中其中一个UART接口连接。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益技术效果：

本实用新型提出的串行转换电路，集成了SPI接口电路、I2C接口电路、LIN接口电路、CAN接口电路、USB接口电路、RS232接口电路和RS485接口电路，可以将其中一种类型的串行接口数据转换成另一种类型的串行接口数据，为计算机与智能仪器、监控现场总线网络、监控汽车总线网络和控制智能传感器网络之间相互进行数据通信提供便利，可以广泛应用在教学、工业控制、智能传感器网络、汽车电子和通信等领域，具有电路简单、实现成本较低、方便使用的优点。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型的部分电路示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型提出的串行接口转换电路包括：中央处理单元21；分别与中央处理单元21连接的SPI（Serial Peripheral interface，串行外围设备接口）接口电路11、I2C（Inter－Integrated Circuit）接口电路12、LIN（Local Interconnect Network，局域互联网络）接口电路13、CAN（Controller Area Network，控制器局域网）接口电路14、USB（Universal Serial BUS，通用串行总线）接口电路15、RS232接口电路16和RS485接口电路17；以及连接中央处理单元21，用于提供用户选择工作模式（选择所需转换的目标接口类型）的工作模式选择开关22。

其中，SPI接口是一种高速、同步串行外设接口，主要应用在 EEPROM、FLASH、实时时钟、AD转换器、数字信号处理器和数字信号解码器之间。I2C接口由PHILIPS公司开发的两线式串行总线（一条串行数据线SDA，一条串行时钟线SCL）接口，用于连接微控制器及其外围设备。LIN 是一种低成本的串行通讯网络，用于实现汽车中的分布式电子系统控制，在不需要CAN总线的带宽和多功能的场合，比如智能传感器和制动装置之间的通讯，使用LIN总线可大大节省成本。CAN是一个串行、异步、多主的通信协议，是ISO国际标准化的串行通信协议。RS232是美国电子工业协会EIA（Electronic Industry Association）制定的一种串行物理接口标准。

结合图2所示，芯片U1即为图1中的中央处理单元21，S1-S9为工作模式选择开关22，芯片U2为图1中的RS232接口电路16，芯片U3为图1中的RS485接口电路17，芯片U4为图1中的CAN接口电路14，芯片U5为图1中的LIN接口电路13。

芯片U1选用意法半导体公司推出的CORTEX-M3内核的ARM芯片，型号为STM32F103。该芯片U1包括：控制器；连接控制器并为控制器提供系统时钟的时钟电路（最高时钟频率为72MHZ）；与控制器连接的3个UART接口、1个USB控制器、1个CAN控制器、1个SPI接口和1个I2C接口；与控制器连接的存储器。其中，芯片U1中的SPI接口与SPI接口电路11连接；芯片U1中的CAN控制器与芯片U4连接；芯片U1中的I2C接口与I2C接口电路12连接；芯片U1中的USB控制器与USB接口电路15连接。LIN接口电路13、RS232接口电路16和RS485接口电路17分别与芯片U1中其中一个UART接口连接。

另外，芯片STM32F103中，SPI接口的时钟频率最高可达18MHZ；UART接口的最高速率可达4Mbps；内部集成的USB控制器符合USB2.0全速通信协议，通信的最高速率可达18Mbps；CAN控制器满足CAN 2.0B通信协议，最高通信速率可达1Mbps；USB接口采用全速通信协议的通信速率能达到18Mbps。因此，STM32F103芯片在转换其它类型串行数字接口的数据时，基本上不会存在任何通信瓶颈。

芯片U2和芯片U3分别采用MAXIM公司推出的RS232电平转换芯片MAX3232和RS485电平转换芯片MAX485。芯片MAX3232为3.3V供电，其电平与中央处理控制器STM32F103的电平一致，芯片MAX485为5V供电，但是它的输入电平能够与3.3V CMOS/TTL电平兼容，所以不需要电平转换即可直接连接。

芯片U4和芯片U5分别为MICROCHIP公司推出的CAN电平转换芯片MCP2551和LIN电平转换芯片MCP2021。芯片MCP2551和芯片MCP2021为5V供电，但是它的输入电平能够与3.3V CMOS/TTL电平兼容，所以不需要电平转换即可直接连接。

本实用新型的工作原理：中央处理单元21根据工作模式选择开关22所选择需要转换的两类串行数字接口。例如，工作模式选择开关22选择将USB接口转CAN接口。此时，中央处理单元21就会监视CAN接口电路14上的数据和USB接口电路15上的数据，当两者其中之一有数据传入时，中央处理单元21会自动将之转换成另一种串行数字通信的格式发送出去。比如，当检测到USB接口电路15上有数据传入时，中央处理单元21将接收此数据，并将数据转换成CAN接口的数据格式，将转换后的数据从CAN接口电路14发送出去。

由于本实用新型中USB接口为DEVICE设备，当它要向HOST设备传送数据的时候不能实现主动传输数据，必须要有HOST设备的数据请求才能发送，要做到数据的实时传输，本实用新型结合各种串行数字接口协议的具体内容在上位机上提供了编程接口函数，用户可以调用这些编程接口函数可以很简单地实现数据的实时传输。

综上，本实用新型提出的多类串行数字接口智能转换模块，具有安装方便、支持即插即用、易于扩展、电磁干扰小、性价比高等优点，更重要的是，它将工业控制、现场总线和汽车总线总常用的串行数字接口集中在一起，能够实现其中任意两种串行数字接口的智能转换，是一种通用的接口转换模块。因而，本实用新型在教学，工业控制，智能传感器网络，汽车电子，通信等领域有着广泛的运用。

Claims

1.一种串行接口转换电路，其特征在于，包括：

至少两种串行接口电路；

用于根据工作模式选择开关（22）的选择，将一种类型的串接接口电路数据转换成另一种类型的串行接口数据的中央处理单元（21），其连接所述串行接口电路；

提供用户选择转换接口类型的工作模式选择开关（22），其连接中央处理单元（21）。

2.根据权利要求1所述串行接口转换电路，其特征在于，所述串行接口电路包括SPI接口电路（11）、I2C接口电路（12）、LIN接口电路（13）、CAN接口电路（14）、USB接口电路（15）、RS232接口电路（16）和RS485接口电路（17）的至少其中之二。

3.根据权利要求2所述串行接口转换电路，其特征在于，所述中央处理单元（21）为ARM内核的单片机。

4.根据权利要求3所述串行接口转换电路，其特征在于，所述中央处理单元（21）包括：控制器；连接控制器并为控制器提供系统时钟的时钟电路；分别与控制器连接的3个UART接口、1个USB控制器、1个CAN控制器、1个SPI接口和1个I2C接口；与控制器连接的存储器。

5.根据权利要求4所述串行接口转换电路，其特征在于，所述SPI接口电路（11）与所述中央处理单元（21）中的SPI接口连接。

6.根据权利要求4所述串行接口转换电路，其特征在于，所述I2C接口电路（12）与所述中央处理单元（21）中的I2C接口连接。

7.根据权利要求4所述串行接口转换电路，其特征在于，所述USB接口电路（15）与所述中央处理单元（21）中的USB控制器连接。

8.根据权利要求4所述串行接口转换电路，其特征在于，所述CAN接口电路（14）与所述中央处理单元（21）中的CAN控制器连接。

9.根据权利要求4所述串行接口转换电路，其特征在于，LIN接口电路（13）、RS232接口电路（16）或/和RS485接口电路（17）分别与所述中央处理单元（21）中其中一个UART接口连接。