RS-485的多機通信方案探究

2020-11-22 電子產品世界

引言
在嵌入式系統中，多個孤立節點之間的通信越來越重要，尤其是物聯網時代的到來，多節點間通信已經成為必不可少的功能。由此出現了許多通信手段，如RS-232、RS-485、CAN總線、ZigBee等，綜合考慮性能和成本，RS-485通信無疑是性價比最高的通信方式。因此探究高效、實用的多機通信方案具有重大的意義。

1 系統框圖
RS-485多機通信結構圖如圖1所示。若干個RS-485節點通過總線連接，由網關節點輪詢訪問索要數據，每個網關節點可以動態地配置IP位址，以便上位機可以通過乙太網控制網關節點，從而獲得每個RS-485終端節點的數據。圖1中C節點為控制節點，具有RS-485通信功能，T節點為網關節點，除了RS-485功能外，還具有乙太網功能，其作用就是將C節點的數據通過乙太網功能傳送給上位機。

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2 硬體設計
本文採用新唐科技公司的Cortex-M054探究RS-485多機通信協議。Cortex-M054有兩個UART，均可以配置成RS-485模式，此時Cortex-M054通過RTSX引腳自動控制RS-485通信方向。
RS-485通過差分傳輸，A和B兩根信號線鉸鏈在一起來抵消各自的幹擾。當A、B信號的電壓差大於200mV時，視為邏輯1；當B、A信號的電壓差大於200 mV時，視為邏輯0。
RS-485硬體原理圖如圖2所示。整套RS-485電路獨立供電，通過光電耦合器TLP781B+，與系統其他部件分開，以此來隔離幹擾。和CAN總線相同，在機群的兩端(第一個節點和最後一個節點)，必須加上匹配電阻，吸收反射信號，大小為75 Ω左右。中間節點則不需要如此，因此留出了R1的位置，當節點位於機群兩端的時候，則焊接上R1，這種方式大大地增強了電路的靈活性。


考慮電路的安全性，添加了TVS管，從而達到抗雷擊的效果。熱敏電阻相當於自恢復的保險絲，當電流過大時，它的阻值會變大，起到保護電路的作用。

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