一引言
熱插拔 (Hot Swap) 即帶電插拔,是指在不關閉系統電源的情況下,將模塊、板卡插入或拔出系統而不影響系統的正常工作,從而提高了系統的可靠性、快速維修性、冗余性和對災難的及時恢復能力等。
RS-485收發器在工業控制、通訊、儀器儀表、安防監控、智能家居、燈光控制等諸多領域得到了廣泛應用,同時系統對于RS-485收發器的可靠性提出了較高的要求,不僅僅局限于完美的實驗室環境,在各種嚴苛的工業環境中也要有優異的表現,具有熱插拔功能的RS-485收發器成為應用的首選。
二熱插拔過程中總線的擾動
RS-485收發器在總線上傳輸差分信號,當通訊模塊插入到正在工作或帶電背板時,存在上電時序以及動態插入過程。如果數據存在擾動,可能會導致總線或者接收端數據錯誤,影響系統的可靠性。
圖1 系統熱插拔示意圖
圖1為工控系統中RS-485通訊模塊熱插拔的示意圖。當通訊模塊動態接入背板時,通訊模塊的主控制芯片進入上電初始化時序,此時主控的I/O處于高阻態。RS-485的驅動器的使能端DE和接收器的使能端/RE是由主控芯片的I/O控制的,主控芯片的I/O在高阻態的漏電以及系統寄生參數的影響,都可能將驅動器和接收器的控制端置于異常的邏輯電平,從而將驅動器或接收器錯誤地開啟,造成總線和接收端數據的擾動,影響系統的正常通訊。
三具有熱插拔功能的RS-485收發器
具有熱插拔功能的RS-485收發器,可以有效地避免上述的潛在問題。圖2是上海貝嶺高速RS-485收發器BL1590的功能框圖,和通用的RS-485收發器相比,增加了熱插拔電路模塊,另外內置的過流保護和溫度保護模塊也更適用于嚴苛的應用場景。
圖2 具有熱插拔功能的RS-485收發器
熱插拔電路通過對DE和/RE使能端的優化設計來實現。表1為RS-485收發器的真值表。從表中可以看到,將DE端置低,/RE端置高,可以將收發器的輸出端置于高阻狀態。
驅動器真值表
接收器真值表
表1 RS-485收發器真值表
在收發器的上電過程中,芯片內部的定時器開啟,使能端DE和/RE通過芯片內部的上下拉,將收發器置于關斷狀態,總線和RO的輸出均為高阻。當定時器計時結束后,保持關斷狀態,直至外加控制信號能夠提供足夠的驅動能力來控制使能信號,收發器的控制端恢復為高阻抗輸入。同樣,收發器掉電時,控制端的熱插拔電路進行復位,保證了收發器掉電時的總線和RO輸出的高阻狀態。
圖3和圖4分別為通用RS-485收發器和具有熱插拔功能RS-485收發器,在熱插拔過程中的對比波形。從對比結果可以看到,具有熱插拔設計的收發器在芯片上電過程中,控制端信號沒有建立的情況下,無論在A/B總線還是RO的輸出端,都沒有出現波形的擾動。
圖3 通用收發器熱插拔過程中輸出端的擾動
圖4 具有熱插拔功能收發器的輸出波形
上海貝嶺BL1590是一款寬電源供電的高速RS-485收發器,出色的驅動能力和完善的保護功能,為RS-485應用提供強大可靠的接口。
BL1590
具備如下優勢
傳輸速率可達16Mbps,滿足高速通訊的需求。
3V~5.5V寬電源電壓,適用于不同電源電壓的系統。
支持熱插拔功能,內置過流和過溫度保護電路。
工作溫度范圍-40~125℃,可以承受更高的環境溫度。
驅動能力強,系統中外接熱敏電阻和匹配電阻時,A/B端口仍有出色的驅動能力。
原文標題:具有熱插拔功能的RS-485收發器
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審核編輯:湯梓紅
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