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RS485接口典型电路分析

2016-5-26 23:31| 发布者: 振兴| 查看: 954| 评论: 0

摘要: RS485是一种硬件接口或者通讯电路或者串行总线,其信号是查分信号,能较好的抑制共模信号,所以其通讯距离高达数千米,所以被广泛的应用在工业现场中。RS485有四线制和两线制之分,四线制是全双工通信,两线制是半双 ...


1RS485简介


RS485是一种硬件接口或者通讯电路或者串行总线,其信号是查分信号,能较好的抑制共模信号,所以其通讯距离高达数千米,所以被广泛的应用在工业现场中。RS485有四线制和两线制之分,四线制是全双工通信,两线制是半双工通信。现场应用最多的是两线制,RS485有主从之分,一个系统中只能有一个主机,但是可以有很多个从机。主机定时轮询从机,从机收到信号应答,从机之间通过地址区分。


2RS485硬件电路设计思路


在用单片机设计RS485电路的时候,必须要考虑电平的转换情况,所以有两个问题你要有概念:

  1. 单片机的电平是TTL电平;

  2. RS485的电平是以AB两线之间的压差定义的;

  3. TTL电平与RS485电平不兼容;

所以在设计电路的时候,必须想到要电平转换,这也是该电路的设计核心,幸好很多半导体公司都替你想好了,所以你只需要选择一款合适的电平转换芯片就可以了。常用的RS485的电平转换芯片有:MAX3082,SP3485等。这些芯片可以将UART转换为RS485,所以在设计RS485电路时要选择带有UART功能的单片机。

由于是一主多从的系统,所以主机必须要牢牢把握系统总线的绝对控制权。说直白一点就是:总线处于发送状态还是接收状态,必须由主机说了算。这些芯片都有发送/接收的控制引脚,通过控制这对引脚就可以控制总线。

上图就是RS485接口的硬件电路图,电路很简单,U4就是电平转换芯片,U4芯片的管脚介绍如下:

  • 1-RO:TTL电平输出引脚,接单片机的RXD;

  • 2-RE:收发控制引脚,接单片机的IO口;

  • 3-DE:收发控制引脚,接单片机的IO口;

由于总线要么处于接收状态,要么处于发送状态,所以通常将2、3引脚接在一起。

  • 4-DI:TTL电平输入引脚,接单片机的TXD;

  • 5-GND:电源负引脚;

  • 8-VCC:电源正引脚;

  • 7-B:RS485总线B;

  • 6-A:RS485总线A;

电阻R16将总线B下拉到地,电阻R17将总线A上拉至VCC,这么做的目的是提高电平转换芯片的抗干扰能力,因为A\B之间的门限电压的压差只有200mV左右,所以很容易受到干扰。

3抗干扰设计


由于工业环境现场比较恶劣,干扰因素太多,所以要考虑电路的抗干扰设计,以保证通讯的正常稳定。

  • 通讯隔离

所谓隔离即将RS485的电源网络/信号与单片机隔离起来,通常的隔离方案如下图所示:

将与单片机与电平转换芯片有3个脚直接连接:方向控制脚DIR数据发送脚TXD数据接收脚RXD。将DIR通过光耦的方式隔离,TXD/RXD通过数字隔离芯片隔离。

  • 限流保护

防止A/B总线的电流过大将芯片烧坏,可以在A/B总线上串入自恢复保险丝,当电流过大时,保险丝熔断,电流恢复正常时保险丝自恢复。

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