協議轉換器的製作方法

2023-11-08 05:43:17 1

專利名稱：協議轉換器的製作方法
技術領域：
協議轉換器技術領域[0001]本實用新型涉及協議轉換器，特別地涉及用於串口與I2C接口之間協議轉換的協議轉換器，屬於通信電子技術領域。
背景技術：
[0002]串行通信是計算機與外設或者計算機之間進行通信的一種常用通信方式，具體指的是在單根數據線上將數據一位一位地依次傳送。數據在發送過程中，每發送完一個再發送另一個，以此類推。接受數據時，每次從單根數據線上一位一位地依次接受，再把他們拼成一個完整的數據。在實際應用中，由於串行通信方式具有佔用通信線少、成本低廉等優點，所以在各種場景被廣泛應用。[0003]目前，在串行通信中，I2C (Inter-Integrated Circuit)總線是一種在器件之間進行近距離、非經常性的數據通信的較為常用的方式，其為雙向、兩線(SCL、SDA)、串行、多主控(multi-master)接口標準，具有總線仲裁機制，而其使用的接口協議為I2C總線協議，這與現有技術中廣泛使用的傳統串口(例如RS-232，RS-422，RS-485，等)在進行通信時存在問題，因為兩者所採用的協議不一致，不能實現互聯互通。這對於採用具有串口(例如，計算機，或者具有RJ45網口 -RS-232串口的交換設備，等)的通信設備來作為一端通信主體、 而採用具有I2C接口的通信設備來作為另一端通信主體的通信系統而言，需要使得兩者之間協議得以轉換的協議轉換器。發明內容[0004]本實用新型要解決的技術問題是提供一種協議轉換器，使得串口和I2C接口之間能夠進行可靠地數據通信。[0005]本實用新型是通過下述技術方案來實現的[0006]一種協議轉換器，設置在兩個待連接通信設備的串口和I2C接口之間，包括與所述串口連接的串口電壓轉換模塊、以及與所述I2C接口連接的協議處理模塊，所述串口電壓轉換模塊和協議處理模塊電信號連接，[0007]所述協議轉換器還包括緩啟動模塊，所述緩啟動模塊的輸出端與所述串口電壓轉換模塊及協議處理模塊的工作電源輸入端連接，所述緩啟動模塊的輸入端為外部設定電源提供端。[0008]進一步地，所述外部設定電源提供端為待連接通信設備I2C接口的電源取用引腳。[0009]進一步地，所述的緩啟動模塊包括串聯在外部設定電源提供端正極VCC和地之間的第一分壓電阻RlO和第二分壓電阻R11，並聯在所述第一分壓電阻RlO兩端的儲能電容 El,以及源極S和柵極G並聯在所述儲能電容El兩端的MOS管，所述MOS管的輸出漏級電壓Vd為所述緩啟動模塊的輸出端輸出電壓。[0010]其中，所述的緩啟動模塊還包括設置在外部輸入電源正極VCC和地之間的穩壓管D1。[0011]再進一步地，所述的緩啟動模塊的MOS管輸出的漏級D與地之間設置有濾波電路， 其中[0012]所述濾波電路為π型濾波器。[0013]進一步地，所述協議轉換器還包括復位模塊，所述復位模塊的復位端與所述協議處理模塊的復位端連接。[0014]進一步地，所述串口電壓轉換模塊和所述協議處理模塊為寬範圍工作電壓模塊。[0015]進一步地，所述串口電壓轉換模塊包括晶片SP3232EEA，所述協議處理模塊包括晶片 STM8S207C8 ；[0016]所述晶片SP3232EEA的TTL/CM0S驅動器輸入引腳10和TTL/CM0S接收器輸出引腳9分別與晶片STM8S207C8的串口數據輸出引腳11和串口數據輸入引腳10電信號連接。[0017]本實用新型還提供一種一種協議轉換器，設置在兩個待連接通信設備的RJ45網口和12C接口之間，包括網口-串口協議轉換器，串口 -I2C接口協議轉換器，以及緩啟動模塊，其中[0018]所述串口 -I2C接口協議轉換器，包括串口電壓轉換模塊、以及協議處理模塊，所述串口電壓轉換模塊和協議處理模塊電信號連接；所述協議處理模塊另一端與所述待連接通信設備的I2C接口連接；[0019]所述網口 -串口轉換器，其一端與所述待連接通信設備的RJ45網口連接，另一端與所述串口 -I2C接口轉換器的串口電壓轉換模塊連接；[0020]緩啟動模塊，所述緩啟動模塊的輸出端與所述網口 -串口轉換器、所述串口 -I2C 接口協議轉換器的工作電源輸入端連接，所述緩啟動模塊的輸入端為外部設定電源提供端。[0021]本實用新型具有如下顯著優點[0022](1)本實用新型實施例提供的協議轉換器能夠實現串口與I2C接口之間的協議轉換，拓展了串行通信過程中不同接口互聯互通的應用範圍；[0023](2)本實用新型實施例所提供的協議轉換器可以選擇寬電壓供電的器件，由此對於電源輸入的要求降低，整個協議轉換器的應用場景的範圍增大。兼容性高；[0024](3)本實用新型實施例所提供的協議轉換器設置有復位電路，增加了系統的可靠性；[0025](4)本實用新型實施例所提供的協議轉換器增加設置了緩啟動模塊，增加了系統的可靠性和穩定性。


[0026]圖1為本實用新型實施例一所述的協議轉換器的原理框圖；[0027]圖2為本實用新型實施例二所述的協議轉換器的原理圖；[0028]圖3為本實用新型實施例三所述的協議轉換器的原理圖。
具體實施方式
[0029]
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步地介紹，但不作為對本實用新型的限定。[0030] 實施例一[0031 ] 如圖1所示，一種協議轉換器，包括串口電壓轉換模塊，協議處理模塊，兩者電信號連接，其中[0032]所述串口電壓轉換模塊，與外部通信設備的串口連接，用於接收到串口數據後進行電平轉換，進一步地為將串口輸出的電平(例如，RS-232接口電平)轉換為TTL電平 (電晶體-電晶體邏輯電平)，然後輸入到協議處理模塊；所述串口電壓轉換模塊的串口數據輸入端與待連接通信設備的串口形式匹配；同時也將接收到的來自所述協議處理模塊的發送數據進行電平轉換後提供給外部通信設備；[0033]所述協議處理模塊，接收到所述串口電壓轉換模塊發送的數據後，將其轉換為I2C 協議格式數據，從其本身所設置有的I2C接口發送到待連接設備I2C接口 ；同時也將從I2C 接口接收到的I2C協議格式數據轉換為串口協議數據，並發送給所述串口電壓轉換模塊。[0034]利用本實施例所提出的協議轉換器可以有效地實現串口和I2C接口之間數據的互聯互通。[0035]實施例二 [0036]在上述實施例一的基礎上，如圖2所示，所述串口電壓轉換模塊選用晶片 SP3232EEA及其外圍電路來實現，所述協議處理模塊選用晶片STM8S207C8及其外圍電路來實現；晶片SP3232EEA為RS-232收發器，其是一種寬範圍工作電壓(+3. OV到+5. 5V)的收發器；晶片STM8S207C8，其是一種寬範圍工作電壓(+3. OV到+5. 5V)的處理器件，實現數據協議轉換處理；圖2中示出了其TTL/CM0S驅動器輸入引腳10和TTL/CM0S接收器輸出引腳9 分別與晶片STM8S207C8的串口數據輸出引腳11和串口數據輸入引腳10連接，通過上述連接來實現兩者之間數據通信，具體來說，晶片STM8S207C8及其外圍電路實現協議轉換處理過程中，串口數據輸入引腳10接收到來自晶片SP3232EEA的串口數據後將串口數據幀中淨荷封裝到I2C協議幀中，然後從I2C數據輸出引腳17發送到外部待連接設備I2C接口 ；類似地，I2C數據輸入引腳18接收到來自外部待連接設備I2C接口輸入的I2C數據後將I2C數據幀中淨荷封裝到串口協議幀中，然後從串口數據輸出引腳11輸出，經由晶片SP3232EEA 的串口數據入引腳10輸入晶片SP3232EEA並進行電平轉換(TTL電平至RS-232電平)後輸出至外部通信設備的串口。在所示出的實施例二中，晶片SP3232EEA通過RS232輸入引腳8和RS232輸出引腳7與外部通信設備的串口進行連接。[0037]在該實施例中，由於選用了寬範圍工作電壓(+3. OV到+5. 5V)的收發器晶片 SP3232EEA以及晶片STM8S207C8，使得本實施例所提出的協議轉換器對於工作電壓值的穩定性要求降低，即，對工作條件的要求降低，無需始終保持恆定的工作電壓(例如，5V)；同時也使得整個協議轉換器的功耗可能降低。說明一點在本實施例的圖示中VCCI為所述晶片SP3232EEA以及晶片STM8S207C8的工作電壓，其可以通過外部的適當電壓源來提供。[0038]對於此實施例二，還需要補充說明一點此實施例中所指出的晶片SP3232EEA以及晶片STM8S207C8都為寬範圍工作電壓的器件，在其他的實施例中本領域技術人員也可以選用類似的器件來替代而實現相同的技術效果，在此不再贅述。此實施例二的圖示中晶片的其餘未述及埠外圍電路為本領域技術人員在了解晶片工作原理後能知曉的常用電路，此處也不再贅述。[0039]實施例三[0040]在實施例二的基礎上，本實施例增加了復位模塊和緩啟動模塊，如圖3所示，其中[0041]所述復位模塊包括處理監控電路晶片TPS3823，所述晶片TPS3823的手動復位引腳· 3通過一儲能電容En與地連接，所述工作電壓輸入端VCCI通過二極體和第一電阻Rl 串聯的一個支路以及第二電阻R2的另一支路與手動復位引腳連接；復位引腳M71與晶片STM8S207C8的復位引腳1連接，且此復位引腳㈣1通過上拉電阻R3與工作電壓輸入端VCCI連接；所述上電電源引腳VDD5與工作電壓輸入端VCCI連接，且通過另一電容接地。[0042]所述復位模塊的工作過程為當所述模塊上電時，首先通過電阻對電容En充電來使得手動復位引腳■ 3的電壓經過一段時間延遲後才達到復位門限電壓值，在延遲時間段內，但手動復位引腳■ 3的電壓未達到該門門限電壓之前向外部(晶片STM8S207C8的復位引腳1)輸出一個復位信號，使其不能正常工作；直至手動復位引腳的電壓達到門限電壓值時為止。[0043]所述緩啟動模塊包括設置在工作電壓輸入端VCCI和地之間的穩壓管Dl，與所述穩壓管Dl並聯的、第一分壓電阻RlO和第二分壓電阻Rll的串聯支路，並聯在所述第一分壓電阻RlO之間的儲能電容El，以及源極S和柵極G並聯在儲能電容El兩端的MOS管Ql， 所述MOS管Ql的輸出漏級電壓Vd為輸出端電壓。[0044]所述緩啟動模塊的工作過程為對該模塊提供外部輸入電壓VCC，此時，所述模塊中穩壓管Dl負極連接外部輸入電壓VCC，而正極連接地GND，達到穩壓目的，R4/R7電阻進行分壓後對電容El進行充電儲能，由此，MOS管Ql的柵極G電壓緩慢變化，MOS管輸出漏極電壓Vd緩慢上升，由此，以此MOS管的漏級電壓Vd輸出後作為協議轉換器中其它模塊/器件的工作電壓時，顯然可以實現使其他模塊工作的緩啟動，避免了上電瞬間電流值過大，從而達到保護器件的目的；在圖2所示的緩啟動電路中，漏級電壓Vd經過後續的濾波電路後再輸出給各模塊，以此消除幹擾，達到更好的電源特性，圖2中所示的濾波電路為π型濾波器，這僅是示意性的，在其他的實施例中也可以採取其他的現有技術中存在的濾波電路來替代，此處不再贅述。[0045]此外，在上述電路的實現過程中，緩啟動模塊的輸入電壓可以從外部待連接的I2C 接口電源取用引腳獲取，由此減少了本實施例三所提出的協議轉換器在使用過程中無需外部增設電源，簡化了設計，並且方便使用。[0046]可見，在該實施例中，由於增加了復位模塊，使得協議轉換器的可靠性增加，當出現意外錯誤時可以及時地對系統及時重置；而增加了緩啟動模塊，使得整個協議轉換器上電過程中工作電壓的抬升緩慢，有效地避免了上電瞬間電流值過大，對器件產生不可預知的衝擊和破壞；由此也能從另一方面提高系統的可靠性和穩定性。[0047]說明一點，在本實施例三中所提及的復位模塊和緩啟動模塊不限於本實施例三中所提及的具體實現電路，本領域技術人員可以採用現有技術中的任何其它電路來類似實現，此處不再贅述。需要補充說明的是所述復位模塊的復位端與所述晶片STM8S207C8的復位端連接，所述緩啟動模塊的輸入端為外部電源提供端，輸出端為協議轉換器中各個模塊的工作電源輸入端，示意性地，在上述實施例中，所述緩啟動模塊的輸出端與所述串口電壓轉換模塊及協議處理模塊的工作電源輸入端連接。[0048]對於本發明上述實施例所提出的協議轉換器還需要補充說明的是以上實施例中的協議轉換器均是直接設置在兩端接口分別為串口和I2C接口的通信設備之間，但這不排除此協議轉換器設置在其它場合下應用，例如，某些具有RJ45網口的交換設備需要與具有 I2C接口的設備進行通信，此時，可以先將RJ45網口和串口之間設置現有技術中的任一網口-串口協議轉換器，將RJ45網口接收到的數據進行電平轉換為串口數據後，再利用此實現串口和I2C接口協議轉換的協議轉換器，此時該協議轉換器的原理與上述實施例相似， 此處不再贅述。[0049]應當理解的是，對本實用新型技術所在領域的普通技術人員來說，可以根據本實用新型的技術方案及其構思進行相應的等同改變或者替換，而所有這些改變或者替換，都應屬於本實用新型所附權利要求的保護範圍。
權利要求1.一種協議轉換器，設置在兩個待連接通信設備的串口和I2C接口之間，包括與所述串口連接的串口電壓轉換模塊、以及與所述I2C接口連接的協議處理模塊，所述串口電壓轉換模塊和協議處理模塊電信號連接，其特徵在於，所述協議轉換器還包括緩啟動模塊，所述緩啟動模塊的輸出端與所述串口電壓轉換模塊及協議處理模塊的工作電源輸入端連接，所述緩啟動模塊的輸入端為外部設定電源提供端。
2.如權利要求1所述的協議轉換器，其特徵在於，所述外部設定電源提供端為待連接通信設備I2C接口的電源取用引腳。
3.如權利要求1所述的協議轉換器，其特徵在於，所述的緩啟動模塊進一步地包括串聯在外部設定電源提供端正極(VCC)和地之間的第一分壓電阻(RlO)和第二分壓電阻(Rll)，並聯在所述第一分壓電阻(RlO)兩端的儲能電容(El)，以及源極⑶和柵極(G)並聯在所述儲能電容(El)兩端的MOS管，所述MOS管的輸出源-漏級電壓(VS_D)為所述緩啟動模塊的輸出端輸出電壓。
4.如權利要求3所述的協議轉換器，其特徵在於，所述的緩啟動模塊還包括設置在外部輸入電源正極(VCC)和地之間的穩壓管(Dl)。
5.如權利要求3或4所述的協議轉換器，其特徵在於，所述的緩啟動模塊的MOS管輸出的漏級(D)與地之間設置有濾波電路。
6.如權利要求5所述的協議轉換器，其特徵在於，所述濾波電路為η型濾波器。
7.如權利要求1所述的協議轉換器，其特徵在於，所述協議轉換器還包括復位模塊，所述復位模塊的復位端與所述協議處理模塊的復位端連接。
8.如權利要求1所述的協議轉換器，其特徵在於，所述串口電壓轉換模塊和所述協議處理模塊為寬範圍工作電壓模塊。
9.如權利要求1或8所述的協議轉換器，其特徵在於，所述串口電壓轉換模塊包括晶片SP3232EEA，所述協議處理模塊包括晶片 STM8S207C8 ；所述晶片SP3232EEA的TTL/CM0S驅動器輸入引腳(10)和TTL/CM0S接收器輸出引腳 (9)分別與晶片STM8S207C8的串口數據輸出引腳(11)和串口數據輸入引腳(10)電信號連接。
10.一種協議轉換器，設置在兩個待連接通信設備的RJ45網口和I2C接口之間，其特徵在於，所述協議轉換器包括網口-串口協議轉換器，串口 -I2C接口協議轉換器，以及緩啟動模塊，其中所述串口 -I2C接口協議轉換器，包括串口電壓轉換模塊、以及協議處理模塊，所述串口電壓轉換模塊和協議處理模塊電信號連接；所述協議處理模塊另一端與所述待連接通信設備的I2C接口連接；所述網口-串口轉換器，其一端與所述待連接通信設備的RJ45網口連接，另一端與所述串口 -I2C接口轉換器的串口電壓轉換模塊連接；緩啟動模塊，所述緩啟動模塊的輸出端與所述網口-串口轉換器、所述串口 -I2C接口協議轉換器的工作電源輸入端連接，所述緩啟動模塊的輸入端為外部設定電源提供端。
專利摘要本實用新型公開了一種協議轉換器，其設置在兩個待連接通信設備的串口和I2C接口之間，包括與所述串口連接的串口電壓轉換模塊、以及與所述I2C接口連接的協議處理模塊，所述串口電壓轉換模塊和協議處理模塊電信號連接，所述協議轉換器還包括緩啟動模塊，所述緩啟動模塊的輸出端與所述串口電壓轉換模塊及協議處理模塊的工作電源輸入端連接，所述緩啟動模塊的輸入端為外部設定電源提供端。本實用新型還提出了一種設置在兩個待連接通信設備的RJ45網口和I2C接口之間的協議轉換器。本實用新型提出的實施例拓展了串行通信過程中不同接口互聯互通的應用範圍，且兼容性好，可靠性高。
文檔編號G06F13/42GK202257561SQ20112028821
公開日2012年5月30日 申請日期2011年8月9日 優先權日2011年8月9日
發明者孫佔峰, 李富明 申請人:瑞斯康達科技發展股份有限公司