工业PC规划范畴的小型化和更多通讯功用趋势推动了现代总线收发器的开展。新式收发器因为集成度高、一起支撑RS-232和 RS-485规范以及装备特性丰厚，所以比传统规划更受欢迎。
本文评论了业界最常用的RS-232和RS-485接口规范，介绍了双协议收发器的功用和特性，并探讨了包含工业PC在内的多协议运用实例。
RS-232规范
RS-232是一种仅针对点对点通讯而界说的单端全双工接口。这意味着一个驱动器衔接到一个接纳器，反过来也相同，一个接纳器衔接到一个驱动器。这种接口需求驱动器和接纳器接地之间具有地线衔接，以便为信号发送和接纳供给一起参阅(图1)。
图1：单端点对点数据链路
RS-232企图经过运用高信号振幅来取得抗噪性。该规范运用反逻辑，并规则逻辑0为+3V至+15V总线电压，逻辑1为 -3V至-15V总线电压(图2)。+3V 至 -3V规模的逻辑状况不决。
图2：RS-232信号电平(A)，从逻辑转化为总线信号(B)，带有集成电荷泵的RS-232收发器(C)
现在的大多数RS-232规划运用一个或两个数据通道，每个通道包含一个发送和接纳信号对。供给两个通道的收发器能用一个通道发送数据，用另一个通道进行信号交流操控。单通道器材有必要求助于软件流操控。
RS-232规范规则了最大信号速率(19.8kbps)和最大压摆率(30V/µs)。但现代收发器能够经过减小总线电压振幅，支撑高达1Mbps的数据速率而不违背压摆率规范。虽然没有具体规则，但最大电缆长度一般限于30米左右。
RS-485规范
RS-485规范呈现于上世纪80年代前期，在喧闹环境中和远间隔完成稳健数据传输方面，一向坚持着明显更优的规范的位置。该规范在两条导线(A和B)的信号对上运用差分信号传输技能。依照该规范的规则，在施加54差分载荷时，两条导线之间的差分总线电压摆幅为最小1.5V。
图3：包含菊链总线节点和端接线缆结尾的典型RS-485网络
RS-485支撑经过多点总线拓扑连网多达32个单位载荷。总线节点经过双绞线电缆以菊链方法(图3)相互衔接。引荐的120电缆特性阻抗要求在电缆两头都有终端电阻，其阻值应与电缆阻抗匹配。
因为接纳器输入本质上都参阅地，所以驱动器与接纳器之间无需独自的地线衔接。这是在接纳器输入电压不超越-7V 至 +12V的规则共模电压规模的情况下。
RS-485支撑最长4000英尺(1200米)电缆长度和最大10Mbps数据速率，但并非一起支撑。关于给定的数据速率，最大适用电缆长度遵从保存的电缆长度相对数据速率联系特征，如图4所示。
图4：RS-485电缆长度相对数据速率联系特征
RS-485支撑多点拓扑，其间每个总线节点均可发送或接纳数据。多点总线分为半双工和全双工两个类型(图5)。半双工总线运用两条跨线，其间一个节点可发送数据，另一个节点接纳数据。全双工总线运用两个信号对(四条导线)。一个信号对将主节点的驱动器衔接到多个从节点的接纳器，另一信号对将从节点的驱动器衔接到主节点的接纳器。该拓扑答应主节点向一切从节点播送数据，或寻址一个特定从节点，一起接纳来自从节点的数据(一次一个从节点)。全双工总线可增加数据吞吐量，但因为接线更费事，所以要比半双工总线贵许多。
图5：半双工和全双工多点总线拓扑
双协议收发器
现代收发器能够支撑新工业PC的规划和RS-232至RS-485/RS-422接口转化器的规划。现有RS-232设备(如传统PC、外表设备和工业机器)需求上述转化器，以便衔接至单一网络或进行远间隔衔接。
图6显现了一种双协议收发器的电路图。该器材包含两个RS-232发送和接纳通道以及一个全双工RS-485收发器。请注意该收发器的直通式引脚分配，其一侧是总线引脚，另一侧是逻辑引脚。这答应轻松安置通向本地操控器的信号迹线，与传统收发器比较有很大的优势(如图3所示)，因为传统收发器的引脚分配要求从总线到操控器侧的信号迹线穿插，反之亦然。
图6：包含一个RS-485和两个RS-232收发器的双协议收发器
当独立操作总线体系时，每个RS-232端口可支撑最大400kbps数据速率，且不会超越规则最大压摆率。
RS-485答应经过/SLOW485引脚挑选20Mbps高速形式和115kbps压摆率约束形式。在高速形式下，驱动器输出无压摆率约束。这种形式仅应在传输间隔短于100英尺(30米)时运用。别的，高速形式还需求在电缆两头运用终端电阻器，且电阻器的阻值有必要匹配120Ω(RS-485电缆)或100Ω(五类线)的电缆特性阻抗。
现代收发器有必要能在低供电电压下高效作业，这是经过优化电荷泵规划完成的。图6中的电荷泵可树立用于RS-232驱动器的双极电源(V+, V-)，只需求四个小的0.1μF电容器。其间两个电容器用于实践电荷泵操作，将初始3.3V 电压(Vcc)转化为+5V ( V+ )和 -5.3V(V-)。另两个电容器用于缓冲V+ 和 V-，以保证开关操作期间为RS-232驱动器供给足够的供电电流。
总收发器供电电流现已小于4mA，经过使整个芯片进入关断形式还能够节约更多电能。这是经过将/SHDN引脚拉到逻辑低态而完成的。在关断形式下，电荷泵停止作业，其他供电电流仅由流入逻辑输入端的漏电流组成。因而，总漏电流取决于器材装备，但可低至40μA。
当经过将/SHDN调到逻辑高态从头启用器材时，电荷泵最多需求25微秒来到达安稳状况。在此期间不能进行RS-232通讯。因为电荷泵不为RS-485收发器供电，RS-485通讯可在/SHDN调到逻辑高态2微秒后开端。这个时刻远远快于在一切作业形式下都需求运用电荷泵的传统收发器。
多协议运用
将一个RS-485和两个RS-232收发器集成为一个IC，可极大进步工业PC接口规划的多用途性，因为这样本地操控器可独立驱动许多总线体系或充任接口转化器，如图7所示。当用作RS-232至RS-485转化器时，通道1和/或通道2的RS-232信号可转化为逻辑电平，然后经过RS-485总线发送。经过运用地址编码，RS-485链路两头的操控器能够区别两个RS-232数据流。
图7：经过RS-232至RS-485转化器连网多个RS-232设备
为经过远间隔点对点链路延伸两个RS-232接口之间的数据链路，双协议收发器装备为独立的RS-232至RS-485转化器。这种情况下需求两个转化器(电缆两头各一个)，以便将RS-485总线信号转化为RS-232数据，反之亦然。该装备比较简单，因为针对驱动器和接纳器的启用输入可经过固定导线衔接至其各自的电压轨，使收发器继续处于活泼状况(图8A)。
图8：经过RS-232至RS-485转化器连网多个RS-232设备
在全双工RS-485总线上连网多个RS-232设备需求对从节点中的转化器进行细微的装备改变。主节点(PC)中的驱动器和接纳器可一向坚持活泼状况，从节点中的接纳器也相同能够。但有必要严密操控从节点中的接纳器，以防有两个或更多从节点一起拜访总线。为此，需求运用第二个RS-232通道的驱动器使用RTS流操控信号来启用和禁用RS-485驱动器(图8B)。请注意，在转化器内部 ，RTS有必要返回到操控器的CTS输入。这称为零调制解调器(null-modem)装备。
图9：经过RS-232至RS-485转化器连网多个RS-232设备
在半双工RS-485总线上连网多个RS-232设备需求图9A所示的装备。在此装备中，RTS信号担任操控驱动器和接纳器的启用功用。一切节点(包含主节点和从节点)都需求此装备，因为半双工总线一次只能沿一个方向发送数据。
在有些设备中，RTS和CTS操控信号可与待发送数据存在最大10毫秒的不同步。在此情况下，最好使启用信号为数据驱动式信号。这是经过在驱动器输入(DI)和启用引脚(DE485和 /RE485)之间施行逆变器功用而完成的。这会在DI = 逻辑低态时使收发器处于发送形式，在DI = 逻辑高态时处于接纳形式。在接纳形式下，驱动器输出具有高阻抗，低阻抗终端电阻器可将总线电压减小至0V。因为RS-485接纳器是完全防毛病(full-failsafe)的器材，总线上的一切双协议收发器会在接纳器输入端(RO)指示零总线电压为逻辑高态。因而，在低态有用和高阻抗之间切换驱动器输出，依然会在另一个接纳器的输出端发生从低到高的转化。
定论
因为具有高集成度、一起支撑RS-232和RS-485协议、可编程数据速率和省电装备等特性，现代双协议收发器可简化工业接口的规划。为支撑体系工程师的工业网络规划，Intersil供给了广泛的固定和可编程、单通道和双通道、多协议收发器。
