專利名稱：硬件互連型支持rs232和usb雙界面的hart接口的制作方法
技術(shù)領(lǐng)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(shù)：
隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，USB接口將最終取代RS232接口，在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域此替代的過程會比商業(yè)、辦公領(lǐng)域的過程會更長一些。在HART現(xiàn)場總線領(lǐng)域，已經(jīng)有單獨的RS232或者USB的HART轉(zhuǎn)換接口，但是還沒有既具備RS232又具備USB的HART接口，更沒有采用硬件互連邏輯、無需微處理器的硬件互連型RS232和USB雙重HART接口。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型是要提供一種硬件互連型既具備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(shè)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)的一種硬件互連型支持RS232和USB雙界面的HART接口，包括硬件互連邏輯、電源穩(wěn)壓切換電路、HART信號的調(diào)制和解調(diào)、HART電平轉(zhuǎn)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(shè)定選擇RS232接口或者USB接口與HART總線進行通信；RS232接口和USB接口通過硬件互連邏輯與HART信號調(diào)制和解調(diào)電路相連；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(zhuǎn)換電路后，進行HART信號的調(diào)制和解調(diào)，通過硬件互連邏輯實現(xiàn)與RS232接口和USB接口的雙向數(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，并分別給硬件互連邏輯、HART電平轉(zhuǎn)換、整形和濾波電路、變壓器或光電隔離電路和HART信號的調(diào)制和解調(diào)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(shè)定采用其中的一個供電，設(shè)定方式可以采用跳線或者軟件設(shè)定。
RS232界面與硬件互連邏輯之間為串行接口。USB界面與硬件互連邏輯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(biāo)準(zhǔn)的接口。
硬件互連邏輯可以使用固定邏輯器件或者使用可編程邏輯器件，也可以使用兩者的組合。
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(shè)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(yīng)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(jié)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，一種硬件互連型支持RS232和USB雙界面的HART接口，包括硬件互連邏輯、電源穩(wěn)壓切換電路、HART電平轉(zhuǎn)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(shè)定選擇RS232接口或者USB接口與HART總線進行通信；RS232接口和USB接口通過硬件互連邏輯與HART信號調(diào)制和解調(diào)電路相連；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(zhuǎn)換電路后，進行HART信號的調(diào)制和解調(diào)，通過硬件互連邏輯實現(xiàn)與RS232接口和USB接口的雙向數(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，并分別給硬件互連邏輯、HART電平轉(zhuǎn)換、整形和濾波電路、變壓器或光電隔離電路和HART信號的調(diào)制和解調(diào)供電。
RS232界面與硬件互連邏輯之間為串行接口。USB界面與硬件互連邏輯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(biāo)準(zhǔn)的接口。硬件互連邏輯可以使用固定邏輯器件或者使用可編程邏輯器件，也可以使用兩者的組合。
本實用新型可以將RS232接口和USB接口信號轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的HART總線信號，即1200波特率的BELL 202頻移鍵控信號，1200Hz調(diào)制為邏輯1，2200Hz調(diào)制為邏輯0。USB界面通過USB接口芯片將USB總線信號轉(zhuǎn)換成串行或并行接口信號與硬件互連邏輯連接；RS232界面通過RS232接口芯片或者分立原件進行電平轉(zhuǎn)換，與CPU的異步通訊接口連接。接口上電后，硬件互連邏輯就動態(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?；蛘遀SB接口通信正常，那么接口就判斷USB界面已經(jīng)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(jīng)過整流和穩(wěn)壓之后給接口供電。如果硬件互連邏輯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(jīng)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(shè)定，選擇其中的一個界面。設(shè)定方式可以采用跳線或者軟件設(shè)定。
硬件互連邏輯可以使用固定邏輯器件，也可以使用可編程邏輯器件。如果當(dāng)前選用USB界面接口，那么硬件互連邏輯就會將USB接口的收發(fā)信號與HART調(diào)制和解調(diào)電路的收發(fā)信號相連；如果當(dāng)前選用RS232界面接口，那么硬件互連邏輯就會將RS232的收發(fā)信號與HART調(diào)制和解調(diào)電路的收發(fā)信號相連；實施例硬件互連邏輯采用美國仙童公司的CD4053三組二路模擬開關(guān)。RS232接口采用簡單的三極管電平轉(zhuǎn)換電路和穩(wěn)壓管限壓電路組成；USB接口采用FTDI公司的FT232BM接口芯片；HART調(diào)制和解調(diào)芯片采用SMAR公司的HT2012，通過硬件互連邏輯連接到USB界面或者RS232界面，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(nèi)部電路的隔離。如果系統(tǒng)只有USB界面或者RS232界面中的一個連接了計算機，相應(yīng)接口界面的收發(fā)信號就通過CD4053切換到HART調(diào)制和解調(diào)芯片，電源就通過MOS管切換供電，再經(jīng)過美國國家半導(dǎo)體公司的LM1117穩(wěn)壓模塊給接口的電路供電；如果二個接口界面同時連接，那么就優(yōu)先采用USB界面信號接口和供電。
權(quán)利要求1.一種硬件互連型支持RS232和USB雙界面的HART接口，包括硬件互連邏輯、電源穩(wěn)壓切換電路、HART電平轉(zhuǎn)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(diào)制和解調(diào)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(shè)定選擇RS232接口或者USB接口與HART總線進行通信；RS232接口和USB接口通過硬件互連邏輯與HART信號調(diào)制和解調(diào)電路相連；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(zhuǎn)換電路后，進行HART信號的調(diào)制和解調(diào)，通過硬件互連邏輯實現(xiàn)與RS232接口或者USB接口的雙向數(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，并分別給硬件互連邏輯、HART電平轉(zhuǎn)換、整形和濾波電路、變壓器或光電隔離電路和HART信號的調(diào)制和解調(diào)供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬件互連型支持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(shè)定采用其中的一個供電，設(shè)定方式可以采用跳線或者軟件設(shè)定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬件互連型支持RS232和USB雙界面的HART接口，其特征在于，所述RS232界面與硬件互連邏輯之間為串行接口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬件互連型支持RS232和USB雙界面的HART接口，其特征在于，所述USB界面與硬件互連邏輯之間的接口為串行或者并行接口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬件互連型支持RS23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(biāo)準(zhǔn)的接口。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬件互連型支持RS232和USB雙界面的HART接口，所述硬件互連邏輯使用固定邏輯器件，或者可編程邏輯器件，或者兩者的組合。
專利摘要本實用新型公開了一種硬件互連型支持RS232和USB雙界面的HART接口，包括硬件互連邏輯、電源穩(wěn)壓切換電路、HART電平轉(zhuǎn)換、整形和濾波電路、變壓器或光電隔離電路和HART信號的調(diào)制和解調(diào)電路。同時包括RS232接口和USB接口，系統(tǒng)可根據(jù)設(shè)定選擇RS232接口或USB接口與HART總線進行通信；RS232接口和USB接口通過硬件互連邏輯與HART信號調(diào)制和解調(diào)電路相連；HART接口通過變壓器或光電隔離，整形和濾波電路，電平轉(zhuǎn)換電路后，進行HART信號的調(diào)制解調(diào)，再通過硬件互連邏輯，與RS232接口和USB接口實現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)交換?？梢栽诰邆銾SB接口或僅有RS232接口的計算機上使用，因此具備很大的應(yīng)用價值。
文檔編號H04L29/06GK2833676SQ20052004464
公開日2006年11月1日 申請日期2005年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月30日
發(fā)明者陳琛, 李永波, 魏德軍 申請人:上海師范大學(xué)