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内置RS-485/RS-422接口的UART

作者:Lamborghini时间:2009-09-21浏览次数:7539

  1. 概述

  MAX3140内部集成了一个通用的UART和失效安全模式的RS-485/RS-422收发器。其UART部分的编程采用SPITM/QSPITM/MICROWIRETM兼容的串行接口,大大简化了MAX3140与μP的连接;而RS-485/RS-422接口部分支持外部引脚编程,可以将接口设置为半双工/全双工、限斜率输出(降低EMI)等工作方式。除了共用电源外,两部分电路完全独立,使用起来可分可合,结构和功能更加灵活。其主要性能指标如下:

  ●采用28脚SSOP封装,内置UART和RS-485/RS-422接口电路。

  ●兼容于SPITM/QSPITM/MICROWIRETM串行接口。

  ●真正的失效安全模式,降低了对网络终端匹配的要求。

  ●可用引脚设置的RS-485/RS-422特性包括:设置半双工/全双工工作方式;设置限斜率输出方式,降低EMI干扰;设置数据传输数率:115kbps/500kbps/10Mbps;设置接收器/发送器的输入/输出相位,以允许软件纠正双绞线极性接反。

  ●内置功能强大的UART,包括可编程波特率,外接3.6864MHz晶振时,最高可达230kbps;支持IrDA格式;关断时允许接收器有效中断;8级接收FIFO,避免μP丢失有效数据;第9位地址认可中断。

  ●总线上允许挂接多达256个网络节点。

  ●单5V工作电源,典型工作电流645μA。

  ●20μA的硬件关断电流。

  ●硬件/软件分别兼容于MAX3100和MAX3089。

  MAX3140灵活的结构和优异的接口性能尤其适合于工业控制、局域网、HVAC和楼宇控制、嵌入式系统、智能仪器仪表及其一些要求降低EMI干扰的应用。

  2. 引脚排列及其内部结构

  MAX3140引脚排列如图1所示。图2为MAX3140的内部结构图,它包括两个独立的部分:UART和RS-485/RS-422接口。UART部分包括兼容于SPI的串行接口、中断逻辑(四种可屏蔽中断源)、波特率发生器、发送缓冲器、发送移位寄存器、8级接收FIFO、接收缓冲器和接收移位寄存器;RS-485/RS-422接口包括半双工/全双工接口选择、限斜率输出控制、差分输入和差分输出极性控制和失效安全防护模式的终端配置。

  

 

  3. 软件编程及接口配置

  .1 软件编程

  MAX3140采用兼容于SPITM/QSPITM/MICROWIRETM的串行接口,也支持μP的I/O线访问(如51系列单片机的P1口模拟SPI串行接口)。读/写时序在同一个16位时钟下完成,其操作时序如图3所示。

  通过串行接口可读/写MAX3140的内部寄存器,完成UART内部参数的设置、收/发数据的读/写等,具体包括以下四种操作命令:

  

 

  a. 写配置寄存器(D15,D14=1,1)

  写配置寄存器的操作命令如表1所列。其中,FEN为是否启用FIFO;SHDNi为是否进入软件关断模式;TM为是否允许发送缓冲器空时产生中断;RM为是否允许接收缓冲器或FIFO数据有效时产生中断;RAM为是否允许接收器有效(关断模式时)或帧错误(正常模式时)中断;IR为是否启用IrDA方式;ST为选择1位或2位停止位;PE为是否启用奇偶校验位;L为选择7位或8位数据格式;B3,B2,B1,B0为波特率选择位(300~230kbps);R为接收器或FIFO是否为空;T为发送缓冲器是否为空。

  

 

  b.读配置寄存器(D15,D14=0,1)

  该配置寄存器的操作命令如表2所列。其中,TEST为是否启用测试模式,其它位的定义与写配置寄存器相同。

  

 

  c.写数据寄存器(D15,D14=1,0)

  写数据寄存器的操作命令如表3所列。其中,TE为是否允许发送,RTS为对应引脚上的RTS输出,Pt为发送的奇偶校验位,D7t~D0t为发送数据;RA/FE为接收有效(UART关断时)或帧(正常工作模式时)状态位,CTS为CTS引脚上的状态位,Pr为接收的奇偶校验位,D7r~D0r为接收数据,R、T定义与配置寄存器相同。

  

 

  d.读数据寄存器(D15,D14=0,0)

  读数据寄存器的操作命令如表4所列。

  

 

  3.2 接口配置

  MAX3140的接口电路同MAX3089的硬件特性完全等同,它可以通过外部引脚连线或μP的I/O口灵活地设置接口的特性,包括:

  a.半双工/全双工选择

  将H/ F连接至VCC时选择半双工工作方式;将H/ F连接至GND或浮空时选择全双工工作方式。

  b.限斜率输出方式选择

  由于限斜率输出方式有利于降低EMI干扰,提高通讯的可靠性,所以有必要为不同的通讯速率选择一个合适的斜率。当SRL引脚接GND时,适合于10Mbps速率;SRL引脚接VCC时,适合于500kbps速率;SRL引脚浮空,适合于115kbps速率。

  c. 差分输入和差分输出相位选择

  RXP引脚和TXP引脚分别对应于差分输入和差分输出相位选择,从而可通过软件方式纠正双绞线极性反接的错误。

  4. 典型应用

  图4和图5分别是MAX3140用于半双工和全双工工作方式的应用电路。在实际应用中,可以灵活地根据设计要求,通过H/ F引脚跳线或者由μP的I/O口线来选择半/全双工工作方式。当然,SRL、RXP和TXP引脚也可以连接至μP的I/O口线,由软件编程控制。

  

 

  5. 应用实例

  图6所示的通讯适配器,可应用于诸多领域。

  

 

  (1)RS-485/RS-422到IrDA

  在应用于多媒体教室时,该适配器可将红外键盘数据通过RS-485/RS-422传至主机房,以完成主机和键盘之间的数据交换;

  客房或包间的客人可以通过红外遥控器交互选择服务项目,通讯适配器可将具体的信息远传至服务台,实现客人和服务台的信息交流。

  (2)RS-485/RS-422到RS-232

  应用于通讯主机,以管理基于RS-485/RS-422通讯网络系统,并通过RS-232接口完成管理主机(如PC机)和从机之间的数据传递。

  应用于通讯转换器时,如果现有的带RS-232接口的设备需要连成一个网络,则本通讯适配器刚好能够完成此项功能,即可将基于RS-232接口的设备连接成为一个基于RS-485/RS-422接口的通讯网络。

  (3)RS-485/RS-422到RS-485/RS-422

  在应用于RS485/RS-422网桥时,它能够将两个或两个以上的基于RS-485/RS-422接口的通讯网络联成一体,实现更大规模的系统管理和监控;

  当应用于RS485/RS-422中继器时,能够延长RS-485/RS-422的通讯距离,实现更远距离的通讯。


关键词: 内置 RS-485 RS-422 接口

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