两种常用的RS485接口电路分析
tencentUser 2024-05-30

1、RS485通信传输的特性

(1) 发送端:两线间的电压差为+2 ~6 V 表示逻辑"1";两线间的电压差为-2 ~-6V 表示逻辑"0"。 接收端:A比B高200mV以上即认为是逻辑"1",A 比B 低200mV 以上即认为是逻辑"0"。

(2)RS-485 的数据最高传输速率为10Mbps。但是RS-485 与PC 机的RS-232口通信时,实际上一般最高速度为115.2Kbps。速率过高会使RS-485 传输距离变短,所以一般通信速率选为9600bps 左右或以下。

(3)RS-485接口在9600bps时最大传输距离标准值为1200米。

(4)RS-485 接口在总线上是允许连接多达128个收发器、所以RS-485 具有多机通信能力,这样用户可以利用单一的RS-485 接口方便地建立起设备网络。

(5)RS-485 接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合,抗噪声干扰性好。


2、RS485通信可能存在的问题

(1)可能引起共模干扰;RS-485接口采用差分方式传输信号方式,并不需要相对于某个参考点来检测信号,系统只需检测两线之间的电位差。但是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,只有满足这个条件,组建的整个网络才能正常工作。当网络线路中共模电压超出了此范围时就会影响通信的稳定可靠,甚至损坏接口。

(2)可能EMI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,如没有一个低阻的返回通道(信号地),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。

(3)阻抗不匹配导致信号反射影响通信质量。


3、RS485阻抗匹配的方法

(1)不需要电阻匹配的情况:当信号的转换时间(上升或下降时间)超过电信号沿总线单向传输所需时间的3倍以上时就可以不加匹配。

(2)终端电阻法匹配,RS-485应在总线电缆的开始和末端都并接终端电阻。终端接电阻在RS-485网络中取120Ω。相当于电缆特性阻抗的电阻,因为大多数双绞线电缆特性阻抗大约在100~120Ω。这种匹配方法简单有效,但有一个缺点,匹配电阻要消耗较大功率,对于功耗限制比较严格的系统不合适。

(3)RC匹配法,利用一只电容C隔断直流成分可以节省大部分功率。但电容C的取值是个难点,需要在功耗和匹配质量间进行折衷。

(4)二极管匹配法,这种方案不能实现真正的匹配;但可利用二极管的钳位作用能迅速削弱反射信号,达到改善信号质量的目的,节能效果显著。


4、两种常用的RS485接口电路分析

(1)SN65HVD72接口电路


图片.png

电路中UART0_RX和UART0_TX分别接单片机的串口发送和接收引脚。芯片的使能信号RE和DE可采用一个GPIO控制,节省资源,也可以用两个单片机引脚控制,电路图中当GPIO25输出高电平,RE=DE=0V,进入接收模式;GPIO25输出低电平,RE=DE=3.3V,进入发送模式;电路中在A上加上拉,B上加下拉电阻,主要原因是:RS-485总线在空闲状态时,电平是不固定的,即电平在-200mV~+200mV之间,收发器可能输出高也可能输出低,单片机串口在空闲时需要保持高电平的,如果此时收发器输出一个低电平,对单片机串口来说是一个起始位,会导致通信异常


(2)LTC485实现485通信自动收发电路


图片.png


电路分析:RXD连接电阻R3到485芯片的RO,这里R3的作用是限流,保护引脚。R3的大小,可以选择330欧、470欧、560欧、1K。电阻R2、电阻R1和NPN三极管Q1组成一个典型的三极管开关电路。R1是限流电阻,最好选择4.7K,也可以选择10K。R2是上拉电阻,可以选择4.7K,也可以选择10K。NPN三极管,高电平导通,这个大家都知道。当TXD高电平,三极管导通,RE DE引脚接地,进入接收模式。当TXD低电平,三极管截止,RE DE引脚接高电平,进入发送模式。C1是电源旁路电容,作用是给485芯片提供一个干净的电源,使它稳定的工作。R4是下拉电阻,接到B上。R5是上拉电阻,接到A上;原因跟接口电路芯片(1)中SN65HVD72的一样;使用的双向稳压二极管D1、D2、D3型号是SMAJ6.5CA,他们的作用是把A、B引脚对地的电压以及A和B引脚之间的电压,牵制到6.5V以内,保护485芯片。


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