CN0373 隔離式USB轉隔離式RS-485/隔離式RS-232接口

CN0373 圖1中的電路提供完全符合TIA/EIA-485/232標準、高度集 成且魯棒隔離性能的收發機。ADM3252E 2.5 kV rms隔離式RS-232和 ADM2587E2.5 kV rms隔離式RS-485解決方案是業 界尺寸最小的解決方案。ADuM3160提供市場領先的USB 端口2.5 kV rms隔離，可輕松實現與低速和全速USB兼容外 設的集成。FTDI FT2232H(USB至UART轉換器)能為通過 UART轉RS-485或RS-232總線端口進行傳輸提供方便。 TIA/EIA RS-232器件廣泛用于工業機器、網絡設備和科研 儀器中。RS-485的應用包括：過程控制網絡、工業自動 化、遠程終端、樓宇自動化(例如，暖通空調(HVAC)、保 安系統)、電機控制和運動控制。 在這些實際的系統中，雷擊和電源波動會通過產生較大瞬 變電壓對通信端口造成損害。圖電路的隔離可針對這些 電氣線路浪涌提供保護，增加系統安全性。 圖2.EVAL-CN0373-EB1Z板 ? 圖2顯示隔離式USB轉FTDI隔離式RS-232/隔離式RS-485電 路的照片。如有需要，該電路可實現USB端口至RS-485和 RS-232端口的同步發送，也可僅發送一個端口。 ADuM3160提供USB總線D+和D?輸入端數據信號到FTDI FT2232H(USB至UART轉換器)的2.5 kV rms數字隔離。隔離 式USB輸出DD?和DD+信號分別連接FTDI的DM和DP引 腳。FTDI FT2232H可通過UART轉RS-232/RS-485接口發送 數據，具體取決于所選PC虛擬COM端口(VCP)。ADuM3160 通過USB電纜連接提供VBUS1電源。ADuM3070提供穩壓隔 離電源。ADuM3070的電源(+6 V)和接地通過J1管式插口連 接器相連。ADuM3160 VBUS2引腳采用ADuM3070的3.3 V隔 離電源供電。ADuM3070 3.3V輸出還為ADM3252E 2.5 kV rms 隔離式RS-232和ADM2587E 2.5 kV rms隔離式RS-485收發機 提供主電源。 ADM2587E 2.5 kV rms隔離式RS-485收發機是業界領先的信 號和電源隔離解決方案。該收發機可在3.3 V或5 V下工作。 數據通過TxD引腳發送，通過RxD引腳接收。驅動器和接 收器的輸出都可使能或禁用，即通過改變DE和 RE 引腳上的相應邏輯電平，進入高阻抗狀態。 FTDI輸出引腳BDBUS0連接ADM2587E的TxD數據輸入引 腳。FTDI輸出引腳BCBUS0、PWREN#和BDBUS1分別連接 ADM2587E的DE、 RE和RxD輸入引腳。DE和RE 引腳狀態 還可通過LK1和LK2跳線配置。對每條鏈路而言，位置A連 接邏輯引腳至3.3 V，位置B連接邏輯引腳至GND，位置C連 接邏輯引腳至FTDI輸出引腳。 ADM2587E可通過A、B、Y和Z RS-485輸入/輸出發送和接 收總線數據。RS-485總線電纜可通過J2五路連接器連接。 斷開LK5和LK6跳線連接可將ADM2587E置于全雙工配置下，在該配置下數據可通過Y和Z引腳發送，并通過A和B 引腳接收。連接LK5和LK6跳線可將ADM2587E輸入/輸出 置于半雙工配置下，在該配置下僅能發送或接收總線數 據，不能同時收發。 ADM3252E是一款高速、2.5 kV、完全隔離、雙通道RS-232/ V.28收發機，采用3.3 V或5 V單電源供電。RS-232接口支持 全雙工通信，通過J5五路連接器或J3連接器為CTS和RTS提供 硬件握手。J3提供RS-232電纜連接器，用來連接工業設備。 ADM3252E發射機輸入(TINx)支持從FTDI的ADBUS0和 ADBUS2引腳輸出的FTDITTL/CMOS輸入電平。TInx輸入反 轉并跨越隔離柵耦合，然后作為EIA/TIA-232E總線信號通 過J3或J5連接器發送。ADM3252E接收機輸入(RINx)支持來 自J3或J5連接器的EIA/TIA-232E信號電平。RInx輸入反轉并 跨越隔離柵耦合至ROUTx引腳。ROUTx引腳連接FTDI的 ADBUS1和ADBUS3輸入。 使用兩個獨立的ADP190電路作為軟啟動電路，并在FTDI FT2232H完全上電后為ADM2587E和ADM3252E供電。跳線 LK7通過74AHC1G14W5-7逆變器將FTDI FT2232H PWREN# 引腳連接至ADP190電路的EN引腳。ADP190 EN引腳必須為 高電平才能開啟電源開關；驅動EN至低電平可關閉電源開 關。連接位置A的LK7(位置B斷開連接)表示ADP190 EN引腳 始終為高電平/使能。連接位置B的LK7(位置A斷開連接)表 示ADP190 EN引腳通過PWREN#反轉信號觸發。 FTDI FT2232H數據手冊提供RS-232通信的引腳功能完整列 表。LK3和LK4跳線支持RS-232握手選項。LK3連接時， ADBUS4 (DTR#)連接到ADBUS5 (DSR#)。LK4連接時， ADBUS4 (DTR#)連接到ADBUS6 (DCD#)。 在J1管式插口連接器上施加6 V電壓，為EVAL- CN0373-EB1Z 板供電?？稍贏DP7102穩壓器輸出端的VCC_REG測試點上 檢查該電壓。ADP7102輸出電壓測量值應當為5 V。5 V電壓 路由至ADuM3070和T2變壓器，然后為RS-485、RS-232和 FTDI電路提供3.3 V電源輸出。檢查ISO_VCC測試點，該點 處的測量電壓應當為3.3V。 通過將RS-232和RS-485輸出連接至ADI ezLINX? iCoupler?隔 離接口開發環境板，可測試完整的發送和接收路徑。此 外，還可通過Tera Term開源終端仿真程序執行USB轉RS-232/ RS-485發送測試。如有需要，該電路可實現USB端口至 RS-485和RS-232端口的同步發送，也可僅發送一個端口。 使用USB電纜連接筆記本電腦/PC與J4連接器。將示波器探 針與ADM3252E收發機旁邊的ISOTxD測試點相接，如圖3 所示。打開PC應用軟件，選擇COM5，然后單擊OK(確定)，如圖4所示。 單擊File(文件)菜單下的Send(發送)按鈕，載入待發送的 RS-232數據。選擇用于連續測試傳輸的大數據尺寸文件并 單擊Send(發送)，如圖5所示。 ? 圖3. EVAL-CN0373-EB1Z板測試設置 ? 圖4. 用于向EVAL-CN0373-EB1Z板上的RS-232 端口進行USB傳輸的Tera Term COM5 ? 圖5. 用于向EVAL-CN0373-EB1Z板上的RS-232 端口進行USB傳輸的Tera Term COM5數據 ? 用探針探測EVAL-CN0373-EB1Z板上的ISOTxD測試點，通過示波器觀察隔離式RS-232信號(見圖6)。 ? 圖6. EVAL-CN0373-EB1Z板上RS-232端口的ISOTxD信號 ? 可針對ADM2587E收發機執行類似的測試。使用USB電纜 連接筆記本電腦/PC與J4連接器。將示波器探針與 ADM2587E收發機旁邊的Y和Z測試點相接，如圖3所示。 打開第二個Tera Term仿真器窗口，選擇COM6用于RS-485 傳輸，如圖7所示。 ? 圖7. 用于向EVAL-CN0373-EB1Z板上的RS-485 端口進行USB傳輸的Tera Term COM6 ? 單擊File(文件)菜單下的Send(發送)按鈕，載入待發送的 RS-485數據。選擇用于連續測試傳輸的大數據尺寸文件并 單擊Send(發送)，如圖8所示。 ? 圖8. 用于向EVAL-CN0373-EB1Z板上的RS-485 端口進行USB傳輸的Tera Term COM6數據 ? 用探針探測Y和Z測試點，通過示波器觀察隔離式RS-485信號；或者使用示波器的Y – Z數學函數觀察差分總線信號， 如圖9所示。 ? 圖9. EVAL-CN0373-EB1Z板上RS-485 端口的Y – Z數學波形 ? 完整的設計支持包包括示意圖,裝配,材料清單和布局文件請點擊http://www.analog.com/CN0373-DesignSupport. CN0373 隔離式USB轉隔離式RS-485/隔離式RS-232接口 圖1所示電路提供使用廣泛的USB總線與RS-485或RS-232總 線之間的完全隔離連接。信號和電源隔離確保USB設備與 工業總線或調試端口之間實現安全接口， 允許監控 TIA/EIA-485/232總線流量，并且便于向未配備RS-485或 RS-232端口的PC發送命令或從該PC接收命令。 本電路中的隔離能提供電氣線路浪涌保護并斷開總線和數 字引腳之間的接地連接，增加系統安全性和魯棒性，進而 消除系統中可能存在的接地環路。 在工業和儀器儀表應用中，TIA/EIA RS-485總線標準是使用 最廣泛的物理層總線設計標準之一。RS-485提供多個系統 之間的差分數據傳輸，這些系統通常相距很遠。相比 RS-232標準，RS-485通信可通過差分通信方式提供額外的 魯棒性。 TIA/EIA RS-232器件廣泛用于工業機器、網絡設備和科研儀 器中。在現代個人電腦中(個人電腦經常用來調試網絡問 題)，大部分外設接口已經采用USB代替RS-232，并且很多 電腦不再配備RS-232端口。圖1中的電路為RS-232和RS-485 接口提供魯棒而緊湊的解決方案。 図1. 絶縁型USBとFTDI 絶縁型RS-232/絶縁型RS-485の接続回路 （簡略回路図、一部の接続は省略されています） ? CN0373 CN0373

• 隔離式USB轉隔離式RS-485/RS-232接口
• 小尺寸
• 魯棒的接口

(analog)