Tabla de contenido:

01  Cómo funciona el autobús 485?

Tres estados de datos durante la transmisión 485

02  Cómo evitar la incertidumbre?

Factores a considerar al seleccionar el tamaño de una resistencia desplegable

El bus 485 es un método de transmisión de señal diferencial de uso común, tiene las ventajas de una fuerte capacidad antiinterferente, una larga distancia de transmisión y una gran cantidad de nodos, y se usa ampliamente en comunicaciones, automatización industrial y otros campos. Sin embargo, en aplicaciones prácticas, podemos encontrar un problema: si el bus 485 necesita agregar resistencias desplegables en las líneas A y B, y qué tamaño de resistencias son apropiadas. Este artículo analizará y explicará este problema.

01  Cómo funciona el autobús 485?

Primero, debemos comprender el principio de funcionamiento y las características de la señal del bus 485. Según el estándar RS-485, el bus 485 transmite señales diferenciales a través de dos líneas (A y B) y se determina si el bit de datos actual es 0 o 1 en función de la diferencia de voltaje entre las dos líneas.

Los datos durante la transmisión 485 tienen tres estados:

1. Cuando la diferencia de voltaje entre A y B VAB = UA-UB es mayor que +200 mV, la salida lógica del transceptor 485 es 1;

2. Cuando la diferencia de voltaje entre A y B VAB = UA-UB es inferior a -200 mV, la lógica de salida del transceptor 485 es 0;

3. Cuando la diferencia de voltaje entre A y B VAB = UA-UB está entre -200 mV ~ +200 mV, el transceptor 485 puede generar un nivel alto o bajo, lo cual es un estado incierto.

02  Cómo evitar la incertidumbre?

En circunstancias normales, esperamos que los datos recibidos por el receptor solo puedan ser 0 o 1. Los estados inciertos no pueden aparecer en el bus 485. Entonces, bajo qué circunstancias se producirá un estado incierto?

Existen principalmente dos situaciones:

1. Cuando el bus 485 está en estado inactivo, todos los transceptores 485 están en estado de recepción y ningún transceptor está impulsando el bus. En este momento, dado que ninguna fuente de señal genera un voltaje diferencial en el bus, los voltajes en las líneas A y B son básicamente iguales, es decir, el voltaje diferencial es básicamente 0.

2. Cuando el bus 485 está en estado de circuito abierto, es decir, cuando un determinado transceptor 485 está desconectado del bus. En este punto, dado que el transceptor desconectado ya no afecta al bus, el voltaje diferencial entre los transceptores restantes es esencialmente cero.

Cuando la salida del controlador 485 no es suficiente para hacer que el valor absoluto de la diferencia de voltaje entre A y B sea mayor que 200 mV, el estado de la señal del bus 485 ya no puede reflejar el estado del controlador y el receptor no puede reconocer la señal correcta.

3. Cuando el bus 485 aparece en un estado incierto, provocará errores o fallas de comunicación. Por ejemplo, si un transceptor 485 cree que ha recibido una señal de datos 0 en un estado incierto y envía un nivel bajo al puerto serie, entonces para la comunicación UART, esto es equivalente a un bit de inicio (Bit de inicio), lo que provocará Errores, juicio o error; si un determinado transceptor 485 emite niveles altos y bajos alternativamente en un estado incierto, entonces, para la comunicación UART, interferirá con los datos normales, lo que provocará que el receptor UART reciba datos anormales.

Para evitar que el bus 485 aparezca en un estado incierto, analizamos estas dos anomalías y descubrimos que la causa de estas dos anomalías es que cuando el transceptor está en estado de recepción, la línea AB no puede mantener la diferencia de voltaje normal. Para mantener la diferencia de voltaje correcta incluso cuando el bus está inactivo o desconectado, necesitamos agregar resistencias desplegables en las líneas A y B (generalmente A está conectada a una resistencia pull-up y B está conectada a una resistencia pull-down ) para garantizar que el bus esté inactivo o que haya un voltaje diferencial fijo en el estado de circuito abierto. Como se muestra abajo:

Entonces, qué factores debemos considerar al elegir el tamaño de la resistencia desplegable? Incluye principalmente los siguientes aspectos:

1. Las resistencias pull-up y pull-down deben ser lo suficientemente pequeñas como para garantizar que el voltaje diferencial en el estado de circuito abierto o inactivo sea superior a +200 mV o inferior a -200 mV (seleccionado según la situación específica), evitando así una estado incierto.

2. Las resistencias pull-up y pull-down deben ser lo suficientemente grandes como para reducir el consumo de energía y el calor sin afectar la capacidad de conducción y el voltaje de salida del transceptor 485.

3. Las resistencias pull-up y pull-down deben coincidir con la impedancia de entrada, la resistencia terminal, la longitud del bus, la cantidad de nodos y otros factores del transceptor 485 para garantizar la coincidencia de impedancia y la integridad de la señal del bus.

Primero, cuando el transceptor está desconectado, los voltajes del transceptor A y B están determinados conjuntamente por RU, RT, RD y RIN, es decir:

Generalmente usamos el mismo valor para RU y RD, luego la fórmula se puede simplificar a:

En este momento, asumimos que la resistencia de entrada diferencial interna del chip RIN=15kΩ, VCC=3.3V y RT=120R. Podemos calcular eso en este momento, 0Ω≤R≤239Ω. Por supuesto, siempre que R≤232.5kΩ , A y B pueden satisfacerse en caso de desconexión. La línea está en el estado de dato 1.

Para el estado inactivo, considere que la mayoría de los dispositivos de nodo agregarán resistencias RU y RD en las líneas A y B, y agregarán resistencias RT en los terminales. Como se muestra abajo:

Del proceso de derivación anterior, sabemos que la única diferencia es el aumento de la resistencia de entrada y la resistencia de subida y bajada debido a la adición de nodos, por lo que podemos derivar la siguiente fórmula basada en el circuito anterior:

En esta fórmula, m es el número de nodos con resistencias desplegables y n es el número de nodos. Definimos la diferencia entre el terminal A y el terminal B del bus como mínimo 200mA, por lo que podemos simplificar esta fórmula a:

Con esta fórmula, el valor de las resistencias pull-up y pull-down se puede determinar en función del número real de nodos.

Sin embargo, el resultado calculado según esta fórmula es solo un valor ideal. En el uso real, las resistencias pull-up y pull-down generalmente se determinan dentro del nodo. Diferentes dispositivos de nodo pueden tener diferentes resistencias internas pull-up y pull-down. Necesitamos considerar la cantidad de nodos para considerar el valor de esta resistencia. Para determinar el valor de las resistencias pull-up y pull-down, también es necesario considerar la capacidad de carga del chip controlador. Las resistencias pull-up y pull-down no se pueden configurar en niveles muy pequeños.

En resumen, el bus 485 necesita agregar una resistencia desplegable en la línea AB, principalmente para garantizar que el bus tenga un voltaje diferencial fijo en el estado inactivo o abierto, evitando así errores de comunicación o fallas causadas por estados inciertos. Al seleccionar el tamaño de la resistencia desplegable, se deben considerar exhaustivamente factores como el consumo de energía, la capacidad de conducción, la adaptación de impedancia, etc. para garantizar la estabilidad y confiabilidad de la comunicación.

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