RS422/RS485网络的无极性接线设计

2006-05-07 15:50:08来源: 互联网

485网络中,模块可以接收任意极性直流供电和总线信号的设计方法。该方法允许将2根信号线或直流电源线在传输途中任意极性续接,容忍了布线施工中的反接差错,使工程施工大为方便。

1 问题提出

  现在的很多测控系统是使用RS422或RS485总线互连的。RS422/485总线信号是由4(2)根有极性的差分信号来传输的,不能将其反接。当网络传输距离长或节点多时,在线路上的分续线盒也会很多,很容易将信号线在传输途中接反,从而造成信号无法正常传输。虽然可以查出故障点,但在分线盒很多时,也是一件很费时的事情。为了布线方便,分续线盒的数量往往大于总线上的模块数。对于室内系统,网络线路一般外加PVC线槽甚至暗埋于墙体内;对于室外系统,线路一般架空或地下走线,造成对线路反接问题的查找和修正很困难。另一方面,为了施工方便,也应允许在途中随意接线,不分极性。为此,需要各模块既能接收图1(b)所示的正相信号,也能接收图1(c)所示的极性可能反相的RS422、RS485信号。

  对于那些采取未经任何编码调制的基带信号来传输数据的RS422/485系统,图1中由于接线错误将造成收信方无法正确接收数据;但如对信号进行适当的调制后,即使途中出现接线错误,收方仍然能正确接收到数据,即在布线施工中可以无极性布线。

  下面分别给出使用未调制信号和调制信号传输数据2种情况下的无极性接线设计方法。先讨论使用未编码调制信号的情况。

2 RS422信号线的无极性接线设计

  RS422总线使用收发分开的信号线传输,各为2根信号线。为了使RS422接收器能够接收总线上传来的2种极性的信号,见图1(b)和图1(c),首先要检测到接线的错误,其次才是更正接线错误。这里希望通过网络模块电路来修正接线错误,而不是通过更正错误的传输线连接。

(1)人工修正方法

  对于MCU的UART来说,无信号传送时,TX引脚为"1"电平,因此,RS422驱动器的A端会为高电平,B端为低电平,此时,在接收模块的A端也应为固定高电平。图2电路中,在一个接收端和GND之间连接一个LED,从而可以据此判断该端是和发送端A相连,还是和发送端B相连,然后通过4位拨码开关SW来人工调整模块总线和接收模块中RS422驱动器接收输入的连接。

    人工修正方法需要发送模块在软件上进行配合。在调整时,发送方不能发送数据,也就是总线上的差动电压为固定的。这种方法,虽然有些麻烦,但在一些情况下,比起检查和修正线路来还是要简便一些。

(2)自动修正方法

  如果在总线输入端子和RS422驱动器之间用电磁继电器(或模拟开关)代替拔码开关SW,就可以通过软件来自动控制总线A、B端的切换。检查是否存在错误接线也可通过软件进行,只要发送端发送一个和收方约定的固定内容数据,如果收方不能正确收到,则表明接线错误,就控制继电器切换总线连接;否则,不切换。必须注意的是,使用模拟开关时,应注意对线路阻抗和传输速度的影响。

3 RS485信号线的无极性接线设计

  RS485总线中的发送和接收信号共用一对线,使用的驱动器可分为两类:一类是像SN75176之类的驱动器,在驱动器内部已经将Rx和Tx信号接到一起;另一类是使用RS422方式的驱动器,如发送和接收使用2个芯片,如SN75177(接收驱动器)加SN75178(发送驱动器),或者收发驱动器集成在1个芯片上,如SNLBC75179、MAX488、MAX490等,这种情况下,在线路板上将收发的同相端短接。对于后者(使用收发引脚独立的驱动器),无极性设计的方法仍然类同于RS422方式;对于前者,由于收发信号的同相端在驱动器内部已经短路,无法在接收驱动器增加电路,不能达到无极性信号传输的目的。

可见,在RS485网络中,模块必须使用独立收发引脚的驱动器时,才能增加无极性设计电路。

4 使用限制

  以上方法只适合于点对多点的主从式RS422/485网络。对于RS422网络来说,在主模块中的接收驱动器不能加修正电路,而应调整到发送模块的发送端。因为在从模块发送而主模块接收的情况下,可能部分模块和主模块之间的连接正确,部分模块和主模块之间的连接错误。对于RS485网络来说,只要在从模块的驱动器接收端增加调整电路就可以了。

  对于各模块平等通信的RS422/485网络来说,一个模块可能和其它模块之间的接线既有正确,又有错误,因此通过此方法来修正。

5 采取调制信号传输消除信号极性

  使用以上2种(手动设置或软件自动配置)使模块可以接收任意极性信号的方法虽然可行,但仍然有一些麻烦:手动设置仍然会带来施工的不便,而自动配置会增加软件设计的复杂度,降低了可靠性。此外,以上方法也只适用于点对多点的主从通信网络,对于节点对等网络不能使用。

另外一种消除信号极性的方法就是在对信号编码调制后传送,使调制后的信号是无极性要求的。在数据传输领域,最常用的无极性信号调制方法是使用差分曼彻斯特编码,其波形如图3所示。

差分曼彻斯特编码信号的编码原则是:

◇ 在信号位中间总是将信号反相;

◇ 在信号位开始时不改变信号极性,表示逻辑"1";

◇ 在信号位开始时改变信号极性,表示逻辑"0"。

  由此可见,经差分曼彻斯特编码的信号,见图3(b),经过由于接线错误变成反相的波形后,见图3(c),仍然符合此定义,从而可以解调出原始数据信号。

  为了在RS422/485网络中实现差分曼彻斯特编码,需要在UART和RS422/485芯片之间增加编码电路。差分曼彻斯特编码属于自同步编码,因此需要时钟。对于工作于异步方式的UART来说,可以使用GAL器件完成编码和解码,但用于控制UART异步传输的波特率时钟和编码电路时钟必须使用同一时钟源。以下给出图4所示的实现框图,具体实现电路这里不再详细叙述。也可以使用专用芯片完成编码和解码,比如采用Echelon公司的FTT-10A收发器。该收发器对信号进行差分曼彻斯特编码调制后传输(同时包含一个隔离变压器)。

6 直流供电的无极性接线设计

  在RS422/485网络中,常采用集中+5 V、+12 V或+24 V直流对所有模块进行供电,如线路较长,一般使用+24 V电源,较短时使用+5 V或+12 V电源。同信号线一样,电源线也同样存在反接问题,基于同样目的和原因,模块也应能使用正相和反相接线2种情况的输入电源。和信号不同,2根电源线虽然可能反接,线间的电位差始终是一个极性,要么为正,要么为负,因此,可以在模块电源输入处增加一个整流电桥,在电桥的输出端就始终能得到正极性的+24 V或+12 V、+5 V电压供自己使用了,如图5所示。

关键字:网络  极性  接线  设计

编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/wltx/qtjs/200605/2632.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。
论坛活动 E手掌握
微信扫一扫加关注
论坛活动 E手掌握
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读
推荐阅读
全部
网络
极性
接线
设计

小广播

独家专题更多

富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
馆内包含了 纵览FRAM、独立FRAM存储器专区、FRAM内置LSI专区三大部分内容。 
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
 
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
 
电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2016 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved