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異步串口是目前工業(yè)設(shè)備最主要的通訊接口之一。在具體的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中，串口的電氣接口以RS232和RS485最為普遍。英創(chuàng)公司的工控主板產(chǎn)品在串口方面都有較強(qiáng)的配置，如EM9160、EM9260、EM9360都有6個(gè)獨(dú)立串口，這些串口大多以TTL信號(hào)形式從板卡的管腳輸入輸出，客戶需要在自己的應(yīng)用底板上加入相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路單元，以獲得所需的串口接口，如RS232或RS485。在實(shí)際的應(yīng)用中，由于現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備串口接口的情況并不確定，這樣就要求客戶設(shè)備同時(shí)具備RS232和RS485兩種接口的功能。本文的主要目的就是介紹同時(shí)驅(qū)動(dòng)RS232和RS485兩種串行接口的電路原理，以及在應(yīng)用程序中相應(yīng)的設(shè)置要求。
RS232接口是采用正負(fù)電平的單極性信號(hào)，一般以3線制的接口最為普遍，信號(hào)包括RS232_TX、RS232_RX及GND，具有全雙工通訊能力。RS485接口采用一對(duì)TTL電平的差分信號(hào)RS485_D-和RS485_D+，只能半雙工通訊，在通訊方向（接收或發(fā)送）的切換方面，一般有兩種方式：一種方式是利用TTL_TXD經(jīng)過一定處理作為方向控制，這種方式也稱為自動(dòng)方向切換方式；另一種方式是使用串口的RTS控制線來(lái)控制方向，RTS有效時(shí)處于發(fā)送狀態(tài)，無(wú)效時(shí)處于接收狀態(tài)。
在實(shí)際應(yīng)用中，只能有一種接口與設(shè)備相連。在這一前提下，實(shí)現(xiàn)同時(shí)驅(qū)動(dòng)RS232和RS485電路的關(guān)鍵是對(duì)來(lái)自RS232和RS485電路的接收信號(hào)232_RXD、485_RXD進(jìn)行“線與”操作，“線與”通過兩個(gè)二極管來(lái)實(shí)現(xiàn)，即下面電路的D1和D2。
對(duì)RS485驅(qū)動(dòng)電路，方向控制方式的選擇是通過焊接R12或R13來(lái)實(shí)現(xiàn)的，焊接R12選擇RTS方法控制方式，焊接R13則選擇自動(dòng)方向控制方式。RTS方法控制方式的優(yōu)點(diǎn)是在發(fā)送階段，驅(qū)動(dòng)芯片（電路中為75LBC184）始終處于輸出狀態(tài)，抗干擾能力更強(qiáng)；而自動(dòng)方向控制方案，可使串口操作程序完全一樣，而無(wú)論物理上是RS232還是RS485接口，自動(dòng)方向控制方案需要在RS485的差分信號(hào)線上分別接上拉和下拉電阻，其阻值大小與驅(qū)動(dòng)的線長(zhǎng)有關(guān)，一般連線越長(zhǎng)，電阻越小。圖1是一種典型的同時(shí)驅(qū)動(dòng)RS232和RS485接口的電路原理圖（點(diǎn)擊圖片可獲得完整電路圖），僅供參考。
圖1 同時(shí)驅(qū)動(dòng)RS232和RS485接口電路
英創(chuàng)公司的ARM9工控主板均預(yù)裝了Windows CE操作系統(tǒng)，CE操作系統(tǒng)提供了完備的串口操作API函數(shù)，這些函數(shù)可在eVC環(huán)境下直接調(diào)用。對(duì)RS232接口，應(yīng)用沒有任何專門操作，只需打開串口，設(shè)置串口的基本參數(shù)，如波特率等，就可以進(jìn)行接口的讀寫了。對(duì)RS485接口，若需要使用RTS方向控制方案，則在設(shè)置串口參數(shù)時(shí)，需要特別地把RTS控制段設(shè)置為RTS_CONTROL_TOGGLE，相關(guān)的代碼如下所示：
DCB dcb; // 定義參數(shù)控制塊
GetCommState( m_hSer, &dcb ); // 讀取當(dāng)前參數(shù)塊
dcb.fRtsControl = RTS_CONTROL_TOGGLE； // 設(shè)置RTS方向控制
SetCommState(m_hSer, &dcb); // 重設(shè)串口參數(shù)
上述代碼中m_hSer為打開串口文件“COMx:”的文件句柄。
為了充分利用工控主板的管腳資源，英創(chuàng)公司的EM9160、EM9260、EM9360這三種嵌入式工控主板的串口RTS信號(hào)一般都是與GPIO信號(hào)復(fù)用管腳的。在缺省配置下，EM9160和EM9260只有COM2和COM4支持RS485的RTS方向控制方案，而EM9360的6個(gè)串口均支持RS485的RTS方向控制方案。具體的管腳配置如下表所示：
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板卡型號(hào) |
串口號(hào) |
RTSn管腳 |
備注 |
EM9160或
EM9260 |
COM2 |
RTS2n（CN1.16#） |
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| COM4 |
GPIO6（CN1.35#） |
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| EM9360 |
COM2 |
GPIO6（CN2.25#） |
當(dāng)使用任何RTSn功能時(shí)，
精簡(jiǎn)ISA總線高位地址
SA5 – SA12被禁止。 |
| COM3 |
GPIO7（CN2.26#） |
| COM4 |
GPIO8（CN2.27#） |
| COM5 |
GPIO9（CN2.28#） |
| COM6 |
GPIO10（CN2.29#） |
| COM7 |
GPIO11（CN2.30#） |
注意：所有的RTSn管腳都是低電平有效的信號(hào)，即RTSn平時(shí)為高，串口處于接收狀態(tài)；RTSn變低（RTS處于有效狀態(tài)）表示串口處于發(fā)送狀態(tài)。
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