物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中常用的主從模式差分有線傳輸方案_RS485通訊硬件設(shè)計方案分享

01

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中為什么要使用RS485接口芯片

在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，使用RS485接口芯片的原因主要有以下幾點：

接口電平低，不易損壞芯片

RS485接口的電氣特性表現(xiàn)為邏輯“1”以兩線間的電壓差為+(2(6)V表示，邏輯“0”以兩線間的電壓差為-(2)6)V表示。這種較低的接口信號電平相比RS232等接口，降低了對接口電路芯片的損害風(fēng)險，同時該電平與TTL電平兼容，便于與TTL電路連接。

傳輸速率高

RS485接口在短距離（如10米）內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸速率可達到非常高的水平，如35Mbps，即使在較長的距離（如1200米）下，也能保持100Kbps的傳輸速率。這樣的高速率傳輸能力，對于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中需要快速交換大量數(shù)據(jù)的場景尤為重要。

抗干擾能力強

RS485接口采用平衡驅(qū)動器和差分接收器的組合，這種設(shè)計大大增強了其抗共模干擾的能力，即具有良好的抗噪聲干擾性。在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，設(shè)備通常部署在復(fù)雜多變的環(huán)境中，各種電磁干擾可能影響通信質(zhì)量，而RS485接口的強抗干擾能力能有效保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性。

傳輸距離遠(yuǎn)，支持節(jié)點多

RS485總線在較低的傳輸速率下（如≤100Kbps），最長可以傳輸1200m以上，這對于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中設(shè)備分散、需要長距離通信的場景非常有利。同時，RS485總線還支持多節(jié)點連接，一般最大支持32個節(jié)點，如果使用特制的485芯片，還可以支持更多節(jié)點（如128個或256個，甚至最多可達400個節(jié)點），這大大增加了物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的靈活性和可擴展性。

適應(yīng)廣泛的工業(yè)環(huán)境

RS485接口芯片具有寬工作電壓范圍（如3~5.5V），能夠適應(yīng)不同的供電環(huán)境。同時，其I/O引腳還具備過壓保護能力（如±15KV ESD保護），確保在惡劣的工業(yè)環(huán)境中也能穩(wěn)定工作。此外，RS485接口芯片還支持半雙工通信模式，能夠在一條線路上實現(xiàn)雙向通信，進一步提高了通信效率。

具體應(yīng)用場景

工業(yè)自動化：連接PLC、傳感器、執(zhí)行器等設(shè)備，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控和控制。

樓宇自動化：通過RS485總線連接照明、空調(diào)、安防等系統(tǒng)，實現(xiàn)集中管理和控制。

數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)：連接多個傳感器和執(zhí)行器，將實時數(shù)據(jù)通過總線傳輸?shù)街醒?a target="_blank">處理器或監(jiān)控系統(tǒng)中。

安防系統(tǒng)：在視頻監(jiān)控、門禁控制等系統(tǒng)中應(yīng)用，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制。

數(shù)據(jù)通信：建立點對點或多點通信網(wǎng)絡(luò)，用于遠(yuǎn)程監(jiān)測、遠(yuǎn)程控制和數(shù)據(jù)傳輸。

綜上所述，RS485接口芯片因其接口電平低、傳輸速率高、抗干擾能力強、傳輸距離遠(yuǎn)且支持多節(jié)點連接等特點，在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。這些優(yōu)勢使得RS485接口芯片成為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中實現(xiàn)高效、穩(wěn)定、可靠通信的重要組件。

本文會再為大家詳解接口芯片家族中的一員——RS485接口芯片

02

RS485接口芯片的定義

RS485接口芯片是一種用于實現(xiàn)RS485通信協(xié)議的集成電路，它支持差分信號傳輸，能夠在長距離和存在電磁干擾的環(huán)境中實現(xiàn)穩(wěn)定、可靠的數(shù)據(jù)通信。RS485接口芯片通常包含差分發(fā)射和接收電路，以及控制邏輯，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。

03

RS485接口芯片的原理

RS485接口芯片采用差分信號傳輸原理，通過兩根線（A和B）分別傳輸正負(fù)極性的電平信號。接收端根據(jù)兩根線上的差分電壓來恢復(fù)數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可靠傳輸。這種差分傳輸方式能夠有效抵抗電磁干擾和噪聲，提高通信的穩(wěn)定性和可靠性。

04

RS485接口芯片的特點

差分傳輸：采用差分信號傳輸方式，有效抵抗電磁干擾和噪聲。

長距離傳輸：支持長距離通信，最大傳輸距離可達1200米以上（在較低速率下）。

高速傳輸：支持高速數(shù)據(jù)傳輸，速率可達10Mbps以上。

多點通信：允許多個設(shè)備在同一總線上進行通信，支持多達數(shù)百個節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)。

靈活性和可擴展性：可以通過RS485轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)與其他串行接口標(biāo)準(zhǔn)（如RS232、USB）之間的互聯(lián)。

05

RS485接口芯片的使用注意方式

信號線連接：RS485信號線不需要交叉，且應(yīng)避免與電源線或其他信號線并行走線，以減少干擾。

終端電阻：在RS485總線兩端需要設(shè)置終端電阻（通常為120歐姆），以消除信號的反射和提高信號完整性。

電源選擇：根據(jù)芯片規(guī)格選擇合適的電源電壓，常見的有3.3V和5V。

方向控制：RS485接口芯片支持半雙工通信，接收和發(fā)送方向需要正確設(shè)置，通常通過控制引腳（如RE和DE）來實現(xiàn)。

電磁兼容性：在工業(yè)環(huán)境中使用時，需考慮電磁兼容性，采取適當(dāng)?shù)钠帘魏蜑V波措施。

06

RS485接口芯片的廠商

RS485接口芯片的廠商眾多，包括但不限于國際知名的半導(dǎo)體制造商如Maxim Integrated（美信半導(dǎo)體）、Texas Instruments（德州儀器）、Analog Devices（亞德諾半導(dǎo)體）等，以及國內(nèi)的一些芯片設(shè)計企業(yè)。這些廠商提供的RS485接口芯片在性能、功能、價格等方面各有特點，用戶可根據(jù)具體需求選擇合適的芯片。

供應(yīng)商A：MaxLinear

1、產(chǎn)品能力

（1）選型手冊

export.csv

（2）主推型號1：SP3485EN

對應(yīng)的產(chǎn)品詳情介紹

MaxLinear SP3485EN是一款廣泛應(yīng)用于通信領(lǐng)域的集成電路芯片，具有高性能和穩(wěn)定性，特別適用于需要長距離、高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱龊?。以下是對MaxLinear SP3485EN的詳細(xì)解析：

一、基本概述

類型：SP3485EN是一款RS-485/RS-422接口的半雙工收發(fā)器芯片。

制造商：MaxLinear（美信半導(dǎo)體公司）

封裝形式：通常采用SOIC-8封裝，這是一種小型的表面貼裝封裝形式，便于在電路板上安裝和布局。

二、主要特點

低功耗：SP3485EN設(shè)計為低功耗芯片，適用于需要長時間運行的電池供電設(shè)備，有助于降低整體系統(tǒng)的能耗。

高速傳輸：該芯片支持高達10Mbps（部分資料提及可達15Mbps）的數(shù)據(jù)傳輸速率，適用于高速數(shù)據(jù)通信場景。

差分傳輸：采用差分輸入輸出方式，能夠有效抵抗電磁干擾和噪聲，提高通信的穩(wěn)定性和可靠性。

寬工作電壓范圍：支持3.135V至3.465V的工作電壓范圍，通常使用3.3V電源供電，適應(yīng)不同供電電壓需求。

多功能控制：提供接收器和驅(qū)動器的使能控制引腳（RE和DE），允許用戶根據(jù)需要啟用或禁用接收器和驅(qū)動器，以及進入關(guān)斷模式以降低功耗。

故障保護：具有故障自動保護（Fail-safe）特性，當(dāng)輸入懸空時，輸出會自動保持為高電平狀態(tài)，避免不確定的輸出狀態(tài)導(dǎo)致的問題。

內(nèi)置保護：芯片內(nèi)置了過熱保護電路和輸入輸出電壓保護功能，能夠在溫度過高或電源電壓波動時自動降低功率或停止工作，保護芯片免受損壞。

三、引腳功能

SP3485EN芯片具有8個引腳，各引腳功能如下：

RO（引腳1）：接收器輸出。

RE（引腳2）：接收器輸出使能（低電平有效），控制接收器的啟用或禁用。

DE（引腳3）：驅(qū)動器輸出使能（高電平有效），控制驅(qū)動器的啟用或禁用。

DI（引腳4）：驅(qū)動器輸入，接收待發(fā)送的數(shù)據(jù)。

GND（引腳5）：接地引腳。

A（引腳6）：驅(qū)動器輸出/接收器輸入（同相）。

B（引腳7）：驅(qū)動器輸出/接收器輸入（反相）。

Vcc（引腳8）：電源供電引腳。

四、應(yīng)用場景

SP3485EN芯片因其高性能、穩(wěn)定性和廣泛的兼容性，被廣泛應(yīng)用于以下領(lǐng)域：

工業(yè)控制系統(tǒng)：實現(xiàn)多個設(shè)備之間的高速數(shù)據(jù)傳輸，保證工業(yè)生產(chǎn)過程中的實時監(jiān)控和控制。

自動化設(shè)備：用于連接和控制自動化設(shè)備中的各個部件，提高自動化水平。

儀器儀表：在各類測量和測試設(shè)備中，用于數(shù)據(jù)傳輸和通信。

通信設(shè)備：在網(wǎng)絡(luò)通信、無線通訊和數(shù)據(jù)采集等方面發(fā)揮重要作用，促進通信設(shè)備的智能化和高效性能。

五、總結(jié)

MaxLinear SP3485EN是一款功能強大的RS-485/RS-422接口收發(fā)器芯片，以其低功耗、高速傳輸、差分傳輸和寬工作電壓范圍等特點，在工業(yè)自動化、通信設(shè)備等多個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。隨著工業(yè)智能化和通信智能化的發(fā)展，SP3485EN芯片的重要性將日益凸顯。

研發(fā)設(shè)計注意使用事項

在長線信號傳輸時，一般為了避免信號的反射和回波，需要在接收端接入終端匹配電阻。其終端匹配電阻值取決于電纜的阻抗特性，與電纜的長度無關(guān)。

RS-485/RS-422一般采用雙絞線（屏蔽或非屏蔽）連接，終端電阻一般介于100至140Ω之間，典型值為120Ω。在實際配置時，在電纜的兩個終端節(jié)點上，即最近端和最遠(yuǎn)端，各接入一個終端電阻，而處于中間部分的節(jié)點則不能接入終端電阻，否則將導(dǎo)致通訊出錯。

核心料（哪些項目在用）

4G,NB DTU項目

2、支撐

（1）技術(shù)產(chǎn)品

技術(shù)資料

供應(yīng)商B: KEYSEMI（上海曠岳）

1、產(chǎn)品能力

（1）選型手冊

（2）主推型號1:KY485LEEN

對應(yīng)的產(chǎn)品詳情介紹

研發(fā)設(shè)計注意使用事項

在長線信號傳輸時，一般為了避免信號的反射和回波，需要在接收端接入終端匹配電阻。其終端匹配電阻值取決于電纜的阻抗特性，與電纜的長度無關(guān)。

RS-485/RS-422一般采用雙絞線（屏蔽或非屏蔽）連接，終端電阻一般介于100至140Ω之間，典型值為120Ω。在實際配置時，在電纜的兩個終端節(jié)點上，即最近端和最遠(yuǎn)端，各接入一個終端電阻，而處于中間部分的節(jié)點則不能接入終端電阻，否則將導(dǎo)致通訊出錯。

核心料（哪些項目在用）

奇跡物聯(lián)利馳叉車監(jiān)控項目

2、支撐

（1）技術(shù)產(chǎn)品

技術(shù)資料

C428903_095E77C41147B0715FF64B1E26F55492.pdf

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審核編輯 黃宇