RS-485 通讯
RS485抗噪音抗干擾能力強、傳輸距離遠、支持多點通信，是工控行業(yè)首選串行接口。485規(guī)定的電氣特性為2線，半雙工多點通信。采用兩線差分信號傳輸數(shù)據(jù)，具有抗共模干擾的能力。由于是半雙工模式，因此通訊時需要切換收發(fā)狀態(tài)。目前常用的485收發(fā)切換方案有以下幾種：
1.傳統(tǒng)RS485電路（帶收發(fā)控制腳非隔離RS-485電路）
??????? 傳統(tǒng)的485應(yīng)用電路如下圖所示，采用3線控制，UART_RXD、UART_TXD和收發(fā)控制端UART_CON。
?????? 控制策略如下：UART_CON為低電平，485處于接收狀態(tài)；UART_CON為高電平，485處于發(fā)送狀態(tài)。通過切換UART_CON的電平來達到485收發(fā)狀態(tài)的切換。
2.硬件自收發(fā)切換 非隔離RS-485電路
?????? 帶收發(fā)控制腳的485在編程時需要切換控制端電平，增加了程序的復雜度。為了編程方便，常常將電路改為如上圖所示的自動收發(fā)電路。這種采用分立元件搭建非隔離自動收發(fā)RS485電路的優(yōu)點在于控制簡單，收發(fā)控制腳不需要程序干預(yù)。
?????? 雖然采用分立元件搭建的非隔離RS485自動收發(fā)電路解決了帶收發(fā)控制腳非隔離RS485電路編程上操作復雜的問題，但受三極管切換速度、收發(fā)器內(nèi)部接口阻抗等影響，分立元件搭建的自動收發(fā)切換電路降低了系統(tǒng)穩(wěn)定運行的最大波特率。
3.收發(fā)切換隔離RS485電路
?????? 帶有隔離電路的485是最穩(wěn)定的設(shè)計，需要選擇隔離485芯片以及隔離電源，此方案成本相對于前兩種方案會高很多。
??????? 下面介紹一種485硬件收發(fā)切換電路實例。
?????? 485芯片采用MAX485芯片，電路使用NPN三極管開切換收發(fā)。控制原理是：MCU的UART的TX和RX引腳需要連上拉電阻（TX和RX在沒有通信時均是高電平），防止剛上電TX和RX引腳電平不穩(wěn)定引起收到擾亂數(shù)據(jù)。A上拉電阻B下拉電阻，終端并聯(lián)120歐姆電阻，D10、D11、D12為三個防雷防浪涌的TVS管。
?????? 接收： 默認沒有數(shù)據(jù)時，UART_TX為高電平，三極管導通，MAX485芯片RE低電平使能，RO接收數(shù)據(jù)使能，此時從485AB口收到什么數(shù)據(jù)就會通過RO通道傳到MCU，完成數(shù)據(jù)接收過程。
?????? 發(fā)送： 當發(fā)送數(shù)據(jù)時，UART_TX會有一個下拉的電平，表示開始發(fā)送數(shù)據(jù)，此時三極管截止，DE為高電平發(fā)送使能。當發(fā)送數(shù)據(jù)‘0’時，由于DI口連接地，此時數(shù)據(jù)‘0’就會傳輸?shù)紸B口 A-B<0,傳輸‘0’，完成了低電平的傳輸。當發(fā)送‘1’時，此時三極管導通，按理說RO使能，此時由于還處在發(fā)送數(shù)據(jù)中，這種狀態(tài)下MAX485處于高阻態(tài)，此時的狀態(tài)通過A上拉B下拉電阻決定，此時A-B>0傳輸‘1’，完成高電平的傳輸。
???????PS: 此時有人肯定也會有疑惑，發(fā)送數(shù)據(jù)‘1’，三極管導通RE低電平有效應(yīng)該是接收使能，為什么芯片會是高阻狀態(tài)？
?????? 因為UART發(fā)送收據(jù)會有一定的格式，數(shù)據(jù)均以“位”為最小單位進行傳輸。在收發(fā)數(shù)據(jù)之前，UART之間要約定好數(shù)據(jù)的傳輸速率（即每位所占據(jù)的時間，其倒數(shù)為波特率）、數(shù)據(jù)的傳輸格式（有多少數(shù)據(jù)位、是否有校驗位、奇校驗還是偶校驗、是否有停止位）。 平時數(shù)據(jù)線處于“空閑狀態(tài)”（1狀態(tài)）。當發(fā)送數(shù)據(jù)時，TX由‘1’變?yōu)椤?’維持1位的時間，這樣收方檢測開始位后，再等待1.5位時間就開始一位一位的進行數(shù)據(jù)傳輸。意思是說，已經(jīng)確定好發(fā)送狀態(tài)，電路發(fā)送‘1’此時RE有效，接收有效但有由于它處于發(fā)送階段，此時芯片會處于高阻狀態(tài)。
總結(jié)
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