内置RS－485/RS－422接口的UART

　　1. 概述

　　MAX3140内部集成了一个通用的UART和失效安全模式的RS-485/RS-422收发器。其UART部分的编程采用SPITM/QSPITM/MICROWIRETM兼容的串行接口，大大简化了MAX3140与μP的连接;而RS-485/RS-422接口部分支持外部引脚编程，可以将接口设置为半双工/全双工、限斜率输出(降低EMI)等工作方式。除了共用电源外，两部分电路完全独立，使用起来可分可合，结构和功能更加灵活。其主要性能指标如下：

　　●采用28脚SSOP封装，内置UART和RS-485/RS-422接口电路。

　　●兼容于SPITM/QSPITM/MICROWIRETM串行接口。

　　●真正的失效安全模式，降低了对网络终端匹配的要求。

　　●可用引脚设置的RS-485/RS-422特性包括：设置半双工/全双工工作方式;设置限斜率输出方式，降低EMI干扰;设置数据传输数率：115kbps/500kbps/10Mbps;设置接收器/发送器的输入/输出相位，以允许软件纠正双绞线极性接反。

　　●内置功能强大的UART，包括可编程波特率，外接3.6864MHz晶振时，最高可达230kbps;支持IrDA格式;关断时允许接收器有效中断;8级接收FIFO，避免μP丢失有效数据;第9位地址认可中断。

　　●总线上允许挂接多达256个网络节点。

　　●单5V工作电源，典型工作电流645μA。

　　●20μA的硬件关断电流。

　　●硬件/软件分别兼容于MAX3100和MAX3089。

　　MAX3140灵活的结构和优异的接口性能尤其适合于工业控制、局域网、HVAC和楼宇控制、嵌入式系统、智能仪器仪表及其一些要求降低EMI干扰的应用。

　　2. 引脚排列及其内部结构

　　MAX3140引脚排列如图1所示。图2为MAX3140的内部结构图，它包括两个独立的部分：UART和RS-485/RS-422接口。UART部分包括兼容于SPI的串行接口、中断逻辑(四种可屏蔽中断源)、波特率发生器、发送缓冲器、发送移位寄存器、8级接收FIFO、接收缓冲器和接收移位寄存器;RS-485/RS-422接口包括半双工/全双工接口选择、限斜率输出控制、差分输入和差分输出极性控制和失效安全防护模式的终端配置。

　　3. 软件编程及接口配置

　　.1 软件编程

　　MAX3140采用兼容于SPITM/QSPITM/MICROWIRETM的串行接口，也支持μP的I/O线访问(如51系列单片机的P1口模拟SPI串行接口)。读/写时序在同一个16位时钟下完成，其操作时序如图3所示。

　　通过串行接口可读/写MAX3140的内部寄存器，完成UART内部参数的设置、收/发数据的读/写等，具体包括以下四种操作命令：

　　a. 写配置寄存器(D15，D14=1，1)

　　写配置寄存器的操作命令如表1所列。其中，FEN为是否启用FIFO;SHDNi为是否进入软件关断模式;TM为是否允许发送缓冲器空时产生中断;RM为是否允许接收缓冲器或FIFO数据有效时产生中断;RAM为是否允许接收器有效(关断模式时)或帧错误(正常模式时)中断;IR为是否启用IrDA方式;ST为选择1位或2位停止位;PE为是否启用奇偶校验位;L为选择7位或8位数据格式;B3，B2，B1，B0为波特率选择位(300～230kbps);R为接收器或FIFO是否为空;T为发送缓冲器是否为空。

　　b.读配置寄存器(D15，D14=0，1)

　　该配置寄存器的操作命令如表2所列。其中，TEST为是否启用测试模式，其它位的定义与写配置寄存器相同。

　　c.写数据寄存器(D15，D14=1，0)

　　写数据寄存器的操作命令如表3所列。其中，TE为是否允许发送，RTS为对应引脚上的RTS输出，Pt为发送的奇偶校验位，D7t～D0t为发送数据;RA/FE为接收有效(UART关断时)或帧(正常工作模式时)状态位，CTS为CTS引脚上的状态位，Pr为接收的奇偶校验位，D7r～D0r为接收数据，R、T定义与配置寄存器相同。[page]

　　d.读数据寄存器(D15，D14=0，0)

　　读数据寄存器的操作命令如表4所列。

　　3.2 接口配置

　　MAX3140的接口电路同MAX3089的硬件特性完全等同，它可以通过外部引脚连线或μP的I/O口灵活地设置接口的特性，包括：

　　a.半双工/全双工选择

　　将H/ F连接至VCC时选择半双工工作方式;将H/ F连接至GND或浮空时选择全双工工作方式。

　　b.限斜率输出方式选择

　　由于限斜率输出方式有利于降低EMI干扰，提高通讯的可靠性，所以有必要为不同的通讯速率选择一个合适的斜率。当SRL引脚接GND时，适合于10Mbps速率;SRL引脚接VCC时，适合于500kbps速率;SRL引脚浮空，适合于115kbps速率。

　　c. 差分输入和差分输出相位选择

　　RXP引脚和TXP引脚分别对应于差分输入和差分输出相位选择，从而可通过软件方式纠正双绞线极性反接的错误。

　　4. 典型应用

　　图4和图5分别是MAX3140用于半双工和全双工工作方式的应用电路。在实际应用中，可以灵活地根据设计要求，通过H/ F引脚跳线或者由μP的I/O口线来选择半/全双工工作方式。当然，SRL、RXP和TXP引脚也可以连接至μP的I/O口线，由软件编程控制。

　　5. 应用实例

　　图6所示的通讯适配器，可应用于诸多领域。

　　(1)RS-485/RS-422到IrDA

　　在应用于多媒体教室时，该适配器可将红外键盘数据通过RS-485/RS-422传至主机房，以完成主机和键盘之间的数据交换;

　　客房或包间的客人可以通过红外遥控器交互选择服务项目，通讯适配器可将具体的信息远传至服务台，实现客人和服务台的信息交流。

　　(2)RS-485/RS-422到RS-232

　　应用于通讯主机，以管理基于RS-485/RS-422通讯网络系统，并通过RS-232接口完成管理主机(如PC机)和从机之间的数据传递。

　　应用于通讯转换器时，如果现有的带RS-232接口的设备需要连成一个网络，则本通讯适配器刚好能够完成此项功能，即可将基于RS-232接口的设备连接成为一个基于RS-485/RS-422接口的通讯网络。

　　(3)RS-485/RS-422到RS-485/RS-422

　　在应用于RS485/RS-422网桥时，它能够将两个或两个以上的基于RS-485/RS-422接口的通讯网络联成一体，实现更大规模的系统管理和监控;

　　当应用于RS485/RS-422中继器时，能够延长RS-485/RS-422的通讯距离，实现更远距离的通讯。