1 引言
RS-485接口芯片已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、儀器、儀表、多媒體網(wǎng)絡(luò)、機(jī)電一體化產(chǎn)品等諸多領(lǐng)域�？捎糜赗S-485接口的芯片種類(lèi)也越來(lái)越多。如何在種類(lèi)繁多的接口芯片中找到最合適的芯片,是擺在每一個(gè)使用者面前的一個(gè)問(wèn)題。RS-485接口在不同的使用場(chǎng)合,對(duì)芯片的要求和使用方法也有所不同。使用者在芯片的選型和電路的設(shè)計(jì)上應(yīng)考慮哪些因素,由于某些芯片的固有特性,通信中有些故障甚至還需要在軟件上作相應(yīng)調(diào)整,如此等等。希望本文對(duì)解決RS-485接口的某些常見(jiàn)問(wèn)題有所幫助。
2 RS-485接口標(biāo)準(zhǔn)
傳輸方式：差分
傳輸介質(zhì)：雙絞線(xiàn)
標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)數(shù)：32
最遠(yuǎn)通信距離：1200m 共模電壓最大、最小值：+12V;-7V
差分輸入范圍：-7V～+12V
接收器輸入靈敏度：±200mV
接收器輸入阻抗：≥12kΩ
3 節(jié)點(diǎn)數(shù)及半雙工和全雙工通信
3.1 節(jié)點(diǎn)數(shù)
所謂節(jié)點(diǎn)數(shù),即每個(gè)RS-485接口芯片的驅(qū)動(dòng)器能驅(qū)動(dòng)多少個(gè)標(biāo)準(zhǔn)RS-485負(fù)載。根據(jù)規(guī)定,標(biāo)準(zhǔn)RS-485接口的輸入阻抗為≥12kΩ,相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)數(shù)為32。為適應(yīng)更多節(jié)點(diǎn)的通信場(chǎng)合,有些芯片的輸入阻抗設(shè)計(jì)成1/2負(fù)載（≥24kΩ）、1/4負(fù)載（≥48kΩ）甚至1/8負(fù)載（≥96kΩ）,相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)數(shù)可增加到64、128和256。表1為一些常見(jiàn)芯片的節(jié)點(diǎn)數(shù)。
表1節(jié)點(diǎn)數(shù)
型 號(hào)
32
SN75176,SN75276,SN75179,SN75180,MAX485,MAX488,MAX490
64
SN75LBC184
128
MAX487,MAX1487
256
MAX1482,MAX1483,MAX3080～MAX3089
3.2 半雙工和全雙工
RS-485接口可連接成半雙工和全雙工兩種通信方式。半雙工通信的芯片有SN75176、SN75276、SN75LBC184、MAX485、MAX 1487、MAX3082、MAX1483等;全雙工通信的芯片有SN75179、SN75180、MAX488~MAX491、MAX1482等。
（a）半雙工通信電路
（b）全雙工通信電路
4 應(yīng)用中的常見(jiàn)問(wèn)題
4.1 抗雷擊和抗靜電沖擊
RS-485接口芯片在使用、焊接或設(shè)備的運(yùn)輸途中都有可能受到靜電的沖擊而損壞。在傳輸線(xiàn)架設(shè)于戶(hù)外的使用場(chǎng)合,接口芯片乃至整個(gè)系統(tǒng)還有可能遭致雷電的襲擊。選用抗靜電或抗雷擊的芯片可有效避免此類(lèi)損失,常見(jiàn)的芯片有MAX485E、MAX487E、MAX1487E等。特別值得一提的是SN75LBC184,它不但能抗雷電的沖擊而且能承受高達(dá)8kV的靜電放電沖擊,是目前市場(chǎng)上不可多得的一款產(chǎn)品。
4.2 限斜率驅(qū)動(dòng)
由于信號(hào)在傳輸過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生電磁干擾和終端反射,使有效信號(hào)和無(wú)效信號(hào)在傳輸線(xiàn)上相互迭加,嚴(yán)重時(shí)會(huì)使通信無(wú)法正常進(jìn)行。為解決這一問(wèn)題承┬酒那魃杓瞥上扌甭史絞劍故涑魴藕瘧哐夭灰�，覉A恢掠讜詿湎呱喜嗟母咂搗至�，磦蝤有效地痘e聘扇諾牟Ｈ鏜AX487、SN75LBC184等都具有此功能。
4.3 故障保護(hù)
故障保護(hù)技術(shù)是近兩年產(chǎn)生的,一些新的RS-485芯片都采用了此項(xiàng)技術(shù),如SN75276、MAX3080~MAX3089。什么是故障保護(hù),為什么要有故障保護(hù),如果沒(méi)有故障保護(hù)會(huì)產(chǎn)生什么后果？
眾所周知,RS-485接口采用的是一種差分傳輸方式,各節(jié)點(diǎn)之間的通信都是通過(guò)一對(duì)（半雙工）或兩對(duì)（全雙工）雙絞線(xiàn)作為傳輸介質(zhì)。根據(jù)RS-485的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,接收器的接收靈敏度為±200mV,即接收端的差分電壓大于、等于+200 mV時(shí),接收器輸出為高電平;小于、等于-200mV時(shí),接收器輸出為低電平;介于±200mV之間時(shí),接收器輸出為不確定狀態(tài)。在總線(xiàn)空閑即傳輸線(xiàn)上所有節(jié)點(diǎn)都為接收狀態(tài)以及在傳輸線(xiàn)開(kāi)路或短路故障時(shí),若不采取特殊措施,則接收器可能輸出高電平也可能輸出低電平。一旦某個(gè)節(jié)點(diǎn)的接收器產(chǎn)生低電平就會(huì)使串行接收器（UART）找不到起始位,從而引起通信異常,解決此類(lèi)問(wèn)題的方法有兩種：
（1）使用帶故障保護(hù)的芯片,它會(huì)在總線(xiàn)開(kāi)路、短路和空閑情況下,使接收器的輸出為高電平。確保總線(xiàn)空閑、短路時(shí)接收器輸出高電平是由改變接收器輸入門(mén)限來(lái)實(shí)現(xiàn)的。例如,MAX3080～MAX 3089輸入靈敏度為-50mV/-200mV,即差分接收器輸入電壓UA－B≥-50mV時(shí),接收器輸出邏輯高電平;如果UA－B≤-200mV,則輸出邏輯低電平。當(dāng)接收器輸入端總線(xiàn)短路或總線(xiàn)上所有發(fā)送器被禁止時(shí),接收器差分輸入端為0V,從而使接收器輸出高電平。同理,SN75276的靈敏度為0mV/-300mV,因而達(dá)到故障保護(hù)的目的。
（2）若使用不帶故障保護(hù)的芯片,如SN75176、MAX1487等時(shí),可在軟件上作一些處理,從而避免通信異常。即在進(jìn)入正常的數(shù)據(jù)通信之前,由主機(jī)預(yù)先將總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)為大于+200mV,并保持一段時(shí)間,使所有節(jié)點(diǎn)的接收器產(chǎn)生高電平輸出。這樣,在發(fā)出有效數(shù)據(jù)時(shí),所有接收器能夠正確地接收到起始位,進(jìn)而接收到完整的數(shù)據(jù)。
4.4 光電隔離
在某些工業(yè)控制領(lǐng)域,由于現(xiàn)場(chǎng)情況十分復(fù)雜,各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間存在很高的共模電壓。雖然RS-485接口采用的是差分傳輸方式,具有一定的抗共模干擾的能力,但當(dāng)共模電壓超過(guò)RS-485接收器的極限接收電壓,即大于+12V或小于－7V時(shí),接收器就再也無(wú)法正常工作了,嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)䶮龤酒蛢x器設(shè)備。
解決此類(lèi)問(wèn)題的方法是通過(guò)DC-DC將系統(tǒng)電源和RS-485收發(fā)器的電源隔離;通過(guò)光耦將信號(hào)隔離,徹底消除共模電壓的影響。實(shí)現(xiàn)此方案的途徑可分為：
（1）用光耦、帶隔離的DC-DC、RS-485芯片構(gòu)筑電路;
（2）使用二次集成芯片,如PS1480、MAX1480等。
以上主要介紹在不同場(chǎng)合如何選擇合適的RS-485接口芯片,和可能碰到的有關(guān)問(wèn)題的解決方法,從而避免通信異常。至于其它諸如終端匹配、傳輸線(xiàn)的選擇和屏蔽、通信速率的選擇等等,在一些相關(guān)資料中都能找到答案,這里就不再介紹了。
|
66821730(技術(shù)支持)
