TW201428484A - 電平轉換裝置 - Google Patents

Abstract

一種電平轉換裝置，包括一偵測模組，用於偵測串口輸入訊號，以判斷串口輸入訊號的類別並根據判斷結果輸出對應的控制訊號；一電路切換模組，包括邏輯控制引腳、輸入端、第一組輸出端及第二組輸出端，該邏輯控制引腳接收偵測模組發出的控制訊號，並使輸入端有選擇性地判斷將串口輸入訊號經第一組輸出端輸出或經第二組輸出端輸出。一RS232電平轉換模組，與電路切換模組第一組輸出端相連，用以將RS232串口訊號轉換為CMOS訊號並輸出至主機板串口控制器。

Description

電平轉換裝置

本發明係關於一種電平轉換裝置。

RS-232，亦稱標準埠，是最常用的串列通訊埠。在RS-232規範協定中定義了高電平的電壓範圍為+5到+12V之間；低電平的電壓範圍為-5到-12V之間。由於使用串口通訊的主機板或系統板卡的串口設備的工作電平通常為CMOS電平（+3.3V對應數位訊號為“1”的高電平；0V對應數位訊號為“0”的低電平），這樣，就必須在主機板或串口設備中設置電平轉換電路，使RS-232訊號與CMOS訊號相匹配。

然而，主機板及系統板卡的串口設備通常分別由不同的生產商生產，當系統板卡的串口設備中設置了電平轉換電路，而使用者卻無法從肉眼觀察得到，若RS-232串口訊號仍然從主機板或串口設備的串口輸入端輸入並傳輸，就使得一個測試系統中存在兩個以上電平轉換裝置，從而導致電平轉換失敗。

鑒於以上內容，有必要提供一種能準確、高效地實現電平轉換的電平轉換裝置。

一種電平轉換裝置，包括:

一偵測模組，用於偵測串口輸入訊號，以判斷串口輸入訊號的類別並根據判斷結果輸出對應的控制訊號；

一電路切換模組，包括邏輯控制引腳、輸入端、第一組輸出端及第二組輸出端，該邏輯控制引腳接收偵測模組發出的控制訊號，並使輸入端選擇性地將串口輸入訊號經第一輸出端輸出或經第二輸出端輸出；

一RS232電平轉換模組，與電路切換模組的第一組輸出端相連，用以將RS232串口訊號轉換為CMOS訊號並輸出至主機板串口控制器。

本發明的電平轉換裝置可對串口輸入訊號的電平值進行偵測處理，就可判斷出該串口輸入訊號屬於RS232訊號，還是已經過轉換的CMOS訊號，進而確定是否要經過RS232電平轉換模組對該串口輸入訊號進行轉換，這樣，就可以保證主機板的串口控制器接收到與其相匹配的CMOS訊號，確保了訊號傳輸的準確性。

10．．．電平轉換裝置

11．．．電路切換模組

12．．．偵測模組

13．．．RS232電平轉換模組

15．．．串口連接器

16．．．主機板串口控制器

U81．．．電平轉換晶片

U17、U18．．．切換晶片

U82、U83．．．比較器

U84．．．及閘

R1、R2．．．電阻

C1-C5．．．電容

圖1係本發明電平轉換裝置與主機板串口控制器及串口輸入端相配合的較佳實施例的方框示意圖。

圖2係本發明電平轉換裝置與主機板串口控制器及串口輸入端相配合的較佳實施例的電氣原理圖。

如圖1所示，本發明電平轉換裝置10的較佳實施例包括接收串口輸入訊號的電路切換模組11、偵測串口輸入訊號電平值的偵測模組12及RS232電平轉換模組13。該偵測模組12對串口輸入訊號的電平進行偵測並根據偵測結果輯電平訊號，並將邏輯電平訊號傳遞至電路切換模組11，該電路切換模組11根據接收到的邏輯電平訊號選擇性將串口輸入訊號傳輸至RS232電平轉換模組13或直接傳輸至主機板串口控制器16，當偵測模組12輸出的邏輯電平為高電平時，電路切換模組11將接收到的串口輸入訊號輸出至RS232電平轉換模組13，並經該RS232電平轉換模組13的轉換，向主機板串口控制器輸出與其相匹配的CMOS訊號；當偵測模組12輸出的邏輯電平為低電平時，電路切換模組11將接收到的串口輸入訊號直接輸出至主機板的串口控制器。

請繼續參考圖2，該串口輸入訊號由與主機板相連的串口連接器15接入，該串口連接器15具有8個訊號端1-8，即對應8路串口輸入訊號。

在本實施例中，偵測模組12包括比較器U82、比較器U83及及閘U84。電路切換模組11包括切換晶片U17和切換晶片U18。RS232電平轉換模組13包括電平轉換晶片U81。其中，偵測模組12的比較器U82、比較器U83及及閘U84的電源引腳VCC均接外部電源VCC，且地引腳接地。比較器U82的同相輸入端接5V電源，反相輸入端與串口連接器15相連；比較器U83的反相輸入端接-5V電源，同相輸入端與串口連接器15相連。比較器U82和比較器U83的輸出引腳分別和及閘U84的兩個輸入引腳相連，及閘U84的輸出引腳與電路切換模組11的切換晶片U17和切換晶片U18的邏輯控制引腳S相連。

切換晶片U17和切換晶片U18分別包括四個輸入端1A至4A、四個第一組輸出引腳1B1至4B1及四個第二組輸出引腳1B2至4B2，其中，該切換晶片U17及U18根據其控制引腳S所接收的電平訊號選擇性的連通輸入端1A至4A與第一組輸出引腳1 B1至4B1或者連通輸入端1A至4A與第二組輸出引腳1 B2至4B2。在本實施例中，切換晶片U17的輸入引腳1A至4A和切換晶片U18的輸入引腳1A至4A分別與串口連接器15的8個訊號端一一對應相連，切換晶片U17和切換晶片U18的使能控制引腳OE及接地引腳均接地，切換晶片U17和切換晶片U18的VCC引腳接外部電源VCC。切換晶片U17的第一組輸出引腳1 B1至4 B1與電平轉換晶片U81的第一組輸入引腳RIN1至引腳RIN4相連，切換晶片U18的第一組輸出引腳1 B1至引腳4 B1與電平轉換晶片U81的第一組輸入引腳RIN5及第二組輸入引腳DIN1至DIN3相連；切換晶片U17的第二組輸出引腳1 B2至引腳4 B2與電平轉換晶片U81的第一組輸出引腳ROUT1至ROUT4相連，切換晶片U18的第二組輸出引腳1 B2至4 B2與電平轉換晶片U81的第一組輸出引腳ROUT5及第二組輸出引腳DOUT1至引腳DOUT3相連。

電平轉換晶片U81的電源引腳VCC接3.3V電源且透過電容C1接地，該電平轉換晶片U81的電壓感測正引腳V+及電壓感測負引腳V－分別透過電容C2及電容C3接地；該電平轉換晶片U81的電容感測正引腳C1+與電容感測負引腳C1－之間連接電容C4，該電平轉換晶片的電容感測正引腳C2+與電容感測負引腳C2－之間連接電容C5；該電平轉換晶片U81的兩個轉換控制引腳FORCEOFF和FORCEON分別透過電阻R1和電阻R2與3.3V電源相連;該電平轉換晶片U81的接地引腳GND接地。該電平轉換晶片U81的輸出引腳ROUT1至ROUT5及DOUT1至DOUT3與主機板串口控制器16相連。

本實施例的工作原理如下：

串口連接器15接入8路串口輸入訊號，偵測模組12的比較器U82的反相輸入端及比較器U83的正相輸入端與串口連接器15的第3訊號端相連，以偵測串口訊號，當串口輸入訊號的電平值大於+5V時，則比較器U82輸出低電平，比較器U83輸出高電平，故及閘U84輸出低電平；當串口輸入訊號的電平值小於－5V時，則比較器U82輸出低電平，比較器U83輸出低電平，故及閘U84輸出低電平；若串口輸入訊號的電平值介於+5V至－5V之間時，則比較器U82輸出高電平，比較器U83輸出高電平，故及閘U84輸出高電平；由此可看，當串口輸入訊號為RS232訊號時，及閘U84輸出低電平；當串口輸入訊號為CMOS訊號時，及閘U84輸出高電平。故，由及閘U84輸出的邏輯訊號就可以得知串口輸入訊號的類型。

切換晶片U17和切換晶片U18的邏輯控制引腳S根據及閘U84發出的邏輯電平訊號，選擇串口輸入訊號的輸出途徑。由上述可見，當串口輸入訊號為RS232訊號時，及閘U84輸出低電平，則切換晶片U17和切換晶片U18的邏輯控制引腳S控制第一組輸出引腳1 B1至4 B1為工作的訊號輸出端，即將輸入引腳1A-4A與第一組輸出引腳1 B1至4 B1連通，串口輸入訊號傳遞至RS232電平轉換模組13的電平轉換晶片U81，並經電平轉換晶片U81的轉換輸出CMOS訊號傳遞至主機板串口控制器16；當串口輸入訊號為CMOS訊號時，及閘U84輸出高電平，則切換晶片U17和切換晶片U18的邏輯控制引腳S控制第二組輸出引腳1 B2至4 B2為工作狀態的訊號輸出端，即將輸入引腳1A-4A與第二組輸出引腳1 B2至4 B2連通，串口輸入訊號直接傳遞至主機板串口控制器16。如此設計，既方便RS232與CMOS訊號的電平轉換，還可以有效地保證了主機板串口控制器接收到與其相匹配的CMOS訊號，確保了訊號傳輸的準確性。

綜上所述，本發明確已符合發明專利的要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明的較佳實施方式，本發明的範圍並不以上述實施方式為限，舉凡熟悉本案技藝的人士援依本發明的精神所作的等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

10．．．電平轉換裝置

11．．．電路切換模組

12．．．偵測模組

13．．．RS232電平轉換模組

15．．．串口連接器

16．．．主機板串口控制器

Claims (4)

1. 一種電平轉換裝置，包括：
   一偵測模組，用於偵測串口輸入訊號，以判斷串口輸入訊號的類別並根據判斷結果輸出對應的控制訊號；
   一電路切換模組，包括邏輯控制引腳、輸入端、第一組輸出端及第二組輸出端，該邏輯控制引腳接收偵測模組發出的控制訊號，並使輸入端選擇性地將串口輸入訊號經第一輸出端輸出或經第二輸出端輸出；
   一RS232電平轉換模組，與電路切換模組的第一組輸出端相連，用以將RS232串口訊號轉換為CMOS訊號並輸出至主機板串口控制器。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電平轉換裝置，其中該偵測模組包括第一比較器、第二比較器及及閘，該第一比較器的同相輸入端接+5V電源，反相輸入端偵測串口輸入訊號；該第二比較器的反相輸入端接-5V電源，同相輸入端偵測串口輸入訊號；該兩個比較器的輸出端與該及閘的輸入端相連，該及閘的輸出端發出控制訊號並傳遞給電路切換模組的邏輯控制引腳。
3. 如申請專利範圍第2項所述之電平轉換裝置，其中該電路切換模組包括兩個電平切換晶片，每個切換晶片的使能引腳及接地引腳分別接地，該兩個切換晶片的電壓引腳接外部電源，每個切換晶片的輸入端包括四個接收串口輸入訊號的輸入引腳，每個切換晶片的第一組輸出端和第二組輸出端均包括四個輸出引腳，每個切換晶片的邏輯控制引腳接收偵測模組發出的控制訊號，當偵測模組發出的控制訊號為低電平時，串口輸入訊號經兩個切換晶片的第一組輸出端輸出至RS232電平轉換模組，當偵測模組發出的控制訊號為高電平時，串口輸入訊號經兩個切換晶片的第二組輸出端輸出至主機板串口控制器。
4. 如申請專利範圍第3項所述之電平轉換裝置，其中該RS232電平轉換模組包括一電平轉換晶片，該電平轉換晶片的電源引腳接3.3V電源且透過第一電容接地，該電平轉換晶片的電壓感測正引腳及電壓感測負引腳分別透過第二電容及第三電容接地，該電平轉換晶片的第一電容感測正引腳與第一電容感測負引腳之間連接第四電容，該電平轉換晶片的第二電容感測正引腳與第二電容感測負引腳之間連接第五電容；該電平轉換晶片的兩個轉換控制引腳分別透過第一電阻和第二電阻與3.3V電源相連，該電平轉換晶片的第一組輸入端的第一至第四引腳與該電路切換模組的第一切換晶片的第一組四個輸出引腳相連，該電平轉換晶片的第一組輸入端的第五引腳至第二組輸入端的第一至第三引腳與該電路切換模組的第二切換晶片的第一組四個輸出引腳相連；該電平轉換晶片的第一組輸出端的第一至第四引腳與主機板的串口控制器相連；該電平轉換晶片的第一組輸出端的第五引腳至第二組輸出端的第一至第三引腳與主機板的串口控制器相連，該電平轉換晶片的接地引腳接地。