原创 物联网系统中常用的主从模式差分有线传输方案_RS485通讯硬件设计方案分享

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物联网系统中为什么要使用RS485接口芯片

在物联网系统中，使用RS485接口芯片的原因主要有以下几点：

接口电平低，不易损坏芯片

• RS485接口的电气特性表现为逻辑“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。这种较低的接口信号电平相比RS232等接口，降低了对接口电路芯片的损害风险，同时该电平与TTL电平兼容，便于与TTL电路连接。

传输速率高

• RS485接口在短距离（如10米）内的数据传输速率可达到非常高的水平，如35Mbps，即使在较长的距离（如1200米）下，也能保持100Kbps的传输速率。这样的高速率传输能力，对于物联网系统中需要快速交换大量数据的场景尤为重要。

抗干扰能力强

• RS485接口采用平衡驱动器和差分接收器的组合，这种设计大大增强了其抗共模干扰的能力，即具有良好的抗噪声干扰性。在物联网系统中，设备通常部署在复杂多变的环境中，各种电磁干扰可能影响通信质量，而RS485接口的强抗干扰能力能有效保障数据传输的稳定性和可靠性。

传输距离远，支持节点多

• RS485总线在较低的传输速率下（如≤100Kbps），最长可以传输1200m以上，这对于物联网系统中设备分散、需要长距离通信的场景非常有利。同时，RS485总线还支持多节点连接，一般最大支持32个节点，如果使用特制的485芯片，还可以支持更多节点（如128个或256个，甚至最多可达400个节点），这大大增加了物联网系统的灵活性和可扩展性。

适应广泛的工业环境

• RS485接口芯片具有宽工作电压范围（如3~5.5V），能够适应不同的供电环境。同时，其I/O引脚还具备过压保护能力（如±15KV ESD保护），确保在恶劣的工业环境中也能稳定工作。此外，RS485接口芯片还支持半双工通信模式，能够在一条线路上实现双向通信，进一步提高了通信效率。

具体应用场景

• 工业自动化：连接PLC、传感器、执行器等设备，实现数据采集、监控和控制。
• 楼宇自动化：通过RS485总线连接照明、空调、安防等系统，实现集中管理和控制。
• 数据采集和监控系统：连接多个传感器和执行器，将实时数据通过总线传输到中央处理器或监控系统中。
• 安防系统：在视频监控、门禁控制等系统中应用，实现远程监控和控制。
• 数据通信：建立点对点或多点通信网络，用于远程监测、远程控制和数据传输。

综上所述，RS485接口芯片因其接口电平低、传输速率高、抗干扰能力强、传输距离远且支持多节点连接等特点，在物联网系统中得到了广泛应用。这些优势使得RS485接口芯片成为物联网系统中实现高效、稳定、可靠通信的重要组件。

本文会再为大家详解接口芯片家族中的一员——RS485接口芯片

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RS485接口芯片的定义

RS485接口芯片是一种用于实现RS485通信协议的集成电路，它支持差分信号传输，能够在长距离和存在电磁干扰的环境中实现稳定、可靠的数据通信。RS485接口芯片通常包含差分发射和接收电路，以及控制逻辑，以实现数据的发送和接收。

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RS485接口芯片的原理

RS485接口芯片采用差分信号传输原理，通过两根线（A和B）分别传输正负极性的电平信号。接收端根据两根线上的差分电压来恢复数据，从而实现数据的可靠传输。这种差分传输方式能够有效抵抗电磁干扰和噪声，提高通信的稳定性和可靠性。

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RS485接口芯片的特点

• 差分传输：采用差分信号传输方式，有效抵抗电磁干扰和噪声。
• 长距离传输：支持长距离通信，最大传输距离可达1200米以上（在较低速率下）。
• 高速传输：支持高速数据传输，速率可达10Mbps以上。
• 多点通信：允许多个设备在同一总线上进行通信，支持多达数百个节点的网络。
• 灵活性和可扩展性：可以通过RS485转换器实现与其他串行接口标准（如RS232、USB）之间的互联。

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RS485接口芯片的使用注意方式

• 信号线连接：RS485信号线不需要交叉，且应避免与电源线或其他信号线并行走线，以减少干扰。
• 终端电阻：在RS485总线两端需要设置终端电阻（通常为120欧姆），以消除信号的反射和提高信号完整性。
• 电源选择：根据芯片规格选择合适的电源电压，常见的有3.3V和5V。
• 方向控制：RS485接口芯片支持半双工通信，接收和发送方向需要正确设置，通常通过控制引脚（如RE和DE）来实现。
• 电磁兼容性：在工业环境中使用时，需考虑电磁兼容性，采取适当的屏蔽和滤波措施。

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RS485接口芯片的厂商

RS485接口芯片的厂商众多，包括但不限于国际知名的半导体制造商如Maxim Integrated（美信半导体）、Texas Instruments（德州仪器）、Analog Devices（亚德诺半导体）等，以及国内的一些芯片设计企业。这些厂商提供的RS485接口芯片在性能、功能、价格等方面各有特点，用户可根据具体需求选择合适的芯片。

供应商A：MaxLinear

1、产品能力

（1）选型手册

export.csv

（2）主推型号1：SP3485EN

对应的产品详情介绍

MaxLinear SP3485EN是一款广泛应用于通信领域的集成电路芯片，具有高性能和稳定性，特别适用于需要长距离、高速数据传输的场合。以下是对MaxLinear SP3485EN的详细解析：

一、基本概述

• 类型：SP3485EN是一款RS-485/RS-422接口的半双工收发器芯片。
• 制造商：MaxLinear（美信半导体公司）
• 封装形式：通常采用SOIC-8封装，这是一种小型的表面贴装封装形式，便于在电路板上安装和布局。

二、主要特点

• 低功耗：SP3485EN设计为低功耗芯片，适用于需要长时间运行的电池供电设备，有助于降低整体系统的能耗。
• 高速传输：该芯片支持高达10Mbps（部分资料提及可达15Mbps）的数据传输速率，适用于高速数据通信场景。
• 差分传输：采用差分输入输出方式，能够有效抵抗电磁干扰和噪声，提高通信的稳定性和可靠性。
• 宽工作电压范围：支持3.135V至3.465V的工作电压范围，通常使用3.3V电源供电，适应不同供电电压需求。
• 多功能控制：提供接收器和驱动器的使能控制引脚（RE和DE），允许用户根据需要启用或禁用接收器和驱动器，以及进入关断模式以降低功耗。
• 故障保护：具有故障自动保护（Fail-safe）特性，当输入悬空时，输出会自动保持为高电平状态，避免不确定的输出状态导致的问题。
• 内置保护：芯片内置了过热保护电路和输入输出电压保护功能，能够在温度过高或电源电压波动时自动降低功率或停止工作，保护芯片免受损坏。

三、引脚功能

SP3485EN芯片具有8个引脚，各引脚功能如下：

• RO（引脚1）：接收器输出。
• RE（引脚2）：接收器输出使能（低电平有效），控制接收器的启用或禁用。
• DE（引脚3）：驱动器输出使能（高电平有效），控制驱动器的启用或禁用。
• DI（引脚4）：驱动器输入，接收待发送的数据。
• GND（引脚5）：接地引脚。
• A（引脚6）：驱动器输出/接收器输入（同相）。
• B（引脚7）：驱动器输出/接收器输入（反相）。
• Vcc（引脚8）：电源供电引脚。

四、应用场景

SP3485EN芯片因其高性能、稳定性和广泛的兼容性，被广泛应用于以下领域：

• 工业控制系统：实现多个设备之间的高速数据传输，保证工业生产过程中的实时监控和控制。
• 自动化设备：用于连接和控制自动化设备中的各个部件，提高自动化水平。
• 仪器仪表：在各类测量和测试设备中，用于数据传输和通信。
• 通信设备：在网络通信、无线通讯和数据采集等方面发挥重要作用，促进通信设备的智能化和高效性能。

五、总结

MaxLinear SP3485EN是一款功能强大的RS-485/RS-422接口收发器芯片，以其低功耗、高速传输、差分传输和宽工作电压范围等特点，在工业自动化、通信设备等多个领域得到广泛应用。随着工业智能化和通信智能化的发展，SP3485EN芯片的重要性将日益凸显。

• 研发设计注意使用事项

在长线信号传输时，一般为了避免信号的反射和回波，需要在接收端接入终端匹配电阻。其终端匹配电阻值取决于电缆的阻抗特性，与电缆的长度无关。

RS-485/RS-422一般采用双绞线（屏蔽或非屏蔽）连接，终端电阻一般介于100至140Ω之间，典型值为120Ω。在实际配置时，在电缆的两个终端节点上，即最近端和最远端，各接入一个终端电阻，而处于中间部分的节点则不能接入终端电阻，否则将导致通讯出错。

• 核心料（哪些项目在用）

4G,NB DTU项目

2、支撑

（1）技术产品

• 技术资料

C8963_10MBPS_2017-06-01.PDF

供应商B: KEYSEMI（上海旷岳）

1、产品能力

（1）选型手册

（2）主推型号1:KY485LEEN

对应的产品详情介绍

• 研发设计注意使用事项

在长线信号传输时，一般为了避免信号的反射和回波，需要在接收端接入终端匹配电阻。其终端匹配电阻值取决于电缆的阻抗特性，与电缆的长度无关。

RS-485/RS-422一般采用双绞线（屏蔽或非屏蔽）连接，终端电阻一般介于100至140Ω之间，典型值为120Ω。在实际配置时，在电缆的两个终端节点上，即最近端和最远端，各接入一个终端电阻，而处于中间部分的节点则不能接入终端电阻，否则将导致通讯出错。

• 核心料（哪些项目在用）

奇迹物联利驰叉车监控项目

2、支撑

（1）技术产品

• 技术资料

C428903_095E77C41147B0715FF64B1E26F55492.pdf

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