当前位置:首页 >> 理学 >>

RS485芯片介绍及典型应用电路


一、RS485 基本知识 RS-485 接口芯片已广泛应用于工业控制、仪器、仪表、多媒体网络、机电一体化产品等诸多领域。 可用于 RS-485 接口的芯片种类也越来越多。如何在种类繁多的接口芯片中找到最合适的芯片,是摆在每 一个使用者面前的一个问题。RS-485 接口在不同的使用场合,对芯片的要求和使用方法也有所不同。使用 者在芯片的选型和电路的设计上应考虑哪些因素,由于某些芯片的固有特性,通信中有些故障甚至还需要 在软件上作相应调整,如此等等。希望本文对解决 RS-485 接口的某些常见问题有所帮助。 1 RS-485 接口标准 传输方式:差分 传输介质:双绞线 标准节点数:32 最远通信距离:1200m 共模电压最大、最小值:+12V;-7V 差分输入范围:-7V~+12V 接收器输入灵敏度:±200mV 接收器输入阻抗:≥12k 2 节点数及半双工和全双工通信 2.1 节点数 所谓节点数,即每个 RS-485 接口芯片的驱动器能驱动多少个标准 RS-485 负载。根据规定,标准 RS-485 接口的输入阻抗为≥12k ,相应的标准驱动节点数为 32。为适应更多节点的通信场合,有些芯片 的输入阻抗设计成 1/2 负载(≥24k )、1/4 负载(≥48k )甚至 1/8 负载(≥96k ),相应的节点数可增 加到 64、128 和 256。表 1 为一些常见芯片的节点数。 表1 节点数 型 号

32 SN75176,SN75276,SN75179,SN75180,MAX485,MAX488,MAX490 64 SN75LBC184 128 MAX487,MAX1487 256 MAX1482,MAX1483,MAX3080~MAX3089 2.2 半双工和全双工 RS-485 接口可连接成半双工和全双工两种通信方式。半双工通信的芯片有 SN75176、SN75276、 SN75LBC184 MAX485 MAX 1487 MAX3082 MAX1483 等 全双工通信的芯片有 SN75179 SN75180、 、 、 、 、 ; 、 MAX488~MAX491、MAX1482 等。 (a)半双工通信电路 (b)全双工通信电路 3 应用中的常见问题

3.1 抗雷击和抗静电冲击 RS-485 接口芯片在使用、焊接或设备的运输途中都有可能受到静电的冲击而损坏。在传输线架设于 户外的使用场合,接口芯片乃至整个系统还有可能遭致雷电的袭击。选用抗静电或抗雷击的芯片可有效避 免此类损失,常见的芯片有 MAX485E、MAX487E、MAX1487E 等。特别值得一提的是 SN75LBC184, 它不但能抗雷电的冲击而且能承受高达 8kV 的静电放电冲击,是目前市场上不可多得的一款产品。 3.2 限斜率驱动 由于信号在传输过程中会产生电磁干扰和终端反射,使有效信号和无效信号在传输线上相互迭加, 严重时会使通信无法正常进行。为解决这一问题,某些芯片的驱动器设计成限斜率方式,使输出信号边沿 不要过陡,以不致于在传输线上产生过多的高频分量,从而有效地扼制干扰的产生。如 MAX487、 SN75LBC184 等都具有此功能。 3.3 故障保护 故障保护技术是近两年产生的,一些新的 RS-485 芯片都采用了此项技术,如 SN75276、 MAX3080~MAX3089。什么是故障保护,为什么要有故障保护,如果没有故障保护会产生什么后果? 众所周知,RS-485 接口采用的是一种差分传输方式,各节点之间的通信都是通过一对(半双工)或 两对(全双工)双绞线作为传输介质。根据 RS-485 的标准规定,接收器的接收灵敏度为±200mV,即接收 端的差分电压大于、等于+200 mV 时,接收器输出为高电平;小于、等于-200mV 时,接收器输出为低电 平;介于±200mV 之间时,接收器输出为不确定状态。在总线空闲即传输线上所有节点都为接收状态以及 在传输线开路或短路故障时,若不采取特殊措施,则接收器可能输出高电平也可能输出低电平。一旦某个 节点的接收器产生低电平就会使串行接收器(UART)找不到起始位,从而引起通信异常,解决此类问题 的方法有两种: (1)使用带故障保护的芯片,它会在总线开路、短路和空闲情况下,使接收器的输出为高电平。确 保总线空闲、短路时接收器输出高电平是由改变接收器输入门限来实现的。例如,MAX3080~MAX 3089 输入灵敏度为-50mV/-200mV,即差分接收器输入电压 UA-B≥-50mV 时,接收器输出逻辑高电平;如果 UA-B≤-200mV,则输出逻辑低电平。当接收器输入端总线短路或总线上所有发送器被禁止时,接收器差 分输入端为 0V,从而使接收器输出高电平。同理,SN75276 的灵敏度为 0mV/-300mV,因而达到故障保 护的目的。 (2)若使用不带故障保护的芯片,如 SN75176、MAX1487 等时,可在软件上作一些处理,从而避 免通信异常。即在进入正常的数据通信之前,由主机预先将总线驱动为大于+200mV,并保持一段时间, 使所有节点的接收器产生高电平输出。这样,在发出有效数据时,所有接收器能够正确地接收到起始位, 进而接收到完整的数据。 3.4 光电隔离 在某些工业控制领域,由于现场情况十分复杂,充分考虑现场的复杂环境,在电路设计中注意了以 下三个问题。 二、RS485 应用设计 1 SN75176 485 芯片 DE 控制端的设计 由于应用系统中,主机与分机相隔较远,通信线路的总长度往往超过 400 米,而分机系 统上电或复位又常常不在同一个时刻完成。如果在此时某个 75176 的 DE 端电位为“1”,那

么它的 485 总线输出将会处于发送状态,也就是占用了通信总线,这样其它的分机就无法与 主机进行通信。这种情况尤其表现在某个分机出现异常情况下(死机),会使整个系统通信 崩溃。因此在电路设计时,应保证系统上电复位时 75176 的 DE 端电位为“0”。由于 8031 在复 位期间,I/O 口输出高电平,故图 2 电路的接法有效地解决复位期间分机“咬”总线的问题。 2 隔离光耦电路的参数选取 在应用系统中,由于要对现场情况进行实时监控及响应,通信数据的波特率往往做得较 高(通常都在 4800 波特以上)。限制通信波特率提高的“瓶颈”,并不是现场的导线(现场 施工一般使用 5 类非屏蔽的双绞线),而是在与单片机系统进行信号隔离的光耦电路上。此 处采用 TIL117。电路设计中可以考虑采用高速光耦,如 6N137、6N136 等芯片,也可以优化普 通光耦电路参数的设计,使之能工作在最佳状态。例如:电阻 R2、R3 如果选取得较大,将会 使光耦的发光管由截止进入饱和变得较慢;如果选取得过小,退出饱和也会很慢,所以这两 只电阻的数值要精心选取,不同型号的光耦及驱动电路使得这两个电阻的数值略有差异,这 一点在电路设计中要特别慎重,不能随意,通常可以由实验来定。 3 485 总线输出电路部分的设计 输出电路的设计要充分考虑到线路上的各种干扰及线路特性阻抗的匹配。由于工程环境 比较复杂,现场常有各种形式的干扰源,所以 485 总线的传输端一定要加有保护措施。在电 路设计中采用稳压管 D1、D2 组成的吸收回路,也可以选用能够抗浪涌的 TVS 瞬态杂波抑制器 件,或者直接选用能抗雷击的 485 芯片(如 SN75LBC184 等)。 考虑到线路的特殊情况(如某一台分机的 485 芯片被击穿短路),为防止总线中其它分 机的通信受到影响,在 75176 的 485 信号输出端串联了两个 20 的电阻 R10、R11。这样本机的

硬件故障就不会使整个总线的通信受到影响。 在应用系统工程的现场施工中,由于通信载体是双绞线,它的特性阻抗为 120 所以线路设计时,在 RS-485 网络传输线的始端和末端各应接 1 只 120 R8),以减少线路上传输信号的反射。 由于 RS-485 芯片的特性,接收器的检测灵敏度为± 200mV,即差分输入端 VA-VB ≥ +200mV,输出逻辑 1,VA-VB ≤-200mV,输出逻辑 0;而 A、B 端电位差的绝对值小于 200mV 时,输出为不确定。如果在总线上所有发送器被禁止时,接收器输出逻辑 0,这会误认为通 信帧的起始引起工作不正常。解决这个问题的办法是人为地使 A 端电位高于 B 两端电位,这样 RXD 的电平在 485 总线不发送期间(总线悬浮时)呈现唯一的高电平,8031 单片机就不会被误 中断而收到乱字符。通过在 485 电路的 A、B 输出端加接上拉、下拉电阻 R7、R9,即可很好地 左右,

的匹配电阻(如图 1 中

解决这个问题。

图 1 RS485 应用典型电路 三、软件的编程 485 芯片的软件编程对产品的可靠性也有很大影响。由于 485 总线是异步半双工的通信总 线,在某一个时刻,总线只可能呈现一种状态,所以这种方式一般适用于主机对分机的查询 方式通信,总线上必然有一台始终处于主机地位的设备在巡检其它的分机,所以需要制定一 套合理的通信协议来协调总线的分时共用。这里采用的是数据包通信方式。通信数据是成帧 成包发送的,每包数据都有引导码、长度码、地址码、命令码、内容、校验码等部分组成。 其中引导码是用于同步每一包数据的引导头;长度码是这一包数据的总长度;命令码是主机 对分机(或分机应答主机)的控制命令;地址码是分机的本机地址号;“内容”是这一包数 据里的各种信息;校验码是这一包数据的校验标志,可以采用奇偶校验、和校验等不同的方 式。 在 485 芯片的通信中,尤其要注意对 485 控制端 DE 的软件编程。为了可靠的工作,在 485 总线状态切换时需要做适当延时,再进行数据的收发。具体的做法是在数据发送状态下,先 将控制端置“1”,延时 1ms 左右的时间,再发送有效的数据,一包数据发送结束后再延时 1ms 后,将控制端置“0”。这样的处理会使总线在状态切换时,有一个稳定的工作过程。

RS-485 有两个关键点: 1 接收器差模电平,大于+200mV 或小于-200mV,代表 0 和 1。总线空闲状态时,都要大 于+200mV。-200mV~+200mV 之间的电压,无效,如果存在,则可能出现“神经错乱”码。 一些总线设置上拉电阻,必须以满足这个要求为前提。 2 接收器最少要有 12k 的输入电阻。此为一个单位负载(1UL) ,总线驱动器最少要能驱 动 32 个这样的负载。如果将接收器输入阻抗增加到 24k ,那就是 1/2UL,这样一来,线路 上负载轻了,就可以增加节点(增加到最少 64 个) 。你问的 128 个、256 个节点,也是源于 此。不过,请注意,这个算法并没有考虑上拉下拉电阻的影响,交流特性的影响,而是纯粹 的直流推算方法而已,因而,应用中,如果不是很近、速率尽量低,都不太可能用那么多的 节点。


相关文章:
485典型电路.pdf
485典型电路 - 转 RS485 芯片介绍及典型应用电路 串行通信 2010-
RS485芯片介绍及典型应用电路.doc
RS485芯片介绍及典型应用电路 - RS485 芯片介绍及典型应用电路 一、R
RS485芯片介绍及典型应用电路.doc
RS485芯片介绍及典型应用电路 - 一、RS485 基本知识 RS-485 接
max485典型电路_图文.ppt
max485典型电路 - 第9章 串行接口技术 单片机原理、接口及应用 第9章 串行接口技术 内容提要★ RS-485总线扩展 ★ IIC总线扩展接口及应用 ★ SPI总线扩展...
RS485协议简介及MAX485芯片介绍_图文.doc
s。 此电路在发送高电平时,发送器处于高阻状态,总线上所有接口处于接收状态,...RS485接口芯片的介绍与应... 4页 免费 RS485芯片介绍及典型应用... 5...
RS485应用电路图.doc
RS485应用电路图 - 485通信硬件电路的设计,软件程序编写注意事项... RS485应用电路图_电子/电路_工程科技_专业资料...RS485芯片介绍及典型应用... 5页 1下载券 ...
RS-485总线标准及几种常见的RS-485接口电路介绍.pdf
(1)、传统的 RS485 电路 作为一种常用的通讯接口器件,RS-485/RS-422 芯片...图 1 ADM487E 典型应用电路 (2)、带隔离的增强型 RS-485 电路 磁耦隔离 ...
RS485收发器两种典型电路(转帖).doc
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...
光电隔离RS485典型电路.doc
光电隔离 RS485 典型电路一、RS485 总线介绍 RS485 总线是一种常见的串行总线...(如图 4 所示) 图 4、完全隔离型 RS485/422 芯片 ADM2587E 应用图 ADM...
485芯片的原理与应用.pdf
MAX485 芯片的原理与应用 概述: RS-485 接口具有良好的抗噪音干扰性,长的传输距离及多站传输能力等优 点,使其成为首选的串行接口. RS-485 电路的特点: ● ...
RS485 RS232接口芯片介绍及选型指南_图文.pdf
RS485 RS232接口芯片介绍及选型指南_电子/电路_工程科技_专业资料。英联半导体...封装 TOP VIEW 16 15 VCC GND 典型应用 2 3 4 5 6 7 8 DIP/SO/TSSOP...
RS485总线典型电路介绍.doc
RS485 总线典型电路介绍 2012 年 08 月 10 日 13:52 http://www.tosharp...RS485 芯片 ADM2483 应用图 ADM2483 是 ADI 推出的隔离型 485 芯片,SOW-16...
RS485接口芯片的介绍与应用2.pdf
RS485接口芯片介绍应用2 - L : L L f ? ? ? ? ?  L L E - f f L 8  : L L... RS485接口芯片介绍应用2_信息与通信_工程科技...
RS-485通讯接口与硬件电路.doc
RS-485通讯接口与硬件电路_电子/电路_工程科技_专业资料。RS-485 通讯接口与硬件电路 1 引言智能仪表是随着 80 年代初单片机技术的成熟而发展起来的,现在世界仪表...
RS-485 接口电路.doc
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...
RS-485接口电路完全指南.doc
一个典型的例子是销售终端机和中心计算机之间使用 RS...2.3.2 失效保护 许多 RS-485 应用也要求提供失效...开始将一些失效保护电路(如开路失效保护)集成到芯片...
RS-485总线标准及几种常见的RS-485接口电路介绍1.doc
RS-485/RS-422 芯片可以在许多半导体公司中找到对应的型 号,比如 ADI 公司(器件...图 1 ADM487E 典型应用电路 (2)、带隔离的增强型 RS-485 电路 磁耦隔离 ...
RS485芯片介绍及典型应用电路.doc
RS485芯片介绍及典型应用电路 - RS485 芯片介绍及典型应用电路 一、R
485通信电路原理与选择.doc
二、 RS485 总线典型电路介绍: RS485 电路总体上可以分为隔离型与非隔离型。...(如图 4 所示) 图 4、完全隔离型 RS485/422 芯片 ADM2587E 应用图 ADM...
RS -485 串行通信接口电路的设计与应用_图文.pdf
文章主要阐述了 RS -485 总线通信的特点以及使用光电辑合器件设计 RS -485 ...在工程应用中,由于设计者使用的 芯片、接口电路设计的差异,往往在很大程度上影 ...
更多相关标签: