RS232實(shí)際就是把單片機(jī)或者ARM等的UART轉(zhuǎn)成RS232

1、RS232 實(shí)際就是把單片機(jī)或者ARM 等的 UART轉(zhuǎn)成 RS232 ，從而可以與PC 通訊，MAX232 就是實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能。RS485 實(shí)際就是把單片機(jī)或者ARM 等的 UART轉(zhuǎn)成 RS485 ，從而實(shí)現(xiàn)差分信號(hào)的長(zhǎng)距離傳輸。 MAX487就是實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能。S-232 與 RS-485都是 EIA （電子工業(yè)協(xié)會(huì)）定義的串行通信標(biāo)準(zhǔn)，目的在于保證不同廠家之間的產(chǎn)品相兼容。EIA 總共定義了三種串行通信標(biāo)準(zhǔn)RS-232 、RS-422與 RS-485 ，后者是前者的升級(jí)，彌補(bǔ)前者某方面的不足。RS-232 存在通信距離短，速率低的問(wèn)題，RS-422 和 RS-485通過(guò)采用非平衡傳輸將最大

2、傳輸距離提高的4000 英尺（約1219 米），最大傳輸速率提高到10Mbps 。RS-232 、RS-422與 RS-485 只定義了串行數(shù)據(jù)的傳輸接口，并未涉及插件、 電纜和協(xié)議，用戶(hù)可以在高層建立自己的通信協(xié)議。下表對(duì)比三大標(biāo)準(zhǔn)并列出了各自的電氣特性：標(biāo)準(zhǔn)RS-232RS-422RS-485傳輸方式單端差分差分節(jié)點(diǎn)數(shù)1 發(fā) 1收1發(fā)10收1發(fā)32收最大傳輸距離50 英尺（約 15M ）4000 英尺（約1219M ）4000 英尺（約 1219M ）最大波特率20kbps10Mbps10Mbps輸出差分電壓±5V- ±15V±2V- ±6V

3、7;2V- ±6V輸入差分電壓±3V- ±12V±200mV-± 6V±200mV-± 6V觸發(fā)電壓±3V±200mV±200mV輸出共模電壓-3V- +3V -1V- +3V輸入共模電壓-7V- +7V -7V- +12VRS232 是把 TTL 電平轉(zhuǎn)成 RS232 電平，故采用MAX232 ，可以讓單片機(jī)等的 UART接口與 PC 的 RS232 ，進(jìn)行通訊。RS485 是 TTL 電平轉(zhuǎn)成 RS485 電平，從而實(shí)現(xiàn)差分信號(hào)的長(zhǎng)距離傳輸。MAX487 就是實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能232用3條線(xiàn)，一個(gè)

4、發(fā)送一個(gè)接收。485用2條線(xiàn)，根據(jù)兩條線(xiàn)的電壓差作0 或 1一個(gè)差分方式，一個(gè)電平方式電平方式容易受線(xiàn)纜上的電阻影響較大，所以通信距離有限差分方式較小，通信距離較遠(yuǎn)MAX487的功能是在輸入時(shí)分別把兩條總線(xiàn)RA 和 RB 上面的來(lái)的差動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)變成單片機(jī)可以接收的單向0到 5V 的信號(hào)。當(dāng) A 比 B 高時(shí)，變成5V 高電平， A 比 B 低時(shí)變成0V 低電平。在 CPU 向總線(xiàn)輸出時(shí)，是把輸出高電平“ 1轉(zhuǎn)”為 RA 比 RB 高，是 RA 和 RB差動(dòng)輸出， 把輸出低電平 “0”轉(zhuǎn)成 A 比 B 低的差動(dòng)信號(hào)。 A 和 B 的電壓在 0 到 5V 范圍內(nèi)變化。用差動(dòng)信號(hào)傳數(shù)據(jù)的好處是抗共模干

5、擾性能強(qiáng)，因此可以傳送的距離大。另外由于485是半雙工傳輸，處于接受狀態(tài)時(shí)RA 和 RB 差動(dòng)輸出口處于 “高阻 ”狀態(tài)，使自己的信號(hào)不輸出，避免發(fā)生信號(hào)傳輸沖突。這樣就需要控制方向 （要么發(fā)送要么接收） 。MAX487 上面有兩個(gè)腳是用來(lái)控制自身的傳送方向的，把這兩個(gè)腳短路之后用0 或 1信號(hào)來(lái)控制它的方向。這個(gè)方向控制信號(hào)由單片機(jī)P1 口中的某一位P1_X 輸出 0或者 1來(lái)進(jìn)行控制。它的接口電路比較簡(jiǎn)單，和單片機(jī)有3 個(gè)接口， 分別是單片機(jī)的TXD （發(fā)送） ,RXD （接收）和 P1_X （方向控制） 。以下來(lái)自郭天祥電子網(wǎng)RS-485 總線(xiàn)通信系統(tǒng)的可靠性措施來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)更新時(shí)間： 2

6、008-11-13 9:21:36瀏覽次數(shù)： 51161 問(wèn)題的提出在工業(yè)控制及測(cè)量領(lǐng)域較為常用的網(wǎng)絡(luò)之一就是物理層采用RS-485 通信接口所組成的工控設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。這種通信接口可以十分方便地將許多設(shè)備組成一個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)。從目前解決單片機(jī)之間中長(zhǎng)距離通信的諸多方案分析來(lái)看，RS-485 總線(xiàn)通信模式由于具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、通信距離和數(shù)據(jù)傳輸速率適當(dāng)?shù)忍攸c(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于儀器儀表、智能化傳感器集散控制、樓宇控制、監(jiān)控報(bào)警等領(lǐng)域。但RS485總線(xiàn)存在自適應(yīng)、自保護(hù)功能脆弱等缺點(diǎn)，如不注意一些細(xì)節(jié)的處理，常出現(xiàn)通信失敗甚至系統(tǒng)癱瘓等故障，因此提高 RS-485 總線(xiàn)的運(yùn)行可靠性至關(guān)重要。2 硬件電路設(shè)

7、計(jì)中需注意的問(wèn)題2.1 電路基本原理某節(jié)點(diǎn)的硬件電路設(shè)計(jì)如圖1 所示，在該電路中，使用了一種RS-485 接口芯片SN75LBC184，它采用單一電源Vcc，電壓在 3 5.5 V 范圍內(nèi)都能正常工作。與普通的 RS-485 芯片相比，它不但能抗雷電的沖擊而且能承受高達(dá)8 kV 的靜電放電沖擊，片內(nèi)集成 4 個(gè)瞬時(shí)過(guò)壓保護(hù)管，可承受高達(dá)400 V 的瞬態(tài)脈沖電壓。因此，它能顯著提高防止雷電損壞器件的可靠性。對(duì)一些環(huán)境比較惡劣的現(xiàn)場(chǎng)，可直接與傳輸線(xiàn)相接而不需要任何外加保護(hù)元件。該芯片還有一個(gè)獨(dú)特的設(shè)計(jì)，當(dāng)輸入端開(kāi)路時(shí)，其輸出為高電平，這樣可保證接收器輸入端電纜有開(kāi)路故障時(shí)，不影響系統(tǒng)的正常工作。

8、另外，它的輸入阻抗為 RS485標(biāo)準(zhǔn)輸入阻抗的2 倍（ 24 k ），故可以在總線(xiàn)上連接64 個(gè)收發(fā)器。芯片內(nèi)部設(shè)計(jì)了限斜率驅(qū)動(dòng)，使輸出信號(hào)邊沿不會(huì)過(guò)陡，使傳輸線(xiàn)上不會(huì)產(chǎn)生過(guò)多的高頻分量，從而有效扼制電磁干擾。在圖1 中，四位一體的光電耦合器TLP521 讓單片機(jī)與 SN75LBC184之間完全沒(méi)有了電的聯(lián)系， 提高了工作的可靠性。 基本原理為：當(dāng)單片機(jī) P1.6=0 時(shí)，光電耦合器的發(fā)光二極管發(fā)光，光敏三極管導(dǎo)通，輸出高電壓（ 5 V ），選中RS485接口芯片的DE端，允許發(fā)送。當(dāng)單片機(jī)P1.6=1 時(shí)，光電耦合器的發(fā)光二極管不發(fā)光，光敏三極管不導(dǎo)通，輸出低電壓（0 V ），選中RS485

9、接口芯片的RE端，允許接收。SN75LBC184的 R端（接收端）和D 端（發(fā)送端）的原理與上述類(lèi)似。2.2 RS-485的 DE控制端設(shè)計(jì)在 RS-485 總線(xiàn)構(gòu)筑的半雙工通信系統(tǒng)中，在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中任一時(shí)刻只能有一個(gè)節(jié)點(diǎn)處于發(fā)送狀態(tài)并向總線(xiàn)發(fā)送數(shù)據(jù)，其他所有節(jié)點(diǎn)都必須處于接收狀態(tài)。如果有2 個(gè)節(jié)點(diǎn)或 2 個(gè)以上節(jié)點(diǎn)同時(shí)向總線(xiàn)發(fā)送數(shù)據(jù)，將會(huì)導(dǎo)致所有發(fā)送方的數(shù)據(jù)發(fā)送失敗。因此，在系統(tǒng)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)中，應(yīng)首先力求避免因異常情況而引起本節(jié)點(diǎn)向總線(xiàn)發(fā)送數(shù)據(jù)而導(dǎo)致總線(xiàn)數(shù)據(jù)沖突。以MCS51系列的單片機(jī)為例，因其在系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，I/O 口都輸出高電平， 如果把 I/O 口直接與 RS-485 接口芯片的驅(qū)

10、動(dòng)器使能端DE相連，會(huì)在 CPU復(fù)位期間使 DE為高，從而使本節(jié)點(diǎn)處于發(fā)送狀態(tài)。如果此時(shí)總線(xiàn)上有其他節(jié)點(diǎn)正在發(fā)送數(shù)據(jù)，則此次數(shù)據(jù)傳輸將被打斷而告失敗，甚至引起整個(gè)總線(xiàn)因某一節(jié)點(diǎn)的故障而通信阻塞，繼而影響整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行?？紤]到通信的穩(wěn)定性和可靠性，在每個(gè)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)中應(yīng)將控制 RS485總線(xiàn)接口芯片的發(fā)送引腳設(shè)計(jì)成DE端的反邏輯，即控制引腳為邏輯“ 1”時(shí)， DE端為“ 0”；控制引腳為邏輯“0”時(shí)， DE端為“ 1”。在圖 1 中 ,將 CPU的引腳 P1.6 通過(guò)光電耦合器驅(qū)動(dòng) DE端，這樣就可以使控制引腳為高或者異常復(fù)位時(shí)使 SN75LBC184始終處于接收狀態(tài)，從而從硬件上有效避免節(jié)點(diǎn)

11、因異常情況而對(duì)整個(gè)系統(tǒng)造成的影響。這就為整個(gè)系統(tǒng)的通信可靠奠定了基礎(chǔ)。此外，電路中還有1 片看門(mén)狗MAX813L，能在節(jié)點(diǎn)發(fā)生死循環(huán)或其他故障時(shí)，自動(dòng)復(fù)位程序，交出RS-485 總線(xiàn)控制權(quán)。這樣就保證整個(gè)系統(tǒng)不會(huì)因某一節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障而獨(dú)占總線(xiàn)，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)癱瘓。2.3避免總線(xiàn)沖突的設(shè)計(jì)當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)需要使用總線(xiàn)時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)總線(xiàn)通信可靠，在有數(shù)據(jù)需要發(fā)送的情況下先偵聽(tīng)總線(xiàn)。 在硬件接口上， 首先將 RS-485 接口芯片的數(shù)據(jù)接收引腳反相后接至CPU的中斷引腳INT0。在圖 1 中， INT0 是連至光電耦合器的輸出端。當(dāng)總線(xiàn)上有數(shù)據(jù)正在傳輸時(shí)， SN75LBC184的數(shù)據(jù)接收端（R 端）表現(xiàn)為變化的

12、高低電平，利用其產(chǎn)生的CPU下降沿中斷（也可采用查詢(xún)方式），能得知此時(shí)總線(xiàn)是否正“忙”，即總線(xiàn)上是否有節(jié)點(diǎn)正在通信。如果“空閑”，則可以得到對(duì)總線(xiàn)的使用權(quán)限，這樣就較好地解決了總線(xiàn)沖突的問(wèn)題。在此基礎(chǔ)上，還可以定義各種消息的優(yōu)先級(jí)，使高優(yōu)先級(jí)的消息得以?xún)?yōu)先發(fā)送，從而進(jìn)一步提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。采用這種工作方式后，系統(tǒng)中已經(jīng)沒(méi)有主、從節(jié)點(diǎn)之分，各個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)總線(xiàn)的使用權(quán)限是平等的，從而有效避免了個(gè)別節(jié)點(diǎn)通信負(fù)擔(dān)較重的情況。總線(xiàn)的利用率和系統(tǒng)的通信效率都得以大大提高，從而也使系統(tǒng)響應(yīng)的實(shí)時(shí)性得到改善，而且即使系統(tǒng)中個(gè)別節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障，也不會(huì)影響其他節(jié)點(diǎn)的正常通信和正常工作。這樣使得系統(tǒng)的“危險(xiǎn)”分散了，從某

13、種程度上來(lái)說(shuō)增強(qiáng)了系統(tǒng)的工作可靠性和穩(wěn)定性。2.4 RS-485輸出電路部分的設(shè)計(jì)在圖 1 中， VD1 VD4為信號(hào)限幅二極管 , 其穩(wěn)壓值應(yīng)保證符合 RS-485 標(biāo)準(zhǔn)， VD1 和 VD3取 12 V,VD2 和 VD4取 7 V, 以保證將信號(hào)幅度限定在 -7 +12 V 之間，進(jìn)一步提高抗過(guò)壓的能力。考慮到線(xiàn)路的特殊情況（如某一節(jié)點(diǎn)的 RS-485 芯片被擊穿短路），為防止總線(xiàn)中其他分機(jī)的通信受到影響， 在 SN75LBC184的信號(hào)輸出端串聯(lián)了 2 個(gè) 20 的電阻 R1和 R2，這樣本機(jī)的硬件故障就不會(huì)使整個(gè)總線(xiàn)的通信受到影響。 在應(yīng)用系統(tǒng)工程的現(xiàn)場(chǎng)施工中，由于通信載體是雙絞線(xiàn)，

14、它的特性阻抗為 120 左右，所以線(xiàn)路設(shè)計(jì)時(shí)，在 RS485網(wǎng)絡(luò)傳輸線(xiàn)的始端和末端應(yīng)各接 1 個(gè) 120 的匹配電阻（如圖 1 中的 R3），以減少線(xiàn)路上傳輸信號(hào)的反射。2.5 系統(tǒng)的電源選擇對(duì)于由單片機(jī)結(jié)合RS-485 組建的測(cè)控網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)優(yōu)先采用各節(jié)點(diǎn)獨(dú)立供電的方案，同時(shí)電源線(xiàn)不能與 RS-485 信號(hào)線(xiàn)共用同一股多芯電纜。 RS-485 信號(hào)線(xiàn)宜選用截面積 0.75 mm2 以上的雙絞線(xiàn)而不是平直線(xiàn) , 并且選用線(xiàn)性電源 TL750L05 比選用開(kāi)關(guān)電源更合適。 TL750L05 必須有輸出電容，若沒(méi)有輸出電容，則其輸出端的電壓為鋸齒波形狀，鋸齒波的上升沿隨輸入電壓變化而變化，加輸出電容后

15、，可以抑制該現(xiàn)象。3 軟件的編程SN75LBC184在接收方式時(shí)，A、B 為輸入， R 為輸出；在發(fā)送方式時(shí)，D為輸入， A、B 為輸出。當(dāng)傳送方向改變一次后，如果輸入未變化，則此時(shí)輸出為隨機(jī)狀態(tài)，直至輸入狀態(tài)變化一次，輸出狀態(tài)才確定。顯然，在由發(fā)送方式轉(zhuǎn)入接收方式后，如果A、 B狀態(tài)變化前，R 為低電平，在第一個(gè)數(shù)據(jù)起始位時(shí)，R 仍為低電平， CPU認(rèn)為此時(shí)無(wú)起始位，直到出現(xiàn)第一個(gè)下降沿，CPU才開(kāi)始接收第一個(gè)數(shù)據(jù)，這將導(dǎo)致接收錯(cuò)誤。由接收方式轉(zhuǎn)入發(fā)送方式后，D變化前， 若 A 與 B 之間為低電壓， 發(fā)送第一個(gè)數(shù)據(jù)起始位時(shí)，A 與 B 之間仍為低電壓，A、B 引腳無(wú)起始位，同樣會(huì)導(dǎo)致發(fā)送錯(cuò)

16、誤?？朔@種后果的方案是：主機(jī)連續(xù)發(fā)送兩個(gè)同步字，同步字要包含多次邊沿變化( 如 55H ， 0AAH)，并發(fā)送兩次 ( 第一次可能接收錯(cuò)誤而忽略)，接收端收到同步字后，就可以傳送數(shù)據(jù)了，從而保證正確通信。為了更可靠地工作，在RS485總線(xiàn)狀態(tài)切換時(shí)需要適當(dāng)延時(shí)，再進(jìn)行數(shù)據(jù)的收發(fā)。具體的做法是在數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)下，先將控制端置“1”，延時(shí) 0.5 ms 左右的時(shí)間，再發(fā)送有效數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)發(fā)送結(jié)束后，再延時(shí)0.5 ms，將控制端置“0”。這樣的處理會(huì)使總線(xiàn)在狀態(tài)切換時(shí)，有一個(gè)穩(wěn)定的工作過(guò)程。數(shù)據(jù)通信程序基本流程圖如圖2 所示。單片機(jī)通信節(jié)點(diǎn)的程序基本上可以分為6 個(gè)主要部分，分別為預(yù)定義部分、初始化部

17、分、主程序部分、設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)部分、幀接收部分和幀發(fā)送部分。預(yù)定義部分主要定義了通信中使用的握手信號(hào)，用于保存設(shè)備信息的緩沖區(qū)和保存本節(jié)點(diǎn)設(shè)備號(hào)的變量。設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)部分應(yīng)能在程序初始化后，當(dāng)硬件發(fā)生故障時(shí)，作出相應(yīng)的反應(yīng)。主程序部分應(yīng)能接收命令幀，并根據(jù)命令內(nèi)容作出相應(yīng)的回應(yīng)。為縮短篇幅，這里僅給出主程序部分的代碼。如下所示：/*主程序流程*/while(1) / 主循環(huán)if(recv_cmd(&type)=0) /發(fā)生幀錯(cuò)誤或幀地址與本機(jī)/ 地址不符，丟棄當(dāng)前幀后返回continue;switch(type) case _ACTIVE_:/ 主機(jī)詢(xún)問(wèn)從機(jī)是否存在send_data(_OK_, 0,dbuf);/發(fā)送應(yīng)答信息break;case _GETDATA_:len = strlen(dbuf);send_data(_STATUS_, len,dbuf);/發(fā)送狀態(tài)信息break;default:break;/ 命令類(lèi)型錯(cuò)誤，丟棄當(dāng)前幀后返回4 結(jié)論RS-485 由于使用了差分電平傳輸信號(hào)，傳輸距