摘 要：EIA RS-232標(biāo)準(zhǔn)接口是微機(jī)及其外設(shè)最常見的串行通訊接口。由于其采用反向傳送方法，當(dāng)多臺232接口設(shè)備共用總線時，總線將被限位在-5V～-15V，信息無法傳送。利用232接口芯片設(shè)計(jì)了一種適用于微機(jī)主從通訊系統(tǒng)的多232口連接電路，解決了232接口共用總線問題。
關(guān)鍵詞：主從系統(tǒng) 232口 MAX232 1．多232接口連接電路的設(shè)計(jì)原背景
主從系統(tǒng)是指由一臺主機(jī)和多臺從機(jī)構(gòu)成的分布式系統(tǒng)，是最常見的微機(jī)通訊連網(wǎng)方式。主機(jī)與從機(jī)可以進(jìn)行全雙工通訊，各從機(jī)之間只能通過主機(jī)交換信息[1]。一般主從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖1。
圖1 主從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
從圖中看出，主機(jī)的TXD端與所有從機(jī)的RXD端相連，主機(jī)的RXD端與所有從機(jī)的TXD端相連。以查詢工作方式為例，圖2表明了受控主從系統(tǒng)中主機(jī)與從機(jī)各自的程序流程。
EIA RS-232是美國電子工業(yè)協(xié)會正式公布的串行總線標(biāo)準(zhǔn)，也是目前最常用的串行接口標(biāo)準(zhǔn)，用來實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間、計(jì)算機(jī)與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)通訊。RS-232被定義為一種在低速率串行通信中增加通信距離的單端標(biāo)準(zhǔn)，其傳送距離最大約15m，最高速率20kb/s，適合本地設(shè)備之間的通信[2]。
232接口采用反向傳送方式。當(dāng)串口端子為"1"時，經(jīng)過232接口芯片，出現(xiàn)在總線上的電平范圍是-5V~-15V。當(dāng)串口端子為"0"時，出現(xiàn)在總線上的電平范圍是+5V~+15V。當(dāng)多232接口設(shè)備構(gòu)成單總線主從系統(tǒng)時，如果采用圖1所示結(jié)構(gòu)，總線將被限位在-5V~-15V，信息無法傳送。
針對上述問題，本文設(shè)計(jì)了一種多232接口設(shè)備連接電路，為解決受控主從通訊系統(tǒng)中多232接口設(shè)備共用總線問題提供了一種新方法。
圖2 主從系統(tǒng)主機(jī)、從機(jī)通訊流程圖 2．多232接口連接電路與其他解決方案的比較
目前，多232接口設(shè)備無法共用總線問題的解決方案主要有兩種：
一是在主機(jī)上擴(kuò)展232接口。利用PCI總線技術(shù)和其他總線技術(shù)設(shè)計(jì)的多串口卡可以在主機(jī)上擴(kuò)展出2~8個串口。使用多個同類總線串口擴(kuò)展卡，可以得到幾十個標(biāo)準(zhǔn)232接口。這種辦法可以充分利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的強(qiáng)大功能。多個232口可以相互較獨(dú)立的工作，通訊功能很強(qiáng)大。不足就是主機(jī)必須設(shè)計(jì)相應(yīng)的總線接口和其他總線數(shù)據(jù)處理電路，主機(jī)改進(jìn)大，技術(shù)較復(fù)雜，成本較高。此外，每個從機(jī)都必須連接到主機(jī)上，使得重復(fù)布線較長。
二是利用多串口擴(kuò)展芯片設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)接電路。具有轉(zhuǎn)接電路的系統(tǒng)可以采用圖3所示的星型連接方式。這種方式可以減少重復(fù)布線，對主機(jī)硬件不需改動。缺點(diǎn)是同一信息被傳送兩次（轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)接），使得通訊時間緊張。
本文設(shè)計(jì)的應(yīng)用于圖2所示的受控主從系統(tǒng)的多232口連接電路，可使用與轉(zhuǎn)接電路相同的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。但多232口連接電路不需設(shè)計(jì)軟件，沒有數(shù)據(jù)的重復(fù)傳送或額外延遲。
圖3 232標(biāo)準(zhǔn)接口設(shè)備主從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
3．多232接口連接電路設(shè)計(jì)
多232接口連接電路主要由232接口芯片和TTL芯片構(gòu)成，可以實(shí)現(xiàn)一對多的232口全硬件自動通訊。電路如圖4所示。
圖4 232接口設(shè)備主從通訊系統(tǒng)連接電路原理圖 電路中使用的元件包括：MAX232，74HC04，7430，電阻，電容等。從圖中看出，電路功能主要分為兩部分。一是主機(jī)232口TXD信號的廣播功能。主機(jī)TXD信號首先被232接口芯片轉(zhuǎn)換為TTL信號，然后經(jīng)過上拉電阻增強(qiáng)驅(qū)動能力，送到多個TTL-232轉(zhuǎn)換通道中，最后被同時送到各從機(jī)的RXD端。另一個是從機(jī)TXD信號的匯集功能。從機(jī)的TXD信號也是首先被232接口芯片轉(zhuǎn)換為TTL信號，然后被送到八與非門7430的輸入管腳上。邏輯計(jì)算后的信號，通過232轉(zhuǎn)換通道連到主機(jī)的RXD端。
篇幅所限，圖中只畫出了三個從機(jī)的連接，因此八與非門7430的其他輸入管腳都接到了高電平。通過合理計(jì)算上拉電阻阻值，并相應(yīng)增加232接口芯片的數(shù)量，可以大大增加連接從機(jī)數(shù)。
MAX232是MAXIM公司生產(chǎn)的232標(biāo)準(zhǔn)接口芯片，兩路接收，兩路發(fā)送。只使用單5V供電，使用非常方便。
4．結(jié)論
在由超聲風(fēng)速儀，溫濕傳感器等232接口設(shè)備構(gòu)成的氣象監(jiān)測系統(tǒng)中，使用了本文設(shè)計(jì)的多232口連接電路。從機(jī)數(shù)量達(dá)到7臺通訊正常，除相關(guān)芯片的響應(yīng)時間外，沒有額外延遲和信號競爭現(xiàn)象。通過實(shí)際使用證明，多232口連接電路設(shè)計(jì)合理、可行。
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