如何解決RS-485自動(dòng)收發(fā)電路應(yīng)用異常？

　　RS-485 總線是半雙工的通信總線，因此通常需要MCU控制RS-485收發(fā)器的收發(fā)狀態(tài)。為節(jié)省MCU的I/O資源，RS-485自動(dòng)收發(fā)型收發(fā)器應(yīng)運(yùn)而生，但該類收發(fā)器或多或少會(huì)遇到一些應(yīng)用問題，這一類問題該如何解決?本文將從工作原理為你揭曉。

　　一、自動(dòng)收發(fā)電路簡(jiǎn)介及應(yīng)用簡(jiǎn)析

　　1、自動(dòng)收發(fā)電路原理

　　常見的RS-485自動(dòng)收發(fā)電路如圖1所示，電路的邏輯真值表如表1所示，當(dāng)TXD為低電平時(shí)，DE和RE為高電平，RS-485收發(fā)器處于發(fā)送狀態(tài)，AB處于低電平，即向其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送低電平信號(hào);當(dāng)TXD由低電平變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，DE和RE變?yōu)榈碗娖?，RS-485收發(fā)器處于接收狀態(tài)，此時(shí)AB引腳處于高阻狀態(tài)，R3將B引腳拉至GND，R4將A引腳拉至VCC，此時(shí)AB為高電平，即向其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送高電平信號(hào)。由于TXD為高電平時(shí)，RS-485收發(fā)器處于接收狀態(tài)，因此只需將TXD保持為高電平即可接收數(shù)據(jù)，即自動(dòng)收發(fā)電路發(fā)送高電平時(shí)同時(shí)也是接收狀態(tài)。

圖1 RS-485自動(dòng)收發(fā)示意圖

表1 自動(dòng)收發(fā)電路示意圖

　　二、自動(dòng)收發(fā)電路常見應(yīng)用問題及解決方案

　　1、通信速度較慢

　　RS-485自動(dòng)收發(fā)通信速度較慢的原因主要有兩個(gè)。一是若使用圖1所示的自動(dòng)收發(fā)電路，三極管的關(guān)斷時(shí)間較長(zhǎng)(主要是由于三極管關(guān)斷時(shí)的存儲(chǔ)時(shí)間較長(zhǎng))，圖1中所示參數(shù)的三極管反相電路，開啟延時(shí)時(shí)間如圖2所示為10.2ns，關(guān)斷延時(shí)時(shí)間如圖3所示為1.14μs，因此若TXD發(fā)送低電平，DE&RE引腳較長(zhǎng)時(shí)間后才會(huì)升至高電平，發(fā)送低電平的延時(shí)時(shí)間較長(zhǎng)，圖1所示電路發(fā)送低電平信號(hào)延時(shí)時(shí)間如圖4所示為1.468μs。

圖2開啟延時(shí)時(shí)間

圖3 關(guān)斷延時(shí)時(shí)間

圖4 發(fā)送低電平信號(hào)延時(shí)

　　二是自動(dòng)收發(fā)電路發(fā)送高電平是通過外部上下拉電阻驅(qū)動(dòng)的，上升沿較緩慢，波形如圖5所示，可以看出，發(fā)送高電平的上升沿較為緩慢，限制了高速通信的應(yīng)用。

圖5 發(fā)送高電平上升時(shí)間

　　2、高波特率通信時(shí)存在通訊異常風(fēng)險(xiǎn)

　　如圖6所示，TXD變?yōu)楦唠娖?，DE&RE引腳降為低電平，AB差分電壓緩慢上升，由于此時(shí)RS-485收發(fā)器已經(jīng)處于接收狀態(tài)，在AB差分電壓上升至RS-485收發(fā)器門限電平前RXD引腳會(huì)出現(xiàn)到一段時(shí)間的低電平信號(hào)，例如門限電平為-200mV~-50mV的收發(fā)器，AB差分電壓上升至-50mV前RS-485收發(fā)器均可輸出低電平，此低電平信號(hào)的時(shí)間與AB差分電壓上升時(shí)間和RS-485收發(fā)器的接收延時(shí)有關(guān)。由于串口一般是將每個(gè)位分成16份，檢測(cè)中間的3份的電平信號(hào)從而確定此位的信號(hào)高低，因此若此低電平信號(hào)保持至每個(gè)位的信號(hào)檢測(cè)時(shí)，則會(huì)使MCU接收到一個(gè)起始位，從而接收到錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)，因此這個(gè)問題同樣限制了高速通信的應(yīng)用并且降低了通信的可靠性。

圖 6TXD發(fā)送高電平信號(hào)，RXD接收到一段低電平信號(hào)

　　針對(duì)此類問題，可選用致遠(yuǎn)電子的寬壓輸入貼片式隔離RS-485自動(dòng)收發(fā)模塊SC4450S(如圖7)，該模塊通信速度高達(dá)500kbps，并且不會(huì)出現(xiàn)發(fā)送高電平時(shí)接收到一段時(shí)間低電平信號(hào)的現(xiàn)象，通信波形如圖8所示，極大地提高了通信可靠性。

圖7 貼片式隔離RS-485收發(fā)器SC4450S

圖8 SC4450S通信波形