CN220584675U - 一种通讯接口转换电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种通讯接口转换电路，通讯接口转换电路包括通讯传输接口、通讯控制接口和转换芯片。通讯传输接口和通讯控制接口均用于连接微控制单元，转换芯片包括第一信号传输端、信号控制端和N个第二信号传输端。第一信号传输端通过信号控制端连接N个第二信号传输端，通讯传输接口连接第一信号传输端；通讯控制接口连接信号控制端，以控制信号控制端使得第一信号传输端与N个第二信号传输端之间选通，通过转换芯片将通讯传输接口转换为N个信号传输端，用于连接N个设备，实现通讯传输接口的扩展；同时使用通讯控制接口对转换芯片进行控制，以达到控制通讯传输端选通的目的，使得每个扩展的通讯传输端都能够独立控制。

Description

一种通讯接口转换电路

技术领域

本实用新型适用于通讯接口技术领域，尤其是涉及一种通讯接口转换电路。

背景技术

目前，在传统的多串口UART通讯设计中，经常使用微控制单元(MicrocontrollerUnit，MCU)自带的UART接口实现。但常规的MCU带的UART接口数量有限，难以满足多串口使用的要求。

为了达成更多串口的使用要求，目前常规的做法有：扩展IO的方法或者用IO控制一转多的转换开关实现。因此，如何提供新型的通讯接口转换电路，以实现接口的扩展成为亟待解决的问题。

实用新型内容

为实现接口的扩展的问题，本实用新型提供了一种通讯接口转换电路。

第一方面，本实用新型提供一种通讯接口转换电路，所述通讯接口转换电路包括通讯传输接口、通讯控制接口和转换芯片；

所述通讯传输接口和所述通讯控制接口均用于连接微控制单元；所述通讯传输接口连接所述第一信号传输端，所述通讯控制接口连接所述信号控制端，以控制所述信号控制端使得所述第一信号传输端与所述N个第二信号传输端之间选通；

所述转换芯片包括第一信号传输端、信号控制端和N个第二信号传输端，所述第一信号传输端通过所述信号控制端连接所述N个第二信号传输端，N为大于1的整数。

在一实施方式中，所述通讯传输接口包括通讯发送接口，所述通讯控制接口包括第一控制接口、第二控制接口和第三控制接口，所述第一信号传输端包括第一信号发送端，所述信号控制端包括发送信号端，所述第二信号传输端包括第二信号发送端，所述N为8，所述转换芯片为SN74LVC138AD芯片；

所述SN74LVC138AD芯片的G2A端为所述第一信号发送端，所述G2A端连接所述通讯发送接口，所述SN74LVC138AD芯片的第一A端、第一B端和第一C端为所述发送信号端，所述第一A端连接所述第一控制接口，所述第一B端连接所述第二控制接口，所述第一C端连接所述第三控制接口，所述SN74LVC138AD芯片的8个第一输出端分别对应所述第二信号发送端。

在一实施方式中，所述G2A端通过第一电阻连接所述通讯发送接口，所述通讯接口转换电路还包括第一分压电路，所述第一分压电路上设置有连接的第二电阻和第三电阻，第二电阻的一端连接在所述第一电阻与所述通讯发送接口之间的线路上，所述第三电阻的一端连接第一电压源，所述SN74LVC138AD芯片的第一VCC端连接在所述第二电阻和所述第三电阻之间的线路上。

在一实施方式中，在所述第一分压电路上还设置有第一电容，所述第一电容的一端接地，所述第一电容的另一端连接在所述第二电阻与连接点之间的线路上，所述连接点为所述第一VCC端连接在所述第二电阻和所述第三电阻之间的线路上的接点。

在一实施方式中，所述第一分压电路上还设置有第四电阻，所述第四电阻的一端连接在第二电阻和第三电阻中间的线路上，所述第四电阻的另一端连接第二电压源。

在一实施方式中，所述通讯接口转换电路还包括第一状态控制接口，所述SN74LVC138AD芯片的第一状态端连接所述第一状态控制接口，在所述第一状态控制接口输出所述第一状态端为高电平时，控制所述G2A端与所述SN74LVC138AD芯片的8个第一输出端为高阻态，通过所述第一A端、第一B端和第一C端，在所述第一状态控制接口输出所述第一状态端为低电平时，控制所述G2A端与所述SN74LVC138AD芯片的8个第一输出端之间的选通。

在一实施方式中，所述通讯传输接口包括通讯接收接口，所述通讯控制接口包括第四控制接口、第五控制接口和第六控制接口，所述第一信号传输端包括第一信号接收端，所述信号控制端包括接收信号端，所述第二信号传输端包括第二信号接收端，所述N为8，所述转换芯片为CD74HCT251M芯片；

所述CD74HCT251M芯片的Y端为所述第一信号接收端，所述Y端连接所述通讯接收接口，所述CD74HCT251M芯片的第二A端、第二B端和第二C端为所述接收信号端，所述第二A端连接所述第四控制接口，所述第二B端连接所述第五控制接口，所述第二C端连接所述第六控制接口，所述CD74HCT251M芯片的8个第二输出端分别对应所述第二信号接收端。

在一实施方式中，所述通讯接口转换电路还包括第二分压电路，所述第二分压电路上设置有连接的第五电阻和第六电阻，所述第五电阻的一端连接所述通讯接收接口，所述第六电阻的一端连接第三电压源，所述Y端连接在所述第五电阻和所述第六电阻之间的线路上，所述CD74HCT251M芯片的第二VCC端连接所述第三电压源。

在一实施方式中，所述通讯接口转换电路还包括第二电容，所述第二电容的一端接地，所述第二电容的另一端连接在所述第二VCC端与所述第三电压源的连接线路上。

在一实施方式中，所述通讯接口转换电路还包括第二状态控制接口，所述CD74HCT251M芯片的第二状态端连接所述第二状态控制接口，在所述第二状态控制接口输出所述第二状态端为高电平时，控制所述Y端与所述CD74HCT251M芯片的8个第二输出端为高阻态，在所述第二状态控制接口输出所述第二状态端为低电平时，通过所述第二A端、第二B端和第二C端，控制所述Y端与所述CD74HCT251M芯片的8个第二输出端之间的选通。

本实用新型实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本实用新型的所述通讯接口转换电路包括通讯传输接口、通讯控制接口和转换芯片，所述通讯传输接口和所述通讯控制接口均用于连接微控制单元，所述转换芯片包括第一信号传输端、信号控制端和N个第二信号传输端，所述第一信号传输端通过所述信号控制端连接所述N个第二信号传输端，所述通讯传输接口连接所述第一信号传输端，所述通讯控制接口连接所述信号控制端，以控制所述信号控制端使得所述第一信号传输端与所述N个第二信号传输端之间选通，通过转换芯片将通讯传输接口转换为N个信号传输端，用于连接N个设备，实现通讯传输接口的扩展，同时使用通讯控制接口对转换芯片进行控制，以达到控制通讯传输端选通的目的，使得每个扩展的通讯传输端都能够独立控制。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例的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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型一实施例提供的一种通讯接口转换电路的结构框图；

图2是本实用新型一实施例提供的一种通讯接口转换电路的发送转换电路图；

图3是本实用新型一实施例提供的一种通讯接口转换电路的接收转换电路图；

其中，1、微控制单元，2、转换芯片，101、通讯传输接口，102、通讯控制接口，201、第一信号传输端，202、信号控制端，203、第二信号传输端，1011、通讯发送接口，1021、第一控制接口，1022、第二控制接口，1023、第三控制接口，2011、第一信号发送端，2021、发送信号端，2031、第二信号发送端，21、SN74LVC138AD芯片，R1、第一电阻，R2、第二电阻，R3、第三电阻，R4、第四电阻，V1、第一电压源，V2、第二电压源，C1、第一电容，103、第一状态控制接口，G1、第一状态端，1012、通讯接收接口，1024、第四控制接口，1025、第五控制接口，1026、第六控制接口，2012、第一信号接收端，2022、接收信号端，2032、第二信号接收端，22、CD74HCT251M芯片，R5、第五电阻，R6、第六电阻，V3、第三电压源，C2、第二电容，G2、第二状态端，104、第二状态控制接口。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“横向”、“竖向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参见图1，为本实用新型一实施例提供的一种通讯接口转换电路的结构框图，如图1所示，该通讯接口转换电路包括通讯传输接口101、通讯控制接口102和转换芯片2，通讯传输接口101和通讯控制接口102均用于连接微控制单元1，转换芯片2包括第一信号传输端201、信号控制端202和N个第二信号传输端203，第一信号传输端201通过信号控制端202连接N个第二信号传输端203，N为大于1的整数。

通讯传输接口101连接第一信号传输端201，通讯控制接口102连接信号控制端202，以控制信号控制端202使得第一信号传输端201与N个第二信号传输端203之间选通。

当通讯控制接口102向信号控制端202发送控制信号时，使能信号控制端202让第一信号传输端201与N个第二信号传输端203中的一个或者多个之间导通，也即微控制单元1发出的信号通过通讯传输接口101发送至第一信号传输端201，可以被N个第二信号传输端203传输出去，或者N个第二信号传输端203接收的信号，通过第一信号传输端201达到通讯传输接口101进入微控制单元1。

上述结构实现通讯传输接口的扩展，同时使用通讯控制接口对转换芯片进行控制，以达到控制通讯传输端选通的目的，使得每个扩展的通讯传输端都能够独立控制。

如图2所示，为本实用新型一实施例提供的一种通讯接口转换电路的发送转换电路图，其中，通讯传输接口101包括通讯发送接口1011，通讯控制接口102包括第一控制接口1021、第二控制接口1022和第三控制接口1023，第一信号传输端201包括第一信号发送端2011，信号控制端202包括发送信号端2021，第二信号传输端203包括第二信号发送端2031。在本实施例中使用的转换芯片为发送性质的芯片，即SN74LVC138AD芯片21，该芯片最高提供8个第二信号发送端2031，分别为Y0～Y7。

SN74LVC138AD芯片21的G2A端为第一信号发送端2011，G2A端连接通讯发送接口1011，SN74LVC138AD芯片21的第一A端、第一B端和第一C端为发送信号端2021，第一A端连接第一控制接口1021，第一B端连接第二控制接口1022，第一C端连接第三控制接口1023，SN74LVC138AD芯片21的8个第一输出端分别对应第二信号发送端2031。其中，SN74LVC138AD芯片21的原理在此不再赘述。

如图2所示，G2A端通过第一电阻R1连接通讯发送接口1011，通讯接口转换电路还包括第一分压电路，第一分压电路上设置有连接的第二电阻R2和第三电阻R3，第二电阻R2的一端连接在第一电阻R1与通讯发送接口1011之间的线路上，第三电阻R3的一端连接第一电压源V1，SN74LVC138AD芯片21的第一VCC端连接在第二电阻R2和第三电阻R3之间的线路上。

其中，第一电压源V1可以为VCC-3.3V，使得上述的通讯发送兼容3.3V接口。

如图2所示，在第一分压电路上还设置有第一电容C1，第一电容C1的一端接地，第一电容C1的另一端连接在第二电阻R2与连接点O之间的线路上，连接点0为第一VCC端连接在第二电阻R2和第三电阻R3之间的线路上的接点。其中，电容的加入可以提高电压的稳定性，提高电路的安全和寿命。

如图2所示，第一分压电路上还设置有第四电阻R4，第四电阻R4的一端连接在第二电阻R2和第三电阻R3中间的线路上，第四电阻R4的另一端连接第二电压源V2。

其中，第二电压源V2可以为5V的电压源，结合上述第一电压源V1，可以形成兼容3.3/5V的通讯转换接口。

如图2所示，通讯接口转换电路还包括第一状态控制接口103，SN74LVC138AD芯片21的第一状态端G1连接第一状态控制接口103，在第一状态控制接口103输出第一状态端G1为高电平时，控制G2A端与SN74LVC138AD芯片的8个第一输出端为高阻态，在第一状态控制接口103输出第一状态端G1为低电平时，通过第一A端、第一B端和第一C端，控制G2A端与SN74LVC138AD芯片的8个第一输出端之间的选通。

其中，上述的第一状态控制接口103可以为连接第一电压源V1，只要第一电压源V1提供下拉电压，则该SN74LVC138AD芯片21中第一状态端G1为低电平。

SN74LVC138AD芯片21的工作真值表，如表1所示：

表1

其中，H表示高电平，L表示低电平，X表示无。

当G1为高电平时，输入G2A与各输出Y呈现高阻态；当G1为低电平时，输入G2A根据C、B、A的不同电平，与相应的输出Y0-Y7到输出端保持一致电平。

当微控制单元1通过UART-TXD传输数据，并使用UART-S0、UART-S1、UART-S2输出控制时，G1置为高电平，微控制单元1将根据SN74LVC138AD芯片21的UART-S0、UART-S1、UART-S2的状态，将UART发送的数据UART-TXD从G2A一转八(UART0-TXD至UART7-TXD)相应的选通线上，完成一转八的功能。

根据预先设置软件方法，通过微控制单元1的控制UART-S0、UART-S1、UART-S2实现UART0-TXD到UART7-TXD的选通。

如图3所示，为本实用新型一实施例提供的一种通讯接口转换电路的接收转换电路图，通讯传输接口101包括通讯接收接口1012，通讯控制接口102包括第四控制接口1024、第五控制接口1025和第六控制接口1026，第一信号传输端201包括第一信号接收端2012，信号控制端202包括接收信号端2022，第二信号传输端203包括第二信号接收端2032。在本实施例中使用的转换芯片为接收性质的芯片，即CD74HCT251M芯片22，该芯片最高提供8个第二信号接收端2032，分别为D0～D7。

CD74HCT251M芯片22的Y端为第一信号接收端2012，Y端连接通讯接收接口1012，CD74HCT251M芯片22的第二A端、第二B端和第二C端为接收信号端2022，第二A端连接第四控制接口1024，第二B端连接第五控制接口1025，第二C端连接第六控制接口1026，CD74HCT251M芯片22的8个第二输出端分别对应第二信号接收端2032。

当然，如果将发送芯片和接收芯片同时连接在微控制单元1上时，第一控制接口1021与第四控制接口1024可为同一个接口，同理，第二控制接口1022与第五控制接口1025可为同一接口，第三控制接口1023与第六控制接口1026可为同一接口。

如图3所示，通讯接口转换电路还包括第二分压电路，第二分压电路上设置有连接的第五电阻R5和第六电阻R6，第五电阻R5的一端连接通讯接收接口1012，第六电阻R6的一端连接第三电压源V3，Y端连接在第五电阻R5和第六电阻R6之间的线路上，CD74HCT251M芯片22的第二VCC端连接第三电压源V3。

其中，第三电压源V3可以与第二电压源V2的电压相同，也可以采用同一个电压源，使得形成的接收转换具备更好的兼容性。

如图3所示，通讯接口转换电路还包括第二电容C2，第二电容C2的一端接地，第二电容C2的另一端连接在第二VCC端与第三电压源V3的连接线路上。其中，电容的加入可以提高电压的稳定性，提高电路的安全和寿命。

如图3所示，通讯接口转换电路还包括第二状态控制接口104，CD74HCT251M芯片22的第二状态端G2连接第二状态控制接口104，在第二状态控制接口104输出第二状态端G2为高电平时，控制Y端与CD74HCT251M芯片22的8个第二输出端为高阻态，在第二状态控制接口104输出第二状态端G2为低电平时，通过第二A端、第二B端和第二C端，控制Y端与CD74HCT251M芯片22的8个第二输出端之间的选通。该第二状态控制接口104在微控制单元1上电时为高电平，也即是微控制单元1工作的情况下才能够接收CD74HCT251M芯片22转发的数据。

其中，第二状态控制接口104与第一状态控制接口103可以为同一个接口，接口连接的是微控制单元1，用于接收微控制单元1的状态控制信号。

CD74HCT251M芯片22的工作真值表，如表2所示：

表2

其中，H表示高电平，L表示低电平，X表示无，Z表示高阻态。

当G2为高电平时，输入输出呈现高阻态；当G2为低电平时，输入根据C、B、A的不同电平，选择相应输入D0-D7到Y端。

当微控制单元控制CD74HCT251M芯片22的UART-RXDEN(即G2)为高电平时，UART的输入(UART0-RXD到UART7-RXD)与UART-RXD之间高阻；当微控制单元控制CD74HCT251M芯片22的UART-RXDEN(即G2)为低电平时，UART的输入(UART0-RXD到UART7-RXD)根据UART-S0、UART-S1、UART-S2的状态与UART-RXD之间选通，完成八转一的功能。

根据预先设置软件方法，通过微控制单元1的控制UART-S0、UART-S1、UART-S2实现UART0-RXD到UART7-RXD的选通。

例如，当微控制单元1与UART0-RXD、UART0-TXD进行数据交互时，将UART-RXDEN置低平，同时UART-S0、UART-S1、UART-S2设置为低电平，由CD74HCT251M芯片22选通UART0-RXD到UART-RXD，SN74LVC138AD芯片21选通UART-TXD到UART0-TXD，从而完成微控制单元1与串口UART0(包括UART0-RXD、UART0-TXD)的数据交互。

如果一个产品由多个UART接口进行数据交互，例如，电能表产品需要用到条码扫描的UART接口、4G通讯模块的UART接口、RS485通讯的UART接口、蓝牙通讯的UART接口、上行数据通讯的UART接口等5个接口。那么就可以将这些UART接口设置为相应的UART0-UART4，通过微控制单元1的不同控制时序，依次完成UART0到UART4的数据交互。

本实用新型不对上述步骤的顺序进行限定，上述步骤的顺序与其具体实现过程相关，上述步骤所实现的过程与上述电池充放电保护用驱动电路中各电路的实现过程相同，在此不再赘述。在对该方法进行实施时，可以将其包装成控制程序，并安装在相应的处理器的存储器中，处理器处理该程序来实现上述的方法。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种通讯接口转换电路，其特征在于，所述通讯接口转换电路包括通讯传输接口、通讯控制接口和转换芯片；

所述通讯传输接口和所述通讯控制接口均用于连接微控制单元；所述通讯传输接口连接所述第一信号传输端，所述通讯控制接口连接所述信号控制端，以控制所述信号控制端使得所述第一信号传输端与所述N个第二信号传输端之间选通；

所述转换芯片包括第一信号传输端、信号控制端和N个第二信号传输端，所述第一信号传输端通过所述信号控制端连接所述N个第二信号传输端，N为大于1的整数。

2.根据权利要求1所述的通讯接口转换电路，其特征在于，所述通讯传输接口包括通讯发送接口，所述通讯控制接口包括第一控制接口、第二控制接口和第三控制接口，所述第一信号传输端包括第一信号发送端，所述信号控制端包括发送信号端，所述第二信号传输端包括第二信号发送端，所述N为8，所述转换芯片为SN74LVC138AD芯片；

所述SN74LVC138AD芯片的G2A端为所述第一信号发送端，所述G2A端连接所述通讯发送接口，所述SN74LVC138AD芯片的第一A端、第一B端和第一C端为所述发送信号端，所述第一A端连接所述第一控制接口，所述第一B端连接所述第二控制接口，所述第一C端连接所述第三控制接口，所述SN74LVC138AD芯片的8个第一输出端分别对应所述第二信号发送端。

3.根据权利要求2所述的通讯接口转换电路，其特征在于，所述G2A端通过第一电阻连接所述通讯发送接口，所述通讯接口转换电路还包括第一分压电路，所述第一分压电路上设置有连接的第二电阻和第三电阻，第二电阻的一端连接在所述第一电阻与所述通讯发送接口之间的线路上，所述第三电阻的一端连接第一电压源，所述SN74LVC138AD芯片的第一VCC端连接在所述第二电阻和所述第三电阻之间的线路上。

4.根据权利要求3所述的通讯接口转换电路，其特征在于，在所述第一分压电路上还设置有第一电容，所述第一电容的一端接地，所述第一电容的另一端连接在所述第二电阻与连接点之间的线路上，所述连接点为所述第一VCC端连接在所述第二电阻和所述第三电阻之间的线路上的接点。

5.根据权利要求3所述的通讯接口转换电路，其特征在于，所述第一分压电路上还设置有第四电阻，所述第四电阻的一端连接在第二电阻和第三电阻中间的线路上，所述第四电阻的另一端连接第二电压源。

6.根据权利要求2至5任一项所述的通讯接口转换电路，其特征在于，所述通讯接口转换电路还包括第一状态控制接口，所述SN74LVC138AD芯片的第一状态端连接所述第一状态控制接口，在所述第一状态控制接口输出所述第一状态端为高电平时，控制所述G2A端与所述SN74LVC138AD芯片的8个第一输出端为高阻态，在所述第一状态控制接口输出所述第一状态端为低电平时，通过所述第一A端、第一B端和第一C端，控制所述G2A端与所述SN74LVC138AD芯片的8个第一输出端之间的选通。

7.根据权利要求1所述的通讯接口转换电路，其特征在于，所述通讯传输接口包括通讯接收接口，所述通讯控制接口包括第四控制接口、第五控制接口和第六控制接口，所述第一信号传输端包括第一信号接收端，所述信号控制端包括接收信号端，所述第二信号传输端包括第二信号接收端，所述N为8，所述转换芯片为CD74HCT251M芯片；

所述CD74HCT251M芯片的Y端为所述第一信号接收端，所述Y端连接所述通讯接收接口，所述CD74HCT251M芯片的第二A端、第二B端和第二C端为所述接收信号端，所述第二A端连接所述第四控制接口，所述第二B端连接所述第五控制接口，所述第二C端连接所述第六控制接口，所述CD74HCT251M芯片的8个第二输出端分别对应所述第二信号接收端。

8.根据权利要求7所述的通讯接口转换电路，其特征在于，所述通讯接口转换电路还包括第二分压电路，所述第二分压电路上设置有连接的第五电阻和第六电阻，所述第五电阻的一端连接所述通讯接收接口，所述第六电阻的一端连接第三电压源，所述Y端连接在所述第五电阻和所述第六电阻之间的线路上，所述CD74HCT251M芯片的第二VCC端连接所述第三电压源。

9.根据权利要求8所述的通讯接口转换电路，其特征在于，所述通讯接口转换电路还包括第二电容，所述第二电容的一端接地，所述第二电容的另一端连接在所述第二VCC端与所述第三电压源的连接线路上。

10.根据权利要求7至9任一项所述的通讯接口转换电路，其特征在于，所述通讯接口转换电路还包括第二状态控制接口，所述CD74HCT251M芯片的第二状态端连接所述第二状态控制接口，在所述第二状态控制接口输出所述第二状态端为高电平时，控制所述Y端与所述CD74HCT251M芯片的8个第二输出端为高阻态，在所述第二状态控制接口输出所述第二状态端为低电平时，通过所述第二A端、第二B端和第二C端，控制所述Y端与所述CD74HCT251M芯片的8个第二输出端之间的选通。