RS-485的多機通信方案探究

引言
在嵌入式系統(tǒng)中，多個孤立節(jié)點之間的通信越來越重要，尤其是物聯(lián)網(wǎng)時代的到來，多節(jié)點間通信已經(jīng)成為必不可少的功能。由此出現(xiàn)了許多通信手段，如RS-232、RS-485、CAN總線、ZigBee等，綜合考慮性能和成本，RS-485通信無疑是性價比最高的通信方式。因此探究高效、實用的多機通信方案具有重大的意義。

1 系統(tǒng)框圖
RS-485多機通信結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。若干個RS-485節(jié)點通過總線連接，由網(wǎng)關(guān)節(jié)點輪詢訪問索要數(shù)據(jù)，每個網(wǎng)關(guān)節(jié)點可以動態(tài)地配置IP地址，以便上位機可以通過以太網(wǎng)控制網(wǎng)關(guān)節(jié)點，從而獲得每個RS-485終端節(jié)點的數(shù)據(jù)。圖1中C節(jié)點為控制節(jié)點，具有RS-485通信功能，T節(jié)點為網(wǎng)關(guān)節(jié)點，除了RS-485功能外，還具有以太網(wǎng)功能，其作用就是將C節(jié)點的數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)功能傳送給上位機。

2 硬件設(shè)計
本文采用新唐科技公司的Cortex-M054探究RS-485多機通信協(xié)議。Cortex-M054有兩個UART，均可以配置成RS-485模式，此時Cortex-M054通過RTSX引腳自動控制RS-485通信方向。
RS-485通過差分傳輸，A和B兩根信號線鉸鏈在一起來抵消各自的干擾。當A、B信號的電壓差大于200mV時，視為邏輯1；當B、A信號的電壓差大于200 mV時，視為邏輯0。
RS-485硬件原理圖如圖2所示。整套RS-485電路獨立供電，通過光電耦合器TLP781B+，與系統(tǒng)其他部件分開，以此來隔離干擾。和CAN總線相同，在機群的兩端(第一個節(jié)點和最后一個節(jié)點)，必須加上匹配電阻，吸收反射信號，大小為75 Ω左右。中間節(jié)點則不需要如此，因此留出了R1的位置，當節(jié)點位于機群兩端的時候，則焊接上R1，這種方式大大地增強了電路的靈活性。

考慮電路的安全性，添加了TVS管，從而達到抗雷擊的效果。熱敏電阻相當于自恢復(fù)的保險絲，當電流過大時，它的阻值會變大，起到保護電路的作用。