一种综合型通信接口转换电路的设计

赵佳佳，汪凯斌

（中煤科工集团西安研究院有限公司，陕西西安，710077）

0 引言

计算机与外部信息的交换称为通信，基本的通信方式有两种，一种是并行通信，另一种是串行通信。并行通信是数据各位同时传送，这种方式传送数据的速度快，但使用通信线多，适用于近距离传输数据的场合。串行通信是按照一定的格式编码来传送数据，CPU接收到具有特定格式的编码，识别后做进一步处理。现中央处理器与外设交换数据时，几乎都采用串行通信的方式，该种方式需要的通信线少，传输距离远，通信过程可靠性高。而不同的外设通信接口不同，因此需要对外设的接口进行转换才能与中央处理器进行通信。

1 RS232通信技术

RS232 通信是在计算机系统中最基础的一个接口配置，其主要是利用标准化的接口实现数据传输功能。在一般计算机上 RS232 接口有两个，即：COM1 接口和 COM2 接口[1-3]。这两个接口都是按照串口数据传输的方式进行数据传输，这样就会导致数据传输速度比并行数据传输速度慢，但可以在远距离通信中发挥良好的数据传输功能。串口通信在应用时最大的优势就是可以同时实现数据的接收和发送功能，因此对于 RS232 通信技术来说其接收和发送也是同时进行的，即全双工。而在使用时，有时环境复杂、干扰大，会出现通信被干扰，传送数据失败等情况，所以在这种情况下，会采用隔离RS232传送数据[4]。

2 RS485通信技术

RS485是一种用于设备联网的、经济型的、传统的工业总线方式。在工业控制、电力通讯、智能仪表等领域，通常采用串口通信的方式进行数据交换，在该种环境下，RS232不能实现多机联网通信，不能满足远距离通信的要求，因此使用RS485传送数据。RS485最大传输距离可达1200米，且允许多个收发设备接到同一条总线上，但RS485是差分通信，接收数据与发送数据是不能同时进行的，是半双工模式[5-6]。在使用RS485通信时，可以直接使用转换器，就可以和中央处理器的UART串口连接起来，且使用的是和UART串口一致的异步串行通信协议。

3 综合型通信接口转换电路设计

3.1 芯片功能介绍

（1）隔离RS232电路采用芯片ADM3252E设计

ADM3252E是一款高速、完全隔离、双通道 RS-232/V.28收发器，采用3.3 V或5 V电源供电。其利用isoPower™的集成隔离电源，提供四个独立的隔离通道，无需使用单独的隔离DC-DC转换器。ADM3252E符合EIA/TIA-232E和ITU-T V.28规范，数据速率最高可达460 kbps，采用44引脚、芯片级球栅阵列（CSP_BGA）封装，额定工作温度范围为-40°C至+85°C。由于RIN1、RIN2、TOUT1和 TOUT2 引脚提供高压ESD保护，因此ADM3252E非常适合在恶劣的电气环境中工作，或频繁插拔RS-232电缆的场合。

（2）RS232电路采用芯片MAX232设计

MAX232芯片是美信（MAXIM）公司专为RS232标准串口设计的单电源电平转换芯片，使用3.3 V或5 V电源供电。该芯片高集成度，片外最低只需4个电容即可工作，内部集成两个RS232C驱动器和接收器，且低功耗关断模式可以将功耗减小到5uW以内，特别适合电池供电系统。

（3）RS485电路采用芯片MAX485设计

MAX485是用于RS485通信的低功耗收发器，采用3.3V或者5V电源供电。MAX485的驱动器摆率不受限制,可以实现最高2.5Mbps的传输速率，在驱动器禁用的空载或满载状态下，吸取的电源电流在120μA至500μA之间。同时，具有短路电流限制，失效保护特性，可以通过热关断电路将驱动器输出置为高阻状态，和输入开路时逻辑高电平输出。该芯片具有较高的抗干扰性能，稳定性高，性价比高[5-6]。

3.2 电路设计

图1为通用型通信接口转换电路，该电路通过稳压芯片LT1763将电源输入电压转换为3.3V，给隔离RS232，RS232,RS485通信接口转换电路中芯片供电。隔离RS232转换电路与RS232电路输入两组TTL信号，分别是TTL_RXD1、TTL_TXD1,和TTL_RXD2、TTL_TXD2,通过U1输出为P1,P2的两组隔离RS232接口；RS232转换电路与隔离的RS232转换电路设计相同，输入两组TTL信号通过U3输出为P1,P2的两组RS232接口，由于隔离RS232与RS232不共地，所以每一组输出端对应两个地，分别是GNDISO和GND。RS485转换电路通过TTL_RXD1、TTL_TXD1接口输入信号，通过U4输出A、B端，A、B端与P1中R232_TX1,R232_RX1共用一个端口，采取一端多用的模式，提高电路集成度。

图1 通用型通信接口转换电路

4 总结

针对现有工业用体积受限的仪器，设计了一种综合型通信接口转换电路。将隔离RS232、RS232、RS485通信接口转换电路综合设计到一个电路上，采取一端多用模式，减少电路复杂度，解决了仪器内部空间有限无法使用市面上的通信接口转换器的问题。同时，在满足正常工作的条件下，将该通信接口转换模块PCB布板尺寸缩小到48mm*16mm，极大的提高了其适用性。