RS-485的多機通信方案探究

引言
在嵌入式系統中，多個(gè)孤立節點(diǎn)之間的通信越來(lái)越重要，尤其是物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)，多節點(diǎn)間通信已經(jīng)成為必不可少的功能。由此出現了許多通信手段，如RS-232、RS-485、CAN總線(xiàn)、ZigBee等，綜合考慮性能和成本，RS-485通信無(wú)疑是性?xún)r(jià)比最高的通信方式。因此探究高效、實(shí)用的多機通信方案具有重大的意義。

1 系統框圖
RS-485多機通信結構圖如圖1所示。若干個(gè)RS-485節點(diǎn)通過(guò)總線(xiàn)連接，由網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)輪詢(xún)訪(fǎng)問(wèn)索要數據，每個(gè)網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)可以動(dòng)態(tài)地配置IP地址，以便上位機可以通過(guò)以太網(wǎng)控制網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)，從而獲得每個(gè)RS-485終端節點(diǎn)的數據。圖1中C節點(diǎn)為控制節點(diǎn)，具有RS-485通信功能，T節點(diǎn)為網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)，除了RS-485功能外，還具有以太網(wǎng)功能，其作用就是將C節點(diǎn)的數據通過(guò)以太網(wǎng)功能傳送給上位機。

2 硬件設計
本文采用新唐科技公司的Cortex-M054探究RS-485多機通信協(xié)議。Cortex-M054有兩個(gè)UART，均可以配置成RS-485模式，此時(shí)Cortex-M054通過(guò)RTSX引腳自動(dòng)控制RS-485通信方向。
RS-485通過(guò)差分傳輸，A和B兩根信號線(xiàn)鉸鏈在一起來(lái)抵消各自的干擾。當A、B信號的電壓差大于200mV時(shí)，視為邏輯1；當B、A信號的電壓差大于200 mV時(shí)，視為邏輯0。
RS-485硬件原理圖如圖2所示。整套RS-485電路獨立供電，通過(guò)光電耦合器TLP781B+，與系統其他部件分開(kāi)，以此來(lái)隔離干擾。和CAN總線(xiàn)相同，在機群的兩端(第一個(gè)節點(diǎn)和最后一個(gè)節點(diǎn))，必須加上匹配電阻，吸收反射信號，大小為75 Ω左右。中間節點(diǎn)則不需要如此，因此留出了R1的位置，當節點(diǎn)位于機群兩端的時(shí)候，則焊接上R1，這種方式大大地增強了電路的靈活性。

考慮電路的安全性，添加了TVS管，從而達到抗雷擊的效果。熱敏電阻相當于自恢復的保險絲，當電流過(guò)大時(shí)，它的阻值會(huì )變大，起到保護電路的作用。