王晓宁，谭业双，吕洪斌，李菲菲

    1 引言

    串行通信的广泛应用可使各种传输设备有机地连成一体，能够安全可靠地进行数据交换和信息传递。但是由于各个设备传输信道上的信号不同，所应用的串口也各种各样，要完成众多设备相互之间的通信，就必然要涉及到各个设备之间的串口转换问题。

    为了使计算机的rs-232接口与各种不同的串口进行通信，从而测试或控制不同设备的工作状态，本文设计了一种通用串口适配器，适配器有4个对外接口，其中，1口连接控制计算机，2、3、4口连接不同标准串口的通信设备，如图1所示。

    2 硬件设计

    为了实现对适配器的自动控制以及扩展其他接口，采用了c8051f020单片机。适配器选用了c8051f020微处理器、max4534电子模拟开关、max232电平转换器以及rs-485／rs-422信号转换器max491等。

    整个系统以c8051f020为核心，原理框图如图2所示。通过串口1控制从上位机串口发送的数据的接收、存储和判别，然后通过串口2控制电子模拟开关，使其内部的模拟开关接通相应的串口，最后实现计算机与各个串口的通信。

    2.1 与上位机通信电路

    c8051f020引脚的信号电平为ttl类型，而pc机串口的异步串行通信基于rs-232标准。两者通信信号的逻辑电平不一致，必须进行信号电平转换。因此，选用maxim公司的max232实现ttl电平与rs-232电平的双向转换。

    max232包含两路接收和驱动器，适用于各种eia-232c和v.28／v.24的通信接口。该器件内置一个电源电压转换器，可将5 v电压转换成rs-232c输出电平所需的±10 v电压。所以，采用此器件的串行通信系统只需单一的+5 v电源。

    串口通信的rs-232通信距离以不超过12 m为宜。接口采用9针串口db9，串口传输数据只要有接收数据引脚和发送引脚就可实现。 2.2 模拟开关控制电路该控制电路主要由max4534(一对四)完成。地址端a0和a1与单片机i／o端口相连，开关1、2、3、4分别与各测试设备的串口相连，max4534的内部连接逻辑如图3所示。

    当上位机实现与单片机的握手后，若与rs-422口通信。则需先发送一个检测信号test，该信号经max232电平转换后，送至单片机c8051f020，单片机接收到信号后，通过其i／o端口p6.0和p6.1的输出状态分别控制开关max4534的地址端a0和a1。若a0和a1均为0，则接通开关no1，如表1所示，使检测电路的max491接收端处于导通状态，从而形成通路。此时单片机回发一个通路信号给上位机，当上位机接收到通路信号后，mcu的串口txd端就可自由发送数据，从设备发来的回应信号也可以被mcu正常接收，从而完成整个通信过程。

    2.3 rs-232(ttl电平)接口电路设计

    因为从单片机引脚出来的信号为ttl电平，所以ttl电平的rs-232接口无需进行电平转换，可以直接通过模拟开关max4534与串口相连。

    对于五线rs-232接口，由于c8051f020串口只有两根线连接rxd和txd，rts和cts通过其两个i／o口实现。

    2.4 rs-422接口的转换电路设计

    rs-232串行接口属于个人计算机(pc)及电信应用领域中最为成功的串行数据标准；而rs-422串行接口则是工业应用领域中最为成功的串行数据标准。上述这些数据标准并不直接相互兼容。rs-422标准全称为"平衡电压数字接口电路的电气特性"，它定义了接口电路的特性，与rs-232不同，rs-422数据信号采用差分传输方式，也称作平衡传输，它使用一对儿双绞线，将其中一条线路定义为a，另一条线路定义为b。通常情况下，发送驱动器a、b之间的正电平为+2 v～+6 v，是一个逻辑状态；负电平为-2 v～-6 v。rs-422的最大传输距离为4000英尺(约1 219 m)，最大传输速率为10 mb／s，最多可接10个