CN213690605U - Usb接口转spi接口的适配器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了USB接口转SPI接口的适配器，对外接口不仅设置有SPI接口，还设置有I/O接口和电源输出接口，通过I/O接口为主机和从机提供无条件传送方式、程序查询传送方式、中断传送方式和DMA传送方式，扩展了应用场景；通过电源输出接口可以给从机供电，无需另外设置电源电路或者电源接口给从机供电，提高从机的集成度，扩展了应用场景；SPI接口可以输出两路SPI信号，连接两个从机，扩展应用场景。

Description

USB接口转SPI接口的适配器

技术领域

本实用新型涉及一种应用于通信、计算机和自动控制领域中的通信接口装置领域，尤其涉及USB接口转SPI接口的适配器。

背景技术

串行通信是通信、计算机和自动控制领域中应用最为广泛的一种通信方式，同步串行通信因为应用场合不同，存在多种协议。常用同步串行通信协议有SPI(SerialPeripheral Interface，串行外围设备接口)协议、IIC(Inter-Integrated Circuit，集成电路总线)协议。随着USB接口的广泛应用，基于USB接口的同步串行通信需求也越来越多。市面上出现了各种USB转SPI的适配器。然而现有USB转SPI适配器只能提供USB转SPI功能，若需要实现主机与从机之间数据传输方式，需要另外搭建硬件电路，存在集成度不高的问题；另外，USB转SPI适配器中均设置有处理器，而实现USB转SPI功能只需要10个左右的引脚，处理器的其余引脚空闲，造成了处理器的资源浪费。因此，为了解决上述问题，本实用新型提供USB接口转SPI接口的适配器，在合理使用处理器资源的同时提高适配器的集成度，扩展了适配器的应用场景。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出了USB接口转SPI接口的适配器，在合理使用处理器资源的同时提高适配器的集成度，扩展了适配器的应用场景。

本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提供了USB接口转SPI接口的适配器，其包括处理器、USB接口和对外接口，对外接口包括SPI接口、I/O接口和电源输出接口；

处理器的串口和VBUS引脚分别与USB接口电性连接，处理器的I/O口分别与SPI接口和I/O接口电性连接，处理器的电源端与电源输出接口电性连接。

在以上技术方案的基础上，优选的，SPI接口包括SCK信号接口、MISO信号接口、MOSI信号接口、片选CS0信号接口和片选CS1信号接口；

处理器的5路I/O口分别与SCK信号接口、MISO信号接口、MOSI信号接口、片选CS0信号接口和片选CS1信号接口电性连接。

在以上技术方案的基础上，优选的，还包括防浪涌电路；

处理器的I/O口通过防浪涌电路分别与SCK信号接口、MISO信号接口、MOSI信号接口、片选CS0信号接口和片选CS1信号接口电性连接。

在以上技术方案的基础上，优选的，防浪涌电路包括5路结构相同的保护电路；

处理器的5个I/O口通过5路保护电路分别与SCK信号接口、MISO信号接口、MOSI信号接口、片选CS0信号接口和片选CS1信号接口一一对应电性连接。

在以上技术方案的基础上，优选的，保护电路包括电阻和肖特基二极管；

电阻的一端与处理器的单个I/O口电性连接，电阻的另一端分别与肖特基二极管的负极以及SCK信号接口、MISO信号接口、MOSI信号接口、片选CS0信号接口、片选CS1信号接口中任一个信号接口电性连接，肖特基二极管的正极接地。

在以上技术方案的基础上，优选的，I/O接口包括IO-0接口和IO-1接口；

IO-0接口和IO-1接口分别与处理器的两个I/O口一一对应电性连接。

在以上技术方案的基础上，优选的，电源输出接口包括3.3V电源接口和5V电源接口；

处理器的VBUS引脚与5V电源接口电性连接，处理器的VDD引脚与3.3V电源接口电性连接。

在以上技术方案的基础上，优选的，还包括调试接口；

调试接口与处理器的时钟引脚和数据传输引脚电性连接。

本实用新型的USB接口转SPI接口的适配器相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)对外接口不仅设置有SPI接口，还设置有I/O接口和电源输出接口，通过I/O接口为主机和从机提供无条件传送方式、程序查询传送方式、中断传送方式和DMA传送方式，扩展了应用场景；通过电源输出接口可以给从机供电，无需另外设置电源电路或者电源接口给从机供电，提高从机的集成度，扩展了应用场景；

(2)SPI接口可以输出两路SPI信号，连接两个从机，扩展应用场景；

(3)通过设置保护电路，可以对处理器输出的SPI信号进行整形和稳压处理，提高SPI信号的抗干扰能力。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型USB接口转SPI接口的适配器的结构图；

图2为本实用新型USB接口转SPI接口的适配器中保护电路与SPI接口的连接示意图；

图3为本实用新型USB接口转SPI接口的适配器与两个从机连接的接线示意图；

图4为本实用新型USB接口转SPI接口的适配器中处理器、USB接口和调试接口连接的电路图；

图5为本实用新型USB接口转SPI接口的适配器中保护电路的电路图；

图6为本实用新型USB接口转SPI接口的适配器中对外接口的引脚图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型的USB接口转SPI接口的适配器，其包括处理器、USB接口、对外接口、保护电路和调试接口。

处理器，通过USB接口接收主机传输的USB协议数据，根据USB-SPI转换的标准协议将USB协议数据转换为SPI协议数据，并传输至从机。其中，USB-SPI转换算法属于标准协议，也属于现有技术，并且本实施例中，并不涉及对软件算法的改进，本实施例主要保护适配器的接口类型与硬件结构。优选的，如图4所示，处理器选用C8051F340/1/4/5系列芯片。

USB接口，作为处理器与主机连接的接口，以及作为USB-SPI转换的数据输入端。本实施例中，处理器的串口和VBUS引脚分别与USB接口电性连接。如图4所示，USB接口包括D+、D-和VBUS引脚，其中，D+、D-和VBUS引脚分别与C8051F340芯片的D+、D-和VBUS引脚一一对应电性连接。主机通过USB接口与处理器连接时，主机通过VBUS引脚给处理器供电。

对外接口，用于处理器与从机连接的接口。如图1所示，对外接口包括SPI接口、I/O接口和电源输出接口；处理器的I/O口通过防浪涌电路与SPI接口电性连接，处理器的I/O口与I/O接口电性连接，处理器的电源端与电源输出接口电性连接。优选的，对外接口选用HEADER 5X2连接器，其包括10pin的针式接口。

SPI接口用于输出处理器USB-SPI处理后的SPI协议数据，如图2所示，其包括SCK信号接口、MISO信号接口、MOSI信号接口、片选CS0信号接口和片选CS1信号接口；处理器通过防浪涌电路分别与SCK信号接口、MISO信号接口、MOSI信号接口、片选CS0信号接口和片选CS1信号接口电性连接。本实施例的适配器提供两路SPI信号，可以与两个从机连接，与两个从机相连时，接线示意图如图3所示，SCK信号接口、MISO信号接口、MOSI信号接口和片选CS0信号接口连接一号从机，SCK信号接口、MISO信号接口、MOSI信号接口和片选CS1信号接口连接二号从机，通过片选CS0信号接口和片选CS1信号接口选择SPI信号的输出。

防浪涌电路，防止过大的反向电压对对外接口的冲击，从而起到保护电路的作用。本实施例中，如图5所示，防浪涌电路包括5路结构相同的保护电路。处理器的5个I/O口通过5路保护电路分别与SCK信号接口、MISO信号接口、MOSI信号接口、片选CS0信号接口和片选CS1信号接口一一对应电性连接。优选的，保护电路包括电阻和肖特基二极管；电阻的一端与处理器的单个I/O口电性连接，电阻的另一端分别与肖特基二极管的负极以及SCK信号接口、MISO信号接口、MOSI信号接口、片选CS0信号接口、片选CS1信号接口中任一个信号接口电性连接，肖特基二极管的正极接地。其中，电阻起隔离和去耦合作用；肖特基二极管起稳压作用。如图4、图5、图6所示，本实施例中，选定C8051F340芯片的P0.0-P0.3引脚以及P1.1引脚分别与5路结构相同的保护电路输入端一一对应电性连接，5路结构相同的保护电路输出端分别与SCK信号接口、MISO信号接口、MOSI信号接口、片选CS0信号接口和片选CS1信号接口一一对应电性连接，选定HEADER 5X2连接器的引脚2、4、6、7和9引脚分别作为SCK信号接口、MISO信号接口、MOSI信号接口、片选CS0信号接口和片选CS1信号接口。

I/O接口，提供处理器与从机提供无条件传送方式、程序查询传送方式、中断传送方式和DMA传送方式，扩展应用场景。优选的，I/O接口包括IO-0接口和IO-1接口；IO-0接口和IO-1接口分别与处理器的两个I/O口一一对应电性连接。如图4和图6所示，本实施例中，选定C8051F340芯片的P0.4和P0.5引脚与IO-0接口和IO-1接口一一对应电性连接，选定HEADER 5X2连接器的引脚8和引脚10作为IO-0接口和IO-1接口。

电源输出接口，为从机提供3.3V和5V电源输入。本实施例中，如图4和图6所示，电源输出接口包括3.3V电源接口和5V电源接口；处理器的VBUS引脚与5V电源接口电性连接，处理器的VDD引脚与3.3V电源接口电性连接。其中，处理器的VBUS引脚为C8051F340芯片的引脚12，处理器的VDD引脚为C8051F340芯片的引脚10，选定HEADER 5X2连接器的引脚3和引脚5作为5V电源接口和3.3V电源接口。本实施例中，电源输出接口可以给从机供电，但是当从机的电路上已有供电时，则不使用电源输出接口给从机提供电源，因此，电源输出接口提供电源信号的驱动电流最大为200mA，等级较小，若从机已有供电，还使用电源输出接口供电时，容易烧毁USB接口。

调试接口，用于调试作用。调试接口与处理器的时钟引脚和数据传输引脚电性连接。本实施例中，如图4所示，处理器的时钟引脚和数据传输引脚分别为C8051F340芯片的RST和C2D引脚。

本实施例的工作原理为：主机或者PC机通过USB接口将USB数据传输给处理器，同时给处理器供电，处理器将USB数据转换为SPI数据，该SPI数据通过保护电路稳压后输入至SPI接口，从机与SPI接口连接并接收SPI数据；另外，当从机的电路没有电源时，处理器的电源端给从机供电；处理器还通过I/O口与从机进行数据传输。

本实施例的有益效果为：对外接口不仅设置有SPI接口，还设置有I/O接口和电源输出接口，通过I/O接口为主机和从机提供无条件传送方式、程序查询传送方式、中断传送方式和DMA传送方式，扩展了应用场景；通过电源输出接口可以给从机供电，无需另外设置电源电路或者电源接口给从机供电，提高从机的集成度，扩展了应用场景；

SPI接口可以输出两路SPI信号，连接两个从机，扩展应用场景；

通过设置保护电路，可以对处理器输出的SPI信号进行整形和稳压处理，提高SPI信号的抗干扰能力。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.USB接口转SPI接口的适配器，其包括处理器、USB接口和对外接口，其特征在于：所述对外接口包括SPI接口、I/O接口和电源输出接口；

所述处理器的串口和VBUS引脚分别与USB接口电性连接，处理器的I/O口分别与SPI接口和I/O接口电性连接，处理器的电源端与电源输出接口电性连接。

2.如权利要求1所述的USB接口转SPI接口的适配器，其特征在于：所述SPI接口包括SCK信号接口、MISO信号接口、MOSI信号接口、片选CS0信号接口和片选CS1信号接口；

所述处理器的5路I/O口分别与SCK信号接口、MISO信号接口、MOSI信号接口、片选CS0信号接口和片选CS1信号接口电性连接。

3.如权利要求2所述的USB接口转SPI接口的适配器，其特征在于：还包括防浪涌电路；

所述处理器的I/O口通过防浪涌电路分别与SCK信号接口、MISO信号接口、MOSI信号接口、片选CS0信号接口和片选CS1信号接口电性连接。

4.如权利要求3所述的USB接口转SPI接口的适配器，其特征在于：所述防浪涌电路包括5路结构相同的保护电路；

所述处理器的5个I/O口通过5路保护电路分别与SCK信号接口、MISO信号接口、MOSI信号接口、片选CS0信号接口和片选CS1信号接口一一对应电性连接。

5.如权利要求4所述的USB接口转SPI接口的适配器，其特征在于：所述保护电路包括电阻和肖特基二极管；

所述电阻的一端与处理器的单个I/O口电性连接，电阻的另一端分别与肖特基二极管的负极以及SCK信号接口、MISO信号接口、MOSI信号接口、片选CS0信号接口、片选CS1信号接口中任一个信号接口电性连接，肖特基二极管的正极接地。

6.如权利要求1所述的USB接口转SPI接口的适配器，其特征在于：所述I/O接口包括IO-0接口和IO-1接口；

所述IO-0接口和IO-1接口分别与处理器的两个I/O口一一对应电性连接。

7.如权利要求1所述的USB接口转SPI接口的适配器，其特征在于：所述电源输出接口包括3.3V电源接口和5V电源接口；

所述处理器的VBUS引脚与5V电源接口电性连接，处理器的VDD引脚与3.3V电源接口电性连接。

8.如权利要求1所述的USB接口转SPI接口的适配器，其特征在于：还包括调试接口；

所述调试接口与处理器的时钟引脚和数据传输引脚电性连接。

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