簡(jiǎn)單易用的RS-232、RS-485與RS-422轉(zhuǎn)換方案

工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中存在諸多總線應(yīng)用情況，例如RS-232和RS-485轉(zhuǎn)換且雙向隔離、RS-485與RS-422接口共用，本文將為大家介紹這一類應(yīng)用的方案，不僅簡(jiǎn)單方便，而且可以提高通信的可靠性。

一、高性能的RS-232與RS-485雙向轉(zhuǎn)換電路

圖1 RS-232/RS-485雙向轉(zhuǎn)換模塊

圖1右側(cè)所示為RS-232/RS-485總線雙向轉(zhuǎn)換模塊，不僅體積大速度慢，而且RS-232和RS-485總線之間也沒有實(shí)現(xiàn)隔離。圖1左側(cè)所示為MPM11T模塊，通過如圖2所示的簡(jiǎn)單連接即可實(shí)現(xiàn)RS-485與RS-232總線的自動(dòng)切換。

圖2 RS-232轉(zhuǎn)RS-485接口

MPM11(A)T是集成RS-232和RS-485收發(fā)器，體積僅為24.98mm×16.9mm×7.1mm，其RS-485接口通信速度為250kbps，RS-232的通信速度為120kbps，因此使用MPM11(A)T可以實(shí)現(xiàn)最高120kbps的RS-232與 RS-485雙向轉(zhuǎn)換速度，如圖3、圖4和圖5所示為使用MPM11T實(shí)現(xiàn)RS-232和RS-485雙向轉(zhuǎn)換的通信波形，可以看出總線波形質(zhì)量良好。

圖3 MPM11T實(shí)現(xiàn)RS-485與RS-232雙向轉(zhuǎn)換通信波形1

圖4 MPM11T實(shí)現(xiàn)RS-485與RS-232雙向轉(zhuǎn)換通信波形2

圖5 MPM11T實(shí)現(xiàn)RS-485與RS-232雙向轉(zhuǎn)換通信波形3

MPM11(A)T模塊不僅輸入與輸出之間隔離，輸出RS-232通道與RS-485通道之間也相互隔離，并且具有較高的EMC防護(hù)能力，裸機(jī)情況下，RS-485接口和RS-232接口可以承受接觸靜電±4kV，共模浪涌±2kV。如果需要更高等級(jí)可以參考MPM11(A)T數(shù)據(jù)手冊(cè)推薦保護(hù)電路，使用推薦保護(hù)電路后RS-485接口和RS-232接口可以承受接觸靜電±8kV，共模浪涌±4kV，差模浪涌±2kV。

二、RS-422和RS-485共用接口

在實(shí)際應(yīng)用中需要通信的設(shè)備可能是RS-422接口也可能是RS-485接口，那么產(chǎn)品需要具有與RS-422和RS-485接口通信的能力，若單獨(dú)留出接口位置則會(huì)使產(chǎn)品的體積增大，因此RS-422和RS-485共用接口是一種比較可行的減小產(chǎn)品體積的方法。

如圖6所示，可以使用兩個(gè)RSM(3)485ECHT模塊，通過撥動(dòng)開關(guān)S1即可實(shí)現(xiàn)RS-485總線與RS-422總線的切換。如表1所示，若使用RS-485模式，只需將S1開關(guān)撥至0位置，外部接口只需使用1-3接口;若使用RS-422模式，只需將S1開關(guān)撥至1位置，外部接口需要使用1-5接口。若總線使用屏蔽雙絞線可將RGND腳連接至屏蔽層，屏蔽層單點(diǎn)接大地，若不使用RGND，可將RGND懸空。

圖6 使用兩個(gè)RSM(3)485ECHT實(shí)現(xiàn)RS-422和RS-485接口共用

表 1 開關(guān)說明及總線引腳連接

如果應(yīng)用環(huán)境良好且總線中可不加終端電阻，可以使用1個(gè)RSM(3)485IDHT實(shí)現(xiàn)RS-485接口和RS-422接口共用，可以實(shí)現(xiàn)更小的占板面積，且不需要對(duì)CON進(jìn)行控制，應(yīng)用更加方便。

圖7 RSM(3)485IDHT實(shí)現(xiàn)RS-485接口與RS-422接口共用

三、RS-422接成RS-485

在實(shí)際應(yīng)用中，若產(chǎn)品本身為RS-422接口，但與之通信的設(shè)備是RS-485接口，常需要將RS-422接口接成RS-485接口進(jìn)行使用。下面以隔離RS-422收發(fā)器模塊RSM422為例進(jìn)行說明，將模塊的A引腳與Y引腳短接，B引腳與Z引腳短接，即可與RS-485總線相連。因?yàn)镽S-422總線是全雙工的，若同時(shí)使能DE和RE，則RXD引腳會(huì)輸出TXD發(fā)送的數(shù)據(jù)，MCU接收到錯(cuò)誤數(shù)據(jù)從而導(dǎo)致異常，因此需同步操作DE和RE引腳使之保持相同的電平狀態(tài)或者M(jìn)CU程序中對(duì)接收數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。并且在發(fā)送完數(shù)據(jù)后需將DE禁能，否則會(huì)干擾總線正常工作。

圖8 RS-422接口接成RS-485接口

四、帶控制腳的RS-485模塊實(shí)現(xiàn)自動(dòng)收發(fā)

在某些情況下，可以將CON與TXD引腳直接相連，實(shí)現(xiàn)模塊的自動(dòng)收發(fā)，電路連接如圖9所示，其通信波形如圖10、圖11和圖12所示。但是這種應(yīng)用方式，每幀數(shù)據(jù)的第一個(gè)字節(jié)的起始位會(huì)有3.8μs的延遲，因此理論上其最高通信速度131kbps，建議使用較低的通信速度，并且發(fā)送完數(shù)據(jù)后保持TXD高電平至少25μs后再進(jìn)行接收。若需要更高通信速度的自動(dòng)收發(fā)模塊可以選擇RSM(3)485PHT，可提供最高500kbps的通信速度。

圖9 RSM(3)485ECHT實(shí)現(xiàn)自動(dòng)收發(fā)

圖10 RSM485ECHT自動(dòng)收發(fā)通信波形1

圖11 RSM485ECHT自動(dòng)收發(fā)通信波形2

圖12 RSM485ECHT自動(dòng)收發(fā)通信波形3

圖13 RSM485ECHT自動(dòng)收發(fā)，每幀數(shù)據(jù)第一個(gè)字節(jié)的起始位會(huì)有3.8μs延時(shí)