CN110858183A - 2入1出rs-232/rs-485自适应模块及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种2入1出RS‑232/RS‑485自适应模块及方法，包括单片机和外围输入输出电路；外围输入输出电路包括两个输入端、一个输出端以及两个隔离器件；两个输入端以及一个输出端都配有RS‑232与RS‑485接口，每个输入端以及输出端的RS‑232与RS‑485两种接口可任意使用，接入的两种信号只能二选一不可同时，两个输入端与单片机之间分别通过隔离器件连接，输出端与单片机之间无需隔离。本发明实现两台电脑或仪器同时读取一个仪器中数据，而这个仪器有且只单个串口，以低成本实现了对单RS‑232接口或RS‑485接口仪器的双读取，避免了为实现数据采集而更换仪器产生的巨大浪费，同时也为项目的开展争取了时间。
Description
技术领域
本发明属于计算机技术、通讯技术领域，具体而言，涉及一种2入1出RS-232/RS-485数据接口转换装置及自适应接口转换方法。
背景技术
计算机技术快速发展的今天，好多电脑都取消了RS-232接口，但在工业上，RS-232接口由于历史原因绝大多数带有通讯功能分仪器仪表设备，仍然配备RS-232接口。同时还有大量的老设备依然依靠RS-232在与外界通讯，而RS-485接口以其传输距离远被广泛应用。然而在数据采集过程中经常遇到如下问题：某个仪器只有一个接口RS-232或RS-485，而且原来的系统已经占用。如果再想从仪器上读取出数据，就不是一件容易的事。
众所周知、无论是在RS-232还是在RS-485总线上，都只能出现一个主站，其它都是从站(RS-232多数是一对一传输，偶尔有1对多)，无法实现多对1的传输。然而随着工业技术的发展，对产品的质量监控日趋重要，如果新上设备在设计时可以考虑，但如果在老设备上提取数据就存在以上提到的问题，一旦端口被占用就素手无策。市场上有那种1对多的硬件，就是主设备1个串口转出多个串口来，这个可以解决1对多问题，但解决不了多对1，也就是说，无法解决通过两台电脑或仪器“同时”读取一个仪器中数据，而这个仪器有且只单个串口(RS-232/RS-485)。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种2入1出RS-232/RS-485自适应模块及方法，解决在工业上原有设备进行数据采集，而仪器仅有的RS-232/RS-485接口已经被占用的问题，实现两台电脑或仪器“同时”读取一个仪器中数据，而这个仪器有且只单个串口(RS-232/RS-485)的情况。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明的技术方案之一是：一种2入1出RS-232/RS-485自适应模块，包括单片机和外围输入输出电路；所述外围输入输出电路包括两个输入端、一个输出端以及两个隔离器件；其中第一输入端包括RS-232接口、RS-485接口、USB接口以及与门，输入时所述RS-232接口、RS-485接口、USB接口低电平有效通过与门将输入信号送至所述单片机，USB接口可以直接连接电脑的USB口，同时给自适应模块供电；第二输入端包括RS-232接口、RS-485接口以及与门，输入时RS-232接口、RS-485接口低电平有效通过与门将输入信号送给所述单片机；输出端包括RS-232接口、RS-485接口以及与门；所述第一输入端采用5V供电，自适应模块通过2个DC/DC模块分别给所述第二输入端以及输出端供电，所述输出端与单片机共用电源；所述两个输入端与单片机之间分别通过隔离器件连接，所述输出端与单片机之间无需隔离。
依照本发明的一个方面，所述隔离器件采用高速专用三通道隔离器件，传输速率不低于115200bps。
本发明的技术方案之二是：一种2入1出RS-232/RS-485自适应方法，配置单片机和两个输入端以及一个输出端，所述两个输入端以及一个输出端都配有RS-232与RS-485接口，每个输入端以及输出端的RS-232与RS-485两种接口可任意使用，接入的两种信号只能二选一不可同时传输；单片机循环检测两个输入端哪个有输入信号，哪个先有输入信号则待接收一个完整的数据帧后，将该帧信息原封不动发往输出端，同时记录命令来源，此时若有另一个输入端也接收到信号，则将接收到的数据帧保存在缓冲区，等待输出端的数据返回，待输出端的数据返回完成一帧，则根据命令的来源将返回的信息原封不动返回出去；若此时已经有新的命令到来，则发送出去，同时记录命令来源如此反复。
依照本发明的一个方面，所有输入端与单片机连接都通过隔离器件。
依照本发明的一个方面，所述数据帧长度不大于255byte。
依照本发明的一个方面，所述单片机在判断一帧的结束，以及系统传输率是通过系统设置进行，通过指定端口通过设置程序进行；设置的内容包括：系统传输率：115200----300(共12个)；超时时间：10--2000ms；命令协议：Modbus协议(RTU)、Modbus协议(ASCII)、以回车换行结束、其它；如果命令协议是其它，当等待四个字节传输所需的时间内未接收到字符，认为一帧结束。
依照本发明的一个方面，所述单片机包括三个中断响应模块、定时模块、通讯组织模块以及协议解析模块；所述三个中断响应模块的结构相同，发送缓冲区待发送的数据，直至发送完成；接收传入的数据，有协议的根据协议判断一帧结束，而后通知主模块即通讯组织模块；所述定时模块负责判断超时，无协议时判断一帧结束；所述通讯组织模块是主模块，按顺序将入口接收的命令发送个出口，同时将有出口接收来的数据帧送往发送命令的入口；所述协议解析模块在有协议时负责解析一帧的结束。
由于采用上述方案，本发明的有益效果是：
本发明弥补了该类型产品的空白，以低成本实现了对单RS-232接口或RS-485接口仪器的双读取，避免了为实现数据采集而更换仪器产生的巨大浪费，同时也为项目的开展争取了时间。
附图说明
图1是本发明的电路结构逻辑框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参考图1，本发明自适应模块的电路结构为：
电源部分，因为本装置采用5V供电，直接给入口1供电(该端口可用USB直接)，系统通过2个DC/DC模块分别给入口2、以及出口供电(单片机与出口共用电源)。
入口1：入口1支持三种模式，RS-232/RS-485/USB(USB转232)，输入时因为是低电平有效通过一个与门将信号送给MCU，而USB转232则是通过SUSPEND信号决定是否将信号送出。
入口2：入口2支持二种模式，RS-232/RS-485，输入时因为是低电平有效通过一个与门将信号送给MCU。
所有入口信号与MCU连接都通过高速数字隔离芯片。
出口：出口与MCU公用一套电源，因此不需要隔离，接口形式与入口2相同。
输入输出三隔离，减少相互之间的干扰，隔离器件采用高速专用三通道隔离器件，确保传输速率不低于115200bps。
入口1、入口2以及出口都配有RS-232与RS-485端口，每个入口以及出口的两种接口可任意使用，接入什么信号就实现什么信号传输(信号只能二选一不可同时)，入口1还配备有USB转串口功能，可以直接连接电脑的USB口，同时给系统供电。
由上面可知本发明可实现接口转换，例如RS-232转RS-485、RS-485转RS-232、USB转RS-485、USB转RS-232等。
单片机MCU循环检测两个入口哪个有输入信号，哪个先来待接收一个完整的数据帧后，将该帧信息原封不动发往出口，同时记录命令来源，此时若有另一个入口也接收到信号，则将接收到的数据帧保存在缓冲区，等待出口的数据返回，待出口的数据返回完成一帧，则根据命令的来源将返回的信息原封不动返回出去。若此时已经有新的命令到来，则发送出去，同时记录命令来源如此反复。数据帧长度不大于255byte。
如何判断一帧的结束，以及系统传输率等这个是通过系统设置进行，通过指定端口通过设置程序进行。
设置的内容包括：
系统传输率：115200----300(共12个)
超时时间：10--2000ms
命令协议：Modbus协议(RTU)、Modbus协议(ASCII)、以回车换行结束、其它。
如果命令协议是其它，当等待四个字节传输所需的时间内未接收到字符，认为一帧结束。
系统包括三个中断响应模块、定时模块、通讯组织模块(主模块)、协议解析模块等组成。
三个中断响应模块：三个模块其结构相同，发送缓冲区待发送的数据，直至发送完成；接收传入的数据，有协议的根据协议判断一帧结束，而后通知主模块(无协议的由定时模块完成)。
定时模块：定是模块解决以下问题：判断超时；无协议时判断一帧结束。
通讯组织模块：通讯组织模块也就是主模块，由该模块按顺序将入口接收的命令发送个出口，同时将有出口接收来的数据帧送往发送命令的入口。
协议解析模块：负责解析一帧的结束(有协议时)。
系统设置通讯协议：
系统设置由入口1完成，系统上电端口波特率固定为：2400bps，并且系统发送请求信号“toSetup\r\n”等待回应时间为1.5秒，若无回应则系统进入工作状态。
若在1.5秒内系统收到“Setup\r\n”，则系统进入设置状态。接下来系统会以2400bps波特率接收设置指令：指导收到“StartWork\r\n”退出设置进入工作状态(或者重新上电)。
命令列表：
“？Protocol\r\n”--读取协议状态。
“？OverTime\r\n”--读取超时时间。
“？BaudRate\r\n”--读取波特率。
“＝Protocolxxxxxx\r\n”--写入协议状态。
“＝OverTimexxxxxx\r\n”--写入超时时间。
“＝BaudRatexxxxxx\r\n”--写入波特率。
其中：Protocol有四个值ModbusRTU，ModbusASCII、NewLine、None。
OverTime的取值范围：10--2000(单位毫秒)。
BaudRate的取值范围：115200、57600、38400、28800、19200、14400、9600、4800、2400、1200、600、300。
读取成功返回响应参数：如读取BaudRate，返回“9600\r\n”。
读取失败返回“Error\r\n”或无返回。
写入成功返回“OK\r\n”
写入失败返回“NG\r\n”或无返回。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本专利。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种2入1出RS-232/RS-485自适应模块，其特征在于：包括单片机和外围输入输出电路；所述外围输入输出电路包括两个输入端、一个输出端以及两个隔离器件；其中第一输入端包括RS-232接口、RS-485接口、USB接口以及与门，输入时所述RS-232接口、RS-485接口、USB接口低电平有效通过与门将输入信号送至所述单片机，USB接口可以直接连接电脑的USB口，同时给自适应模块供电；第二输入端包括RS-232接口、RS-485接口以及与门，输入时RS-232接口、RS-485接口低电平有效通过与门将输入信号送给所述单片机；输出端包括RS-232接口、RS-485接口以及与门；所述第一输入端采用5V供电，自适应模块通过2个DC/DC模块分别给所述第二输入端以及输出端供电，所述输出端与单片机共用电源；所述两个输入端与单片机之间分别通过隔离器件连接，所述输出端与单片机之间无需隔离。
2.根据权利要求1所述的2入1出RS-232/RS-485自适应模块，其特征在于：所述隔离器件采用高速专用三通道隔离器件，传输速率不低于115200bps。
3.一种2入1出RS-232/RS-485自适应方法，其特征在于：配置单片机和两个输入端以及一个输出端，所述两个输入端以及一个输出端都配有RS-232与RS-485接口，每个输入端以及输出端的RS-232与RS-485两种接口可任意使用，接入的两种信号只能二选一不可同时传输；单片机循环检测两个输入端哪个有输入信号，哪个先有输入信号则待接收一个完整的数据帧后，将该帧信息原封不动发往输出端，同时记录命令来源，此时若有另一个输入端也接收到信号，则将接收到的数据帧保存在缓冲区，等待输出端的数据返回，待输出端的数据返回完成一帧，则根据命令的来源将返回的信息原封不动返回出去；若此时已经有新的命令到来，则发送出去，同时记录命令来源如此反复。
4.根据权利要求3所述的2入1出RS-232/RS-485自适应方法，其特征在于：所有输入端与单片机连接都通过隔离器件。
5.根据权利要求3所述的2入1出RS-232/RS-485自适应方法，其特征在于：所述数据帧长度不大于255byte。
6.根据权利要求3所述的2入1出RS-232/RS-485自适应方法，其特征在于：所述单片机在判断一帧的结束，以及系统传输率是通过系统设置进行，通过指定端口通过设置程序进行；设置的内容包括：系统传输率：115200----300(共12个)；超时时间：10--2000ms；命令协议：Modbus协议(RTU)、Modbus协议(ASCII)、以回车换行结束、其它；如果命令协议是其它，当等待四个字节传输所需的时间内未接收到字符，认为一帧结束。
7.根据权利要求3所述的2入1出RS-232/RS-485自适应方法，其特征在于：所述单片机包括三个中断响应模块、定时模块、通讯组织模块以及协议解析模块；所述三个中断响应模块的结构相同，发送缓冲区待发送的数据，直至发送完成；接收传入的数据，有协议的根据协议判断一帧结束，而后通知主模块即通讯组织模块；所述定时模块负责判断超时，无协议时判断一帧结束；所述通讯组织模块是主模块，按顺序将入口接收的命令发送个出口，同时将有出口接收来的数据帧送往发送命令的入口；所述协议解析模块在有协议时负责解析一帧的结束。
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