串口扩展模块的制作方法

1.本实用新型应用于串行通信设备技术领域，特别涉及一种串口扩展模块。


背景技术：

2.现有的usb转串口普遍是单通道的，在一些工业控制自动化、智能楼宇系统、仪器仪表输出采集和控制的应用环境中，需要一个usb转接多个串口的时候是无法满足需求的，只能通过使用多个usb转串口的方案来解决这以问题，但是这样以来就会有很多的usb转串口的线，在布线的时候会显得非常的凌乱，也会需要大量的usb接口，普通的工业电脑也是没有那么多的usb接口，市面上也有少许的一个usb转四个串口的产品，但是还是满足不来16通道，24通道，36通道等更多串口通道的应用，一个usb转四个串口还是会有一些局限性，无法满足现有的需求。
3.此外，目前市面上很多的usb转串口都是单通道的，在需要多通道使用的时候集成度不高，导致需要很多的usb转串口这样以来整体的体积就会变得很大，在需要多通道应用的时候需要使用多条转接线，而且电脑还需要增加相应的usb接口扩展器来扩展更多的usb接口，这样以来成本就会大幅度的增高，即使使用市面上现有的一个usb转俩个或者四个的转换器，转换器本身的价格就不低，在加上体积比较大综合的成本也会相对的增加了。
4.现有的产品模块使用的大部份是单一的ttl电平或者是单一的rs232电平的通讯方式，在使用的过程中会同时出现两种电平的串口模块，比如使用rs232电平的串口模块就无法与mcu的ttl电平串口进行通讯，用ttl电平的串口模块有无法与常规的仪器rs232电平的串口模块进行通讯，这样以来兼容性就会比较差。如能设计出一种结构简单、体积小、成本低廉并且兼容性高的串口扩展模块，则能够很好地解决上述问题。


技术实现要素：

5.本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种结构简单、体积小、成本低廉并且兼容性高的串口扩展模块。
6.本实用新型所采用的技术方案是：本实用新型包括电源模块、接口扩展模块以及若干个usb转串口模块，所述usb转串口模块连接有若干个转换模组；
7.所述电源模块将输入电压转换为各个模块所需要的工作电压，为各个模块提供稳定的电源电压；
8.所述接口扩展模块用于将一个usb接口扩展为多个usb接口，以及数据的处理；
9.所述usb转串口模块用于将一个usb接口扩展为多个串口；
10.所述转换模组用于将外部输入的信号转换为所述usb转串口模块能够处理的信号。
11.进一步地，所述转换模组包括第一电平转换模块和若干个第二电平转换模块，所述第一电平转换模块用于将外部输入的rs232信号转换为所述usb转串口模块能够处理的信号，所述第二电平转换模块用于将外部输入的5v或3.3v或1.8v的ttl信号转换为所述usb
转串口模块能够处理的信号。
12.进一步地，所述转换模组通过连接器与所述usb转串口模块电连接。
13.进一步地，所述串口扩展模块共设有四个所述usb转串口模块，每个所述usb转串口模块连接有四个所述转换模组，每个所述转换模组包括一个所述第一电平转换模块和四个所述第二电平转换模块。
14.进一步地，所述电源模块包括型号为mic29300
‑
3.3bu的电源芯片。
15.进一步地，所述接口扩展模块包括型号为usb2514bi
‑
aezg qfn36的usb高速集线器控制芯片。
16.进一步地，所述usb转串口模块包括型号为ft4232hl的usb转换芯片。
17.进一步地，所述第一电平转换模块包括型号为adm208的转换芯片，所述第二电平转换模块包括型号为sn74lvc2t45dct的转换芯片。
18.本实用新型的有益效果是：本实用新型进行了多通道设计，通过这种设计实现了将一个usb接口扩展出16个串口，解决了在需要多通道需求的环境中不再需要使用多条usb转串口的连接线，避免布线凌乱，很好地解决了工业控制自动化和智能楼宇系统等环境中需要多通道的usb转串口，并且可以兼容ttl电平通讯方式和rs232电平通讯方式，兼容性大大提高，适用于所有的多通道串口通讯设备，大大地降低了成本，缩小了整体体积，节省空间。
附图说明
19.图1是本实用新型的系统连接框图；
20.图2是所述电源模块的电路原理图；
21.图3是所述接口扩展模块的电路原理图；
22.图4是所述usb转串口模块的电路原理图；
23.图5是所述第一电平转换模块的电路原理图；
24.图6是所述第二电平转换模块的电路原理图。
具体实施方式
25.如图1至图6所示，在本实施例中，本实用新型包括电源模块1、接口扩展模块2以及若干个usb转串口模块3，所述usb转串口模块3连接有若干个转换模组；
26.所述电源模块1将输入电压转换为各个模块所需要的工作电压，为各个模块提供稳定的电源电压；
27.所述接口扩展模块2用于将一个第一usb接口扩展为多个第二usb接口，以及数据的处理；
28.所述usb转串口模块3用于将一个第二usb接口转换为多个串口；
29.所述转换模组用于将外部输入的信号转换为所述usb转串口模块3能够处理的信号。
30.在本实施例中，所述转换模组包括第一电平转换模块4和第二电平转换模块5，所述第一电平转换模块4用于将外部输入的rs232信号转换为所述usb转串口模块3能够处理的信号，所述第二电平转换模块5用于将外部输入的5v或3.3v或1.8v的ttl信号转换为所述
usb转串口模块3能够处理的信号。
31.在本实施例中，所述转换模组通过连接器与所述usb转串口模块3电连接。所述连接器为choose连接器，例如j36和j37这个两电平选择端子pin1脚和pin2脚短接就是连接所述第一电平转换模块4，选择pin2脚和pin3脚短接就是连接所述第二电平转换模块5。
32.在本实施例中，所述串口扩展模块共设有四个所述usb转串口模块3，每个所述usb转串口模块3连接有四个所述转换模组，每个所述转换模组包括一个所述第一电平转换模块4和四个所述第二电平转换模块5。
33.在本实施例中，所述电源模块1包括型号为mic29300
‑
3.3bu的电源芯片。
34.在本实施例中，所述接口扩展模块2包括型号为usb2514bi
‑
aezgqfn36的usb扩展芯片。其中，所述接口扩展模块2还包括晶振jz1，所述晶振jz1是一个24mhz的晶振为整个系统提供运行时钟信号，所述接口扩展模块2的端口01_uart_p，01_uart_n,（ch1）~ 04_uart_n，（ch1）~ 04_uart_p为扩展的四个usb通道，用于分别连接四个所述usb转串口模块3。所述接口扩展模块2还包括信号指示灯d1，所述信号指示灯d1在信号交互的时候来回闪烁。
35.在本实施例中，所述usb转串口模块3包括型号为ft4232hl的转换芯片。其中，ft4232hl芯片是将一个usb接口转换为四个串口，整个接口协议都固化在芯片的内部，无需外部编程，支持480m/s usb2.0的高速规范协议，可在各种工业标准的串口或并口进行配置。所述usb转串口模块3还包括一个24mz的晶振jz2为通道1到通道4提供独立的时钟。
36.在本实施例中，所述第一电平转换模块4包括型号为adm208的转换芯片，所述第二电平转换模块5包括型号为sn74lvc2t45dct的转换芯片。其中，adm208芯片是一个emi/emc兼容、
±
15kv保护、230kbps、rs
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232收发器，内置四个驱动器和四个接收器，一个adm208芯片可以将四个rs232电平接口转换成四个ttl电平通讯接口，四个所述第一电平转换模块4对应着ch0~ch16的rs232通讯电平通道。一个sn74lvc2t45dct芯片对应一路ttl通讯接口，j44是用于外部的输出电平电压选择，如果这里不做任何选择就是由外部输入的电压决定电平电压。16个所述第二电平转换模块5分别对应外部的ttl
‑
0到ttl
‑
16通道用于传输一些外部控制设备的通讯。
37.在本实施例中，本实用新型进行了多通道设计，通过这种设计实现了将一个usb接口转换出16个串口，解决了在需要多通道需求的环境中不再需要使用多条usb转串口的连接线，避免布线凌乱，很好地解决了工业控制自动化和智能楼宇系统等环境中需要多通道的usb转串口，并且可以兼容ttl电平通讯方式和rs232电平通讯方式，兼容性大大提高，适用于所有的多通道串口通讯设备，大大地降低了成本，缩小了整体体积，节省空间。