作者：maxim北京办事处北京8328信箱（100083） 刘武光 来 源：《电子技术应用》

rs-232至rs-485rs-422接口的智能转换器 摘 要： 详细地介绍了如何从rs-232信号线上高效率地产生电源，如何实现rs-232接口与rs-485rs-422接口的智能转换，同时，也给出了具体的硬件设计及软件设计方法。 关键词： rs-232 rs-485rs-422 接口 智能转换器 随着计算机在工业的广泛应用，控制局域网络也深入应用到各行各业之中。现行的诸多控制系统，若采用单机控制方式已越来越难以满足设备控制的要求，因为往往我们所控制的设备只是整个系统的一个基本单元，它既需要外部输入一些必要的信息，同时，也需要向外部输出自身的运行参数和状态。所有这些，都要求我们采用控制网络技术，将众多设备有机地连成一体，以保证整个系统安全可靠地运行。 目前，在我国应用的现场总线中，rs-485rs-422使用最为普遍。当用户要将基于标准的rs-232接口设备，如pc机，连接至由rs-485rs-422构成的通讯网络时，则必须作rs-232和rs-485rs-422之间的电平转换。传统的做法是在设备内扩展一个通讯适配卡，由通讯适配卡实现电平转换，内部主机再通过并行总线读出或写入数据。显然，这种设计方法存在下列缺点： · 由于适配卡是基于某一种总线标准扩展的，而不是基于rs-232电平标准，所以其应用范围受到限制，只能一种适配卡适用一种总线（如isa适配卡不可能插入std总线或用户自定义的总线），其通用性较差； · 虽然实现的仅仅是电平转换，但是由于需要考虑与扩展总线的接口和增加一个标准的uart，并且需要占用系统的其它宝贵资源，使硬件和软件变得过于复杂； · 复杂的硬件设计大大增加了元器件的数目和电路板面，使适配卡的成本过高； · 由于采用内置插卡方式，使变更通信方式比较麻烦，如将半双工通信方式设置为全双工方式等。另外，维修和测试也比较麻烦； · 对于现有的基于rs-232的设备，在无法变动系统软件和硬件的情况下，显然适配卡无法将这些设备连成基于rs-485或rs-422通信网络的分布式系统。 为了克服上述缺点，同时考虑到rs-232接口的自身特点，我们设计了一种小巧的、无须外部供电的智能收发转换器，实现rs-232和rs-485rs-422之间的电平转换。 １ 功能描述及结构框图 本智能转换器作为一个独立的电平转换控制器，涉及线上取电、发送和接收状态的智能切换、通信方式设置、rs-232电平与rs-485rs-422电平之间的转换等方面。具体描述如下： · 从rs-232接口上取电 由于不采用外部供电方式，则必须从rs-232接口线取电，为内部元器件供电。我们知道，标准的rs-232接口定义中，txd、rts和dtr是rs-232电平输出。设计一个dc-dc转换器，从这些信号上，能够为系统提供一定的电源功率。 · 低功耗微处理器 微处理器通过监测txd信号的变化，决定是否允许数据发送和数据接收。另外，有关通信方式、波特率和半／双工工作方式选择也是通过txd信号，或i/o口来设定的。 · rs-232电平与ttl电平之间的转换 · rs-485rs-422电平与ttl电平之间的转换 其内部电路结构示意图如图１所示。 ２ 工作原理 该智能转换器必须解决两个关键问题，即如何从rs-232线上获得电源和rs-485rs-422接口驱动所需的功率，和如何智能控制rs-485rs-422的收发使能。 2。1 电源方案 标准的rs-232定义中，有三个发送信号：txd，rts和dtr。每根线上的典型输出电流为±8ma／±12v，考虑到txd为负电平（处于停止发送，或发送数字“１”时）的时间较多，因而电源转换决定采用负电源输入，以最大限度地增加电源输入功率，升压至所需的工作电源。从rts和dtr上输入功率＝２×８×12mw=192mw。另外，由于通讯为间歇工作方式，所以输入电源端的储能电容和txd（为负电平时）能够补充一定的功率。假设，我们设计一个效率为85%、输出电压为3v的dc-dc转换器，则输出电流可达54.5ma。 2.2 智能控制收发使能 rs-232通讯接口采用电平方式传输，适用于点－点通讯，无须专门的收发使能控制；而对于rs-485rs-422通讯接口则不同，由于采用差分电平方式传输，且允许在一条通讯总线上挂接多个节点，必然要求各个节点能够独立地控制总线驱动器关断或打开，保证不会影响到其