CN1252567C - 自适应调制解调器接口电路及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种串口自适应调制解调器接口电路，包括RS232口、RS422口、RS232电平转换电路、RS422电平转换电路、第一、第二隔离器件和电源隔离电路，RS232口与RS232电平转换电路相连；RS422口与RS422电平转换电路相连，RS232电平转换电路和RS422电平转换电路的发送输入端相连后接第一隔离器件的输出端，RS232电平转换电路和RS422电平转换电路的接收输出端经逻辑与电路后接至第二隔离器件的输入端；隔离器件为光耦隔离器件，它的电源端接限流电阻，它的输出端经负载电阻接电源，限流和负载电阻分别为330欧和5K欧，电源隔离电路的第一输入端和第二输入端与地之间分别接有两个电容。同时滤掉高频和低频干扰，可以进一步提高通讯的可靠性。
Description
技术领域：
本发明涉及一种自适应调制解调器接口电路及方法，尤其涉及一种可实现RS232接口和RS422接口自适应的调制解调器电路及方法。
背景技术：
现有调制解调器只有RS232串口，只能接入RS232串口设备。如果要接入串口为RS422的设备则需要增加一个RS232转RS422的设备，价格较高，而且降低了系统的可靠性；另外，现有MODEM串口由于RS232的特性，还有如下缺点：抗干扰能力差，传输速率低(最大115200bps)，只能一对一接入，串口传输距离较短(15m，9600bps下)。RS422的应用十分广泛，在工业中的应用比例远大于RS232的应用。但是其又不能直接接入调制解调器。
发明内容：
本发明的目的就是为了解决以上问题，提出一种自适应调制解调器接口电路及方法，以解决高频和低频杂波对电源隔离电路的干扰，造成通讯受影响的问题。
为实现上述目的，本发明提出一种串口自适应调制解调器接口电路，包括RS232口、RS422口、第一转换电路、第二转换电路、第一、第二隔离器件和电源隔离电路，所述的第一转换电路为RS232电平转换电路，所述的第二转换电路为RS422电平转换电路；所述的RS232口的发送脚接至第一转换电路的发送输出端，RS232口的接收脚接至第一转换电路的接收输入端；所述的RS422口的两个发送脚分别接至第二转换电路的正、负发送输出端，RS422口的两个接收脚分别接至第二转换电路的正、负接收输入端，第一转换电路的发送输入端和第二转换电路的发送输入端用于与中央处理器的发送端相连，第一转换电路的接收输出端和第二转换电路的接收输出端经逻辑与电路后用于与调制解调器的中央处理器接收端相连，第一转换电路和第二转换电路的发送输入端相连后接至第一隔离器件的输出端，第一转换电路的接收输出端和第二转换电路的接收输出端经逻辑与电路后接至第二隔离器件的输入端，第一隔离器件的输入端和第二隔离器件的输出端分别用于与调制解调器的中央处理器的发送端和接收端相连，所述的第一、第二隔离器件为光耦隔离器件，所述的第一、第二隔离器件的电源端接有限流电阻，所述的第一、第二隔离器件的输出端经负载电阻接至电源，限流电阻的阻值为330欧姆；所述的负载电阻阻值为5K欧姆，模拟部分和数字部分的电源端分别接至电源隔离电路的第一输入端和第二输入端，所述电源隔离电路的第一输入端和第二输入端与地之间分别接有第一、第二电容和第三、第四电容。
由于采用了以上的方案，同时滤掉高频和低频干扰，可以进一步提高通讯的可靠性。
附图说明：
图1是本发明自适应调制解调器接口电路实施例第一转换电路、第二转转换电路和线与电路部分的电路图；
图2是本发明自适应调制解调器接口电路实施例第一隔离器件部分的电路图；
图3是本发明自适应调制解调器接口电路实施例第二隔离器件部分的电路图；
图4是本发明自适应调制解调器接口电路实施例电源隔离电路的电路图；
具体实施方式：
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明作进一步详细的描述。
实施例一：一种自适应调制解调器接口电路，包括RS232口、RS422口、RS232电平转换电路1、RS422电平转换电路2，RS232口的发送脚TXD0_接至RS232电平转换电路1的发送输出端，RS232口的接收脚RXD0_接至RS232电平转换电路1的接收输入端RXD0_；RS422口的两个发送脚TX0+1、TX0-1分别接至RS422电平转换电路2的正、负发送输出端TX0+、TX0-，RS422口的两个接收脚RX0+1、RX0-1分别接至RS422电平转换电路2的正、负接收输入端RX0+、RX0-，RS232电平转换电路1和RS422电平转换电路2的发送输入端用于与中央处理器的发送端TXD0相连，RS232电平转换电路1的接收输出端C和RS422电平转换电路2的接收输出端B1、B2经逻辑与电路6后用于与调制解调器的中央处理器接收端RXD0相连。为了提高总线空闲电平，增加对差模干扰抵抗能力。在RS422电平转换电路2的负发送输出端TX0-和负接收输入端RX0-分别经第一、第二下拉电阻R28、R29接至地；RS422电平转换电路2的正发送输出端TX0+和正接收输入端RX0+分别经第一、第二上拉电阻R26、R27接至电源。为了降低电源端模拟部分和数字部分相互干扰，增加电源隔离电路5，模拟部分和数字部分的电源端分别接至电源隔离电路5的第一输入端VCC0和第二输入端+5V。
上述实施例的实现原理是：分别将从两种或多种不同标准的接收通信信号(RXD0_、RX0+、RX0-)转换成TTL电平信号并输出；将输出的TTL电平信号(B1、B2、C)输入至逻辑与电路后，输出到调制解调器的中央处理器的接收端(RXD0)；将调制解调器的中央处理器发出的TTL电平信号转换成两种或多种不同标准的通信信号后将该信号输出。两个不同电气规范的串口电路通过接口芯片隔离开来，而且同一时刻RS232/RS422只有一个有效，所以两路信号不会在CPU串口端发生冲突。
实施例二：与实施例一不同之处在于，还包括了第一、第二隔离器件3、4，逻辑与电路6为线与电路，第一、第二隔离器件3、4为光耦隔离器件。RS232电平转换电路1和RS422电平转换电路2的发送输入端相连后接至第一隔离器3的输出端TXD_0，RS232电平转换电路1的接收输出端C和RS422电平转换电路2的接收输出端B经线与电路后接至第二隔离器4的输入端RXD_0。第一隔离器(3)的输入端(TXD0)和第二隔离器(4)的输出端(RXD0)分别用于与调制解调器的中央处理器的发送端(TXD0)和接收端(RXD0)相连。线与电路的其中一种具体实施方案为：它包括第一、第二、第三二极管D41、D42、D51和线与电阻R25，第一、第二二极管D41、D42和第三二极管D51的阳极相连，相连端A经限流电阻R25接至电源，且作为线与电路的输出端，第一、第二和第三二极管的阴极分别接至第一接口电路1的接收输出端C和第二接口电路2的接收输出端B。第一、第二隔离器件的前向和后向电阻的选择影响输出波形，严重时会导致通信电路无法工作，因此，第一、第二隔离器件的电源端接有限流电阻，限流电阻的阻值范围为0.2K~0.4K时效果佳；第一、第二隔离器件的输出端经负载电阻接至电源，负载电阻的阻值范围为3K~10K时效果佳。CPU接口部分的参数主要是考虑隔离的器件和相关的驱动参数，由于需要支持较高的通信速率，一般选用高速光耦，本发明选用6N136，它的最高速率可达1M。6N136的输入端限流电阻一般选用330欧，输出端的上拉电阻选用4.7K，这些参数的选择是根据6N136的参数来决定(传输比和典型的前向电流)，同时经过实际的验证是合适的。6N136前向和后向电阻的选择影响6N136的输出波形，严重时会导致通信电路无法工作，因此是6N136使用的关键所在。
光藕限流电阻的选择：
对于光藕的限流电阻，一般要保证光藕有足够的驱动电流(8-10mA)，所以：
限流电阻＝(工作电压-光藕压降)/10mA＝(5-2)/10＝300
一般限流电阻取330欧姆。
光藕负载电阻的选择：
对于光藕的负载电阻，一般要保证负载端的高低电平满足电路的要求，同时还要考虑光藕的传输比和工作速度。
负载电阻＝(工作电压-低电平)/(驱动电流×传输比)＝5/(10mA×10％)＝5K欧姆
一般负载电阻取4.7K欧姆。
为了抵抗从RS422总线引入的静电和浪涌电流，达到设计要求的静电和浪涌等EMC等级还包括第一、第二、第三、第四浪涌电阻R33~R36、R第五电阻R24和第六电阻R30，第一、第二、第三、第四浪涌电阻R33~R36的一端分别接至RS422电平转换电路2的正、负发送输入端和正、负接收输出端，第一、第二、第三、第四浪涌电阻R33~R36的另一端分别接至RS422口的两个发送脚TX0+1、TX0-1和两个接收脚RX0+1、RX0-1；第五电阻R24的一端接至RS232电平转换电路1的发送输入端TXD0_，第六电阻R30的一端接至RS232电平转换电路1的接收输出端RXD0_，第五电阻R24和第六电阻R30的另一端分别接至RS232口的发送脚和接收脚。
上述线与电路，还可换成其它逻辑与电路来实现，如：与非电路或与电路，该逻辑与电路可采用分立元件实现，也可采用芯片来实现。
Claims (4)
1、一种串口自适应调制解调器接口电路，包括RS232口、RS422口、第一转换电路(1)、第二二转换电路(2)、第一、第二隔离器件(3、4)和电源隔离电路(5)，所述的第一转换电路(1)为RS232电平转换电路，所述的第二转换电路(2)为RS422电平转换电路；所述的RS232口的发送脚(TXDO_)接至第一转换电路(1)的发送输出端，RS232口的接收脚(RXDO_)接至第一转换电路(1)的接收输入端；所述的RS422口的两个发送脚(TXO+1、TXO-1)分别接至第二转换电路(2)的正、负发送输出端(TXO+、TXO-)，RS422口的两个接收脚(RXO+1、RXO-1)分别接至第二转换电路(2)的正、负接收输入端(RXO+、RXO-)，第一转换电路(1)的发送输入端(TXD_O)和第二转换电路(2)的发送输入端用于与中央处理器的发送端(TXDO)相连，第一转换电路(1)的接收输出端(C)和第二转换电路(2)的接收输出端(B1、B2)经逻辑与电路(6)后用于与调制解调器的中央处理器接收端(RXDO)相连，第一转换电路(1)和第二转换电路(2)的发送输入端相连后接至第一隔离器件(3)的输出端，第一转换电路(1)的接收输出端(C)和第二转换电路(2)的接收输出端(B)经逻辑与电路(6)后接至第二隔离器件(4)的输入端，第一隔离器件(3)的输入端和第二隔离器件(4)的输出端分别用于与调制解调器的中央处理器的发送端(TXDO)和接收端(RXDO)相连，所述的第一、第二隔离器件(3、4)为光耦隔离器件，所述的第一、第二隔离器件的电源端接有限流电阻，所述的第一、第二隔离器件的输出端经负载电阻接至电源，限流电阻的阻值为330欧姆；所述的负载电阻阻值为5K欧姆，模拟部分和数字部分的电源端分别接至电源隔离电路(5)的第一输入端(VCCO)和第二输入端(+5V)，其特征是：所述电源隔离电路(5)的第一输入端(VCCO)和第二输入端(+5V)与地之间分别接有第一、第二电容(C18、C19)和第三、第四电容(C20、C21)。
2、如权利要求1所述的串口自适应调制解调器接口电路，其特征是：所述的逻辑与电路(6)为线与电路，它包括第一、第二、第三二极管(D41、D42、D51)和线与电阻(R25)，第一、第二二极管(D41、D42)和第三二极管(D51)的阳极相连，相连端(A)经线与电阻(R25)接至电源，且作为线与电路的输出端，第一、第二和第三二极管的阴极分别接至第一转换电路(1)和第二转换电路(2)的接收输出端。
3、如权利要求1或2所述的串口自适应调制解调器接口电路，其特征是：在第二转换电路(2)的负发送输出端(TXO-)和负接收输入端(RXO-)分别经第一、第二下拉电阻(R28、R29)接至地；第二转换电路(2)的正发送输出端(TXO+)和正接收输入端(RXO+)分别经第一、第二上拉电阻(R26、R27)接至电源。
4、如权利要求1或2所述的串口自适应调制解调器接口电路，其特征是：还包括第一、第二、第三、第四浪涌电阻(R33~R36)，第五电阻(R24)和第六电阻(R30)，所述的第一、第二、第三、第四浪涌电阻(R33~R36)的一端分别接至第二转换电路(2)的正、负发送输入端和正、负接收输出端，第一、第二、第三、第四浪涌电阻(R33~R36)的另一端分别接至RS422口的两个发送脚(TXO+1、TXO-1)和两个接收脚(RXO+1、RXO-1)；第五电阻(R24)的一端接至第一转换电路(1)的发送输入端(TXDO_)，第六电阻(R30)的一端接至第一转换电路(1)的接收输出端(RXDO_)，第五电阻(R24)和第六电阻(R30)的另一端分别接至RS232口的发送脚和接收脚。
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