RS-232特性的解釋方式使選擇合適的RS-232通信IC以滿足任何系統(tǒng)需求的方式變得容易。特別注意信號擺幅、壓擺率、增強型ESD保護以及高達1Mbaud的數(shù)據(jù)速率。引入了RS-232兼容與RS-232兼容的概念，其中系統(tǒng)需求可能提示高數(shù)據(jù)速率或低電源電壓。產(chǎn)品具有自動關(guān)斷至低功耗模式和自動喚醒、低電源電壓、高ESD保護、可編程邏輯閾值以及高數(shù)據(jù)和壓擺率等，可滿足低功耗系統(tǒng)需求。

為了幫助您為應(yīng)用程序選擇最合適的部件，本文介紹了可用的不同功能。

電源

另一篇文章“為您的電源電壓選擇和使用RS-232接口器件”介紹了可用于不同電源 電壓的RS-232器件。

數(shù)據(jù)速率

幾乎所有Maxim RS-232器件的發(fā)送和接收數(shù)據(jù)速率高達120kbps，大多數(shù)器件的速率高達250kbps。所有這些都是在符合RS-30規(guī)范（正式稱為TIA/EIA-232-F）中指定的232V/μs最大壓擺率的情況下完成的。可提供更高的數(shù)據(jù)速率，但需要特別提及。

兆波特

MegaBaud是Maxim用于RS-232邏輯電平兼容數(shù)據(jù)速率（1Mbps或更高）的術(shù)語。敏銳的觀察者會注意到，這里使用的“兼容”一詞與“合規(guī)”相對。這是一個微妙而重要的點，需要進一步解釋。RS-232規(guī)范中深埋有一個限制，即發(fā)送器的壓擺率必須小于30V/μs。指定此限制是為了使RS-232成為簡單的物理接口。如果沒有這個限制，就必須更密切地關(guān)注輻射發(fā)射和一些傳輸線效應(yīng)等問題。雖然這種壓擺率限制使物理接口更簡單，但它也有效地限制了可以合理使用的最大數(shù)據(jù)速率。Maxim生產(chǎn)一系列能夠工作在MegaBaud的器件中，除壓擺率限制外，均符合RS-232規(guī)范。為了確保物理接口保持簡單，這些系列器件仍然有壓擺率限制，但限值高于RS-232規(guī)范（MAX150E為3237V/μs）。

這一切意味著什么？對于初學(xué)者來說，這些部件并不嚴(yán)格符合RS-232標(biāo)準(zhǔn)。換句話說，如果將具有MegaBaud功能的器件插入普通的RS-232兼容端口，則即使在低至20kbps的數(shù)據(jù)速率下也無法保證正常運行。然而，實際上，較低的數(shù)據(jù)速率可能會正常工作。但以 1Mbps 的速度運行是另一回事。為了保證 1Mbps 的數(shù)據(jù)速率，電纜的兩端都必須具有能夠進行 MegaBaud 操作的部件。

一些具有MegaBaud功能的部件上可用的一個有趣的功能是標(biāo)記為MBAUD的引腳。參見圖1。該引腳將器件配置為以低于 232V/μs 的符合 RS-30 標(biāo)準(zhǔn)的壓擺率工作，或以更高的壓擺率工作，以允許 MegaBaud 工作。這意味著該零件具有兩全其美的優(yōu)勢。當(dāng)連接到普通RS-232端口時，該器件可以在真正符合RS-232的模式下工作;但是，當(dāng)它連接到另一個具有 MegaBaud 功能的部分時，它可以切換齒輪并以 1Mbps 或更高的速度傳輸。

圖1.MAX3237具有標(biāo)有MBAUD的引腳，允許在符合RS-232標(biāo)準(zhǔn)的250kbps數(shù)據(jù)速率和1Mbps數(shù)據(jù)速率之間切換。

擴展靜電放電

所有Maxim器件的所有引腳均采用ESD保護結(jié)構(gòu)，以防止在處理和組裝過程中遇到的靜電放電。Maxim的標(biāo)準(zhǔn)RS-232器件提供> = 2kV ESD保護。Maxim的+/-15kV保護器件通過在其RS-15發(fā)送器輸出和接收器輸入引腳上提供（人們可能懷疑的）+/232kV保護來改善這一點。生活中的一切都是有代價的，而增加的ESD保護成本很小。+/-15kV保護器件通常與標(biāo)準(zhǔn)器件具有相同的引腳排列和功能，無需修改電路板布局即可輕松替換這些器件。MAX202和MAX202E就是兩個這樣的器件的例子。MAX202具有標(biāo)準(zhǔn)保護級別，而MAX202E具有+/-15kV保護。

某些應(yīng)用要求RS-15引腳和CMOS引腳均具有+/-232kV ESD保護。一個典型的例子是手機。為了節(jié)省成本和尺寸，手機本身不包含RS-232收發(fā)器。相反，它將CMOS級信號從手機底部的連接器中帶出。例如，如果手機所有者想要連接到筆記本電腦的RS-232端口，他或她必須購買一根特殊的電纜，有時被稱為“數(shù)據(jù)塊”。該數(shù)據(jù)包在電纜本身內(nèi)安裝了一個RS-232收發(fā)器。參見圖2。這增加了電纜的成本;但從長遠來看，由于銷售的電纜比手機少，因此可以節(jié)省資金。這是個好消息。壞消息是，現(xiàn)在RS-232發(fā)射器和接收器的兩側(cè)都連接到連接器，使它們面臨更高的ESD風(fēng)險。在這種情況下，可能需要在發(fā)射器和接收器的CMOS和RS-232側(cè)擴展ESD保護。Maxim有幾個部分可以做到這一點。示例包括MAX3238E、MAX3237E、MAX3248E、MAX3380E和MAX3381E。

重要的是要注意我們的零件在ESD沖擊期間的反應(yīng)。部件不僅不會因低于其額定值的ESD撞擊而損壞，而且還可以繼續(xù)正常工作，而無需回收電源。此外，它們在上電、斷電和關(guān)斷時具有 ESD 沖擊保護。

圖2.MAX3238E和MAX3248E在典型的“數(shù)據(jù)塊”應(yīng)用中;由于RS-232信號和CMOS信號都帶到連接器，因此它們在這些引腳上具有+/-15kV ESD保護。

自動關(guān)機

自動關(guān)機是一項旨在節(jié)省電量的功能。它的工作原理是，只要檢測到RS-232接口未被使用，就將RS-232設(shè)備置于低功耗關(guān)斷模式。

在現(xiàn)實世界中，許多RS-232設(shè)備只使用了一小部分時間。例如，大多數(shù)筆記本電腦用戶通常根本不使用RS-232端口。如果RS-232端口沒有連接任何東西，則將RS-232器件置于低功耗模式是有意義的。自動關(guān)機是一項旨在做到這一點的功能。它特別強大的原因是它不需要任何處理器參與。這意味著無需在軟件中進行特殊配置即可節(jié)省電力。

自動關(guān)斷通過監(jiān)控接收器的RS-232側(cè)來工作。當(dāng)連接到另一個RS-232設(shè)備時，接收器將看到低于-232V或高于+3V的有效RS-3信號。另一方面，如果沒有連接任何東西，接收器通常會接地。如果自動關(guān)斷功能檢測到所有接收器都在-.3V至+.3V之間，持續(xù)時間大于30μS，則假定未連接有效的發(fā)射器，并自動將自身置于低功耗模式。參見圖 3 和圖 5。如果任何一個接收器的輸入超過+2.7V或低于-2.7V，該器件將自動退出低功耗模式。參見圖 4 和圖 5。

圖3.如果所有接收器的輸入在+/-.3V之間，持續(xù)至少30μS，則進入自動關(guān)斷狀態(tài)。

圖4.如果任何接收器超過+/-2.7V，則退出自動關(guān)斷。

圖5.進入和退出自動關(guān)機的行程級別。

在低功耗模式下，發(fā)射器和發(fā)射器使用的電荷泵轉(zhuǎn)換器關(guān)閉。但是，由于接收器本身需要很少的電流來工作，因此它們保持活動狀態(tài)。總體效果是MAX3的靜態(tài)電流從1.1mA降低到10μA（最大值為3221mA至100μA）。重要的是要記住，一旦在接收器上檢測到有效的RS-232電平，發(fā)射器需要<>μS才能完全激活。

具有自動關(guān)機功能的部件示例：

MAX221/E

MAX3212

MAX3218

MAX3221

MAX3223

MAX3243

強制開啟/強制關(guān)閉*

所有具有自動關(guān)斷功能的器件都有兩個引腳，分別標(biāo)記為“強制開啟”和“強制關(guān)閉*”。這些引腳允許用戶通過軟件控制手動覆蓋自動關(guān)斷功能。將 ForceOff* 拉低將強制器件進入關(guān)斷狀態(tài)。這獨立于部件的當(dāng)前狀態(tài)而發(fā)生。拉力 On 高強制部件進入正常運行狀態(tài)，同樣與部件的當(dāng)前狀態(tài)無關(guān)。如果兩個 ForceOff* 都被拉低，而 ForceOn 被拉高，則該器件將被強制關(guān)斷。見表2。

圖6.自動關(guān)斷器件，如MAX3221，引腳標(biāo)有ForceOn、ForceOff*和Invalid*，可增加其功能。

無效*

自動關(guān)斷的另一個方便功能是無效*引腳。只要任何一個接收器上存在有效的RS-232電平，該引腳就會變高。這表明連接了另一個RS-232設(shè)備。處理器可以監(jiān)視此引腳，讓軟件知道何時可以使用該端口。例如，在使用RS-232器件作為調(diào)試端口的系統(tǒng)中，這可能很有幫助。在正常操作中，調(diào)試端口通常沒有任何連接。但是，每當(dāng)出現(xiàn)問題時，技術(shù)人員都會連接到端口并下載調(diào)試信息。通過監(jiān)視 Invalid* 引腳，處理器可以判斷技術(shù)人員何時連接并可以執(zhí)行其調(diào)試?yán)獭?/p>

具有自動關(guān)機功能的部件示例：

MAX221/E

MAX3212

MAX3218

MAX3221

MAX3223

MAX3243

自動關(guān)機增強版

Autoshutdown Plus與Autoshutdown類似，因為它旨在通過在不使用RS-232設(shè)備時關(guān)閉RS-30設(shè)備來節(jié)省功耗。然而，不同之處在于，只要信號在 232 秒內(nèi)沒有任何活動，自動關(guān)閉 Plus 就會自行關(guān)閉。這適用于收發(fā)器連接到RS-<>端口但不發(fā)送數(shù)據(jù)的應(yīng)用。

Autoshutdown Plus 具有與 Autoshutdown 相同的功能，例如 ForceOn、ForceOff* 和 Invalid*。但是，關(guān)于Autoshutdown Plus，有一些有趣的事情需要注意。首先是Autoshutdown Plus監(jiān)控接收器和發(fā)射器的活動。第二，如果 Invalid* 行同時綁定到 ForceOn 和 ForceOff*，則可以使 Autoshutdown Plus 的行為類似于 Autoshutdown。參見圖 7。

圖7.通過將 ForceOn 和 ForceOff* 輸入連接到 Invalid* 輸出，可以使自動關(guān)斷增強型器件的行為類似于自動關(guān)斷器件。

具有自動關(guān)機增強功能的部件示例：

MAX3224/E

MAX3225/E

MAX3226/E

MAX3227/E

MAX3238/E

MAX3244/E

MAX3245/E

MAX3320

MAX3386

MAX3387

MAX3235E

MAX3318/E

MAX3319/E

MAX3248/E

接收器在關(guān)斷和使能時處于活動狀態(tài)*

大多數(shù)RS-232器件的接收器在關(guān)斷時保持活動狀態(tài)（假設(shè)器件本身可以進入關(guān)斷狀態(tài)）。起初，這似乎沒有意義。將器件置于關(guān)斷狀態(tài)的原因是為了節(jié)省功耗。保持接收器處于活動狀態(tài)意味著該器件比其他方式消耗更多的電流。雖然這是真的，但保持接收器活動狀態(tài)的懲罰是最小的。例如，MAX3223的典型功耗僅為1μA，最大功耗為10μA，兩個接收器均處于關(guān)斷狀態(tài)。

與MAX3223一樣，大多數(shù)接收器在關(guān)斷時處于活動狀態(tài)的器件也具有EN*引腳。將該引腳拉低會使接收器的輸出進入高阻態(tài)。要了解此引腳的原因，請參見圖 8。在許多情況下，RS-232部分連接到UART。當(dāng)RS-232器件處于關(guān)斷狀態(tài)時，系統(tǒng)從UART斷開電源以節(jié)省功耗的情況并不少見。這意味著UART的Vcc引腳將接地。如果RS-232接收器的輸出為高電平，它將對UART內(nèi)置的保護二極管進行正向偏置。這會導(dǎo)致電流過大，從而破壞了將設(shè)備置于關(guān)閉狀態(tài)的整個目的。EN* 引腳允許接收器輸出進入高阻態(tài)，從而避免了此問題。

圖8.部分Maxim RS-232器件具有EN*引腳，允許接收器進入高阻態(tài)模式，這樣接收器就不會為節(jié)省功耗而對電源已關(guān)斷的器件進行正向偏置。

Maxim的幾個器件的接收器在關(guān)斷時不處于活動狀態(tài)，提供了一個額外的接收器，并聯(lián)到一個常用的接收器上。參見圖 9。這允許UART斷電，同時還允許RS-232端口被其他電路監(jiān)控活動。

圖9.MAX3243有一個額外的接收器R2OUTB，即使其他接收器進入高阻態(tài)輸出狀態(tài)，它仍然保持工作狀態(tài)。

Vl 引腳

Vl 引腳允許在接收器輸出和發(fā)送器輸入上設(shè)置可編程邏輯閾值。這在具有多個電源電壓和/或多個邏輯電平的系統(tǒng)中變得很有價值。沒有Vl引腳功能的器件，如MAX3222E，具有基于Vcc電源的邏輯門限。MAX3222E采用3.3V電源供電時，發(fā)送器輸入邏輯高電平為2.0V，低電平為.8V。接收器輸出為高電平 = 3.2V（典型值）和低電平 = .4V （最大值）。隨著越來越多的系統(tǒng)使用2.5V甚至1.8V邏輯電平，如果沒有某種類型的電平轉(zhuǎn)換器，MAX3222E將無法工作。具有Vl引腳功能的器件可解決此問題。圖3386所示的MAX10E就是一個例子。雖然器件本身仍工作在3.0V至5.5V，但Vl引腳設(shè)置邏輯門限。

圖 10.MAX3386E包括一個Vl引腳，允許為混合電壓系統(tǒng)設(shè)置邏輯門限。

兼容與合規(guī)

TIA/EIA-232-F規(guī)范規(guī)定接收器閾值必須在+/-3V之間。在理想情況下，這意味著發(fā)射器必須擺動至少+/-3V。但是，這留下了0V噪聲容限。耦合到線路上的任何噪聲都可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)錯誤。因此，RS-232規(guī)范規(guī)定發(fā)射器必須擺動至少+/-5V。這為系統(tǒng)提供了非常強大的2V最小噪聲容限。但與此同時，這一最低要求使得在沒有額外電源轉(zhuǎn)換器的情況下，在+/-5V供電系統(tǒng)中無法滿足該規(guī)格。例如，如果5V電源實際上低5%（4.75V），則理想的發(fā)射器只能擺動高達4.75V。雖然這種擺動不是真正符合RS-232標(biāo)準(zhǔn)，但與符合RS-232標(biāo)準(zhǔn)的接收器一起正常工作已經(jīng)綽綽有余了。換句話說，該理論部分與RS-232兼容，但不符合RS-232標(biāo)準(zhǔn)。

這種區(qū)別很重要，因為兼容RS-232但不符合RS-232標(biāo)準(zhǔn)的器件可以由+/-5V電源供電，而無需電荷泵。沒有電荷泵，零件變得更小、更便宜。MAX3314E就是這種情況。MAX3314E采用+/-5V +/-5%電源供電，滿載時保證+/-3.7V擺幅。該擺幅足以正確驅(qū)動所有符合RS-232標(biāo)準(zhǔn)的接收器，但噪聲容限從2V降低到.7V。正在考慮做出這種折衷的設(shè)計人員必須仔細權(quán)衡更小尺寸和低成本的優(yōu)勢與這種降低噪聲裕度，以及他們的系統(tǒng)不會真正符合RS-232標(biāo)準(zhǔn)的事實。

圖 11.MAX3314E采用+/-5V電源供電，但沒有電荷泵倍增器和反相器。這使得該器件更小、更便宜、兼容 RS-232，但不符合 RS-232 標(biāo)準(zhǔn)。

另一個有趣的Maxim器件是MAX3316。這部分從另一個方向處理情況。它設(shè)計用于在由 2.25V 至 3.0V 供電的系統(tǒng)中運行。以前，Maxim解決方案僅支持基于電感的器件，如MAX3218。基于電感的解決方案效果很好，符合RS-232標(biāo)準(zhǔn)，但往往比電容解決方案體積更大，價格略高。MAX3316提供基于電容的解決方案，但代價是兼容RS-232，不兼容RS-232。它的工作原理與3.0V至5V器件完全相同，只是其電荷泵設(shè)計為可在低至2.25V的電壓下工作。由于電源電壓較低，該器件無法保證符合RS-232標(biāo)準(zhǔn)的輸出擺幅，但可以確保+/-232.3V的RS-7兼容輸出。

*這表示低電平有效信號;圖中文本上方的行表示相同的內(nèi)容。

審核編輯：郭婷