RS-485 介面電路–轉載

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RS-485 介面電路
       RS-485 介面電路的主要功能是：將來自微處理器的發送訊號TX 通過“發送器”轉換成通訊網路中的差分訊號，也可以將通訊網路中的差分訊號通過“接收器”轉換成被微處理器接收的RX 訊號。任一時刻，RS-485 收發器只能夠工作在“接收”或“發送”兩種模式之一，因此，必須為RS-485 介面電路增加一個收/發邏輯控制電路。另外，由於應用環境的
各不相同，RS-485 介面電路的附加保護措施也是必須重點考慮的環節。下面以選用SP485R 晶片為例，列出RS-485 介面電路中的幾種常見電路，並加以說明。

1.基本RS-485 電路
       圖1為一個經常被應用到的SP485R晶片的示範電路，可以被直接嵌入實際的RS-485應用電路中。微處理器的標準串列口通過RXD 直接連接SP485R 晶片的RO 引腳，通過TXD直接連接SP485R 晶片的DI 引腳。
      由微處理器輸出的R/D 訊號直接控制SP485R 晶片的發送器/接收器使能：R/D 訊號為“1”，則SP485R 晶片的發送器有效，接收器禁止，此時微處理器可以向RS-485 匯流排發送資料位元組；R/D 訊號為“0”，則SP485R 晶片的發送器禁止，接收器有效，此時微處理器可以接收來自RS-485 匯流排的資料位元組。此電路中，任一時刻SP485R 晶片中的“接收器”和“發送器”只能夠有1 個處於工作狀態。
      串連至A 引腳的上拉電阻R7、串連至B 引腳的下拉電阻R8 用於保證不需連線的SP485R晶片處於空閑狀態，提供網路失效保護，以提高RS-485 節點與網路的可靠性。R7,R8,R9這三個電阻 要根據實際應用而改變大小，特別在用120歐或更小終端電阻時，R9就不需要了，R7和R8應使用680歐電阻。

     如果將SP485R 串連至微處理器80C51 晶片的UART 串口，則SP485R 晶片的RO 引腳不需要上拉；否則，需要根據實際情況考慮是否在RO 引腳增加1 個大約10K 的上拉電阻。

圖 1SP485R 的基本RS-485 電路

       SP485R 晶片本身整合了有效ESD 保護措施。但為了更加可靠地保護RS-485 網路，確保系統安全，我們通常還會額外增加一些保護電路。
       電路圖中，鉗位於6.8V 的TVS 管V4、V5、V6 都是用來保護RS-485 匯流排的，避免RS-485匯流排在受外界幹擾時（雷擊、浪湧）產生的高壓損壞RS-485 收發器。當然，也選擇整合的匯流排保護元件，比如ONSemi 半導體的NUP2105L 器件(SOT-23 封裝，整合2 個雙向TVS器件)，作為SP485R 晶片的附加保護措施。
       另外，電路中的L1、L2、C1、C2 是可選安裝元件，用於提高電路的EMI 效能。圖中附加的保護電路能夠對SP485R 晶片起到良好的保護效果。

2.隔離RS-485 電路
       圖2為一個使用光電隔離方式串連的SP485R 晶片的示範電路，可以被直接嵌入實際的RS-485 應用電路中。微處理器的UART 串口的RXD、TXD 通過光電隔離電路串連SP485R 晶片的RO、DI 引腳，控制訊號R/D 同樣經光電隔離電路去控制SP485R 晶片的DE和/RE 引腳。
       由微處理器輸出的R/D 訊號通過光電隔離器件控制SP485R 晶片的發送器/接收器使能：R/D 訊號為“1”，則SP485R 晶片的DE 和/RE 引腳為“1”，發送器有效，接收器禁止，此時微處理器可以向RS-485 匯流排發送資料位元組；R/D 訊號為“0”，則SP485R 晶片的DE和/RE 引腳為“0”，發送器禁止，接收器有效，此時微處理器可以接收來自RS-485 匯流排的資料位元組。任一時刻，SP485R 晶片中的“接收器”和“發送器”只能夠有1 個處於工作狀態。
       串連至A 引腳的上拉電阻R7、串連至B 引腳的下拉電阻R8 用於保證不需連線的SP485R晶片處於空閑狀態，提供網路失效保護，以提高RS-485 節點與網路的可靠性。R7,R8,R9這三個電阻 要根據實際應用而改變大小，特別在用120歐或更小終端電阻時，R9就不需要了，R7和R8應使用680歐電阻。
       使用DC-DC 器件可以產生1 組與微處理器電路完全隔離的電源輸出，用於向RS-485 收發器電路提供+5V 電源。
       電路中光耦器件的速率將會影響RS-485 電路的通訊速率。圖2 中選用了NE一般股份有限公司的光耦器件PS2501 晶片，受PS2501 晶片的響應速率影響，這一示範RS-485 介面電路的通訊速率只可保障在19200bps 速率下正常工作；如果需要達到更高的RS-485 通訊速率，則需要選用響應速度更快的光耦器件，比如Agilent 公司的超高速光耦元件。