【电路】RS485收发零延时转换电路

  RS-485是一种基于差分信号传送的串行通信链路层协议。它解决了RS-232协议传输距离太近(15m)的缺陷,是工业上广泛采用的较长距离数据通信链路层协议。
  由于它使用一对双绞线传送差分信号,属半双工通信,所以需要进行接收和发送状态的转换。一般的8脚TTL电平到RS-485电平转换芯片的引脚定义如图1所示。

图1 8脚的RS-485芯片引脚定义

  其中,引脚意义如下:

  RO——接收数据的 TTL电平输出;
  RE——低电平有效的接收允许;
  DE——高电平有效的发送允许;
  DI——发送数据的TTL电平输入;
  A——485差分信号的正向端;
  B——485差分信号的反向端。

  在RS-485电路设计中,通常将和DE短接,用1根信号线来控制,这样可以做到收发的切换。

  RS-485芯片通常处于接收状态。当要发送数据时,由程序控制/DE 变为高电平,然后UART单元发送数据,程序要等待发送完毕后,再将RS-485芯片转换到接收状态。发送完毕的标志一般由UART的特定寄存器提供状态指示,程序需要去查询。

  在单片机电路中,一般用1根I/O线来控制RS-485芯片的接收和发送状态的转换。这样需要由软件来控制 I/O引脚的电平,以达到控制RS-485收发转换的目的。
这样的控制方法造成RS-485通信存在以下问题:

  ◇ 在想要发送数据和真正的能发送数据之间,存在一定的转换延时;
  ◇ 如果发送到接收的转换时机不当,则会造成数据丢失;
  ◇ 在接收和发送数据转换期间,容易引入干扰,使UART单元收到多余的杂乱数据。

  以下介绍一种可以实现RS-485接收和发送零延时转换的电路,即能解决以上的问题,更能够在IO口数量紧张的情况下节省至少一路或两路用于控制RE与DE的I/O端口。如图2所示。

图2 RS-485零延时转换电路

  当不发送数据时,TTL电平的Tx信号为高电平,经V1反向为低电平,RS-485芯片处于接收状态。

  当发送数据时,① 若Tx为低电平,经V1反向后,DE/为高电平,发送允许。此时由于DI 接地,所以RS-485芯片的输出端A、B产生表示低电平的差分信号,低电平的Tx被送出。② 若Tx为高电平,经V1反向后,DE/为低电平,RS-485芯片的A、B端处于高阻态。此时靠电阻R1和R2的下拉和上拉作用,使总线上产生正的差分信号,从而将Tx的高电平信号送出。

  由以上分析看出,在使用这个电路时,只要程序能保证不同时进行接收和发送的操作,即保证是半双工传送数据,程序不必用指令控制DE/进行接收和发送的转换。转换由硬件本身完成。

  发送高电平的过程中,由于RS-485芯片处于接收状态,此时的发送信号必须是在总线上其它节点发送数据时,才能将高电平信号送出。所以,仍需要软件设计中做好总线仲裁。

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一条评论

  1. 静心杨飞说道:

    与电子技术相关话题的博主极为罕见,支持了

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