RS-485 接口芯片介紹及應用中的有關(guān)問(wèn)題

RS-485接口芯片已廣泛應用于工業(yè)控制、儀器、儀表、多媒體網(wǎng)絡(luò )、機電一體化產(chǎn)品等諸多領(lǐng)域?？捎糜赗S-485接口的芯片種類(lèi)也越來(lái)越多。如何在種類(lèi)繁多的接口芯片中找到最合適的芯片，是擺在每一個(gè)使用者面前的一個(gè)問(wèn)題。RS-485接口在不同的使用場(chǎng)合，對芯片的要求和使用方法也有所不同。使用者在芯片的選型電路的設計上應考慮哪些因素，由于某些芯片的固有特性，通信中有些故障甚至還需要在軟件上作相應調整，如此等等。希望本文對解決RS-485接口的某些常見(jiàn)問(wèn)題有所幫助。

1RS-485接口標準

傳輸方式：差分

傳輸介質(zhì)：雙絞線(xiàn)

標準節點(diǎn)數：32

最遠通信距離：1200m共模電壓最大、最小值：+12V；-7V

差分輸入范圍：-7V～+12V

接收器輸入靈敏度：±200mV

接收器輸入阻抗：≥12kΩ

2節點(diǎn)數及半雙工和全雙工通信

2.1節點(diǎn)數

所謂節點(diǎn)數，即每個(gè)RS-485接口芯片的驅動(dòng)器能驅動(dòng)多少個(gè)標準RS-485負載。

根據規定，標準RS-485接口的輸入阻抗為≥12kΩ，相應的標準驅動(dòng)節點(diǎn)數為32。

為適應更多節點(diǎn)的通信場(chǎng)合，有些芯片的輸入阻抗設計成1/2負載（≥24kΩ）、1/4

負載（≥48kΩ）甚至1/8負載（≥96kΩ），相應的節點(diǎn)數可增加到64、128和

256。表1為一些常見(jiàn)芯片的節點(diǎn)數。

表1節點(diǎn)數

型號

32

SN75176，SN75276，SN75179，SN75180，MAX485，MAX488，MAX490

64

SN75LBC184

128

MAX487，MAX1487

256

MAX1482，MAX1483，MAX3080～MAX3089

2.2半雙工和全雙工

RS-485接口可連接成半雙工和全雙工兩種通信方式。半雙工通信的芯片有

SN75176、SN75276、SN75LBC184、MAX485、MAX1487、MAX3082、

MAX1483等；全雙工通信的芯片有SN75179、SN75180、MAX488~MAX491、

MAX1482等。

3應用中的常見(jiàn)問(wèn)題

3.1抗雷擊和抗靜電沖擊

RS-485接口芯片在使用、焊接或設備的運輸途中都有可能受到靜電的沖擊而損壞。在傳輸線(xiàn)架設于戶(hù)外的使用場(chǎng)合，接口芯片乃至整個(gè)系統還有可能遭致雷電的襲擊。選用抗靜電或抗雷擊的芯片可有效避免此類(lèi)損失，常見(jiàn)的芯片有MAX485E、MAX487E、MAX1487E等。特別值得一提的是SN75LBC184，它不但能抗雷電的沖擊而且能承受高達8kV的靜電放電沖擊，是目前市場(chǎng)上不可多得的一款產(chǎn)品。

3.2限斜率驅動(dòng)

由于信號在傳輸過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生電磁干擾和終端反射，使有效信號和無(wú)效信號在傳輸線(xiàn)上相互迭加，嚴重時(shí)會(huì )使通信無(wú)法正常進(jìn)行。MAX487、SN75LBC184等都已解決了這個(gè)問(wèn)題。

3.3故障保護

故障保護技術(shù)是近兩年產(chǎn)生的，一些新的RS-485芯片都采用了此項技術(shù)，如SN75276、MAX3080~MAX3089。什么是故障保護，為什么要有故障保護，如果沒(méi)有故障保護會(huì )產(chǎn)生什么后果？

眾所周知，RS-485接口采用的是一種差分傳輸方式，各節點(diǎn)之間的通信都是通過(guò)一對（半雙工）或兩對（全雙工）雙絞線(xiàn)作為傳輸介質(zhì)。根據RS-485的標準規定，接收器的接收靈敏度為±200mV，即接收端的差分電壓大于、等于+200mV時(shí)，接收器輸出為高電平；小于、等于-200mV時(shí)，接收器輸出為低電平；介于±200mV之間時(shí)，接收器輸出為不確定狀態(tài)。在總線(xiàn)空閑即傳輸線(xiàn)上所有節點(diǎn)都為接收狀態(tài)以及在傳輸線(xiàn)開(kāi)路或短路故障時(shí)，若不采取特殊措施，則接收器可能輸出高電平也可能輸出低電平。一旦某個(gè)節點(diǎn)的接收器產(chǎn)生低電平就會(huì )使串行接收器（UART）找不到起始位，從而引起通信異常，解決此類(lèi)問(wèn)題的方法有兩種：

（1）使用帶故障保護的芯片，它會(huì )在總線(xiàn)開(kāi)路、短路和空閑情況下，使接收器的輸出為高電平。確?？偩€(xiàn)空閑、短路時(shí)接收器輸出高電平是由改變接收器輸入門(mén)限來(lái)實(shí)現的。例如，MAX3080～MAX3089輸入靈敏度為-50mV/-200mV，即差分接收器輸入電壓UA－B≥-50mV時(shí)，接收器輸出邏輯高電平；如果UA－B≤-200mV，則輸出邏輯低電平。當接收器輸入端總線(xiàn)短路或總線(xiàn)上所有發(fā)送器被禁止時(shí)，接收器差分輸入端為0V，從而使接收器輸出高電平。同理，SN75276的靈敏度為0mV/-300mV，因而達到故障保護的目的。

（2）若使用不帶故障保護的芯片，如SN75176、MAX1487等時(shí)，可在軟件上作一些處理，從而避免通信異常。即在進(jìn)入正常的數據通信之前，由主機預先將總線(xiàn)驅動(dòng)為大于+200mV，并保持一段時(shí)間，使所有節點(diǎn)的接收器產(chǎn)生高電平輸出。這樣，在發(fā)出有效數據時(shí)，所有接收器能夠正確地接收到起始位，進(jìn)而接收到完整的數據。

3.4光電隔離

在某些工業(yè)控制領(lǐng)域，由于現場(chǎng)情況十分復雜，各個(gè)節點(diǎn)之間存在很高的共模電壓。雖然RS-485接口采用的是差分傳輸方式，具有一定的抗共模干擾的能力，但當共模電壓超過(guò)RS-485接收器的極限接收電壓，即大于+12V或小于－7V時(shí)，接收器就再也無(wú)法正常工作了，嚴重時(shí)甚至會(huì )燒毀芯片和儀器設備。解決此類(lèi)問(wèn)題的方法是通過(guò)DC-DC將系統電源和RS-485收發(fā)器的電源隔離；通過(guò)光耦將信號隔離，徹底消除共模電壓的影響。實(shí)現此方案的途徑可分為：

（1）用光耦、帶隔離的DC-DC、RS-485芯片構筑電路；

（2）使用二次集成芯片，如PS1480、MAX1480等。



以上主要介紹在不同場(chǎng)合如何選擇合適的RS-485接口芯片，和可能碰到的有關(guān)問(wèn)題的解決方法，從而避免通信異常。至于其它諸如終端匹配、傳輸線(xiàn)的選擇和屏蔽、通信速率的選擇等等，在一些相關(guān)資料中都能找到答案，這里就不再介紹了。