與之形成鮮明對比的是，RS-485是一種使用差分信號傳輸的平衡接口，從而讓其擁有較高的共模噪聲抗擾性。因此，延長(cháng)RS-232數據鏈路傳輸距離和實(shí)現多總線(xiàn)節點(diǎn)連接，要求通過(guò)接口轉換器將其轉換為RS-485信號（參見(jiàn)圖1）。

 

圖 1 短距、點(diǎn)對點(diǎn)數據鏈路到遠距、多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò )的轉換

 

圖2顯示了一個(gè)低功耗、隔離式轉換器設計的原理圖。這里，一臺個(gè)人計算機（PC）的RS-232串行端口連接至左側的SUB-D9接口。

 

圖2 使用自動(dòng)選向控制的隔離式RS-232到RS-485轉換器。

 

個(gè)人計算機串行端口包含一個(gè)RS-232驅動(dòng)器和接收器芯片，芯片將其內部5V邏輯信號轉換為接口處更高的±8V到±13V電平。這些高壓總線(xiàn)信號再通過(guò)另一個(gè)RS-232芯片轉換回標準邏輯電平，以同RS-485收發(fā)器進(jìn)行通信。

 

在發(fā)送方向，485收發(fā)器將來(lái)自RS-232接收器輸出的邏輯信號轉換成差分總線(xiàn)信號。在接收方向，它將差分總線(xiàn)信號轉換成進(jìn)入RS-232驅動(dòng)器輸入端的單端、低壓信號。

 

RS-485收發(fā)器包括一個(gè)電容式隔離層，其實(shí)現總線(xiàn)端與邏輯控制端之間的電流隔離，從而消除了總線(xiàn)節點(diǎn)之間的接地電流。

 

在總線(xiàn)端，這種轉換器設計擁有數個(gè)確?？煽繑祿鬏數脑?。跳線(xiàn)J1和J2在總線(xiàn)空載期間激活故障保護偏壓網(wǎng)絡(luò )。如果這種轉換器安裝在總線(xiàn)端，則通過(guò)跳線(xiàn)J3可以實(shí)現一個(gè)120歐姆端接電阻器。

 

一個(gè)瞬態(tài)抑制器通過(guò)鉗制接地電位，保護收發(fā)器免受危險瞬態(tài)過(guò)電壓的損害。為了將瞬態(tài)電流分流至地電位，要求使用一個(gè)高壓電容器，以在浮動(dòng)總線(xiàn)接地和保護接地（PE）之間提供AC耦合。一般而言，我們使用一條短單芯導線(xiàn)（18 AWG）來(lái)實(shí)現到PE端或機殼接地的連接。

 

信號通路隔離還要求電源隔離。這里，我們通過(guò)一個(gè)低壓降電壓調節器（LDO）對總線(xiàn)電源（3.3V到10V）進(jìn)行調節。然后，把它用于收發(fā)器總線(xiàn)電源（Vcc2）和一個(gè)隔離式DC/DC轉換器。這種轉換器由變壓器驅動(dòng)器、隔離變壓器和一個(gè)次LDO（為邏輯端電路供電）組成。

 

更老一點(diǎn)的轉換器設計有時(shí)會(huì )使用一個(gè)請求發(fā)送信號（RTS）來(lái)將RS-485收發(fā)器從接模式切換到發(fā)送模式。但是，在一些計算機應用中，RTS生成接口軟件運行在Windows®下，并非實(shí)時(shí)。因此，如果Windows決定將其處理時(shí)間用于另一個(gè)應用程序、屏幕保護程序或者殺毒軟件，則RTS可能就無(wú)法實(shí)時(shí)地將收發(fā)器切換回接收模式，因此另一個(gè)總線(xiàn)節點(diǎn)所發(fā)送的數據便可能會(huì )丟失。

 

圖2所示轉換器設計通過(guò)實(shí)現一種自動(dòng)選向功能消除了出現上述狀況的可能性。這種自動(dòng)選向檢測通過(guò)一個(gè)單穩態(tài)觸發(fā)器實(shí)現。觸發(fā)器的輸出由232接收器輸出觸發(fā)為高。默認情況下，RS-485收發(fā)器處于接收模式。當單穩態(tài)輸出變?yōu)楦邥r(shí)，它便將收發(fā)器切換到發(fā)送模式。

 

該單穩態(tài)輸出的時(shí)間常量由一個(gè)R-C網(wǎng)絡(luò )定義。數據速率為9600 bps，2ms高態(tài)時(shí)間時(shí)，C = 220 nF，而R = 10 kOhm；數據速率為1200 bps，20ms高態(tài)時(shí)間時(shí)，R = 100 kOhm。當高態(tài)時(shí)間結束后，單穩態(tài)輸出再次回到低，從而將收發(fā)器切換回接收模式。盡管自動(dòng)選向功能依賴(lài)于數據速率，但其仍然是防止數據丟失的一種可靠方法。

 

 

推薦閱讀：