【技術(shù)分享】盤點幾種RS-485方向切換方案

RS-485作為常見的總線之一，幾乎每個工控設(shè)備都在用，其最大的特點就是需要進行方向控制，如果方向控制的時機不對，數(shù)據(jù)傳輸會出現(xiàn)錯誤。下面我們來討論RS-485方向切換的幾種方案。

使用軟件控制方向

目前市面大部分的RS-485產(chǎn)品采用該方案，如圖1所示，用致遠電子的SM4500舉例子，在空閑時，MCU的GPIO腳輸出低電平，此時SM4500處于接收狀態(tài)，在準備發(fā)送數(shù)據(jù)之前，MCU會拉高GPIO引腳，SM4500處于發(fā)送狀態(tài)，發(fā)送完畢之后，GPIO腳重新處于低電平，SM4500又處于接收狀態(tài)。

圖1 軟件控制方向方案

優(yōu)點：無需外接多余的硬件外圍，可以達到比較高的速率。缺點：過于依賴軟件的控制，要求軟件對控制腳的反應要迅速，特別是在高波特率的情況下，不然會出現(xiàn)丟包的情況。

三極管自動切換方向

既然軟件控制方向過于依賴軟件，且還要多用一個IO口來控制方向，提高了軟件成本，那有沒有辦法只用TX和RX就實現(xiàn)控制？其實只需要加個三極管即可，市面上很多低成本且速率要求不高的485轉(zhuǎn)換器采用了該方案，電路如圖2所示，依舊采用SM4500舉例子，當TX引腳為0時，三極管不導通，DE為高電平，進入發(fā)送模式，又因為SM4500的TXD引腳接地，那么此時AB之間的差分電平邏輯就為0；當TX引腳為1時，三極管導通，RE為低電平，進入接收模式。此時收發(fā)器的A、B引腳進入高阻態(tài)，因為上拉電阻R上、下拉電阻R下的作用，此時AB之間的差分電平邏輯為1。

圖2 三極管自動切換方向方案

• 優(yōu)點：電路簡單，只需一個三極管和兩個電阻作為外圍即可實現(xiàn)，無需軟件介入。

缺點：三極管的開關(guān)延時過大，這會導致電路發(fā)送電平的延時時間較長，其次高電平的發(fā)送是通過外部上下拉電阻驅(qū)動的，電阻越大，上升沿越緩慢，驅(qū)動能力越弱，市面上類似電路的波特率一般不會超過9600bps，如果要達到比較高的波特率，就要不斷調(diào)試三極管和上下拉電阻參數(shù)，增大研發(fā)成本。

使用致遠電子RSM485MG

那么有沒有自帶“自動收發(fā)切換”且能克服以上兩種方案使用問題的產(chǎn)品呢？

致遠電子最近推出的國產(chǎn)化自動流控型RS-485隔離收發(fā)器RSM485MG能完美解決以上問題，該隔離收發(fā)器將隔離DC-DC電路、信號隔離電路、RS-485自動收發(fā)電路三合一封裝起來，具有100%國產(chǎn)化、超小體積、帶隔離輸出電源腳、最多可連接 64 個節(jié)點、最大波特率500kbps等特點，應用電路如圖3所示。

圖3?RSM485MG經(jīng)典電路連接圖

優(yōu)點：由模塊自動切換方向，無需軟件干預，波特率可達到500kbps，體積小更容易嵌入板卡。與傳統(tǒng)的設(shè)計相比，RSM485MG產(chǎn)品內(nèi)置完整的隔離DC-DC電路、信號隔離電路和 RS-485總線收發(fā)電路，具備高集成度與可靠性。而且元器件100%國產(chǎn)化，滿足國產(chǎn)化市場。

缺點：驅(qū)動能力較非自動流控產(chǎn)品弱。

RSM485MG的產(chǎn)品應用

氣體探測和監(jiān)控是當前比較普遍的應用，被廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)學診斷、環(huán)境監(jiān)測、國防等領(lǐng)域。氣體檢測探頭將現(xiàn)場檢測到的氣體濃度轉(zhuǎn)為標準信號，如4-20mA或者RS-485等信號，然后將信號輸送到報警控制主機上進行統(tǒng)一顯示，但是在工業(yè)領(lǐng)域，對通信有著抗干擾、傳輸距離及組網(wǎng)的要求，普遍采用RS-485通信方式，在一些場合還有隔離要求，我們的RSM485MG就完美契合該應用。其組網(wǎng)的解決方案如圖4所示，主控方面推薦致遠電子的Cortex?-A7平臺的M6Y2C系列核心板，有著高達8路的UART接口和兩路百兆的以太網(wǎng)接口，能外接更多設(shè)備，工業(yè)級品質(zhì)使設(shè)備在戶外工作更安全可靠，在LVDS接口顯示方面我司也提供方案支持，在RS-485通信方面均采用RSM485MG。

圖4?氣體檢測應用的組網(wǎng)方案