RS232与RS485串行接口转换电路及其编程实现(1)

第８卷第１期实验科学与技术·６９·ＲＳ２３２与ＲＳ４８５串行接口转换电路及其编程实现胡玮，魏伟（华中科技大学电气学院．武汉４３００７４）摘要：文章给出了一种通用ＲＳ２３２一ＲＳ４８５串口通信转换器的硬件结构和程序实现。

介绍了该转换器在电路测试技术课程电子实验报告中的应用实例。

关键词：电子实验报告；串口通信；转换器；ＭＡＸ２３２芯片；ＭＡＸ４８５芯片中图分类号：ＴＰ３１１：ＴＭ９３０文献标识码：Ｂ文章编号：１６７２—４５５０（２０１０）０１—００６９—０３ＲＳ２３２ｔｏＲＳ４８５ＳｅｒｉａｌＩｎｔｅｒｆａｃｅＣｏｎｖｅｒｓｉｏｎＣｉｒｃｕｉｔａｎｄｉｔｓＰｒｏｇｒａｍｍｅＨＵＷｅｉ，ＷＥＩＷｅｉ（ＣｄｌｅｇｅｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌ＆ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｄｎｇ。

ＨｕａｚｈｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ｌｌｆｉｓｐａｐｅｒｐｒｅｓｅｎｔｅｄｕｓｅｄＲＳ２３２－ＲＳ４８５ｓｅｒｉａｌｉｎｔｅｒｆａｃｅｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｃｉｒｃｕｉｔａｎｄｉｔｓｐｒｏｇｒｍｍｅ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｗｈｏｌｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｏｆｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｐｏｒｔｓｆｏｒｃｉｒｃｕｉｔｍｅｏｒｙｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔＷａＳａｌｓｏｇｉｖｅｎｉｎｔｈｅｐａｐｅｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｈｃｔｒｏｎｉｃａｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｐｏｒｔｓ；ｓｅｒｉａｌｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ；ｃｏｎｖｅｙｏｒ；ＭＡＸ２３２；ＭＡＸ４８５１引言本文介绍的电路测试技术电子实验报告是电工实验台综合软件，该软件选用华中科技大学编著的电工基础实验讲义，制作了９个实验内容：２个直流实验，３个交流实验，４个动态实验。

每个实验相对于一个独立的实验界面，这个实验界面运用软件平台制作完成。

通过使用该软件，学生可以在课堂上完成实验的同时完成实验报告，并在网络打印机上打印出来。

学生使用电子实验报告可以当堂完成当堂改正。

由于有Ｐｓｐｉｃｅ软件进行电路的仿真，所以在实验过程中就可以知道实验数据与波形的误差。

如果发现较大的误差，可以重新接线，避免出现实验数据误差大而登记重新做实验的现象。

作者在电路测试技术电子实验报告软件开发中完成了数字仪表数据采集ＲＳ２３２一ＲＳ４８５串口通信转换器的研制工作。

本文将给出转换器硬件结构图和软件编程节选，探讨完成后的电子实验报告软件结构和实验流程。

ＲＳ２３２串行总线标准，它适合于距离不太远或者带调制解调器的场合。

但ＲＳ２３２在通信中暴露的缺点也是很明显的，如传输速率慢，传输距离短（其通信的最大距离不超过１５ｍ）等。

电工实验台上多个仪表外设使用ＲＳ４８５接口电路，它是目前串行通信中使用最广泛的接口电路。

ＲＳ４８５接口电路采用平衡差分结构，且收发器共用总线。

其最大的优点是低阻传输线对电气噪音不敏感，而且易于实现光电隔离，这样，既可消除干扰的影响，又可获得更长的传输距离及许可更大的信号衰减，可以大大提高通信可靠性和传输距离。

必须设计转换电路来实现ＲＳ２３２与Ｒｓ４８５间的转换。

电工实验台数字仪表数据采集系统的结构如图ｌ所示。

在系统中，主控计算机为普通的８０Ｘ８６系列微机，下位机为８０５１系列的单片机应用系统（包括数字电压、电流、功率表）。

ＲＳ２３２一ＲＳ４８５串口通信转换器作为主控计算机和下位机通信的接口瓶颈，直接反映整个通信系统的工作状况。

主控计算机Ｒ￥２３２２ＲＳ２３２与ＲＳ４８５串口通信转换器—丐垂垂堕盘在电工实验台上使用的普通计算机输出串口为收稿日期：２００９一０３—２５；修改日期：２００９—０９—２ｌ作者简介：胡玮（１９７３一），男，博士生，工程师，主要从事电力电子装置、系统及其控制技术方面的研究。

图１电工实验台数字仪表数据采集系统结构图２．１ＲＳ２３２一ＲＳ４８５串口通信转换器硬件电路在ＲＳ２３２一ＲＳ４８５串口通信转换器中，需要设计一个符合ＲＳ２３２通信标准的驱动电路来实现与万方数据·７０·实验科学与技术２０１０年２月ＰＣ机的接口。

在转换器中，与ＰＣ机接口的芯片为ＭＡＸ２３２（也可以使用其他相兼容的芯片如ＩＣＬ２３２、ＴＣ２３２、ＡＤ２３２等）。

ＭＡＸ２３２功耗低，集成度高，且芯片内部具有升压电路和极性转换电路，在单５Ｖ供电条件下，即可实现ｍ电平与ＲＳ２３２电平的相互转换，还省去了１２Ｖ电源。

此电路中电源ＶＣＣ由计算机串口提供，当ＲＳ２３２串口７脚电压升高时，通过二极管给Ｃ，迅速充电，稳压管ｗ，用于使电压范围稳定在５Ｖ左右。

ＲＳ４８５接口芯片很多，可以很方便地实现ＲＳ４８５串行通信接口。

这些芯片除了一些附加功能不一样外（如抗雷击、低功耗等），其主要的收发功能和电路构成基本一致。

在系统设计中，选用了性能较好的接口芯片ＭＡＸ４８５。

接口芯片ＭＡＸ４８５把一个三态差分线路驱动器和一个差分线路接收器组合在一起，共用Ａ、Ｂ两根总线。

它的传输方向由ＤＥ和ＲＥ所控制，当ＤＥ＝ｌ时，驱动器优先，可进行数据发送，接收器呈高阻状态；当ＲＥ＝０时，接收器优先，可进行数据接收，此时驱动器呈高阻状态。

ＲＳ２３２一ＲＳ４８５串口通信转换器硬件电路如图２所示。

图２ＲＳ２３２一ＲＳ４８５串口通信转换器硬件电路２．２ＲＳ２３２一ＲＳ４８５串口通信转换器软件设计ＶｉｓｕａｌＣ＋＋６．０是Ｒｓ２３２一Ｒｓ４８５串口通信转换器软件的开发平台，利用它可以很轻松地生成应用程序的框架。

在编程过程中可以通过串行通信控件来实现通信功能，在应用程序中插入ＭＳＣｏｍｍ控件以后，通过查看类ＣＭＳＣｏｍｍ的源文件ｎｌｓｃｏｌｎｉｎ．ｅｐｐ，可以了解这个控件的属性和使用方法。

利用ＣｌａｓｓＷｉｚａｒｄ为其添加ＣＭＳＣｏｍｍ的变量ｍ—Ｃｏｍｍ，这样在程序中对串口的各种操作都可以通过变量ｍＣｏｍｍ来实现。

２．２．１串口初始化串行通信初始化中，ＳｅｔＳｅｔｔｉｎｇｓ能方便地设置串行Ｅ１通信参数，利用ＳｅｆｌｎｐｕｔＭｏｄｅ可以设置从缓冲区读取数据的格式。

设置为０时，为字符串格式（Ｔｅｘｔ）；设置为１时，为二进制格式（Ｂｉｎａｒｙ）。

在应用程序中可采用ｍ—Ｃｏｍｍ．ＳｅｔＲｌＳＥｎａｂｌｅ（ｔｒｕｅ）将串行口的第７脚置为高电平。

代码如下：ＢＯＯＬＣＣｏｍｍＤｌｇ：：ＯｎｌｎｉｔＤｉａｌｏｇ（）｛ＣＤｉａｌｏｇ：：ＯｎＩｎｉｔＤｉａｌｏｇ（）；ｍＣｏｍｌＴＬＳｅｔＣｏｍｍＰｏｒｔ（１）；ｒｅ＿Ｃｏｍｍ．ＳｅｔＳｅｔｔｉｎｇｓ（”９６００，ｎ，８，１”）；ｒｅ＿Ｃｏｍｍ．ＳｅｔＲＴｈｒｅｓｈｏｌｄ（１）；ｍ＿ＣｏｌｎｎｘＳｅｔｌｎｐｕｔＬｅｎ（Ｏ）；ｍ＿ＣｏｎＳｅｔｌｎＢｕｆｆｅｒＳｉｚｅ（５１２）；ｍ＿Ｃｏｍｌｎ．ＳｅｔＩｎｐｕｔＭｏｄｅ（１）；ｒｅ＿Ｃｏｍｍ．ＳｅｔＲＴＳＥｎａｂｌｅ（ｔｒｕｅ）；ｒｅｔｕｒｎＴＲＵＥ；｝２．２．２向串口发送数据在编程的过程中，需要注意的是串口９芯连接器第４脚ＤＴＲ信号的控制。

在数据发送时，通过ｍ—Ｃｏｍｍ．ＳｅｔＤＴＲＥｎａｂｌｅ（ＦＡＬＳＥ）；将串口ＤＴＲ置为低电平，则ＯＵＴ（ＭＡＸ２３２第９脚）输出为高电平，从而将ＭＡＸ４８５的驱动器置为发送状态。

同理，当数据发送完毕后，通过ｒｎ—Ｃｏｍｍ．ＳｅｔＤＴＲＥｎａｂｌｅ（ＴＲＵＥ）；将串口ＤＴＲ置为高电平，则ＯＵＴ（ＭＡＸ２３２第９脚）输出为低电平，从而将ＭＡＸ４８５的接收器置为接收状态，为ＰＣ机从单片机接收数据做准备，代码如下：ｖｏｉｄＣＣｏｍｍＤｌｇ：：ＯｎＳｅｎｄ（）ｌＣＢｙｔｅＡｒｒａｙＯｕｔｐｕｔ—Ｄａｔａ；Ｏｕｔｐｕｔ—Ｄａｔａ．Ｓｅｔ．Ｓｉｚｅ（１）；Ｏｕｔｐｕｔ—Ｄａｔａ．ＥｌｅｍｅｎｔＡｔ（０）＝０ｘ９０；《！ｍ＿ＣｏｌｎｌｌＬＣ＿，ｅｔＰｏｒｔＯｐｅｎ（））ｍ＿Ｃｏｍｌｆｌｌ．ＳｃｔＰｏｒｔＯｐｅｎ（ＴＲＵＥ）；ｍＣｏｍｍ．ＳｅｔｌｎＢｕｆｆｅｒＣｏｕｎｔ（Ｏ）；ｉｆ（ｍ＿Ｃｏｍｍ．ＧｅｔＰｏｒｔＯｐｃｎ（））｛ｍＣｏｎｌｉｌｌ．ＳｅｔＤＴＲＥｎａｂｌｅ（ＦＡＬＳＥ）；ｍ＿Ｃｏｍｍ．Ｓｅｔｏｕｔｐｕｔ（ＣＯｌｅＶａｒｉａｎｔ（Ｏｕｔｐｕｔ—Ｄａｔａ））；Ｓｌｅｅｐ（２）；ｍ＿ＣｏｎｌｎＬＳｅｔＤＴＲＥｎａｂｌｅ（ＴＲＵＥ）；｝｝２．２．３对串口通信事件的处理通信控件的工作原理类似于中断方式，当有通信事件发生时，就会触发串口事件打开ＣｌａｓｓＷｉｚ—万方数据第８卷第１期ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ·７１·ａｒｄ选中ＩＤＣ—ＭＳＣＯＭＭ，可看到该控件能响应的消息为ＯｎＣｏｍｍ。

添加函数并将其改名为ＯｎＣｏｍ—ｍＲｅｃｉｅｖｅ（），在该函数中添加代码，就能实现对串口事件处理，代码如下：ｖｏｉｄＣＣｏｍｍＤｌｇ：：ＯｎｃｏｍｍＲｅｃｉｅｖｅ（）Ｉｕｎｓｉｇｎｅｄｃｈａｒｂｕｆｆｅｒ‘ｍ１；ｉｆ（ｍ＿Ｃｏｍｍ．ＧｅｔＣｏｍｍＥｖｅｎｔ（）＝＝２）｛ＶＡＲＩＡＮＴｂｕｆｆｅｒｌ＝ｒｅ＿Ｃｏｍｍ．ＣｏｔＩｎｐｕｔ（）；ＣＯｌｅＳａｆｅＡｒｒａｙｂｕｆｆｅｒ２＝ｂｕｆｆｅｄ；ｈａｔｌｅｎｇｈ＝ｂｕｆｆｅｒ２．ＧｅｔＯｎｅＤｉｍＳｉｚｅ（）；ｆｏｒ（１０ｎｇｉ＝０；ｉ＜ｌｅｎｇｔｈ；ｉ＋＋）ｂｕｆｆｅｒ２．ＧｅｔＥｌｅｍｅｎｔ（＆ｉ，ｂｕｆｆｅｒ＋ｉ）；／／对数据进行处理｝｝３电路测试技术课程电子实验报告的设计电路测试技术电子实验报告软件链接了数字示波器数据采集卡驱动软件、ＲＳ２３２一ＢＳ４８５串口通信转换器、Ｐｓｐｉｅｅ仿真软件、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔｗｏｒｄ、Ｍｉ．ｃｒｏｓｏｆｔＥｘｃｅｌ。

在实验开始阶段，做实验的学生首先要根据教材指定的实验范围和老师的讲解自己设计实验电路和实验参数，并画出实验原理图，在电工实验台上搭建自己的电路。

在搭建好实验电路并接通电源后，数字电流表、电压表、功率表上就可以显示相应的测量数值，而示波器上就可以显示相应测量点的相应波形。

这时打开本次实验的实验窗口界面，通过数字仪表ＲＳ２３２一ＲＳ４８５串口通信转换器串口输出，数字仪表实时数据可以自行采集到电路测试技术电子实验报告软件窗口界面ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＥｘｃｅｌ区，同时数字示波器显示波形也可以被采样到窗口界面上保留下来。

在电路测试技术电子实验报告软件窗口界面点击Ｐｓｐｉｃｅ仿真链接，激活Ｐｓｐｉｃｅ软件进行电路的仿真。

在Ｐｓｐｉｅｅ软件中画入电路图，对各取样点的电压电流和波形进行分析，比较分析结果和教材上的实验范围是否一致，是否与自己实验中的测量值一致。

如果分析结果与实验给定范围不一致的话，需要修改自己的电路设计；如果分析结果与实验中的测量值不一致，需要检查自己实验的接线是否正确。