英创信息技术工控主板同时驱动RS232和RS485的应用介绍

异步串口是目前工业设备最主要的通讯接口之一。在具体的工业现场中，串口的电气接口以RS232和RS485最为普遍。英创公司的工控主板产品在串口方面都有较强的配置，如EM9160、EM9260、EM9360都有6个独立串口，这些串口大多以TTL信号形式从板卡的管脚输入输出，客户需要在自己的应用底板上加入相应的驱动电路单元，以获得所需的串口接口，如RS232或RS485。在实际的应用中，由于现场的设备串口接口的情况并不确定，这样就要求客户设备同时具备RS232和RS485两种接口的功能。本文的主要目的就是介绍同时驱动RS232和RS485两种串行接口的电路原理，以及在应用程序中相应的设置要求。
RS232接口是采用正负电平的单极性信号，一般以3线制的接口最为普遍，信号包括RS232_TX、RS232_RX及GND，具有全双工通讯能力。RS485接口采用一对TTL电平的差分信号RS485_D-和RS485_D+，只能半双工通讯，在通讯方向（接收或发送）的切换方面，一般有两种方式：一种方式是利用TTL_TXD经过一定处理作为方向控制，这种方式也称为自动方向切换方式；另一种方式是使用串口的RTS控制线来控制方向，RTS有效时处于发送状态，无效时处于接收状态。
在实际应用中，只能有一种接口与设备相连。在这一前提下，实现同时驱动RS232和RS485电路的关键是对来自RS232和RS485电路的接收信号232_RXD、485_RXD进行“线与”操作，“线与”通过两个二极管来实现，即下面电路的D1和D2。
对RS485驱动电路，方向控制方式的选择是通过焊接R12或R13来实现的，焊接R12选择RTS方法控制方式，焊接R13则选择自动方向控制方式。RTS方法控制方式的优点是在发送阶段，驱动芯片（电路中为75LBC184）始终处于输出状态，抗干扰能力更强；而自动方向控制方案，可使串口操作程序完全一样，而无论物理上是RS232还是RS485接口，自动方向控制方案需要在RS485的差分信号线上分别接上拉和下拉电阻，其阻值大小与驱动的线长有关，一般连线越长，电阻越小。图1是一种典型的同时驱动RS232和RS485接口的电路原理图（点击图片可获得完整电路图），仅供参考。

英创公司的ARM9工控主板均预装了Windows CE操作系统，CE操作系统提供了完备的串口操作API函数，这些函数可在eVC环境下直接调用。对RS232接口，应用没有任何专门操作，只需打开串口，设置串口的基本参数，如波特率等，就可以进行接口的读写了。对RS485接口，若需要使用RTS方向控制方案，则在设置串口参数时，需要特别地把RTS控制段设置为RTS_CONTROL_TOGGLE，相关的代码如下所示：
DCBdcb; // 定义参数控制块
GetCommState( m_hSer, &dcb );// 读取当前参数块
dcb.fRtsControl = RTS_CONTROL_TOGGLE；// 设置RTS方向控制
SetCommState(m_hSer, &dcb);// 重设串口参数
上述代码中m_hSer为打开串口文件“COMx:”的文件句柄。

为了充分利用工控主板的管脚资源，英创公司的EM9160、EM9260、EM9360这三种嵌入式工控主板的串口RTS信号一般都是与GPIO信号复用管脚的。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个串口均支持RS485的RTS方向控制方案。具体的管脚配置如下表所示：

板卡型号	串口号	RTSn管脚	备注
EM9160 / EM9260	COM2	RTS2n（CN1.16#）
	COM4	GPIO6（CN1.35#）
EM9360	COM2	GPIO6（CN2.25#）	当使用任何RTSn功能时，精简ISA总线高位地址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管脚都是低电平有效的信号，即RTSn平时为高，串口处于接收状态；RTSn变低（RTS处于有效状态）表示串口处于发送状态。

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