摘要：本文介紹了一種無需微控制器控制的RS232/485轉(zhuǎn)換器，實(shí)現(xiàn)了純硬件的收發(fā)控制切換以及串口取電功能，從而避免了常規(guī)RS232/485轉(zhuǎn)換器需要對微控制器進(jìn)行軟件編程且通用性不好的問題，具有很好的可行性。
關(guān)鍵詞：串口切電 收發(fā)控制切換 RS232/485轉(zhuǎn)換器
1 引言
RS232/485轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)中，主要要解決兩個問題：一是利用串口給設(shè)備供電，二是傳輸中發(fā)送和接收狀態(tài)的控制。在收發(fā)切換中，一般解決方案是采用微控制器對接收器的收發(fā)進(jìn)行控制。具體方法如下：微處理器在檢測到UART的通信起始位后，打開發(fā)送使能，允許串行數(shù)據(jù)發(fā)送至RS-485接口。微處理器根據(jù)所設(shè)定的波特率和通信協(xié)議延時至UART停止位發(fā)送一半時（例如11位格式時，延時10.5T）,開始檢測是否有下一個起始位到來。在時間T內(nèi)，若有下一個起始位到來，則保持發(fā)送狀態(tài)，否則將關(guān)閉發(fā)送使能，結(jié)束數(shù)據(jù)發(fā)送。其實(shí)現(xiàn)示意圖如圖1。
這種設(shè)計(jì)方案存在兩個弊端：一是使設(shè)計(jì)成本增加了，硬件電路復(fù)雜了；二是需要對微控制器進(jìn)行軟件編程，且波特率和通信協(xié)議等參數(shù)變化時，要改變時延參數(shù)，重新編程，十分不方便。
2 RS232/485轉(zhuǎn)換器的實(shí)現(xiàn)及原理
筆者設(shè)計(jì)了一種免微控制器的RS232/485轉(zhuǎn)換器，完全從硬件上實(shí)現(xiàn)對轉(zhuǎn)換器收發(fā)控制，與通信速率和通信方式無關(guān)，免除了當(dāng)通信協(xié)議改變時，要重新計(jì)算時延參數(shù)并對微控制器編程。確保適合各種通信軟件，且實(shí)現(xiàn)了串口取電，真正做到了通用性和易用性。其實(shí)現(xiàn)原理圖如圖2：
2.1收發(fā)控制原理分析
RS232接口發(fā)送邏輯"1"時電平為－12V，邏輯"0"時是＋12V。而RS485接口采用采用差分電平方式傳輸，當(dāng)兩根傳輸線滿足
時為邏輯"0"。RS232/485轉(zhuǎn)換器需要把串口RS232的電平轉(zhuǎn)換成TTL縉膠�，再实现TTL到RS485電平的轉(zhuǎn)換。在這里232/TTL電平轉(zhuǎn)換我選用的芯片是MAX202，TTL-485電平轉(zhuǎn)換選用MAX3182,這兩個轉(zhuǎn)換芯片都是低功耗芯片，十分適用于RS232這種低功率接口。電源電平轉(zhuǎn)換用的是MAX860芯片，三極管的作用是充當(dāng)非門，輸出控制信號控制收發(fā)切換。MAX202是全雙工工作方式，收發(fā)通道隔離，無需進(jìn)行收發(fā)控制。MAX3182是半雙工工作模式，需要進(jìn)行收發(fā)控制。
由于RS232接口是全雙工方式，而RS485接口是半雙工方式，所以RS232/485轉(zhuǎn)換器的難點(diǎn)是如何實(shí)現(xiàn)接收器的收發(fā)控制。下面分析收發(fā)控制的實(shí)現(xiàn)。普通情況下，即串口不發(fā)送數(shù)據(jù)時，TXD上是－12V，經(jīng)MAX202轉(zhuǎn)換為＋5V，再經(jīng)非門反相后為邏輯"0"，接收器接收控制端使能，MAX3182隨時接收來自RS485接口上的信號。當(dāng)串口發(fā)送數(shù)據(jù)時，分為兩種情況：TXD發(fā)送邏輯"0"時，非門輸出邏輯"1"，MAX3082的發(fā)送控制端使能，RS232的數(shù)據(jù)能正常發(fā)送到485接口上。TXD發(fā)送邏輯"1"時，非門輸出"0"，MAX3082發(fā)送功能關(guān)閉，但
和 
上接的上拉電阻和下拉電阻實(shí)現(xiàn)了
，RS485接口接收到邏輯"0"信息，保證了RS232接口數(shù)據(jù)的正確發(fā)送。
RS232接口發(fā)送邏輯"1"時，MAX3082實(shí)際上不起作用，RS485是由上拉電阻和下拉電阻供電，所以該轉(zhuǎn)換器實(shí)際是一個準(zhǔn)RS232/485轉(zhuǎn)換器。
2.2串口取電原理分析
串口的TXD、RTS、DTR通常情況下都是邏輯"1"，即－12V，MAX860是電平變換電路，可以把負(fù)電平轉(zhuǎn)換成正電平。用4148穩(wěn)壓管把－12V的負(fù)電平降到－5V，MAX860對4148上的負(fù)壓進(jìn)行電壓反相就可以實(shí)現(xiàn)串口取電，給MAX232和MAX3082供電了。這里要注意三點(diǎn)：一是用4148降壓時串接的電阻要盡可能的大，因?yàn)?148承載的電壓約為5V，這樣加在電阻上的電壓是恒定的，約為7V，根據(jù)
，電阻越大功率越小，就可以減少不必要的電阻上的功率損耗。二是4148要并聯(lián)較大容值的電容，這樣當(dāng)TXD、RTS、DTR上不是邏輯"1"電平時，能通過電容上儲存的電量繼續(xù)給電路供電。三是TXD、RTS、DTR不是一直為邏輯"1"，所以要串接二極管以保證電流單向?qū)�，只有邏�?1"時電路才導(dǎo)通供電。
2.3 RS232/485轉(zhuǎn)換器性能測試
在測試時，我做了兩個RS232/485轉(zhuǎn)換器，把兩個轉(zhuǎn)換器的485接口用電纜相連接，RS232則分別接到COM1、COM2上，在同一臺機(jī)器上測試，由串口1向串口2定時自動發(fā)送數(shù)據(jù)，使用串口調(diào)試助手測試接收。電纜長度為4米。經(jīng)測試，該轉(zhuǎn)換器在各種波特率和通信方式下工作良好。如圖3。
本文討論了一種新型的無需微處理器控制RS232/485轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)，純硬件的進(jìn)行收發(fā)控制切換并可串口取電，無需外部供電，從而避免了常規(guī)RS232/485轉(zhuǎn)換器需要對微控制器進(jìn)行軟件編程且通用性不好的問題，目前該設(shè)計(jì)已在實(shí)踐中得到廣泛應(yīng)用，從未出現(xiàn)通信故障，具有很高的穩(wěn)定可靠性。
