液位計RS485通訊問題

公司技術部門反應近很多廠家咨詢關于液位計RS485通訊協議問題，因此決定對RS485通訊協議進行培訓。

RS-485 通訊接口電路
      RS-485 接口電路的主要功能是：將來自微處理器的發送信號TX 通過“發送器”轉換成通訊網絡中的差分信號，也可以將通訊網絡中的差分信號通過“接收器”轉換成被微處理器接收的RX 信號。任一時刻，RS-485 收發器只能夠工作在“接收”或“發送”兩種模式之一，因此，必須為RS-485 接口電路增加一個收/發邏輯控制電路。另外，由于應用環境的各不相同，RS-485 接口電路的附加保護措施也是必須重點考慮的環節。下面以選用SP485R 芯片為例，列出RS-485 接口電路中的幾種常見電路，并加以說明。

1.基本RS-485 電路
      一個經常被應用到的SP485R芯片的示范電路，可以被直接嵌入實際的RS-485應用電路中。微處理器的標準串行口通過RXD 直接連接SP485R 芯片的RO 引腳，通過TXD直接連接SP485R 芯片的DI 引腳。
     由微處理器輸出的R/D 信號直接控制SP485R 芯片的發送器/接收器使能：R/D 信號為“1”，則SP485R 芯片的發送器有效，接收器禁止，此時微處理器可以向RS-485 總線發送數據字節；R/D 信號為“0”，則SP485R 芯片的發送器禁止，接收器有效，此時微處理器可以接收來自RS-485 總線的數據字節。此電路中，任一時刻SP485R 芯片中的“接收器”和“發送器”只能夠有1 個處于工作狀態。
     連接至A 引腳的上拉電阻R7、連接至B 引腳的下拉電阻R8 用于保證無連接的SP485R芯片處于空閑狀態，提供網絡失效保護，以提高RS-485 節點與網絡的可靠性。R7,R8,R9這三個電阻 要根據實際應用而改變大小，特別在用120歐或更小終端電阻時，R9就不需要了，R7和R8應使用680歐電阻。
    如果將SP485R 連接至微處理器80C51 芯片的UART 串口，則SP485R 芯片的RO 引腳不需要上拉；否則，需要根據實際情況考慮是否在RO 引腳增加1 個大約10K 的上拉電阻。
     SP485R 芯片本身集成了有效的ESD 保護措施。但為了更加可靠地保護RS-485 網絡，確保系統安全，我們通常還會額外增加一些保護電路。
      電路圖中，鉗位于6.8V 的TVS 管V4、V5、V6 都是用來保護RS-485 總線的，避免RS-485總線在受外界干擾時（雷擊、浪涌）產生的高壓損壞RS-485 收發器。當然，也選擇集成的總線保護元件，比如ONSemi 半導體的NUP2105L 器件(SOT-23 封裝，集成2 個雙向TVS器件)，作為SP485R 芯片的附加保護措施。
      另外，電路中的L1、L2、C1、C2 是可選安裝元件，用于提高電路的EMI 性能。圖中附加的保護電路能夠對SP485R 芯片起到良好的保護效果。
2.隔離RS-485 電路
      一個使用光電隔離方式連接的SP485R 芯片的示范電路，可以被直接嵌入實際的RS-485 應用電路中。微處理器的UART 串口的RXD、TXD 通過光電隔離電路連接SP485R 芯片的RO、DI 引腳，控制信號R/D 同樣經光電隔離電路去控制SP485R 芯片的DE和/RE 引腳。
      由微處理器輸出的R/D 信號通過光電隔離器件控制SP485R 芯片的發送器/接收器使能：R/D 信號為“1”，則SP485R 芯片的DE 和/RE 引腳為“1”，發送器有效，接收器禁止，此時微處理器可以向RS-485 總線發送數據字節；R/D 信號為“0”，則SP485R 芯片的DE和/RE 引腳為“0”，發送器禁止，接收器有效，此時微處理器可以接收來自RS-485 總線的數據字節。任一時刻，SP485R 芯片中的“接收器”和“發送器”只能夠有1 個處于工作狀態。
      連接至A 引腳的上拉電阻R7、連接至B 引腳的下拉電阻R8 用于保證無連接的SP485R芯片處于空閑狀態，提供網絡失效保護，以提高RS-485 節點與網絡的可靠性。R7,R8,R9這三個電阻 要根據實際應用而改變大小，特別在用120歐或更小終端電阻時，R9就不需要了，R7和R8應使用680歐電阻。
      使用DC-DC 器件可以產生1 組與微處理器電路*隔離的電源輸出，用于向RS-485 收發器電路提供+5V 電源。
      電路中光耦器件的速率將會影響RS-485 電路的通訊速率。圖2 中選用了NEC 公司的光耦器件PS2501 芯片，受PS2501 芯片的響應速率影響，這一示范RS-485 接口電路的通訊速率只可保障在19200bps 速率下正常工作；如果需要達到更高的RS-485 通訊速率，則需要選用響應速度更快的光耦器件，比如Agilent 公司的超高速光耦元件。