TTL转RS485电路(自动收发)

RS485串口经常用到，本文分享下RS485协议方面基本点，并介绍一种简单的串口TTL（3.3V）电平转换为RS485电平的电路，这个电路是经过制板验证过的。

先简单介绍下RS485一些协议方面的基本点：
工作方式：差分信号
节点数：1发32收（也有说128,256个，跟驱动芯片有关）
特征阻抗：120Ω（需要并接120Ω终端电阻）
接收器输入阻抗：≥12KΩ
数据传输速度：最大10Mbps
最大传输距离：1200m
最大差动输出：±6V
最小差动输出：±1.5V
接收器灵敏度：±0.2V
共模电压范围：-7V~±12V
 

RS-485 标准的最大传输距离约为 1219 米，最大传输速率为 10Mbps。
通常， RS-485 网络采用平衡双绞线作为传输媒体。平衡双绞线的长度与传输速率成反比，只有在 20kbps 速率以下，才可能使用规定最长的电缆长度。只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。一般来说， 15 米长双绞线最大传输速率仅为 1Mbps。
RS-485 网络采用直线拓朴结构，需要安装 2 个终端匹配电阻，其阻值要求等于传输电
缆的特性阻抗（一般取值为 120Ω）。在矩距离、或低波特率波数据传输时可不需终端匹配。

RS485自动收发电路
电路分享如下图，采用MAX485芯片，RE，DE管脚是选择发送和接收模式，一般情况下，需要MCU的一个GPIO来控制发送和接收模式，图中经过三极管来控制。
 
电路的控制逻辑可通过UART信号波形特点，以及MAX485的收发控制真值表分析明白。
 
接收：在MCU不发送数据的时候，UART_485_TX为高电平，三极管导通，DE=RE =0，按照表1和表2，MX485为接收模式， 对于此MAX485来说，A，B为高阻态，信号由另一端来控制，RO可以正常输出接收到的数据。
发送：在MCU发送数据的时候，当UART_485_TX发送数据0的时候，三极管不导通，DE=RE=1，按照表1和表2，MAX485为发送模式，DI接GND，即DI=0，MAX485将数据0发送出去。当UART_485_TX发送数据1的时候，MAX485为接收模式，A，B为高阻态，但是外面有R10上拉（A=1），R11下拉（B=0），对于远端来说，会接收到A=1，B=0，即接收到差分数据1.
由此可知，此电路是可以正常的收发的。

注意事项：R10，R11在网上有很多电路上面是10K，4.7K，先前也试过，但是实测会发现是有问题的，或者通信速度特别慢。原因是因为上下拉电阻太大，在电平变化的时候，上升沿速度太慢，因此在速率较高时会有问题，改成1K拿示波器实测波形是更好的。

接地问题：
RS485是差分传输的，所以很多工程师以为GND地线不重要，经常不接，甚至有些工程为了节约成本用两芯线或者用视频线来传输RS485信号。虽然如果不接地线，在很多场合是能正常工作的，但却埋下了很大的隐患，这有二个原因：
(1)共模干扰问题： RS-485接口采用差分方式传输信号，并不需要相对于某个参照点来检测信号，系统只需检测两线之间的电位差就可以了。但人们往往忽视了收发器有一定的共模电压范围，RS-485收发器共模电压范围为-7～+12V，只有满足上述条件，整个网络才能正常工作。因为RS-485是总线方式的传输，总线上有很多的节点，当网络线路中共模电压超出此范围时就会影响通信的稳定可靠，甚至损坏接口。
(2)EMI电磁兼容性问题：发送驱动器输出信号中的共模部分需要一个返回通路，如没有一个信号地这个低阻的返回通道，信号中的共模部分就会以辐射的形式返回源端，整个总线就会像一个巨大的天线向外辐射电磁波。