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
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(hào)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。

0 y0 b) e, M8 o對于平時(shí)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。
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/ z% N7 j' n# x" P" K/ PRS485通信接口特點(diǎn)

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)：
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* H* X3 H7 A* a3 n1 z  x: [: C1、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)，切斷與傳輸線的連接。

2、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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5 J- I! o3 ]0 F: T! }/ x3、傳輸速率高(10Mbps)，傳輸距離達(dá)到1200m)。
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. p3 b# l7 ], ], k! J4 @; }4、具有多站點(diǎn)傳輸能力，即總線上允許掛接多達(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，只有滿足該條件，整個(gè)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(shí)就會(huì)影響通信的穩(wěn)定，甚至損壞接口。
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$ T, f) m9 `# K3 Q6 m# U% U5 ARS485收發(fā)控制方法
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& k- L1 J$ e  bRS485屬于半雙工總線，在實(shí)際使用時(shí)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。

% e0 X7 q9 D# W5 u9 c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)。
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" u- f! I! U8 A2 I9 V7 X第一種：程序換向控制

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)。

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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1 E( v; ^5 G( S+ F4 N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(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)行二次開發(fā)時(shí)，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(tái)的底層驅(qū)動(dòng)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(dòng)換向技術(shù)。
自動(dòng)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(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)。
- J3 y4 T2 S  @% J, ^0 ~# k: @當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，TXD2信號(hào)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。

# U0 `8 |4 Y. O- E4 J1 S, q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。
! V7 f! f) j8 B3 A2 Q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)場合。

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(hào)，從而簡化了設(shè)計(jì)電路。
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: B1 u) c; e0 F來源：牛x的工程師網(wǎng)友。



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