RS485添加外圍電路將其設(shè)計成自動收發(fā)狀態(tài)會有什么常見問題？

RS-485總線具有結(jié)構(gòu)簡單、通信距離遠、通信速度高、成本低等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于工業(yè)通訊、電力監(jiān)控以及儀器儀表等行業(yè)。 一般RS485收發(fā)器會有兩個引腳來控制數(shù)據(jù)的收發(fā)方向，如果添加外圍電路將其設(shè)計成自動收發(fā)狀態(tài)，會有什么常見問題？

RS485自動收發(fā)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(wǎng)方便等特點，在工業(yè)控制、儀器、儀表、多媒體網(wǎng)絡(luò)、機電一體化產(chǎn)品等諸多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

MCU通信一般使用TTL電平，如果外接設(shè)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(fā)器，進行電平轉(zhuǎn)換。由于485通信是半雙工通信，也就是說，數(shù)據(jù)不能同時進行收發(fā)，所以485收發(fā)器通常會有控制收發(fā)方向的引腳。

下面我們來看一下，485收發(fā)器實現(xiàn)自動收發(fā)的外圍電路設(shè)計。

從原理圖中可以看出，自動收發(fā)主要是通過NPN三極管開關(guān)電路來實現(xiàn)，具體的數(shù)據(jù)收發(fā)過程是怎樣的呢？

●發(fā)送數(shù)據(jù)時

發(fā)送數(shù)據(jù)時，使用的是MCU的TX引腳，假設(shè)我們想要發(fā)送數(shù)據(jù)0x55，那么轉(zhuǎn)換成二進制就是0b01010101，即在TX引腳上就體現(xiàn)為高、低電平之間的相互切換。

當(dāng)TX引腳為0時，三極管不導(dǎo)通，DE為高電平，進入發(fā)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(dāng)TX引腳為1時，三極管導(dǎo)通，RE為低電平，進入接收模式。此時收發(fā)器的A、B引腳進入高阻態(tài)，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(shù)據(jù)時 接收數(shù)據(jù)時，使用的是MCU的RX引腳。在接收數(shù)據(jù)過程中，TX引腳保持高電平，三極管導(dǎo)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(shù)據(jù)。

自收發(fā)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(guān)斷延時為us級別，會導(dǎo)致收發(fā)電路發(fā)送低電平的延時時間較長。

其次高電平的發(fā)送是通過外部上下拉電阻驅(qū)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(fēng)險

假設(shè)TX引腳上一個發(fā)送的bit為0，即將發(fā)送的bit為1，由于高電平的發(fā)送是通過外部上下拉電阻驅(qū)動的，收發(fā)器會切換到接收狀態(tài)。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(nèi)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(rèn)為是接收的起始位，導(dǎo)致通訊異常。

3. 外圍電路接結(jié)電容影響收發(fā)器通訊穩(wěn)定性

高電平的發(fā)送是通過外部上下拉電阻驅(qū)動，高電平輸出緩慢，如果外部保護電路的結(jié)電容又較高，會導(dǎo)致AB差分電壓幅值較低，當(dāng)幅值低于門限電平時，會導(dǎo)致通訊異常。

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審核編輯：劉清