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轉自：8號線攻城獅
如上三張圖片大致示意485芯片的收發(fā)特性，這里有個概念。 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。
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)?？刂圃硎牵篗CU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)。 三種常用電路如下：
1、基本的RS485電路
上圖是最基本的RS485電路,R/D為低電平時，發(fā)送禁止，接收有效，R/D為高電平時，則發(fā)送有效，接收截止。上拉電阻R7和下拉電阻R8，用于保證無連接的SP485R芯片處于空閑狀態(tài)，提供網(wǎng)絡失效保護，提高RS485節(jié)點與網(wǎng)絡的可靠性，R7，R8，R9這三個電阻，需要根據(jù)實際應用改變大小，特別是使用120歐或更小的終端電阻時，R9就不需要了，此時R7，R8使用680歐電阻。正常情況下，一般R7=R8=4.7K，R9不要。
圖中鉗位于6.8V的管V4，V5，V6，都是為了保護RS485總線的，避免受外界干擾，也可以選擇集成的總線保護原件。另外圖中的L1，L2，C1，C2為可選安裝原件，用于提高電路的EMI性能.
2、帶隔離的RS485電路
根本原理與基本電路的原理相似。使用DC-DC器件可以產(chǎn)生1組與微處理器電路完全隔離的電源輸出，用于向RS485收發(fā)器提供+5V電源。電路中的光耦器件速率會影響RS485電路的通信速率。上圖中選用了NEC的光耦PS2501，受其影響，該電路的通訊速率控制在19200bps下。
3、自動切換電路
上圖中，TX,RX引腳均需要上拉電阻，這一點特別重要。
接收：默認沒有數(shù)據(jù)時，TX為高電平，三極管導通，RE為低電平使能，RO收數(shù)據(jù)有效，MAX485為接收態(tài)。
發(fā)送：發(fā)送數(shù)據(jù)時，TX會先有一個下拉的電平（起始位-由高向低），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接口相當于接地，此時數(shù)據(jù)“0”就會傳輸?shù)紸B扣，A-B<0，則傳輸“0”，完成低電平傳輸，當發(fā)送“1”時，此時三極管導通，按理說RO會使能，此時由于還處于發(fā)送數(shù)據(jù)中，這種狀態(tài)下MAX485處于高阻太，此時的狀態(tài)通過A上來，B下拉電阻決定，此時A-B>0傳輸“1”，完成高電平的傳輸。 注意：這里面有個疑惑，發(fā)送數(shù)據(jù)“1”，三極管RE低電平有效，應該是接收使能，為什么芯片是高阻態(tài)呢？這是因為UART發(fā)送數(shù)據(jù)是有一定格式的，TX和RX數(shù)據(jù)均以“位”為最小單位進行傳輸，在發(fā)送數(shù)據(jù)之前，UART之間要約定好數(shù)據(jù)傳輸速率，即波特率，數(shù)據(jù)傳輸格式（數(shù)據(jù)位，校驗，停止），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，這樣接收方檢測到開始位后，再等待1.5位時間就開始一位一位的進行數(shù)據(jù)傳輸了，也就是說，已經(jīng)確定好發(fā)送狀態(tài)，電路發(fā)送“1”時RE雖然有效，但是由于它處于發(fā)送階段，芯片也不會收，即芯片處于高阻狀態(tài)。 問題經(jīng)驗總結：
問題： 485總線在通訊中，當某一節(jié)點出現(xiàn)故障時，其他一些節(jié)點會被影響，出現(xiàn)通信故障。
解決方法：在每個節(jié)點的AB線上串入一個22歐姆左右的電阻，同時協(xié)議的編制一定要考慮到故障偵測和報警。
問題：當485總線處于開路（485收發(fā)器與總線斷開）或者空閑狀態(tài)（485收發(fā)器全部處于接收狀態(tài)，總線沒有收發(fā)器進行驅(qū)動）時，485總線的差分電壓基本為0，此時總線就處于一個不確定的狀態(tài)。 解決方法：在485總線上增加上下拉電阻（通常A接上拉電阻，B總線下拉電阻，一般為1K左右）。 理論依據(jù)：根據(jù)RS-485標準，當485總線差分電壓大于+200mV時，485收發(fā)器輸出高電平；當485總線差分電壓小于-200mV時，485收發(fā)器輸出低電平；當485總線上的電壓在-200mV～+200mV時，485收發(fā)器可能輸出高電平也可能輸出低電平，但一般總處于一種電平狀態(tài)，若485收發(fā)器的輸出低電平，這對于UART通信來說是一個起始位，此時通信會不正常。
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