工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)常用到的 RS485 通信，原來(lái)它的收發(fā)機(jī)制是這樣的。

工程師進(jìn)階筆記

我是老溫，一名熱愛(ài)學(xué)習(xí)的嵌入式工程師
) g- O5 `& N5 c. w% Y+ Y關(guān)注我，一起變得更加優(yōu)秀！RS485是工業(yè)控制場(chǎng)景下，應(yīng)用得非常廣泛的通信協(xié)議，RS485的差分物理信號(hào)在電磁環(huán)境復(fù)雜的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，有強(qiáng)大的抗干擾能力。
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對(duì)于平時(shí)專(zhuān)注于應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)的工程師，使用RS485進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，只要關(guān)注串口的數(shù)據(jù)收發(fā)器即可，但其實(shí)在硬件層面，RS485通信的數(shù)據(jù)收發(fā)，也需要遵循一定的機(jī)制。
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RS485通信接口特點(diǎn)

0 ]) P( s8 ]8 Q" n作為工業(yè)領(lǐng)域上較常用的通信方式，ＲS485總線(xiàn)具有以下諸多特點(diǎn)：
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# L* |$ r1 w2 {# s9 l1、收發(fā)器輸出A、B之間的電平為+2V～+6V，是邏輯“1”;為－6V～－2V，是邏輯“0”。信號(hào)電平比ＲS232降低了，不易損壞接口芯片。另有“使能”控制信號(hào)，可使收發(fā)器處于高阻狀態(tài)，切斷與傳輸線(xiàn)的連接。
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# a- r2 m2 J* ]. s3 c1 i4 g6 g2、接收器的輸入靈敏度為200mV。即在當(dāng)接收端A、B之間的電平相差200mV時(shí)即可輸出邏輯。
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% X/ ~, G) C8 x- s) V3 u- u3、傳輸速率高(10Mbps)，傳輸距離達(dá)到1200m)。
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$ e# D3 T8 n% c/ }# Z) s2 X4、具有多站點(diǎn)傳輸能力，即總線(xiàn)上允許掛接多達(dá)128個(gè)收發(fā)器，可建立設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。

5、RS485收發(fā)器共模電壓范圍為－7V～+12V，只有滿(mǎn)足該條件，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)才能正常工作。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)線(xiàn)路中共模電壓超出此范圍時(shí)就會(huì)影響通信的穩(wěn)定，甚至損壞接口。
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RS485收發(fā)控制方法

1 v" h6 n- O1 b# XRS485屬于半雙工總線(xiàn)，在實(shí)際使用時(shí)一般采用主機(jī)輪詢(xún)或令牌傳遞的方法來(lái)分配總線(xiàn)控制權(quán)，RS485設(shè)備需要進(jìn)行發(fā)送和接收的方向轉(zhuǎn)換。
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8 z( G* m: G0 {$ Q比較通用的做法是，每個(gè)RS485設(shè)備在平時(shí)均處于接收狀態(tài)，只有在自己有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)才轉(zhuǎn)換到發(fā)送狀態(tài)，數(shù)據(jù)發(fā)送完畢后再次切換回接收狀態(tài)。

第一種：程序換向控制
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最常用的RS485收發(fā)換向方法是程序換向，即由MCU的一個(gè)I/O端口控制RS485收發(fā)器件的收發(fā)使能引腳，在平時(shí)使RS485收發(fā)器件處于接收狀態(tài)。
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如下圖，這里485芯片用TI的SN65LBC184，最大速率達(dá)到250Kbps，當(dāng)有數(shù)據(jù)需要發(fā)送時(shí)，MCU將RS485收發(fā)器件引腳（網(wǎng)絡(luò)RS485_EN2）置于發(fā)送狀態(tài)，完成數(shù)據(jù)發(fā)送后，再把RS485收發(fā)器件切回接收狀態(tài)。
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8 z7 T6 w3 y4 o, p5 p這種方式簡(jiǎn)單易行，不需增加額外成本，這種方法很多人都會(huì)知道并且基本上都用的方法。
第二種：自動(dòng)換向
但是，當(dāng)我們采用某種硬件平臺(tái)的工控主板或核心板進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)時(shí)，由于工控主板或核心板上沒(méi)有預(yù)留出足夠的I/O端口，使得RS485收發(fā)的程序換向方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)。
. J5 j/ r& k# D在某些特定的情況下，開(kāi)發(fā)平臺(tái)的底層驅(qū)動(dòng)未對(duì)外開(kāi)放，難以對(duì)底層進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，這種情況下即便有足夠的I/O端口也無(wú)法實(shí)現(xiàn)程序換向。
為此，我們需要采用另外一種換向技術(shù)，即自動(dòng)換向技術(shù)。
自動(dòng)換向其實(shí)就是對(duì)使能引腳不需要單獨(dú)的I/O口來(lái)控制，而是由發(fā)送引腳發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)候順便控制了。
要實(shí)現(xiàn)這種方法可以使能那里加一個(gè)反相器，如下圖，在空閑狀態(tài)下，串口的發(fā)送信號(hào)TXD2為高電平，經(jīng)過(guò)反相器后輸出低電平，使SN65LBC184處于接收狀態(tài)，而RS485總線(xiàn)由于上下拉電阻的作用處于A高B低的狀態(tài)。
當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，TXD2信號(hào)線(xiàn)上的低電平比特位控制SN65LBC184進(jìn)入發(fā)送狀態(tài)，將該比特發(fā)送出去。而高電平比特位則使SN65LBC184處于接收狀態(tài)，由RS485總線(xiàn)上下拉電阻把總線(xiàn)置于A高B低的狀態(tài)，即表示發(fā)送了高電平。

反相器也可以用三極管代替，如下圖所示，工作原理和加反相器一樣。
但是這種方法在發(fā)送高電平時(shí)的驅(qū)動(dòng)能力有限，因此會(huì)限制通訊距離，一般適用于距離不遠(yuǎn)場(chǎng)合。
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* W; o6 @' i2 V& Z; c/ |! H& [3 ^其實(shí)，為了省去控制的麻煩，也可以采用專(zhuān)門(mén)的、帶有AutoDirection功能的485芯片，比如MAX13487E，它省去了常用的485使能信號(hào)，從而簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)電路。

來(lái)源：牛x的工程師網(wǎng)友。


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                                                                                        今年快過(guò)完了，明年準(zhǔn)備進(jìn)廠(chǎng)搞嵌入式工控，提前了解各方行業(yè)信息！
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