USB到多路RS422转换器的电路实现

由于FT4232H要求+3．3 V电压供电，因此设计中采用低压差电压芯片TPS75533KTT，具体电路如图2所示，输出+33 V，测试中表现出良好的稳定性。电平转换芯片采用低功耗转换芯片SP491。为了保护PC机和外围设备相互干扰或者不会因为数据传输线上可能遭受到的高电压静电等的干扰而出现“死机”现象，本设计在FT4232H信号输出与电平转换前使用了光电隔离器件6N137隔离，注意到6N137左右两端需要单独供电，因此我们还加上了DC-DC芯片，对电压进行隔离，这样就可以有效防止干扰或者强电流而导致系统失效，图中只给出了单路接收时的光电隔离电路图，对于多路发送接收来说原理一样。
为了测试方便以及增强直观效果，本设计还使用了移位寄存器74HTC595，这样系统正常工作时，可以直观的判别那一路的发送或者接收数据。对于后期PCB板调试有一定帮助。具体电路如图2所示。
电路以FT4232H为核心器件，用双发／双收RS422接口芯片完成RS422电平到TTL电平之间的转换。由于采用USB总线供电结构，最大能提供电压+5 V、电流500 mA，所以要求芯片工作电压低、低功耗体积尽量小，在这里FT4232正常工作电流是70 mA，当处于悬挂模式时，电流为500μA，对于转换芯片，工作电压为+5 V，正常工作电流是600μA，不工作时最大电流为10μA，最小传输速率可以达到5 Mbps，通过FT4232H的PWREN#和SUSPEND#的输出来控制芯片的工作状态，经过实践测试，完全满足设计的要求。
3．2 驱动软件
转换器连到主机上后，在正常工作之前，必须在PC机上安装一款由FTDI公司免费提供的虚拟串行口(VCP-VirtualCOM Port)驱动程序，它的版本支持不同Windows的环境下。设备的原应用程序不必修改，可以像存取一个标准的物理串口一样访问这个虚拟串口，但在实际上所有针对虚拟串口的数据通信都是以USB总线传输来完成的。但在设备一方，传输的确实是RS-422的数据。

4 系统测试
4．1 测试方案
电源由PC机通过USB接口提供，电源分别经过低压差电压芯片TPS75533KTT提供3．3 V电压，光电隔离电压分别由DC-DC转换芯片分别供电。
数据传输验证，为测试USB接口和RS422接口之间能否正常的传输数据，而且四路RS422数据之间无相互影响和调包现象。在此我们选用了串口助手软件作为我们的测试工具，利用串口助手的发送和接收数据能力，分别鉴定是否能够同时发送接收四路RS422数据和每一路的USB信号。
4．2 测试结果
我们在测试中利用串口助手，波特率设为115 200，测试结果如图3所示，实践证明，使用FT4232H芯片设计出来的USB转换器可使在串口RS422和USB口之间非常容易地建立可靠的连接。能够同时接收来自四路RS422接口的数据，而且此四路RS422接口任何一路或者多路停止传送数据，对其他路数的数据传送没有任何的影响。说明四路RS422接口相互之间是独立工作的。同时我们也做了数据的掉包统计，如表1所示。从表1结果表明，在发送数据的过程中，并没有出现掉包的情况，因此达到了设计要求。

5 结束语
FT4232H是一款功能强大，简单好用的USB-UART桥接芯片。64引脚，12 mmx12 mm的LQFP外形封装使其占有空间非常小，非常便于设计人员布设。同时用它将USB口扩展成为RS～422(还包括RS-232和RS-485)接口都非常简单易行。同时由于其内部存储产品的ID等信息的寄存器，都可以通过外围EEPROM借助其专门的工具，编写程序修改，增强了一定的灵活性。在这款转换器中，我们使用了采用DC-DC隔离电源供电，机与通讯接口之间采用高速光耦SP491进行光电隔离，实现了主机系统很强的防高压冲击的能力、很强的抗干扰能力。它具有不占用系统资源、结构简单、使用方便、通用性强和性能可靠的特点，目前已经批量使用了。