RS485使用手册

串行链路传输,RS485使用手册和用户指南,从芯片选型,接口电路,通信协议到程序设计入手,详国解释RS485的使用.广州周立功单片机发展有限公司Tel:(020)3873097738730977Fax:38730925htp:/www.zlgmcu.com发送器负载阻抗(Ω)3K-7K10054摆率(最大值)30V/sviAn/A接收器输入电压范围土l5V10V~+10V7V~+12V接收器输入门限±3V±200mV±200mV接收器输入电阻(9)3K~7K4K(最小)≥12K发送器共模电压-3V+3V-1V~-3V接收器共模电压7V~+7V7V--+12V1.1.1Rs-232标准RS-232被定义为种在低速率、近距离串行通讯的单端标准。RS-232采取不平衡传输方式,即所谓单端通讯●RS-232的电气标准电平为逻辑“0”时:+3V~+15V;电平为逻辑“1”时:-3V~-15V未定义区:一3V~十3V。在此区域内的信号处理将由通讯接∏的RS-232收发器决定。1.1.2RS-422485标准RS422485标准的全称为 TIA/EIA422B和 TIAEIA485串通讯标准。RS422485标准与RS232标准不一样,数据信号采用差分传输方式( Differential Driver Mode),也称作平衡传输。由」RS422485准在电气特性全非常相,在传输方式上有所区别:为但」理解,下面将主要介绍应用比较普遍的RS-485标准,并简单介绍RS422标准与RS-485标准的区别RS-485标准电子工业协会(EA)于1983年制订并发布RS-485标准,并经通讯工业协会(1A)修订后命名为TIA/EIA-485-A,习惯地称之为RS-485标准RS-485标准是为弥补RS-232通信距离短、速率低等缺点而产生的。RS-485标准只规定了平衡发送器和接收器的电特性,而没有规定接插件、传输电缆和应用层通信协议。RS485标准与RS232不一样,数据信号采用差分传输方式( Differential Driver Mode)也称作平衡传输,它使用一对双绞线,将其中一线定义为A,另一线定义为B,如图1-1所小对必22是可是坐图1-1RS-485发送器的示意图通常情况下,发送发送器A、B之间的正电平在+2~+6V,是一个逻辑状态;负电平在-6V,是另一个逻辑状态。另有一个信号地C。在RS-485器件中,一般还有一个“使能”控制信号。“使能”信号用」控制发送发送器与传翰线的切断与连接,当“使能”端起作用广州周立功单片机发展有限公司Te:(020)387309773873097Fnx:38730925htp/www.Zigmcu.com时,发送发送器处于高阻状态,称作“第三态”,它是有别于逻辑“1”与“0”的第三和状对」接收发送器,也作出与发送发送器相对的规定,收、发端通过平衡双绞线将A-A与B-B对应相连。当在接收端A-B之间有大于+200mV的电平时,输出为正逻辑电平;小于-200mⅤ时,输岀为负逻辑电平。在接收发送器的接收平衡线上,电平范围通常在200mV至6V之间。参见图1-2所小电压范围传输电压范围图1-2RS-485接收器的示意图定义逻辑1(正逻辑电平)为B>A的状态,逻辑0(负逻辑电平)为A>B的状态A、B之间的压差不小于200mV。TIA/EIA-485串行通讯标准的性能如表格12所示表格1-2 TIAEIA485通讯方式的性能规格传输模式平衡电缆长度@90Kbps4000ft(l200m)电缆长度aI0Mbps50ft(15m)数据传输速度10 Mbps最人差动输出±6V最小差动输出士1.5V接收器敏感度±0.2V发送器负载(欧姆)609最大发送器数量32单位负载最大接收器数量32单位负载RS-485标准的最大传输距离约为1219米,最大传输速率为10Mbps通常,RS-485网络采用平衡双绞线作为传输媒体。平衡双绞线的长度与传输速率成反比,只有在20kbps速率以下,才可能使用规定最长的电缆长度。只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。一般来说,15米长双绞线最大传输速率仅为 MBps注意:并不是所有的RS-485收发器都能够支持高达10Mbps的通讯速率。如果采用光电隔离方式,则通讯速率一般还会受到光电隔离器件响应速度的限制。RS-485网络采用直线拓朴结构,需要安裝2个终端匹配电阻,其阻值要求等于传输电缆的特性阻抗(一般取值灲1209)。在矩距离、或低波特率波数据传输时可不需终端匹配广州周立功单片机发展有限公司Tel:(020)3873097738730977Fax:38730925htp:/www.zlgmcu.com电阻,即一般在300米以下、19200bps不需终端匹配电阻。终端匹配电阻安装在RS485传输网络的两个端点,并联连接在AB引脚之间。RS-485标准通常被用作为一种相对经济、具有相当高噪声抑制、相对高的传输速率、传输距离远、宽共模范围的通信平台。冋时,RS-485电路具有控制方便、成本低廉等优点。在过去的20年吋间里,建议性标准RS-485作为种多点差分数据传输的电气规沱,被应用在许多不同的领域,作为数据传输链路。目前,在我国应用的现场网络中,RS-485半双工异步通信总线也是被各个研发机构广泛使用的数据通信总线。但是基于在RS-485总线上任一时刻只能存在一个主机的特点,它往往应用在集中控制枢纽与分散控制单元之间。RS-422标准RS-422标准的全称是“平衡电压数字接∏电路的电气特性”,它定义了接∏电路的电气特性。图1-3是典犁的RS422四线接口。实际上还有一根信号地线,共5根线通讯线1D2G一发送驱动器R一接收器net信号地一保护地或机箱地GWG一电源地图1-3RS-422标准的通讯接口由于RS42接收器采用高输入阻抗和发送器团此比RS232更强的驱动能力,放允许在相同传输线上连接多个接收节点,最多接10个节点。即一个主设备( Master,其余为从设备( Salvo),从设备之间不能通信,所以RS422支点对多点的双向通信。接收器输入阻抗为4k,故发端最大负载能力是10×4k+1009(终接电阻)。RS422四线接山由于采用单独的发送和接收通道,因此不必控制数据方向,各装置之间任何必须的信号交换均可以按软件方式( XON/ XOFF握手)或硬件式(一对单独的双绞线)实现。RS-422的最大传输距离为4000英尺(约1219米),最大传输速率为10Mbps。其平衡双绞线的长度与传输速率成反比,在20kbps速率以下,才可能达到最人传输距离。只有在很短的距离下才能获得最髙遽率传输。一股100米长的双绞线上所能获得的最大传输速率仅为1MbpsRS-422需要安装一个终接电阻,要求其阻值约等于传输电缆的特性阻抗(一般取值为120欧)。在短距离、或低波特率数据传输时可不安装终接电阻,即一般在300米以卜不安装终接电阻。终接电阻安装在传输电缆的最远端。TIAEIA-422串行通讯标准的性能如表格1-3所示:表格1-3 TIA/EIA-422通讯方式的性能规格传输模式平衡电缆长度@90Kbps4000ft(1200m)电缆长度@10Mbps50ft(15m)数据传输速度10 Mbps最大差动输出土10V广州周立功单片机发展有限公司Te:(020)387309773873097Fnx:38730925htp/www.Zigmcu.com最小差动输出接收器敏感度±0.2V发送器负载(欧姆)10092最大发送器数量1单位负载最大接收器数量10单位负载12RS485/RS-422芯片作为种常用的通讯接∏器件,RS485/RS-422芯片可以在许多半导体公司的“标准接口器件”栏日中“收发器”类元件中找到对应的型号:比如 Sipex公司(器件前缀为SP)、Maxim公司(器件前级为MAX)、T公司(器件前缀为SN)、 Intersil公司(器件前缀为ISL或LTC)等各大半导体公司。作为一个牛产接口器件的国际厂商,Sipe公司的许多型号RS485/RS-422片都可以与全球其他半导体厂商的RS-485/RS-422芯片直接代换使用,引脚完全兼容,且具有非常良好的性价比。下面,将主要讲解 Sipex公司RS-485/RS-422收发器芯片的性能参数、应用特点;并介绍在各实际应用场合中,如何选择适合的RS485/RS-422芯片表格1-4列出了比较常用的 Sipex公司RS-4221485芯片。表格14 Sipex公司的常用RS422/485芯片列表型号方式/电源额定电流速率‖待机电流|总线封装节点‖低功耗关断模式8 Pin pdipSP481E半双工50.910,0001±15kV发送器短路俣护8 Pin nsic低功耗关断模式8 Pin pdeSP483E半双工50.9±15kV速率限伺功能8 Pin nsoi8 Pin pdipSP485半双10910,000N/A|32‖发送器短路保护15kV8Pin SOIC低功耗关断模式8 Pin pdipSP481R‖半双工‖50.51,0000.5400+2kV发送器知路俣护8 Pin soic8Pin PDIpSP485R半双工‖50.51,0000.5400发送器短路俣护‖±2kV8 Pin soic8 Pin pdipSP490E全双工50.910,000n/A32发送器短路保护‖±15kV8 Pin soic14 Pin pdipSP491E‖全双工‖50.910,000N/A32‖发送器短路俣扩‖±15kV1 4 Pin soic8Pin PDiPSP490全双工50.95,00NA32发送器短路保护‖±2kV8 Pin soic1 4 Pin pdipSP491‖全双工50.95,000N32发送器短路俣护‖±2kV14 Pin Soic低功耗关断模式8 Pin pdipSP3481半双工3.310.000±2kV高速8Pin sOic广州周立功单片机发展有限公司Tel:(020)3873097738730977Fax:38730925htp:/www.zlgmcu.com低功耗关断模式8 Pin pdipSP3483半双工‖3325速率限制功能8 Pin Soic10MA∥发送器短路俱护8 Pin pdipSP3485半双工3310,000±2kV高速8 Pin nsic8 Pin pdipSP3490仝双工3.310.000NA32高速±2kV8 Pin soicSP3491全双13310,00032‖高速⊥2kv14 Pin pdiP14 Pin soic图1-4总结了 Sipex公司常用RS-485/RS-422芯片的命名规则;根据型号命名,用户可以比较容易地判断该型号芯片的特点与适用领域。图1-4 Sipex公司RS485/RS-422芯片的命名规则sipex公司SP 3 485EE NN:窄SOC封装P:塑料DP封装C:商业级0℃E:工业级-40标准器件E:增强ESD性能R:输入高阻抗广州周立功单片机发展有限公司Tel:(020)3873097738730977Fax:38730925htp:/www.zlgmcu.com1.1.1增强型低功耗半双工RS-485收发器-SP481ESP485E特点单一的+5V电源●低功耗 BiCMOS工艺制造●发送器/接收器可使能多分支结构( Mutli-Drop)配置低功耗关断模式(SP48lE)增强型ESD规范:±15kV人体放电模式( Human Body model±15 kVIEC10004-2气隙放电( Air Discharge)±& KVIEC1000-4-2接触放电( Contact Discharge)2芯片简介SP485E/SP481E芯片是由业内专业的通讯接口器件厂商 Sipex公司设计生产的ESD保护增强型RS-485收发器,能够直接替换通用的RS-485收发器。SP481E和SP485E是一系列半双工收发器,它们完全满足Rs485和RS422串行协议的要求,具有增强型FSD性能。增强的FSD使得SP48F和SP485可承受±15kV人体放电模式( Human Body Model)和ECl004-2接触放电模式( Contacy Discharge),这两个器件与 Sipex的SP481和SP485的管脚互相兼容,同时兼容工业标准规范。和之前的版本样,SP8E和SP485E承袭了Siex的 BiCMOS设计个艺。可实现低功耗操作,但不影响其它特性。它们完全符合RS45和RS422协议的要求,数据传输速率可高达10Mbps(带负载)。SP481E还包含低功耗关断模式3引脚说明RE FDE 3SP4855GND图1-5SP48lE和SP485E管脚配置(俯视图)管脚功能管脚#名称描述RO接收器输出。RE接收器输出使能(低电平有效)DE发送器输出使能(扃电平有效)DI发送器输入GND地连接。A发送器输出/接收器输入反相。B发送器输出/接收器输入反相。vc正电源电压(4.75VIEC1000-4-2气隙放电IEC10004-2直接接触放电人体放电模式已成为半导体最常用的ESD测试方法。该方法在 MIL-STD-883中被规定为 Method3015.7。这种ESD测试方法的前提是要模拟人体对静电能量进行存储并将其释放到某个集成电路。这个过程可通过图1-6所示的电路进行模拟。该方法用于在正常工作时(例如,IC被用」频率处理的制造应用中)对I承受ESD瞬变的能力进行测试。RDC电滨测试器件图16人体放电模式ESD测试电路IEC10042,以前称为IEC8012,通常用于设备和系统的ESD测试。对于系统厂商米说,由于系统本身要面对外部环境和人为状况,他们必须保证系统具有足够的LSD保拉能力。使用IEC10042法的前提是:当ESD用于设备(正常情况下允许被操作)的点和面测试时要求系统必须能够承受足够人的静电。如果ESD源直接跨按到连接器管脚时,收发器IC将接收太部分的ESD电流。IEC10004-2的测试电路见图1-7。IEC10004-2包含2种方法:气隙放电法和接触放电法。接蝕放电模式R电源测试器件旧10042要R5和RV兽加到330g图1-7IC10004-2ESD测试电路运用气隙放电法时,ESD电压直接加载到待测设备(EUT)。这样来模拟个被充电的人准备将电缆迕接到系统的后部,使用这种方法是为了在人接钽后面板前出现冲击电流。在人接触到系统之前,人身上的髙能量电压就通过一个弧形的通路释放到系统的后面板。不论是直接祥放或通过空气释放,这部分能量主要是放电电流而非电压。能量跟随气隙放电而变9