硬件电路设计之RS232电路设计

1 简介

串口通信常用两个通信设备之间用于信息交换。这种通信的方式比较简单，需要的数据线较少，适合进行远距离数据通信，最远的传输距离可达1200m，但这种通信方式传输速率较低。

RS232属于异步全双工通信，常见的I2C、SPI也属于串口通信。RS232的电平标准见下：

电平逻辑	逻辑0	逻辑1
RS232	+(3~15)V	-(3~15)V

注意：RS232的电平逻辑是反的。

2 配置参数

3 DB9连接器

RS232常用的连接器DB9，并且DB9有公头和母头的区别：

3 DB9连接器

RS232常用的连接器DB9，并且DB9有公头和母头的区别：

其PIN序也有很大的区别，具体见下：

4 波形分析

鉴于RS232的电平逻辑与UART(TTL)相反，所以他们的波形是互补的。

• UART(TTL)波形

• RS232波形

UART(TTL)的起始位为低电平，RS232的起始位为高电平；

UART(TTL)的停止位为高电平，RS232的起始位为低电平；

传输的数据位的极性也是相反的。

5 电路设计

• RS232电平转换芯片

• DEBUG_UART0_TX、DEBUG_UART0_RX分别表示UART（3.3V）信号的发送与接收；
• RS232_TX、RS232_RX分别表示RS232信号的发送和接收；
• C145、C146是为了EMC调试预留；
• ED3、ED4是TVS管，静电防护；
• C1+和 C1-之间的电容称为：电荷泵电容；
• C2+和 C2-之间的电容称为：电荷泵电容；
• V+和 V-接到地的电容是去耦电容。

ADM3101EACPZ-REEL的PIN Description见下：

其他的常见的转换芯片有MAX3232，PL2003等。

• RS232电平转换芯片

工作原理：

a.当 RS232_TXD 为逻辑 1 时，RS232_TXD 为负电压（-3V～-15V），因为电容正极接GND,通过电容C1和D1形成回路，此时二极管 D1 导通，给电容 C1 充电，从而使电容顶端呈负电压；图中三极管S9014（Q1）基极为负，发射极为0,处于截止状态，RXD被电阻R5拉高输出为5V；

b.当 RS232_TXD 为逻辑 0 时，RS232_TXD 为正电压（+3V～+15V），图中三极管S9014（Q1） 射极为 0V，所以基极与射极间有电压差，且大于 0.7V，故使 S9014 导通，RXD 端被三极管拉低为 0V，RS232_TXD 至 RXD 完成接收动作。

1、2完成的电平转换如下表：

RS232_TXD	TTL_RXD
-3V～-15V	5V
+3V～+15V	0V

c.当 TXD 为 5V 时（逻辑 1），三极管 S9012 （Q2）的基极与射极间电压为 0V，处于不导通状态。此时 RS232_RXD 处电压等于电容 C1 顶端电压，即负电压，此时 RS232_RXD 为逻辑 1；

d.当 TXD 为 0V 时（逻辑 0），三极管 S9012 （Q2）的基极与射极间电压为（-5）V，处于导通状态，此时 RS232_RXD 直接接入 5V 电源由于电阻 R3 的存在，RS232_RXD 的电压等于电源电压即 5V（逻辑 0）；TXD 至 RS232_RXD 完成发送动作。