【技术分享】盘点几种RS-485方向切换方案

原创 ZLG致远电子 2023-12-04 11:36 1282浏览 0评论 0点赞

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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，MCU的GPIO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。