[发明专利]一种智能端接电阻及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及RS-485通讯技术，具体涉及RS-485通讯中的自动切换方向的技术。

背景技术

RS-485是一种广泛使用的半双工串行通讯总线，在每次进行通讯前都需要先行设定通讯芯片的方向使能，如果通过CPU以软件设定的方式进行控制需要严格的时序要求，因此通过硬件方式自动切换方向的实用电路越来越多的应用在RS-485通讯当中。

自动切换方向RS-485通讯电路的基本实现方法是通过串行输出数据线TXD端控制RS-485收发器的发送使能端和输入使能端，在发送低电平时使用RS-485收发器的驱动器主动发出；高电平发送时收发器变为接收状态，通过将差分总线A端电阻上拉、差分总线B端电阻下拉的方式来模拟出差分信号进行数据发送。

这一方法极大降低了RS-485通讯控制芯片的使用难度，但因高电平发送时总线的差分信号幅值靠固定阻值上拉电阻和下拉电阻提供，电阻阻值将对通讯系统的性能有极大的影响。若上拉电阻、下拉电阻的阻值较大，则在终端电阻接入后可能导致差分信号幅值过小而造成通讯异常；若上拉电阻、下拉电阻的阻值较小，虽能保证终端电阻接入后差分信号的幅值能够满足接收器接收范围要求，但将造成RS-485驱动器负载电流增加，单位节点驱动功耗加大，大大损失最大驱动节点数。

以常见RS-485通讯电路为例，其差分总线输出A端上拉电阻、B端下拉电阻皆为10kΩ，终端电阻为120Ω，RS-485收发器使用TI公司SN75176A，其接收器有效输入信号幅值需大于+/-200mV，驱动器驱动能力为拉电流、灌电流皆60mA。

当使用程序控制方式切换方向时，高电平输出差分信号幅值完全可以满足通讯要求，简单按照输出差分信号共模电压皆为2.5V计算，不考虑终端电阻消耗电流，在低电平输出时RS-485发送器所需要提供的单台驱动电流为0.25mA，也即SN75176A理论上最大能驱动240个此类节点。

当使用自动切换方式控制通讯方向，不改变上拉电阻、下拉电阻阻值，当两终端电阻接入后，5V供电条件下，两节点并联通讯，高电平输出时终端电阻上差分信号的幅值仅有约30mV，此时将无法实现两节点或稍多有限节点网络的正常通讯。

若想使得终端电阻两端分压得到的模拟差分信号幅值大于200mV，则在5V供电情况下，两节点等效上拉电阻、下拉电阻之和需小于1380Ω，也即单个上拉电阻、下拉电阻阻值小于1380Ω，简单按照输出差分信号共模电压为2.5V计算，不考虑终端电阻消耗电流，在低电平输出时RS-485发送器所需要提供的单台驱动电流仍达1.8mA，也即SN75176A理论上最大仅能驱动33个此类节点，最大驱动节点数损失很大。

发明内容

针对上述自动换向RS-485通讯电路中存在的技术问题，本发明提供了一种智能端接电阻，作为自动切换方向的RS-485通讯电路差分总线智能上拉电阻、下拉电阻。

在此基础上，本发明还提供一种智能端接电阻的控制方法。

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种智能端接电阻，该智能端接电阻包括：

一智能投切控制器，包含一TXD信号输入端，一RXD信号输入端，一个或一组互补投切信号输出端；

一可控上拉电阻，接于RS-485收发器差分总线A端和电源之间，包含一可投切电阻和一并联电阻，该可投切电阻受智能控制器输出投切信号控制；

一可控下拉电阻，接于RS-485收发器差分总线B端和地之间，包含一可投切电阻和一并联电阻，该可投切电阻受智能控制器输出投切信号控制。

优选的，所述的智能投切控制器采用基本RS触发器或具有相同逻辑功能的逻辑电路。

优选的，所述的可控上拉电阻、可控下拉电阻中可投切电阻的投切控制采用MOSFET或三极管或机械继电器或固态继电器。

优选的，所述的可控上拉电阻、可控下拉电阻中可投切电阻和并联电阻阻值通过如下方式确定：

一组可控上拉电阻及可控下拉电阻中可投切电阻切入后，两个终端电阻并联接入时终端电阻上分压得到的差分信号幅值不小于RS-485接收器有效输入信号范围；

一个可投切电阻与最大期望驱动节点数个并联电阻的并联电阻值不应使得工作电源下的负载电流超过RS-485接收器的驱动能力。

作为本发明的第二目的，一种智能端接电阻的控制方法，其包括如下步骤：

(1)将智能终端电阻中的可投切电阻切除并联状态；