RS-232至RS-485RS-422接口的智能转换器

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３硬件设计

　由于本转换器供电来自RS-232信号线，其输入功率受到限制，因而在本设计中将尽可能地采用+3V供电的低功耗器件，保证总电流小于54.4mA。主要包括4个部分：DC-DC转换器、RS-232接口、RS-485RS-422接口和微处理器。分别介绍如下：

3.1 DC-DC转换器

显然，还没有一个DC-DC转换器能够直接实现-12V输入，+3V输出的IC。但是，如果我们利用现有的IC，稍作改动，即可实现该功能。图２所示的DC-DC转换电路，就是利用MAX761实现的-12V输入，+3V输出、效率高于85%的升压DC-DC转换器。该转换器实际输入电压范围为-2.5～-13.5V，静态工作电流仅I1=120μA，具有输出电流大于54.5mA的能力（如果前端输入功率未受到限制，则输出电流可达300mA以上）。由于MAX761采用高效率的PFM控制方式,而且在本电路中,开关损耗较小因为开关电流小于负载电流　所以能够达到比MAX761典型应用更高的效率MAX761典型应用效率为86%。输出电压由下列方程确定：

选取R2=100KΩ，根据所需要的输出电压，计算R1。

3.2 RS-232接口

　　本转换器只需要一片单发／单收RS-232接口就可以满足要求，但必须要求＋3V单电源工作、工作电流尽可能地小的接口电路。MAX3221/NAX3221E（带±15kVESD保护）刚好能够满足上述要求，具有1TX/1RX，其工作电压+3～+5.5V,仅1μA的静态电流，负载电流小于I2=2mA。

3.3 RS-485RS-422接口

　　为兼顾RS-485RS-422接口中半双工和全双工的要求，本转换器采用MAX3491作为RS-485RS-422接口电路，其主要指标为：+3～+3.6V单电源工作、工作电流1mA驱动60Ω负载时（半双工时，两个120Ω终端匹配电阻的并联值），峰值电流可达I3=3V/60Ω=50mA。半双工和全双工工作方式是通过跳线器来设置的，见图３。

3.4 微处理器
　　在本转换器中，微处理器所要完成的任务很简单，仅需要几根I/O线即可实现参数的设置和发送使能的自动控制。实际选择中，采用Microchip公司的PIC12C508A，其主要指标为：工作电流＜1.0mA工作电压3V，频率4MHz)6条I/O线，512kByte的ROM。其中，GP0、GP1、GP4和GP5四个引脚设定对应于16种常用波特率（300、600、1200至38.4Kbps等8种，以及900、1800至115．4Kbps等８种）的延时时间；GP3对应于10位或11位串行数据格式；GP2为TXD输入，用来检测UART何时发送和停止数据；GP1为复用输出引脚，用来控制MAX3491的发送使能控制端；GP0也为复用输出引脚，用来控制MAX3491的接收使能。详见图３。

　　本转换器的最大电流总和＜+++=0.12+2.0+50.0+1.0=53.12mA，小于DC-DC转换器的最小输出电流54.4mA，因而通过RS-232信号线为本电路供电是完全可行的。实际上，由于输入电源端的储能电容E1和TXD（为负电平时）能够为电路补充一定的功率，所以设计上留有较大的电源功率裕量。

４软件设计

　本转换器的软件设计较为简单，微处理器复位后，将所有的I/O口设为输入，并读入所有的I/O状态，保存到寄存器；将GP2和GP3改设为输出状态，并输出低电平，使RS-485RS-422接口处于禁止发送、允许接收的状态。CPU根据GPI0的初始状态，确定出用户设定的通讯波特率和串行数据格式，从而预置内部的延时设定。CPU检测到UART开始通讯后，打开发送使能，经内部预置延时后，开始在一个位宽时间内检测是否有下一个起始位到来，如检测到，则重新延时等待；否则，关闭发送使能，结束当前通讯，重新检测UART的起始位。对于半双工通讯方式，允许发送使能前应该关闭接收使能，而在发送使能关闭后才打开接收使能。对于全双工通讯方式，其接收使能可以不受此信号控制，而可以直接通过跳线接地，始终允许接收。

　总之，在本RS-232到RS-485RS-422接口的智能转换器设计中，除了本身这个产品具有较高的应用价值外，文中所涉及的RS-232信号线供电方案，由于其高效率、大电流输出能力，在许多基于RS-232接口的应用中都能够很好地满足应用；另外，这种智能控制RS-485RS-422接口的收发使能的思想，在扩展基于RS-485RS-422接口的网络分支及延伸通讯距离都能够得到很好的应用。

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