原创 RS-485 接口电路

转自 http://blog.ednchina.com/BrowserCh/101909/message.aspx

RS-485 接口电路
       RS-485 接口电路的主要功能是：将来自微处理器的发送信号TX 通过“发送器”转换成通讯网络中的差分信号，也可以将通讯网络中的差分信号通过“接收器”转换成被微处理器接收的RX 信号。任一时刻，RS-485 收发器只能够工作在“接收”或“发送”两种模式之一，因此，必须为RS-485 接口电路增加一个收/发逻辑控制电路。另外，由于应用环境的
各不相同，RS-485 接口电路的附加保护措施也是必须重点考虑的环节。下面以选用SP485R 芯片为例，列出RS-485 接口电路中的几种常见电路，并加以说明。

1.基本RS-485 电路
       图1为一个经常被应用到的SP485R芯片的示范电路，可以被直接嵌入实际的RS-485应用电路中。微处理器的标准串行口通过RXD 直接连接SP485R 芯片的RO 引脚，通过TXD直接连接SP485R 芯片的DI 引脚。
      由微处理器输出的R/D 信号直接控制SP485R 芯片的发送器/接收器使能：R/D 信号为“1”，则SP485R 芯片的发送器有效，接收器禁止，此时微处理器可以向RS-485 总线发送数据字节；R/D 信号为“0”，则SP485R 芯片的发送器禁止，接收器有效，此时微处理器可以接收来自RS-485 总线的数据字节。此电路中，任一时刻SP485R 芯片中的“接收器”和“发送器”只能够有1 个处于工作状态。
      连接至A 引脚的上拉电阻R7、连接至B 引脚的下拉电阻R8 用于保证无连接的SP485R芯片处于空闲状态，提供网络失效保护，以提高RS-485 节点与网络的可靠性。R7,R8,R9这三个电阻 要根据实际应用而改变大小，特别在用120欧或更小终端电阻时，R9就不需要了，R7和R8应使用680欧电阻。

     如果将SP485R 连接至微处理器80C51 芯片的UART 串口，则SP485R 芯片的RO 引脚不需要上拉；否则，需要根据实际情况考虑是否在RO 引脚增加1 个大约10K 的上拉电阻。

图 1SP485R 的基本RS-485 电路

       SP485R 芯片本身集成了有效的ESD 保护措施。但为了更加可靠地保护RS-485 网络，确保系统安全，我们通常还会额外增加一些保护电路。
       电路图中，钳位于6.8V 的TVS 管V4、V5、V6 都是用来保护RS-485 总线的，避免RS-485总线在受外界干扰时（雷击、浪涌）产生的高压损坏RS-485 收发器。当然，也选择集成的总线保护元件，比如ONSemi 半导体的NUP2105L 器件(SOT-23 封装，集成2 个双向TVS器件)，作为SP485R 芯片的附加保护措施。
       另外，电路中的L1、L2、C1、C2 是可选安装元件，用于提高电路的EMI 性能。图中附加的保护电路能够对SP485R 芯片起到良好的保护效果。

2.隔离RS-485 电路
       图2为一个使用光电隔离方式连接的SP485R 芯片的示范电路，可以被直接嵌入实际的RS-485 应用电路中。微处理器的UART 串口的RXD、TXD 通过光电隔离电路连接SP485R 芯片的RO、DI 引脚，控制信号R/D 同样经光电隔离电路去控制SP485R 芯片的DE和/RE 引脚。
       由微处理器输出的R/D 信号通过光电隔离器件控制SP485R 芯片的发送器/接收器使能：R/D 信号为“1”，则SP485R 芯片的DE 和/RE 引脚为“1”，发送器有效，接收器禁止，此时微处理器可以向RS-485 总线发送数据字节；R/D 信号为“0”，则SP485R 芯片的DE和/RE 引脚为“0”，发送器禁止，接收器有效，此时微处理器可以接收来自RS-485 总线的数据字节。任一时刻，SP485R 芯片中的“接收器”和“发送器”只能够有1 个处于工作状态。
       连接至A 引脚的上拉电阻R7、连接至B 引脚的下拉电阻R8 用于保证无连接的SP485R芯片处于空闲状态，提供网络失效保护，以提高RS-485 节点与网络的可靠性。R7,R8,R9这三个电阻 要根据实际应用而改变大小，特别在用120欧或更小终端电阻时，R9就不需要了，R7和R8应使用680欧电阻。
       使用DC-DC 器件可以产生1 组与微处理器电路完全隔离的电源输出，用于向RS-485 收发器电路提供+5V 电源。
       电路中光耦器件的速率将会影响RS-485 电路的通讯速率。图2 中选用了NEC 公司的光耦器件PS2501 芯片，受PS2501 芯片的响应速率影响，这一示范RS-485 接口电路的通讯速率只可保障在19200bps 速率下正常工作；如果需要达到更高的RS-485 通讯速率，则需要选用响应速度更快的光耦器件，比如Agilent 公司的超高速光耦元件。