RS422/RS485总线模型分析与应用

根据图2规范设计定义域时，D可代表微处理器输出的数字信号(TTL电平或者CMOS电平)，其逻辑信号的取值空间为{0，1}；Dr代表微处理器接收的数字信号(TTL电平或者CMOS电平)，其逻辑信号的取值空间为{0，1}；E，EN为使能信号。驱动器和接收器与传输线的连接关系(高电平或者低电平有效控制)存在两种情况：定义ENABLE为连接有效状态，DISABLE为未连接状态，取值空间为{ENABLE，DISABLE}。在RS485通信标准中，一般情况下，E、EN若一个有效则另一个禁止，而RS422则两个均为有效；A，B为驱动器与传输线的接口电压，其规范定义为(-6V，+6V)；Ar，Br为接收器与传输线接口的电压。为了实现RS422/RS485的接口兼容，这里应定义为(-7V，+10V)。实际上，驱动器传递函数定义中有四种可满足RS485通信标准的情况：

D=1，E=DISABLE时，输出A，B状态为未定；

D=0,E=DISABLE时，输出A，B状态为未定；

D=1，E=ENABLE时，输出B-A>2V，且A，B∈(6V，+6V)；

D=0，E=ENABLE时，输出A-B>2V，且A，B∈(6V，+6V)。

所以，能够实现上面传递函数的所有电路均可作为RS485的驱动器参考设计，当然，还需要满足其输入输出特性。

从接收器传递函数的定义可以把接收器分成两类，其一是EN=DIABLE，这相当于驱动器没有挂载在总线上(可以认为不存在)。其二是EN=ENABLE，此时又存在两种正常工作情况，一是输出Dr=1时，Br-Ar>200 mV；二是输出Dr=0时，Ar-Br>200 mV。

为了满足接收器正常工作的需要，操作时还需要考虑以下几种情况：

(1)Ar、Br的电压范围应该严格限制在-7～10V，否则可能损坏器件。一般采用稳压的二极管网络来实现电压的限制。

(2)当|Ar-Br|<200 mV时，接收器数据的判别。一般可采用电阻网络，将Ar通过10 kΩ的电阻接在VCC上，而将Br通过10 kΩ的电阻接在GROUND上，这样，当总线上没有信号传输的时候，即可保持Ar的电平为3.2 V左右，Br的电平大约为1.6 V，这样，即使有干扰信号，也很难产生串行通信的其始信号0。

(3)一般情况下，为了减少线路上传输信号的反射，可在RS422总线电缆的远端并接1个100Ω电阻，并应在RS485网络传输线的始端和末端各接1个120 Ω的匹配电阻。

3 工程实现

根据以上分析，这里给出一个RS422/RS485兼容的实际应用电路，其具体电路如图3所示。

图3电路中采用的芯片为MAX491ESD。当用MAX491ESD进行RS422通信时，应把跳线帽安装在JP2的管脚2和管脚1上，JP1和JP3跳线帽去掉；而当其作为RS485通信的时候，则应把跳线帽安装在JP2的管脚2和管脚3上，JP1和JP3加上跳线帽，从而构成两个节点的RS485网络。稳压管D1，D2的作用是把A的电压牢牢限制在-7V～+12V，以有效保护RS422/RS485网络。增加D3和D8的目的主要是为了防止浪涌电压。这个实际电路是以信号分析模型作为指导的依据建立起来的，可以在实际的测试和运行中满足预期要求。

4 结束语

本文从信号处理的角度分析了RS422/RS485网络的硬件构成，并将其抽象为一个信号处理分析模型，从而给出相应的传递函数和定义域。