各不相同,RS-485 接口電路的附加保護措施也是必須重點考慮的環節。下面以選用SP485R 芯片爲例,列出RS-485 接口電路中的幾種常見電路,並加以說明。
1.基本RS-485 電路
圖1爲一個經常被應用到的SP485R芯片的示範電路,可以被直接嵌入實際的RS-485應用電路中。微處理器的標準串行口通過RXD 直接連接SP485R 芯片的RO 引腳,通過TXD直接連接SP485R 芯片的DI 引腳。
由微處理器輸出的R/D 信號直接控制SP485R 芯片的發送器/接收器使能:R/D 信號爲“1”,則SP485R 芯片的發送器有效,接收器禁止,此時微處理器可以向RS-485 總線發送數據字節;R/D 信號爲“0”,則SP485R 芯片的發送器禁止,接收器有效,此時微處理器可以接收來自RS-485 總線的數據字節。此電路中,任一時刻SP485R 芯片中的“接收器”和“發送器”只能夠有1 個處於工作狀態。
連接至A 引腳的上拉電阻R7、連接至B 引腳的下拉電阻R8 用於保證無連接的SP485R芯片處於空閒狀態,提供網絡失效保護,以提高RS-485 節點與網絡的可靠性。R7,R8,R9這三個電阻 要根據實際應用而改變大小,特別在用120歐或更小終端電阻時,R9就不需要了,R7和R8應使用680歐電阻。
如果將SP485R 連接至微處理器80C51 芯片的UART 串口,則SP485R 芯片的RO 引腳不需要上拉;否則,需要根據實際情況考慮是否在RO 引腳增加1 個大約10K 的上拉電阻。
圖 1SP485R 的基本RS-485 電路
SP485R 芯片本身集成了有效的ESD 保護措施。但爲了更加可靠地保護RS-485 網絡,確保系統安全,我們通常還會額外增加一些保護電路。
電路圖中,鉗位於6.8V 的TVS 管V4、V5、V6 都是用來保護RS-485 總線的,避免RS-485總線在受外界干擾時(雷擊、浪涌)產生的高壓損壞RS-485 收發器。當然,也選擇集成的總線保護元件,比如ONSemi 半導體的NUP2105L 器件(SOT-23 封裝,集成2 個雙向TVS器件),作爲SP485R 芯片的附加保護措施。
另外,電路中的L1、L2、C1、C2 是可選安裝元件,用於提高電路的EMI 性能。圖中附加的保護電路能夠對SP485R 芯片起到良好的保護效果。
2.隔離RS-485 電路
圖2爲一個使用光電隔離方式連接的SP485R 芯片的示範電路,可以被直接嵌入實際的RS-485 應用電路中。微處理器的UART 串口的RXD、TXD 通過光電隔離電路連接SP485R 芯片的RO、DI 引腳,控制信號R/D 同樣經光電隔離電路去控制SP485R 芯片的DE和/RE 引腳。
由微處理器輸出的R/D 信號通過光電隔離器件控制SP485R 芯片的發送器/接收器使能:R/D 信號爲“1”,則SP485R 芯片的DE 和/RE 引腳爲“1”,發送器有效,接收器禁止,此時微處理器可以向RS-485 總線發送數據字節;R/D 信號爲“0”,則SP485R 芯片的DE和/RE 引腳爲“0”,發送器禁止,接收器有效,此時微處理器可以接收來自RS-485 總線的數據字節。任一時刻,SP485R 芯片中的“接收器”和“發送器”只能夠有1 個處於工作狀態。
連接至A 引腳的上拉電阻R7、連接至B 引腳的下拉電阻R8 用於保證無連接的SP485R芯片處於空閒狀態,提供網絡失效保護,以提高RS-485 節點與網絡的可靠性。R7,R8,R9這三個電阻 要根據實際應用而改變大小,特別在用120歐或更小終端電阻時,R9就不需要了,R7和R8應使用680歐電阻。
使用DC-DC 器件可以產生1 組與微處理器電路完全隔離的電源輸出,用於向RS-485 收發器電路提供+5V 電源。
電路中光耦器件的速率將會影響RS-485 電路的通訊速率。圖2 中選用了NEC 公司的光耦器件PS2501 芯片,受PS2501 芯片的響應速率影響,這一示範RS-485 接口電路的通訊速率只可保障在19200bps 速率下正常工作;如果需要達到更高的RS-485 通訊速率,則需要選用響應速度更快的光耦器件,比如Agilent 公司的超高速光耦元件。
圖2 隔離RS485收發器電路(可點大看)
一般來說,只要接在AB線之間就可以了。推薦接在最外端,就是遠離收發器芯片,在那些保護器件的外面。這樣終端電阻才能更好地與線纜匹配。
當使用終端電阻時,切要注意偏置電阻的大小需要調整,如圖1,R7和R8應改爲510歐~1K歐,R9必須去掉。
如果我係統裏面的每個節點都接成 R7和R8爲680歐,R9也不去掉,阻值爲120歐.不曉得這樣要不要得,謝謝!
還有兩個問題:
1,如果網絡使用的屏蔽雙絞線,屏蔽層應當如何接?只是接一端(接哪端?)還是兩端都接到各自的機殼地?
2,是不是485收發器的地和機殼地要通過1M的電阻再並一個4.7nF瓷片連起來?
謝謝指點!
一個總線上,只能是兩個終端有120歐電阻,就是說只能有2個120歐!其他的節點不允許有.
有終端電阻的網絡,所有節點的R9推薦去除。
1.收發器使用DC-DC隔離電源,和信號隔離時,屏蔽線應當接一個高耐壓的電容後再並一個1M電阻,接到收發器的地,網絡上每個節點都這樣接。然後再網絡中,選擇一個設備的機殼與屏蔽線相連,或者在屏蔽線的某個地方把屏蔽層接地,這是叫做單點接地,防止地迴流。
2,收發器不使用隔離電源時,由於不是隔離的,所以做法也是各種各樣,一般都是把屏蔽線與所有的機殼相連。但實際中我並沒有做過沒隔離的,所以這條我也沒有什麼把握。呵呵
CAN的接口電路和RS485的十分類似,不同的地方只是:
1.收發器不同;
2.CANH和CANL上無需上下拉電阻,即無需R7、R8、R9電阻;
3.CANH和CANL之間不能加TVS管,只能各自對地加TVS管,或者用我們公司代理的PESD1CAN的ESD保護器件;
4.CANH和CANL對地電容儘可能小,大約各爲30pF;
5.CAN沒有流向控制端