RS触发器

RS触发器（通用4篇）

RS触发器 篇1

一、基本RS触发器的结构及工作原理

由两个二输入的与非门就可组成基本RS触发器, 将两个与非门的输出相互接回另一个与非门的输入, 这样就可组成RS触发器。如图1示, 图 (a) 是结构图, 而图 (b) 是电路图符号。

综上述, 基本RS触发器触发器的工作状态可分为四种情况, 置0, 置1, 保持, 不定四种状态。其特性表如表1所示。

二、Multisim10仿真RS触发器的工作过程

RS触发器的不定状态让学生难理解, 由于受实验仪器的约束, 不能通过实验对RS触发器的输出波形进行验证。信号发生器也不能同时产生多路的同步信号, 双踪示波器也无法同时观察两路输入及两路输出的波形。而Multisim10仿真RS触发器的工作原理, 可形象直观描述基本触发器置发器置0, 置1的过程, 还可仿真不定状态产生的过程。其仿真的过程如下:

1. 首先建立仿真电路。

信号发生器采用Multisim10软件里虚拟仪器的字发生器, 字发生器可同时产生32路输出信号, 故字发生器有0-31号的32个输出脚, 对应0-31位的二进制信号输出。而32路信号均是可根据用户的需要而任意设定的。在这RS触发器电路里, 因为只需要R、S的两路输入信号, 故只需要设定低2位的信号送给触发器的输入端。观察并测量信号则采Multisim10软件里虚拟仪器的四通道示波器, 可同时观察两路输入与输出。而RS触发器则采用Multisim10元件库里的74LS00D连接而成, 故建立仿真电路如图示。

2. 仿真。

仿真前先要对字发生器的参数进行设置, 双击字发生器, 弹出对话框, 设置参数如图3示, 在这儿说明一下, 字发生器的数据产生, 要改成如图3所示的数据, 首先要先点开字发生器的对话框下的“设置”, 将数据保存成图片文档, 然后再点“加载”将刚保存的图片数据加载进来。就可变成如图3所示的对话框。这组字的含义虽然是以十六进制的形式表示, 如果转为二进制形式最低两位分别为00, 01, 10, 11, 00, 11, 01, 这组二进数据分别转为高低电平送到了RS触发器的两端, 即仿真了RS触发器的输入端各种不同的输入状态。然后, 对数据进行数据起始位与数据最末位的设置, 其它的设置如图3示就可以了。关于示波器的设置如图4就可以了。当四通道的信号会重叠时可调整Y的位置。接着就可打开仿真开关, 点开字发生器的循环控制方式。示波器就会显示图4所示窗口的波形了。当然也可以用Step的方式将数据一个一个输入, 让波形一步一步显示出来。

对于图4所示的波形, 即RS由11经00再变成11时, 触发器的输出端就出现了一系列1与0跳变的脉宽很窄的矩形脉冲。这就是不定状态。只要RS触发器的两端的高电平不消失, 触发器的输出端就维持不定状态的矩形脉冲。

三、总结

摘要：运用Mulitisim软件分析RS触发器的特性表对应的四种工作状态, 更好地验证RS触发器不定状态的产生过程。

关键词：Mulitisim10仿真,RS触发器,不定状态。

参考文献

[1]《数字电子技术基础》, 清华大学电子学教研组阎石主编, 高等教育出版社, 2006年5月第5版, 书号ISBN978-7-04-019383-1。

[2]《Multisim 10电路仿真及应用》, 张新喜、许军等主编。机械工业出版社。书号ISBN978-7-111-29306-4。

RS-485收发器教程 篇2

TIA/EIA -485和TIA/EIA -422 ( 亦称RS-485和RS-422)是由美国 电信工业 协会/电子工业 联盟 (TIA/EIA) 发布的有 线通信标 准 。 它们使用 差分信令 机制来实 现远距离 和嘈杂工 业及工厂 自动化环 境中的数 据传输 。 差分信令 机制可抑 制共模噪 声 , 而推荐的 双绞线电 缆可确保 收到的大 多数干扰 是共模噪 声 。 长传输距 离增加了 两端地电 平的压差 , 但这些标 准的宽共 模范围 (CMR) 可确保网 络正常运 行 , 即使存在 相当大的 共模电压 也不例外 。 如图1所示 ,发射器 (Tx) 和接收器 (Rx) 均有非反 转 ( Y和A ) 和反转 ( Z和B ) 引脚 。

半双工器 件用于通 过单根电 缆进行的 双向通信 ,因此对应 的Rx和Tx端子连接 至同一IC封装引脚 。 使用两根 电缆进行 双向通信 的网络采 用全双工 器件 , 其中Rx和Tx端子连接 至不同的 引脚 。

由于市场 上的收发 器种类繁 多 ,所以为您 的应用挑 选最合适 、最具成本 效益的收 发器可能 会很困难 。 这篇分为 两部分的 文章可指 导您完成 选择和权 衡关键设 计考虑事 项 ,以帮助您 挑选合适 的收发器 。 第一部分考 察了最典 型的RS -485 IC并分析了 最常见的 设计考虑 事项 。 第二部分 将考察静 电放电 (ESD) 保护 , 比较人体 模型和IEC61000-4-2 (IEC) 标准 , 然后讨论过压保护 (OVP) , 并提供极 高速收发 器(数据传输 速率高于25 Mb/s, 这时波形 失真是个 严重问题)的简介 。

1RS-485要求及设计

1.1RS-485要求

RS - 485标准包括14页内容 , 下面是其 中一些最 重要的要 求 :

差分信令 机制 , 有非常灵 敏的 (±200 m V)Rx和健全的 ±1.5 V Tx差分输出 电压 (VOD) 。 该组合可 确保强大的噪 声容限 , 以适应长 电缆的衰 减 。

Tx必须有一 个启用 ( enable ) 引脚 。 RS-485允许总线 上有多个 驱动器来 实现通过 单根电缆 进行真正 的双向传 输 , 所以每个Tx必须具有 三态输出 能力 。

TX具备足够 电流输出 能力以驱动长线缆的双端接。 通过单根电缆进行高 速双向传 输需要两 个终端 。

至少 - 7 V ~ + 12 V的宽CMR 。 RS-485可支持4 000英尺长 (1 220 m) 的网络 。 大CMR可处理长 距离上可 能出现的 地电势差 , 以及适应 嘈杂环境 中的更大 感应总线 电压 。 该CMR还允许具 有不同供 电电压的 器件通过 同一总线 通信 。

约12 kΩ 的接收器 输入电阻 。 标准允许 总线上最 多有32个 “1单位负载 ” 器件 , 来自每个 器件 (Tx或Rx ) 的负载必 须 ≤ 1 m A ( 总线有12 V偏压)。

1.2RS-422与RS-485对比

RS - 422非常类似 于RS - 485 , 但RS - 422只允许总 线上有1个Tx和最多10个Rx。 这种单Tx多Rx配置称为 多点通信 或广播网 络 。 一个驱动 器限制消 除了对Tx启用引脚 的需要 , 这可将终 端要求减 少至一个120 Ω 电阻 , 并使全双 工收发器 或独立的Rx和Tx IC的使用成 为必要 。 RS-422网络比RS-485网络简单 得多 。

1.3RS-485接收器(Rx)

标准RS-485 Rx将高于+200 m V的任何差 分电压 (引脚A- 引脚B) 均视为逻 辑1,将低于 -200 m V的任何差分电压视为逻辑0, 这些输入阈值在 -7 V~+12 V的宽CMR范围上必 须得到满 足 。 在-200 m V与+200 m V之间的任 何Rx输入电压 ( 如0 V差分电压)逻辑值是 不确定的 。 驱动器的±1.5 V差分输出 电压 (VOD) 与接收器 的 ±200 m V阈值间的 大差量 , 会产生优 良的抗噪 性和处理 来自长电 缆的衰减的能力。 标准允许1条总线上有32个单位负载(UL),其中1个UL规定为在 总线对地 电压为 +12 V时消耗电 流不超过1 m A的器件 。

1.4RS-485发射器(Tx)

标准RS-485 Tx是一个带 差分输出 的驱动器 , 规定为向 一个54 Ω 差分负载 提供至少1.5 V差分电压 ( VOD) 。 54 Ω 负载是在 最多允许 两个120 Ω 终端电阻 与32个1 UL接收器并 联的条件 下得出的 。 RS-485产品族通 常包括输 出压摆率 设置为适 应两种或 三种数据 传输速率 的驱动器 。 对较低数 据传输速 率应用采 用正确压 摆率限制 的器件可 最小化电 磁干扰 ( EMI ) , 并减小不 理想的发 射线匹配 和终端所 造成的影 响 。

1.5基础RS-485收发器

短距离 、 简单和低 节点数目 网络常常 使用低成 本RS-485收发器 。 短距离网 络不会获 得大量共 模电压 ( CMV ) , 所以除了RS - 485标准CMR它们不需 要更多东 西 , 也不应当 需要过压 保护 (OVP) 。 节点数少 于32的简单网 络不需要 分数单位 负载器件 ,如果电缆 不频繁连 接和断开 ,可能也不 需要静电 放电(ESD)保护 。 不过 , 一些基础 器件确实 包括 ±8 k V~ ± 15 k V人体模型ESD保护 。 RS - 422网络有一 个始终启 用的驱动 器 , 所以总线 始终受到 驱动 , 且不需要 总线偏压 。 如果总线 短路 ,则意味着 它不需要 被当作发 射线 , 或者如果 数据传输 速率非常 低 , 则可能不 需要总线 终端 ,基础RS-485收发器就 够用了 。 但是 ,当多驱动 器RS-485系统需要 终端时可 能会出现 问题 。

请考虑当 总线空闲 ( 没有Tx主动驱动 总线 , 例如当在 总线上的Tx之间切换 时 ) 时图2所示电路 会发生什 么情况 。 由于总线 上的所有Tx都是三态 的 , 所以差分 终端电阻 将总线电 压迅速降 低至接近0 V差分电压 , 这在前面 的描述中 是一个不 确定的电 压等级 。 总线上存 在该电压 时 ,Rx可能驱动 其输出 (Ro) 至1或0 , 或者在更 坏的情况 下 : 其可能出 现摇摆 。 这是有问 题的 , 因为监测Ro的微控制 器 (μC) 可能将任 何从高到 低的过渡 解释为 “ 起始位 ” 信息 , 摇摆的Ro会浪费宝 贵的 μC带宽 , 因为其会 试图处理 无尽的虚 假信息流 。

总线电压 迅速降低 问题的经 典解决方案是添加总线偏压电阻,如图3所示 。 上拉和下拉电阻会将差分总线电压 偏置到几 百个m V的正电压 , 这会在总线空闲时保持逻辑1电平 。 遗憾的是,此方法需要在用于提供 抗噪性的总线空 闲电压和Tx负载之间 进行平衡, 使设计任务更加复杂,并添加从Vcc至GND的DC电路路径 。 要在60 Ω( 两个并联 终端电阻) 上获得最小(0噪声容限)+200 m V DC偏压需要3.33 m A电流 。 使用3.3 V供电电压 , 产生该电 流所需的 偏置电阻 为每个470 Ω , 这是相当 大的负载 。 Tx负载的这 一增加会 显著减少 总线上允 许的收发 器数目 。

更新的 “全功能 ”RS-485收发器通 过一项特 殊的故障 保护功能 来解决这 个问题 。

1.6全功能RS-485收发器

更新的RS-485 IC是 “ 全功能 ” 收发器 ,包括先进 的Rx故障保护 功能 、 分数单位 负载和经 过改进ESD电阻 。 例子包括 来自Intersil的ISL317XE和ISL315XE收发器产 品族 , 前者面向3.3 V应用 , 后者面向5 V应用 。

1.7完全故障保护(FFS)Rx

在过去二 十年中 ,RS-485收发器增 加的最重 要功能之 一是接收 器完全故 障保护 (FFS) 功能 , 尽管其并 不包含于RS-485标准 。FFS意味着无 论Rx输入是浮 空的 、 一起短路 的 , 还是未被 驱动的和 被终端电 阻短路的 ,Rx均可将其 输出驱动 至定义状 态 ( 通常是逻 辑1 ) 。 如前面所 提到的 , 只要端接 的多Tx总线不是 被主动驱 动的 , 上述最后 一个条件 就会出现 。 FFS Rx的出现通 过重新定 义Rx输入阈值 解决了总 线电压迅 速下降问 题 。 通过将Rx输入高阈 值改变为 很小的负 差分电压 ( 通常为 -20 m V ~-50 m V),Rx现在将0 V差分电压 识别为有 效高输入 电平 。 该改变仍 然符合RS-485标准 , 因为大于 +200 m V的任何电 压仍然被 视为高电 平 ,而负Rx阈值保持 不变 。 FFS Rx消除了对 总线偏压 的需要 ,这允许总线负荷最大数量的收发器。

使用FFS Rx会产生两 个缺点 。 首先 , 由于输入 阈值切换 区间被切 成两半 : 从400 m V到约200 m V, 所以难以 在Rx输入中设 计过多滞 后 。 因此 ,FFS Rx滞后约20 ~40 m V, 而非FFS Rx可能约大 于70 m V, 所以FFS Rx的抗噪性 低于标准Rx 。 其次 , 不对称FFS切换点可 能在具有 缓慢总线 过渡的网 络上造成 占空比失 真 。

1.8分数单位负载

随着网络 节点数增 加到32个以上 ,标准RS-485器件的用 户需要添 加中继器 来将网络 分成32个UL节点段 。 全功能产 品族通过 实施具有 较高输入 阻抗的Rx来解决这 个问题 , 这允许总 线上有更 多器件 , 同时仍然 满足RS - 485 32 m A最大负载 电流要求 。 1/4 UL器件拥有 ≤250 μA的输入电 流 , 所以总线 上允许有128个收发器 (128 ×250 μA =32 m A) 。 1/8 UL器件拥有 ≤ 125 μA的输入电 流 , 所以总线 上允许有256个收发器 。 被禁用的Tx负载电流 通常可忽 略 , 所以负载 计算主要 考虑Rx输入电阻 。 单位负载 概念是严 格限制于DC负载的 , 所以AC考虑 ( 例如电缆 的长度 、 节点的间 距或节点 的电容 ) 可能使节 点数目限 于小于UL允许的值 。

2静电放电(ESD)保护

2.1增强的ESD保护

全功能收 发器还包 括对总线 引脚的增 强的ESD保护的一 些形式 。 总线引脚 通常连接 至设备外 表面上的 暴露端口 。 这一暴露 使端口特 别易受ESD事件影响 , 仅仅连接 带电的接 口电缆就 可能使未 受保护的 收发器损 坏 。

总线引脚ESD保护遵循 以下两种 标准之一 : 广为人知 的人体模 型 ( HBM ) 标准 , 常见于美 国 ; IEC61000 4 - 2 ( IEC ) 标准 , 常见于欧 洲并且日 益被全球 接受 。 HBM试验模拟 的是制造 和搬运期 间遇到的ESD事件类型 , 而IEC ESD试验是一 项终端设 备试验 , 目的是使 设备能够 经受野外 遇到的ESD事件 。 IEC ESD标准包含 两种试验 方法 : 一种是接 触法 ( 与HBM一样 ) , 一种是气 隙法 。 在气隙法 中 , 将一个带 电电极移 近受试引 脚 , 直至电极 通过气隙 对引脚放 电 。 接触法是 使电极在 带电前接 触受试引 脚 。

HBM和IEC61000标准的最 大差别是 放电网络 中的元件 值 ( 参见图4)。 IEC61000标准的电 荷存储电 容大50% , 串联限流 电阻为330 Ω ( HBM是1 . 5 kΩ ) 。 这一较低 电阻值可 使峰值ESD电流增加 近四倍 , 导致严格 得多的ESD试验 。

表1显示了IEC ESD模型和人 体模型的 差异 , 可以看到 ,IEC的每个参 数都更加 严格 。 除了高近 四倍的峰 值电流 , 脉冲上升 时间也显 著更快 , 迫使片上 保护电路 更快作出 响应 , 所有脉冲 能量在少 一半的时 间内被输 送到IC,且IEC要求10个ESD脉冲而不 是3个 。

如表1所示,HBM和IEC ESD各有3个和4个分类等级。 全功能收发器使用 的特殊ESD结构使它 们能够达 到每个标 准的最高 等级 。 这些高ESD结构可为IC提供保护 , 无论其是 否带电 ,且不会干 扰RS-485标准的 -7 V ~+12 V CMR。 对接口IC增加IEC61000 ESD保护可通 过消除对 电路板级保护的需要,为设计工程师节省时间和金钱,并最大限度减少由于ESD损坏造成的现场退货。

2.2具有大差分输出电压(VOD)的全功能收发器

有些标准 ( 如Profibus DP) 对物理层 使用RS-485, 但要求大 得多的2 . 1 V Tx VOD来实现更 佳的驱动 和抗噪性 。 例如 , 来自Intersil的5 VISL3150产品族具 有2 . 4 V的最低VOD, 这比标准RS 485 IC提供大900 m V的抗噪性 , 而40 Mb/s ISL3159E提供2.1 V的最小值 。 另外 , 大VOD还允许这 些收发器 驱动比RS-485标准要求 的两个终 端更多的 负载 。 ISL315XE收发器能 驱动RS - 485要求的1 . 5 V VOD到达6~8个终端 (RS-485要求的3~4倍 ),使它们成 为 “星形 ”网络或需 要两个以 上终端的 非标准网 络的理想 之选 。

2.3过压保护(OVP)器件

当供电电 缆和数据 电缆处于 同一线槽时 会出现另 一个应用 问题 。 接线错误 、 连接松动 甚至焊料 残留物都 可能造成 电力线接 触PCB上或连接 器中的数 据连接件 。 由于工业 电源电压 一般超过20 V, 所以与数 据线接触 会造成未 受保护的 标准RS - 485收发器损 坏 。 由此产生 了过压保 护或故障 保护收发 器 , 其设计使 得RS -485总线引脚 能够承受 远高于RS-485标准要求 的电压 。 OVP器件 ( 如ISL3243XE和ISL3249XE) 提供 ±40 V至 ±60 V的过压保 护 , 以及宽共 模电压范 围 (CMR), 可高达RS485标准要求 的范围的 两倍 。 更宽的CMR允许在长 距离网络 或嘈杂环 境中经常出现的共模电压获取。 Intersil OVP器件的规 定是CMR为 ± 15 V ~ ± 25 V , 意味着发 射器和接 收器甚至 在面临大 共模电压 时也能通 信 。

高电压承 受能力的 一个关键 优势是容 易设计总 线引脚保 护网络 。 如果DC或瞬态总 线电压可 超过收发 器的总线 引脚额定 电压 , 则必须为 收发器设 计添加瞬 态电压抑 制器 ( TVS ) IC等外围保 护器件 。 - 7 V ~ + 12 V标准CMR的不对称 性使得难 以使用基 础双向TVS IC 。 选择 ±12 V TVS允许负电 压超过收 发器的-7 V限制 ,而使用±7 V TVS需要截去 标准的 +CMR的40% 。 相反 , OVP收发器的 对称总线 引脚电压 可轻松适 应双向TVS保护 , 且因为TVS硬箝位电 压与总线 引脚损坏 电压间的 额外余量 使该保护 更强大 。 例如 ,在要保护 具有±25 V CMR的OVP器件时 , 只需选择 关态电压 高于 ±25 V且低于OVP等级的双 向TVS 。 需要牢记 的是TVS器件的硬 箝位电压 通常比其 关态电压 高50% , 所以要选 择允许所 需CMR的最低TVS电压 。 事实证明 ,TVS电压处于 ±25 V~±40 V范围时能 够为±60 V OVP IC提供良好 的保护 。

除了 ±16.5 k V HBM ESD ,OVP和宽CMR特性使这 些器件成 为市场上 最可靠的RS - 485收发器 。 它们还是 全功能器 件 , 所以它们 具有FFS功能 , 并且只向 总线施加1 / 4 UL 。

2.4具有电缆反向功能的OVP器件

高节点数 目RS -485网络常常 因为接线 错误的节 点 ( 如数据线 互换 ) 而中断 , 但测试和 重新连接 连接器是 一项手动 和耗时的 任务 。 更好的解 决办法是 使用具有 电缆反向 ( 亦称极性 反转 ) 功能的RS - 485收发器 。 只需移动 一个跨接 线或改变GPIO线的状态 即可反转 收发器的 极性 , 使接线错 误的节点 在总线上 正常通信 。

使用传统RS - 485收发器时 , 接收器 / 发射器A / Y引脚是非 反向输入 , 而B / Z引脚是反 向连接 。 反转这些 引脚与总 线的连接 会使所接 收和发射 的数据反 向 , 导致通信 错误 。

具有极性 反转功能 的收发器 在极性反 转输入处 于非活动 状态时类 似于正常 收发器 , 但在极性 选择输入 切换至活 动状态时 会反转总 线引脚的 极性 。 因此 ,B/Z引脚变为 非反向引 脚 , 而A/Y引脚变为 反向引脚 ,所以收发 器现在可 正常通信 ,即使其总 线连接是 反向的 。 ISL3248XE 5 V产品族以 及3 ~ 5 V ISL32437E和ISL32457E全都包括 电缆反向 功能 。

电缆反向 功能的一 个问题是 前面描述 的反向还 会使完全 故障保护 输出状态 反向 。 因此 ,激活电缆 反向功能 会使接收 器在其输 入为浮空 或一起短 路时输出 一个逻辑 低值 , 这与 μC的期待是 相反的 。 Intersil通过实施 一项专利 功能解决 了这个问 题 , 该功能不 管收发器 是正常还 是反转极 性状态下 均可保持FFS功能 ,使Intersil器件易于 使用 。

2.5极高速收发器(>25Mb/s)

接近实时 的应用 , 如机器人 、 电动机控 制 ( 如En Dat2.2 ) 和数据采 集等 , 都需要最 高数据传 输速率 ( > 25 Mb / s ) , 以最大限 度缩短延 迟和增加 吞吐量 。 极高数据 传输速率 要求低Tx和Rx偏移 ,以最大限度减轻 占空比失 真 ,以及低元 件-元件偏移 , 以支持高 速并行应 用 ( 如SCSI Fast - 20和Fast - 40 ) ——— 这时数据 偏移是个 严重问题 。

作为低偏 移的重要 性的一个 例子 , 我们考虑 各具有5 ns偏移的一 个Rx和Tx。 对其中任 一器件输 入一个100 ns (10 Mb/s) 脉冲会导 致一个95 ns ~105 ns的输出脉 冲 。 如果偏移 是在同一 方向 ( 加性 ), 则在两个 μC间发送的 一个数位 可能在接 收器端小 至90 ns。 这只是10% 失真 , 但如果相 同的Rx和Tx发射一个40 Mb/s信号 (25 ns位宽 ), 则相同的 偏移会导 致不可接 受的40% 脉宽失真 。

高速器件(例如来自Intersil的产品 ) 提供1.5 ns的最大Rx和Tx偏移 , 以及4 ns的最大元 件 - 元件偏移 。 ISL3179E(3 V) 和ISL3159E (5 V) 的数据传 输速率规 定为40 Mb/s, 而ISL3259E ( 5 V ) 的数据传 输速率可 达100 Mb / s 。 所有元件 都有125 ℃ 选项 ( 扩展工业 范围 ) , 以适应电 动机控制 应用的高 温条件 , 这些器件 采用MSOP和DFN封装 , 以适应空 间紧张的 应用 , 并提供 ±15 k V IEC ESD保护等级 。 另外 ,ISL3159E和ISL3259E的Tx VOD> 2 . 1 V , 使它们成 为高速Profibus DP网络的理 想选择 。

3总结

RS触发器 篇3

在电能信息采集系统中,通过RS485总线将电表直接和集中器或者采集器连接,可以实现与电表的可靠通信。随着技术的发展,设计能支持上千块电表的集中器已经非常容易。而RS485接口可以连接的电表数量会收到驱动能力的限制,一般超过100块电表就很难保证RS485总线的正常通信。设计了一种RS485数据转发器,能够很好地解决连接多块电表的问题。

2 数据转发器的工作原理

数据转发器基本原理是通过2个RS485接口,将从第一个接口收到的数据,从第二接口上发送出去,相应地,将第二个串口上收到的数据,从第一个串口上发送出去。这样在需要通信的设备看来,总线上透明的,不存在数据转发器,不影响原有的数据通信功能。

而数据转发器将RS485总线上的负载实现隔离,也即无论第一个RS485接口上连接几个设备,经过转发器之后,总线上的负载变成了只有第二个接口自身的负载,同样,第二个设备上连接多个RS485设备时,第一个RS485接口总线上的负载也只有接口自身的负载。

3 硬件设计及工作原理[1,2]

3.1 硬件实现

RS485数据转发器的原理如图1所示,主要由2片RS485电平转换芯片MAX345和CPU STM32F050组成。RS485总线上的电平转换为的TTL电平后,和CPU的普通IO端口相连接。通过CPU实现数据Rxd1收到的数据,发送到Txd2端口上,从Rxd2上收到的数据发送到Txd1端口上,根据数据传输的方向,控制Dir1和Dir2的电平,从而控制数据传输的方向。

3.2 数据收发[3]

为了实现数据从A、B1到A2、B2的透明传输,主要从以下方面考虑:

(1)数据线电平控制

通过CPU监控端口Rxd1和Rxd2,当Rxd1为高电平时,驱动Txd2为高电平,为低电平时,驱动Txd2为低电平;相应地,当Rxd2为高电平时,驱动Txd1为高电平,为低电平时,驱动Txd1为低电平。

(2)数据传输方向控制

当没有数据传输时,驱动Dir1、Dir2位低电平,由于上拉电阻R3、R4、R8、R9的作用,A1、B1、A2、B2的RS485总线上,维持数字1的状态;所以,此时也相当于发送数字1。

当数字0需要从A1、B1发送A2、B2时,A1、B1为数字0,U1处于接收状态,Rxd1为低电平,根据(1)的说明,驱动Txd2为低电平,Dir2为高电平,U2处于发送状态,RS485总线A2、B2的状态是由Txd2的电平决定的,所以,此时RS485总线的状态是数字0。相应地,数据从A2、B2传送到A1B1时,驱动Txd1为低电平,Dir1为高电平,使得U1处于发送状态,将Txd1上的0保持在A1、B1总线上。

(3)数据收发的波特率匹配问题

RS485通信只有在波特率匹配的情况下才能正确进行。本文设计的RS485数据转发器是基于电平检测的跟随操作,即发送端电平的高低跟随接收端电平的高低,能够自动适应所有允许的波特率。所以无论RS485总线上的波特率是多少,信号都会完整地进行传输,RS485总线速度高低,只受MAX3485芯片本身的限制。

4 实现代码[4]

在STM32F050上的主要的实现代码如下所示:

5 结语

实现的RS485数据转发器经过在河南地区电能采集信息系统中的应用,稳定可靠,解决了集中器RS485接口不能带大量电表的问题。RS485数据转发器另外一种典型应用是作为信号增强器,用来延长RS485总线的通信距离。

参考文献

[1]ST STM32F050数据手册.http://www.st.com.

[2]ST STM32F050参考手册.http://www.st.com.

[3]MAXIMMAX3485数据手册.http://www.maximintegrated.com.

RS触发器 篇4

ADI最新推出两款均内置隔离电源转换器的集成式电流隔离RS-485/422收发器, 从而扩展了其接口产品系列。ADM2587E和ADM2582E是首次将线路驱动器、线路接收器、振荡器、整流器、稳压器和变压器集成到单个芯片中的收发器, 这些收发器采用10mmx13mm微型表面贴封装, 具备无与伦比的隔离性能, 可同时隔离数据线路和电源线路。

这些收发器的SMT封装允许系统OEM厂商采用自动化生产工具来贴装器件, 从而改善制造性能, 减少了生产步骤并提高了机械性能。此外, 小外形尺寸为其它系统功能释放了电路板空间。这种高集成度器件还可在总线引脚上为具备隔离电源的鲁棒性通信接口提供+/-15 kV ESD保护功能, 从而可以应用在要求苛刻的工业和仪器仪表环境。

ADM2587E和ADM2582E收发器是首款同时具备数据线路和电源线路隔离的RS-485/422收发器, 这些收发器将ADI众所周知的i Coupler R和isoPower R隔离技术整合在10mmx13mm微型WSOIC (宽体小外形集成电路) 表面贴封装中。隔离等级为2.5kV的新RS-485/422收发器符合包括UL1577和DIN VDE 0884-10在内的工业标准隔离规定, 以保护系统免受由线路电涌或接地回路引起的高电压和大电流损害, 这种情况在包含多个接地通路的系统中极有可能发生。各系统被长线缆相隔, 它们的地电势可能并不相等, 因此两个系统之间会产生地电流。如果不采取隔离措施, 这个电流将会在系统中引入噪声、降低测量精度甚至毁坏系统元件。同时, 可以确保该收发器满足诸如可编程逻辑控制器、分布式控制系统、马达控制、楼宇控制系统、工场总线和电信设备等噪声严重的工作环境所需的鲁棒性级别要求。与传统IC相比, ADM2587E/82E收发器的SMT封装可将电路板空间缩小84%, 将元器件数减少83%, 这将有助于缩短上市时间、加快制造过程并降低系统开发成本。