硬件电路(19)-串口通信RS485

一、概述

        针对RS-232串口标准的局限性，人们又提出了RS-422,RS-485接口标准。RS-485/422采用平衡发送和差分接收方式实现通信：发送端将串行口的TTL电平信号转换成差分信号A、B两路输出，经过线缆传输之后在接收端将差分信号还原成TTL电平信号。由于传输线通常使用双绞线，又是差分传输，所以又极强的抗共模干扰的能力，总线收发器灵敏度很高，可以检测到低至200mV电压。故传输信号在千米之外都是可以恢复。

RS-485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干能力增强，即抗噪声干扰性好。RS-485采用半双工工作方式，支持多点数据通信。

二、特点

1、电气特性：采用差分信号负逻辑，逻辑”1”以两线间的电压差为+(2~6)V表示；逻辑”0”以两线间的电压差为-(2~6)V表示。接口信号电平比RS-232-C降低了，就不易损坏接口电路的芯片。

2、数据速率：RS-485的数据最高传输速率为10Mbps，数据速率与驱动芯片和传输距离有关。

3、传输距离：RS-485最大的通信距离约为1219m，最大传输速率为10Mbps，传输速率与传输距离成反比，在100Kb/S的传输速率下，才可以达到最大的通信距离，如果需传输更长的距离，需要加485中继器。

4、传输线缆：在低速、短距离、无干扰的场合可以采用普通的双绞线，反之，在高速、长线传输时，则必须采用阻抗匹配（一般为120Ω）的RS485专用电缆

5、拓扑结构：网络拓扑一般采用终端匹配的总线型结构，不支持环形或星形网络。在构建网络时，应注意如下几点：

1）采用一条双绞线电缆作总线，将各个节点串接起来，从总线到每个节点的引出线长度应尽量短，以便使引出线中的反射信号对总线信号的影响最低。有些网络连接尽管不正确，在短距离、低速率仍可能正常工作，但随着通信距离的延长或通信速率的提高，其不良影响会越来越严重，主要原因是信号在各支路末端反射后与原信号叠加，会造成信号质量下降。

2）应注意总线特性阻抗的连续性，在阻抗不连续点就会发生信号的反射。下列几种情况易产生这种不连续性：总线的不同区段采用了不同电缆，或某一段总线上有过多收发器紧靠在一起安装，再者是过长的分支线引出到总线。

三、应用电路

其中TX和RX引脚上还可以接一个上拉电阻，避免CPU复位期间，TX RX为高阻时影响总线数据。 RE 和DE接下拉电阻，拉电阻的作用为在MCU复位器件保证485为接收模式，保证不会将无效数据发送到总线上。标准级联方式：

方式1：

标准的拓扑结构中，总线两端各有一个终端匹配电阻，其他设备均挂接到总线上，设备上不需要有匹配电阻。 

方式2：

由于在线上焊接电阻使用不方便，因此比较简单的方法为在每一个设备的总线上都预留匹配电阻的位置，两端挂接的设备的电路板上焊接有终端匹配电阻，其他的设备不焊接匹配电阻。

缺点：各个设备不能统一配置，需要分清哪个是终端设备哪个是普通设备。

方法 3：

将设备的终端总线引到主控板，只在其中一个设备的输入输出中均焊接匹配电阻，其他设备均不需要。

优点：在主控板和从控制板区分明确的机器中使用方便。其他控制板可以统一配置。

缺点：多一条比较长的连接线。

4）、不允许的连接方式

A、不允许采用星型结构，或者分支线太长。

B、不允许每一个挂到总线的分支设备都有匹配电阻。

 四、自动收发

1、工作原理：

发送数据过程

        发送数据，用的是单片机的TX引脚，也就是说，在TX引脚上表现数据。要发送数据0x32，写成二进制就是0x00110010，TXD引脚上就会依次的用高低电平体现1和0。

        当TX发送0时，三极管不导通，DE接高电平，进入发送模式，485芯片会把DI上的电平反应到AB引脚上输出，因为DI已经接地，所以AB引脚会传输0。所以，当TXD发送0时，AB引脚发送0。

        当TX发送1时，三极管导通，RE接低电平，进入接收模式，485芯片的AB引脚进入高阻状态，因为R3把A拉高，R2把B拉低，所以，AB传输的是1。所以，当TXD发送1时，AB引脚发送1。

2、自动收发切换的芯片MAX13487

其中VCC的电压是5V

 

 

供电电压是5V，串口的通信电平高电平要超过2V 低电平低于0.8V，单片机输出的3.3V电平也是满足要求的。

终于讲透了，史上最详细的RS485自动收发电路你一定要掌握-优快云博客