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终于讲透了,史上最详细的RS485自动收发电路你一定要掌握

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风男人1984 显示全部楼层 发表于 2022-1-12 12:05:38 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题
摘要:关于485通讯大家肯定不陌生,那么你会设计一个485电路而且能自带收发功能的吗?或者还是直接随便找一个电路甚至不管其中的原理就用上了。485通信一般离不了单片机控制,所以一般单片机尤其是STM32单片机之类的开发板上面都有RS485通信模块,因为485通讯只需要你的MCU有串口就可以了。
下面再某宝上找了几款STM32开发板上面关于485通信模块的电路图,发现有几家竟然电路图一模一样,而且画法也一模一样。


  • 原子哥
  • 硬石
  • 普中
  • 洋桃
  • 安富莱
  • 野火






可以发现,485通讯模块大家普遍用的只有两种芯片,SP3485和MAX485,而且原理图画的都差不多。
1、传统RS485电路

不管是SP3485还是MAX485它们电路都是一样的。

先说一下原理:因为单片机通信一般是TTL电平,而我们的外接设备如果是485设备,通信的电平就是485电平,这两者的电平是不一样的,所以两者不能直接相接一起。中间需要一个电平转换的芯片来协商一下,所以就有了我们的485芯片。因为485通信是半双工的,就是发送数据的时候不能同时接收数据,所以我们又把485芯片叫做半双工收发器。而SP3485芯片就是一款非常经典的低功耗半双工收发器,满足RS-485串行协议要求。
然后这款芯片的引脚定义如下:


  • RO 一 接收器输出
  • RE 一 接收器输出使能(低电平有效)
  • DE — 驱动器输出使能(高电平有效)
  • DI 一 驱动器输入
  • GND 一 连接地
  • A — 驱动器输出/接收器输入(同相)
  • B — 驱动器输出/接收器输入(反相)
  • VCC —芯片供电
现在你可能有疑问?这个引脚怎么叫做接收器也叫输出器啊?还真人这么问。一般在485设备的数据向MCU发送时我们把芯片叫做接收器,因为它接收了外界的数据。在MCU向485设备发送数据时我们把芯片叫做驱动器,因为这时候像是我们驱动了芯片让它向外发送数据。
SP3485的驱动器输出是差分输出,空载时输出电压的大小为0V~+3.3V。SP3485有一根使能控制线(高电平有效)。DE上的逻辑高电平(1)将使能驱动器的差分输出。
SP3485接收器的输入是差分输入,接收器的输入电阻通常为15K。如果RE为低,接收器使能,反之接收器禁止。
这样就得到了一个结论

  • ED: 1 发送使能;0发送禁止
  • RE: 0 接收使能;1接收禁止
因此,我们一般将ED和RE接在一起,单片机MCU向外发送数据时,将USART_EN置位1,单片机MCU接收外界送数据时,将USART_EN置位0,即可。
当然我们在写程序时候,就相对会比较麻烦,因为我们要在接收和发送时将USART_EN引脚置位不同的电平。

那么有没有一种可以自动收发功能的电路呢?
答案是有的,只要我们在这个电路的基础上加一个三极管就可以解决了。
2、自动切换收发的RS485电路


大家看我们在前面电路的基础上加了一个经典的三极管开关电路。电阻R6、电阻R7和NPN三极管Q1组成一个典型的三极管开关电路。R7是限流电阻,最好选择4.7K,也可以选择10K。R6是上拉电阻,可以选择4.7K或者10K。
学过模电大家知道,NPN三极管,高电平导通。当TX高电平,三极管导通,RE和DE引脚接地,进入接收模式。当TX低电平,三极管截止,RE和DE引脚接高电平,进入发送模式。
疑问?

DI引脚本来是接TX的,现在直接接地了,那岂不是发送的数据都是0?可以正常工作吗?
答:当然可以!
发送数据过程

发送数据,用的是单片机的TX引脚,也就是说,在TX引脚上表现数据。要发送数据0x32,写成二进制就是0x00110010,TXD引脚上就会依次的用高低电平体现1和0。
当TX发送0时,三极管不导通,DE接高电平,进入发送模式,485芯片会把DI上的电平反应到AB引脚上输出,因为DI已经接地,所以AB引脚会传输0。所以,当TXD发送0时,AB引脚发送0。
当TX发送1时,三极管导通,RE接低电平,进入接收模式,485芯片的AB引脚进入高阻状态,因为R3把A拉高,R2把B拉低,所以,AB传输的是1。所以,当TXD发送1时,AB引脚发送1。
一句话:TXD发1,AB就发1;TXD发0,AB就发0
接收数据过程

接收数据,用的是单片机引脚RX,在RXD引脚上表现数据。在接收数据的过程中,TX引脚是一直保持高电平的,当TXD是高电平时,RE是低电平,正好变成了接收状态,然后485芯片的RO引脚(也就是接RX的引脚)就会接收AB传输过来的数据。
怎么样神奇吧
那么有没有一款芯片可以自带自动切换收发功能的呢?答案是有的。
3、自动切换方向芯片-MAX13487

为了克服软件参与的方向控制不确定性,美信公司发布了宣称首款支持芯片自动换向的RS485芯片—MAX13487。

对比其他的RS485芯片,MAX16487的RE引脚有两个用处

  • RE为低电平时,打开RO方向的接收数据。
  • RE为高电平时,芯片进入自动方向切换模式。

我们将RE连接高电平,即自动换向模式。

对应的原理图就是下面这样:

直接将PIN2和PIN3接到VCC即可实现自动收发功能。而且MAX13487E还要便宜一些。


那么如果现在然你设计一个485电路,你会采取那种方案呢?

来源:https://blog.caogenba.net/qq_39400113/article/details/122387133
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