可靠多播协议|一种多协议串行通信接口的设计方法

    关键词：多协议串口通信；通信协议； 收发器；连接器； 多协议串口芯片 LTC1546/LTC1544

随着通信网技术的进一步发展，越来越多的互连网设备（如路由器、开关、网关、存取装置）中的串行接口在广域网（Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）中被设计成能够支持多种物理接口协议或标准。广域网串行口协议包括ＲＳ－２３２，ＲＳ－４４９，ＥＩＡ－５３０，Ｖ．３５ ，Ｖ．３６以及Ｘ．２１等。图１所示是一个简单的串行通信接口示意图。由图可知，实现多协议串口通信的关键是将连接器送来的不同传输方式平衡、非平衡和不同电气信号通过收发器转换为终端能够识别并处理的、具有ＴＴＬ电平的信号。

１ 传统多协议通信的特点和问题

１．１ “子板”方式

广域网串口应用中的通用实现方法是为所需的每一种物理协议提供一个独立的子板。一个支持ＥＩＡ－２３２，ＥＩＡ－４４９及Ｖ．３５协议的系统，通常需要三个独立的子板以及三个不同的连接器。这种方法由于每种协议要求配置一块子板，因此系统需要对ＰＣＢ子板、收发器芯片、连接器等进行管理，这样既浪费资源，又会使管理工作复杂化。
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    １．２ 通用连接器方式

为解决“子板”方式的缺点，可使用一块母板及通用连接器。一个母板上有多种收发器芯片，可以满足多串口协议的要求，并可共用一些通用器件，同时可减少资源的浪费。在配置中，应注意因连接器的管脚较少而带来的问题，较好的办法是根据信号而不是根据协议来分配管脚，即给每一个信号分配一个通用管脚，而不管其物理协议如何定义。如对ＥＩＡ－２３２，ＥＩＡ－４４９，ＥＩＡ－５３０，Ｖ．３５和Ｖ．３６来说，其ＴｘＤ信号可连至连接器相同的管脚。即ＳＤａ信号连接到管脚２，ＳＤｂ信号连接到管脚１４。然后利用这对管脚来描述所有协议的发送信号ＴｘＤ。

这种方法同样也会带来一个问题，即所有收发器的Ｉ／Ｏ线至通用连接器的管脚必须彼此共用。例如，一个Ｖ．２８驱动器芯片中的发送数据信号线的接连接器ＤＢ－２５的管脚２；同时，一个Ｖ．１１驱动器芯片中的发送数据信号线要接至连接器的管脚２和１４；而Ｖ．３５驱动器芯片中发送数据信号线也会接至连接器的管脚２和１４。这样，通用连接器的管脚２将同时接有三根信号线，管脚１４接有两根信号线。这样，在这一配置中，所有的驱动器都必须具有三态特性，以禁止不必要的输出。若收发器没有三态特性，则需要使用一个多路复用器来选择相应的输出端。由此带来的另一个问题是收发器在禁止使用时会产生漏电电流。如果选择了Ｖ．２８协议，其输出电压理论值为１５Ｖ。此时对于Ｖ．１１协议的驱动器会被禁用，而处于三态时，其输出漏电电压就必须足够低，才能使得连在同一连接器管脚的Ｖ．２８协议的驱动器信号不受影响。如果在发送器与接收器之间有隔断开关，则开关也要考虑漏电情况。

１．３ 串口的ＤＴＥ／ＤＣＥ模式切换

ＤＴＥ／ＤＣＥ的切换可通过选择不同的连接器转换电缆来实现，这样，在实现ＤＴＥ／ＤＣＥ转换时可最大程度地减小收发器的复杂性，但缺点是需要更换电缆，尤其是设备放置位置不便或ＤＴＥ／ＤＣＥ需要频繁切换时这一点尤为突出。

如果保持传输电缆不变，则可将收发器配置为两套以分别支持ＤＴＥ、ＤＣＥ方式。而将ＤＴＥ收发器的驱动器输出与ＤＣＥ收发器的接收器输入相连，而将接收器输入端与ＤＣＥ收发器的驱动器输出相连。为了控制ＤＴＥ或ＤＣＥ方式，驱动器或接收器的输出必须为三态。当选择为ＤＴＥ方式时，ＤＣＥ芯片禁止，其驱动器和接收器处于三态，反之亦然。

该方法虽然解决了对电缆的频繁更换问题，但由于多用了一套收发器而使得设计成本大为提高，且串口板的体积也大了很多。

２　多协议串口通信的实现原理

传统设计中，针对某种协议通常应选择相应的收发芯片，如对于ＲＳ－２３２协议，常用ＤＳ－１４８８／ＤＳ－１４８９、ＭＡＸ２３２或ＳＰ２０８等收发器芯片；而对于ＲＳ－４４９协议，则常使用ＳＮ７５１７９Ｂ、ＭＡＸ４８８、ＭＡＸ４９０等收发器芯片。当同时使用ＲＳ－２３２、ＲＳ－４２２和Ｖ．３５协议时，就需要多个收发器芯片来支持不同的协议。

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