RS485串行通信接口.ppt

第三节 RS485串行通信接口 3.1 RS485接口标准 3.2 RS485收发器与应用电路 3.3 RS485互联网络 习题 1. RS232的主要缺陷 2. RS485的信号定义 3. 理解RS422双端发送、双端接收的传送方式及 其优点。 4. 能将单片机接口与MAX487连接，并绘制出 MAX487的结构图。 5.绘制3个UART通信端口之间的半双工连接图。 6.绘制2个UART通信端口之间的全双工连接图。 3.1 RS485接口标准 RS-232C虽然使用很广，但由于推出时间比较早，所以 在现代通信网络中已暴露出明显的缺点，主要表现在： （1）接口的信号电平值较高，易损坏接口电路的芯片， 又因为与TTL电平不兼容故需使用电平转换电路方能与 TTL电路连接。 （2）传输速率较低，在异步传输时，波特率为20Kbps 。 （3）接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地 的传输形式，这种共地传输容易产生共模干扰，所以抗噪 声干扰性弱。 （4）传输距离有限。 3.1RS485串行通信接口 所以EIA在1977年作了部分改进，制定了 新标准RS-449：除了保留与RS-232C兼 容外，还在提高传输速率、增加传输距离 、改进电气特性等方面做了很多努力，增 加了RS232C没有的环测功能，明确规 定了连接器，解决了机械接口问题。 在RS-449标准下，推出的子集有RS- 423A/RS-422A，以及RS-422A的变型 RS-485。 3.1 RS485串行通信接口 RS485采用二线差分平衡传输，其信号定 义如下： 逻辑0：差分信号-2500-200mv 逻辑1：差分信号+2500+200mv 高阻状态：差分信号-200-200mv 1.RS485串行通信接口 在图2-21中，图(a)为RS-232C所采用的 单端发送、单端接收电路。该电路的特点 是传送信号只用一根导线，对于多路信号 线，其地线是公共的。因此，它是最简单 的连接结构，但缺点是易收干扰信号的影 响。 1.RS485串行通信接口 RS-422A则更进一步采用了双端发送、双 端接收的传送方式，这种平衡驱动和差分 接收方法从根本上消除了地线干扰。 这种发送器相当于两个单端发送器，它们 的输入是同一个信号，而一个发送器的输 出正好与另一个反相。当干扰信号作为共 模信号出现时，一根导线上出现的噪声电 压会被另一根导线上的噪声电压抵消，因 此可以削弱噪声对信号的影响。 A：差分正输入端 B: 差分负输入端 RO： 接收端 DI： 发送端 RE: 接收使能端 DE：发送使能端 2. RS485收发器与应用电路 2. RS485收发器与应用电路 两个芯片的共同点是都含有一个发送器D和一个 接收器R，其中DI是发送输入端，RO是接收输出 端。不同的是，图（a）中只有两根信号线A和B ，信号线A为同相接收器输入和同相发送器输出 ，信号线B为反相接收器输入和反相发送器输出 ，由于是半双工，所以有发送与接受的使能端DE 与引脚。 在图(b)中，有两对4根信号线A、B和Y、Z，其 中A、B专用作接收器输入，A为同相、B为反相 ；而Y、Z专用作发送器输出，Y为同相、Z为反相 ，所以构成了全双工通信。 2. RS485收发器与应用电路 在许多工业过程控制中，往往要求用最少 的信号线来完成通信任务。目前广泛应用 的RS-485串行接口总线就是为适应这种需 要应运而生的。它实际就是RS-422总线的 变型，二者不同之处在于：RS-422为全双 工，采用两对差分平衡信号线；而RS-485 为半双工，只需一对平衡差分信号线。 在控制领域中，以微处理器为核心构 成的测控仪表的一个重要技术指标就是具 有串行通信接口功能，以前主要是采用RS- 232C接口，现在无一例外地是RS-485接口 。 图2-24给出了AT89C52单片机与芯片MAX487E构 成的RS-485接口电路，用单片机的P1.7口控制 MAX487E的数据发送和接收，当数据发送时置 P1.7为高电平，则使能端DE=1打开发送器D的缓 冲门，发自单片机TXD端的数据信息经DI端分别 从D的同相端与反相端传到RS-485总线上。 当接收数据时把P1.7置于低电平，此时使能端=0 打开接收器R的缓冲门，来自于RS-485总线上的 数据信息分别经R的同相端与反相端从RO端传出 进入单片机RXD端。 RS-485总线上的A正（高）B负（低）电平 对应的是逻辑“1”，而RS-485总线上的A 负（低）B正（高）电平对应的是逻辑 “0”。一般地，A与B之间的正负（高低） 电压之差在0.22.5V之间。 3. RS485互联网络 RS-485更适合于多站互连（已经具备了现 场总线的概念），一个发送驱动器最多可 连接大于32个负载设备，负载设备可以是 被动发送器、接收器和收发器。其电路结 构是在平衡连接的电缆上挂接发送器、接 收器或组合收发器，且在电缆两端各挂接 一个终端电阻用于消除两线间的干扰。 图2-25为以PC机作主机，n个单片智能设备 为从机、工作于主从方式的RS-485总线网络的结 构图。利用PC机配置的RS-232C串行端口，外配 一个RS-232C/RS-485转换器，可将RS-232C信号 转换为RS-485信号。每个从机通过MAX487E芯 片构建RS-485通信接口，就可挂接在RS-485总线 网络上，总线端点处并接的两个120电阻用于消 除两线间的干扰。RS-485总线网络传输距离最远 可达1200m（速率20 kb/s）、传输速率最高可达 2Mb/s（距离12 m）。至于在网络上最多允许挂 接多少个从机，这主要取决于232/485转换器的驱 动能力与485接口芯片的输入阻抗与驱动能力，如 果再加上中继站，可以增加更多的从机数量。 图3-10 同一个时间只能有一个驱动器在工作。 如果发生多个驱动器同时启