采用C8051F020的RS485串行通信電路設(shè)計

　　隨著計算機技術(shù)和測控技術(shù)的不斷發(fā)展，在以單片機為核心的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，需要實現(xiàn)單片機和計算機之間的數(shù)據(jù)交換，并以此來發(fā)揮單片機和計算機各自的長處，提升整個系統(tǒng)的性能價格比。在計算機網(wǎng)絡(luò)和工業(yè)控制系統(tǒng)中，經(jīng)常需要采用串行通信來實現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸。目前，有多種接口標(biāo)準(zhǔn)可用于串行通信，包括RS232、RS422、RS485等。RS232 是最早的串行接口標(biāo)準(zhǔn)，在短距離、較低波特率串行通信中得到了廣泛應(yīng)用。但是，RS232 通信存在著傳輸速度慢、傳輸距離短、信號容易受到干擾等不足，其應(yīng)用局限性已日益突出。而RS485 通信采用差分方式來消除噪聲，即信號在發(fā)送前會分解為正負(fù)2 條線路，當(dāng)?shù)竭_(dá)接收端時將信號相減，使噪聲相互抵消，還原成原來的信號，這種方式對共模干擾抑制能力較強，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制等領(lǐng)域。

　　要實現(xiàn)單片機與計算機之間的RS485 通信，一般可以采用2 種方法：一種方法是在單片機與計算機兩端分別采用RS232 與RS485 電平轉(zhuǎn)換裝置；另一種方法是采用RS485 通信卡，并將其插在計算機主板上。采用前一種方法的優(yōu)點是硬件裝置安裝簡便，軟件編程相對簡單；缺點是通信速率被限制在20 kb/s以內(nèi)。第二種方法的優(yōu)點是通信距離較遠(yuǎn)，速率較高，可達(dá)10 Mb/s;缺點是需要安裝通訊卡和驅(qū)動程序，并進行必要的設(shè)置。本文采用第二種方法。

　　電路設(shè)計

　　采用UART 串行總線進行通信，因為UART 是一種廣泛應(yīng)用于遠(yuǎn)距離、低速率、低成本通信的串行傳輸接口，由于其具有數(shù)據(jù)線少的特點，在數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計中得到了大量應(yīng)用。基本的UART 通信只需要兩根數(shù)據(jù)線（RXD、TXD）即可完成數(shù)據(jù)的相互通信，接收和發(fā)送都是全雙工形式，其中RXD 是接收端，TXD 是發(fā)送端。

　　C8051F020 單片機有2 個UART（UART0 和UARTl），以UART0 為例，它的TxD 和RXD 分別與數(shù)字I/0 引腳PO.O 和PO.1 復(fù)用，通過交叉開關(guān)配置寄存器進行選擇。由于MAX485 工作在半雙工狀態(tài)，它與單片機連接時的接線比較簡單，只需要用單片機某一個引腳（如PO.2）來控制RE 和DE 這2 個引腳。PCL-846B 通信卡有4 個通道，選擇通道1 與單片機進行通信，另外將通道2 和通道4 進行連接，以自發(fā)自收的方式實現(xiàn)通信卡的自檢。單片機與外部電路的連接關(guān)系如圖2 所示。

　　在使用RS485 通信卡進行通信時，當(dāng)信號傳遞到通信線路兩端時，如果阻抗不匹配，可能會產(chǎn)生信號反射問題。信號反射會造成信號的失真和變形，從而導(dǎo)致通信錯誤。其解決方法就是在通信線路的兩端各連接一個終端匹配電阻，保證阻抗匹配。當(dāng)通信距離較短， 一般在小于300 m 時，可不使用終端電阻。當(dāng)通信距離大于300 m 時，應(yīng)當(dāng)使用終端電阻，其阻值必須與通信線路的線性阻抗相同。電阻值一般選取120 Ω左右，當(dāng)通信距離較長時，可以選用300 Ω。