微功耗RS485中继器的研制

在通信距离为几十米到上千米时,RS485收发器被广泛使用。RS485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,加上接收器具有高的灵敏度,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。 在现代通信系统中，可靠而有效的数据传输至关重要。RS485接口因其平衡发送和差分接收的特点，在工业控制系统、远程通信等领域得到了广泛应用。RS485收发器能够在几十米到上千米的距离上进行稳定的数据传输，即便在极端低电压下，如200 mV，其接收器仍能准确地检测到信号。这使得RS485总线成为长距离通信的理想选择。但随着通信距离的增加，RS485接口的传输能力达到极限，此时引入中继器成为必要。 作者在研制微功耗RS485中继器的过程中，充分考虑了功耗和性能的平衡。利用Sipex公司的SP3485低功耗芯片，设计了一款在单片待机时电流仅为10 μA的中继器。该中继器配合HC型逻辑电路，将待机电流进一步降低至2 μA，显著减少了系统的整体功耗。这对于需要长期运行、依赖电池供电的设备尤其有利。 中继器的核心是状态机，其监控RS485输入的电压变化，一旦检测到数据字节，状态机便会激活，触发器和与非门的组合锁定为ON状态，从而允许数据从一个RS485接口转发至另一个。状态机的这种设计使得中继器能够自动监控数据传输过程，并在每帧数据完成后复位，随时准备接收新的数据。 为了验证中继器的性能，进行了泰克示波器TDS2012的波形测试，结果表明中继器能保持良好的波形质量与低失真度。而且，该中继器具备了自动数据传输方向识别的功能，无需软件控制即可操作，提高了系统的稳定性和可靠性。不过需要注意的是，波特率设置不宜过高，因为过高的波特率会限制传输距离。实验证明，配备中继器的数据传输波特率不应超过14400，但即便如此，中继器的加入可以将通信距离提高到原来的1.8倍。 在待机状态下，中继器整机功耗电流大约为22 μA（供电电压为3V），使得该中继器特别适合电池供电的环境。由此，微功耗RS485中继器不仅满足了长距离通信的需求，同时在电池供电条件下保持了超低功耗的特性，为单片机和各种系统提供了一种可靠的远程通信解决方案。 总体而言，微功耗RS485中继器的研制成功解决了长距离通信中传输距离受限的问题，同时以极低的能耗维持了通信的连续性和稳定性。这项技术的进步，无疑将推动远程控制和数据采集技术的发展，尤其是在能源受限的场景中展现出巨大的应用潜力。