対称コネクタの位置を決定する方法

多数のシステムで使用される古いカスタムペアのコネクタを使用しています。コネクタは、ユーザーが「正しい」位置にプラグを差し込むための機械的なガイドがないため、母/父および対称です。

父のデバイスとコネクタを変更することはできません。

4つのピンは、VCC GND Rx Txです。電源ピンに高電圧があり、Rx / Txロジックは5Vです。Rx / Txクロックは特定の値に事前設定されています。

したがって、ファザーコネクタは4つの方法で接続できます。

母親は、ピンが「整列」している場合、1000V未満および100A未満のVCCを父親に供給します。それまでは、デバイスはRxおよびTx @ 5Vを介して通信できます（ファザーコネクタエンドデバイスには小さな充電式バッテリーがあります）。

コネクタとデバイスのケースは非導電性です。

方向とファザーコネクタの挿入方法を検出して、電流と信号を適切に中継できるようにする必要があります。これにより、コネクタがどのように接続されているかに関係なく、デバイスが接続して通信できます。

これを達成する最良の方法は何ですか？「最良の方法」とは、コンポーネント/ FET /リレー/ダイオードの最小数を意味します。私は自分の側であらゆるタイプのMCUを使用でき、STMのL0クラスを探していました。

注意：ディスクの形をしたマザーコネクタの後ろにある電気機械装置は、モーターによって時計回りに90 'のステップで回転します（基本的に、信号が適切に整列するまで最大4回試行されます）。別のチャネル、私はこの種のソリューションを探していません。可動部品なしで、何か固体状態が必要です。

プラグインしているのは、Txラインのグランドピンに関連する電圧を押し出すことであるため（おそらくRxのプルアップ）、以下のような回路を開始として使用できるはずです。

^{この回路のシミュレーション – CircuitLabを使用して作成された回路図}

各ピンを一度に1つずつ接地し、他のどのピンが戻っているかを調べます。そのようにして、どのピンが実際のグランドピンであるかを把握できるはずです。それがわかったら、適切なパワーP-MOSFETをオンにする前に、TX / RX信号を正しいピン（図示せず）に切り替えて通信を確認します。

どれが接地されているかがわかって電源が入ったら、プラグが抜かれたことを検出するのは、Vccラインのトランジスタを監視するだけです。

2段バレルシフターに似た回路を使用して、信号を0、90、180、または270度回転させることができます。

^{この回路のシミュレーション – CircuitLabを使用して作成された回路図}

スイッチには、ソリッドステートまたはメカニカルリレーを使用できます。2つの制御信号のみがあり、4つの可能な方向に対応する4つの可能な設定が可能です。

正しい向きを見つけるには、有効なRX / TX信号を取得するまで設定を切り替えるだけです。正しい向きを見つける前に高電圧電源が有効になっていないため、ロジックはrx / tx信号で+-5Vを処理するだけで済みます。単純な直列抵抗とダイオードクランプで十分です。

（もちろん、高電圧が間違ったピンに到達した場合に何らかのフォールバック保護を行うのは賢明でしょうが、それは別の質問には十分なトピックです。）