【产品应用】RS485典型电路应用详解

矽朋微电子 2024-11-16 1158

描述

前言

RS485电路‌是一种常见的串行通信接口标准，广泛应用于工业控制环境中。它采用平衡发送和差分接收的方式，具有抑制共模干扰的能力，适用于通信距离从几十米到上千米的场景，并且在多节点系统中表现良好‌。

在工业控制领域，RS485总线常用于连接各种设备，如传感器、执行器等。通过差分传输方式，RS485总线能够有效抵抗共模干扰，确保数据的稳定传输。此外，RS485电路还可以通过隔离器件将系统电源和收发器的电源隔离，进一步增强系统的稳定性和安全性‌。

产品介绍

SSP485芯片是一款经典的+5V低功耗半双工RS485收发器，数据传输速率高达2Mbps。+3.3V电源下，传输速率最大推荐500Kbps。SSP485具有失效保护电路，具有+15kVESD静电放电防护功能。

SSP485接收器具有1/8 单位负载输入阻抗，总线上可以挂接多达256个收发器。主要应用于RS-485/RS-422通信系统。

SSP485芯片引脚图如下：

串行通信

SSP485引脚图

引脚说明如下：

引脚	符号	功能
1	RO	接收器输出端
2		接收器输出使能，低电平使能
3	DE	驱动器输出使能，高电平使能
4	DI	驱动器输入端
5	GND	接地
6	A	接收器的输入端与驱动器的输出端
7	B	接收器的输入端与驱动器的输出端
8	VDD	电源

SSP485电路图如下：

串行通信

SSP485电路图

SSP485典型电路大家可以看下，RE和DE是接到一起的，由MCU的控制脚控制，RX和TX为MCU的串口信号，分别接到SSP485的RO和DI管脚。

◆ 当控制信号为高电平，RE逻辑为1，此时SSP485为发送使能：

当TX为高电平，输出A为高电平，B为低电平，也就是输出485的逻辑1；

当TX为低电平，输出A为低电平，B为高电平，也就是输出485的逻辑0。

◆ 当控制信号为低电平，RE逻辑为0，此时SSP485为接收使能：

当485总线上A-B≥-50mV时，RX为高电平，接收到逻辑1；

当485总线上A-B≤-200mV时，RX为低电平，接收到逻辑0。

光耦隔离电路

串行通信

隔离电路图

VCC_MCU和VCC2是两组不共地的电源，通过光耦隔离来实现信号的隔离传输，SSP485与MCU不共地，完全隔离而有效地抑制了高共模电压的产生，从而大大降低了485芯片的损坏率，提高系统的稳定性。但也存在电路器件个数多、寿命短、抗共模能力弱、功耗高、传输速率受光电器件限制等缺点。

数字隔离电路

串行通信

隔离电路图

普通的光耦隔离的通讯速率有限，即使是高速光耦也无法和专用的数字隔离芯片相媲美，SSP5842ED是我司推出的四通道数字隔离芯片，最大通讯速率可达150Mbps，完全可以满足485通讯速率的需求。相对于光耦隔离，数字隔离电路面积更小、传输速率不受限制，但成本也相对来说更高了。

自动收发电路

串行通信

电路图

自动收发电路在485电路的基础上加了一个典型的三极管开关电路。

◆ 发送数据

发送数据时使用的是MCU的TX引脚，假设我们想发送数据0x72，写成二进制就是0x01110010，TX引脚上会依次高低电平来体现1和0。

当TX引脚为0时，三极管不导通，DE为高电平，进入驱动器状态。DI引脚接地，则AB间的差分电平逻辑为0；

当TX引脚为1时，三极管导通，RE为低电平，进入接收器状态，A和B引脚为高阻态，因为上拉电阻Ra2和下拉电阻Rb2的作用，则AB间的差分电平逻辑为1。

◆ 接收数据

接收数据时使用的是MCU的RX引脚，在接收数据时，TX引脚保持高电平，三极管导通，RE为低电平，进入接收器状态，RX引脚会接收AB端传输来的数据。

三极管的开启延时是ns级别，关断延时是us级别，会导致收发电路低电平的延时时间较长，其次高电平的发送是通过外部上下拉电阻驱动的，电阻越大上升沿越缓慢。

串行通信

假设TX引脚上一个发送的bit为0，即将发送的bit为1，由于高电平的发送是通过外部上下拉电阻驱动的，收发器会切换到接收状态。此时AB线从低电平切换到高电平需要几百ns，RX引脚在这段时间内会接收到0。如果波特率太高，RX引脚接收到的低电平会被误认为是接收的起始位，导致通讯异常。所以实际电路测下来，自动收发速率128000bps及以下都是可以正常通信的。

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