Введение

Схема RS485 - это распространенный стандарт интерфейса последовательной связи, широко используемый в промышленной среде управления. Он использует балансную передачу и дифференциальный прием, обладает способностью подавлять помехи общего режима, подходит для расстояния связи от десятков метров до тысяч метров и хорошо работает в многоузловых системах.

В сфере промышленного управления шина RS485 часто используется для подключения различных устройств, таких как датчики, исполнительные механизмы и т.д. Благодаря дифференциальному режиму передачи данных, шина RS485 может эффективно противостоять помехам общего режима, обеспечивая стабильную передачу данных. Кроме того, схема RS485 может изолировать источник питания системы и источник питания приемопередатчика с помощью изолирующего устройства, что еще больше повышает стабильность и безопасность системы.

Микросхема SSP485 представляет собой классический полудуплексный трансивер RS485 с низким энергопотреблением +5 В и скоростью передачи данных до 2 Мбит/с. При питании +3,3 В максимальная скорость передачи данных рекомендуется до 500 Кбит/с. SSP485 имеет отказоустойчивую схему с защитой от электростатического разряда +15kVESD.

Приемник SSP485 имеет входной импеданс 1/8 на единицу нагрузки, и к шине можно подключить до 256 приемопередатчиков. Он в основном используется в системах связи RS-485/RS-422.

Схема выводов микросхемы SSP485 выглядит следующим образом:

 

(Схема выводов SSP485)

Описание выводов следующее:

 

（Назначение выводов）

Принципиальная схема SSP485 выглядит следующим образом:

 

(Принципиальная схема SSP485)

Типовая схема SSP485 Видно, что RE и DE соединены вместе, управляются управляющим контактом MCU, RX и TX - последовательные сигналы MCU, соответственно, подключенные к контактам RO и DI SSP485.

  • Когда управляющий сигнал высокий, а логика RE равна 1, SSP485 разрешается отправка:

Когда TX находится на высоком уровне, на выходе A высокий уровень, а на выходе B низкий, то есть на выходе 485 логическая 1;

Когда TX имеет низкий уровень, выход A имеет низкий уровень, а B - высокий, то есть логический 0 на выходе 485.

  • Когда управляющий сигнал низкий, а логика RE равна 0, SSP485 разрешен для приема:

Когда A-B≥-50 мВ на шине 485, RX находится на высоком уровне и принимается логическая 1.

Когда A-B≤-200 мВ на шине 485, RX имеет низкий уровень и принимается логический 0.

Схема изоляции оптопары

 

(Схема цепи изоляции)

VCC_MCU и VCC2 - это две группы некоммутируемых источников питания, через изоляцию оптопары для достижения изолированной передачи сигналов, SSP485 и MCU не являются общими, полностью изолированы и эффективно подавляют генерацию высокого напряжения общего режима, тем самым значительно снижая уровень повреждения чипа 485, улучшая стабильность системы. Но есть также много устройств схемы, короткий срок службы, слабая устойчивость к общему режиму, высокое энергопотребление, скорость передачи ограничена фотоэлектрическими устройствами и так далее.

Цифровая схема изоляции

 

(Схема цепи изоляции)

Схема автоматического приемопередатчика

 

（Схема электрической цепи）

Схема автоматического трансивера добавляет типичную схему переключения триодов поверх схемы 485.

  • Отправить данные

Если мы хотим отправить данные 0x72, мы запишем их в двоичном виде 0x01110010, а на контакте TX будет высокий и низкий уровень, отражающий 1 и 0.

Когда вывод TX равен 0, транзистор не включен, DE имеет высокий уровень и переходит в состояние драйвера. Если вывод DI заземлен, дифференциальный уровень логики между ABs равен 0;

Когда на штырьке TX устанавливается 1, транзистор включен, RE имеет низкий уровень и переходит в состояние приемника, а штырьки A и B находятся в высокоимпедансном состоянии, из-за действия подтягивающего резистора Ra2 и подтягивающего резистора Rb2 дифференциальный уровень логики между AB равен 1.

  • Полученные данные

При приеме данных используется вывод RX MCU. При приеме данных вывод TX остается высоким, транзистор включен, RE низкий, и он переходит в состояние приемника. Контакт RX принимает данные, переданные со стороны AB.

Задержка включения транзистора составляет ns, а задержка выключения - us, что приводит к увеличению времени задержки низкого уровня приемопередающей цепи, после чего высокий уровень передачи управляется внешним подтягивающим и понижающим сопротивлением, и чем выше сопротивление, тем медленнее нарастает фронт импульса.

 

 

 

Если предположить, что бит, отправленный на вывод TX, равен 0, а отправляемый бит - 1, трансивер переходит в состояние приема, поскольку высокий уровень передачи управляется внешним подтягивающим резистором. Для перехода линии AB из низкого уровня в высокий требуется несколько сотен нс, и в течение этого времени на вывод RX будет поступать 0. Если скорость передачи слишком высока, низкий уровень, принимаемый выводом RX, будет ошибочно принят за стартовый бит приема, что приведет к нарушению связи. Поэтому измеряется фактическая схема, и автоматический трансивер со скоростью 128000bps и ниже может нормально общаться.