在一些應用需求中，我們需要對外部提供串行通訊端口，但這些端口所通訊的目标裝置各有不同，接口協定也有RS232以及RS485和RS422多種。面對這種情況，我們當然可以同時設計多個序列槽以适應不同需要，但無疑對硬體資源是一種浪費。我們希望能夠動态配置接口類型以适應不同需求，這一篇中我們就來讨論使用MAX3160實作這樣的多協定接口通訊的問題。
1、原理簡述
MAX3160是一款可程式設計RS232、RS485和RS422多協定收發器。可以通過引腳配置來實作雙通道RS-232，單通道的RS-485和RS-422以及帶硬體流控制的單通道RS-232接口。MAX3160采用獨特的低壓差發送輸出級和内部雙電荷泵結構，在3V到5.5V的單電源供電時，可滿足RS-232和RS-485以及RS-422的接口協定要求。其引腳定義及封裝如下：
從上述的引腳定義中我們可以知道， 我們可以通過RS485/RS232、HDPLX等引腳來确定接口的工作模式。當RS485/RS232和HDPLX引腳配置為低電平時，MAX3160工作在RS-232模式。當RS485/RS232引腳配置在高電平時，HDPLX引腳為高電平工作在RS485模式，HDPLX引腳為低電平工作在RS422模式。官方給出的配置方式如下圖所示：
我們在應用MAX3160時，根據我們的應用需求來配置RS485/RS232和HDPLX引腳就能得到我們想要的接口模式。我們也可以通過MCU來控制這些引腳以便在需要時動态修改接口模式。
2、應用設計
有了前面關于MAX3160的基礎知識，我們來根據需求設計我們的需要的應用。在官方給出的資料手冊中提供了了一個應用參考，在其中能實作帶硬體流控制的RS-232接口和RS-422之間的切換電路圖：
在上述電路圖中，雖然闡述了接口模式切換的原理，但我們計劃的應用并沒有這麼複雜。在我們的應用需求中，我們希望可以實作RS-232和RS-485接口的動态切換，我們隻需要一組RS-232接口也沒有RS-422的應用需求，同時我們也不考慮硬體流控制。在應用于RS-485模式時，我們需要使用15腳來控制RS-485的收發方向，而且在RS-485和RS422模式下第7腳是不使用的，是以我們可以設計相關的應用如下圖：
在上述電路圖中，我們實作了RS-232和RS-485的切換，我們通過MCU來控制RS485/RS232引腳和HDPLX引腳以實作動态切換。
3、設計驗證
我們設計了MAX3160動态切換RS-232和RS-485的接口電路，至于是否能夠正确的運作還需要進行驗證。我們設計簡單的應用軟體來驗證一下上述的電路設計是否正确。
首先我們來驗證RS-232接口模式。在RS-232接口模式下，我們需要将RS485/RS232引腳設定為低電平，并且将HDPLX引腳也設定為低電平。我們在MCU程式中配置如下：
MCEF_RS232_ALLOW(); //配置為RS232模式
MCEF_FULLDUPLEX_ALLOW(); //全雙工
接下來我們來驗證一下RS-485接口模式。在RS-485接口模式下，我們需要将RS485/RS232引腳設定為高電平，并且将HDPLX引腳也設定為高電平。我們在MCU程式中配置如下：
MCEF_RS485_ALLOW(); //RS485模式
MCEF_HALFDUPLEX_ALLOW(); //半雙工
MCEF_RECIEVE_ALLOW(); //接收
其他的配置如校驗位、波特率等是完全一樣的。在這次的應用中，我們設定波特率為115200，8位資料位，1位停止位，無校驗的模式。具體配置如下：
/* UART5初始化 */
static void UART5_Init_Configuration(void)
{
huart5.Instance = UART5;
huart5.Init.BaudRate = 115200;
huart5.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
huart5.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
huart5.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
huart5.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
huart5.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
huart5.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;
if (HAL_UART_Init(&huart5) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
/*啟用序列槽接收中端*/
__HAL_UART_ENABLE_IT(&huart5,UART_IT_RXNE);
}
我們在應用層采用Modbus RTU協定，對于RS-485接口和RS-232接口，這部分是沒有差別的。我們在設計中實作了一個94個保持寄存器的從站。
4、小結
我們在配置為RS-232模式和RS-485模式時，分别使用RS-232接口和RS-485接口與電腦相連，并使用Modbus主站軟體讀取下位機的資料，在兩種模式下除了接口選擇不一樣外，其它都是一樣的。擷取到的資料都是完全正确的，說明電路設計本身是可以運作的。
我們在兩種模式下分别運作了一段時間，每種模式大約進行了3000次左右的通路，沒有出現丢包和錯誤，穩定性也基本可以保證。
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