零延时隔离技术的RS485息线节点设计

3 RS485总线节点设计
ADuM2483所隔离的两端有各自的电源和参考地。其中，逻辑端电压为2．7～5．5 V，可以实现低电压供电，从而进一步降低系统功耗；总线端5 V供电，本文设计的接口电路的逻辑端电压采用5 V供电。电源和参考地之间需接入0．1μF龟容，以滤除高频干扰。需要注意的是：图中，GND1与GND2是2个不同的参考地，否则将达不到隔离的效果。
ADuM2483独具的PV(Power－Valid)电源监控功能，可根据供电电源的稳定情况而开断芯片工作。为了避免GND1缓慢上电／掉电(>100 μs／V)引起的A、B输出抖动情况，ADuM2483设计了PV引脚。当电平低于2．0 V时，此引脚为低，芯片不工作；高于2．3 V时，此引脚为高，芯片正常工作。D1与D2用来防止总线上的瞬变干扰。RS485总线接口电路如图2所示。

采用金升阳公司的B0505S隔离模块实现收发器两端电源与地完全隔离。其隔离电路如图3所示。

4 RS485总线零延时收发的实现
在RS485总线节点电路设计中，一般要将收发器的接收允许(RE)和发送允许(DE)两个引脚短接，由一根信号线来控制收发的切换。在控制电路中，一般用单片机I／O引脚来控制RS485收发器的收发转换，这样就需要由软件来控制单片机I／O引脚的电平，以达到控制RS485收发转换的目的。RS485收发器通常处于接收状态，当要发送数据时，由程序控制RE／DE变为高电平，串行通信单元发送数据；等待发送完毕后，程序再将RS485收发器转换到接收状态。发送完毕的标志一般由串行通信的特定寄存器提供状态指示，再由程序去查询。这样造成RS485通信存在以下问题：
◆在想要发送数据和真正能发送数据之间，存在一定的延时；
◆如果发送到接收的转换时机不当，则会造成数据丢失；
◆在接收和发送数据转换期间，容易引入干扰，收到多余的杂乱数据。
在设计RS485总线接口电路时充分考虑到了总线的延时问题，应用一个高速的NPN三极管控制实现RS485总线的零延时收发，如图2所示。
不发送数据时，逻辑端TXD信号为高电平。此时Q1导通，使RE／DE信号线上为低电平，ADuM2483接收允许。发送数据时，若TXD为低电平，Q1关断，从而使RE／DE信号线上为高电平，发送允许，ADuM2483的输出端A、B上产生表示低电平的差分信号。当TXD为高电平时，Q1导通，使RE／DE信号线上为低电平，ADuM2483的A、B端处于高阻态。此时靠电阻R1和R2的上拉和下拉作用，使总线上产生正的差分信号，从而将TXD的高电平信号送出。
由以上分析看出，在使用这个电路时，只要程序能保证不同时进行接收和发送的操作，即保证是半双工传送数据，则不必用软件控制RE／DE进行接收和发送的转换，可由硬件本身完成，从而提高了RS485总线接收、发送数据的高速率和高可靠性。

结 语
本节点的设计采用新型集成隔离电路的RS485总线收发器ADuM2483，降低了系统的功耗，简化了设计的结构，增强了系统的稳定性。采用硬件的零延时技术提高了节点的收发效率，提高了系统性能。经测试，效果良好，抗干扰能力强，特别适合工业控制场合的应用。