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6 通信篇-RS485总线基础知识

时间:2024-10-08 20:38来源: YS珊珊 小尹讲电子 作者:ictest8_edit 点击:

 

今天主要讲解一下RS485通信的基础知识,这种通信方式与CAN通信类似,均采用平衡传输的方式。

目录
o 初识RS485通信
o 通信方式介绍
o RS485通信特点
o RS485通信物理层
o RS485通信原理图分析
o RS485设计要点

1 初识RS485通信
RS485通信是美国电子工业协会在1983年发布的通信标准,是一种半双工通信异步通信,RS485同时定义了物理层和数据链路层的通信规范。

 

2 通信方式介绍

RS485是一种半双工异步通信,那么什么半双工通信?什么是异步通信?

单工通信、半双工通信、全双工通信。

具体见下:
通信方式 定义 应用
单工通信 只支持一个方向数据传输,任何时候都不能改变数据传输的方向 广播
半双工通信 允许数据在两个方向上传输,在同一时刻只允许在一个方向上传输。 对讲机
全双工通信 允许数据同时在两个方向上传输。 手机、电话。

异步通信与同步通信
根据是否需要等待接收方的回应,通信方式可以分为异步通信和同步通信。异步通信是无需等待接收方回应即可进行下一步通信操作的通信方式;同步通信必须等待接收方接收方处理完发送方的数据并给出回应后,发送方才能进行下一步操作。这两种通信方式各有特点:

o 异步通信
· 非阻塞性:无需等待接收方的回应。
· 回调机制:可以注册回调函数,可及时处理接收方的回应。
· 灵活性:可以同时处理多个请求。

o 同步通信
· 阻塞性:必须等待接收方完成数据处理后,发送方才能进行下一步操作。
· 顺序性:接收方必须按照接收方的节奏进行数据通信。
· 可靠性:发送方需要等待接收方数据处理,给接收方留出充足的时间进行数据检验,

3 RS485通信特点

多节点
RS485通信能支持多个数据进行进行通信,一般通信系统上允许最多的节点数量为32。

远距离传输
相对于RS232通信(最大支持15米),RS485支持最大的通信距离为1200米。

抗干扰能力强
RS485通信采用差分通信方式,采用RS484-A和RS485-B之间的差值表示传输的数据。具体见下

有效数据 描述
逻辑1 RS484-A和RS485-B之间的电压差在+2V~+6V。
逻辑0 RS484-A和RS485-B之间的电压差在-2V~-6V。
电路连接简单

RS485通信仅需要RS484-A和RS485-B即可进行数据通信。

4 RS485通信物理层
RS485总线网络可挂载多个通信节点,电路结构简单(仅RS485-A和RS485-B)。在RS485通信系统中一般包括一个主机和多个从机,需要特别注意的是在总线的首位需要各短接一个120R电阻。具体电路拓扑见下:

 

通信过程分析:
o 数据发送时,控制器将数据通过TXD将收据发送给收发器,收发器将信号转换为差分信号,并发送到RS485总线网络上。
o 收发器将差分信号转换为TTL信号,并通过RXD将数据发送给控制器。

注意:设计单片机的RS485通信时,必须使用串口的PIN脚。

5 RS485通信原理图分析
本次电路分析主要以SP3485为例,其它的收发器芯片都是类似的。电路主要分为两步分来说明:收发器电路、自动收发控制。具体电路见下:

 

 收发器电路

引脚说明:
序号 名称 描述
1 RO 数据输出信号。
2 RE 接收使能信号,低电平使能。
3 DE 发送使能信号,高电平使能。
4 DI 数据输入信号。
5 GND 接地
6 A RS485总线RS485-A。
7 B RS485总线RS485-B。
8 VCC 电源输入引脚。

 自动收发控制
数据发送状态
串口发送引脚为低电平(RS485_RX为低)时,三极管处于截止状态,RS485_DE被置高电平,处于发送状态。

数据接收状态
串口发送引脚为高电平(RS485_RX为高)时,三极管处于导通状态,RS485_DE被置低电平,处于接收状态。

6 设计要点
o 可以添加共模电感,抑制共模噪声的干扰,阻抗的选择范围一般为120Ω/100MHz~2200Ω/100MHz,推荐值为1000Ω/100MHz。
o 添加ESD防护设计,防止静电对内部电子元器件的损坏。
 
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