一種rs-232串口的冗余電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于嵌入式設(shè)備硬件電路設(shè)計領(lǐng)域，具體涉及一種RS-232串口的冗余電路。
【背景技術(shù)】
[0002]目前的串口電路設(shè)計為:信號從中央處理器的UART串口接口發(fā)出，經(jīng)過RS-232串口芯片進行電平轉(zhuǎn)換以后，發(fā)送至串口連接器。以實現(xiàn)用戶通過串口和中央處理器進行通信的目的。
[0003]UART串口接口(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用異步收發(fā)傳輸器)是一種異步收發(fā)傳輸器。該總線雙向通信，可以實現(xiàn)全雙工傳輸和接收，廣泛應(yīng)用嵌入式硬件設(shè)計領(lǐng)域。具體表現(xiàn)為獨立的模塊化芯片，或作為集成于中央處理器中的周邊設(shè)備。UART—般和RS-232規(guī)格的標(biāo)準信號幅度變換芯片進行搭配，作為連接外部設(shè)備的接口，用于實現(xiàn)主機與輔助設(shè)備的通信。目前的UART串口模塊基本都集成在中央處理器中，而中央處理器屬于較為脆弱的直流低電壓電子芯片，其UART串口接口易受到外部電子，電磁干擾而導(dǎo)致?lián)p壞。
[0004]RS-232串口芯片位于中央處理器的UART接口和串口連接器之間，一般具有多個通訊通道，可供多路UART串口接口使用，對其信號幅度進行變換，使UART串口接口輸出的TTL/COMS電平信號轉(zhuǎn)換為客戶PC端串口接口能接受的RS232電平信號。
[0005]串口連接器是面向用戶的信號接口，一般以DB9或者RJ-45等外設(shè)接口形式存在于設(shè)備主板中，是設(shè)備中央處理器端和用戶控制端的連接點。
[0006]以目前的串口電路設(shè)計來看，一旦當(dāng)前通信串口接口因為各種原因損壞，則無法繼續(xù)對系統(tǒng)進行調(diào)試，必須更換新的中央處理器或者RS-232串口芯片才能繼續(xù)對系統(tǒng)進行調(diào)試。這樣的做法不僅費時費力，還會增加企業(yè)的成本支出。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種RS-232串口的冗余電路，包括具有UART串口接口模塊和GP1接口的中央處理器、串口連接器，還包括第一合路器、第二合路器、分配器、RS-232串口芯片、通道檢測電路；中央處理器的所有可用UART串口接口模塊分別連接到合路器;第一合路器、分配器、RS-232串口芯片順次連接，RS-232串口芯片的多路輸出均連接到第二個合路器和通道檢測電路;第二個合路器再連接到串口連接器;通道檢測電路分別連接到中央處理器的GP1接口和RS-232串口芯片的多路輸出接口。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計相比，本實用新型的優(yōu)點是:
[0009]I)本實用新型中，中央處理器端的所有可用的UART串口接口通過合路器合成一路UART串口信號，然后再通過一輸入多輸出分配器連接到RS-232芯片端，并且可以分配到任何的RS-232串口芯片的專用通道上，本實用新型最大可能的使用了中央處理器和RS-232串口芯片的數(shù)據(jù)通道，為串口通訊通道做出了多路備份，提高了設(shè)備串口接口使用率和硬件容錯率。
[0010]2)本實用新型中，在設(shè)備端與用戶端使用UART串口進行通訊，當(dāng)前通訊通道意外損壞時，如果是RS-232串口芯片當(dāng)前通道損壞，則設(shè)備端與用戶端完全可以不受影響的繼續(xù)通訊，如果是中央處理器端當(dāng)前UART串口接口損壞，不用設(shè)備返修或者現(xiàn)場更換中央處理器，可以直接切換UART通道即可恢復(fù)設(shè)備端與用戶端的串口通訊。此設(shè)計增加了設(shè)備穩(wěn)定性，降低了設(shè)備的返修率，節(jié)約了人力物力成本，并且解決了現(xiàn)場設(shè)備因串口損壞而無法進行調(diào)試的問題等等。
[0011]3)本實用新型中，無論產(chǎn)品設(shè)備在研發(fā)，生產(chǎn)，調(diào)試，檢測，維修等各個環(huán)節(jié)，只要是關(guān)于UART串口的故障或者問題，都可以使用本設(shè)計中的通道檢測電路對中央處理器的各個UART串口接口和RS-232串口芯片的各個通道進行檢測和維修。
[0012]4)本實用新型中，采用的合路器、分配器以及通道檢測電路不會改變串口通訊的數(shù)據(jù)和信號完整性，其效果與中央處理器端UART信號連接到RS-232芯片再連接到串口連接器的連接完全相同。
【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0014]本實用新型的設(shè)計構(gòu)思為:在中央處理器與串口連接器之間增加串口接口的冗余電路設(shè)計，可以在不改變串口原有功能的基礎(chǔ)上，利用目前中央處理器中集成的多UART串口接口以及RS-232串口芯片上未使用的串口通訊通道而設(shè)計串口冗余電路。在當(dāng)前通信UART串口接口因各種原因損壞的情況下，通過切換至其他正常工作的UART串口接口的方式，保持設(shè)備和用戶端的正常通信，在無需更換微處理器或者RS-232串口芯片的情況下保證繼續(xù)使用設(shè)備以及調(diào)試設(shè)備。目前絕大多數(shù)的中央處理器都集成了多個UART串口接口，因此本實用新型適用于所有擁有多UART串口接口處理器的設(shè)備。
[0015]本實用新型包括:中央處理器(包括其UART接口部分和GP1接口部分)、第一合路器、第二合路器、分配器、RS-232串口芯片、通道檢測電路、串口連接器。其中:
[0016]中央處理器的所有可用UART串口接口模塊分別連接到第一合路器;第一合路器連接到分配器;分配器連接到RS-232串口芯片;RS-232串口芯片的多路輸出分別連接到第二個合路器;第二個合路器連接通道檢測電路;通道檢測電路分別連接到中央處理器的GP1接口和串口連接器。
[0017]下面對各個部分分別進行介紹。
[0018]通過中央處理器的GP1接口控制通道檢測電路，可以實現(xiàn)對各個UART串口通道的檢測，從而實現(xiàn)切換UART通道的目的。中央處理器可采用集成了多UART串口接口配置并且擁有至少一個空余GP1接口的任意一款中央處理器，其負責(zé)串口數(shù)據(jù)的處理以及對通道檢測電路的控制。
[0019]第一個合路器由兩片多路輸入單路輸出的邏輯芯片組成，其輸入端與中央處理器的多路UART串口接口連接，并將中央處理器的多路UART串口信號轉(zhuǎn)化為一路串口信號由其輸出端發(fā)送至分配器。
[0020]分配器由兩片單路輸入多路輸出的邏輯芯片組成，其輸入端連接第一個合路器的輸出端，其輸出端連接到RS-232串口芯片的輸入端。分配器負責(zé)接收第一個合路器發(fā)送過來的串口通訊數(shù)據(jù)，并將該串口通訊數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為多路輸出發(fā)送至RS-232串口芯片。
[0021 ] RS-232串口芯片為常見多路輸入多路輸出串口芯片，其輸入端連接分配器的輸出端，其輸出端連接到通道檢測電路。RS-232串口芯片負責(zé)接收分配器多路輸入的串口數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)由設(shè)備端的TTL電平信號轉(zhuǎn)換為客戶PC端串口接口的CMOS電平信號，并將轉(zhuǎn)換完成的數(shù)據(jù)同時發(fā)送到第二個合路器以及通道檢測電路。
[0022]第二個合路器由兩片多路輸入單路輸出的邏輯芯片組成，其輸入端與RS-232串口芯片的多路COMS電平信號接口連接，并將RS-232串口芯片的多路COMS電平信號轉(zhuǎn)化為一路COMS電平信號由其輸出端發(fā)送至串口連接器。
[0023]通道檢測電路由一組低延遲低阻抗的電子開關(guān)芯片組成，其輸入端與RS-232串口芯片的輸出端連接，其控制端連接到中央處理器的GP1接口。通道檢測電路負責(zé)通過中央處理器的指令切換通訊通道，起到各路串口通訊通道檢測以及通道切換的作用。
[0024]本實用新型的工作原理是:
[0025]中央處理器可以通過內(nèi)部寄存器配置使用其集成的任意一個UART串口接口，所有中央處理器端的UART串口接口通過合路器合成一路UART串口信號，然后再通過一輸入多輸出的分配器連接到RS-232串口芯片，并且可以分配到任何的RS-232串口芯片的信號輸入專用通道上；同樣，在RS-232串口芯片的輸出端，多路輸出信號是通過第二個合路器轉(zhuǎn)換為一路串口信號連接到串口連接器，這樣就能實現(xiàn)中央處理器的任意UART串口接口和RS-232芯片任意通道都能夠連接到最終的用戶端口，可以實現(xiàn)通道的任意選擇和組合。
【主權(quán)項】
1.一種RS-232串口的冗余電路，包括具有UART串口接口模塊和GP1接口的中央處理器、串口連接器，其特征在于:還包括第一合路器、第二合路器、分配器、RS-232串口芯片、通道檢測電路；中央處理器的所有可用UART串口接口模塊分別連接到合路器;第一合路器、分配器、RS-232串口芯片順次連接，RS-232串口芯片的多路輸出均連接到第二個合路器和通道檢測電路;第二個合路器再連接到串口連接器;通道檢測電路分別連接到中央處理器的GP1接口和RS-232串口芯片的多路輸出接口。
【專利摘要】本實用新型公開了一種RS-232串口的冗余電路，包括具有UART串口接口模塊和GPIO接口的中央處理器、串口連接器，還包括第一合路器、第二合路器、分配器、RS-232串口芯片、通道檢測電路；中央處理器的所有可用UART串口接口模塊分別連接到合路器；第一合路器、分配器、RS-232串口芯片順次連接，RS-232串口芯片的多路輸出均連接到第二個合路器和通道檢測電路；第二個合路器再連接到串口連接器；通道檢測電路分別連接到中央處理器的GPIO接口和RS-232串口芯片的多路輸出接口。本實用新型最大可能的使用了中央處理器和RS-232串口芯片的數(shù)據(jù)通道，為串口通訊通道做出了多路備份，提高了設(shè)備串口接口使用率和硬件容錯率。
【IPC分類】G06F13/38
【公開號】CN205318374
【申請?zhí)枴緾N201620000698
【發(fā)明人】凃立維
【申請人】成都衛(wèi)士通信息產(chǎn)業(yè)股份有限公司
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年1月4日