在一些應(yīng)用需求中，我們需要對(duì)外部提供串行通訊端口，但這些端口所通訊的目標(biāo)設(shè)備各有不同，接口協(xié)議也有RS232以及RS485和RS422多種。面對(duì)這種情況，我們當(dāng)然可以同時(shí)設(shè)計(jì)多個(gè)串口以適應(yīng)不同需要，但無(wú)疑對(duì)硬件資源是一種浪費(fèi)。我們希望能夠動(dòng)態(tài)配置接口類(lèi)型以適應(yīng)不同需求，這一篇中我們就來(lái)討論使用MAX3160實(shí)現(xiàn)這樣的多協(xié)議接口通訊的問(wèn)題。

1、原理簡(jiǎn)述

??MAX3160是一款可編程RS232、RS485和RS422多協(xié)議收發(fā)器?？梢酝ㄟ^(guò)引腳配置來(lái)實(shí)現(xiàn)雙通道RS-232，單通道的RS-485和RS-422以及帶硬件流控制的單通道RS-232接口。MAX3160采用獨(dú)特的低壓差發(fā)送輸出級(jí)和內(nèi)部雙電荷泵結(jié)構(gòu)，在3V到5.5V的單電源供電時(shí)，可滿足RS-232和RS-485以及RS-422的接口協(xié)議要求。其引腳定義及封裝如下：

??從上述的引腳定義中我們可以知道， 我們可以通過(guò)RS485/RS232、HDPLX等引腳來(lái)確定接口的工作模式。當(dāng)RS485/RS232和HDPLX引腳配置為低電平時(shí)，MAX3160工作在RS-232模式。當(dāng)RS485/RS232引腳配置在高電平時(shí)，HDPLX引腳為高電平工作在RS485模式，HDPLX引腳為低電平工作在RS422模式。官方給出的配置方式如下圖所示：

??我們?cè)趹?yīng)用MAX3160時(shí)，根據(jù)我們的應(yīng)用需求來(lái)配置RS485/RS232和HDPLX引腳就能得到我們想要的接口模式。我們也可以通過(guò)MCU來(lái)控制這些引腳以便在需要時(shí)動(dòng)態(tài)修改接口模式。

2、應(yīng)用設(shè)計(jì)

??有了前面關(guān)于MAX3160的基礎(chǔ)知識(shí)，我們來(lái)根據(jù)需求設(shè)計(jì)我們的需要的應(yīng)用。在官方給出的數(shù)據(jù)手冊(cè)中提供了了一個(gè)應(yīng)用參考，在其中能實(shí)現(xiàn)帶硬件流控制的RS-232接口和RS-422之間的切換電路圖：

??在上述電路圖中，雖然闡述了接口模式切換的原理，但我們計(jì)劃的應(yīng)用并沒(méi)有這么復(fù)雜。在我們的應(yīng)用需求中，我們希望可以實(shí)現(xiàn)RS-232和RS-485接口的動(dòng)態(tài)切換，我們只需要一組RS-232接口也沒(méi)有RS-422的應(yīng)用需求，同時(shí)我們也不考慮硬件流控制。在應(yīng)用于RS-485模式時(shí)，我們需要使用15腳來(lái)控制RS-485的收發(fā)方向，而且在RS-485和RS422模式下第7腳是不使用的，所以我們可以設(shè)計(jì)相關(guān)的應(yīng)用如下圖：

??在上述電路圖中，我們實(shí)現(xiàn)了RS-232和RS-485的切換，我們通過(guò)MCU來(lái)控制RS485/RS232引腳和HDPLX引腳以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)切換。

3、設(shè)計(jì)驗(yàn)證

??我們?cè)O(shè)計(jì)了MAX3160動(dòng)態(tài)切換RS-232和RS-485的接口電路，至于是否能夠正確的運(yùn)行還需要進(jìn)行驗(yàn)證。我們?cè)O(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的應(yīng)用軟件來(lái)驗(yàn)證一下上述的電路設(shè)計(jì)是否正確。

??首先我們來(lái)驗(yàn)證RS-232接口模式。在RS-232接口模式下，我們需要將RS485/RS232引腳設(shè)置為低電平，并且將HDPLX引腳也設(shè)置為低電平。我們?cè)贛CU程序中配置如下：

??MCEF_RS232_ALLOW(); //配置為RS232模式

??MCEF_FULLDUPLEX_ALLOW(); //全雙工

??接下來(lái)我們來(lái)驗(yàn)證一下RS-485接口模式。在RS-485接口模式下，我們需要將RS485/RS232引腳設(shè)置為高電平，并且將HDPLX引腳也設(shè)置為高電平。我們?cè)贛CU程序中配置如下：

??MCEF_RS485_ALLOW(); //RS485模式

??MCEF_HALFDUPLEX_ALLOW(); //半雙工

??MCEF_RECIEVE_ALLOW(); //接收

??其他的配置如校驗(yàn)位、波特率等是完全一樣的。在這次的應(yīng)用中，我們?cè)O(shè)置波特率為115200，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位，無(wú)校驗(yàn)的模式。具體配置如下：

/* UART5初始化 */
static void UART5_Init_Configuration(void)
{
  huart5.Instance = UART5;
  huart5.Init.BaudRate = 115200;
  huart5.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
  huart5.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
   huart5.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
  huart5.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
  huart5.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
  huart5.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;
  if (HAL_UART_Init(&huart5) != HAL_OK)
  {
?    Error_Handler();
  }
  
  /*啟用串口接收中端*/
  __HAL_UART_ENABLE_IT(&huart5,UART_IT_RXNE);
}

??我們?cè)趹?yīng)用層采用Modbus RTU協(xié)議，對(duì)于RS-485接口和RS-232接口，這部分是沒(méi)有區(qū)別的。我們?cè)谠O(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)了一個(gè)94個(gè)保持寄存器的從站。

4、小結(jié)

??我們?cè)谂渲脼镽S-232模式和RS-485模式時(shí)，分別使用RS-232接口和RS-485接口與電腦相連，并使用Modbus主站軟件讀取下位機(jī)的數(shù)據(jù)，在兩種模式下除了接口選擇不一樣外，其它都是一樣的。獲取到的數(shù)據(jù)都是完全正確的，說(shuō)明電路設(shè)計(jì)本身是可以運(yùn)行的。

??我們?cè)趦煞N模式下分別運(yùn)行了一段時(shí)間，每種模式大約進(jìn)行了3000次左右的訪問(wèn)，沒(méi)有出現(xiàn)丟包和錯(cuò)誤，穩(wěn)定性也基本可以保證。