CN2833681Y - 支持rs232和usb双界面的hart接口 - Google Patents

支持rs232和usb双界面的hart接口 Download PDF

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张启华
沈学军
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Abstract

本实用新型公开了一种支持RS232和USB双界面的HART接口，包括主控CPU、电源稳压切换电路、HART电平转换、整形和滤波电路、变压器或者光电隔离电路和HART信号的调制和解调电路。还同时包括RS232接口和USB接口，系统可根据设定选择RS232接口或者USB接口与HART总线进行通信；RS232接口和USB接口与主控CPU相连并进行双向数据交换；HART接口通过变压器或光电隔离，整形和滤波电路，电平转换电路后，进行HART信号的调制和解调，再与CPU进行连接，并进行双向数据交换。它可以在具备USB接口或仅有RS232接口的计算机上使用，因此具备很大的应用价值。

Description

支持RS232和USB双界面的HART接口
技术领域
本实用新型涉及工业现场总线，尤其是一种用于工业现场总线的RS232和USB双界面HART接口。
背景技术
随着计算机技术的发展，USB接口将最终取代RS232接口，在工业应用领域此替代的过程会比商业、办公领域的过程会更长一些。在HART现场总线领域，已经有单独的RS232或者USB的HART转换接口，但是还没有既具备RS232又具备USB的HART接口。
发明内容
本实用新型是要提供一种既具备RS232又具备USB的HART接口，它可以在具备USB接口的计算机上使用，也可以在仅有232接口的计算机上使用，它可以自动侦测用户使用的界面，如果用户将这种接口同时连接计算机，此接口可以按照设定的优先级自动采用RS232或者USB接口。
本实用新型是这样实现的：一种支持RS232和USB双界面的HART接口，包括主控CPU、电源稳压切换电路、HART信号的调制和解调、HART电平转换、整形和滤波电路、变压器或者光电隔离电路。还同时包括RS232接口和USB接口，系统可根据设定选择RS232接口或者USB接口与HART总线进行通信；RS232接口和USB接口与主控CPU相连并进行双向数据交换；HART总线接口通过变压器或光电隔离，整形和滤波电路，电平转换电路后，进行HART信号的调制和解调，再与CPU进行连接，并进行双向数据交换；电源稳压切换电路通过RS232接口或者USB接口，获取所需电源，并分别给主控CPU、HART电平转换、整形和滤波电路、变压器或光电隔离电路和HART信号的调制和解调供电。
电源稳压和切换电路，一旦侦测到RS232接口就采用串口窃电，即从RS232数据和控制线中取电；侦测到USB接口就采用USB的电源；RS232接口和USB接口同时连接，则根据设定采用其中的一个供电，设定方式可以采用跳线或者软件设定。
RS232界面与主控CPU之间为串行接口。USB界面与主控CPU之间的接口为串行或者并行接口。
HART接口为符合HART现场总线标准的接口。
主控CPU可以为8位、16位或者32位微处理器。
本实用新型的支持RS232和USB双界面的HART接口，其主控CPU可以通过协议转换实现HART协议和其他通讯协议的转换。
本实用新型既具备RS232又具备USB的HART接口，它可以在具备USB接口的计算机上使用，也可以在仅有RS232接口的计算机上使用，它可以自动侦测用户使用的界面，如果用户将这种接口同时连接计算机，此接口可以按照设定的优先级自动采用RS232或者USB接口。这种HART接口具备很大的应用价值，能给用户提供极大的便利。
附图说明
图1是本实用新型系统示意图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施例对本实用新型作进一步的说明。
如图1所示，一种支持RS232和USB双界面的HART接口，包括主控CPU、电源稳压切换电路、HART电平转换、整形和滤波电路、变压器或者光电隔离电路。还同时包括RS232接口和USB接口，系统可根据设定选择RS232接口或者USB接口与HART总线进行通信；RS232接口和USB接口与主控CPU相连并进行双向数据交换；HART总线接口通过变压器或光电隔离，整形和滤波电路，电平转换电路后，进行HART信号的调制和解调，再与CPU进行连接，并进行双向数据交换；电源稳压切换电路通过RS232接口或者USB接口，获取所需电源，并分别给主控CPU、HART电平转换、整形和滤波电路、变压器或光电隔离电路和HART信号的调制和解调供电。
RS232界面与主控CPU之间为串行接口。USB界面与主控CPU之间的接口为串行或者并行接口。HART接口为符合HART现场总线标准的接口。
本实用新型可以将RS232接口和USB接口信号转换成标准的HART总线信号，即1200波特率的BELL 202频移键控信号，1200Hz调制为逻辑1，2200Hz调制为逻辑0。USB界面通过USB接口芯片将USB总线信号转换成串行或并行接口信号与主控CPU连接；RS232界面通过RS232接口芯片或者分立原件进行电平转换，与CPU的异步通讯接口连接。接口上电后，主控CPU就动态的检查RS232和USB界面的状态，如果USB界面的电源供电电压正常或者USB接口通信正常，那么接口就判断USB界面已经连接；RS232接口采用串口窃电的方式对本接口进行供电，即采用RS232接口的RTS、DTR和TXD信号经过整流和稳压之后给接口供电。如果主控CPU检测到有串口供电或者RS232接口通信正常那么接口就判断RS232界面已经连接。接口可以自动判断使用USB界面或者RS232界面。如果只有USB界面或者RS232界面连接，那么接口就使用此界面；如果USB和RS232界面同时连接，接口就根据设定，选择其中的一个界面。设定方式可以采用跳线或者软件设定。
主控CPU可以为8位、16位或者32位微处理器。它分别为USB、RS232和HART建立缓冲区，如果当前选用USB接口，那么从USB界面接收到的数据就存放到USB缓冲区，只要USB缓冲区有数据，那么主控CPU就会将缓冲区的内容发送至HART，从HART接口接收的数据存放到HART缓冲区，只要HART缓冲区有数据，主控CPU就会将此缓冲区的数据发送至USB界面；针对RS232界面的数据流程也同USB界面一致。
实施例
主控CPU采用ATMEL MEGA162双串口RISC CPU，其中内置了16K FLASH，1K RAM和512BYTE EEPROM，采用内置看门狗。RS232接口采用简单的三极管电平转换电路和稳压管限压电路组成，与CPU的一个串口连接；USB接口采用FTDI公司的FT245BM接口芯片，与CPU的并行数据接口连接；HART调制和解调芯片采用SMAR公司的HT2012，它与CPU的一个串口连接，HART滤波和整形电路采用运算放大器电路，采用变压器隔离方式实现HART总线和内部电路的隔离。CPU通过跳线判断是采用USB接口供电还是RS232接口供电(在同时连接的情况下)，通过MOS管切换供电，再经过国家半导体公司的LM1117稳压模块给接口的电路供电。

Claims (7)

1.一种支持RS232和USB双界面的HART接口，包括主控CPU、电源稳压切换电路、HART电平转换、整形和滤波电路、变压器或者光电隔离电路和HART信号的调制和解调电路，其特征在于，还同时具有RS232接口和USB接口，系统可根据设定选择RS232接口或者USB接口与HART总线进行通信；RS232接口和USB接口与主控CPU相连并进行双向数据交换；HART总线接口通过变压器或光电隔离，整形和滤波电路，电平转换电路后，进行HART信号的调制和解调，再与CPU进行连接，并进行双向数据交换；电源稳压切换电路通过RS232接口或者USB接口，获取所需电源，并分别给主控CPU、HART电平转换、整形和滤波电路、变压器或光电隔离电路和HART信号的调制和解调供电。
2.根据权利要求1所述的支持RS232和USB双界面的HART接口，其特征在于，所述电源稳压和切换电路，一旦侦测到RS232接口就采用串口窃电，即从RS232数据和控制线中取电；侦测到USB接口就采用USB的电源；RS232接口和USB接口同时连接，则根据设定采用其中的一个供电，设定方式可以采用跳线或者软件设定。
3.根据权利要求1所述的支持RS232和USB双界面的HART接口，其特征在于，所述RS232界面与主控CPU之间为串行接口。
4.根据权利要求1所述的支持RS232和USB双界面的HART接口，其特征在于，所述USB界面与主控CPU之间的接口为串行或者并行接口。
5.根据权利要求1所述的支持RS232和USB双界面的HART接口，其特征在于，所述HART接口为符合HART现场总线标准的接口。
6.根据权利要求1所述的支持RS232和USB双界面的HART接口，其特征在于，所述主控CPU可以为8位、16位或者32位微处理器。
7.根据权利要求1所述的支持RS232和USB双界面的HART接口，其特征在于，所述主控CPU可以通过协议转换实现HART协议和其他通讯协议的转换。
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