一、RS485 通信----简介
RS485 是美国电子工业协会(Electronic Industries Association,EIA)于1983年发布的串行通信接口标准,经通讯工业协会(TIA)修订后命名为 TIA/EIA-485-A。
RS485 是一种工业控制环境中常用的通讯协议,其中RS 是 Recommended Standard 的缩写。
RS485 是 半双工异步 串行通信。
特点
- 支持多节点:一般最大支持 32 个节点。
- 传输距离远:最远通讯距离可达1200米。
- 抗干扰能力强:差分信号传输。
- 连接简单:只需要两根信号线(A+和B-)就可以进行正常的通信。
差分信号传输
RS485 通信采用差分信号传输,通常情况下只需要两根信号线就可以进行正常的通信。
在差分信号中,逻辑0和逻辑1是用两根信号线(A+和B-)的电压差来表示。
- 逻辑 1:两根信号线(A+和B-)的电压差在 +2V~+6V 之间。
- 逻辑 0:两根信号线(A+和B-)的电压差在 -2V~-6V 之间。
连接方式
在 RS485 通信网络中,通常会使用 485 收发器来转换 TTL 电平和 RS485 电平。
节点中的串口控制器使用 RX 与 TX 信号线连接到 485 收发器上,而收发器通过差分线连接到网络总线。
串口控制器与收发器之间一般使用 TTL 信号传输,收发器与总线则使用差分信号来传输。
发送数据时,串口控制器的 TX 信号经过收发器转换成差分信号传输到总线上。
接收数据时,收发器把总线上的差分信号转化成 TTL 信号通过 RX 引脚传输到串口控制器中。
通常在这些节点中只能有一个主机,剩下的全为从机。
在总线的起止端分别加了一个 120 欧的匹配电阻。
具体连接图如下所示:
二、RS485 通信----电路图(SP3485)
SP3485 芯片是一款非常经典的+3.3V低功耗半双工RS485收发器,数据传输速率高达10Mbps。
单片机串口通信一般是TTL电平,如果需要RS485 通信,就需要RS485芯片在中间转换一下。
因为RS485通信是半双工通信,就是发送数据的时候不能同时接收数据,所以我们选择SP3485做RS485收发器。
SP3485 芯片引脚
SP3485 芯片的引脚图如下所示:
引脚说明如下:
引脚 | 名称 | 功能 |
---|---|---|
1 | RO | 接收器输出----接RX |
2 | RE | 接收器输出使能(低电平-接收使能) |
3 | DE | 驱动器输出使能(高电平-发送使能) |
4 | DI | 驱动器输入----接TX |
5 | GND | 接地 |
6 | A | 驱动器输出/接收器输入(同相) |
7 | B | 驱动器输出/接收器输入(反相) |
8 | VCC | 芯片供电+3.3V |
RS485 电路图----普通收发
RS485 电路图如下图所示:
RS485 普通收发电路图原理:
- RS485_EN 为高电平,逻辑为1,发送使能,接收禁止。
- RS485_EN 为低电平,逻辑为0,发送禁止,接收使能
在编写驱动程序时:
- 在发送数据前,给RS485_EN 置高电平。
- 在发送数据后,给RS485_EN 置低电平。
RS485 电路图----自动收发
RS485 电路图如下图所示:
RS485 自动收发电路比RS485 普通收发电路增加了一个三极管开关电路,是由电阻R8、电阻R9 和 NPN三极管Q1 组成。
R9是限流电阻:最好选择4.7K,也可以选择10K。
R8是上拉电阻:可以选择4.7K或者10K。
NPN三极管Q1:高电平导通,低电平截止。
接收数据
接收数据引脚是 RS485_RX,在接收数据过程中,RS485_TX引脚一直保持高电平,NPN三极管Q1导通,RE和DE的引脚是低电平,发送禁止,接收使能,进入接收状态。
发送数据
发送数据引脚是 RS485_TX,应该 RS485_TX 发送1,AB发送1;RS485_TX 发送0,AB发送0。
- 当 RS485_TX 发送1时:NPN三极管导通,RE和DE的引脚是低电平,发送禁止,接收使能,进入接收状态,SP3485芯片的AB引脚进入高阻状态,因为R4把A拉高,R5把B拉低,所以,AB传输的是1。所以,当RS485_TX发送1时,AB引脚发送1。
- 当 RS485_TX 发送0时:NPN三极管不导通,RE和DE的引脚是高电平,进入发送状态,SP3485芯片会把DI上的电平反应到AB引脚上输出,因为DI已经接地,所以AB引脚会传输0。所以,当RS485_TX发送0时,AB引脚发送0。