引言rs422/rs485匯流排介面作為多點、差分資料傳輸的電氣規範，現已成為業界應用較為廣泛的標準通訊介面之一。rs422/rs485標準只對介面的電氣特性做出了規定，而不涉及接外掛程式、電纜或協議，因此，使用者可在此基礎上建立自己的高層通訊協議。
1 基本原理
rs422/rs485標準的全稱為tia/eia-422-b和tia/eia-485序列通訊標準。它們的資料訊號均採用差分傳輸方式，也稱作平衡傳輸。這兩者在電氣特性上非常接近，不同之處只是傳輸方式的不同。
rs485的典型工作方式如圖1所示。rs485典型的驅動器使用一對雙絞線，並將其中的一線定義為a，另一線定義為b。兩線工作時採用半雙工通訊方式，其工作狀態(傳送狀態和接收狀態)由使能控制訊號決定。
一般情況下，驅動器的a、b間的正電平電壓為+2～+6 v時代表乙個邏輯狀態；a、b之間的負電平在-6～-2 v時代表另外乙個邏輯狀態。另外還有乙個訊號地c。事實上，在很多情況下，都會忽視訊號地的連線。這裡建議採用經過處理的低阻通路把訊號地連線起來，以增加其共模抗干擾能力並減少電磁輻射。「使能」控制訊號e用於驅動器與傳輸線的切斷和連線，當enable起作用時，傳送器處於高阻狀態，稱作「第三態」，它是有別於邏輯「1」與「0」的第三種狀態。
接收器與驅動器的規定相似，其收、發端均可通過平衡雙絞線將a-a與b-b對應相連。當接收端a、b之間有大於+200 mv的電平時，輸出為正邏輯電平；小於-200 mv時，輸出為負邏輯電平。在接收器的接收平衡線上，電平範圍通常是在200 mv～6 v之間。
一般可定義邏輯1(正邏輯電平)為b>a的狀態，邏輯0(負邏輯電平)為a>b的狀態，a、b之間的壓差不小於200 mv。
rs485的四線工作狀態和rs422的四線工作狀態基本一致，從物理的角度上講，rs422相當於兩個rs485同時工作，乙個工作於接收狀態，乙個工作於傳送狀態。
2 訊號分析
根據以上說明，這裡對rs422/rs485的傳輸特性建立乙個訊號分析模型，因為rs485更具有代表性，所以採用rs485作為分析物件。rs485是典型的訊號處理標準，其傳遞函式模型如圖2所示。
根據圖2規範設計定義域時，d可代表微處理器輸出的數碼訊號(ttl電平或者cmos電平)，其邏輯訊號的取值空間為；dr代表微處理器接收的數碼訊號(ttl電平或者cmos電平)，其邏輯訊號的取值空間為；e，en為使能訊號。驅動器和接收器與傳輸線的連線關係(高電平或者低電平有效控制)存在兩種情況：定義enable為連線有效狀態，disable為未連線狀態，取值空間為。在rs485通訊標準中，一般情況下，e、en若乙個有效則另乙個禁止，而rs422則兩個均為有效；a，b為驅動器與傳輸線的介面電壓，其規範定義為(-6v，+6v)；ar，br為接收器與傳輸線介面的電壓。為了實現rs422/rs485的介面相容，這裡應定義為(-7v，+10v)。實際上，驅動器傳遞函式定義中有四種可滿足rs485通訊標準的情況：
d=1，e=disable時，輸出a，b狀態為未定；
d=0,e=disable時，輸出a，b狀態為未定；
d=1，e=enable時，輸出b-a>2v，且a，b∈(6v，+6v)；
d=0，e=enable時，輸出a-b>2v，且a，b∈(6v，+6v)。
所以，能夠實現上面傳遞函式的所有電路均可作為rs485的驅動器參考設計，當然，還需要滿足其輸入輸出特性。
從接收器傳遞函式的定義可以把接收器分成兩類，其一是en=diable，這相當於驅動器沒有掛載在匯流排上(可以認為不存在)。其二是en=enable，此時又存在兩種正常工作情況，一是輸出dr=1時，br-ar>200 mv；二是輸出dr=0時，ar-br>200 mv。
為了滿足接收器正常工作的需要，操作時還需要考慮以下幾種情況：
(1)ar、br的電壓範圍應該嚴格限制在-7～10v，否則可能損壞器件。一般採用穩壓的二極體網路來實現電壓的限制。
(2)當|ar-br|<200 mv時，接收器資料的判別。一般可採用電阻網路，將ar通過10 kω的電阻接在vcc上，而將br通過10 kω的電阻接在ground上，這樣，當匯流排上沒有訊號傳輸的時候，即可保持ar的電平為3.2 v左右，br的電平大約為1.6 v，這樣，即使有干擾訊號，也很難產生序列通訊的其始訊號0。
(3)一般情況下，為了減少線路上傳輸訊號的反射，可在rs422匯流排電纜的遠端並接1個100ω電阻，並應在rs485網路傳輸線的始端和末端各接1個120 ω的匹配電阻。
3 工程實現
根據以上分析，這裡給出乙個rs422/rs485相容的實際應用電路，其具體電路如圖3所示。
圖3電路中採用的晶元為max491esd。當用max491esd進行rs422通訊時，應把跳線帽安裝在jp2的管腳2和管腳1上，jp1和jp3跳線帽去掉；而當其作為rs485通訊的時候，則應把跳線帽安裝在jp2的管腳2和管腳3上，jp1和jp3加上跳線帽，從而構成兩個節點的rs485網路。穩壓管d1，d2的作用是把a的電壓牢牢限制在-7v～+12v，以有效保護rs422/rs485網路。增加d3和d8的目的主要是為了防止浪湧電壓。這個實際電路是以訊號分析模型作為指導的依據建立起來的，可以在實際的測試和執行中滿足預期要求。
4 結束語
本文從訊號處理的角度分析了rs422/rs485網路的硬體構成，並將其抽象為乙個訊號處理分析模型，從而給出相應的傳遞函式和定義域。
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