1. Hvers vegna þessi íhlutur er enn tekinn með í hönnun

RS-232 neitar að hverfa. Iðnaðarbúnaður, afgreiðslutæki, prófunartæki, lækningatæki og byggingastýringar nota það enn því það er einfalt, traust og rafmagnslega umburðarlynt yfir nokkra metra af kapli.

MAX3232 er staðlaða leiðin til að tengja 3.3 V örtölvu við þennan heim. Hann tekur UART-merki á rökstigi, myndar jákvæðar og neikvæðar spennur innvortis og knýr hærri RS-232-spennurnar sem staðallinn gerir ráð fyrir.

Þessi innri hleðsludæla er einkennandi eiginleiki íhlutarins og einnig ástæðan fyrir því að útskipting mistekst. Tækið er ekki bara stigbreytir; það er lítill aflgjafi með fjórum ytri þéttum.

2. Hvað verður að stemma

Aflgjafasviðið er tvíundarprófið: hlutur sem er aðeins metinn fyrir 5 V er ekki hægt að nota á 3.3 V braut, sama hversu svipað pinnafyrirkomulagið lítur út. Þéttakrafan er analoga prófið, og það er þar sem "virkar á bekknum, bregst í framleiðslu" byrjar venjulega.

RS-232 spennustig á einni síðu

RS-232 notar ekki rökstig. Röklegt 0 er sent sem jákvæð spenna (venjulega +3 V til +12 V), og röklegt 1 sem neikvæð spenna (−3 V til −12 V). Móttakandinn þarf aðeins að þekkja formerkið, með þröskuldi um ±3 V og hysteresis til að hafna suði.

Þess vegna þarf sendiviðtaki neikvæða braut, og þess vegna getur einföld spennustigsfærsla ekki sinnt verkinu. Hleðsludælan snýr við og tvöfaldar aflgjafann til að búa til u.þ.b. ±5 V frá einni 3.3 V braut.

Rýmd kapalsins er hinn helmingur myndarinnar. Nokkrir metrar af óskermuðum kapal bæta við hundruðum píkófarada, sem hægir á brúnum. Við 115.2 kbps eru áhrifin hófleg; við 1 Mbps ráða þau ríkjum, og móttakandinn getur séð umskipti sem fara aldrei hreinlega yfir þröskuldinn.

3. MAX232 á móti MAX3232

Hlutarnir tveir deila 16-pinna fótspori og sömu grunnvirkni, sem er ástæða þess að þeim er svo oft ruglað saman. Munurinn er ekki til skrauts.

Fæðing.MAX232 er 5 V tæki. MAX3232 virkar frá 3.0 til 5.5 V, sem er ástæða þess að það varð sjálfgefið fyrir 3.3 V kerfi.

Þéttar.MAX232 krefst venjulega 1 µF hleðsludæluþétta. MAX3232 er hannaður fyrir 0.1 µF keramikþétta. Að setja 0.1 µF íhluti í MAX232 hönnun getur komið í veg fyrir að drifarinn nái tilskyldu úttakssveiflu; að setja 1 µF íhluti í MAX3232 hönnun er venjulega ásættanlegt en ekki alltaf ákjósanlegt.

Gagnahraði.MAX3232 fjölskyldan styður venjulega hærri hraða en upprunalegi MAX232, þó að nákvæm tala fari eftir afbrigði og álagsrýmd.

Tvær rásir eða fjórar?

MAX3232 býður upp á tvo drifara og tvo móttakara. Það nægir fyrir full-duplex UART auk handshake-pars, eða fyrir tvö sjálfstæð port ef flæðistýring er ekki notuð.

Hannanir sem þurfa fleiri port, eða halda vélbúnaðarflæðistýringu á tveimur tengingum, færast yfir í fjögurra rása tæki í stærra hylki. Þetta er ekki staðgengill: fjöldi pinna, fótspor og oft straumur frá aflgjafa breytast.

Aftur á móti, ef aðeins eitt par af merkjum er notað, getur minni einsrásar íhlutur í SOT-23 dregið úr plássþörf á plötunni. Það er annað fótspor og önnur hönnun, en stundum er það betri lausn fyrir fyrirferðarlitla vöru.

4. Pinna-samhæfðar fjölskyldur

Allar þessar nota sömu 16 pinna umgjörð, og flestar deila sömu pinnavirkni. Munurinn liggur í rafeðlisfræðilegum forskriftum: veitusviði, þéttagildum, ESD-einkunn og hámarksgagnahraða.

Einangrun og vörn

RS-232 tengir búnað sem getur verið á mismunandi jarðpotensíali. Yfir langan kapal getur sá munur verið nokkrir voltar, og straumurinn finnur sér leið í gegnum sendiviðtakann. Tvær hönnunarlausnir eru til.

Vörn.TVS-díóður á tengipinnum klemmja skammtímaspennur, og raðviðnám takmarka bilunarstraum. Þetta er fullnægjandi fyrir stutta kapla innan einnar byggingar.

Einangrun.Einangraður sendiviðtaki setur skilrúm milli rökréttu hliðarinnar og línuhliðarinnar og rýfur jarðlykkjuna algjörlega. Hann kostar meira og þarf einangraða aflgjafa, en hann er eina áreiðanlega lausnin fyrir iðnaðaruppsetningar með löngum leiðslum eða mörgum aflgjöfum.

Ef vara er í bilun í notkun með skemmda sendiviðtaka er orsökin venjulega jarðlykkja eða ESD-atburður við tengið. Að skipta um vörumerki sendiviðtaka leysir hvorugt.

5. Pinnaskipan, stuttlega

Vegna þess að fótsporið er staðlað getur sokkur eða endurlóðunarstöð skipt út hlutum fljótt. Það er líka ástæðan fyrir því að svo margar plötur í notkun hafa sendiviðtaka sem er ekki sá sem teikningin tilgreinir.

6. Hvar hlutarnir eru í raun frábrugðnir

Styrkur hleðsludælu.Dælan þarf að mynda u.þ.b. ±5 V frá 3.3 V spennugjafa meðan hún fæðir snúruna. Veikari dælur framleiða minni útslagsspennu undir álagi, sem dregur úr hávaðamörkum við móttakarann. Bæði ESR og gildi þétta skipta máli.

ESD-einkunn.RS-232 pinnarnir eru yfirleitt berskjaldaðir á tengi. Hluti með lægri ESD-einkunn getur staðist prófun á bekk en bilað á vettvangi, sérstaklega í iðnaðaruppsetningum með löngum snúrum.

Gagnahraði á móti snúru.250 kbps íhlutur er fullnægjandi fyrir flestar UART-tengingar, en kapasitans kapla og sveifluhraði drifsins takmarka raunhæfa fjarlægð. Ef hönnunin keyrir langan kapla á háum baud, skoðaðu augnritið í fjarlæga endanum.

Afbrigði með sjálfvirkri slokknun.Sumir íhlutir fara í orkusparnaðarstillingu þegar ekkert gilt RS-232-stig er til staðar. Það er gagnlegt fyrir rafhlöðuvörur og er hegðunarbreyting fyrir hönnun sem gerir ráð fyrir að drifinn haldist virkur.

Athugasemdir um útlagnir

Hleðsludælukondensatorarnir ættu að vera eins nálægt pinnunum sínum og mögulegt er, með stuttum afturleiðum að jarðpinnanum. Langar leiðir auka induktans og draga úr skilvirkni dælunnar, sem kemur fram sem lægri úttakssveifla við kapalinn.

Haltu RS-232-hliðinni frá næmum hliðstæðum leiðum. Línan getur flutt ±12 V skammtímatoppa á meðan ESD-atburður stendur, og auðvelt er að yfirsjást rýmdartengingu inn á háviðnámsinntak.

Heil jarðtengd grunnflötur undir sendiviðtakaranum hjálpar bæði dælunni og ESD-leiðinni. Að skipta jarðtengingunni milli hliðar rökvírrar hringrásar og tengihliðar er aðeins viðeigandi þegar hönnunin er einangruð; annars skapar það lykkjuna sem vörnin er að reyna að forðast.

Kaplar, tengi og EMI

Sendiviðtakinn er aðeins hluti af sambandinu. Tengipinnaútlit, skermun kapla og jarðtenging ráða því hvort sambandið virkar í iðnaðarskáp.

Notaðu skermaðan kapal fyrir lengri leiðir en einn eða tvo metra, og jarðtengdu skerminn í öðrum endanum til að forðast jarðlykkju. Ferítperla við tengið getur bælt sameiginlegum hávaða án þess að hafa áhrif á mismunamerkið.

Sendiviðtakar með takmörkuðum sveifluhraða draga úr geislun og eru æskilegri fyrir langa kapla, á kostnað hámarksgagnahraða. Ef EMC-prófun mistekst á raðtenginu er það fyrsta færibreytan sem þarf að skoða aftur.

Enn einn munurinn sem vert er að athuga er latch-up hegðun við línubilun. Gagnablaðið tilgreinir venjulega bilunarspennuna sem tækið þolir; íhlutur með þrengra bil getur virst jafngildur þar til kapall er tengdur inn á meðan rafmagn er á hinum endanum.

7. Val á þétti er hið raunverulega skiptiverkefni

Fjórir þéttar umkringja sendiviðtækið, og þeir eru hluti af rásinni, ekki aukahlutir. Þrjár reglur ná yfir flest vandamál.

Notið tilgreint gildi.MAX3232 sem er hannaður fyrir 0.1 µF þarf ekki 1 µF, og MAX232 sem gerir ráð fyrir 1 µF nær ekki fullri sveiflu með 0.1 µF. Lestu gagnablaðið fyrir nákvæma afbrigðið, ekki fjölskylduna.

Notaðu stöðugt dielektrik.X5R eða X7R keramik eru viðeigandi. Y5V hlutir missa mest af rýmd sinni við bias og hitastig, sem er einmitt þegar dælan þarf á henni að halda.

Minnkaðu spennuna.6.3 V þéttir á 5 V skinnu missir rafgetu við hlutdrægni. Notaðu 10 V eða 16 V hluti fyrir öryggisbil, sérstaklega á V+ hnútnum.

Ef skipt borð sýnir bjagaða RS-232 spennustiga eða óreglulegar rammavillur, mældu V+ og V− með sveiflusjá áður en skipt er um sendiviðtakann. Veik dæla er venjulega þéttivandamál.

UART-hliðin

Flestar bilanir sem kenndar eru við sendiviðtakann eru í raun UART-stillingarvandamál. Þrjár stillingar skipta máli.

Vikmörk baudhraða.Móttakari tekur sýni í miðju hvers bits; ef klukkur sendis og móttakara víkja meira en um það bil 2–3% frá hvor annarri koma rammavillur fram í lengri orðum. Athugaðu raunverulegan deilistuðul, ekki nafngildistíðnina.

Flæðistýring.Ef hönnunin notar RTS/CTS, staðfestu að afbrigði sendiviðtækisins leiði þessa pinna út og að fastbúnaðurinn meðhöndli þá. Sum afbrigði með fáa pinna sleppa þeim.

Slóð upphleðslubúnaðar.Margar vörur eru forritaðar eða endurheimtar yfir RS-232. Ef upphleðslubúnaðurinn gerir ráð fyrir ákveðnu hvíldarstigi eða handabandi, staðfestu það á staðgengilshlutnum fyrir framleiðslu.

8. Hagnýt prófunaráætlun

Gæði annars birgja

Á þessum verðpunkti kemur munurinn á milli birgja fram í ESD-þoli, útgangssveiflu við lága framboðsspennu og dreifingu milli eininga í hleðsludælunni. Þetta eru einmitt færibreyturnar sem skipta máli á vettvangi og eru sjaldan prófaðar á prófunarbekk.

Biddu um ESD-einkunn og útgangssveiflukúrfur við 3.0 V, ekki bara dæmigerð gildi við 5 V. Fyrir 3.3 V hönnun er 3.0 V hornið þar sem framlegðin hverfur.

Hvað með USB-brýr?

Algeng spurning er hvort hætta eigi RS-232 alfarið og nota USB-til-UART-brú. Fyrir vöru sem tengist við PC er USB-brú oft einfaldari og ódýrari: engin hleðsludæla, engin ±12 V spennustig, enginn DB9-tengi.

Málamiðlunin felst í hreysti og drægni. USB takmarkast við nokkra metra, er viðkvæmt fyrir gæðum kapals og krefst reklaknippis á hýsilnum. RS-232 þolir lengri kapla og fjandsamlegt rafumhverfi, sem er ástæða þess að iðnaðarbúnaður notar það enn.

Sumar hönnun halda báðum: USB-brú fyrir þjónustuaðgang og RS-232 sendiviðtakara fyrir vettvangstengilinn. Það er ákvörðun um verkvang, ekki íhlutaskipti.

9. Kostnaður og framboð

Þetta er algengur íhlutur, svo verðmunur er lítill. Þeir þættir sem skipta máli viðskiptalega eru framboð, pakkning og rekjanleiki.

Fyrir iðnaðarvörur skal fylgjast með ESD-flokkun og hitastigsflokki frekar en einingaverði. Hluti sem sparar nokkra senta en tvöfaldar áhættuna á skilum úr rekstri er ekki ódýrari.

Fyrir neysluvörur með stuttum snúrum og skaðlausu umhverfi er annar birgir yfirleitt í lagi eftir prófin hér að ofan. Haltu upprunalegu samþykktu vörunni sem tryggingu frekar en að fjarlægja hana úr AVL.

Útfært dæmi um staðgengil

Gerum ráð fyrir að plata noti 5 V MAX232 með 1 µF þéttum og þurfi að færa sig yfir á 3.3 V aflgjafa. Þrjár breytingar fylgja.

Hluti.Farið yfir í sendiviðtaka sem getur unnið við 3 V, svo sem MAX3232 eða SP3232, í sama 16-pinna pakka.

Þéttar.Skiptið 1 µF hlutunum út fyrir gildið sem tilgreint er fyrir nýja tækið, venjulega 0,1 µF keramik, og staðfestið spennuafsláttinn á V+ hnútnum.

Fastbúnaður.Staðfestið að UART-spennustig og hvíldarstaða séu óbreytt. Röklegu hliðin er enn 3,3 V CMOS, svo ekki ætti að þurfa að breyta kóða — en staðfestið handabandið við bootloader, því það fer oft eftir hvíldarstigi línunnar.

Mælið V+ og V− eftir breytinguna. Ef þau eru innan gildissviðs gagnablaðsins og loopback stenst á markbaudhraðanum er útskiptingunni lokið.

10. FAQ

Get ég skipt MAX232 út fyrir MAX3232 á sama borði?

Fótsporið passar og virknin er sú sama, en þéttagildi og kröfur um aflgjafa eru mismunandi. Athugaðu hvort tveggja áður en skipt er út.

Get ég notað MAX232 á 3.3 V rafveitu?

Nei. Það er 5 V tæki. Notaðu íhlut sem virkar við 3 V, eins og MAX3232 eða SP3232.

Hvers vegna er úttakssveifla RS-232 lág?

Yfirleitt hleðsludæluþéttarnir: rangt gildi, tapsætt rafskautsefni eða of mikil spennuafsláttur. Mældu V+ og V− fyrst.

Þarf ég nákvæmlega þéttagildið úr gagnablaðinu?

Já, innan ráðlagðs sviðs. Dælan er hönnuð út frá því og mikil frávik breyta útgangssveiflunni.

Er 250 kbps íhlutur nóg?

Fyrir flestar UART-tengingar, já. Langir kaplar og háir baudhraðar krefjast þess að móttakaramörk séu athuguð í hinum endanum.

Styðja allar útgáfur 3.3 V?

Nei. Athugaðu veituspennusviðið fyrir tiltekinn pöntunarkóða; sumir 5 V-einungis hlutir deila sama 16-pin útliti. Fjölskylduheitið er ekki trygging, og gagnablaðið fyrir nákvæma viðskeytið er eina áreiðanlega heimildin.

11. Heimildir

• Vörusíða TI MAX3232:ti.com
• RS-232 vörusafn Analog Devices:analog.com
• Skjölun MaxLinear SP3232:maxlinear.com