原来RS-485这么简单？
原来rs-485这么简单？
▉ rs-485概述
rs-485和rs-232一样，都是串行通信标准，现在的标准名称是tia485/eia-485-a，但是人们会习惯称为rs-485标准，rs-485常用在工业、自动化、汽车和建筑物管理等领域。
rs-485总线弥补了rs-232通信距离短，速率低的缺点，rs-485的速率可高达10mbit/s，理论通讯距离可达1200米；rs-485和rs-232的单端传输不一样，是差分传输，使用一对双绞线，其中一根线定义为a，另一个定义为b。
▉ rs-485物理层
rs-485的物理层负责在设备和物理传输介质之间传输原始数据。它处理电信号到数字数据的转换，同时定义电压、时序、数据速率等。
① 差分信号
长距离布线会有信号衰减，而且引入噪声和干扰的可能性更大，在线缆a和b上的表现就是电压幅度的变化，但是，采用差分线的好处就是，差值相减就会忽略掉干扰依旧能输出正常的信号，把这种差分接收器忽略两条信号线上相同电压的能力称为共模抑制。
标准规定了，逻辑1：+2v to +6v；逻辑0：-6v to -2v。
rs-485不需要使用特定的总线电压，只看小差分电压，在较长的电缆长度上，接收器接收到的电压可能会降低到+/- 200 mv，这对于rs-485仍然是可以接受的，这也是rs-485的优点之一。
很多收发器的标准达到甚至超过tia/eia-485a规范，在实际使用中，以器件的spec参数为主，如下某收发器的负输入阈值小也是-200mv。
② 信号定义
现在很多的rs-485转换器都是兼容rs-422的，所以看到很多转换器上面的信号都是t/r+、t/r-，即对应rs-485的a+和b-。
对于db9针型的母头，rs-485有如下的接线定义示意，pin6~pin9为n/a不接。
③ 拓扑结构
rs485有两线制和四线制两种接线，四线制只能实现点对点的通信方式，现很少采用，多采用的是两线制接线方式，这种接线方式为总线拓扑结构，在同一总线上多可以挂接32个节点。
rs-485总线同i2c，也是主从模式，支持点对点单从机模式，也支持多从机模式，不支持多主机模式。
▉ rs-485收发器
rs-485是差分传输，如果用单片机控制rs-485接口的设备，需要用到收发器，这一点和can总线是类似的，如下是一个mcu控制一个rs-485的图示。
收发器内部是一个接收器（上半部分）加一个发送器（下半部分），下面简单说说收发器的原理，便于理解mcu是如何和485设备通信的。
其中：
a和b为总线；
r为接收器输入；
re为接收器使能信号；
de为发送器使能信号；
d为发送器输出；
对于使能信号，字母上面加一横的为低电平有效（如上图re），不加的为高电平有效（如de）。
对于发送器，有如下的真值表：
1、当驱动器使能引脚de为逻辑高时，差分输出a和b遵循数据输入d处的逻辑状态。d处的逻辑高导致a转为高，b转为低。在这种情况下，定义为vod=va-vb的差分输出电压为正。当d为低时，输出状态反转，b变高，a变低，vod为负。
2、当de低时，两个输出都变成高阻抗。在这种情况下，与d处的逻辑状态是不相关的。
对于接收器，有如下的真值表：
1、当接收器使能引脚re逻辑低时，接收器被激活。当定义为vid=va–vb的差分输入电压为正且高于正输入阈值vit+时，接收机输出r变高。当vid为负且低于负输入阈值vit-，接收机输出r变低。如果vid在vit+和vit-之间，则输出不确定。
2、当re为逻辑高或悬空时，接收机输出为高阻抗，vid的大小和极性无关。
▉ rs-485数据链路
上面讲到的rs-485收发器的工作原理，下面简单描述rs-485的数据链路，可以先看一下通俗易懂的uart协议帧格式
主机发送给从机或者从机发送给主机，都会占用到a和b线，所以rs-485多用在半双工模式。
主机的gpio会控制rs-485收发器的de管脚，设置发送模式，从uart txd线向rs-485收发器的数据（d或di）线发送一个字节，收发器将在a和b线上将单端uart位流转换为差分位流，数据离开收发器后，主机立即将收发器的模式切换为接收模式。
从机和主机是类似的，从机控制rs-485收发器的/re管脚，设置为接收模式，接收主机发送的比特流，将其转换为单端信号，通过从机的uart rxd线接收，当从机准备好响应时，它按主机原来的方式进行发送，而主机变为接收。
▉ rs-232和rs-485转换
rs-232和rs-485之间可以转换，一个方法是rs-232转换成ttl，再由ttl转换为rs-485，当然也有芯片支持将rs-232直接转换成rs-485，网上有很多模块。
▉ rs-485和can的区别
虽说rs-485没有标准的数据协议格式，但和can总线在很多地方是有相似的，比如a&b和canh&canl都是差分信号，通信都需要收发器，都需要120欧姆的匹配电阻等等。
▉ rs-485常用电路
网上找的一个常用的rs-485电路，其中需要注意两点：
1、使能信号re和de可采用一个gpio控制，节省资源，gpio25输出高电平，re=de=0v，进入接收模式；gpio25输出低电平，re=de=3.3v，进入发送模式。
2、有一些电路中会在a上加上拉，b上加下拉电阻，主要原因是：rs-485总线在idle状态，电平是不固定的，即电平在-200mv~+200mv之间，收发器可能输出高也可能输出低，uart在空闲时需要保持高电平的，如果此时收发器输出一个低电平，对uart来说是一个start bit，会导致通信异常，关于ru和rd的阻值在这里不作过多赘述，后面有机会会详细写一篇文章。
关于第二点，需要注意：
① a上加上拉，b上加下拉，接反数据通信也可能出错。
② 某些收发器内部集成上下拉电阻，则外部不需要再添加。
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rs-485和rs-232一样，都是串行通信标准，现在的标准名称是tia485/eia-485-a，但是人们会习惯称为rs-485标准，rs-485常用在工业、自动化、汽车和建筑物管理等领域。
rs-485总线弥补了rs-232通信距离短，速率低的缺点，rs-485的速率可高达10mbit/s，理论通讯距离可达1200米；rs-485和rs-232的单端传输不一样，是差分传输，使用一对双绞线，其中一根线定义为a，另一个定义为b。
▉ rs-485物理层
rs-485的物理层负责在设备和物理传输介质之间传输原始数据。它处理电信号到数字数据的转换，同时定义电压、时序、数据速率等。
① 差分信号
长距离布线会有信号衰减，而且引入噪声和干扰的可能性更大，在线缆a和b上的表现就是电压幅度的变化，但是，采用差分线的好处就是，差值相减就会忽略掉干扰依旧能输出正常的信号，把这种差分接收器忽略两条信号线上相同电压的能力称为共模抑制。
标准规定了，逻辑1：+2v to +6v；逻辑0：-6v to -2v。
rs-485不需要使用特定的总线电压，只看小差分电压，在较长的电缆长度上，接收器接收到的电压可能会降低到+/- 200 mv，这对于rs-485仍然是可以接受的，这也是rs-485的优点之一。
很多收发器的标准达到甚至超过tia/eia-485a规范，在实际使用中，以器件的spec参数为主，如下某收发器的负输入阈值小也是-200mv。
② 信号定义
现在很多的rs-485转换器都是兼容rs-422的，所以看到很多转换器上面的信号都是t/r+、t/r-，即对应rs-485的a+和b-。
对于db9针型的母头，rs-485有如下的接线定义示意，pin6~pin9为n/a不接。
③ 拓扑结构
rs485有两线制和四线制两种接线，四线制只能实现点对点的通信方式，现很少采用，多采用的是两线制接线方式，这种接线方式为总线拓扑结构，在同一总线上多可以挂接32个节点。
rs-485总线同i2c，也是主从模式，支持点对点单从机模式，也支持多从机模式，不支持多主机模式。
▉ rs-485收发器
rs-485是差分传输，如果用单片机控制rs-485接口的设备，需要用到收发器，这一点和can总线是类似的，如下是一个mcu控制一个rs-485的图示。
收发器内部是一个接收器（上半部分）加一个发送器（下半部分），下面简单说说收发器的原理，便于理解mcu是如何和485设备通信的。
其中：
a和b为总线；
r为接收器输入；
re为接收器使能信号；
de为发送器使能信号；
d为发送器输出；
对于使能信号，字母上面加一横的为低电平有效（如上图re），不加的为高电平有效（如de）。
对于发送器，有如下的真值表：
1、当驱动器使能引脚de为逻辑高时，差分输出a和b遵循数据输入d处的逻辑状态。d处的逻辑高导致a转为高，b转为低。在这种情况下，定义为vod=va-vb的差分输出电压为正。当d为低时，输出状态反转，b变高，a变低，vod为负。
2、当de低时，两个输出都变成高阻抗。在这种情况下，与d处的逻辑状态是不相关的。
对于接收器，有如下的真值表：
1、当接收器使能引脚re逻辑低时，接收器被激活。当定义为vid=va–vb的差分输入电压为正且高于正输入阈值vit+时，接收机输出r变高。当vid为负且低于负输入阈值vit-，接收机输出r变低。如果vid在vit+和vit-之间，则输出不确定。
2、当re为逻辑高或悬空时，接收机输出为高阻抗，vid的大小和极性无关。
▉ rs-485数据链路
上面讲到的rs-485收发器的工作原理，下面简单描述rs-485的数据链路，可以先看一下通俗易懂的uart协议帧格式
主机发送给从机或者从机发送给主机，都会占用到a和b线，所以rs-485多用在半双工模式。
主机的gpio会控制rs-485收发器的de管脚，设置发送模式，从uart txd线向rs-485收发器的数据（d或di）线发送一个字节，收发器将在a和b线上将单端uart位流转换为差分位流，数据离开收发器后，主机立即将收发器的模式切换为接收模式。
从机和主机是类似的，从机控制rs-485收发器的/re管脚，设置为接收模式，接收主机发送的比特流，将其转换为单端信号，通过从机的uart rxd线接收，当从机准备好响应时，它按主机原来的方式进行发送，而主机变为接收。
▉ rs-232和rs-485转换
rs-232和rs-485之间可以转换，一个方法是rs-232转换成ttl，再由ttl转换为rs-485，当然也有芯片支持将rs-232直接转换成rs-485，网上有很多模块。
▉ rs-485和can的区别
虽说rs-485没有标准的数据协议格式，但和can总线在很多地方是有相似的，比如a&b和canh&canl都是差分信号，通信都需要收发器，都需要120欧姆的匹配电阻等等。
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网上找的一个常用的rs-485电路，其中需要注意两点：
1、使能信号re和de可采用一个gpio控制，节省资源，gpio25输出高电平，re=de=0v，进入接收模式；gpio25输出低电平，re=de=3.3v，进入发送模式。
2、有一些电路中会在a上加上拉，b上加下拉电阻，主要原因是：rs-485总线在idle状态，电平是不固定的，即电平在-200mv~+200mv之间，收发器可能输出高也可能输出低，uart在空闲时需要保持高电平的，如果此时收发器输出一个低电平，对uart来说是一个start bit，会导致通信异常，关于ru和rd的阻值在这里不作过多赘述，后面有机会会详细写一篇文章。
关于第二点，需要注意：
① a上加上拉，b上加下拉，接反数据通信也可能出错。
② 某些收发器内部集成上下拉电阻，则外部不需要再添加。
XH-808S色彩色差仪/分光测色仪介绍
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