RS-232至RS-485RS-422接口的智能转换器

随着计算机在工业的广泛应用，控制局域网络也深入应用到各行各业之中。现行的诸多控制系统，若采用单机控制方式已越来越难以满足设备控制的要求，因为往往我们所控制的设备只是整个系统的一个基本单元，它既需要外部输入一些必要的信息，同时，也需要向外部输出自身的运行参数和状态。所有这些，都要求我们采用控制网络技术，将众多设备有机地连成一体，以保证整个系统安全可靠地运行。

    目前，在我国应用的现场总线中，RS-485RS-422使用最为普遍。当用户要将基于标准的RS-232接口设备，如PC机，连接至由RS-485RS-422构成的通讯网络时，则必须作RS-232和RS-485RS-422之间的电平转换。传统的做法是在设备内扩展一个通讯适配卡，由通讯适配卡实现电平转换，内部主机再通过并行总线读出或写入数据。显然，这种设计方法存在下列缺点：

    · 由于适配卡是基于某一种总线标准扩展的，而不是基于RS-232电平标准，所以其应用范围受到限制，只能一种适配卡适用一种总线（如ISA适配卡不可能插入STD总线或用户自定义的总线），其通用性较差；

    · 虽然实现的仅仅是电平转换，但是由于需要考虑与扩展总线的接口和增加一个标准的UART，并且需要占用系统的其它宝贵资源，使硬件和软件变得过于复杂；

    · 复杂的硬件设计大大增加了元器件的数目和电路板面，使适配卡的成本过高；

    · 由于采用内置插卡方式，使变更通信方式比较麻烦，如将半双工通信方式设置为全双工方式等。另外，维修和测试也比较麻烦；

    · 对于现有的基于RS-232的设备，在无法变动系统软件和硬件的情况下，显然适配卡无法将这些设备连成基于RS-485或RS-422通信网络的分布式系统。

    为了克服上述缺点，同时考虑到RS-232接口的自身特点，我们设计了一种小巧的、无须外部供电的智能收发转换器，实现RS-232和RS-485RS-422之间的电平转换。

    １ 功能描述及结构框图

    本智能转换器作为一个独立的电平转换控制器，涉及线上取电、发送和接收状态的智能切换、通信方式设置、RS-232电平与RS-485RS-422电平之间的转换等方面。具体描述如下：

    · 从RS-232接口上取电

    由于不采用外部供电方式，则必须从RS-232接口线取电，为内部元器件供电。我们知道，标准的RS-232接口定义中，TXD、RTS和DTR是RS-232电平输出。设计一个DC-DC转换器，从这些信号上，能够为系统提供一定的电源功率。

    · 低功耗微处理器

    微处理器通过监测TXD信号的变化，决定是否允许数据发送和数据接收。另外，有关通信方式、波特率和半／双工工作方式选择也是通过TXD信号，或I/O口来设定的。