RS-485的多机通信方案探究

引言
在嵌入式系统中，多个孤立节点之间的通信越来越重要，尤其是物联网时代的到来，多节点间通信已经成为必不可少的功能。由此出现了许多通信手段，如RS-232、RS-485、CAN总线、ZigBee等，综合考虑性能和成本，RS-485通信无疑是性价比最高的通信方式。因此探究高效、实用的多机通信方案具有重大的意义。

1 系统框图
RS-485多机通信结构图如图1所示。若干个RS-485节点通过总线连接，由网关节点轮询访问索要数据，每个网关节点可以动态地配置IP地址，以便上位机可以通过以太网控制网关节点，从而获得每个RS-485终端节点的数据。图1中C节点为控制节点，具有RS-485通信功能，T节点为网关节点，除了RS-485功能外，还具有以太网功能，其作用就是将C节点的数据通过以太网功能传送给上位机。

2 硬件设计
本文采用新唐科技公司的Cortex-M054探究RS-485多机通信协议。Cortex-M054有两个UART，均可以配置成RS-485模式，此时Cortex-M054通过RTSX引脚自动控制RS-485通信方向。
RS-485通过差分传输，A和B两根信号线铰链在一起来抵消各自的干扰。当A、B信号的电压差大于200mV时，视为逻辑1；当B、A信号的电压差大于200 mV时，视为逻辑0。
RS-485硬件原理图如图2所示。整套RS-485电路独立供电，通过光电耦合器TLP781B+，与系统其他部件分开，以此来隔离干扰。和CAN总线相同，在机群的两端(第一个节点和最后一个节点)，必须加上匹配电阻，吸收反射信号，大小为75 Ω左右。中间节点则不需要如此，因此留出了R1的位置，当节点位于机群两端的时候，则焊接上R1，这种方式大大地增强了电路的灵活性。

考虑电路的安全性，添加了TVS管，从而达到抗雷击的效果。热敏电阻相当于自恢复的保险丝，当电流过大时，它的阻值会变大，起到保护电路的作用。