多类串行数字接口智能转换模块.docx

多类串行数字接口智能转换模块技术领域本实用新型涉及多类串行数字接口的智能转换，尤其是涉及一种采用通用USB接口转换成其它各种工业控制，现场总线及电子元器件常用接口的转换，是一种通用的接口转换模块。背景技术在使用计算机编程控制智能仪器、监控现场总线网络、监控汽车总线网络和控制智能传感器网络时，由于普通个人台式计算机或笔记本计算机通常只具有USB接口，而CAN接口、RS232接口、RS485接口，I2C接口、SPI接口、LIN接口等是上述领域中常用的串行数字接口，它们不能与计算机直接连接，需要将这些类型的接口转换成USB接口才能实现数据的交互。在同一个总线网络中的设备和仪器也可能存在不同的接口类型，要实现数据的交互必须采用数据接口转换。目前，国内外的串行数字转换模块一般都是针对某种设备或仪器实现的其中两种串行数字接口的转换，接口的通信协议一般都是自定义或不公开的，是一种定制的串行接口转换模块，其功能和灵活性存在一定的局限性，用途也比较单一。目前市面上存在的一些串行转换模块如USB接口转RS232接口模块，USB接口转CAN接口模块等都只具有单一功能，不能灵活地运用到其它场合。实用新型内容本实用新型提出一种多类串行数字接口智能转换模块，它将现场总线网络、汽车控制网络、智能仪器和传感器网络以及电子元器件常用的串行数字接口集为一体并通过软件或硬件的方法能够实现其中任何两种串行数字接口的数据转换。它包括USB接口、CAN接口、RS232接口、RS485接口、SPI接口、I2C接口、LIN接口。从而实现了一种模块多种用途，方便灵活地进行串行数字接口的转换。为计算机编程控制智能仪器、监控现场总线网络、监控汽车总线网络、控制智能传感器网络和读写电子元器件提供了方便。接口的转换底层协议遵循各类串行数字接口协议，上层软件协议公开并为用户提供可编程接口。本实用新型采用了如下技术方案来实现：一种多类串行数字接口智能转换模块，其包括：用于控制各类串行数字接口转换的微控制器，USB接口电路，CAN电平转换及接口电路，RS232电平转换及接口电路，RS485电平转换及接口电路，SPI接口电路，I2C接口电路，LIN电平转换及接口电路。用于硬件选择接口转换类型的选择开关。微控制器根据硬件选择开关的选择或软件配置的选择决定模块对哪两种串行数字接口的数据进行转换，实时监控串行数据并将它转换成另一种接口类型的数据。微控制器中的固件程序支持在线升级，即用户在使用的过程中可以升级到新的版本或支持更多种串行数据类型的转换。其中，微处理器为低功耗、高速率的ARM内核单片机。其中，USB接口遵循USB2.0协议规范的全速速率并并向下兼容，CAN接口遵循CAN2.0B协议规范并向下兼容。其中，其它串行接口RS232,RS485,SPI,I2C,LIN符合其通用电平规范，通信协议公开并向用户提供编程接口和详细的函数使用说明。由于USB接口为普通个人计算机都具备的通用接口，因此本实用新型可以为计算机编程控制智能仪器、监控现场总线网络、监控汽车总线网络和控制智能传感器网络提供便利。其它串行数字类型相互间的转换也是工业控制，总线监控等常用到的接口，因此本实用新型具有使用灵活，功能丰富等优点。在教学，工业控制，智能传感器网络，汽车电子，通信等领域有广泛的运用。附图说明图1是本实用新型的结构示意图；图2是本实用新型的电路图。具体实施方式USB接口是个人台式计算机，工业计算机和个人笔记本计算机上都具备的一种串行数字接口，具有连接方便、支持热插拔、无需外接电源、传输速度高、功耗低等优点。CAN接口、RS232接口、RS485接口，I2C接口、SPI接口、LIN接口等是上述领域中常用的串行数字接口，但是它们不能与计算机直接连接，必须要通过一种通信转换设备才能做到是计算机与其它设备连接。除此之外，工业控制领域和现场总线领域中，属于不同通信网络的设备也可以要实现数据交互，比如，汽车中CAN总线网络和LIN总线网络中的设备的数据交换。工业控制中，CAN总线网络与RS485网络中的设备的数据交换。因此，本实用新型提供一种多类串行数字接口智能转换模块。如图1所示，该数据采集装置包括依次连接的SPI接口电路11、I2C接口电路12、LIN接口电路13、工作模式选择开关21、中央处理单元22、USB接口电路31、RS232接口电路32和RS485接口电路33。其工作原理：中央处理单元根据硬件或软件选择的通道监视需要转换的两类串行数字接口，比如：当选择为USB接口转CAN接口的时候，中央处理单元就会监视CAN总线上的数据和USB总线上的数据，当其中的某一个数据总线上有数据传入的时候，中央处理单元会自动将之转换成另一种串行数字通信的格式发送出去。由于本串行数字转换模块的USB为DEVICE设备，当它要向HOST设备传送数据的时候不能实现主动传输数据，必须要有HOST设备的数据请求才能发送，要做到数据的实时传输，本实用新型结合各种串行数字接口协议的具体内容在PC机上提供了编程接口函数，用户可以调用这些编程接口函数可以很简单地实现数据的实时传输。结合图2所示。芯片U1即为图1中中央处理单元22选用的芯片STM32F103，该芯片为意法半导体推出的CORTEX-M3内核的ARM芯片,它的最高时钟频率为72MHZ,内部集成了3个UART接口，一个USB控制器和一个CAN控制，还具有SPI和I2C接口，其中SPI接口的时钟频率最高可达18MHZ，UART的最高速率可达4Mbps，内部集成的USB控制器符合USB2.0全速通信协议，通信的最高速率可达18Mbps。CAN控制器满足CAN2.0B通信协议，最高通信速率可达1Mbps。USB接口采用全速通信协议的通信速率能达到18Mbps，当它转换其它类型串行数字接口的数据时，基本上不会存在任何通信瓶颈。其中，芯片U2和U4分别为MAXIM公司推出的RS232电平转换芯片MAX3232和RS485电平转换芯片MAX485。MAX3232为3.3V供电，其电平与中央处理控制器STM32F103的电平一致，MAX485为5V供电，但是它的输入电平能够与3.3V CMOS/TTL电平兼容，所以不需要电平转换即可直接连接。芯片U3和U5分别为MICROCHIP公司推出的CAN电平转换芯片MCP2551和LIN电平转换芯片MCP2021。MCP2551和MCP2021为5V供电，但是它的输入电平能够与3.3V CMOS/TTL电平兼容，所以不需要电平转换即可直接连接。综上，本实用新型提出的多类串行数字接口智能转换模块，具有安装方便、支持即