CN216351904U - 一种基于uart的扩展切换电路及装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于UART的扩展切换电路及装置，一种基于UART的扩展切换电路包括包括MCU主控单元、UART扩展切换电路以及多路UART设备；所述UART扩展切换电路包括UART扩展单元及UART切换单元；所述MCU主控单元分别与所述UART扩展单元、UART切换单元电连接；所述UART扩展单元与所述多路UART设备电连接，所述MCU主控单元通过所述UART切换单元通过动态切换所述UART扩展单元，最终与多路UART设备电连接。本实用新型能在对产品体积、功耗等受限的情况下，通过通道选择模块和切换模块，动态切换到输出扩展模块进行轮询访问，具有使用方便，适应性强，占用PCB面积小及优化成本等优势。

Description

一种基于UART的扩展切换电路及装置

技术领域

本实用新型涉及通信技术领域，特别涉及一种基于UART的扩展切换电路及装置。

背景技术

随着社会经济的发展与进步，人们对生活品质的要求越来越高，环保意识也开始逐渐增强，尤其是近年来，随着经济大力发展，环境污染变得严重，空气质量也越来越低，针对环境空气污染的治理也成为重中之重。目前传统的检测方式主要是利用环境监测站和人工检测，难以全面了解区域内不同高度下污染分布数据及变化趋势，促使利用小型无人机的空气质量监测的方案急速发展。

受限于无人机的续航、负载能力，空气质量监测方案急需有效的降低产品的体积与重量。针对于MCU的器件选型，也就以资源够足够，体积小、功耗低为高优先级，但此类型的MCU的往往只有1到2路UART接口，而传感器、网络、定位模组均使用UART接口通讯，同时，监测传感器以及GPS模组的TX信号往往都是主动式输出，导致无法使用多路UART通过电阻并联进行轮询的解决方案，因此这类的MCU的UART接口也就无法直接满足产品需求。

实用新型内容

本实用新型正是基于以上一个或多个问题，提供一种基于UART的扩展切换电路及装置，用于在对产品体积、功耗等受限的情况下，UART设备端又混合主动输出和被动输出、MCU主控模块的UART接口资源不足时，通过通道选择模块和切换模块，可以动态切换到输出扩展模块里进行轮询访问，具有使用方便，性能稳定，适应性强，占用PCB面积小及优化成本等优势。

第一方面，本实用新型公开了一种基于UART的扩展切换电路，包括MCU主控单元、UART扩展单元、UART切换单元以及多路UART设备；所述MCU主控单元分别与所述UART扩展单元、UART切换单元电连接；所述UART扩展单元与所述多路UART设备电连接，所述MCU主控单元通过所述UART切换单元通过动态切换所述UART扩展单元，最终与多路UART设备电连接；所述MCU主控单元用于接收并存储所述多路UART设备发出的数据及按需向所述UART扩展单元发送切换状态；所述UART切换单元用于根据所述切换状态切换所述UART扩展单元；所述UART扩展单元用于扩展UART接口数量；所述多路UART设备用于设备对外界信息的采集或者通讯动作。

优选地，所述UART扩展单元分别与所述多路UART设备连接，所述MCU主控单元通过所述UART切换单元与所述UART扩展单元连接，用于动态切换UART扩展单元，选择具体使用的端口。

优选地，所述MCU主控单元包括UART_TX通道及UART_RX通道；所述UART_TX通道及所述UART_RX通道分别与所述UART扩展单元电连接。

优选地，所述UART切换单元包括A通道及B通道；所述A通道及所述B通道与所述扩展单元电连接。

另一方面，本实用新型还公开了一种基于UART的扩展和切换装置，包括第一方面所述的基于UART的扩展切换电路。

本实用新型的一种基于UART的扩展切换电路及装置具有如下有益效果：本实用新型具有在对产品体积、功耗等受限的情况下，UART设备端又混合主动输出和被动输出、MCU主控单元的UART接口资源不足时，通过UART扩展单元和UART切换单元，可以动态切换到UART设备进行轮询访问，具有使用方便，性能稳定，适应性强，占用PCB面积小及优化成本等优势。

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，下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的部分实施例，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附图：

图1是本实用新型较佳实施例的一种基于UART的扩展切换电路的原理框架图；

图2是本实用新型较佳实施例的一种基于UART的扩展切换电路的电路图。

具体实施方式

为了使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

实施例一

本实用新型较佳实施例的如图1及图2所示，一种基于UART的扩展切换电路及装置，包括MCU主控单元1、UART扩展切换电路2以及多路UART设备3；所述UART扩展切换电路2包括UART扩展单元2.2及UART切换单元2.1；所述MCU主控单元1分别与所述UART扩展单元2.2、UART切换单元2.1电连接；所述UART扩展单元2.2与所述多路UART设备3电连接，所述MCU主控单元1通过所述UART切换单元2.2通过动态切换所述UART扩展单元2.2，最终与多路UART设备3电连接；所述MCU主控单元1用于接收并存储所述多路UART设备3发出的数据及按需向所述UART扩展单元2.2发送切换状态；所述UART切换单元2.1用于根据所述切换状态切换所述UART扩展单元2.2；所述UART扩展单元2.2用于扩展UART接口数量；所述多路UART设备3用于设备对外界信息的采集或者通讯动作。

具体地，在本实施例中，所述多路UART设备3有以下四个设备：PM颗粒物4.1、RS485终端4.2、定位模组4.3、网络模组4.4；所述多路UART设备3.1可以为任意带UART接口的设备。

具体地，在本实施例中，所述MCU主控单元在本实用新型中以MCU为例，实际使用可以是任何带UART接口功能的芯片。

请参阅图2，本实用新型的工作原理如下：

本电路中的UART扩展切换电路包括：UART_TX管道、UART_RX管道、A、B、UART_TX_0管道、UART_RX_0管道、UART_TX_1管道、UART_RX_1管道、UART_TX_2管道、UART_RX_2管道、UART_TX_3管道及UART_RX_3管道。

该电路中，MCU主控单元的PA9引脚为UART_TX用于发送功能、PA10引脚为UART_RX用于接收功能；UART扩展切换电路中的PA11引脚为所述UART切换单元中的A通道、PA12引脚为所述UART切换单元中的B通道；UART扩展单元中的X0引脚为UART_TX_0输出功能、Y0引脚为UART_RX_0输入功能、X1引脚为UART_TX_1输出功能、Y1引脚为UART_RX_1输入功能、X2引脚为UART_TX_2输出功能、Y2引脚为UART_RX_2输入功能、X3引脚为UART_TX_3输出功能、Y3引脚为UART_RX_3输入功能，所述的多路UART设备中的一路UART设备RX0引脚为其UART输入功能连接所述UART扩展单元的UART_TX0输出引脚、TX0引脚为其UART输出功能连接所述UART扩展单元的UART_RX0输入引脚，二路UART设备RX1引脚为其UART输入功能连接所述UART扩展单元2.1的UART_TX1输出引脚、TX1引脚为其UART输出功能连接所述UART扩展单元2.1的UART_RX1输入引脚，三路UART设备RX2引脚为其UART输入功能连接所述UART扩展单元2.1的UART_TX2输出引脚、TX2引脚为其UART输出功能连接所述UART扩展单元2.1的UART_RX2输入引脚，四路UART设备RX3引脚为其UART输入功能连接所述UART扩展单元的UART_TX3输出引脚、TX3引脚为其UART输出功能连接所述UART扩展单元的UART_RX3输入引脚。

当MCU主控单元1需要与一路UART设备3.1的PM颗粒物传感器连接时，通过PA11、PA12端口发送00指令到UART切换单元2.1，将UART扩展单元2.2的X通道切换至X0、Y通道切换至Y0，此时X0、Y0能够很好地和其它三路的UART设备信号隔离独立，即使一路UART设备3.1的TX是主动输出模式，也不会与其它UART设备互相影响，切换至一路UART设备3.1后，MCU主控单元1即可获取到PM颗粒物传感器数据，通过边缘计算算法，将数据初步修正后存入MCU主控单元1内部BUFF，完成与一路UART设备3.1的数据采集动作；

当MCU主控单元需要与二路UART设备3.2的RS485扩展传感器连接时，通过PA11、PA12端口发送01指令到UART切换单元2.1，将UART扩展单元2.2的X通道切换至X1、Y通道切换至Y1，此时X1、Y1能够很好地和其它三路的UART设备信号隔离独立，切换至二路UART设备3.2后，MCU主控单元1即可获取到RS485扩展传感器数据，通过边缘计算算法，将数据初步修正后存入MCU主控单元1内部BUFF，完成与二路UART设备3.2的数据采集动作；

当MCU主控单元需要与三路UART设备3.3的定位模组连接时，通过PA11、PA12端口发送10指令到所述UART切换单元2.1，将UART扩展单元2.2的X通道切换至X2、Y通道切换至Y2，此时X2、Y2能够很好地和其它三路的UART设备信号隔离独立，即使三路UART设备3.3的TX是主动输出模式，也不会与其它UART设备互相影响，切换至三路UART设备3.3后，MCU主控单元1即可获取到产品的定位信息，将相关定位信息存入MCU主控单元1内部BUFF，完成与三路UART设备3.3的信息采集动作；

当MCU主控单元1需要与四路UART设备3.4的网络模组连接时，通过PA11、PA12端口发送11指令到所述UART切换单元2.1，将UART扩展单元2.2的X通道切换至X3、Y通道切换至Y3，此时X3、Y3能够很好地和其它三路的UART设备信号隔离独立，切换至四路UART设备3.4后，MCU主控单元1即可将MCU主控单元1内部BUFF的各种数据信息及时的发往云服务器，完成与四路UART设备3.4的通讯动作。

通过如此不断轮询，最终有效解决该MCU主控单元1的UART接口资源不足、减少产品体积和功耗，具有使用方便，性能稳定，适应性强，优化成本等优势。

实施例二

本实用新型还公开了一种基于UART的扩展切换装置，包括实施例一所述的一种基于UART的扩展切换电路。

综上所述，本实用新型所提供的一种基于UART的扩展切换电路及装置包括MCU主控单元1、UART扩展切换电路2以及多路UART设备3；所述UART扩展切换电路2包括UART扩展单元2.2及UART切换单元2.1；所述MCU主控单元1分别与所述UART扩展单元2.2、UART切换单元2.1电连接；所述UART扩展单元2.2与所述多路UART设备3电连接，所述MCU主控单元1通过所述UART切换单元2.1通过动态切换所述UART扩展单元2.2。

以上对本实用新型所提供的一种基于UART的扩展切换电路及装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容仅为本实用新型的实施方式，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (5)

1.一种基于UART的扩展切换电路，其特征在于，包括MCU主控单元、UART扩展切换电路以及多路UART设备；所述UART扩展切换电路包括UART扩展单元及UART切换单元；所述MCU主控单元分别与所述UART扩展单元、UART切换单元电连接；所述UART扩展单元与所述多路UART设备电连接，所述MCU主控单元通过所述UART切换单元通过动态切换所述UART扩展单元。

2.根据权利要求1所述的一种基于UART的扩展切换电路，其特征在于，所述UART扩展单元分别与所述多路UART设备电连接，所述MCU主控单元通过所述UART切换单元与所述UART扩展单元电连接，用于动态切换UART扩展单元，选择具体使用的端口。

3.根据权利要求1所述的一种基于UART的扩展切换电路，其特征在于，所述MCU主控单元包括UART_TX通道及UART_RX通道；所述UART_TX通道及所述UART_RX通道分别与所述UART扩展单元电连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于UART的扩展切换电路，其特征在于，所述UART切换单元包括A通道及B通道；所述A通道及所述B通道与所述扩展单元电连接。

5.一种基于UART的扩展切换装置，其特征在于，所述装置包括权利要求1-4任一项所述的基于UART的扩展和切换电路。

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