波特率自适应的RS-485中继器设计

　　引 言

　　RS-485收发器采用平衡发送和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力;加上接收器具有高灵敏度，能检测低达200 mV的电压，故传输信号能在千米以外得到恢复。使用RS-485总线，一对双绞线就能实现多站联网，构成分布式系统，且设备简单、价格低廉，能进行长距离通信，因而得到了广泛的应用。由于在双绞线上的电平损耗，RS-485标准通信的最大传输距离是1 200 m，因此更远距离的应用中必须使用中继器。网络节点数与所选芯片驱动能力和接收器的输入阻抗有关。RS-485标准规定了最大总线负载为32个单位负载，若应用中总线负载大于32个单位负载则必须使用中继器。

　　1 RS-485中继器原理

　　RS-485是半双工方式，两线双向传送差分信号，具有多点、双向通信能力，即允许多个发送器和接收器连接到同一条总线上，传输线上信号的传输方向不定。因此，识别和控制好传输线上的信号传递方向是设计RS-485中继器的关键。

　　RS-485标准规定：数据信号采用差分传输方式(differential drivel mode)，也称为“平衡传输”。它使用一对双绞线，将其中一根线定义为A，另一根线定义为B，如图1所示。

　　通常情况下，RS-485发送器A、B之间的正电平在+2～+6 V，是一种逻辑状态;负电平在-6～-2 V，是另一种逻辑状态。在RS-485发送器件中，一般有一个“使能”控制信号，用于控制发送器与传输线的切断和连接。当“使能”端为低电平时，发送器输出处于高阻状态，称作“第三态”。它是有别于逻辑“1”与“0”的第三种状态。

　　对于RS-485接收器，也作出与发送器相对的规定，收、发端通过平衡双绞线将A-A与B-B对应相连。当在接收端A、B之间有大于+200 mV的电平时，输出为正逻辑电平;小于～200 mV时，输出为负逻辑电平。在接收器的接收平衡线上，电平范围通常为200 mV～6 V，如图2所示。

　　RS-485接收器同样定义逻辑1(正逻辑电平)为B>A的状态，逻辑0(负逻辑电平)为A>B的状态，A、B之间的压差不小于200 mV。在。RS-485接收器件中，一般也有一个“使能”控制信号，用于控制接收器与传输线的切断和连接。当“使能”端为高电平时，接收器与传输线切断，接收器输出为高电平;当“使能”端为低电平时，接收器输出电平与总线信号的逻辑电平一致。

　　RS-485中继器原理图如图3所示。正常工作时主要有三个状态：空闲状态，数据从RS-485收发器U1边的总线往RS-485收发器U2边的总线传送(简称“数据右传状态”)，数据从RS-485收发器U2边的总线往RS-485收发器U1边的总线传送(简称“数据左传状态”)。