偷电串口改进及在ＩＡＰ上的运用

只看该作者 · 2008-5-19 13:42

大家看看,我们的jdm PIC编程器上已成功应用

只看该作者 · 2008-5-19 22:11

只看该作者 · 2008-5-20 18:03

虽然R232不是完美的协议，而且现在有趋于淘汰的趋势，但对于大马拉MCU而言小车还是很匹配的

首先让我们站在前人的肩膀上远望
上图是目前国内流行的偷电式串口，突出的优点是三线、微功耗、低成本，但缺点也是瑕瑜互见的
第一：波特率上不去大家注意9012下面的隔离电阻，因为它的存在，降低了对计算机这边RS232 输入2#的输入电容充放电速率，故难再提升传疏速率，能否减小这个电阻来提高速率呢，不能！！！！为什么请看下面。
第二。一般难于实现真正的全双工，我们注意，负电源是通过9012集电极电阻下面的存能电容，通过二极管从计算机发送脚3#偷来的，只有当3#不发送或者说发送0FFH时才能偷最多负电。而在发送00H时，只能偷到串行数据停止位那1/10VCC=1/10*12（对台式机对手提VCC只有5V），但就这点可怜的负电荷还不端受到9012通过隔离电阻传递来的挤压，特别是当PC在连续发送00H 单片机也同时在连续发送00H时简直是灾难。显而易见隔离电阻越小这灾难来到得越提前。
第三：这样的结构没有外供电的能力，即只能偷电供串口不能用于写片，运行甚至供串口本身也是半双工的，因为它的接收电源来自单片机的5V工作电源。
下图是我发现问题思考问题解决问题的针对性。
第一：用一对光电耦合器TL521-2构成推拉式驱动从根本上消除全双工发送的相互挚肘和速率和可靠性之间的尖锐矛盾。
第二：把串口的4脚7脚甚至3脚的高电位都偷出来供单片机写片和运行（我喜欢把学习扳直接接电脑上偷电现写现擦现场运行真正的在线在片在扳仿真哈）
具体电路请老表们自行分析，下面我还是来分析细节，细节永恒的细节！反正ZENYIN是婆婆妈妈的细腻爷们哈：）））
1。两只VZ/6。2稳压管稳定地偷来正电和负电，老表们肯定要问限流电阻呢，就是PC机内部自己的输出电阻啊，这电阻还不小，是1K左右（输出短路电流12/8~10MA=1K）三根口线怎么也能偷它过10~20毫安电流，写片运行驱动高亮LED都够了！用稳压管能保证发送传空号（正负电平）脉冲高度相等，这有利于平衡传输中平均直流分量（概率平衡）。

2。最左边是个很巧妙的驱动电路，这里没用三极管反向构成互补驱动，而是靠改变接法和增加垫位二极管D1来实现。
当单片机串口输出TXD高电平时，上面的光电偶合器截止，下面的导通，起反向作用把从计算机串口发送端3#偷来的负电-6。2V又送回它的接收端2#。（代表1），当单片机发送0时，TXD为低，此时上面的光电藕荷器导通，反向一下把偷来的+6。2V送出。此时的垫位二极管成功阻止了两个光藕输入端的并联，保证两个光藕任何时候只有一个导通，形成推拉方式，速度高，驱动能力强，正负偷电间互不影响。

3。D4和D5防止了正常供电和偷电之间的相互串通泄露和同时实现了两个电源都加上时的谁高谁供电的公平竞争。正因为如此稳压管要多选1。2V 6。2V-0。7V=5。5V 电压高点偷电耐用些。

4。9014下的发光二极管是个讨人喜欢的设计，既可指示当前串口状态又可在线“热显示”串口正在发送（变暗甚至闪烁）
又可以利用对9014三极管的反向钳位提高管子转换速度和防止反向击穿。

5。9014增益很大（200以上），考虑发光二极管亮度基极电阻又不能取200*4。7K大约1M，于是D8就引入了电压负反馈保证9014工作在放大区边缘，故可以达到115200以上的波特率。

6。注意一下上面的泄放电阻R2/10K，有这个电阻存在，平时串口不发送时可把此脚（4#）置-VCC，这样就把单片机的VCC脚拉成-0。4V左右负压和加快VCC从正常供电的5V左右加快泄放。老表们一定要注意对于有源器件（半导体产物）由于受PN极势垒限制，放电到0。7以下就很难在放出去了。有了R2写片时是不需要断开接上电源的开关（串口写片一般用上电冷启动探测是否写片）就可以写片的。

只看该作者 · 2008-5-20 18:06

上图和下图只好颠倒了

只看该作者 · 2008-5-21 13:20

2万 · 2008-5-21 17:00

建议楼主，更改一下标题，先收下了，回家再看。

3万 · 2008-5-21 17:18

2万 · 2008-5-22 01:42

2万 · 2008-5-22 02:18

思路很简单:

因为一般窃电要搞DTR或RTS来提供+10V左右的正电压,二极管废除-10V左右的负电压.

即用户系统已经通过控制DTR或RTS得到了+10V左右的正电压.

那么用户的低压(3.3V,5V,....)用LDO即可直接稳压得到.

我想这个想法应该很容易满足吧~~~只要了解DTR或RTS的电压变化范围窃电问题就很好解决~~~

老外考虑max3232的功耗问题和I2C转换,故用NMOS来替代max3232也是不错的想法~~~

可以看出老外的绿色设计都拒绝三极管~~~

只看该作者 · 2008-5-23 08:58

感谢XWJ和HOTPOWER先生,同时建议表亲们引用XWJ电路闪亮HOTPOWER先生的思想火花,ZENYIN同志的电路不通用---主要是针对STC单片机设计的.
但目前用NPN管和PNP管构成的转换电路,建议大家也作一点改进------主要是速率上不去,实现完全的全双工不太可靠.
下面我将对它做点改进,也算抛砖引玉投时问路.

希望老表们都把自己的心血分享出来让大家欣赏为你鼓掌------我们在器件材料上不如别人,即技术不如别人,但技艺一定不能不如别人,因为我们中国人是世界上最智慧的人种!

但表扬完我们的智慧以后我们一定要看到: 技术进步(以工具和新材料和国民整体技术水平提高为主标志),是国民整体素质的跨越,而技艺的运用不过是少数人手熟心得和玩弄着传子不传女洋洋自得的淫思,带有浓厚的自持自闭自封自大的自恋情节.老表们让我们紧紧握手,让我们的智慧之光照耀技术进步的前行道路!