MAX3110E的管腳及功能特點介紹

概述

MAX3110E內部集成了全功能UART和內置電泵電容以及土15kV ESD保護的RS-232收發(fā)器。其中，UART部分采用兼容SPITM／QSPITM／MICROWIRETM的串行接口，因而可節(jié)省線路板空間和微控制器的μC）I／0引腳。由于RS-232部分使用了特有的低壓差輸出級，從而使雙接收／發(fā)送接口能夠在高速通信、正常電源下提供真正的RS-232特性，而功耗僅600μA。由于UART和RS-232兩部分電路共用電源和地，所以，它們既可聯(lián)合使用也可獨立使用。

通過MAX3110E可實現(xiàn)／μC的同步串行數據接口到異步串行通信口（RS-232）的轉換，它可直接與PC機的串行口（COM）相連。MAX3110E具有尺寸小，價格低，功耗少，通信速率高等特點，因此有著較好的應用前景。

2 管腳排列及內部結構

2．1管腳說明

MAX3110E有28腳窄DIP和28腳寬SO兩種封裝形式，其管腳排列如圖1所示。各管腳的功能說明如下：

RlIN，RlOUT，R2IN，R20UT：RS-232接收器輸入端或輸出端。

TlIN，T10UT，T2IN，T20UT：RS-232發(fā)送器輸入端或輸出端；

Vcc，GND：電源和地；

X1，X2：晶振連接端，使用外部時鐘時，Xl為外部時鐘的輸入端，而此時X2不連；

CTS：UART清除發(fā)送輸入端，低電平有效；

RTS ：UART發(fā)送請求輸出端，低電平有效，由RTS位控制。也可用來控制RS485網絡中的驅動器使能；

RX，TX：UART異步串行數據（接收器）輸入端和（發(fā)送器）輸出端；

DIN：SPI／MICROWIRE串行數據輸入端，為施密特觸發(fā)模式；

DOUT：SPI／MICROWIRE串行數據輸出端，CS=1時為高阻態(tài)；

SCLK：SPl／MICROWIRE串行時鐘輸入端；

CS：UART片選輸入端，低電平有效；

IRQ：UART中斷輸出端，低電平有效，開漏輸出至微處理器；

SHDN：硬件關閉輸入端，當SHDN=0時，關閉RS232發(fā)送器和電泵；

V+，V-：內部電泵產生的+5．5V和-5．5V電壓；

C1+，C2+：內部電泵電容的正極，一般不連接；

C1-，C2-：內部電泵電容的負極，一般不連接。

2．2內部結構及功能

MAX3110E的內部結構功能如圖2所示，它包括UART與RS-232兩個獨立的部分。其中，UART部分包括兼容于SPI的串行接口、可編程波特率發(fā)生器、發(fā)送緩沖器及發(fā)送移位寄存器、接收緩沖器及接收移位寄存器、8字節(jié)接收FIFO以及有四種可屏蔽中斷源的中斷產生器。而RS-232部分包括自帶電容的電泵，以及可由SHDN對其進行硬件關斷的。

與MAXIM的其它產品一樣，MAX3110E同樣具有ESD保護結構，可對意想不到的靜電起強大的保護作用，其抗靜電能力達±15kV，并可適應各種ESD情況，如正常操作、關斷模式和斷電等。

3 讀寫時序及軟件編程

3.1 讀寫時序

MAX3110E具有兼容SPI／QSPI（CPOL=0，CPHA=0）以及MICROWIRE的串行接口，可方便地與μC的SPI進行接口連接，其同步串行SPI接口的時序如圖3所示。它支持μC的I／0線訪問，并可用51系列單片機的P1口模擬SPI串行接口。

SPI串行接口是一個獨立的全雙工結構，它只接收16位數據字。因此，不論寄存器是否使用，只要從DIN接收一個16位字節(jié)，就會同時從DOUT產生一個16位的字節(jié)。其中，DIN數據字的前兩位決定了傳輸數據的類型。當CS變低時，系統(tǒng)等待一個新的16位數據字，DIN（MOSI）通常在時鐘信號的上升沿鎖存，而DOUT（MISO）則在時鐘信號的上升沿被

讀入微處理器，DOUT的第一位（15位）由CS信號的下降沿傳送，而14-0位則在SCLK的下降沿被傳送。

3．2軟件編程

通過串行接口來讀／寫MAX3110E的內部寄存器，可完成UART的波特率設定、數據字長設置、奇偶校驗使能、中斷使能、8字節(jié)FIFO使能以及收／發(fā)數據的讀／寫等。其配置由DIN、DOUT端各自的16位寄存器中的各位來控制，各位的具體涵義及狀態(tài)如表1所列。

MAX3110E內有寫設置寄存器，讀設置寄存器，寫數據寄存器和讀數據寄存器等四種操作命令，表2是四種寄存器的操作格式。

寫設置寄存器模式的作用是清除FIFO、R、T、RA／FE、DOr-D7r、DOt-D7t、Pr和Pt等寄存器，但RTS與CTS不受影響。DIN中FEN，SHDNi，IR，ST，PE，L，B3-BO等位的設置將在本次發(fā)送結束后有效，而屏蔽位（TM，RM，PM，RAM）則在第16個時鐘信號的上升沿開始有效。輸出的DOUT帶有14個尾零，前兩位R和T是可選的。UART必須在晶振振蕩穩(wěn)定之后，才能正確地配置寄存器。

讀設置寄存器模式可用來讀取UART的最新配置，以控制芯片進入測試模式（位TEST=1時）。所謂測試模式是指芯片在內部將TX和RX連接，以實現(xiàn)自發(fā)自收的操作。

寫數據寄存器模式可用來向TX緩沖器發(fā)送數據或從RX緩沖器中接收數據。如果沒有新的數據，R位將會在第16個時鐘信號的下降沿被清除。如果不傳送數據而只想改變RTS的狀態(tài)，則可將TE位置為1，以禁止數據的發(fā)送。

使用讀數據寄存器模式可接收來自8字節(jié)FI-FO的數據。但應注意：讀數據時將會清除R位及IRQ中斷位。

3．3中斷源與屏蔽

MAX3110E有4個可屏蔽中斷源，分別為R、T、RA／FE與Pr。當其中任一中斷源發(fā)出請求且未被屏蔽時，MAX3110E將提出中斷請求。如果中斷的初始化條件不存在，那么，系統(tǒng)將通過讀或寫數據寄存器來清除IRQ中斷。圖4所示是中斷源與屏蔽的功能框圖。

3．4關斷模式

MAX3110E的關斷包括硬件關斷與軟件關斷兩沖模式，其中，硬件關斷僅影響RS232收發(fā)器，而軟件關斷則控制UART工作，兩者相互間沒有影響。

通過軟件命令SHDNi=1可使UART進入軟件關斷模式，當系統(tǒng)進入關斷模式后，系統(tǒng)振蕩器停止，功耗降低，同時清除FIFO，R，RA／FE，DOr-D7r，Pr，Pt等寄存器以及置T=1。UART在關閉時，仍能監(jiān)視接收器的活動。當SHDNoi=0退出軟件關斷模式時，振蕩器在CS的上升沿開始起振。

通過將管腳SHDN接地可對RS-232收發(fā)器進行硬件關斷，硬件斷關時，電源電流為Iccshdn，電泵關閉，V+降為Vcc，V-升為0，發(fā)送器輸出端變?yōu)楦咦钁B(tài)。將管腳SHDN接Vcc則可退出硬件關斷模式。

4 典型應用

每個MAX3110E內部均包含一個全功能的UART，以及兩個RS232驅動器／接收器。MAX3110E在9位網絡工作模式下支持多點通信；而在IrDA模式下則可用來與其它兼容SIR的IrDA設備進行紅外通訊，詳細的操作過程與MAX3100類似。MAX3110E使用1.8432MHz或3.6864MHz晶振，可產生300-230kB/s的所有通用波特率，因而可提供各種靈活的通信方式。

UART和RS232既可聯(lián)合使用，也可分開單獨使用，其典型應用電路分別如圖5和圖6所示。

對于沒有SPI接口的微處理器，一般需要采用接口線和軟件子程序來模擬SPI接口，此時應使用CPOL=0，CPHA=0模式。需要注意的是：每次發(fā)送與接收的數據必須是16位字節(jié)，通信的波特率也必須協(xié)調一致。對于8051系列單片機，可使用下面的UTLK子程序來模擬SPI接口，其中的TXl和TX2作為發(fā)送數據寄存器，而RXl和RX2則作為接收數據寄存器，具體程序如下：

口線定義

DOUT BIT P1.0 ；數據從UART輸出

DIN BIT P1.1 ；數據從UART輸入

SCLK BlT P1.2 ；串行時鐘

CS BlT P1.3 ；片選，低電平有效

IRQ BIT P3.2 ；中斷請求

；RAM單元分配

TXl EQU 10H ;發(fā)送數據寄存器高八位

TX2 EQU 11H ；發(fā)送數據寄存器低八位

RXl EQU 12H ；接受數據寄存器高八位

RX2 EQU 13H ；接受數據寄存器低八位

UTLK子程序

UTLK：

CLR CS ；使MAX3110E片選端有效

MOV A，TXl ；從TX1中取高八位數據

CALL BYT8 ；發(fā)送并接收高八位

MOV RXl，A ；接收到的高八位送RX1

MOV A，TX2 ；從TX2中取低八位數據

CALL BYT8 ；發(fā)送并接收低八位

MOV RX2，A ；接收到的低八位送RX2

SETB CS ；使片選端無效

RET

從DIN端移出8位，同時從DOUT端接收8位送到A

BYT8：MOV #8 ；8位傳送

SETB DOUT ；確保能從DOUT接收

B8LP：RLC A ；將最高位移至CY

MOV DIN，C ；發(fā)送到DIN端

SETB SCIK ；時鐘脈沖上跳

MOV C，DOUT ；讀取數據位

CLR SCLK ；時鐘脈沖下跳

MOV ACC．0，C ；接收位送至ACC．0

DJNZ R4，B8LP ；循環(huán)直到8位完成