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【技术分享】盘点几种RS-485方向切换方案

2023/12/05
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阅读需 6 分钟
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RS-485作为常见的总线之一,几乎每个工控设备都在用,其最大的特点就是需要进行方向控制,如果方向控制的时机不对,数据传输会出现错误。下面我们来讨论RS-485方向切换的几种方案。

使用软件控制方向

目前市面大部分的RS-485产品采用该方案,如图1所示,用致远电子的SM4500举例子,在空闲时,MCUGPIO脚输出低电平,此时SM4500处于接收状态,在准备发送数据之前,MCU会拉高GPIO引脚,SM4500处于发送状态,发送完毕之后,GPIO脚重新处于低电平,SM4500又处于接收状态。

图1 软件控制方向方案

    优点:无需外接多余的硬件外围,可以达到比较高的速率。缺点:过于依赖软件的控制,要求软件对控制脚的反应要迅速,特别是在高波特率的情况下,不然会出现丢包的情况。

三极管自动切换方向

既然软件控制方向过于依赖软件,且还要多用一个IO口来控制方向,提高了软件成本,那有没有办法只用TX和RX就实现控制?其实只需要加个三极管即可,市面上很多低成本且速率要求不高的485转换器采用了该方案,电路如图2所示,依旧采用SM4500举例子,当TX引脚为0时,三极管不导通,DE为高电平,进入发送模式,又因为SM4500的TXD引脚接地,那么此时AB之间的差分电平逻辑就为0;当TX引脚为1时,三极管导通,RE为低电平,进入接收模式。此时收发器的A、B引脚进入高阻态,因为上拉电阻R上、下拉电阻R下的作用,此时AB之间的差分电平逻辑为1。

图2 三极管自动切换方向方案

    • 优点:电路简单,只需一个三极管和两个电阻作为外围即可实现,无需软件介入。

缺点:三极管的开关延时过大,这会导致电路发送电平的延时时间较长,其次高电平的发送是通过外部上下拉电阻驱动的,电阻越大,上升沿越缓慢,驱动能力越弱,市面上类似电路的波特率一般不会超过9600bps,如果要达到比较高的波特率,就要不断调试三极管和上下拉电阻参数,增大研发成本。

使用致远电子RSM485MG

那么有没有自带“自动收发切换”且能克服以上两种方案使用问题的产品呢?

致远电子最近推出的国产化自动流控型RS-485隔离收发器RSM485MG能完美解决以上问题,该隔离收发器将隔离DC-DC电路、信号隔离电路、RS-485自动收发电路三合一封装起来,具有100%国产化、超小体积、带隔离输出电源脚、最多可连接 64 个节点、最大波特率500kbps等特点,应用电路如图3所示。

图3 RSM485MG经典电路连接图

优点:由模块自动切换方向,无需软件干预,波特率可达到500kbps,体积小更容易嵌入板卡。与传统的设计相比,RSM485MG产品内置完整的隔离DC-DC电路、信号隔离电路和 RS-485总线收发电路,具备高集成度与可靠性。而且元器件100%国产化,满足国产化市场。

缺点:驱动能力较非自动流控产品弱。

RSM485MG的产品应用

气体探测和监控是当前比较普遍的应用,被广泛应用于工业生产、医学诊断、环境监测、国防等领域。气体检测探头将现场检测到的气体浓度转为标准信号,如4-20mA或者RS-485等信号,然后将信号输送到报警控制主机上进行统一显示,但是在工业领域,对通信有着抗干扰、传输距离及组网的要求,普遍采用RS-485通信方式,在一些场合还有隔离要求,我们的RSM485MG就完美契合该应用。其组网的解决方案如图4所示,主控方面推荐致远电子的Cortex®-A7平台的M6Y2C系列核心板,有着高达8路的UART接口和两路百兆的以太网接口,能外接更多设备,工业级品质使设备在户外工作更安全可靠,在LVDS接口显示方面我司也提供方案支持,在RS-485通信方面均采用RSM485MG。

图4 气体检测应用的组网方案

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广州致远电子股份有限公司成立于2001年,注册资金5000万元,国家级高新技术认证企业,广州市高端工控测量仪器工程技术研究开发中心,Intel ECA全球合作伙伴和微软嵌入式系统金牌合作伙伴。

广州致远电子股份有限公司成立于2001年,注册资金5000万元,国家级高新技术认证企业,广州市高端工控测量仪器工程技术研究开发中心,Intel ECA全球合作伙伴和微软嵌入式系统金牌合作伙伴。收起

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