RS-485 - 三种常见的串行数据标准：RS-232、RS-422和RS-485

为降低接线费用以及达到较长的线长，RS-485收发器已经成为销售终端、工业及电信应用领域广泛采用的标准。RS-485较宽的共模范围也支持较长的线长和较高的每节点输入电阻，允许总线上连接较多的节点(图5)。

图5. 与RS-422相比，RS-485连接较高的输入阻抗和较宽的共模范围，支持较长的线长。

差分RS-485传输(图6)在双绞线电缆的每一根线上产生相反的电流和磁场，交叉抵消每根线周围的反向磁场，从而将辐射电磁干扰(EMI)降至最小。为了在较长电缆或较高数据率下进行传输，电缆作为传输线，并应利用电缆的特征阻抗进行端接。RS-485连接的这个方面容易引起混淆。传输线需要端接吗？如果需要，应如何端接？如果设计者不是最终用户，这些问题应该留给安装方来解决吗？对于大多数RS-485收发器，数据资料标出了电缆作为传输线时不端接和简单点对点端接之间的简单选择(图7)。A-B端子之间的端接电阻是无害的。默认情况下，应该在总线上最后一个收发器处对传输进行端接。

图6. RS-485线上的反极性信号交叉抵消了彼此的磁场，从而将EMI降至最小。以上示波器截屏上的GND基准经过搬移(偏移)，清晰显示RS-485输出信号的相反极性。

图7. 传输线端接电阻的选择取决于具体应用。

失效保护

确定是否需要端接电阻仅仅是实现RS-485系统时面临的问题之一。正常情况下，如果A比B大+200mV或更多，RS-485接收器输出为“1”；如果B比A大200mV或更多，收发器输出为“0”。在半双工RS-485网络中，主机收发器在向从机发送消息后，将总线置于三态。所以，如果没有信号驱动总线，接收器输出状态则无定义，因为A和B之差趋向于0V。如果接收器输出RO为“0”，从机将其解释为新的开始位，并尝试读取随后的字节。由于不会发生停止位，所以结果就是成帧错误。总线变为无主，网络停顿。

不幸的是，对于0V差分输入，不同芯片测试中会产生不同的输出信号。原型可能正常工作，但特定的节点在生产测试中却失败。为解决这一问题，如图7中多节点/失效保护端接所示，对总线进行偏置。偏置总线，确保总线为三态时的接收器输出保持为“1”。或者，您可使用“真失效保护”接收器，例如MAX3080 (5V)和MAX3070 (3V)系列产品。这些器件将接收器的门限改为-50mV，确保差分输入为0V时RO输出为“1”。

RS-232/RS-485协议转换器

MAX3162为一款很独特的器件，包括RS-232和RS-485接收器和发送器。宽范围通信器件包含在单片IC中，支持在RS-232和RS-485信号之间双向独立转换。图8所示的电路中，MAX3162配置为在点对点应用中双向转换RS-232和RS-485信号。

图8. MAX3162在点对点应用中双向转换RS-232和RS-485信号。

图9所示为MAX3162配置为RS-232/RS-485多节点协议转换器。转换方向由RTS信号R1IN控制。单端RS-232接收器输入信号转换为差分RS-485发送器输出；类似地，差分RS-485接收器输入信号转换为单端RS-232发送器输出。R2IN上接收的RS-232数据在Z和Y上作为RS-485信号发送；A和B上接收的RS-485信号在T1OUT上作为RS-232信号发送。

RTS线为共用线，用于控制转换RS-232和RS-485的电路总线方向。该线在RS-232端口上控制RS-485收发器作为发送器还是接收器(图9)。注意，系统不确定UART发送缓冲器中的数据字节是否已发送，除非系统监测RS-485驱动器的输入DI。也就是说，系统必须允许固定延时或主动监测DI输入，然后再使用DE输入来改变总线方向。

其它方向控制技术包括使用微控制器以及利用数据驱动DE输入，同时轮询A-B线电压差(利用上拉电阻将A连接至5V，利用下拉电阻将B连接至地)。这些电阻的值随电缆电容变化，但典型值为1kΩ。

图9. MAX3162在多节点应用中双向转换RS-232和RS-485信号。

端口供电器件

许多RS-232至RS-485转换器为“端口供电转换器”，此时通过RS-232 RTS线(或者有时为RTS和CTS (DTR)线的组合)为RS-485供电。由于RS-232端口可用的功率是有限的，当一个端口供电转换器与(比如) 100个RS-485端点配合使用时，就达不到RS-485的启动电压。然而，较低的接收器门限(200mV)允许较好的误差裕量。该技术被广泛用于线路较短以及A-B端点间没有端接电阻的系统。

热插拔

电路板插入到正在工作或带电背板时，对数据总线的差分干扰会造成数据错误。插入电路板时，数据通信处理器首先进入其上电序列。在此期间，处理器逻辑输出驱动器为高阻态，不能将MAX3060E/MAX3080E的DE和/RE输入驱动到规定的逻辑电平。处理器逻辑驱动器为高阻态时的漏电流高达±10mA，可能会造成收发器的标准CMOS使能输入发生漂移，处于不正确的逻辑电平。此外，电路板的寄生电容可能造成VCC或GND耦合到使能输入。如果不支持热插拔，这些因素会错误地使能收发器的驱动器或接收器。

参考

RS-422 and RS-485 Application Note, B&B Electronics (This is a great source of information on RS-232, RS-485 and RS-422 standards and their practical realizations. ) 

Serial Port Complete, Jan Axelson (This definitive reference for serial ports includes considerable useful source code written in Visual Basic.