硬件切換485電路

485接口具有很好的抗噪音抗干擾、長距離傳輸和多站能力特性，使其為工控行業首選串行接口。485規定的電氣特性為2線，半雙工多點通信。它的電氣特性是有線纜兩端的電壓差來決定的。由于半雙工模式，通訊時需要切換收發狀態，485電路大多分為如下幾種：
1.傳統RS485電路（帶收發控制腳非隔離RS-485電路）：
2.傳統的485應用電路如下圖所示，TTL電平端采用3線控制，常見的控制方式為：

1.
從接收狀態向發送狀態轉換時，先禁止MCU內部UART的接收使能，再打開485的發送器使能，然后允許MCU內部UART的發送使能，開始發送數據；
從發送狀態向接收狀態轉換時，先禁止MCU內部UART的發送使能，再關閉485的發送使能，如果485的接收使能被禁止，則緊跟著打開485的接收使能，再延時一段時間后，才打開MCU內部UART的接收使能。
2.自收發切換電路非隔離RS-485電路：

從上面的分析可以知道，帶收發控制腳的485產品在編程上操作是很復雜的，為了操作方便，用戶常常將電路改為自動收發電路，如圖 2為常見的采用分立元件搭建非隔離自動收發RS485電路。自動收發RS485的優點在于控制簡單，收發控制腳不需要軟件干預。
雖然采用分立元件搭建的非隔離RS485自動收發電路解決了帶收發控制腳非隔離RS485電路編程上操作復雜的問題，但受三極管切換速度、收發器內部接口阻抗等影響，分立元件搭建的自動收發切換電路，往往不能跑很高的波特率。
3.收發切換隔離RS485電路：

帶有隔離電路的485是最穩定的設計，需要選擇隔離485芯片以及隔離電源，此方案成本相對于前兩種方案會高很多。

本文介紹485硬件切換電路，硬件切換電路節省了單片機成本及軟件編程時間，功能上面和軟件切換邏輯及所實現的功能一致，如下圖：

485芯片采用8pinMAX485芯片，電路使用NPN三極管開切換收發?？刂圃硎牵篗CU的UART的TX,RX引腳需要上拉電阻（TX和RX在沒有收據時均是高電平），防止剛上電TX和RX引腳電平不穩定引起收到擾亂數據。A上拉電阻B下拉電阻，終端并聯120歐姆電阻，D10、D11、D12為三個防雷防浪涌的TVS管。
接收：默認沒有數據時，UART_TX為高電平，三極管導通，MAX485芯片RE低電平使能，RO收數據有效，此時從485AB口收到什么數據就會通過RO通道傳到MCU，完成了接收數據。
發送：當發送數據時，UART_TX會有一個下拉的電平，表示開始發送數據，此時三極管截止，DE為高電平發送使能。當發送數據‘0’時，由于DI口連接地，此時數據‘0’就會傳輸到AB口 A-B<0,傳輸‘0’，完成了低電平的傳輸。當發送‘1’時，此時三極管導通，按理說RO使能，此時由于還處在發送數據中，這種狀態下MAX485處于高阻態，此時的狀態通過A上拉B下拉電阻決定，此時A-B>0傳輸‘1’，完成高電平的傳輸。
PS:此時有人肯定也會有疑惑，發送數據‘1’，三極管導通RE低電平有效應該是接收使能，為什么芯片會是高阻狀態？
因為UART發送收據會有一定的格式，TX和RX數據線均已“位”為最小單位進行傳輸的。在收發數據之前，UART之間要約定好數據的傳輸速率（即每位所占據的時間，其倒數為波特率）、數據的傳輸格式（有多少數據位、是否有校驗位、奇校驗還是偶校驗、是否有停止位）。
平時數據線處于“空閑狀態”（1狀態）。當發送數據時，TX由‘1’變為‘0’維持1位的時間，這樣收方檢測開始位后，再等待1.5位時間就開始一位一位的進行數據傳輸。意思是說，已經確定好發送狀態，電路發送‘1’此時RE有效，接收有效但有由于它處于發送階段，此時芯片會處于高阻狀態。

審核編輯 黃昊宇