基于AVR单片机的串行接口智能转换器

通过以上的脉冲调频方式的自举升压调节，使输出电压稳定在＋5V。

输出电压由下式确定：
VOUT＝Vw1+Veb+Ib×R2≈Vw1+Veb ≈ 5 V

2.2单片机智能控制工作原理RS485通讯方式是软件通过收、发使能信号来控制数据的分时接收与发送，使用同一对差分通讯总线实现双向数据通讯的半双工通讯方式，而RS232通讯接口不能提供这样的使能控制信号。但可以通过单片机对主机PC-TXD信号的监测，准确计算出传送一帧数据的时间，智能产生收、发使能信号控制数据的分时接收与发送，实现数据的半双工通讯。以AT90S2343低功耗单片机为核心的串行口智能转换器的具体电路如图3所示。

单片机对传送一帧数据的时间的识别方法如下：当单片机监测到主机发送数据的起始位时，开始测量PC－TXD信号的每个脉冲的脉冲宽度，计算出对应的波特率，若均属于通用波特率集合，它们中的最高波特率即是通讯波特率。否则，该脉冲宽度是发送两帧数据的间隔时间，电平负跃变的时刻是起始位的开始时刻，开始重新测量每个脉冲的脉冲宽度。当通讯波特率确定后，检测第十位的电平状态，若是低电平，则可确定是11位通讯方式。否则是10位通讯方式。由通讯波特率和通讯方式计算出传送一帧数据的时间。

通讯接口接收、发送数据的智能控制过程如下：每当监测到主机发送数据的起始位时，单片机输出收、发使能信号（RE=1、DE=1），控制收、发电路禁止接收、允许发送数据，主机数据发送到RS485通讯总线上，同时定时器开始计时。当计时时间等于发送一帧数据的时间时，单片机输出收、发使能信号（RE=0、DE=0），控制收、发电路允许接收、禁止发送数据。此时，主机可以接收RS485通讯总线上的从机数据。当单片机又监测到主机发送数据的起始位时，重复上述的发送过程。

在通讯过程中，波特率测量和收、发数据智能控制必须同步进行，否则就会造成通讯数据的丢失。

为适应高速通讯的要求，电路中采用美国Atmel 公司的AT90SL2343单片机。它是目前最新的单片机系列之一，其突出特点是执行速度高，片内硬件资源丰富。使用CPU内部的电源监测和可编程看门狗定时器，使电路具有较强的抗干扰能力。

单片机I/O端口的分配和功能：PB3输入，监测主机PC－TXD信号；PB0输出，接收使能信号；PB4输出，发使能信号；PB2输入，由K1设置双工或半双工通讯方式。

3 软件设计

3.1 程序流程框图

串行口智能扩展卡的程序流程图如图4所示。

3.2 半双工通讯方式的软件设计

在RS485半双工通讯方式下，首先允许接收、禁止发送数据。在检测到PC-TXD信号的数据起始位之后，通讯接口禁止接收、允许发送数据，并开始计时。通过检测数据信号的每个脉冲宽度，确定其波特率和数据的发送位数，进而计算出每帧数据允许发送的时间。当计时时间大于或等于该时间时，该通讯接口禁止发送并允许接收数据。在接收状态下，CPU重复检测发送数据的起始位。当检测到发送数据的起始位时，重复上述的数据发送的控制过程。