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

工程師進(jìn)階筆記

我是老溫，一名熱愛學(xué)習(xí)的嵌入式工程師
$ T8 x+ h5 B" j. M關(guān)注我，一起變得更加優(yōu)秀！RS485是工業(yè)控制場景下，應(yīng)用得非常廣泛的通信協(xié)議，RS485的差分物理信號在電磁環(huán)境復(fù)雜的工業(yè)現(xiàn)場，有強(qiáng)大的抗干擾能力。
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對于平時專注于應(yīng)用軟件開發(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。

RS485通信接口特點(diǎn)
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作為工業(yè)領(lǐng)域上較常用的通信方式，ＲS485總線具有以下諸多特點(diǎn)：

1、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”。信號電平比ＲS232降低了，不易損壞接口芯片。另有“使能”控制信號，可使收發(fā)器處于高阻狀態(tài)，切斷與傳輸線的連接。

; D1 X5 {, f1 q, c% D2、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時即可輸出邏輯。
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3、傳輸速率高(10Mbps)，傳輸距離達(dá)到1200m)。

4、具有多站點(diǎn)傳輸能力，即總線上允許掛接多達(dá)128個收發(fā)器，可建立設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。

% Q  V9 J5 _# u5 b$ c" _5、RS485收發(fā)器共模電壓范圍為－7V～+12V，只有滿足該條件，整個網(wǎng)絡(luò)才能正常工作。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)線路中共模電壓超出此范圍時就會影響通信的穩(wěn)定，甚至損壞接口。
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RS485收發(fā)控制方法
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( V1 ?% H3 N4 D' i; ERS485屬于半雙工總線，在實(shí)際使用時一般采用主機(jī)輪詢或令牌傳遞的方法來分配總線控制權(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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9 f1 ~+ C7 o- a2 g8 L& Z比較通用的做法是，每個RS485設(shè)備在平時均處于接收狀態(tài)，只有在自己有數(shù)據(jù)要發(fā)送時才轉(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)。
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, n6 J8 R( v. t4 |2 U9 h! v" ?: }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I/O端口控制RS485收發(fā)器件的收發(fā)使能引腳，在平時使RS485收發(fā)器件處于接收狀態(tài)。
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' b' }. D5 ^; n) D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，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)。


這種方式簡單易行，不需增加額外成本，這種方法很多人都會知道并且基本上都用的方法。
第二種：自動換向
1 x( `3 ?& m4 ^! k但是，當(dāng)我們采用某種硬件平臺的工控主板或核心板進(jìn)行二次開發(fā)時，由于工控主板或核心板上沒有預(yù)留出足夠的I/O端口，使得RS485收發(fā)的程序換向方法無法實(shí)現(xiàn)。
在某些特定的情況下，開發(fā)平臺的底層驅(qū)動未對外開放，難以對底層進(jìn)行二次開發(fā)，這種情況下即便有足夠的I/O端口也無法實(shí)現(xiàn)程序換向。
為此，我們需要采用另外一種換向技術(shù)，即自動換向技術(shù)。
; [2 X, L/ u6 ^1 {7 T自動換向其實(shí)就是對使能引腳不需要單獨(dú)的I/O口來控制，而是由發(fā)送引腳發(fā)送數(shù)據(jù)時候順便控制了。
要實(shí)現(xiàn)這種方法可以使能那里加一個反相器，如下圖，在空閑狀態(tài)下，串口的發(fā)送信號TXD2為高電平，經(jīng)過反相器后輸出低電平，使SN65LBC184處于接收狀態(tài)，而RS485總線由于上下拉電阻的作用處于A高B低的狀態(tài)。
1 `/ x% m, g) ^7 i! N: c當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)時，TXD2信號線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總線上下拉電阻把總線置于A高B低的狀態(tài)，即表示發(fā)送了高電平。
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4 T( F" T; T1 _8 `, ^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。
8 g4 `5 _# N8 o9 `: N9 ~4 h% U5 A但是這種方法在發(fā)送高電平時的驅(qū)動能力有限，因此會限制通訊距離，一般適用于距離不遠(yuǎn)場合。

2 d5 O+ L6 O) C8 [其實(shí)，為了省去控制的麻煩，也可以采用專門的、帶有AutoDirection功能的485芯片，比如MAX13487E，它省去了常用的485使能信號，從而簡化了設(shè)計(jì)電路。

來源：牛x的工程師網(wǎng)友。

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1 C) V2 d% T: g6 q3 d$ T                                                                                        今年快過完了，明年準(zhǔn)備進(jìn)廠搞嵌入式工控，提前了解各方行業(yè)信息！
                                                                               
                                                                       
                                                               
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