【文章內(nèi)容簡介】 AX491 以及 MAX1487 是用于 RS485 與RS422 通信的低功耗收發(fā)器。 MAX48 MAX48 MAX490、 MAX491 以及 MAX1487能夠以最高 的數(shù)據(jù)速率發(fā)送并接收數(shù)據(jù)；而 MAX48 MAX48 MAX488以及 MAX489 則用于最高 250kbps 的數(shù)據(jù)速率。 MAX488MAX491 是全雙工收發(fā)器，MAX48 MAX48 MAX48 MAX487 以及 MAX1487 是半雙工收發(fā)器。另外， MAX48MAX48 MAX48 MAX48 MAX48 MAX491 以及 MAX1487 中包含驅(qū)動器使能 (DE)與接收器使能 (RE)控制引腳，被禁用時，驅(qū)動器或接收器輸出為高阻態(tài)。 與標準 RS485 驅(qū)動器 ( 最多 32 個收發(fā)器 ) 的單位負載 ( 12kΩ輸入阻抗 ) 相比， MAX487 與 MAX1487 具有 48kΩ輸入電阻， 1/4 單位負 載的接收器輸入阻抗，在一條總線上允許最多掛接 128 個收發(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 具有標準的 12kΩ接收器輸入阻抗。 常用的 RS－ 485 總線驅(qū)動芯片有 MAX48 MAX3080、 MAX308 SN75176，MAX48 MAX3080、 MAX3088 芯片都有一個發(fā)送器和一個接收器，非常適合作為RS－ 485 總線驅(qū)動芯片，其中 MAX3080、 MAX3088 可以在一條通訊線上連接 256只， MAX3088 達到 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 11 RS－ 485 方式構(gòu)成的多機通信原理 在由單片機構(gòu)成的多機串行通信系統(tǒng)中，一般采用主從式結(jié)構(gòu)：從機不主動發(fā)送命令或數(shù)據(jù)，一切都由主機控制。并且在一個多機通信系統(tǒng)中，只有一臺單機作為主機，各臺從機之間不能相互通訊，即使有信息交換也必須通過 主機轉(zhuǎn)發(fā)。采用 RS－ 485 構(gòu)成的多機通訊原理框圖，如圖 2 所示。 圖 2 MAX485 典型半雙工 RS485網(wǎng)絡 在總線末端接一個匹配電阻，吸收總線上的反射信號，保證正常傳輸信號干凈、無毛刺。匹配電阻的取值應該與總線的特性阻抗相當。 當總線上沒有信號傳輸時，總線處于懸浮狀態(tài)，容易受干擾信號的影響。將總線上差分信號的正端 A+和 +5V 電源間接一個 10K 的電阻；正端 A+和負端 B間接一個 10K 的電阻；負端 B和地間接一個 10K 的電阻，形成一個電阻網(wǎng)絡。當總線上沒有信號傳輸時，正端 A+的電平大 約為 ，負端 B的電平大約為 ，即使有干擾信號，卻很難產(chǎn)生串行通信的起始信號 0，從而增加了總線抗干擾的能力。 12 第 4 章 系統(tǒng)問題及其解決 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。在任意時刻只允許一臺單機處于發(fā)送狀態(tài)。因此要求應答的單機必須在偵聽到總線上呼叫信號已經(jīng)發(fā)送完畢，并且沒有其它 單機發(fā)出應答信號的情況下，才能應答。半雙工通訊對主機和從機的發(fā)送和接收時序有嚴格的要求。如果在時序上配合不好，就會發(fā)生總線沖突，使整個系統(tǒng)的通訊癱瘓，無法正常工作。要做到總線上的設(shè)備在時序上的嚴格配合，必須要遵從以下幾項原則： （ 1） 復位時，主從機都應該處于接收狀態(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， MAX485 發(fā)送狀態(tài)； RE*=0， DE=0 時， MAX485 處于接收狀態(tài)。一般使用單片機的一根口線連接 RE*， DE 端。在上電復 位時，由于硬件電路穩(wěn)定需要一定的時間，并且單片機各端口復位后處于高電平狀態(tài)，這樣就會使總線上各個分機 13 處于發(fā)送狀態(tài)，加上上電時各電路的不穩(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，應該將口線反向后接入 MAX485 的控制端，使上電時 MAX485 處于接收狀態(tài)。 另外，在主從機軟件上也應附加若干處理措施，如：上電時或正式通訊之前，對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的信號的有效脈寬應該大于發(fā)送或接收一幀信號的寬度。 在全雙 工通訊過程中，發(fā)送和接收信號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、接收控制信號切換問題。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，必須對控制信號進行切換?？刂菩盘柡螘r為高電平，何時為低電平，一般以單片機的 TXC(發(fā)送完成標記 )， RXC(接收完成標記 )信號作參考。 發(fā)送時，檢測 TXC 是否建立起來，當 TXC為高電平后關(guān)閉發(fā)送功能轉(zhuǎn)為接收功能； 接收時，檢測 RXC 是否建立起來，當 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，但在實際聯(lián)調(diào)中卻出現(xiàn)傳輸數(shù)據(jù)時對時錯的現(xiàn)象。根據(jù)查證有關(guān)資料，并借助示波器反復測試，才發(fā)現(xiàn)一個值得注意的問題，我們可以查看單片機的時序： 單片機在串行口發(fā)送數(shù)據(jù)時，只要將 8位數(shù)據(jù)位傳送完畢， TXC 標志即建立，但此時應發(fā)送的第九位數(shù)據(jù)位（若發(fā)送地址幀時）和停止位尚未發(fā)出。如果在這是關(guān)閉發(fā)送控制，勢必造成發(fā)送幀數(shù)據(jù)不完整。如果單片機多機通訊采用較高的波特率，幾條操作指令的延時就可能超過 2位（或 1位）數(shù)據(jù)的發(fā)送時間，問題或許不會出現(xiàn)。但是 如果采用較低波特率，如 9600，發(fā)送一位數(shù)據(jù)需 104μ s左右，單靠幾條操作指令的延時遠遠不夠，問題就明顯地暴露出來。接收數(shù)據(jù)時也同樣如此，單片機在接收完 8個數(shù)據(jù)位后就建立起 RXC 信號，但此時還未接收到第九位數(shù)據(jù)位（若接收地址幀時）和停止位。所以，接收端必須延時大于 2位數(shù)據(jù)位的時間（ 1位數(shù)據(jù)位時間 =1/波特率），再作應答，否則會發(fā)生總線沖突。 （ 3） 總線上所連接的各單機的發(fā)送控制信號在時序上完全隔開。 為了保證發(fā)送和接收信號的完整和正確，避免總線上信號的碰撞，對總線的使用權(quán)必須進行分配才 能避免競爭，連接到總線上的單機，其發(fā)送控制信號在時間上要完全隔離。 總之，發(fā)送和接收控制信號應該足夠?qū)?，以保證完整地接收一幀數(shù)據(jù)，任意兩個單機的發(fā)送控制信號在時間上完全分開，避免總線爭端。 14 可靠性及常見故障 在 MCU 之間中長距離通信的諸多方案中， RS485 因硬件設(shè)計簡單、控制方便、成本低廉等優(yōu)點廣泛應用于工廠自動化、工業(yè)控制、小區(qū)監(jiān)控、水利自動報測等領(lǐng)域。但 RS485 總線在抗干擾、自適應、通信效率等方面仍存在缺陷，一些細節(jié)的處理不當常會導致通信失敗甚至系統(tǒng)癱瘓等故 障，因此提高 RS485 總線的運行可靠性至關(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 的取值是個難點，需要在功耗和匹配質(zhì)量間進行折衷。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，迅速削弱反射信號達到改善信號質(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，在每一個字節(jié)傳送之前，先要通過一個低電平起始位實現(xiàn)握手。為防止干擾信號誤觸發(fā) RO（接收器輸出）產(chǎn)生負跳變，使接收端 MCU 進入接收狀態(tài)，建議 RO 外接 10kΩ上拉電阻。 保證系統(tǒng)上電時的RS485 芯片處于接收輸入狀態(tài) 。 對于收發(fā)控制端 DE建議采用 MCU 引腳通過反相器進行控制，不宜采用 MCU引腳直接進行控制，以防止 MCU 上電時對總線的干擾。 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”，因此對其二線口 VA、 VB 與總線之間應加以隔離。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。此外應該合理選用芯片。例如，對外置設(shè)備為防止強電磁（雷電）沖擊，建議選用防雷擊芯片。 失效保護 15 RS485 標準規(guī)定接收器門限為177。 200mV。這樣規(guī)定能夠提供比較高的噪聲抑制能力，但同 時也帶來了一個問題：當總線電壓在177。 200mV