雙協(xié)議收發(fā)器

現(xiàn)代收發(fā)器能夠支持新工業(yè)PC的設(shè)計和RS-232至RS-485/RS-422接口轉(zhuǎn)換器的設(shè)計?，F(xiàn)有RS-232設(shè)備（如傳統(tǒng)PC、儀表設(shè)備和工業(yè)機器）需要上述轉(zhuǎn)換器，以便連接至單一網(wǎng)絡(luò)或進行遠(yuǎn)距離連接。

圖6顯示了一種雙協(xié)議收發(fā)器的電路圖。該器件包含兩個RS-232發(fā)送和接收通道以及一個全雙工RS-485收發(fā)器。請注意該收發(fā)器的直通式引腳分配，其一側(cè)是總線引腳，另一側(cè)是邏輯引腳。這允許輕松布置通向本地控制器的信號跡線，與傳統(tǒng)收發(fā)器相比有很大的優(yōu)勢（如圖3所示），因為傳統(tǒng)收發(fā)器的引腳分配要求從總線到控制器側(cè)的信號跡線交叉，反之亦然。

當(dāng)獨立操作總線系統(tǒng)時，每個RS-232端口可支持最大400kbps數(shù)據(jù)速率，且不會超過規(guī)定最大壓擺率。

RS-485允許通過/SLOW485引腳選擇20Mbps高速模式和115kbps壓擺率限制模式。在高速模式下，驅(qū)動器輸出無壓擺率限制。這種模式僅應(yīng)在傳輸距離短于100英尺（30米）時使用。另外，高速模式還需要在電纜兩端使用終端電阻器，且電阻器的阻值必須匹配120Ω（RS-485電纜）或100Ω（五類線）的電纜特性阻抗。

現(xiàn)代收發(fā)器必須能在低供電電壓下高效工作，這是通過優(yōu)化電荷泵設(shè)計實現(xiàn)的。圖6中的電荷泵可建立用于RS-232驅(qū)動器的雙極電源（V+, V-），只需要四個小的0.1μF電容器。其中兩個電容器用于實際電荷泵操作，將初始3.3V 電壓（Vcc）轉(zhuǎn)換為+5V （ V+ ）和 -5.3V（V-）。另兩個電容器用于緩沖V+ 和 V-，以確保開關(guān)操作期間為RS-232驅(qū)動器提供充足的供電電流。

總收發(fā)器供電電流已經(jīng)小于4mA，通過使整個芯片進入關(guān)斷模式還可以節(jié)省更多電能。這是通過將/SHDN引腳拉到邏輯低態(tài)而實現(xiàn)的。在關(guān)斷模式下，電荷泵停止工作，其余供電電流僅由流入邏輯輸入端的漏電流組成。因此，總漏電流取決于器件配置，但可低至40μA。

當(dāng)通過將/SHDN調(diào)到邏輯高態(tài)重新啟用器件時，電荷泵最多需要25微秒來達到穩(wěn)定狀態(tài)。在此期間不能進行RS-232通信。由于電荷泵不為RS-485收發(fā)器供電，RS-485通信可在/SHDN調(diào)到邏輯高態(tài)2微秒后開始。這個時間遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于在所有工作模式下都需要使用電荷泵的傳統(tǒng)收發(fā)器。

多協(xié)議應(yīng)用

將一個RS-485和兩個RS-232收發(fā)器集成為一個IC，可極大提高工業(yè)PC接口設(shè)計的多用途性，因為這樣本地控制器可獨立驅(qū)動許多總線系統(tǒng)或充當(dāng)接口轉(zhuǎn)換器，如圖7所示。當(dāng)用作RS-232至RS-485轉(zhuǎn)換器時，通道1和/或通道2的RS-232信號可轉(zhuǎn)換為邏輯電平，然后通過RS-485總線發(fā)送。通過使用地址編碼，RS-485鏈路兩端的控制器能夠區(qū)分兩個RS-232數(shù)據(jù)流。

為通過遠(yuǎn)距離點對點鏈路延長兩個RS-232接口之間的數(shù)據(jù)鏈路，雙協(xié)議收發(fā)器配置為獨立的RS-232至RS-485轉(zhuǎn)換器。這種情況下需要兩個轉(zhuǎn)換器（電纜兩端各一個），以便將RS-485總線信號轉(zhuǎn)換為RS-232數(shù)據(jù)，反之亦然。該配置比較簡單，因為針對驅(qū)動器和接收器的啟用輸入可通過固定導(dǎo)線連接至其各自的電壓軌，使收發(fā)器持續(xù)處于活躍狀態(tài)（圖8A）。

在全雙工RS-485總線上連網(wǎng)多個RS-232設(shè)備需要對從節(jié)點中的轉(zhuǎn)換器進行輕微的配置變更。主節(jié)點（PC）中的驅(qū)動器和接收器可一直保持活躍狀態(tài)，從節(jié)點中的接收器也同樣可以。但必須嚴(yán)密控制從節(jié)點中的接收器，以防有兩個或更多從節(jié)點同時訪問總線。為此，需要使用第二個RS-232通道的驅(qū)動器利用RTS流控制信號來啟用和禁用RS-485驅(qū)動器（圖8B）。請注意，在轉(zhuǎn)換器內(nèi)部 ，RTS必須返回到控制器的CTS輸入。這稱為零調(diào)制解調(diào)器（null-modem）配置。

在半雙工RS-485總線上連網(wǎng)多個RS-232設(shè)備需要圖9A所示的配置。在此配置中，RTS信號負(fù)責(zé)控制驅(qū)動器和接收器的啟用功能。所有節(jié)點（包括主節(jié)點和從節(jié)點）都需要此配置，因為半雙工總線一次只能沿一個方向發(fā)送數(shù)據(jù)。

在有些設(shè)備中，RTS和CTS控制信號可與待發(fā)送數(shù)據(jù)存在最大10毫秒的不同步。在此情況下，最好使啟用信號為數(shù)據(jù)驅(qū)動式信號。這是通過在驅(qū)動器輸入（DI）和啟用引腳（DE485和 /RE485）之間實施逆變器功能而實現(xiàn)的。這會在DI = 邏輯低態(tài)時使收發(fā)器處于發(fā)送模式，在DI = 邏輯高態(tài)時處于接收模式。在接收模式下，驅(qū)動器輸出具有高阻抗，低阻抗終端電阻器可將總線電壓減小至0V。由于RS-485接收器是完全防故障（full-failsafe）的器件，總線上的所有雙協(xié)議收發(fā)器會在接收器輸入端（RO）指示零總線電壓為邏輯高態(tài)。因此，在低態(tài)有效和高阻抗之間切換驅(qū)動器輸出，仍然會在另一個接收器的輸出端產(chǎn)生從低到高的轉(zhuǎn)換。

總結(jié)

由于具有高集成度、同時支持RS-232和RS-485協(xié)議、可編程數(shù)據(jù)速率和省電配置等特性，現(xiàn)代雙協(xié)議收發(fā)器可簡化工業(yè)接口的設(shè)計。為支持系統(tǒng)工程師的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計，Intersil提供了廣泛的固定和可編程、單通道和雙通道、多協(xié)議收發(fā)器。