一种通信类型自动识别与切换装置及方法与流程

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种通信类型自动识别与切换装置及方法。

背景技术

can与uart为标准通信协议，其相应的can接口、uart接口均已广泛应用于各类电子产品。而各个厂商在设计产品时，有的产品配置了can通信接口，有的配置了uart通信接口，或者同时配置can和uart两种通信接口。

如果a产品配置can接口，b产品配置uart接口，要实现a产品与b产品通信，则必须将a输出的can信号转换成uart信号，再传输到b产品，a与b之间增加can与uart信号转换器，反之亦然。

如果产品同配置can接口和uart接口，则需增加了成本，增大了产品的体积，不利于产品的小型化。

因此，现有技术有待进一步改进。

技术实现要素：

本发明提供一种通信类型自动识别与切换装置及方法，旨在解决现有技术中的缺陷，实现一个接口既可连接can通信也可连接uart接口，can接口与uart接口通信无需中间转换电路。

为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：

本发明一方面提供一种通信类型自动识别与切换装置，包括：

通信接口模块、通信切换模块、第一通信模块、第二通信模块、通信类型判断模块、信号选通模块、信号处理模块、信号采样模块；

所述通信接口模块，兼容第一信类型、第二通信类型，且至少一个引脚被第一通信类型、第二通信类型中的通信信号复用；

所述通信切换模块，用于根据通信类型判断模块识别的通信类型将通信接口模块的信号连接至第一通信模块或者第二通信模块；

所述第一通信模块，用于对第一通信信号进行解析；

所述第二通信模块，用于对第二通信信号进行解析；

所述通信类型判断模块，用于对通信类型进行识别并控制通信切换模块，控制信号选通模块；

所述信号选通模块，用于将所述通信接口模块的通信信号连接至信号处理模块；

所述信号处理模块，用于对通信信号进行处理；

所述信号采样模块，用于对所述述信号处理模块输出的信号进行采样；

其中，所述通信切换模块与所述通信接口模块、所述第一通信模块、所述第二通信模块、所述通信类型判断模块连接，所述通信类型判断模块与所述信号选通模块、所述信号采样模块连接，所述信号采样模块与所述信号处理模块连接，所述信号选通模块与所述信号处理模块、所述通信接口模块连接。

具体地，所述通信接口模块兼容can信号、uart信号，第一引脚被can信号的低位数据线can_l、uart信号的接收信号rx复用，第二引脚被can信号的高位数据线can_h、uart信号的发送信号tx信号复用。

具体地，所述第一通信模块为can模块，所述第二通信模块为uart模块；所述信号选通模块具有第一信号输入端以及与所述第一信号输入端对应的第一信号输出端、第二信号输入端以及与所述第二信号输入端对应的第二信号输出端。

具体地，所述通信切换模块由至少一个切换开关组成，所述切换开关包含第一动端、第二动端，以及公共固定端，所述公共固定端与所述通信接口模块连接，所述第一动端与所述第一通信模块连接，所述第一动端与所述第二通信模块连接，所述公共固定端联通的动端由所述通信类型判断模块控制。

具体地，所述通信处理模块由第一限压整流电路、第二限压整流电路组成，所述第一限压整流电路包括第一二极管、第二二极管，所述第一二极管的负极与系统电源正极连接，正极与所述第二二极管的负极连接，所述第二二极管的正极与所述信号选通模块的第一信号输出端连接，所述第一二极管、第二二极管的公共端与所述信号采样模块的第一采样口连接；所述第二限压整流电路包括第三二极管、第四二极管，所述第三二极管的负极与系统电源正极连接，正极与所述第四二极管的负极连接，所述第四二极管的正极与所述信号选通模块的第二信号输出端连接，所述第三二极管、第四二极管的公共端与所述信号采样模块的第二采样口连接。

进一步地，所述通信类型判断模块还与人机交互模块连接，所述人机交互模块用于显示通信接口模块未连接或者故障信息。

本发明另一方面提供一种通信类型自动识别与切换方法，包括：

步骤1、通信类型判断模块控制所述信号选通模块将所述通信接口模块的通信信号连接至信号处理模块。

步骤2、通信类型判断模块读取所述信号处理模块的输出值。

步骤3、通信类型判断模块判断所述通信接口模块连接的通信类型。

步骤4、通信类型判断模块根据通信类型控制通信切换模块将通信接口模块的信号连接至第一通信模块或者第二通信模块，并控制所述信号选通模块将所述通信接口模块的通信信号与信号处理模块断开。

具体地，所述步骤3包括如下步骤：

步骤31、对第一采样口的最大采样值、第一采样口的最小采样值、第二采样口的最大采样值、第二采样口的最小值采样值分别求其平均值。

步骤32、判断第一条件是否成立，是则判断所述为通信接口连接的通信类型为uart信号，否则进入下一步，所述第一条件为：

v1min≥vrxmin-vf，且v1min+v2max≥vrxmin+vtxmin-2vf，

其中，vrxmin为uart信号接收信号的最低电平值，vtxmin为uart发送信号的高电平最低电平值，vf为第二二极管d2、第四二极管d4的正向压降。

步骤33、判断第二条件是否成立，是则判断所述通信接口模块连接的通信类型为can信号，否则进入下一步，所述第二条件为：

采样极值数组中是否有任意一组满足：

vlmin-vf<v2min(i)≤vlmax-vf，

vlmin+vhmin-2vf<v1min(i)+v2min(i)<vlmax+vhmax-2vf。

其中，vlmin表示can信号显性时低位数据线的最低电平值，vlmax表示can信号显性时低位数据线的最高电平值，vhmin表示can信号隐形时高位数据线的最低电平值，vhmax表示can信号隐形时高位数据线的最高电平值。

步骤34、判断所述通信接口模块未连接或接口故障。

本发明的有益效果在于：本发明通过对通信接口模块连接的can或uart信号进行处理，通过软件算法来判定通信接口模块连接的是哪一类通信类型，从而达到自动识别与切换通信类型的目的，实现了一个接口既可连接can通信也可连接uart接口，can接口与uart接口通信无需中间转换电路，节约了成本，提高了产品竞争力。

附图说明

图1是本发明的通信类型自动识别与切换装置的结构示意图；

图2是本发明的通信切换模块的结构示意图；

图3是本发明的通信处理模块的结构示意图；

图4是本发明的通信类型自动识别与切换装置的另一结构示意图；

图5是本发明的通信类型自动识别与切换方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图具体阐明本发明的实施方式，附图仅供参考和说明使用，不构成对本发明专利保护范围的限制。

如图1所示，本发明提供一种通信类型自动识别与切换装置，包括通信接口模块、通信切换模块、第一通信模块、第二通信模块、通信类型判断模块、信号选通模块、信号处理模块、信号采样模块；

所述通信接口模块，兼容第一信类型、第二通信类型，且至少一个引脚被第一通信类型、第二通信类型中的通信信号复用；

所述通信切换模块，用于根据通信类型判断模块识别的通信类型将通信接口模块的信号连接至第一通信模块或者第二通信模块；

所述第一通信模块，用于对第一通信信号进行解析；

所述第二通信模块，用于对第二通信信号进行解析；

所述通信类型判断模块，用于对通信类型进行识别并控制通信切换模块，控制信号选通模块；

所述信号选通模块，用于将所述通信接口模块的通信信号连接至信号处理模块；

所述信号处理模块，用于对通信信号进行处理；

所述信号采样模块，用于对所述述信号处理模块输出的信号进行采样；

其中，所述通信切换模块与所述通信接口模块、所述第一通信模块、所述第二通信模块、所述通信类型判断模块连接，所述通信类型判断模块与所述信号选通模块、所述信号采样模块连接，所述信号采样模块与所述信号处理模块连接，所述信号选通模块与所述信号处理模块、所述通信接口模块连接。

在本发明的一个实施例中，所述通信接口模块兼容can信号、uart信号，第一引脚被can信号的低位数据线can_l、uart信号的接收信号rx复用，第二引脚被can信号的高位数据线can_h、uart信号的发送信号tx信号复用。

在本发明的的一个实施例中，所述第一通信模块为can模块，所述第二通信模块为uart模块；所述信号选通模块具有第一信号输入端s_in1以及与所述第一信号输入端s_in1对应的第一信号输出端s_out1、第二信号输入端s_in2以及与所述第二信号输入端s_in2对应的第二信号输出端s_out2。

如图2所示，在本发明的一个实施例中，所述通信切换模块由至少一个切换开关组成，所述切换开关包含第一动端1、第二动端2，以及公共固定端3，还包括与所述通信类型判断模块通讯的通讯端(图中未示出)。

所述公共固定端3与所述通信接口模块连接，所述第一动端1与所述第一通信模块连接，所述第一动端2与所述第二通信模块连接，所述公共固定端3联通的动端由所述通信类型判断模块控制。起始时，所述公共固定端3默认连接至所述第一动端1。

如图3所示，在本发明的一个实施例中，所述通信处理模块由第一限压整流电路、第二限压整流电路组成，所述第一限压整流电路包括第一二极管d1、第二二极管d2，所述第一二极管d1的负极与系统电源vcc正极连接，正极与所述第二二极管d2的负极连接，所述第二二极管d2的正极与所述信号选通模块的第一信号输出端g_out1连接，所述第一二极管d1、第二二极管d2的公共端与所述信号采样模块的第一采样口ad1连接；所述第二限压整流电路包括第三二极管d3、第四二极管d4，所述第三二极管d3的负极与系统电源vcc正极连接，正极与所述第四二极管d4的负极连接，所述第四二极管d4的正极与所述信号选通模块的第二信号输出端g_out2连接，所述第三二极管d3、第四二极管d4的公共端与所述信号采样模块的第二采样口ad2连接。

第一二极管d1、第三二极管d3能将uart的负压信号进行隔离，让第一采样口ad1、第二采样ad2的电压不低于-0.3v；第二二极管d2、第四二极管d4能将uart的高于系统电源vcc(例如5v)的信号限制在vcc+vf(vf为第二二极管d2的正向压降，例如0.5v)，从而保证经过所述信号处理模块输出的信号在所述通信类型判断模块的工作范围内。

在本发明的的一个实施例中，所述信号采样模块由第一采样口ad1、第二采样口ad2组成，所述第一采样口ad1与所述第一限压整流电路的输出端r_out1连接，所述第二采样口ad2与所述第二限压整流电路的输出端r_out2连接。

如图4所示，在本发明的一个实施例中，所述通信类型判断模块还与人机交互模块连接，所述人机交互模块用于显示通信接口模块未连接或者故障信息。

如图5所示，本发明的通信类型自动识别与切换方法如下：

步骤1、通信类型判断模块控制所述信号选通模块将所述通信接口模块的通信信号连接至信号处理模块。

步骤2、通信类型判断模块读取所述信号处理模块的输出值。

在本实施例中，信号采样模块对第一采样口ad1在周期t(例如1ms)内采样n次(例如100次)，得到n个(例如100个)采样信号s1(k)(k＝1,2,3…n)，并在这n个(例如100个)采样信号s1(k)中取最大采样值s1max、最小采样值s1min。

信号采样模块同时对第二采样口ad2在周期t(例如1ms)内采样n次(例如100次)，也得到n个(例如100个)采样信号s2(k)(k＝1,2,3…n)，并在这n个(例如100个)采样信号s2(k)中取最大采样值s2max、最小采样值s2min。

连续采样n个周期(例如10个)，并依次存储n个(例如10个)第一采样口ad1的最大采样值为v1max(i)(i＝1,2,…n)，以及n个(例如10个)第一采样口ad1的最小值采样值为v1min(i)(i＝1,2,…n)；n个(例如10个)第二采样口ad2的最大采样值为v2max(i)(i＝1,2,…n)，以及最小值采样值为v2min(i)(i＝1,2,…n)。

经过采样n个周期(例如10个)，共获得

v1max(1)、v1min(1)、v2max(1)、v2min(1)；

v1max(2)、v1min(2)、v2max(2)、v2min(2)；

v1max(3)、v1min(3)、v2max(3)、v2min(3)；

……

v1max(n)、v1min(n)、v2max(n)、v2min(n)；

共n组采样极值数组。

步骤3、通信类型判断模块判断所述通信接口模块连接的通信类型。

在本实施例中，包括如下步骤：

步骤31、对第一采样口ad1的最大采样值v1max(i)、第一采样口ad1的最小采样值v1min(i)、第二采样口ad2的最大采样值v2max(i)、第二采样口ad2的最小值采样值v2min(i)分别求其平均值。

第一采样口ad1的最大采样值平均值：v1max＝[(v1max(1)+v1max(2)+…+v1max(n)]/n；

第一采样口ad1的最小值采样平均值：v1min＝[(v1min(1)+v1min(2)+…+v1min(n)]/n；

第二采样口ad2的最大采样值平均值：v2max＝[(v2max(1)+v2max(2)+…+v2max(n)]/n；

第二采样口ad2的最小采样值平均值：v2min＝[(v2min(1)+v2min(2)+…+v2min(n)]/n。

步骤32、判断第一条件是否成立，是则判断所述为通信接口连接的通信类型为uart信号，否则进入下一步，所述第一条件为：

v1min≥vrxmin-vf，且v1min+v2max≥vrxmin+vtxmin-2vf，

其中，vrxmin为uart信号接收信号的最低电平值，vtxmin为uart发送信号的高电平最低电平值，vf为第二二极管d2、第四二极管d4的正向压降。

步骤33、判断第二条件是否成立，是则判断所述通信接口模块连接的通信类型为can信号，否则进入下一步，所述第二条件为：

采样极值数组中是否有任意一组满足：

vlmin-vf<v2min(i)≤vlmax-vf，

vlmin+vhmin-2vf<v1min(i)+v2min(i)<vlmax+vhmax-2vf。

其中，vlmin表示can信号显性时低位数据线的最低电平值，vlmax表示can信号显性时低位数据线的最高电平值，vhmin表示can信号隐形时高位数据线的最低电平值，vhmax表示can信号隐形时高位数据线的最高电平值。

步骤34、判断所述通信接口模块未连接或接口故障。

步骤4、通信类型判断模块根据通信类型控制通信切换模块将通信接口模块的信号连接至第一通信模块或者第二通信模块，并控制所述信号选通模块将所述通信接口模块的通信信号与信号处理模块断开。

以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例，不能以此来限定本发明的权利保护范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。