RS422／RS485总线模型分析与应用.docx

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1、RS422RS485总线模型分析与应用ronggang导语：本文从信号处理的角度分析了RS422/RS485网络的硬件构成，并将其抽象为一个信号处理分析模型，进而给出相应的传递函数和定义域0引言RS422/RS485总线接口作为多点、差分数据传输的电气标准，现已成为业界应用较为广泛的标准通讯接口之一。RS422/RS485标准只对接口的电气特性做出了规定，而不涉及接插件、电缆或者协议，因此，用户可在此根底上建立自己的高层通讯协议。1根本原理RS422/RS485标准的全称为TIA/EIA-422-B和TIA/EIA-485串行通讯标准。它们的数据信号均采用差分传输方式，也称作平衡传输。这两者在

2、电气特性上非常接近，不同之处只是传输方式的不同。RS485的典型工作方式如图1所示。RS485典型的驱动器使用一对双绞线，并将其中的一线定义为A，另一线定义为B。两线工作时采用半双工通讯方式，其工作状态发送状态和接收状态由使能控制信号决定。一般情况下，驱动器的A、B间的正电平电压为+2+6V时代表一个逻辑状态;A、B之间的负电平在-6-2V时代表另外一个逻辑状态。另外还有一个信号地C。事实上，在很多情况下，都会无视信号地的连接。这里建议采用经过处理的低阻通路把信号地连接起来，以增加其共模抗干扰才能并减少电磁辐射。“使能控制信号E用于驱动器与传输线的切断和连接，当ENABLE起作用时，发送器处于

3、高阻状态，称作“第三态，它是有别于逻辑“1与“0的第三种状态。接收器与驱动器的规定相似，其收、发端均可通过平衡双绞线将A-A与B-B对应相连。当接收端A、B之间有大于+200mV的电平时，输出为正逻辑电平;小于-200mV时，输出为负逻辑电平。在接收器的接收平衡线上，电平范围通常是在200mV6V之间。一般可定义逻辑1正逻辑电平为BA的状态，逻辑0负逻辑电平为AB的状态，A、B之间的压差不小于200mV。RS485的四线工作状态和RS422的四线工作状态根本一致，从物理的角度上讲，RS422相当于两个RS485同时工作，一个工作于接收状态，一个工作于发送状态。2信号分析根据以上讲明，这里对RS

4、422/RS485的传输特性建立一个信号分析模型，由于RS485更具有代表性，所以采用RS485作为分析对象。RS485是典型的信号处理标准，其传递函数模型如图2所示。根据图2标准设计定义域时，D可代表微处理器输出的数字信号TTL电平或CMOS电平，其逻辑信号的取值空间为0，1;Dr代表微处理器接收的数字信号TTL电平或CMOS电平，其逻辑信号的取值空间为0，1;E，EN为使能信号。驱动器和接收器与传输线的连接关系高电平或低电平有效控制存在两种情况：定义ENABLE为连接有效状态，DISABLE为未连接状态，取值空间为ENABLE，DISABLE。在RS485通讯标准中，一般情况下，E、EN假

5、设一个有效那么另一个制止，而RS422那么两个均为有效;A，B为驱动器与传输线的接口电压，其标准定义为-6V，+6V;Ar，Br为接收器与传输线接口的电压。为了实现RS422/RS485的接口兼容，这里应定义为-7V，+10V。实际上，驱动器传递函数定义中有四种可知足RS485通讯标准的情况：D=1，E=DISABLE时，输出A，B状态为未定;D=0,E=DISABLE时，输出A，B状态为未定;D=1，E=ENABLE时，输出B-A2V，且A，B6V，+6V;D=0，E=ENABLE时，输出A-B2V，且A，B6V，+6V。所以，可以实现上面传递函数的所有电路均可作为RS485的驱动器参考设计

6、，当然，还需要知足其输入输出特性。从接收器传递函数的定义可以把接收器分成两类，其一是EN=DIABLE，这相当于驱动器没有挂载在总线上可以以为不存在。其二是EN=ENABLE，此时又存在两种正常工作情况，一是输出Dr=1时，Br-Ar200mV;二是输出Dr=0时，Ar-Br200mV。为了知足接收器正常工作的需要，操纵时还需要考虑以下几种情况：1Ar、Br的电压范围应该严格限制在-710V，否那么可能损坏器件。一般采用稳压的二极管网络来实现电压的限制。2当|Ar-Br|3工程实现根据以上分析，这里给出一个RS422/RS485兼容的实际应用电路，其详细电路如图3所示。图3电路中采用的芯片为M

7、AX491ESD。当用MAX491ESD进展RS422通讯时，应把跳线帽安装在JP2的管脚2和管脚1上，JP1和JP3跳线帽去掉;而当其作为RS485通讯的时候，那么应把跳线帽安装在JP2的管脚2和管脚3上，JP1和JP3加上跳线帽，进而构成两个节点的RS485网络。稳压管D1，D2的作用是把A的电压牢牢限制在-7V+12V，以有效保护RS422/RS485网络。增加D3和D8的目的主要是为了防止浪涌电压。这个实际电路是以信号分析模型作为指导的根据建立起来的，可以在实际的测试和运行中知足预期要求。4完毕语本文从信号处理的角度分析了RS422/RS485网络的硬件构成，并将其抽象为一个信号处理分析模型，进而给出相应的传递函数和定义域。