RS485接口芯片原理、選型、典型應(yīng)用

1  引言

RS485（Recommended Standard 485）是由美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA）于1983年制定的串行通信標(biāo)準(zhǔn)。它定義了一種差分信號(hào)傳輸?shù)碾姎馓匦裕С侄帱c(diǎn)通信和長(zhǎng)距離數(shù)據(jù)傳輸，是工業(yè)環(huán)境中最常用的串行通信接口之一。

在當(dāng)今的工業(yè)自動(dòng)化與通信技術(shù)領(lǐng)域，RS485接口憑借其卓越的性能與高度的穩(wěn)定性，已然成為不可或缺的一部分。RS485聯(lián)網(wǎng)通信接口作為一種典型的串行差分通訊方式，廣泛應(yīng)用于儀器儀表、工業(yè)控制、機(jī)電一體化產(chǎn)品、多媒體網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域。然而，在實(shí)際操作過(guò)程中，RS485通訊傳輸線經(jīng)常暴露在戶外環(huán)境下，易受到雷電浪涌過(guò)電壓或靜電電磁干擾的困擾。

本文旨在提供一份詳盡的RS485接口電路設(shè)計(jì)指南，內(nèi)容涵蓋基本概念的解析、硬件層面的具體實(shí)現(xiàn)，以及電路保護(hù)與PCB布局的關(guān)鍵要點(diǎn)。

2  基本概念的解析

2.1  基礎(chǔ)理論

1）物理接口：RS232、RS485、RS422是物理接口標(biāo)準(zhǔn)，而不是通信協(xié)議；

2）接口定義：RS485、RS422 DB9接口引腳定義為：

a）發(fā)射正極（TX+）；

b）發(fā)射負(fù)極（TX−）；

c）接收正極（RX+）；

d）接收負(fù)極（TX−）；

e）信號(hào)地（GND）。

3）差分信號(hào)傳輸：RS485、RS422在RS232的基礎(chǔ)上，將TX分為了TX+和TX−，將RX分為了RX+和RX−，實(shí)現(xiàn)了差分的傳輸方式。差分信號(hào)的傳輸有效地抑制了來(lái)自電源等因素的共模干擾，有效地提高了數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性。

4）五線制：RS485、RS422采用發(fā)送正極（TX+）、發(fā)射負(fù)極（TX−）、接收正極（RX+）、接收負(fù)極（RX−）、地線（GND）五根線。

5）RS422屬于全雙工通信模式，可以同時(shí)收發(fā)數(shù)據(jù)。

6）RS485是RS422的半雙工版本，具有以下特性：

a）半雙工通信：可以收發(fā)數(shù)據(jù)，但是不能同時(shí)進(jìn)行；

b）三線制：RS485采用發(fā)射/接收差分信號(hào)正極（A）和發(fā)射/接收差分信號(hào)負(fù)極（B）和地線

（GND）三根線。

2.2  RS485通信詳解

RS485，這一在工業(yè)自動(dòng)化和通信領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的接口標(biāo)準(zhǔn)，采用平衡發(fā)送和差分接收的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。它具備出色的穩(wěn)定性、長(zhǎng)距離傳輸能力以及支持多點(diǎn)通信的特性。了解其通信基礎(chǔ)對(duì)于電路設(shè)計(jì)而言至關(guān)重要。RS485是一種半雙工通信協(xié)議，允許多個(gè)設(shè)備在同一條線上進(jìn)行通信，但需注意，同一時(shí)刻只能進(jìn)行發(fā)送或接收操作。其傳輸距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強(qiáng)以及高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，使得它在通信領(lǐng)域具有顯著優(yōu)勢(shì)。接下來(lái)，我們深入探討RS485的電氣特性。

在RS485通信中，A和B兩條線上的電壓差被用來(lái)表示二進(jìn)制數(shù)據(jù)。當(dāng)電壓差超過(guò)200mV時(shí)，邏輯電平被判定為1；而電壓差小于200mV時(shí)，則判定為0。為了確保信號(hào)的完整性和穩(wěn)定性，總線的首尾兩端通常會(huì)各接一個(gè)120Ω的終端電阻進(jìn)行阻抗匹配。此外，我們還將RS485與RS232進(jìn)行對(duì)比。相比之下，RS485在抗干擾能力和傳輸距離上表現(xiàn)出更強(qiáng)的性能。RS232更適合短距離通信，而RS485則更適用于長(zhǎng)距離和高可靠性要求的通信環(huán)境。

2.3  RS485硬件電路設(shè)計(jì)

要實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠的RS485通信，合理的硬件電路設(shè)計(jì)至關(guān)重要。設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須綜合考慮電路的電氣特性、信號(hào)完整性以及必要的安全保護(hù)措施。

1）非隔離型電路設(shè)計(jì)在非隔離型RS485電路中，B端直接接地，而A端則通過(guò)上拉電阻維持高電平狀態(tài)。發(fā)送和接收使能分別由DE和RE(———)引腳控制，這些引腳通過(guò)IO口進(jìn)行邏輯控制，從而實(shí)現(xiàn)在半雙工模式下的數(shù)據(jù)通信；

2）自動(dòng)收發(fā)電路設(shè)計(jì)為了進(jìn)一步提高通信效率，某些應(yīng)用場(chǎng)合會(huì)采用自動(dòng)收發(fā)電路。這種設(shè)計(jì)在普通485電路的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)晶體管控制使能引腳，使得數(shù)據(jù)發(fā)送和接收能夠自動(dòng)切換。在接收數(shù)據(jù)時(shí)，RS485_TX引腳保持高電平，并通過(guò)晶體管將RE(———)和DE引腳下拉至地線，以啟用接收功能。

3）為了確保RS485接口的安全性和穩(wěn)定性，還需要考慮防雷和保護(hù)措施的設(shè)計(jì)。這些措施旨在防止雷電等過(guò)電壓對(duì)接口和通信線路造成損害，從而保障通信系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。在工業(yè)應(yīng)用中，RS485接口常常會(huì)面臨雷擊和浪涌等電磁干擾的挑戰(zhàn)。因此，在電路設(shè)計(jì)階段就必須考慮采取相應(yīng)的防護(hù)措施。這些措施包括但不限于使用共模電感來(lái)衰減共模噪聲、利用電容來(lái)隔開(kāi)接口地與數(shù)字地以減少地回路干擾。此外，為了進(jìn)一步增強(qiáng)電路的耐壓能力，可以在信號(hào)線上加裝TVS管和自恢復(fù)保險(xiǎn)絲，以實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)壓和浪涌的有效保護(hù)。在極高風(fēng)險(xiǎn)的環(huán)境中，甚至可以考慮引入6KV及以上的防雷擊保護(hù)電路設(shè)計(jì)，以確保RS485接口在惡劣條件下的穩(wěn)定性和可靠性。

4）PCB設(shè)計(jì)對(duì)RS485接口電路性能的提升至關(guān)重要。通過(guò)合理的布局和布線，可以顯著增強(qiáng)信號(hào)的完整性和抗干擾性。在具體設(shè)計(jì)時(shí)，需要關(guān)注幾個(gè)關(guān)鍵方面。首先，選用適當(dāng)?shù)男盘?hào)線并確保其布線合理，以減少信號(hào)延遲。其次，利用共模電感和濾波元件來(lái)抑制共模干擾，并進(jìn)一步提高抗干擾能力。此外，選擇適合的收發(fā)器芯片也是不可或缺的，它們負(fù)責(zé)將TTL/CMOS邏輯電平轉(zhuǎn)換為RS485差分信號(hào)。同時(shí)，還需注意偏置和終端電阻的配置，以確保信號(hào)質(zhì)量的穩(wěn)定。RS485接口設(shè)計(jì)并非僅關(guān)注電氣特性，還需綜合考慮電磁兼容性、可靠性和安全性等多個(gè)因素。在EMC設(shè)計(jì)方面，應(yīng)保證良好的接地，注意電源和信號(hào)線的分離，以減少交叉干擾。同時(shí)，增加濾波和退耦電容也是提高電路抗干擾能力的重要手段。此外，根據(jù)應(yīng)用需求設(shè)計(jì)控制邏輯電路或使用MCU控制發(fā)送使能信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)或手動(dòng)的收發(fā)切換。對(duì)于自動(dòng)收發(fā)電路設(shè)計(jì)，可能需要更復(fù)雜的邏輯來(lái)自動(dòng)管理發(fā)送和接收狀態(tài)。

2.4  RS485 I/O驅(qū)動(dòng)能力

物理?xiàng)l件下一條485總線上節(jié)點(diǎn)數(shù)量是有上限的。一條485總線上節(jié)點(diǎn)數(shù)量的限制條件是：有源驅(qū)動(dòng)器的總電流負(fù)載，RS485總線負(fù)載電阻R_load不能大于375Ω。通常是用單位負(fù)載來(lái)衡量RS485總線驅(qū)動(dòng)能力的，單位負(fù)載的定義則是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的RS485總線接收器的輸入阻抗（12KΩ）來(lái)定義的，標(biāo)準(zhǔn)的RS485總線能夠驅(qū)動(dòng)32個(gè)單位負(fù)載（即32個(gè)12KΩ并聯(lián)）。為了能讓一條總線上掛載更多的設(shè)備，一些RS485接收器的輸入阻抗為48KΩ（1/4 unit load）或者是96KΩ（1/8 unit load），那么相應(yīng)的總線可掛接的節(jié)點(diǎn)數(shù)分別為128個(gè)和256個(gè)。另外，不同輸入阻抗的RS485接收器可以連接在一起，只要保證并聯(lián)輸入阻抗不能超過(guò)32個(gè)單位負(fù)載（即總線負(fù)載R_load ≤ 375Ω），通訊環(huán)境不好的情況下需要在最終端設(shè)備掛載終端電阻 120 Ω，用來(lái)改善總線上的匹配電阻。

2.5  RS485 I/O傳輸方向的使能

由于RS485為半雙工通信，當(dāng)主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)沿著雙絞線傳輸至從機(jī)的差分接收電路。當(dāng)從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)沿著雙絞線傳輸至主機(jī)的差分電路。所有的數(shù)據(jù)均是差分傳輸并且傳輸介質(zhì)僅為一條雙絞線，所以在同一時(shí)間內(nèi)數(shù)據(jù)只會(huì)流經(jīng)一個(gè)方向。

通信IC芯片上有兩個(gè)使能腳RE(———)和DE。RE(———)：Receiver Output Enable 接收器使能，DE：Driver Output Enable，驅(qū)動(dòng)輸出使能。

當(dāng)兩個(gè)使能腳并聯(lián)時(shí)，可以只通過(guò)一個(gè)IO來(lái)控制數(shù)據(jù)的傳輸方向（RE(———)為低使能，DE為高使能）。當(dāng)兩個(gè)使能腳分別控制時(shí)（DE=1，RE(———)=0），這樣可以實(shí)現(xiàn)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的閉環(huán)，常見(jiàn)于主機(jī)設(shè)備。可以實(shí)現(xiàn)收發(fā)器以及布線的自診斷，通過(guò)接收到的報(bào)文與發(fā)送出去的報(bào)文比較，診斷出芯片焊接，收發(fā)器是否損壞或者斷路，以及布線是否存在短路故障。

2.6  RS485線纜

在一般場(chǎng)合采用普通的雙絞線就可以，在要求比較高的環(huán)境下可以采用帶屏蔽層的同軸電纜。在使用RS485接口時(shí)，對(duì)于特定的傳輸線路，從RS485接口到負(fù)載其數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸所允許的最大電纜長(zhǎng)度與信號(hào)傳輸?shù)牟ㄌ芈食煞幢?，這個(gè)長(zhǎng)度數(shù)據(jù)主要是受信號(hào)失真及噪聲等影響所影響。

理論上RS485的最長(zhǎng)傳輸距離能達(dá)到1200米，但在實(shí)際應(yīng)用中傳輸?shù)木嚯x要比1200米短，具體能傳輸多遠(yuǎn)視周?chē)h(huán)境而定。在傳輸過(guò)程中可以采用增加中繼的方法對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，最多可以加八個(gè)中繼，也就是說(shuō)理論上RS485的最大傳輸距離可以達(dá)到9.6公里。如果真需要長(zhǎng)距離傳輸，可以采用光纖為傳播介質(zhì)，收發(fā)兩端各加一個(gè)光電轉(zhuǎn)換器，多模光纖的傳輸距離是5 ~ 10公里，而采用單模光纖可達(dá)50公里的傳播距離。

3  RS485接口芯片在工業(yè)控制領(lǐng)域的應(yīng)用

RS485接口具有良好的抗噪聲干擾性，長(zhǎng)的傳輸距離和多站能力等上述優(yōu)點(diǎn)使其成為首選的串行接口，且RS485可帶多個(gè)負(fù)載，只要對(duì)程序稍做修改即可實(shí)現(xiàn)一臺(tái)PC機(jī)監(jiān)控多臺(tái)下位機(jī)，在平日的計(jì)量檢定中，檢驗(yàn)人員能夠接觸到大量?jī)x器儀表，其中大部分的智能儀表都帶有RS485通信端口。RS485以其成本優(yōu)勢(shì)和實(shí)施簡(jiǎn)便已成為各種工業(yè)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)通訊接口，其在工業(yè)控制中發(fā)揮著重要的作用。

3.1  RS485總線在工業(yè)線控制系統(tǒng)的應(yīng)用

工廠流水線的各個(gè)加工控制平臺(tái)都需要實(shí)時(shí)監(jiān)控相關(guān)的參數(shù)，比如化工廠需要實(shí)時(shí)監(jiān)控各個(gè)反應(yīng)池中溫度、濕度、PH值等信息，位于加工環(huán)節(jié)中的智能儀表或系統(tǒng)將這些信息反饋回監(jiān)控機(jī)，監(jiān)控系統(tǒng)可以對(duì)這些信息進(jìn)行判斷，保證各加工環(huán)節(jié)有控制地進(jìn)行，從而實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確控制和無(wú)人值守，極大地節(jié)約了人力人本。此系統(tǒng)能夠?qū)Ω鳝h(huán)節(jié)中的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，能夠繪制實(shí)時(shí)曲線、歷史曲線，以便技術(shù)人員能通過(guò)對(duì)歷史溫度數(shù)據(jù)的查看，從而分析產(chǎn)品的產(chǎn)出質(zhì)量情況。

3.2  RS485總線在礦井作業(yè)安全監(jiān)控系統(tǒng)上的應(yīng)用

隨著自動(dòng)化設(shè)備在現(xiàn)代礦井企業(yè)中的廣泛應(yīng)用，井下供電設(shè)備、井下有毒氣體、易燃易爆氣體監(jiān)控成為井下安全生產(chǎn)與控制的重要支撐。井下安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行是安全生產(chǎn)的前提，井下監(jiān)控系統(tǒng)是一種礦井自動(dòng)化系統(tǒng)，比如遠(yuǎn)程集中監(jiān)測(cè)井下供電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、有毒易爆氣體濃度，從而及時(shí)制定對(duì)應(yīng)措施并排除故障，保證生產(chǎn)安全。

典型的基于RS485總線的煤礦瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測(cè)和報(bào)警系統(tǒng)，主要包括監(jiān)控設(shè)備監(jiān)控分站、調(diào)度臺(tái)及監(jiān)控室等部分，其中系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備主要完成對(duì)井下瓦斯?jié)舛群蜏囟葦?shù)據(jù)的采集和處理，然后經(jīng)RS485總線數(shù)據(jù)可被傳輸?shù)奖O(jiān)控分站并最終傳送回井上監(jiān)控室，井上監(jiān)控室將對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和存儲(chǔ)，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置的報(bào)警規(guī)則，當(dāng)瓦斯?jié)舛群蜏囟瘸^(guò)規(guī)定上限時(shí)，系統(tǒng)可自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)根據(jù)報(bào)警信號(hào)井上監(jiān)控室可及時(shí)采取安全措施。

3.3  RS485總線在大棚溫室控制系統(tǒng)上的應(yīng)用

溫室能夠?yàn)樽魑锷L(zhǎng)創(chuàng)造適宜環(huán)境，它不受季節(jié)、地域的影響，從而實(shí)現(xiàn)作物全天候、反季節(jié)生產(chǎn)?，F(xiàn)代溫室采用分布式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通常為上位機(jī)+下位機(jī)模式，通過(guò)通訊系統(tǒng)傳遞信息，上位機(jī)用于系統(tǒng)管理，主要由數(shù)據(jù)庫(kù)管理、通信管理、控制決策生成等功能模塊組成；下位機(jī)位于溫室控制現(xiàn)場(chǎng)，由傳感器、前端控制器和執(zhí)行器組成。在分布式的溫室監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，信號(hào)傳輸距離長(zhǎng)達(dá)幾十米甚至上千米，分布在現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)與操作人員之間有大量的數(shù)據(jù)傳輸。

典型的溫室現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)利用RS485總線構(gòu)成的分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，具有連接線路簡(jiǎn)單，設(shè)備成本低等優(yōu)點(diǎn)，系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、濕度、CO₂濃度等數(shù)據(jù)測(cè)量與顯示，并將環(huán)境因子控制在作物生長(zhǎng)的最佳范圍。

4  具體RS485芯片的應(yīng)用

西安硅宇微電子有限公司提供了工作電壓：3.3V、5.0V，速率：0.5Mbps ~ 10Mbps的多種封裝形式的RS485集成電路。

4.1  GYU13088E

GYU13088E是用于RS-485通信的高速收發(fā)器，包含一個(gè)發(fā)送器和一個(gè)接收器。這些器件具有故障保護(hù)電路，當(dāng)接收器輸入處于開(kāi)路、短路或空閑狀態(tài)時(shí)，可確保接收器輸出為邏輯高電平。這意味著，如果在終端總線上所有發(fā)送器均被禁用（高阻抗），接收器輸出將為邏輯高電平。發(fā)送器的轉(zhuǎn)換速率不受限制，使得傳輸速度最高可達(dá)10Mbps。

空載時(shí)或滿載且發(fā)送器禁用時(shí)，收發(fā)器的典型功耗為650μA。所有器件的接收器輸入阻抗均為1/8單位負(fù)載，允許總線上最多有256個(gè)收發(fā)器，并且旨在用于半雙工通信。

4.1.1  芯片內(nèi)部功能圖

收發(fā)器內(nèi)部是一個(gè)接收器（下半部分）加一個(gè)發(fā)送器（上半部分），然后就是引腳功能。

RO：接收器輸出，RE(———)：接收器輸出使能（低電平有效），DE：發(fā)送器輸出使能（高電平有效），DI：發(fā)送器輸入，GND：接地連接，A：發(fā)送器輸出/接收器輸入反相，B：發(fā)送器輸出/接收器輸入反相。

4.1.2  發(fā)送功能真值表

如果微處理器輸出的信號(hào)DE、RE(———)為高電平，則芯片處于發(fā)送模式（發(fā)送器/驅(qū)動(dòng)器），差分輸出A和B遵循數(shù)據(jù)輸入DI處的邏輯狀態(tài)；

當(dāng)DI為高電平時(shí)，導(dǎo)致A轉(zhuǎn)為高，B轉(zhuǎn)為低。在這種情況下，定義為V_OD=V_A−V_B的差分輸出電壓為正，也就是邏輯1（AB間的電壓差為+2V ~ +6V）；

當(dāng)DI為低電平時(shí)，輸出狀態(tài)反轉(zhuǎn)，B變高，A變低，VOD為負(fù)，為邏輯0（AB間的電壓差為-6V ~ -2V）；

當(dāng)DE低時(shí)，兩個(gè)輸出都變成高阻抗。在這種情況下，與D處的邏輯狀態(tài)是不相關(guān)的。

4.1.3  接收功能真值表

如果微處理器輸出的信號(hào)DE、RE(———)為低電平，則芯片處于接收模式（接收器），如果為高電平，則關(guān)閉接收模式；

當(dāng)V_A−V_B的電平大于-50mV時(shí)，RO引腳輸出邏輯1；

當(dāng)V_A−V_B的電平小于-200mV時(shí)，RO引腳輸出邏輯0；

當(dāng)V_A−V_B的電平處于-50mV ~ +200mV之間時(shí)，則表示不穩(wěn)定。

4.1.4  典型應(yīng)用電路原理圖

該原理圖是一個(gè)基本的RS485電路，采用的是西安硅宇微電子有限公司的GYU13088ESI芯片，是一款低功耗的，工作電壓為3.3V的芯片，該芯片的一些特性后面會(huì)介紹到。

微處理器的標(biāo)準(zhǔn)串行口通過(guò)RXD直接連接GYU13088ESI芯片的RO引腳，通過(guò)TXD直接連接GYU13088ESI芯片的DI引腳。

讓該芯片處于發(fā)送模式還是接收模式的選擇位是DE/RE(———)，一般情況下把這兩個(gè)引腳接在一起，只用微處理器的一個(gè)引腳控制。

U₉是TVS管，環(huán)境惡劣時(shí)可加，做保護(hù)作用，平時(shí)實(shí)驗(yàn)可以不加。

R₂₅是上拉電阻，R₂₇下拉，默認(rèn)狀態(tài)下將A拉高，B拉低，如果不加電阻，那默認(rèn)情況下是不穩(wěn)定的，會(huì)對(duì)單片機(jī)的引腳造成干擾。

4.1.5  優(yōu)點(diǎn)

1）半雙工通信；

2）差分信號(hào)傳輸，更加穩(wěn)定；RS485內(nèi)部的物理結(jié)構(gòu)，采用的是平衡驅(qū)動(dòng)器和查分接收器的組合，抗干擾能力大大增加?？梢栽诳偩€上進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)多機(jī)通信，總線上允許掛多個(gè)收發(fā)器，從現(xiàn)有的RS485芯片來(lái)看，有可以掛32、64、128、256等不同個(gè)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)器。

3）通信速度快，數(shù)據(jù)最高傳輸速率在10Mbps以上：傳輸速率最遠(yuǎn)可達(dá)到1200米左右，但是傳輸速率和傳輸距離是成反比的，只有在100KB/s以下的傳輸速率，才能達(dá)到最大的通信距離，如果需要傳輸更遠(yuǎn)距離可以使用中繼。

4）系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定；利用專用通信總線把集中器和主站安全、可靠的連接起來(lái)。除非設(shè)備接口硬件損壞，或者總線線路斷開(kāi)，總線抄表系統(tǒng)會(huì)一直保持很好的通信效果和抄收成功率。

5）通信速率高。由于是專用的有線通信線路連接，線路上除了通信信號(hào)外，再無(wú)其他信號(hào)。外來(lái)的干擾信號(hào)耦合到線路衰減很大，所以集中器可以以較高的速率與主站通信。

4.1.6  缺點(diǎn)

1）不支持全雙工；

2）敷設(shè)困難；比如總線抄表系統(tǒng)需要在集中器與主站之間敷設(shè)通信線路。尤其是電能表比較分散時(shí)，通信線路敷設(shè)的工程量很大，而且架設(shè)在外的通信線路影響美觀。

3）維護(hù)成本高。比如通信線路的損傷直接影響總線抄表方式的通信效果。所以需要定時(shí)的檢查線路，保證其正常運(yùn)行。特別是架設(shè)在外面的線路，一旦斷裂或被腐蝕，要重新敷線。對(duì)于新增加的用戶，也要及時(shí)敷線，使其進(jìn)入通信網(wǎng)內(nèi)

4.2  GYU3085E/GYU3088E

GYU3085E/GYU3088E系列產(chǎn)品是為多點(diǎn)總線傳輸線路的可靠半雙工收發(fā)器。每個(gè)器件都包含一個(gè)差分驅(qū)動(dòng)器和一個(gè)差分接收器，所有器件都符合TIA/EIT-485標(biāo)準(zhǔn)。

所有器件采用單電源5.0V供電，數(shù)據(jù)速率可達(dá)500Kbps/20Mbps。接收器輸入阻抗為96KΩ，允許多達(dá)256個(gè)收發(fā)器連接至總線。高阻抗驅(qū)動(dòng)器輸出被保持在整個(gè)共模電壓范圍為-7V ~ +12V。當(dāng)輸入開(kāi)路、短路或線路端接時(shí)，接收器驅(qū)動(dòng)將失效保護(hù)到邏輯1輸出；驅(qū)動(dòng)器內(nèi)置短路保護(hù)和熱關(guān)斷保護(hù)電路，可防止總線競(jìng)爭(zhēng)或輸出短路導(dǎo)致功耗過(guò)大。

GY3085E/GY3088E提供8管腳SOP、CSOP和CDIP封裝形式。

4.2.1  特性說(shuō)明

1）單電源+5.0V供電；

2）開(kāi)路、短路或線路端接的失效保護(hù)的接收器；

3）1/8單位負(fù)載，256收發(fā)器共享總線；

4）驅(qū)動(dòng)器內(nèi)置短路保護(hù)和過(guò)載熱關(guān)斷保護(hù)電路；

5）RE(———)和DE熱插拔脈沖保護(hù)設(shè)計(jì)；

6）400μA的超低靜態(tài)電流；

7）增強(qiáng)的ESD：

a）±8KV接觸放電模式

b）±15KV人體放電模式

c）±15KV IEC61000-4-2氣隙放電模式

4.2.2  芯片內(nèi)部功能圖

4.2.3  典型應(yīng)用

4.3  GYU485E

GYU485E是一款+5.0V電源供電、總線端口ESD保護(hù)能力達(dá)到15KV以上、半雙工、低功耗，功能完全滿足TIA/EIA-485標(biāo)準(zhǔn)要求的RS-485收發(fā)器。

GYU485E包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)器和一個(gè)接收器，兩者均可獨(dú)立使能與關(guān)閉。當(dāng)兩者均禁用時(shí)，驅(qū)動(dòng)器與接收器均輸出高阻態(tài)。GYU485E具有1/8負(fù)載的接收器輸入阻抗，允許256個(gè)GYU485E收發(fā)器并接在同一通信總線上?？蓪?shí)現(xiàn)高達(dá)2.5Mbps 的無(wú)差錯(cuò)數(shù)據(jù)傳輸。

GYU485E具備接收器輸入開(kāi)路、短路的故障安全保護(hù)功能，空載時(shí)，靜態(tài)電流低至400μA。

GYU485E提供8管腳SOP、CSOP、PDIP、CDIP和SBDIP五種封裝。

4.3.1  特性說(shuō)明

1）電源+5.0V供電；

2）收器輸入開(kāi)路、短路的故障安全保護(hù)；

3）斷模式的電流低至2nA；

4）256個(gè)收發(fā)器共享總線；

5）400μA的超低靜態(tài)電流；

6）增強(qiáng)的ESD：

a）±8KV  IEC61000-4-2接觸放電模式

b）±15KV  HBM人體放電模式

c）±15KV  IEC61000-4-2空隙放電模式

4.3.2  芯片內(nèi)部功能圖

4.3.3  典型應(yīng)用

4.5  小結(jié)

上訴列舉了幾款常用芯片，引腳都是兼容的，只是性能上有所差異。

詳細(xì)的功能性能描述和電參數(shù)，請(qǐng)參閱相關(guān)的產(chǎn)品規(guī)格書(shū)。

5  維護(hù)RS-485的常用方法

1）若出現(xiàn)系統(tǒng)完全癱瘓，大多因?yàn)槟彻?jié)點(diǎn)芯片的V_A、V_B對(duì)電源擊穿，使用萬(wàn)用表測(cè)V_A、V_B間差模電壓為零，而對(duì)地的共模電壓大于3V，此時(shí)可通過(guò)測(cè)共模電壓大小來(lái)排查，共模電壓越大說(shuō)明離故障點(diǎn)越近，反之越遠(yuǎn)；

2）總線連續(xù)幾個(gè)節(jié)點(diǎn)不能正常工作。一般是由其中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)故障導(dǎo)致的。一個(gè)節(jié)點(diǎn)故障會(huì)導(dǎo)致鄰近的2 ~ 3個(gè)節(jié)點(diǎn)（一般為后續(xù)）無(wú)法通信，因此將其逐一與總線脫離，如某節(jié)點(diǎn)脫離后總線能恢復(fù)正常，說(shuō)明該節(jié)點(diǎn)故障；

3）集中的供電RS-485系統(tǒng)在上電時(shí)常常出現(xiàn)部分節(jié)點(diǎn)不正常，但每次又不完全一樣。這是由于對(duì)RS-485的收發(fā)控制端TC設(shè)計(jì)不合理，造成微系統(tǒng)上電時(shí)節(jié)點(diǎn)收發(fā)狀態(tài)混亂從而導(dǎo)致總線堵塞。改進(jìn)的方法是將各微系統(tǒng)加裝電源開(kāi)關(guān)然后分別上電；

4）系統(tǒng)基本正常但偶爾會(huì)出現(xiàn)通信失敗。一般是由于網(wǎng)絡(luò)施工不合理導(dǎo)致系統(tǒng)可靠性處于臨界狀態(tài)，最好改變走線或增加中繼模塊。應(yīng)急方法之一是將出現(xiàn)失敗的節(jié)點(diǎn)更換成性能更優(yōu)異的芯片；

5）因MCU故障導(dǎo)致TC端處于長(zhǎng)發(fā)狀態(tài)而將總線拉死一片。提醒不要忘記對(duì)TC端的檢查。盡管RS-485規(guī)定差模電壓大于200mV即能正常工作。但實(shí)際測(cè)量：一個(gè)運(yùn)行良好的系統(tǒng)其差模電壓一般在1.2V左右（因網(wǎng)絡(luò)分布、速率的差異有可能使差模電壓在0.8 ~ 1.5V范圍內(nèi)）。