在工業(yè)控制領(lǐng)域，RS485 通信協(xié)議宛如一顆璀璨的明星，應(yīng)用極為廣泛。其差分物理信號(hào)在電磁環(huán)境復(fù)雜的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，展現(xiàn)出了強(qiáng)大的抗干擾能力。對(duì)于專注于應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)的工程師而言，使用 RS485 進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，往往只需關(guān)注串口的數(shù)據(jù)收發(fā)器。然而，從硬件層面來(lái)看，RS485 通信的數(shù)據(jù)收發(fā)遵循著特定的機(jī)制。

一、RS485 通信接口特點(diǎn)

作為工業(yè)領(lǐng)域常用的通信方式，RS485 總線具有以下顯著特點(diǎn)：

1. 電平特性與使能控制：收發(fā)器輸出 A、B 之間的電平為 + 2V ~ +6V 時(shí)，表示邏輯 “1”；為 -6V ~ -2V 時(shí)，表示邏輯 “0”。相較于 RS232，其信號(hào)電平降低，降低了損壞接口芯片的風(fēng)險(xiǎn)。此外，還有 “使能” 控制信號(hào)，可使收發(fā)器處于高阻狀態(tài)，切斷與傳輸線的連接。這一特性使得 RS485 在復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境中能夠更好地保護(hù)設(shè)備。
2. 高靈敏度接收：接收器的輸入靈敏度為 200mV，即當(dāng)接收端 A、B 之間的電平相差 200mV 時(shí)即可輸出邏輯。這種高靈敏度使得 RS485 能夠準(zhǔn)確接收微弱信號(hào)，保證了通信的可靠性。
3. 高速與遠(yuǎn)距離傳輸：RS485 具備高傳輸速率，可達(dá) 10Mbps，同時(shí)傳輸距離能夠達(dá)到 1200m。這使得它在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中能夠滿足長(zhǎng)距離、高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蟆?/li>
4. 多站點(diǎn)傳輸能力：總線上允許掛接多達(dá) 128 個(gè)收發(fā)器，可建立設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。這種多站點(diǎn)傳輸能力使得 RS485 能夠輕松實(shí)現(xiàn)大規(guī)模設(shè)備之間的通信。
5. 共模電壓范圍：RS485 收發(fā)器共模電壓范圍為 -7V ~ +12V，只有滿足該條件，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)才能正常工作。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)線路中共模電壓超出此范圍時(shí)，會(huì)影響通信的穩(wěn)定性，甚至損壞接口。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，需要嚴(yán)格控制共模電壓。

二、RS485 收發(fā)控制方法

RS485 屬于半雙工總線，在實(shí)際使用時(shí)一般采用主機(jī)輪詢或令牌傳遞的方法來(lái)分配總線控制權(quán)，RS485 設(shè)備需要進(jìn)行發(fā)送和接收的方向轉(zhuǎn)換。常見(jiàn)的做法是，每個(gè) RS485 設(shè)備平時(shí)均處于接收狀態(tài)，只有在有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)才轉(zhuǎn)換到發(fā)送狀態(tài)，數(shù)據(jù)發(fā)送完畢后再次切換回接收狀態(tài)。

1. 程序換向控制：常用的 RS485 收發(fā)換向方法是程序換向，即由 MCU 的一個(gè) I/O 端口控制 RS485 收發(fā)器件的收發(fā)使能引腳，平時(shí)使 RS485 收發(fā)器件處于接收狀態(tài)。例如，這里 485 芯片用 TI 的 SN65LBC184，速率達(dá)到 250Kbps。當(dāng)有數(shù)據(jù)需要發(fā)送時(shí)，MCU 將 RS485 收發(fā)器件引腳（網(wǎng)絡(luò) RS485_EN2）置于發(fā)送狀態(tài)，完成數(shù)據(jù)發(fā)送后，再把 RS485 收發(fā)器件切回接收狀態(tài)。這種方式簡(jiǎn)單易行，無(wú)需增加額外成本，是許多人常用的方法。

1. 自動(dòng)換向：當(dāng)采用某種硬件平臺(tái)的工控主板或板進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)時(shí)，可能會(huì)遇到問(wèn)題。由于工控主板或板上沒(méi)有預(yù)留出足夠的 I/O 端口，使得 RS485 收發(fā)的程序換向方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)?；蛘咴谀承┨囟ㄇ闆r下，開(kāi)發(fā)平臺(tái)的底層驅(qū)動(dòng)未對(duì)外開(kāi)放，難以對(duì)底層進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，即便有足夠的 I/O 端口也無(wú)法實(shí)現(xiàn)程序換向。此時(shí)，需要采用自動(dòng)換向技術(shù)。自動(dòng)換向就是對(duì)使能引腳不需要單獨(dú)的 I/O 口來(lái)控制，而是由發(fā)送引腳發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)順便控制?？梢栽谑鼓芴幖右粋€(gè)反相器，在空閑狀態(tài)下，串口的發(fā)送信號(hào) TXD2 為高電平，經(jīng)過(guò)反相器后輸出低電平，使 SN65LBC184 處于接收狀態(tài)，而 RS485 總線由于上下拉電阻的作用處于 A 高 B 低的狀態(tài)。當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，TXD2 信號(hào)線上的低電平比特位控制 SN65LBC184 進(jìn)入發(fā)送狀態(tài)，將該比特發(fā)送出去；而高電平比特位則使 SN65LBC184 處于接收狀態(tài)，由 RS485 總線上下拉電阻把總線置于 A 高 B 低的狀態(tài)，即表示發(fā)送了高電平。反相器也可以用三極管代替，工作原理相同。但這種方法在發(fā)送高電平時(shí)的驅(qū)動(dòng)能力有限，會(huì)限制通訊距離，一般適用于距離不遠(yuǎn)的場(chǎng)合。為了省去控制的麻煩，也可以采用專門(mén)的、帶有 AutoDirection 功能的 485 芯片，比如 MAX13487E，它省去了常用的 485 使能信號(hào)，從而簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)電路。