1 簡介
RS485是一種半雙工通信,RS485最多支持32個節(jié)點,傳輸距離遠,最遠可達1219m,接收靈敏度高(200mV),最高的傳輸速率高達10Mbps。在多站點、遠距離通信等領域得到了廣泛應用。
注意 :RS485 總線通常使用特性阻抗為 120Ω 的雙絞線,因此在 485 總線的首尾兩端增加 120Ω 終端電阻來避免信號反射問題。
2 通信方式
數(shù)據(jù)在兩個站點之間進行傳輸,按照數(shù)據(jù)流的方向可以分為三種傳輸模式: 單工通信 、 半雙工通信 、 全雙工通信 。
輸出模式 | 描述 | 應用 |
---|---|---|
單工通信 | 只支持信號在一個方向上傳輸(正向或反向),任何時候不能改變信號的傳輸方向。 | 廣播 |
半雙工通信 | 半雙工通信允許信號在兩個方向上傳輸,但某一時刻只允許信號在一個信道上單向傳輸。 | 對講機 |
全雙工通信 | 全雙工通信允許數(shù)據(jù)同時在兩個方向上傳輸,即有兩個信道,因此允許同時進行雙向傳輸。 | 手機 |
3 電平標準
RS485電路的邏輯要分為兩種情況考慮,要把RS485的邏輯分成發(fā)送器和 接收器 。
狀態(tài) | 邏輯0 | 邏輯1 |
---|---|---|
發(fā)送器 | -(2~6)V | +(2~6)V |
接收器 | A-B > 200mV | A-B < 200mV |
- 當RS485總線的差分電壓大于+200mV時,RS485收發(fā)器判定為高電平;
- 當RS485總線的差分電壓小于-200mV時,RS485收發(fā)器判定為低電平;
- 當RS485總線處于-200mV到+200mV時,RS485收發(fā)器可能輸出高電平也可能輸出低電平,只能處于一種狀態(tài)。
在設計RS485電路時,需要將A總線上拉,B總線下拉,主要是為了防止RS485總線的差值處于-200mV到+200mV之間。
4 RS485電路設計
- RS485電路
RS485電路MCU端使用的是UART的引腳,接收與發(fā)送的狀態(tài)需要通過RE和DE兩個引腳去控制。
- R表示數(shù)據(jù)輸出引腳。
- D表示數(shù)據(jù)輸入引腳。
- RE表示數(shù)據(jù)輸入使能引腳,低電平接收使能。
- DE表示數(shù)據(jù)輸入使能引腳,高電平發(fā)送使能。
- A和B表示RS485總線數(shù)據(jù)輸入輸出引腳。
- VCC和GND表示供電引腳。
- 自動收發(fā)控制電路
- 接收
TX為高電平,三極管導通,RE為低電平使能,RO收數(shù)據(jù)有效,MAX485為接收態(tài)。
- 發(fā)送
數(shù)據(jù) | 描述 |
---|---|
發(fā)送數(shù)據(jù)1 | 發(fā)送數(shù)據(jù)1時,TX為高電平時,三極管導通,DE為低電平,此時收發(fā)器處于接收狀態(tài),驅動器就變成了高阻態(tài),也就是發(fā)送端與AB斷開了,此時AB之間的電壓就取決于AB的上下拉電阻了,A為高電平、B為低電平,也就成為了邏輯1。 |
發(fā)送數(shù)據(jù)0 | 發(fā)送數(shù)據(jù)0時,TX為低電平時,三極管截止,發(fā)送引腳已連接GND,即發(fā)送的數(shù)據(jù)為低電平。 |
5 RS422電路設計
由于GJB 151B沒有雷擊和浪涌測試要求,故不需要防雷器件。TVS管使用SMB6.5CA,共模電感選擇LCHWCM-453228-510YT01,詳細設計電路如下圖所示,此設計可同時滿足GJB 151B和DO 160G的標準。注意SMB封裝的TVS管是600W,SMA封裝的TVS管是400W,故需選擇SMB6.5CA;如使用的芯片不是MAX3490或者輸出電壓范圍大于6.5V,建議TVS管選擇更大的VDRM值,如SMB15CA。共模電感至TVS管部分元器件要靠近板邊或者連接器端,盡量使外來干擾信號在進入板子時就被濾除掉。
- 共模電感 :濾除共模干擾,提高系統(tǒng)的抗干擾能力。共模電感阻抗選擇范圍為 120Ω/100MHz~2200Ω/100MHz ,典型值選取 1000Ω/100MHz 。
- 濾波電容 :C15、C16、C18、C19,給干擾提供低阻抗的回流路徑。電容容值選取范圍為 22PF~1000pF ,典型值選取 100pF 。
- TVS管 :D6、D8、D9、D11,防止靜電耦合到板卡,損壞器件。
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