單片機(jī)通信技術(shù)_485

1、單片機(jī)的單片機(jī)的RS485通信技術(shù)通信技術(shù)一、基礎(chǔ)知識(shí)通常的微處理器都集成有1路或多路硬件UART通道，可以非常方便地實(shí)現(xiàn)串行通訊。在工業(yè)控制、電力通訊、智能儀表等領(lǐng)域中，也常常使用簡便易用的串行通訊方式作為數(shù)據(jù)交換的手段。但是，在工業(yè)控制等環(huán)境中，常會(huì)有電氣噪聲干擾傳輸線路，使用RS232通訊時(shí)經(jīng)常因外界的電氣干擾而導(dǎo)致信號傳輸錯(cuò)誤；另外，RS232通訊的最大傳輸距離在不增加緩沖器的情況下只可以達(dá)到15米。為了解決上述問題，RS485

2、422通訊方式就應(yīng)運(yùn)而生了。1、RS232422485標(biāo)準(zhǔn)來歷RS232、RS422與RS485最初都是由電子工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA）制訂并發(fā)布的。RS232在1962年發(fā)布，命名為EIA232E，作為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以保證不同廠家產(chǎn)品之間的兼容。RS422是由RS232發(fā)展而來，它是為彌補(bǔ)RS232之不足而提出的。為改進(jìn)RS232通信距離短、速率低的缺點(diǎn)，RS422定義了一種平衡通信接口，將傳輸速率提高到10Mbps，傳輸距離延長到4000英尺（

3、速率低于100kbps時(shí)），并允許在一條平衡總線上連接最多10個(gè)接收器。RS422是一種單機(jī)發(fā)送、多機(jī)接收的單向、平衡傳輸規(guī)范，被命名為TIAEIA422A標(biāo)準(zhǔn)。為擴(kuò)展應(yīng)用范圍，EIA又于1983年在RS422基礎(chǔ)上制定了RS485標(biāo)準(zhǔn)，增加了多點(diǎn)、雙向通信能力，即允許多個(gè)發(fā)送器連接到同一條總線上，同時(shí)增加了發(fā)送器的驅(qū)動(dòng)能力和沖突保護(hù)特性，擴(kuò)展了總線共模范圍，后命名為TIAEIA485A標(biāo)準(zhǔn)。由于EIA提出的建議標(biāo)準(zhǔn)都是以“RS”作為前

4、綴，所以在通訊工業(yè)領(lǐng)域，仍然習(xí)慣將上述標(biāo)準(zhǔn)以RS作前綴稱謂。RS232、RS422與RS485標(biāo)準(zhǔn)只對接口的電氣特性做出規(guī)定，而不涉及接插件、電纜或協(xié)議，在此基礎(chǔ)上用戶可以建立自己的高層通信協(xié)議。但由于PC上的串行數(shù)據(jù)通訊是通過UART芯片(較老版本的PC采用I8250芯片或Z8530芯片)來處理的，其通訊協(xié)議也規(guī)定了串行數(shù)據(jù)單元的格式（8N1格式）：1位邏輯0的起始位，678位數(shù)據(jù)位，1位可選擇的奇(ODD)偶(EVEN)校驗(yàn)位，12

5、位邏輯1的停止位?；赑C的RS232、RS422與RS485標(biāo)準(zhǔn)均采用同樣的通訊協(xié)議。表格11列出了RS232、RS422、RS485通訊方式的區(qū)別。標(biāo)準(zhǔn)RS232RS422RS485工作方式單端差分差分節(jié)點(diǎn)數(shù)1收、1發(fā)1發(fā)、10收1發(fā)、32收最大傳輸電纜長度50英尺4000英尺4000英尺最大傳輸速率20Kbps10Mbps10Mbps最大驅(qū)動(dòng)輸出電壓25V0.25V～6V7V～12V發(fā)送器輸出信號電平(負(fù)載最小值)負(fù)載5V～15V

6、2.0V1.5V發(fā)送器輸出信號電平(空載最大值)空載25V6V6V發(fā)送器負(fù)載阻抗(Ω)3K～7K10054擺率(最大值)30VμsNANA接收器輸入電壓范圍15V10V～10V7V～12V接收器輸入門限3V200mV200mV接收器輸入電阻(Ω)3K～7K4K(最小)≥12K發(fā)送器共模電壓3V～3V1V～3V接收器共模電壓7V～7V7V～12V1、RS232標(biāo)準(zhǔn)RS232被定義為一種在低速率、近距離串行通訊的單端標(biāo)準(zhǔn)。RS232采取不平

7、衡傳輸方式，即所謂單端通訊。⑴、RS232的電氣標(biāo)準(zhǔn)電平為邏輯“0”時(shí)：3V～15V；電平為邏輯“1”時(shí)：3V～15V；未定義區(qū)：－3V～＋3V。在此區(qū)域內(nèi)的信號處理將由通訊接口的RS232收發(fā)器決定。⑵、RS422485標(biāo)準(zhǔn)RS422485標(biāo)準(zhǔn)的全稱為TIAEIA422B和TIAEIA485串行通訊標(biāo)準(zhǔn)。RS422485標(biāo)準(zhǔn)與RS232標(biāo)準(zhǔn)不一樣，數(shù)據(jù)信號采用差分傳輸方式（DifferentialDriverMode），也稱作平衡傳輸

8、。由于RS422485標(biāo)準(zhǔn)在電氣特性上非常相近，在傳輸方式上有所區(qū)別；為便于理解，下面將主要介紹應(yīng)用比較普遍的RS485標(biāo)準(zhǔn)，并簡單介紹RS422標(biāo)準(zhǔn)與RS485標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)別。GRABABGRABABG–發(fā)送驅(qū)動(dòng)器R接收器信號地電源地、保護(hù)地、機(jī)箱地圖2：RS422標(biāo)準(zhǔn)的通訊接口由于RS422接收器采用高輸入阻抗和發(fā)送器因此比RS232更強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力，故允許在相同傳輸線上連接多個(gè)接收節(jié)點(diǎn)，最多可接10個(gè)節(jié)點(diǎn)。即一個(gè)主設(shè)備（Master），

9、其余為從設(shè)備（Salve），從設(shè)備之間不能通信，所以RS422支持點(diǎn)對多點(diǎn)的雙向通信。接收器輸入阻抗為4k，故發(fā)端最大負(fù)載能力是104k100Ω（終接電阻）。RS422四線接口由于采用單獨(dú)的發(fā)送和接收通道，因此不必控制數(shù)據(jù)方向，各裝置之間任何必須的信號交換均可以按軟件方式（XONXOFF握手）或硬件方式（一對單獨(dú)的雙絞線）實(shí)現(xiàn)。RS422的最大傳輸距離為4000英尺（約1219米），最大傳輸速率為10Mbps。其平衡雙絞線的長度與傳輸速

10、率成反比，在20kbps速率以下，才可能達(dá)到最大傳輸距離。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般100米長的雙絞線上所能獲得的最大傳輸速率僅為1Mbps。RS422需要安裝一個(gè)終接電阻，要求其阻值約等于傳輸電纜的特性阻抗（一般取值為120歐）。在短距離、或低波特率數(shù)據(jù)傳輸時(shí)可不安裝終接電阻，即一般在300米以下不安裝終接電阻。終接電阻安裝在傳輸電纜的最遠(yuǎn)端。⑶、RS485RS422芯片作為一種常用的通訊接口器件，RS485RS42

11、2芯片可以在許多半導(dǎo)體公司的“標(biāo)準(zhǔn)接口器件”欄目中“收發(fā)器”類元件中找到對應(yīng)的型號；比如Sipex公司(器件前綴為SP)、Maxim公司(器件前綴為MAX)、TI公司(器件前綴為SN)、Intersil公司(器件前綴為ISL或LTC)等各大半導(dǎo)體公司。⑷、RS485接口電路RS485接口電路的主要功能是：將來自微處理器的發(fā)送信號TX通過“發(fā)送器”轉(zhuǎn)換成通訊網(wǎng)絡(luò)中的差分信號，也可以將通訊網(wǎng)絡(luò)中的差分信號通過“接收器”轉(zhuǎn)換成被微處理器接收的

12、RX信號。任一時(shí)刻，RS485收發(fā)器只能夠工作在“接收”或“發(fā)送”兩種模式之一，因此，必須為RS485接口電路增加一個(gè)收發(fā)邏輯控制電路。另外，由于應(yīng)用環(huán)境的各不相同，RS485接口電路的附加保護(hù)措施也是必須重點(diǎn)考慮的環(huán)節(jié)。①、基本RS485電路圖3為一個(gè)經(jīng)常被應(yīng)用到的SP485R芯片的示范電路，可以被直接嵌入實(shí)際的RS485應(yīng)用電路中。微處理器的標(biāo)準(zhǔn)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