CN220730800U - 一种接口适配电路和装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种接口适配电路和装置，所述电路与对外连接接口相连，其中对外连接接口能够作为以太网口和串口使用，且，对外连接接口的8个引脚中有两个区别引脚，其中作为以太网口的对外连接接口的两个区别引脚之间的第一电压范围与作为串口的对外连接接口中两个区别引脚之间的第二电压范围不重叠；其中所述电路包括：电压检测电路，与两个区别引脚相连，用于检测两个区别引脚之间的电压值，输出控制信号，其中控制信号用于指示对外连接接口当前作为以太网口或串口使用；通道切换电路，与8个引脚和电压检测电路相连，用于根据控制信号，控制外部的网口连接电路和外部的串口连接电路中的一个与8个引脚之间处于导通状态。

Description

一种接口适配电路和装置

技术领域

本实用新型涉及信号处理领域，更具体地，涉及一种接口适配电路和装置。

背景技术

在通信网络中，常用的通信设备(交换机、OLT等)都有一个调试串口和调试网口，用作设备安装及调试之用。调试串口使用RS232协议用作本地配置和调试；调试网口使用802.3网口协议用作远程管理和系统升级。在目前通讯设备中，这两个口经常都使用RJ45接口。但有部分通信设备前面板接口较密集，使用2个RJ45口用作调试及配置管理比较浪费空间，尤其在端口密集严重时，容易造成接口线缆插拔困难的问题。如果能将串口和网口合并为一个对外连接接口，该对外连接接口既可以用作调试串口又可以用作网口，在产品的应用中将有效节省面板端口空间，具体如图1所示。

为解决上述技术问题，相关技术公开了一种串口和网口的自适应系统，包括接口连接器、与接口连接器连接的串口器件和以太网口器件，串口器件与以太网口器件复用接口连接器的信号针；串口器件以及以太网口器件与控制器通信连接。串口器件在检测到串口信号时，向控制器发送第一状态信号，使控制器控制第一继电器仅保持串口器件的通信通路的连通；在以太网口器件检测到以太网信号时，向控制器发送第二状态信号，使控制器控制第一继电器仅保持以太网口器件的通信通路的连通。这就实现了以太网口和串口复用，保证设备功能完整性，提高设备空间利用率。

在该技术方案中，串口器件和以太网口器件需要各自识别接收到的信号是否与本地适配，并根据检测结果发出使本接口是否保持通信通路连通的控制信号，由此，作为信号接收端串口和以太网接口器可能会接收到与本接口不适配的信号，因此串口器件和以太网口器件还需要做出判断并发出对应的控制信号，由此需要有特定设计；另一方面，串口器件和以太网口器在正确处理信号之前实际上已经接收到了信号，并且还需要在接收到匹配信号时做出判断响应，由于接收到正确的信号时需要一定的反应时间，因此，在这段反应时间内可能会造成数据丢包。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种接口适配电路和装置。

为了达到本申请实施例目的，本申请实施例提供了一种接口适配电路，与对外连接接口相连，其中所述对外连接接口能够作为以太网口和串口使用，且，所述对外连接接口的8个引脚中有两个区别引脚，其中作为以太网口的对外连接接口的两个区别引脚之间的第一电压范围与作为串口的对外连接接口中两个区别引脚之间的第二电压范围不重叠；其中所述电路包括：

电压检测电路，与两个区别引脚相连，用于检测两个区别引脚之间的电压值，输出控制信号，其中所述控制信号用于指示所述对外连接接口当前作为以太网口或串口使用；

通道切换电路，与所述8个引脚和所述电压检测电路相连，用于根据所述控制信号，控制外部的网口连接电路和外部的串口连接电路中的一个与所述8个引脚之间处于导通状态。

一种接口适配装置，包括上文所述的电路和所述对外连接接口。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：

根据对外连接接口中两个区别引脚之间的电压值，自动与对外连接接口进行匹配，判断出对外连接接口当前作为串口或者以太网口，并根据判断结果控制对外连接接口与对应的外部电路处于导通状态，无需对内部的串口或者以太网口做出任何改变。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本实用新型技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本实用新型的技术方案，并不构成对本实用新型技术方案的限制。

图1为相关技术中对外连接接口的功能示意图；

图2为相关技术中以太网口的外部引脚连接示意图；

图3为相关技术中调试串口的外部引脚连接示意图；

图4为本申请实施例提供的接口适配电路10的结构示意图；

图5为图4所示电路10应用于RJ45接口的结构示意图；

图6为图4所示电路10中电压检测电路11的结构示意图；

图7为图4所示电路10中通道切换电路12的结构示意图；

图8为图4所示电路10的另一结构示意图；

图9为图8所示电路10中延时电路13的结构示意图；

图10为本申请实施例提供的接口适配装置100的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

为了解决上述技术问题，本申请提出一种自适应的接口适配方案，根据对外连接接口输出的信号，自动与对外连接接口进行匹配，判断出对外连接接口当前作为串口或者以太网口，而无需对内部的串口或者以太网口做出任何改变，且对应通信通路形成速度快。

在进行示例说明前，为了便于理解，先对以太网口和串口进行说明，图2示出了常用以太网口的外部引脚连接示意图，其中：(a)1000M网口、(b)10/100M网口，图3示出了串口(典型的为RS232串口)的外部引脚连接示意图，虽然两者都是RJ45接口，但是外部引脚连接的电气属性不同，不同信号的电平也不同。具体的：

以太网口：(a)1000M网口的8个引脚接出4对差分信号线(1/2，3/6，4/5，7/8)，经过网络变压器后连接到物理层(Physical，PHY)芯片，每个引脚上的信号电平不超过1.5V；(b)10/100M网口的8个引脚接出2对差分信号线(1/2，3/6)，经过网络变压器后连接到PHY芯片，每个引脚上的信号电平不超过1.5V，而引脚4/5/7/8悬空；

串口的引脚3和引脚6分别用作发送和接收，引脚4和5用作接地信号，引脚3和6使用RS232电平，信号电平范围是-15V～-3V或3V～15V。

从图2和图3可以看出，网口和串口的对外引线电气属性并不完全相同，基于此，本申请提出一种接口适配电路10，如图4所示，包括：

一种接口适配电路10，与对外连接接口20相连，其中所述对外连接接口20能够作为以太网口和串口使用，且，所述对外连接接口20的8个引脚21中有两个区别引脚，其中作为以太网口的对外连接接口20的两个区别引脚之间的第一电压范围与作为串口的对外连接接口20中两个区别引脚之间的第二电压范围不重叠；其中所述电路10包括：

电压检测电路11，与两个区别引脚相连，用于检测两个区别引脚之间的电压值，输出控制信号，其中所述控制信号用于指示所述对外连接接口20当前作为以太网口或串口使用；

具体的，如果所述电压值在所述第一电压范围，则所述控制信号用于指示所述对外连接接口20当前作为以太网口；如果所述电压值在所述第二电压范围，则所述控制信号用于指示所述对外连接接口20当前作为串口。

通道切换电路12，与所述8个引脚21和所述电压检测电路11相连，用于根据所述控制信号，控制外部的网口连接电路和外部的串口连接电路中的一个与所述8个引脚21之间处于导通状态；

具体的，如果所述控制信号指示对外连接接口20当前作为串口，则通道切换电路12控制所述8个引脚与外部的串口连接电路之间处于导通状态；如果所述控制信号指示对外连接接口20当前作为以太网口，则通道切换电路12控制所述8个引脚与外部的网口连接电路之间处于导通状态。

本申请实施例提供的电路，根据对外连接接口20中两个区别引脚之间的电压值，自动与对外连接接口20进行匹配，判断出对外连接接口20当前作为串口或者以太网口，并根据判断结果控制对外连接接口与对应的外部电路处于导通状态，无需对内部的串口或者以太网口做出任何改变。

下面对本申请实施例提供的电路进行说明：

在所述对外连接接口20作为串口时，所述两个区别引脚中的一个区别引脚接地，另一个区别引脚用于串口的通信协议的信号传输；

在所述对外连接接口20作为以太网口，所述两个区别引脚中的一个区别引脚用于信号传输的引脚，另一个区别引脚悬空或用于以太网口的通信协议的信号传输。

由于串口和以太网接口的信号电平存在差异，因此，作为以太网口的对外连接接口20的两个区别引脚之间的第一电压范围与作为串口的对外连接接口20中两个区别引脚之间的第二电压范围不重叠。

图5为图4所示电路10应用于RJ45接口的结构示意图。如图5所示，对外连接接口20为RJ45接口，两个区别引脚为RJ45接口的第5引脚和第6引脚。根据RJ45接口的引脚5和引脚6之间的电压来确定RJ45接口当前所接入的信号类型。具体的，当RJ45接口连接的为串口时，由于PIN5接地，而PIN6使用RS232电平，因此，PIN 5和PIN6之间的信号电平范围是-15V～-3V或3V～15V；而当RJ45接口连接的为串口时，由于PIN 5和PIN 6不属于同一个的差分信号对，因此两者之间的信号实质为无效信号，而对于每个引脚而言，最高信号电平不超过1.5V，因此，PIN 5和PIN 6之间的电压差最大也不超过3V。由此，可以认为当PIN 5和PIN 6之间的电压大于3V时，确定RJ45接口当前所接入的信号类型为串口；否则，认为是以太网口。

图6为图4所示电路10中电压检测电路11的结构示意图。如图6所示，所述电压检测电路11包括双向二极管D1、光耦U1以及第一上拉电阻R1，其中：

所述双向二极管D1的负极与一个区别引脚连接，正极与所述光耦U1的正输入端连接；

所述光耦U1的负输入端与另一区别引脚连接，正输出端为所述电压检测电路11的输出端，通过第一上拉电阻R1与第一电源V1连接，同时输出控制信号与所述通道切换电路12的控制端连接，负输出端与地GND连接，

其中，所述双向二极管D1的导通电压大于所述第一电压范围中的最大值，且，小于或等于所述第二电压范围中的最小值。

具体的，当对外连接接口20作为串口使用时，由于两个区别引脚之间的电压值大于或等于双向二极管D1的导通电压，因此，光耦U1的发光二极管发光，输出端导通，正输出端接地，输出低电平的控制信号，则控制信号指示对外连接接口20当前作为串口使用；

当对外连接接口20作为网口使用时，由于两个区别引脚之间的电压值该电压小于双向二极管D1的转折电压，此时，光耦U1的发光二极管不发光，输出端断开，其光耦U1的引脚4为高电平，即输出高电平的控制信号，则控制信号指示对外连接接口20当前作为以太网口使用。

在对外连接接口20为RJ45接口时，双向二极管D1的转折电压为3V，其中双向二极管D1的负极与RJ J45接口的第6引脚连接，所述光耦U1的负输入端与RJ J45接口的第5引脚连接。

其中，电压检测电路11的工作原理如下：

当RJ45接口作为串口使用时，由于PIN5接地，而PIN6使用RS232电平，因此，PIN 5和PIN6之间的信号电平范围是-15V～-3V或3V～15V，必然大于双向二极管D1的转折电压，由此，光耦U1的发光二极管发光，输出端导通，正输出端接地，输出低电平的控制信号，此时，所述接口连接单元A1和所述串口连接单元B2之间形成电连接；

当RJ45接口作为以太网口时，由于PIN 5和PIN 6分属于不同的差分信号对，两者之间的信号实质为无效干扰信号，由于对于每个引脚而言，最高信号电平不超过1.5V，因此，PIN 5和PIN 6之间的电压差最大也不超过3V，该电压小于双向二极管D1的转折电压，此时，光耦U1的发光二极管不发光，输出端断开，其引脚4为高电平，即：输出高电平的控制信号，此时，所述接口连接单元A1和所述网口连接单元B1之间形成电连接。

由此可见，通过上述特定电路设计的电压检测电路11可以直接利用外部接口信号完全通过硬件判断实现通道切换电路12内部不同通路的连接，由此完成不同类型接口接入时的自动检侧和判断，并实现自动接入。

图7为图4所示电路10中通道切换电路12的结构示意图。如图7所示，所述通道切换电路12包括接口连接单元、串口连接单元和网口连接单元；其中：

所述接口连接单元A1，具有第一连接端、第二连接端和控制端，其中第一连接端与所述8个引脚相连，第二连接端可切换地与所述串口连接单元和所述网口连接单元相连，所述控制端用于接收所述控制信号，其中所述接口连接单元A1用于根据所述控制信号，控制所述串口连接单元和所述网口连接单元中的一个与所述第二连接端处于导通状态；

所述串口连接单元B1，用于与外部的串口连接电路相连，典型的，外部的串口连接电路可以为串口驱动芯片，例如，RS232驱动芯片；

所述网口连接单元B2，用于与外部的网口连接电路相连，典型的，外部的网口连接电路可以与PHY网络变压器电连接，以用作网口。

其中，所述网口连接电路按照现有技术中网口对外连接线序和所述通道切换电路12连接，所述串口连接电路按照现有技术中串口对外连接线序和所述通道切换电路12连接，所述通道切换电路12分别与网口连接电路、串口连接电路的连接端为对应端口类型的外引线序。

换句话说，对于网口连接电路和串口连接电路而言，通道切换电路12相当于对外连接接口的外接结构，其与通道切换电路12连接线序和与对应的外接接口类型(网口或者串口)连接线序一致，而通道切换电路12上也分别设置有与两个连接电路连接的网口连接单元B1和串口连接单元B1，此外，通道切换电路12还设置有与对外连接接口20的引脚端对应线序的接口连接单元A1。

图8为图4所示电路10的另一结构示意图。如图8所示，所述电路10还包括：

延时电路13，一端与所述电压检测电路11相连，另一端与所述通道切换电路相连，用于自接收到所述控制信号进行计时，在计时达到预设时长后，输出所述控制信号对应的切换信号，其中所述切换信号用于指示进行串口和以太网口之间的切换；

其中，所述通道切换电路12，用于在外部的网口连接电路和外部的串口连接电路中的一个与所述8个引脚处于导通状态时，根据所述切换信号，控制外部的网口连接电路和外部的串口连接电路中的另一个与所述8个引脚处于导通状态。

在增加延时电路13后，对外连接接口20连接的外部信号在进行网口和串口的更换时，不会立即进行与当前接口连接电路的通道切换，都需要经过一段时间延时，在延时过程中即使通道切换电路12接收到的切换控制信号进行了变化也不会立刻进行通道切换，能够避免RJ45接头的外接接口由于受到外部干扰等情况造成引脚电平跳变而误判断为接口类型发生变化而触发通道切换电路12进行了内部连接电路的错误倒换，甚至频繁错误倒换，保证了信号接收的正确性和稳定性。

图9为图8所示电路10中延时电路13的结构示意图。如图9所示，所述延时电路13包括第二二极管D2、第二电阻R2、电容C1、第三电阻R3、第四电阻R4和场效应管Q1，其中：

所述第二二极管D2的负极与所述电压检测电路的输出端连接，正极通过第二电阻R2与场效应管Q1的栅极G连接，所述场效应管Q1的栅极G还经过所述电容C1与地连接且通过所述第四电阻R4与第二电源V2连接；所述场效应管Q1的漏极D为所述延时电路13的输出端，且通过第三电阻R3与所述第二电源V2连接，所述场效应管Q1的源极S与地GND连接。

通道切换电路12根据电压检测电路11的输出信号执行工作过程为：

(1)初始状态下，当对外连接接口20作为串口时，由于所述电压检测电路11输出的控制信号为高电平，第二二极管D2反向截止，此时，第二电源V2向电容C1充电，所述场效应管Q1的栅极G为高电平，栅极G和源极S之间导通，从而漏极D和源极S之间导通，此时漏极D输出低电平信号，即所述延时电路13的输出信号为低电平信号；

(2)初始状态下，当对外连接接口20作为以太网口时，由于所述电压检测电路11输出的控制信号为低电平，所述场效应管Q1的栅极G为低电平，栅极G和源极S之间断开，从而漏极D和源极S之间不导通，此时漏极D输出高电平信号，即所述延时电路13的输出信号为高电平信号；

(3)当RJ45接口连接的接口由串口切换到以太网口，虽然所述电压检测电路11输出的控制信号由高电平变成了低电平，但此时电容C1向外放电，使得所述场效应管的栅极G还能维持一段时间高电平，当前串口连接状态也可以得到延时保持；也就是，在电容C1放电完成之前，所述接口连接单元A1和所述串口连接单元B2之间仍然保持电连接；

(4)当RJ45接口连接的接口由以太网口切换到串口，虽然所述电压检测电路11输出的控制信号由低电平变成了高电平，但是此时需要向电容C1充电，在此过程中，所述延时电路13仍然输出低电平信号，直至充电完成，由此使得当前网口连接状态也可以得到延时保持；也就是，在电容C1充电完成之前，所述接口连接单元A1和所述网口连接单元B1之间仍然保持电连接；

在上述工作过程中所提及的电容C1的充电和放电时间根据系统设置要求由本领域普通技术人员选择不同取值的电容C1和第四电阻R4来确定，通常而言，在同一个RC延时电路13中，电容C1的充电时间比放电时间长。

由此可见，增加延时电路13后，在对外连接接口20进行网口和串口的更换时，不会立即进行通道切换，都需要经过一段时间延时，在延时过程中即使通道切换电路12接收到的控制信号进行了变化也不会立刻进行通道切换，从而避免了对外连接接口20受到外部干扰时可能查啊安生的误操作切换以及频繁误操作切换，保证了信号接收的正确性和的稳定性。

图10为本申请实施例提供的接口适配装置100的结构示意图。如图10所示，所述接口适配装置100包括接口适配电路10和对外连接口20。

本申请实施例提供的装置，根据对外连接接口20中两个区别引脚之间的电压值，自动与对外连接接口20进行匹配，判断出对外连接接口20当前作为串口或者以太网口，并根据判断结果控制对外连接接口与对应的外部电路处于导通状态，无需对内部的串口或者以太网口做出任何改变。

在本实用新型中的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“一侧”、“另一侧”、“一端”、“另一端”、“边”、“相对”、“四角”、“周边”、“‘口’字结构”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结构具有特定的方位、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。

在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“直接连接”、“间接连接”、“固定连接”、“安装”、“装配”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；术语“安装”、“连接”、“固定连接”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。

虽然本实用新型所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本实用新型而采用的实施方式，并非用以限定本实用新型。任何本实用新型所属领域内的技术人员，在不脱离本实用新型所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本实用新型的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定为准。

Claims (8)

1.一种接口适配电路，其特征在于，与对外连接接口相连，其中所述对外连接接口能够作为以太网口和串口使用，且，所述对外连接接口的8个引脚中有两个区别引脚，其中作为以太网口的对外连接接口的两个区别引脚之间的第一电压范围与作为串口的对外连接接口中两个区别引脚之间的第二电压范围不重叠；其中所述电路包括：

电压检测电路，与两个区别引脚相连，用于检测两个区别引脚之间的电压值，输出控制信号，其中所述控制信号用于指示所述对外连接接口当前作为以太网口或串口使用；

通道切换电路，与所述8个引脚和所述电压检测电路相连，用于根据所述控制信号，控制外部的网口连接电路和外部的串口连接电路中的一个与所述8个引脚之间处于导通状态。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电压检测电路包括双向二极管(D1)、光耦(U1)以及第一上拉电阻(R1)，其中：

所述双向二极管(D1)的负极与一个区别引脚连接，正极与所述光耦(U1)的正输入端连接；

所述光耦(U1)的负输入端与另一区别引脚连接，正输出端为所述电压检测电路的输出端，通过第一上拉电阻(R1)与第一电源(V1)连接，同时输出控制信号与所述通道切换电路的控制端连接，负输出端与地(GND)连接；

其中，所述双向二极管(D1)的导通电压大于所述第一电压范围中的最大值，且，小于或等于所述第二电压范围的最小值。

3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述通道切换电路包括接口连接单元、串口连接单元和网口连接单元；其中：

所述接口连接单元，具有第一连接端、第二连接端和控制端，其中第一连接端与所述8个引脚相连，第二连接端可切换地与所述串口连接单元和所述网口连接单元相连，所述控制端用于接收所述控制信号，其中所述接口连接单元用于根据所述控制信号，控制所述串口连接单元和所述网口连接单元中的一个与所述第二连接端处于导通状态；

所述串口连接单元，用于与外部的串口连接电路相连；

所述网口连接单元，用于与外部的网口连接电路相连。

4.根据权利要求1至3任一项所述的电路，其特征在于，所述电路还包括：

延时电路，一端与所述电压检测电路相连，另一端与所述通道切换电路相连，用于自接收到所述控制信号进行计时，在计时达到预设时长后，输出所述控制信号对应的切换信号，其中所述切换信号用于指示进行串口和以太网口之间的切换；

其中，所述通道切换电路，用于在外部的网口连接电路和外部的串口连接电路中的一个与所述8个引脚处于导通状态时，根据所述切换信号，控制外部的网口连接电路和外部的串口连接电路中的另一个与所述8个引脚处于导通状态。

5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述延时电路包括第二二极管(D2)、第二电阻(R2)、电容(C1)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)和场效应管(Q1)，其中：

所述第二二极管(D2)的负极与所述电压检测电路的输出端连接，正极通过第二电阻(R2)与场效应管(Q1)的栅极(G)连接，所述场效应管(Q1)的栅极(G)还经过所述电容(C1)与地(GND)连接且通过所述第四电阻(R4)与第二电源(V2)连接；所述场效应管(Q1)的漏极(D)为所述延时电路的输出端，且通过第三电阻(R3)与所述第二电源(V2)连接，所述场效应管(Q1)的源极(S)与地(GND)连接。

6.一种接口适配装置，其特征在于，包括如权利要求1至5任一项所述的电路和所述对外连接接口。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于：

在所述对外连接接口作为串口时，所述两个区别引脚中的一个区别引脚接地，另一个区别引脚用于串口的通信协议的信号传输；

在所述对外连接接口作为以太网口，所述两个区别引脚中的一个区别引脚用于信号传输的引脚，另一个区别引脚悬空或用于以太网口的通信协议的信号传输。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述对外连接接口为RJ45接口，两个区别引脚为RJ45接口的第5引脚和第6引脚。