專利名稱：支持rs232和usb雙界面的hart接口的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及工業(yè)現(xiàn)場總線，尤其是一種用于工業(yè)現(xiàn)場總線的RS232和USB雙界面HART接口。
背景技術：
隨著計算機技術的發(fā)展，USB接口將最終取代RS232接口，在工業(yè)應用領域此替代的過程會比商業(yè)、辦公領域的過程會更長一些。在HART現(xiàn)場總線領域，已經有單獨的RS232或者USB的HART轉換接口，但是還沒有既具備RS232又具備USB的HART接口。

發(fā)明內容
本實用新型是要提供一種既具備RS232又具備USB的HART接口，它可以在具備USB接口的計算機上使用，也可以在僅有232接口的計算機上使用，它可以自動偵測用戶使用的界面，如果用戶將這種接口同時連接計算機，此接口可以按照設定的優(yōu)先級自動采用RS232或者USB接口。
本實用新型是這樣實現(xiàn)的一種支持RS232和USB雙界面的HART接口，包括主控CPU、電源穩(wěn)壓切換電路、HART信號的調制和解調、HART電平轉換、整形和濾波電路、變壓器或者光電隔離電路。還同時包括RS232接口和USB接口，系統(tǒng)可根據(jù)設定選擇RS232接口或者USB接口與HART總線進行通信；RS232接口和USB接口與主控CPU相連并進行雙向數(shù)據(jù)交換；HART總線接口通過變壓器或光電隔離，整形和濾波電路，電平轉換電路后，進行HART信號的調制和解調，再與CPU進行連接，并進行雙向數(shù)據(jù)交換；電源穩(wěn)壓切換電路通過RS232接口或者USB接口，獲取所需電源，并分別給主控CPU、HART電平轉換、整形和濾波電路、變壓器或光電隔離電路和HART信號的調制和解調供電。
電源穩(wěn)壓和切換電路，一旦偵測到RS232接口就采用串口竊電，即從RS232數(shù)據(jù)和控制線中取電；偵測到USB接口就采用USB的電源；RS232接口和USB接口同時連接，則根據(jù)設定采用其中的一個供電，設定方式可以采用跳線或者軟件設定。
RS232界面與主控CPU之間為串行接口。USB界面與主控CPU之間的接口為串行或者并行接口。
HART接口為符合HART現(xiàn)場總線標準的接口。
主控CPU可以為8位、16位或者32位微處理器。
本實用新型的支持RS232和USB雙界面的HART接口，其主控CPU可以通過協(xié)議轉換實現(xiàn)HART協(xié)議和其他通訊協(xié)議的轉換。
本實用新型既具備RS232又具備USB的HART接口，它可以在具備USB接口的計算機上使用，也可以在僅有RS232接口的計算機上使用，它可以自動偵測用戶使用的界面，如果用戶將這種接口同時連接計算機，此接口可以按照設定的優(yōu)先級自動采用RS232或者USB接口。這種HART接口具備很大的應用價值，能給用戶提供極大的便利。


圖1是本實用新型系統(tǒng)示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖與具體實施例對本實用新型作進一步的說明。
如圖1所示，一種支持RS232和USB雙界面的HART接口，包括主控CPU、電源穩(wěn)壓切換電路、HART電平轉換、整形和濾波電路、變壓器或者光電隔離電路。還同時包括RS232接口和USB接口，系統(tǒng)可根據(jù)設定選擇RS232接口或者USB接口與HART總線進行通信；RS232接口和USB接口與主控CPU相連并進行雙向數(shù)據(jù)交換；HART總線接口通過變壓器或光電隔離，整形和濾波電路，電平轉換電路后，進行HART信號的調制和解調，再與CPU進行連接，并進行雙向數(shù)據(jù)交換；電源穩(wěn)壓切換電路通過RS232接口或者USB接口，獲取所需電源，并分別給主控CPU、HART電平轉換、整形和濾波電路、變壓器或光電隔離電路和HART信號的調制和解調供電。
RS232界面與主控CPU之間為串行接口。USB界面與主控CPU之間的接口為串行或者并行接口。HART接口為符合HART現(xiàn)場總線標準的接口。
本實用新型可以將RS232接口和USB接口信號轉換成標準的HART總線信號，即1200波特率的BELL 202頻移鍵控信號，1200Hz調制為邏輯1，2200Hz調制為邏輯0。USB界面通過USB接口芯片將USB總線信號轉換成串行或并行接口信號與主控CPU連接；RS232界面通過RS232接口芯片或者分立原件進行電平轉換，與CPU的異步通訊接口連接。接口上電后，主控CPU就動態(tài)的檢查RS232和USB界面的狀態(tài)，如果USB界面的電源供電電壓正常或者USB接口通信正常，那么接口就判斷USB界面已經連接；RS232接口采用串口竊電的方式對本接口進行供電，即采用RS232接口的RTS、DTR和TXD信號經過整流和穩(wěn)壓之后給接口供電。如果主控CPU檢測到有串口供電或者RS232接口通信正常那么接口就判斷RS232界面已經連接。接口可以自動判斷使用USB界面或者RS232界面。如果只有USB界面或者RS232界面連接，那么接口就使用此界面；如果USB和RS232界面同時連接，接口就根據(jù)設定，選擇其中的一個界面。設定方式可以采用跳線或者軟件設定。
主控CPU可以為8位、16位或者32位微處理器。它分別為USB、RS232和HART建立緩沖區(qū)，如果當前選用USB接口，那么從USB界面接收到的數(shù)據(jù)就存放到USB緩沖區(qū)，只要USB緩沖區(qū)有數(shù)據(jù)，那么主控CPU就會將緩沖區(qū)的內容發(fā)送至HART，從HART接口接收的數(shù)據(jù)存放到HART緩沖區(qū)，只要HART緩沖區(qū)有數(shù)據(jù)，主控CPU就會將此緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)發(fā)送至USB界面；針對RS232界面的數(shù)據(jù)流程也同USB界面一致。
實施例主控CPU采用ATMEL MEGA162雙串口RISC CPU，其中內置了16K FLASH，1K RAM和512BYTE EEPROM，采用內置看門狗。RS232接口采用簡單的三極管電平轉換電路和穩(wěn)壓管限壓電路組成，與CPU的一個串口連接；USB接口采用FTDI公司的FT245BM接口芯片，與CPU的并行數(shù)據(jù)接口連接；HART調制和解調芯片采用SMAR公司的HT2012，它與CPU的一個串口連接，HART濾波和整形電路采用運算放大器電路，采用變壓器隔離方式實現(xiàn)HART總線和內部電路的隔離。CPU通過跳線判斷是采用USB接口供電還是RS232接口供電(在同時連接的情況下)，通過MOS管切換供電，再經過國家半導體公司的LM1117穩(wěn)壓模塊給接口的電路供電。
權利要求1.一種支持RS232和USB雙界面的HART接口，包括主控CPU、電源穩(wěn)壓切換電路、HART電平轉換、整形和濾波電路、變壓器或者光電隔離電路和HART信號的調制和解調電路，其特征在于，還同時具有RS232接口和USB接口，系統(tǒng)可根據(jù)設定選擇RS232接口或者USB接口與HART總線進行通信；RS232接口和USB接口與主控CPU相連并進行雙向數(shù)據(jù)交換；HART總線接口通過變壓器或光電隔離，整形和濾波電路，電平轉換電路后，進行HART信號的調制和解調，再與CPU進行連接，并進行雙向數(shù)據(jù)交換；電源穩(wěn)壓切換電路通過RS232接口或者USB接口，獲取所需電源，并分別給主控CPU、HART電平轉換、整形和濾波電路、變壓器或光電隔離電路和HART信號的調制和解調供電。
2.根據(jù)權利要求1所述的支持RS232和USB雙界面的HART接口，其特征在于，所述電源穩(wěn)壓和切換電路，一旦偵測到RS232接口就采用串口竊電，即從RS232數(shù)據(jù)和控制線中取電；偵測到USB接口就采用USB的電源；RS232接口和USB接口同時連接，則根據(jù)設定采用其中的一個供電，設定方式可以采用跳線或者軟件設定。
3.根據(jù)權利要求1所述的支持RS232和USB雙界面的HART接口，其特征在于，所述RS232界面與主控CPU之間為串行接口。
4.根據(jù)權利要求1所述的支持RS232和USB雙界面的HART接口，其特征在于，所述USB界面與主控CPU之間的接口為串行或者并行接口。
5.根據(jù)權利要求1所述的支持RS232和USB雙界面的HART接口，其特征在于，所述HART接口為符合HART現(xiàn)場總線標準的接口。
6.根據(jù)權利要求1所述的支持RS232和USB雙界面的HART接口，其特征在于，所述主控CPU可以為8位、16位或者32位微處理器。
7.根據(jù)權利要求1所述的支持RS232和USB雙界面的HART接口，其特征在于，所述主控CPU可以通過協(xié)議轉換實現(xiàn)HART協(xié)議和其他通訊協(xié)議的轉換。
專利摘要本實用新型公開了一種支持RS232和USB雙界面的HART接口，包括主控CPU、電源穩(wěn)壓切換電路、HART電平轉換、整形和濾波電路、變壓器或者光電隔離電路和HART信號的調制和解調電路。還同時包括RS232接口和USB接口，系統(tǒng)可根據(jù)設定選擇RS232接口或者USB接口與HART總線進行通信；RS232接口和USB接口與主控CPU相連并進行雙向數(shù)據(jù)交換；HART接口通過變壓器或光電隔離，整形和濾波電路，電平轉換電路后，進行HART信號的調制和解調，再與CPU進行連接，并進行雙向數(shù)據(jù)交換。它可以在具備USB接口或僅有RS232接口的計算機上使用，因此具備很大的應用價值。
文檔編號G06F13/40GK2833681SQ20052004465
公開日2006年11月1日 申請日期2005年8月30日 優(yōu)先權日2005年8月30日
發(fā)明者陳琛, 張啟華, 沈學軍 申請人:上海師范大學, 上海捷華通訊電子有限公司