【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 AX488MAX491是全雙工收發(fā)器，MAX48MAX48MAX48MAX487以及MAX1487是半雙工收發(fā)器。另外，MAX48MAX48MAX48MAX48MAX48MAX491以及MAX1487中包含驅(qū)動(dòng)器使能(DE)與接收器使能(RE)控制引腳，被禁用時(shí)，驅(qū)動(dòng)器或接收器輸出為高阻態(tài)。 與標(biāo)準(zhǔn)RS485 驅(qū)動(dòng)器( 最多32 個(gè)收發(fā)器) 的單位負(fù)載( 12kΩ輸入阻抗) 相比，MAX487與MAX1487具有48kΩ輸入電阻，1/4單位負(fù)載的接收器輸入阻抗，在一條總線上允許最多掛接128個(gè)收發(fā)器。MAX487/MAX1487與其他RS485收發(fā)器的任意組合可以允許32個(gè)收發(fā)器或更少的收發(fā)器連接在同一條總線上。MAX481/MAX483/MAX485與MAX488MAX491具有標(biāo)準(zhǔn)的12kΩ接收器輸入阻抗?！　〕Ｓ玫腞S－485總線驅(qū)動(dòng)芯片有MAX48MAX3080、MAX308SN75176，MAX48MAX3080、MAX3088芯片都有一個(gè)發(fā)送器和一個(gè)接收器，非常適合作為RS－485總線驅(qū)動(dòng)芯片，其中MAX3080、MAX3088可以在一條通訊線上連接256只，MAX3088達(dá)到10Mbps的通訊速率，下面以MAX485為例介紹其邏輯表。 MAX485及其邏輯如圖1所示。 圖1 MAX485芯片RS－485方式構(gòu)成的多機(jī)通信原理 在由單片機(jī)構(gòu)成的多機(jī)串行通信系統(tǒng)中，一般采用主從式結(jié)構(gòu)：從機(jī)不主動(dòng)發(fā)送命令或數(shù)據(jù)，一切都由主機(jī)控制。并且在一個(gè)多機(jī)通信系統(tǒng)中，只有一臺(tái)單機(jī)作為主機(jī)，各臺(tái)從機(jī)之間不能相互通訊，即使有信息交換也必須通過(guò)主機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)。采用RS－485構(gòu)成的多機(jī)通訊原理框圖，如圖2所示。圖2 MAX485典型半雙工RS485網(wǎng)絡(luò) 在總線末端接一個(gè)匹配電阻，吸收總線上的反射信號(hào)，保證正常傳輸信號(hào)干凈、無(wú)毛刺。匹配電阻的取值應(yīng)該與總線的特性阻抗相當(dāng)。 當(dāng)總線上沒(méi)有信號(hào)傳輸時(shí)，總線處于懸浮狀態(tài)，容易受干擾信號(hào)的影響。將總線上差分信號(hào)的正端A+和+5V電源間接一個(gè)10K的電阻；正端A+和負(fù)端B間接一個(gè)10K的電阻；負(fù)端B和地間接一個(gè)10K的電阻，形成一個(gè)電阻網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)總線上沒(méi)有信號(hào)傳輸時(shí)，正端A+，即使有干擾信號(hào)，卻很難產(chǎn)生串行通信的起始信號(hào)0，從而增加了總線抗干擾的能力。 第4章 系統(tǒng)問(wèn)題及其解決 通信規(guī)則 　　由于MAX485通訊是一種半雙工通訊，發(fā)送和接收共用同一物理信道。在任意時(shí)刻只允許一臺(tái)單機(jī)處于發(fā)送狀態(tài)。因此要求應(yīng)答的單機(jī)必須在偵聽(tīng)到總線上呼叫信號(hào)已經(jīng)發(fā)送完畢，并且沒(méi)有其它單機(jī)發(fā)出應(yīng)答信號(hào)的情況下，才能應(yīng)答。半雙工通訊對(duì)主機(jī)和從機(jī)的發(fā)送和接收時(shí)序有嚴(yán)格的要求。如果在時(shí)序上配合不好，就會(huì)發(fā)生總線沖突，使整個(gè)系統(tǒng)的通訊癱瘓，無(wú)法正常工作。要做到總線上的設(shè)備在時(shí)序上的嚴(yán)格配合，必須要遵從以下幾項(xiàng)原則： 　?。?） 復(fù)位時(shí)，主從機(jī)都應(yīng)該處于接收狀態(tài)。 　　MAX485芯片的發(fā)送和接收功能轉(zhuǎn)換是由芯片的 RE* ，DE端控制的。RE*=1，DE=1時(shí)，MAX485發(fā)送狀態(tài)；RE*=0，DE=0時(shí)，MAX485處于接收狀態(tài)。一般使用單片機(jī)的一根口線連接RE*，DE端。在上電復(fù)位時(shí)，由于硬件電路穩(wěn)定需要一定的時(shí)間，并且單片機(jī)各端口復(fù)位后處于高電平狀態(tài)，這樣就會(huì)使總線上各個(gè)分機(jī)處于發(fā)送狀態(tài)，加上上電時(shí)各電路的不穩(wěn)定，可能向總線發(fā)送信息。因此，如果用一根口線作發(fā)送和接收控制信號(hào)，應(yīng)該將口線反向后接入MAX485的控制端，使上電時(shí)MAX485處于接收狀態(tài)。 　　另外，在主從機(jī)軟件上也應(yīng)附加若干處理措施，如：上電時(shí)或正式通訊之前，對(duì)串行口做幾次空操作，清除端口的非法數(shù)據(jù)和命令。 　　（2） 控制端RE*，DE的信號(hào)的有效脈寬應(yīng)該大于發(fā)送或接收一幀信號(hào)的寬度。 　　在全雙工通訊過(guò)程中，發(fā)送和接收信號(hào)分別在不同的物理鏈路上傳輸，發(fā)送端始終為發(fā)送端，接收端始終為接收端，不存在發(fā)送、接收控制信號(hào)切換問(wèn)題。在RS－485半雙工通訊中，由于MAX485的發(fā)送和接收都由同一器件完成，并且發(fā)送和接收使用同一物理鏈路，必須對(duì)控制信號(hào)進(jìn)行切換?？刂菩盘?hào)何時(shí)為高電平，何時(shí)為低電平，一般以單片機(jī)的TXC(發(fā)送完成標(biāo)記)，RXC(接收完成標(biāo)記)信號(hào)作參考。 　　發(fā)送時(shí)，檢測(cè)TXC是否建立起來(lái)，當(dāng)TXC為高電平后關(guān)閉發(fā)送功能轉(zhuǎn)為接收功能； 　　接收時(shí)，檢測(cè)RXC是否建立起來(lái)，當(dāng)RXC為高電平后，接收完畢，又可以轉(zhuǎn)為發(fā)送。 　　在理論上雖然行得通，但在實(shí)際聯(lián)調(diào)中卻出現(xiàn)傳輸數(shù)據(jù)時(shí)對(duì)時(shí)錯(cuò)的現(xiàn)象。根據(jù)查證有關(guān)資料，并借助示波器反復(fù)測(cè)試，才發(fā)現(xiàn)一個(gè)值得注意的問(wèn)題，我們可以查看單片機(jī)的時(shí)序： 　　單片機(jī)在串行口發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，只要將8位數(shù)據(jù)位傳送完畢，TXC標(biāo)志即建立，但此時(shí)應(yīng)發(fā)送的第九位數(shù)據(jù)位（若發(fā)送地址幀時(shí)）和停止位尚未發(fā)出。如果在這是關(guān)閉發(fā)送控制，勢(shì)必造成發(fā)送幀數(shù)據(jù)不完整。如果單片機(jī)多機(jī)通訊采用較高的波特率，幾條操作指令的延時(shí)就可能超過(guò)2位（或1位）數(shù)據(jù)的發(fā)送時(shí)間，問(wèn)題或許不會(huì)出現(xiàn)。但是如果采用較低波特率，如9600，發(fā)送一位數(shù)據(jù)需104μs左右，單靠幾條操作指令的延時(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，問(wèn)題就明顯地暴露出來(lái)。接收數(shù)據(jù)時(shí)也同樣如此，單片機(jī)在接收完8個(gè)數(shù)據(jù)位后就建立起RXC信號(hào)，但此時(shí)還未接收到第九位數(shù)據(jù)位（若接收地址幀時(shí)）和停止位。所以，接收端必須延時(shí)大于2位數(shù)據(jù)位的時(shí)間（1位數(shù)據(jù)位時(shí)間=1/波特率），再作應(yīng)答，否則會(huì)發(fā)生總線沖突。 　?。?） 總線上所連接的各單機(jī)的發(fā)送控制信號(hào)在時(shí)序上完全隔開(kāi)。 　　為了保證發(fā)送和接收信號(hào)的完整和正確，避免總線上信號(hào)的碰撞，對(duì)總線的使用權(quán)必須進(jìn)行分配才能避免競(jìng)爭(zhēng)，連接到總線上的單機(jī)，其發(fā)送控制信號(hào)在時(shí)間上要完全隔離。 總之，發(fā)送和接收控制信號(hào)應(yīng)該足夠?qū)?，以保證完整地接收一幀數(shù)據(jù)，任意兩個(gè)單機(jī)的發(fā)送控制信號(hào)在時(shí)間上完全分開(kāi)，避免總線爭(zhēng)端。 可靠性及常見(jiàn)故障 在MCU之間中長(zhǎng)距離通信的諸多方案中，RS485因硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、控制方便、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于工廠自動(dòng)化、工業(yè)控制、小區(qū)監(jiān)控、水利自動(dòng)報(bào)測(cè)等領(lǐng)域。但RS485總線在抗干擾、自適應(yīng)、通信效率等方面仍存在缺陷，一些細(xì)節(jié)的處理不當(dāng)常會(huì)導(dǎo)致通信失敗甚至系統(tǒng)癱瘓等故障，因此提高RS485總線的運(yùn)行可靠性至關(guān)重要。 總線匹配 總線匹配有兩種方法，一種是加匹配電阻，位于總線兩端的差分端口VA與VB之間應(yīng)跨接120Ω匹配電阻，以減少由于不匹配而引起的反射、吸收噪聲，有效地抑制了噪聲干擾。但匹配電阻要消耗較大電流，不適用于功耗限制嚴(yán)格的系統(tǒng)。 另外一種比較省電的匹配方案是RC 匹配利用一只電容C 隔斷直流成分，可以節(jié)省大部分功率，但電容C的取值是個(gè)難點(diǎn)，需要在功耗和匹配質(zhì)量間進(jìn)行折衷。除上述兩種外還有一種采用二極管的匹配方案，這種方案雖未實(shí)現(xiàn)真正的匹配，但它利用二極管的鉗位作用，迅速削弱反射信號(hào)達(dá)到改善信號(hào)質(zhì)量的目的，節(jié)能效果顯著。 RO及DI端配置上拉電阻 異步通信數(shù)據(jù)以字節(jié)的方式傳送，在每一個(gè)字節(jié)傳送之前，先要通過(guò)一個(gè)低電平起始位實(shí)現(xiàn)握手。為防止干擾信號(hào)誤觸發(fā)RO（接收器輸出）產(chǎn)生負(fù)跳變，使接收端MCU進(jìn)入接收狀態(tài)，建議RO外接10kΩ上拉電阻。 保證系統(tǒng)上電時(shí)的RS485芯片處于接收輸入狀態(tài) 。 對(duì)于收發(fā)控制端DE建議采用MCU引腳通過(guò)反相器進(jìn)行控制，不宜采用MCU引腳直接進(jìn)行控制，以防止MCU上電時(shí)對(duì)總線的干擾。 總線隔離 RS485總線為并接式二線制接口，一旦有一只芯片故障就可能將總線“拉死”，因此對(duì)其二線口VA、VB與總線之間應(yīng)加以隔離。通常在VA、VB與總線之間各串接一只4~10Ω的PTC電阻，同時(shí)與地之間各跨接5V的TVS二極管，以消除線路浪涌干擾。此外應(yīng)該合理選用芯片。例如，對(duì)外置設(shè)備為防止強(qiáng)電磁（雷電）沖擊，建議選用防雷擊芯片。 失效保護(hù) RS485標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定接收器門(mén)限為177。200mV。這樣規(guī)定能夠提供比較高的噪聲抑制能力，但同時(shí)也帶來(lái)了一個(gè)問(wèn)題：當(dāng)總線電壓在177。200mV中間時(shí)接收器輸出狀態(tài)不確定。由于UART以一個(gè)前導(dǎo)0觸發(fā)一次接收動(dòng)作，所以接收器的不定態(tài)可能會(huì)使UART錯(cuò)誤地接收一些數(shù)據(jù)，導(dǎo)致系統(tǒng)誤動(dòng)作。當(dāng)總線空閑、開(kāi)路或短路時(shí)都有可能出現(xiàn)兩線電壓