硬件電路設計之RS485電路設計

1 簡介

RS485是一種半雙工通信，RS485最多支持32個節(jié)點，傳輸距離遠，最遠可達1219m，接收靈敏度高（200mV），最高的傳輸速率高達10Mbps。在多站點、遠距離通信等領域得到了廣泛應用。

注意 ：RS485 總線通常使用特性阻抗為 120Ω 的雙絞線，因此在 485 總線的首尾兩端增加 120Ω 終端電阻來避免信號反射問題。

2 通信方式

數(shù)據(jù)在兩個站點之間進行傳輸，按照數(shù)據(jù)流的方向可以分為三種傳輸模式： 單工通信 、 半雙工通信 、 全雙工通信 。

3 電平標準

RS485電路的邏輯要分為兩種情況考慮，要把RS485的邏輯分成發(fā)送器和 接收器 。

• 當RS485總線的差分電壓大于+200mV時，RS485收發(fā)器判定為高電平；
• 當RS485總線的差分電壓小于-200mV時，RS485收發(fā)器判定為低電平；
• 當RS485總線處于-200mV到+200mV時，RS485收發(fā)器可能輸出高電平也可能輸出低電平，只能處于一種狀態(tài)。

在設計RS485電路時，需要將A總線上拉，B總線下拉，主要是為了防止RS485總線的差值處于-200mV到+200mV之間。

4 RS485電路設計

• RS485電路

RS485電路MCU端使用的是UART的引腳，接收與發(fā)送的狀態(tài)需要通過RE和DE兩個引腳去控制。

• R表示數(shù)據(jù)輸出引腳。
• D表示數(shù)據(jù)輸入引腳。
• RE表示數(shù)據(jù)輸入使能引腳，低電平接收使能。
• DE表示數(shù)據(jù)輸入使能引腳，高電平發(fā)送使能。
• A和B表示RS485總線數(shù)據(jù)輸入輸出引腳。
• VCC和GND表示供電引腳。
• 自動收發(fā)控制電路
  
• 接收

TX為高電平，三極管導通，RE為低電平使能，RO收數(shù)據(jù)有效，MAX485為接收態(tài)。

• 發(fā)送

5 RS422電路設計

由于GJB 151B沒有雷擊和浪涌測試要求，故不需要防雷器件。TVS管使用SMB6.5CA，共模電感選擇LCHWCM-453228-510YT01，詳細設計電路如下圖所示，此設計可同時滿足GJB 151B和DO 160G的標準。注意SMB封裝的TVS管是600W，SMA封裝的TVS管是400W，故需選擇SMB6.5CA；如使用的芯片不是MAX3490或者輸出電壓范圍大于6.5V，建議TVS管選擇更大的VDRM值，如SMB15CA。共模電感至TVS管部分元器件要靠近板邊或者連接器端，盡量使外來干擾信號在進入板子時就被濾除掉。

• 共模電感 ：濾除共模干擾，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。共模電感阻抗選擇范圍為 120Ω/100MHz~2200Ω/100MHz ，典型值選取 1000Ω/100MHz 。
• 濾波電容 ：C15、C16、C18、C19，給干擾提供低阻抗的回流路徑。電容容值選取范圍為 22PF~1000pF ，典型值選取 100pF 。
• TVS管 ：D6、D8、D9、D11，防止靜電耦合到板卡，損壞器件。