专利名称：Usb和多种串口的转换设备及其实现方法
技术领域：
本发明属于串行通讯领域，涉及计算机常用的USB通讯以及电气类产品常用的RS232、RS485、RS422 通讯。
背景技术：
串行通讯是指数据信息按顺序逐位传送的通讯方式。按信息的传送方向，可分为单工、半双工和全双工三种；而又可以根据是否需要同步时钟，分为异步串行通讯和同步串行通讯。USB是Universal Serial BUS (通用串行总线)的缩写,是一个外部总线标准,用于规范计算机与外部设备的连接和通讯。USB接口使用半双工的差分信号进行通讯，支持设备的即插即用和热插拔功能，经历了多个版本的升级，是目前计算机上最常用的通讯接口
之一 ORS232、RS485、RS422是电气类产品中常用的异步串行通讯接口，其中RS232和RS422可以实现全双工的通讯模式，RS485和RS422的电气性能完全一样，主要区别是RS422有两对差分信号线，同时实现接收和发送数据，而RS485只有一对差分信号线，分时复用实现接收和发送数据。实现RS232通讯的最少连接包括RXD (接收数据)、TXD (发送数据)、SGND (信号地)。目前市场上存在类似产品，但不同时具备USB转RS232、USB转RS485、USB转RS422的功能，或者需要通过手工选择的方式实现功能的切换，这给使用者带来不小的麻烦。
发明内容
本发明通过增加逻辑模块(图1-2)和收发自动切换模块(图1-3)的方法，实现转换设备在不需要额外操作的情况下，同时具备USB转RS232、USB转RS485、USB转RS422的功能。逻辑模块(图1-2)至少能实现对RS232收发器(图1_4)的接收脚(RxOUT)、两个RS485收发器(图1-5和图1-6)的接收脚(RO)的逻辑与功能。收发自动切换模块(图1-3)和RS485收发器(图1_5)实现RS485串行通讯收发自动切换功能，参考实现电路如图3和图4所示。
图1:本发明的原理框图。图2 :—种具备逻辑模块(图1-2)功能的电路图。图3 :—种具有收发自动切换的RS485串行通讯电路图。
图4又一种具有收发自动切换的RS485串行通讯电路图。
图5一种USB收发器的电路图。
图6一种RS232收发器的电路图。
图7一种RS422收发器的电路图。
具体实施例方式本发明首先将收发自动切换模块(图1-3)和RS485收发器(图1_5)组合成具有收发自动切换功能的RS485收发电路，图3和图4是参考电路，其中RS485_RXD是接收脚，RS485_TXD是发送脚。收发自动切换的RS485收发电路也可以用其他的方法实现。USB收发器可以使用CP2102，如图5所示，其中RXD是接收脚，TXD是发送脚，也可以使用PL2303、FT2232、CP2104等USB收发器；RS232收发器可以使用SP3232，如图6所示，其中RS232_RXD是接收脚，RS232_TXD是发送脚，也可以使用MAX232等RS232收发器；为了和RS485收发器复用，RS422收发器使用两个RS485收发器，一个负责发射数据，另一个负责接收数据，如图7所示，其中RS422_RXD是接收脚，RS422_TXD是发送脚，RS422_TXD和RS485_TXD为同一个引脚。本转换设备在通电后，不进行数据传输时，USB收发器(图1-1)的发送脚(TXD)、RS232收发器(图1-4)的接收脚(RS232_RXD)、两个RS485收发器(图1-5和图1-6)的接收脚(RS485_RXD和RS422_RXD)都处于逻辑电平I (高电平)的状态，RS232收发器和两个RS485收发器的接收脚通过逻辑模块(图1-2)进行逻辑与运算，运算结果和USB收发器(图1-1)的接收脚(RXD)相连，图2 是实现逻辑与运算的一种电路，也可以通过其他形式的电路实现逻辑与运算。在进行USB到RS232、RS485、RS422的数据传输时，USB收发器的发送脚按异步串行通信的方式发送，经驱动电路后，与RS232收发器的发送脚(RS232_TXD)和RS485收发器的发送脚(RS485_TXD)(也即RS422收发器的发送脚)相连，分别转换成RS232电平和RS485电平输出；在进行RS232、RS485、RS422到USB的数据传输时，RS232收发器的接收脚(RxOUT)，RS485收发器的接收脚(RS485_RXD)，RS422收发器的接收脚(RS422_RXD)分时单个有效，经逻辑模块后，与USB收发器的接收脚(RXD)相连。
权利要求
1.一种USB和多种串口的转换设备，其特征在于在不需要额外操作的情况下，同时具备 USB 转 RS232、USB 转 RS485、USB 转 RS422 的功能。
2.根据权利要求1所述的转换设备，其特征在于通过增加逻辑模块(2)和收发自动切换模块(3)的方法来实现。
3.根据权利要求1所述的转换设备，应包括USB收发器(I)、逻辑模块(2)、收发自动切换模块(3)、RS232收发器(4)、两个RS485收发器(5和6)以及相应的接口器件。
4.根据权利要求3所述的两个RS485收发器(5和6)，其特征在于一个RS485收发器(5)实现收发功能，另一个RS485收发器(6)只实现接收功能；RS485收发器(5)的发送功能与RS485收发器(6)的接收功能组合成全双工的RS422串行通讯。
5.根据权利要求3所述的收发自动切换模块(3)和RS485收发器(5)，其特征在于RS485串行通讯可以实现收发自动切换功能。
6.根据权利要求3所述的RS232收发器(4)，应至少能实现RS232串行通讯的数据收发。
7.根据权利要求3所述的转换设备，其特征在于在通电后，不进行数据传输时，USB收发器(I)的发送脚(TXD)、RS232收发器(4)的接收脚(RxOUT )、两个RS485收发器(5和6)的接收脚(RO)都处于逻辑电平I (高电平)的状态。
8.根据权利要求3所述的逻辑模块(2)，应至少能实现对RS232收发器(4)的接收脚(RxOUT)、两个RS485收发器(5和6)的接收脚(RO)的逻辑与功能。
全文摘要
本发明涉及一种USB和多种串口的转换设备及其实现方法。转换设备包括USB收发器、逻辑模块、收发自动切换模块、RS232收发器、两个RS485收发器以及相应的接口器件，其中两个RS485收发器可以实现RS422收发器的功能；通过使用逻辑模块和收发自动切换模块，使本转换设备在不需要额外操作的情况下，同时具备USB转RS232、USB转RS485、USB转RS422的功能。
文档编号G06F13/40GK103034604SQ20111029285
公开日2013年4月10日 申请日期2011年10月6日 优先权日2011年10月6日
发明者朱正兴, 王娟 申请人:朱正兴, 王娟