485接口介绍

广州周立功单片机发展有限公司Tel:(020)3873097638730977Fax:38730925htt://ww. zlgmcu. com R SP485 5GND 俯视图 图3SP485R引脚框图 2.3接收器输入图表 标准SP85R接收带 +1.0mA -3V 0.6mA I Unit Lood最大输入电流S电 (列影部分) SP48接收器 -100uA 12V 60μA 1/10 Unit Load最大输入电流电玉 (阴影部分) 图4SP485R与标准RS485收发器性能比较 由上图可以看出,SP485R心片比通用RS485收发器具有更低的功耗;同时,在同个RS-485 网终中,可以连接的SP485R芯片可以多达400个。 、对照型号 作为一个专业的通讯接口器件厂商, Sipex公司的许多型号RS-485收发器都可以与其他公司的 RS-485收发器可以直接代用。同样,SP485R芯片引脚完全兼谷 Maxin、 Texas instruments等公司生产 的增强犁低功耗RS-485收发器,并可以直接替换使用,以获得更好的性价比。 广州周立功单片机发展有限公司Tel:(020)3873097638730977Fax:38730925htt://ww. zlgmcu. com 表2RS-485收发器替换表 公司 型号 sP485替换 封装 8 PDE Maxim 通用MAX485系列 SP485 B SOIC Maxim MAX 1487CPA SP485RCP 8 PDiP Maxim MAX1487CSA SP485RCN 8 SOIC Texas Instruments SN75ALS 176AD SP485RCN 8 SOIc Texas Instruments SN75ALS176AP SP485RCP 8 PDIP Texas Instruments SN75ALS176BD SP485RCN 8 SOIc Texas Instruments SN75ALS176BP SP485RCP 8 PDIP Texas Instruments SN75ALS176D SP485RCN 8 SOIC Texas Instruments SN75ALS176P SP485RCP 8 PDIP 四、基本RS-485电路 下图5为一个经常被应用的SP485R芯片的小范电路,可以被直接嵌入实际的RS-485应用电路 中。微处理器的标痄串行口通过RXD直接连接SP485R芯片的RO引胭,通过TXD直接连接SP485R 芯片的DI引脚 由微处理器输出的RD信号直接控制SP485R芯片的发送器/接收器使能:RD信号为“1”,则 SP485R芯片的接送器有效,接收器禁止,此时微处理器可以向RS-485总线发送数据字节:R/D信号 为“0”,则SP485R芯片的接送器禁止,接收器有效,此时微处理器叮以接收来自RS-485总线的数 据字节 连接至A引脚的上拉电阻R7、连接至B引脚的下拉电阻R8用于保证未连接网络时的SP485R 芯片处于空闲状态,以提高这一个RS-485节点的工作可靠性。 如果将SP485R连接至80C51系列MCU芯片的标准串行口,则SP485R芯片的RO引脚无需上 拉;否则,需要根据实际情况考虑是否在RO引脚增加1个大约10K的上拉电阻。 P6KEO.SCA P6KE6&CA 连接MCU「日 P6KES8CA 220uH 0.lu0.1u 图5SP485R直接连接电路 SP485R心片本身集成了有效的ESD保护措施。但为了更加可靠地保护RS-485网络,确保系统 安全,我们通常还贪额外增加一些保护电路。电路图中,钳位于6.8V的TVS管V4、V5、V6都是用 来保护RS-485总线的,避免RS-485总线在受外界干扰时(雷击、浪涌)产生的髙压损坏RS-485收发 器。另外,电路中的L1、L2、C1、C2是可选安装元件,用于提高电路的EM性能。以上附加的休护 电路能够对SP485R芯片起到良好的保护效果。 五、隔离RS-485电路 下图6为一个使用光电隔离方式连接的SP485R芯片的示范电路,可以被直接嵌入实际的RS-485 应用电路中。微处理器的标准串行口的RXD、TXD通过光电隔离电路连接SP485R芯片的RO、DI引 脚,控制芯片RD同样经光电隔离电路去控制SP485R芯片的DE和/RE引脚。 4 广州周立功单片机发展有限公司Tel:(020)3873097638730977Fax:38730925http://www.zlgmcu.com 由微处理器输出的R/D信号通过光电隔离器件控制SP485R芯片的发送器/接收器使能:R/D信号 为“1”,则SP485R芯片的DE和/RE引脚为“1”,接送器有效,接收器禁止,此时微处理器可以向 RS-485总线发送数据字节;RD信号为“0”,则SP485R芯片的DE和RE引脚为“0”,接送器禁止, 接收器有效,此时微处理器可以接收来自RS-485总线的数据字节。 连接至A引脚的上拉电阻R7、连接至B引脚的下拉电阻R8用于保证未连接网终时的SP485R 芯片处」空闲状态,以提高这一个RS-485节点的工作可靠性 如果将SP485R连接至80C51系列MCU芯片的标准串行口,则电路中的RXD引脚无需上拉: 否则,需要根据实际情况考虑是否在RXD引脚增加1个大约3~10K的上拉电阻。 使用DC-DC器件可以产生1组与微处理器电路完全隔离的电源输出,用于向RS-485收发器电路 提供+5V电源。 电路中光耦器件的速率将会影响RS-485电路的通讯速率。本图中选用了NEC公司的光耦器件 PS2501芯片,可以使该RS485电路的通讯速率达到19200bps:如果需要达到更高的RS-485通讯速率, 则需要选用响应速度更高的光耦器件。 EC2501 N4148 PAKE68CA 连接MCU NEC2501 图6SP485R光耦连接电路 SP485R芯片本身集成了有效的ESD休护措施。但为了吏加可靠地休护RS-485网络,确休系统 安全,我们通常还会额外增加一些保护电路。当然,我们使用在上一个电路图中介绍的保护电路,且 同样可以对SP485R心片起到良好的保护效果。 六、常用RS-485收发器 作为一个专业的通讯接口器件生产厂商, Sipex公司提供全系列的RS-232收发器、RS-485收发 器,适合于各种不同应用领域、不同设计对象的用户需求 下表3为 Sipex公司常用RS-485收发器列。如果需要更多的信息,请浏览周立功网站资料。 表3 Sipex公司常用RS485收发器列表 型号 后缀 封装 说明 SP485 CS/CN/ES/EN|NOC8DP8+V低功耗半双工RS85收发器 SP483 CS/CN/ES/EN|NSO-8/DP8+5V低功耗半双工RS-485收发器 SP481 CS/CNES/EN|NSOC-8/DP-8+5V低功耗半双工RS485收发器 SP3481 CS/CN/ES/EN|NsOC-8/DP-8+33v低功耗半双工RS485收发器 SP485 CS/CN/ES/EN NSOIC8DP8+33低功耗半双TRS485收发器 oconto 000 00 0 0oco0000.D00 州周立功单片机发展有限公司Tel:(020)3873097638730977Fax:38730925http://www.zlgmcu.com 七、设计中的注意之处 终端匹配电阻 为了匹配网络的通讯阻抗,减少由于不匹配而引起的反射、吸收噪声,有效抑制噪声干扰,提髙 RS-485通讯的可靠性,需要在RS-485络的2个端点各安装1个终端匹配电阻。终端匹配电阻的大 小由传输电缆的特性阻抗所决定。例如,RS-485网终通常采用双绞线或屏蔽双绞线作为传输介质,其 特性阻抗为1209,因此,RS-485总线上的两个端点也应各安装1个1209的终端匹配电阻。 匹配电阻要消耗较大电流,不适用于功耗限制严格的系统。在特殊的场合,可以考虑比较省电的 “RC”匹配方案 应用层通信协议 SP485R芯片用于实现RS-485网终的物理层。在一个实际运行的RS485网终中,还需要编制基 于应用层的通讯协议,以完成预定功能的目标间数据通讯。由RS-485网络的传输特性决定,任付时刻 在同一物理连接网络中只能够存在一个发送节点,多节点同时发送可能会导致RS-485总线出现竞争 “锁定”;因此,只可以选择单主多从通讯协议作为RS485网络的应用层通信协议,比如 ModBus协 议,或者其他主从协议。 通常使用的通讯数据包式由引导码、长度码、地址码、命令码、数据、恔验码、尾码组成。 3V-5V系统的连接 如果使用5V微处理器与SP485R芯片连接,便不会存在上面的这个问题。其实,大多数3V、3.3V 的微处理器都可以直接驱动5V的SP485R芯片,例如 PHILIPS的LPC900系列8位MCU芯片、LPC2000 系列32位ARM芯片,技术的关键在」微处理器的IO电平容限 下面以3v、5v混合系统为例,说明不同电平器件接口情况。为保证在混合电压系统中数据交換 的可靠性,必须满足输入转换电平的要求,但又不能超过输入电压的限度。各种转换电平的要求如下: TTL电屮:输入高电VIH为2V以上;输入低电屮VIL为0.8V以下 CMOS电平:VH为07XVCC以上;VIL为0.3×VCC以下 例如VCC为5V±0.5V的系统,CMOS的输入电压VIH至少是3.85V,而VL必须小」1.35V。 目前人多数所接触到微处理器芯片都是采用CMOS工艺。参考《SP485R芯片数据手册》,SP485R芯 片的逻辑输入的高电YV为2V以上,低电VL为0.8V以下;逻辑输出的高电平VOH为24V 以上,低电屮VOL为0.4V以下。因此,SP485R芯片可以与大多数微处理器芯片直接连接。 其实,可以用以下原则来考虑3V、5V混合系统:5VTTL器件可以驱动3VTTL输入:3V CMOS/TTL器件驱动5VTIL的输入端也都是可以的;当用5 V CMOS器件来驱动3VTTL输入时,必 须小心选择,要选用的3V接收器件应具有5v的IO容限;但是,3v输出不能可靠驱动5 V CMOS输 入,需要考虑采用74LVC4245电平移位器(8位)或74LVC07电平移位器件(1位) i然,如果微处理器经验让确实不能够与SP485R芯片直接连接,选用“SP485R光耦连接电路 也可以转换逻辑电平,实现混合电压应用系统的RS-485节点连接。 RS-485网络的地线 般情况下,RS-485网络仅需要2根信号线(A和B)即可以进行正常的数据传输。但在一些特 殊的应用场合,例如各个RS-485节点的地电压存在较大偏差的情况下,需要将地信号作为传输网络中 必不可少的一根导线。 6