_RS485串行通信接口

第三节RS485串行通信接口•3.1RS485接口标准•3.2RS485收发器与应用电路•3.3RS485互联网络习题•1.RS232的主要缺陷•2.RS485的信号定义•3.理解RS422双端发送、双端接收的传送方式及其优点。•4.能将单片机接口与MAX487连接，并绘制出MAX487的结构图。•5.绘制3个UART通信端口之间的半双工连接图。•6.绘制2个UART通信端口之间的全双工连接图。3.1RS485接口标准•RS-232C虽然使用很广，但由于推出时间比较早，所以在现代通信网络中已暴露出明显的缺点，主要表现在：•（1）接口的信号电平值较高，易损坏接口电路的芯片，又因为与TTL电平不兼容故需使用电平转换电路方能与TTL电路连接。•（2）传输速率较低，在异步传输时，波特率为20Kbps。•（3）接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式，这种共地传输容易产生共模干扰，所以抗噪声干扰性弱。•（4）传输距离有限。3.1RS485串行通信接口•所以EIA在1977年作了部分改进，制定了新标准RS-449：除了保留与RS-232C兼容外，还在提高传输速率、增加传输距离、改进电气特性等方面做了很多努力，增加了RS—232C没有的环测功能，明确规定了连接器，解决了机械接口问题。•在RS-449标准下，推出的子集有RS-423A/RS-422A，以及RS-422A的变型RS-485。3.1RS485串行通信接口•RS485采用二线差分平衡传输，其信号定义如下：•逻辑0：差分信号-2500～-200mv•逻辑1：差分信号+2500～+200mv•高阻状态：差分信号-200～-200mv1.RS485串行通信接口•在图2-21中，图(a)为RS-232C所采用的单端发送、单端接收电路。该电路的特点是传送信号只用一根导线，对于多路信号线，其地线是公共的。因此，它是最简单的连接结构，但缺点是易收干扰信号的影响。1.RS485串行通信接口•RS-422A则更进一步采用了双端发送、双端接收的传送方式，这种平衡驱动和差分接收方法从根本上消除了地线干扰。•这种发送器相当于两个单端发送器，它们的输入是同一个信号，而一个发送器的输出正好与另一个反相。当干扰信号作为共模信号出现时，一根导线上出现的噪声电压会被另一根导线上的噪声电压抵消，因此可以削弱噪声对信号的影响。•A：差分正输入端•B:差分负输入端•RO：接收端•DI：发送端•RE:接收使能端•DE：发送使能端2.RS485收发器与应用电路RODEDIABVCCGNDRERD12348765ROYDIABVCCGNDZRD12348765图10-23MAX481E/488E结构及引脚图(a)MAX481E/483E/485E/487E/1487E(b)MAX488E/490E2.RS485收发器与应用电路•两个芯片的共同点是都含有一个发送器D和一个接收器R，其中DI是发送输入端，RO是接收输出端。不同的是，图（a）中只有两根信号线A和B，信号线A为同相接收器输入和同相发送器输出，信号线B为反相接收器输入和反相发送器输出，由于是半双工，所以有发送与接受的使能端DE与引脚。•在图(b)中，有两对4根信号线A、B和Y、Z，其中A、B专用作接收器输入，A为同相、B为反相；而Y、Z专用作发送器输出，Y为同相、Z为反相，所以构成了全双工通信。2.RS485收发器与应用电路•在许多工业过程控制中，往往要求用最少的信号线来完成通信任务。目前广泛应用的RS-485串行接口总线就是为适应这种需要应运而生的。它实际就是RS-422总线的变型，二者不同之处在于：RS-422为全双工，采用两对差分平衡信号线；而RS-485为半双工，只需一对平衡差分信号线。•在控制领域中，以微处理器为核心构成的测控仪表的一个重要技术指标就是具有串行通信接口功能，以前主要是采用RS-232C接口，现在无一例外地是RS-485接口。•图2-24给出了AT89C52单片机与芯片MAX487E构成的RS-485接口电路，用单片机的P1.7口控制MAX487E的数据发送和接收，当数据发送时置P1.7为高电平，则使能端DE=1打开发送器D的缓冲门，发自单片机TXD端的数据信息经DI端分别从D的同相端与反相端传到RS-485总线上。•当接收数据时把P1.7置于低电平，此时使能端=0打开接收器R的缓冲门，来自于RS-485总线上的数据信息分别经R的同相端与反相端从RO端传出进入单片机RXD端。•RS-485总线上的A正（高）B负（低）电平对应的是逻辑“1”，而RS-485总线上的A负（低）B正（高）电平对应的是逻辑“0”。一般地，A与B之间的正负（高低）电压之差在0.2~2.5V之间。图10-24单片机系统中的RS-485接口电路P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7RDWRPSENALE/PTXDRXDAT89C52P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7EA/VPXTAL1XTAL2RESETINT0T0T1INT1RODEDIABVCCGNDRERD12348765MAX487E3.RS485互联网络•RS-485更适合于多站互连（已经具备了现场总线的概念），一个发送驱动器最多可连接大于32个负载设备，负载设备可以是被动发送器、接收器和收发器。其电路结构是在平衡连接的电缆上挂接发送器、接收器或组合收发器，且在电缆两端各挂接一个终端电阻用于消除两线间的干扰。•图2-25为以PC机作主机，n个单片智能设备为从机、工作于主从方式的RS-485总线网络的结构图。利用PC机配置的RS-232C串行端口，外配一个RS-232C/RS-485转换器，可将RS-232C信号转换为RS-485信号。每个从机通过MAX487E芯片构建RS-485通信接口，就可挂接在RS-485总线网络上，总线端点处并接的两个120Ω电阻用于消除两线间的干扰。RS-485总线网络传输距离最远可达1200m（速率20kb/s）、传输速率最高可达2Mb/s（距离12m）。至于在网络上最多允许挂接多少个从机，这主要取决于232/485转换器的驱动能力与485接口芯片的输入阻抗与驱动能力，如果再加上中继站，可以增加更多的从机数量。PC机RS-232CTXDRXD232/485转换器AB120ΩMAX487EROREDEDIBAAT89C52P1.7RXD1#从机TXD图10-25PC机与多个单片机系统构成的RS-485通信网络MAX487EROREDEDIBAAT89C52P1.7RXD2#从机TXDMAX487EROREDEDIBAAT89C52P1.7RXDn#从机TXD120Ω232电平485电平TTL电平图3-10•同一个时间只能有一个驱动器在工作。•如果发生多个驱动器同时启动，则会发生总线竞争，在某些原件上产生较大的电流。因此RS485的接口芯片上应该包含限流和过热关闭的功能，以便在总线竞争时保护芯片。图3-11-12•全双工中，一个节点可以在一个节点上向所有的节点发送信息；而另一条通路上接收其他节点的信息。