RS-485總線具有結構簡單、通信距離遠、通信速度高、成本低等優點,廣泛應用于工業通訊、電力監控以及儀器儀表等行業。 一般RS485收發器會有兩個引腳來控制數據的收發方向,如果添加外圍電路將其設計成自動收發狀態,會有什么常見問題?
RS485自動收發的原理
在各種通訊方式中,RS485總線是較為常見的一種,因其接口簡單,組網方便等特點,在工業控制、儀器、儀表、多媒體網絡、機電一體化產品等諸多領域得到廣泛應用。
MCU通信一般使用TTL電平,如果外接設備使用的是485電平,那么兩者是無法直連進行通訊的,必須通過485收發器,進行電平轉換。由于485通信是半雙工通信,也就是說,數據不能同時進行收發,所以485收發器通常會有控制收發方向的引腳。
下面我們來看一下,485收發器實現自動收發的外圍電路設計。
從原理圖中可以看出,自動收發主要是通過NPN三極管開關電路來實現,具體的數據收發過程是怎樣的呢?
●發送數據時
發送數據時,使用的是MCU的TX引腳,假設我們想要發送數據0x55,那么轉換成二進制就是0b01010101,即在TX引腳上就體現為高、低電平之間的相互切換。
當TX引腳為0時,三極管不導通,DE為高電平,進入發送模式。因為DI引腳接地,那么此時AB之間的差分電平邏輯就為0;
當TX引腳為1時,三極管導通,RE為低電平,進入接收模式。此時收發器的A、B引腳進入高阻態,因為上拉電阻R4、下拉電阻R3的作用,此時AB之間的差分電平邏輯為1。
所以保證了TX引腳輸出什么電平,AB之間的差分電平邏輯也保持一致。
●接收數據時 接收數據時,使用的是MCU的RX引腳。在接收數據過程中,TX引腳保持高電平,三極管導通,RE為低電平,進入接收模式,RX引腳會接收AB傳輸過來的數據。
自收發485電路常見問題
1. 通信速度慢
三極管的開啟延時為ns級別,關斷延時為us級別,會導致收發電路發送低電平的延時時間較長。
其次高電平的發送是通過外部上下拉電阻驅動的,電阻越大,上升沿越緩慢。
2. 高波特率通信時存在通訊風險
假設TX引腳上一個發送的bit為0,即將發送的bit為1,由于高電平的發送是通過外部上下拉電阻驅動的,收發器會切換到接收狀態。此時AB線從低電平切換到高電平需要幾百ns,RX引腳在這段時間內會接收到0。如果波特率太高,RX引腳接收到的低電平會被誤認為是接收的起始位,導致通訊異常。
3. 外圍電路接結電容影響收發器通訊穩定性
高電平的發送是通過外部上下拉電阻驅動,高電平輸出緩慢,如果外部保護電路的結電容又較高,會導致AB差分電壓幅值較低,當幅值低于門限電平時,會導致通訊異常。
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審核編輯:劉清
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原文標題:RS-485自動收發幾種常見異常
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