[發(fā)明專利]RS-485通訊接口極性檢測裝置、方法及芯片

有效

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• 申請日: 2012-11-13
• 公開（公告）號: CN103424660A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發(fā)明（設計）人: 鐘書鵬;姜學平
• 申請（專利權）人: 萬高（杭州）科技有限公司
• 主分類號: G01R31/02
• 分類號: G01R31/02
• 代理公司: 上海和躍知識產權代理事務所(普通合伙) 31239
• 代理人: 孟建勇

【技術領域】

本發(fā)明屬于電氣裝置領域，涉及到一種RS-485通訊接口極性檢測裝置、方法及RS-485通訊接口芯片。

【背景技術】

RS-485是一種接口標準，它所具有的如下一些特點使其成為首選串行接口標準：

1）RS-485接口采用平衡驅動器和差分接收器的組合，抗共模干擾能力增強，即抗噪聲干擾性好。

2）RS-485接口的數據最高傳輸速率為10Mbps。

3）RS-485接口的最大傳輸距離標準值為4000英尺（約1219米），實際上可達3000米

4）RS-485接口在總線上允許連接多達256個收發(fā)器，這樣用戶可以利用RS-485接口方便地組成網絡

RS-485接口應用在點對點、點對多點通訊領域，具體包括工業(yè)控制自動化、道路交通控制自動化、智能卡、考勤、門禁、工業(yè)集散分布系統(tǒng)、閉路監(jiān)控、安防系統(tǒng)、POS系統(tǒng)、樓宇自控系統(tǒng)、自助銀行系統(tǒng)等。

RS-485通訊使用的典型接口芯片是MAX?IM公司的MAX13085系列，由于絕大部分的485接口芯片的功能定義與其相同，因此以它作為例子介紹基本原理。MAX13085芯片的管腳定義如圖1所示，其中，

RO：為接收器輸出信號；

REN：為接收使能信號，邏輯‘0’時芯片處于接收狀態(tài)，內部接收器工作，將A、B兩個引腳輸入的差分信號經放大、判斷后，從RO引腳送出，判斷標準是，A、B端的差分信號小于-200mV時，輸出邏輯‘0’；A、B端的差分信號大于-50mV時，輸出邏輯‘1’；

DE：為發(fā)送使能信號。邏輯‘1’時芯片處于發(fā)送狀態(tài)，內部發(fā)送器工作，將“DI”引腳輸入的信號經內部平衡驅動器處理后，從A、B兩個引腳輸出差分信號；

DI：發(fā)送器信號輸入；

GND：地；

A/B：信號引腳，DE、REN都為‘1’時，作為平衡驅動器的輸出引腳，DE、REN都為‘0’時，作為接收器的信號輸入引腳；

VCC：電源。

使用該芯片的RS-485通訊網絡電路圖如圖2所示，圖中RS-485模塊使用的是一種名為雙線模式的低成本方案，即RS-485模塊和MCU(單片機，做為控制器)之間只有兩根信號線交互，分別為DE與RO。大部分應用下MCU和RS-485模塊之間的電源是相互隔離的，兩者之間的信號需用光耦隔離。光耦電路的成本較大，因此越少的信號線交互意味著越低的成本。該方案下發(fā)送器的信號輸入引腳DI并不連到MCU，而是固定接地。在芯片處于發(fā)送狀態(tài)時，DE、REN并不是始終為‘1’，而僅在發(fā)送邏輯‘0’時為‘1’。當需要發(fā)送‘1’時，控制模塊將DE、REN置‘0’，使其處于接收狀態(tài)。由于接收狀態(tài)時A、B端口是高阻態(tài)，此時A、B信號線上的信號由于上/下拉電阻的作用保持在A>B的水平，從而間接實現了邏輯‘1’的輸出。

從上面RS-485模塊的定義可以了解到，該模塊里A、B信號線的定義是固定的、不可交換。如果RS-485通訊網絡在組網的過程中，某些模塊的A、B信號線接反了，則該模塊將失去通訊的功能，既接收不到其他模塊發(fā)送過來的信號，也不能將信號發(fā)送給其他模塊，這種RS-485通訊模塊稱為有極性RS-485模塊。

有極性RS-485模塊要求在組網過程中，布線人員需嚴格遵守A、B信號線的定義，細心檢查信號連線的正確與否。這降低了組網操作的效率，提升了成本，而且人工操作永遠存在失誤的可能。而這種失誤的后果又不能被及時的發(fā)現和糾正，這將給通訊網絡帶來一定的隱患，因此客觀上存在開發(fā)一種無極性RS-485模塊的需求。

對此，業(yè)界有二種解決方案，分別介紹如下。

第一種：如MCU發(fā)現某個RS-485模塊在較長一段時間內都未與其他任何模塊發(fā)生成功通訊，則將RO、DI兩個信號引腳做反相處理，即把邏輯‘0’變?yōu)檫壿嫛?’，‘1’變?yōu)椤?’。RO引腳的信號反相可解決接收不成功的問題，DI引腳的信號反相可解決發(fā)送不成功的問題。但這一方案有如下幾點缺陷：

1）雙線方案里DI是固定接地的，無法做反相處理。因此在低成本雙線方案里不可行；

2）接收器要求A/B端的差分信號小于-200mV時，輸出邏輯‘0’；A、B端的差分信號大于-50mV時，輸出邏輯‘1’。如果在A、B端接反的時候僅將RO反相，則會變?yōu)锳、B端的差分信號小于50mV時，輸出邏輯‘0’；A、B端的差分信號大于200mV時，輸出邏輯‘1’，這與規(guī)范是相違背的；

3）要求MCU參與極性判斷和控制，需占用MCU的資源。