【技术分享】RS-485自动收发应用异常怎么办？

原创 ZLG致远电子 2023-06-29 11:34

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一般RS485收发器会有两个引脚来控制数据的收发方向，如果添加外围电路将其设计成自动收发状态，会有什么常见问题？有没有一款产品带自动收发功能，又可以避免这些问题？

RS485自动收发的原理

在各种通讯方式中，RS485总线是较为常见的一种，因其接口简单，组网方便等特点，在工业控制、仪器、仪表、多媒体网络、机电一体化产品等诸多领域得到广泛应用。

MCU通信一般使用TTL电平，如果外接设备使用的是485电平，那么两者是无法直连进行通讯的，必须通过485收发器，进行电平转换。由于485通信是半双工通信，也就是说，数据不能同时进行收发，所以485收发器通常会有控制收发方向的引脚。

下面我们来看一下，485收发器实现自动收发的外围电路设计。

从原理图中可以看出，自动收发主要是通过NPN三极管开关电路来实现，具体的数据收发过程是怎样的呢？

● 发送数据时

发送数据时，使用的是MCU的TX引脚，假设我们想要发送数据0x55，那么转换成二进制就是0b01010101，即在TX引脚上就体现为高、低电平之间的相互切换。
当TX引脚为0时，三极管不导通，DE为高电平，进入发送模式。因为DI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R4、下拉电阻R3的作用，此时AB之间的差分电平逻辑为1。

所以保证了TX引脚输出什么电平，AB之间的差分电平逻辑也保持一致。

● 接收数据时

接收数据时，使用的是MCU的RX引脚。在接收数据过程中，TX引脚保持高电平，三极管导通，RE为低电平，进入接收模式，RX引脚会接收AB传输过来的数据。

自收发485电路常见问题

1. 通信速度慢

三极管的开启延时为ns级别，关断延时为us级别，会导致收发电路发送低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。

2. 高波特率通信时存在通讯风险

假设TX引脚上一个发送的bit为0，即将发送的bit为1，由于高电平的发送是通过外部上下拉电阻驱动的，收发器会切换到接收状态。此时AB线从低电平切换到高电平需要几百ns，RX引脚在这段时间内会接收到0。如果波特率太高，RX引脚接收到的低电平会被误认为是接收的起始位，导致通讯异常。

3. 外围电路接结电容影响收发器通讯稳定性

高电平的发送是通过外部上下拉电阻驱动，高电平输出缓慢，如果外部保护电路的结电容又较高，会导致AB差分电压幅值较低，当幅值低于门限电平时，会导致通讯异常。

致远电子解决方案

那么有没有自带“自动收发切换”且能克服以上常见使用问题的产品呢？

致远电子的RSM485M、RSM(3)485PHT给你答案。

致远电子RSM系列隔离收发器是一款应用于工业RS-485总线传输及隔离的模块产品，能有效解决总线干扰、通信异常等问题。与传统的设计相比， RSM系列产品内置完整的隔离DC-DC电路、信号隔离电路、 RS-485总线收发电路以及总线防护电路，具备高集成度与可靠性，能够有效帮助用户提升总线通信防护等级。其中RSM485M、RSM(3)485PHT带有自动流控功能。