非线性设备与编辑录像机遥控部分的接口技术
http://www.ccatv.com/ 2003-06-09 中国有线电视

谢从满，陈刚

随着大量的以PC机为平台的非线性设备进入广播电视行业，这些设备与传统编辑设备（主要是编辑录像机）的配合使用越来越广泛，有必要掌握它们之间的接口技术。本文主要介绍非线性设备与编辑录像机遥控部分的硬件接口技术。

由于历史的原因，PC机一般采用RS-232C接口标准与外设进行通信，而编辑录像机的控制部分采用的是RS-422接口标准，上述两种接口都采用异步串行通信协议，但由于使用了不同的电平传输模式，它们之间必须通过电平转换后才能进行连接。

1 RS-232C接口标准

RS-232C是用二进制方式进行数据交换的数据通信设备 (DCE) 与数据终端设备 (DTE) 之间的接口技术标准，采用单端接收器和单端发送器，每条信息只用一根信号线来传送，是一种共地的传输形式，目前被广泛应用于通信工业与PC机中。常见的接口类型有9芯和25芯接口，现在的PC机中大多使用9芯接口（俗称“DB-9”），其外形如图1所示。

1.1 电平定义

RS-232C 根据信号线相对于公共信号地电平的大小来决定所传输的逻辑电平值的“1”（逻辑高电平，下同）和“0”（逻辑低电平，下同），其发送器输出“1”时的电平应在-5～-15 V之间，输出“0”时的电平应在+5～+15 V之间，接收器输入电平在-3～-15 V之间被认为收到 “1”，在+3～+15 V之间被认为收到 “0”。当线路上不传送数据（空闲）时，发送器输出为“1”。

1.2 RS-232C DB-9接口引脚定义

RS-232C 9芯接口的各个引脚功能定义如表1所示，信号分为3类：传送信号( RXD，TXD)、联络信号( DCD，DTR，DSR，RTS，CTS，RI )和信号地(SG)，在非线性设备与编辑录像机的遥控单元接口中仅使用传送信号( 分别为引脚2和引脚3)和信号地(引脚5)构成通信回路。

引脚信号名称说明

1 Data Carrier Detector (DCD)载波检测

2 Received Data (RXD)数据接收

3 Transmitted Data (TXD)数据发送

4 Data Terminal Ready (DTR)数据终端准备好

5 Ground (SG)地

6 Data Set Ready (DSR)数据设备准备好

7 Request to Send (RTS)请求发送

8 Clear to Send ( CTS)允许发送

9 Ring Indicator (RI)振铃指示

2 RS-422 接口标准

RS-422是从RS-232 改进而来，是一种以平衡方式传输的标准，每路信号使用一对双绞线，将其中一线定义为A(Y)，另一线定义为B(Z)，根据AB(YZ)之间的电位差来确定接收(发送)数据的逻辑电平，并通过平衡发送器和差动接收器完成逻辑电平和电位差之间的转换。大多数编辑录像机都采用RS-422接口标准、通过DB-9接口与编辑控制器或其他编辑录像机连接。

2.1 电平定义

发送器输出“0”时，Y端的电平低于Z端的电平， ZY两端的电压差不小于+2 V；输出“1”时，Y端的电平高于Z端的电平，YZ两端的电压差不小于+2 V；接收器输入端AB之间的电压差在+2 V(典型值，部分产品的门限值可低至+0.2 V)以上时，输出 “1”； AB之间的电压差在-2 V(典型值，部分产品可的门限值可低至-0.2 V)以上时，输出“0”；AB之间开路时输出为“1”。

2.2 编辑录像机遥控单元9芯接口引脚定义

1 Frame Ground录像机机壳地

2 Transmit Z (TX(-))发送器反相输出端(Z)

3 Receive A (RX (+))接收器同相输入端(A)

4 Receive Common接收器公共端

5 NC

6 Transmit Common发送器公共端

7 Transmit Y (TX(+))发送器同相输出端(Y)

8 Receive B (RX(-))接收器反相输入端（B）

9 Frame Ground录像机机壳地

3 RS-232C与RS-422 电平转换技术

在RS-232C与RS-422之间进行电平转换时，一般先将源信号电平转换成TTL电平，再由TTL电平转换成目标电平。在电源电压为5 V的电路中，TTL的逻辑低电平“0”应不大于0.8 V，逻辑高电平“1”应不小于2 V。

3.1 MAXIM公司的电平转换器件MAX232和MAX490

MAX232有2对发送器/接收器，用于RS-232C与TTL之间的电平转换，其内部有电压倍增电路和转换电路，仅需+5 V电源和5只外接电容即可工作。RS-232C电平从引脚13，8输入，转换后的TTL电平由引脚12，9输出，TTL电平从引脚10，11输入，转换后的RS-232C电平由引脚7，14输出。MAX490有1对发送器/接收器，用于RS-422与TTL之间的电平转换。 TTL电平由引脚3输入，转换后的RS-422电平由引脚5，6输出，RS-422电平由引脚7，8输入，转换后的TTL电平由引脚2输出，其中引脚5为同相输出端（Y），引脚6为反相输出端（Z），引脚7为反相输入端（B），引脚8为同相输入端（A），由于传输距离较短，AB之间可不加110 Ω的终端电阻。

3.2 采用MAX232和MAX490设计的两款实用电平转换电路

如图2所示，采用外接的+5 V电源供电，直接由MAX232和 MAX490完成电平的转换，线路简单可靠，一般在做成PCI板卡后，插在计算机的扩展槽内使用，+5 V电源由主板提供。其采用DB-9针式接头（俗称“公接头”）连接RS-232C设备，采用DB-9孔式接头（俗称“母接头”）连接RS-422设备。

如图3所示，采用RS-232C接口内的联络信号线DTR（J1-4）， RTS（J1-7）经过D2，D3，D4整流、稳压后为线路提供+5 V电源。由J1-3输出的TXD信号，经R1与 U1 的输入回路完成RS-232C到TTL电平的转换。不难看出，当J1-3 为“1”（-10 V）时，U1-3为 “0”，当J1-3为“0”（+10 V）时， U1-3为“1”，即TXD信号在 U1-3处被反相，为此，U1的输出与J2的输入采取了反相的连接方式，即将 U1-5与J2-8连接、U1-6与J2-3连接，这样就确保了RS-232C与RS-422电平之间正确的逻辑关系。由于RS-232C端口处于空闲的时间较长，J1-3（TXD信号线）长时间处于“1”（-10 V左右），C1通过D1被充电后，其正极电位在 -10 V左右，这样C1，D1与R2，R3，Q1一起实现了从TTL到RS-232C的电平转换。该电路不需外接电源，转换器可直接插在计算机的RS-232C接口上，目前使用较广泛，但使用时要注意以下两点：①转换器采用了两个DB-9母接头，使用时要注意接口标记，避免插错了方向；②计算机的串口一般由应用程序打开或关闭，在串口关闭的情况下，J1-4（DTR），J1-7（RTS）输出为“1”（-10 V左右）。该电路没有电源将不能正常工作，调试或检修时必须先将该串口打开或使用其他外接电源。

以上介绍了非线性设备与录像机遥控部分的硬件接口技术，它们之间要正常工作，还必须有软件的支持，这些软件包含了录像机的控制协议与串口通信协议，一般由设备的供应商开发，用户不能更改。