MAX3485在MCU芯片AS32S601-485通信外设中的应用

在工业通信领域，RS-485 总线因其良好的抗干扰性、长传输距离和多节点通信能力而被广泛应用。MAX3485 作为一款 3.3V 供电的半双工 RS-485/RS-422 收发器芯片，在构建 485 通信外设时具有重要价值。本文将详细介绍 MAX3485 芯片的核心特性、硬件设计要点、软件功能实现以及在MCU芯片AS32S601-485通信外设中应用注意事项，旨在为相关工程技术人员提供专业的技术参考。

一、核心特性

1. 供电范围 ：MAX3485 芯片支持 3.0V 至 3.6V 的单电源工作模式，这一特性使其能够与 3.3V 系统设计无缝兼容，确保了在不同系统架构中的稳定供电。
2. 通信速率 ：具备最高达 12Mbps 的传输速率，能够满足高速数据传输的需求，适用于对通信速度要求较高的工业自动化控制系统。
3. 节点容量 ：支持最多 256 个节点并联在同一总线上，为构建大规模的分布式监测与控制系统提供了硬件基础，可实现多个设备之间的协同通信与数据共享。

二、硬件设计要点

1. 引脚功能 ：
   1. RO 引脚（1 号引脚）通常与微控制器（MCU）UART 控制器的 RX 相连接，用于接收对端发送的数据。
   2. RE 引脚（2 号引脚）对 RO 起控制作用。当 RE 为低电平时，RO 可接收数据；当 RE 为高电平时，RO 不接收数据。
   3. DE 引脚（3 号引脚）对 DI 起控制作用。DE 为高电平时，DI 可输出数据；DE 为低电平时，DI 不输出数据。
   4. DI 引脚（4 号引脚）通常与 MCU UART 控制器的 TX 相连接，用于将数据发送到对端。
   5. GND 引脚（5 号引脚）在串口通信中起到关键作用，必须保证所有设备共地，以确保信号传输的准确性和稳定性。
   6. A 引脚（6 号引脚）与对端的 A 线相连接，输出为正电压。
   7. B 引脚（7 号引脚）与对端的 B 线相连接，输出为负电压，与 A 线共同构成差分信号。
   8. VCC 引脚（8 号引脚）为 MAX3485 芯片提供工作电源。

2.电气特性：

MAX3485为半双工通信，即本端要发送数据时，应保证所有对端都不发送数据。本地处于接收数据的状态，不应该进行数据发送。

MAX3485的总线电平由A线电平 - B线B电平得出，A - B > 2V,总线为高电平，A - B < -2V，总线为低电平；属于差分信号。

A/B线的信号由芯片对DI上的电平做转换得到，RO的电平由芯片对A/B线的信号转换得到。

3.终端电阻与布线要求：

在总线首尾节点需接入匹配电阻，典型值为 100Ω，以减少信号反射和驻波效应，确保通信质量。

在非恶劣环境下，可省略偏置电阻（R1/R2/R3）。但在复杂电磁环境下，适当的偏置电阻有助于稳定总线电平。

采用 “手拉手” 拓扑结构连接多个节点，避免使用星型结构，以减少信号传输的延迟和失真，保证通信的可靠性。

三、软件功能实现

（一）GPIO 初始化

通过配置 GPIO 引脚的功能，使其能够与 USART5 进行通信。以下是 GPIO 初始化代码示例：

void MAX3485_GPIO_Init(void)

{

    GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;  

GPIOG_CLK_ENABLE();  

    */* Set GPIO multiplex mapping */*

    GPIO_PinAFConfig(GPIOG, GPIO_PinSource12, GPIO_AF_USART5);       */* USART5_TX */*

    GPIO_PinAFConfig(GPIOG, GPIO_PinSource13, GPIO_AF_USART5);       */* USART5_RX */*

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin       = GPIO_Pin_11| GPIO_Pin_12|GPIO_Pin_13;

    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode      = GPIO_Mode_OUT;

    GPIO_InitStructure.GPIO_OType     = GPIO_Out_PP;

    GPIO_InitStructure.GPIO_OStrength = GPIO_OStrength_18mA;

    GPIO_Init (GPIOG, &GPIO_InitStructure);

}   

}

（二）USART 初始化

对 USART5 进行初始化设置，包括波特率、字长、停止位、校验位等参数的配置。以下是 USART 初始化代码示例：

void User_Print_Init(uint32_t BaudRate)

{

USART_InitTypeDef USART_InitStructure;

PLIC_InitTypeDef PLIC_InitStructure;

    USART5_CLK_ENABLE();

    */* GPIO Configure */*

    RE_DE_Init();        

    USART_DeInit(USART5);

    USART_StructInit(&USART_InitStructure);

*/* Initializes the USART5 */*

    USART_InitStructure.USART_BaudRate     = BaudRate;

    USART_InitStructure.USART_WordLength   = USART_WordLength_8b;

    USART_InitStructure.USART_StopBits     = USART_StopBits_1;

    USART_InitStructure.USART_Parity       = USART_Parity_No;

    USART_InitStructure.USART_Mode         = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;

    USART_InitStructure.USART_OverSampling = USART_OverSampling_16;

    USART_Init(USART5, &USART_InitStructure);

    USART_Cmd(USART5, ENABLE);

（三）软件收发逻辑

半双工控制 ：在发送数据时，需将 DE 引脚置为 1，同时将 RE 引脚置为 1，以关闭接收功能；接收数据时，将 DE 引脚置为 0，RE 引脚置为 0。以下是发送数据的代码示例：

void MAX3485_Send(void)

{

   GPIO_SetBits(GPIOG,GPIO_Pin_11);

   USART_SendData(USART5,0xBA);

   delay_ms(1);

   GPIO_ClearBits(GPIOG,GPIO_Pin_11);

}

空闲状态 ：保持接收模式，即 DE 引脚与 RE 引脚都为低电平，使 RO 使能，DI 不使能，以便监听总线上的数据。

四、应用注意事项

1. 协议设计 ：在使用 MAX3485 构建的半双工总线通信系统中，应用协议必须确保同一时间只有一个设备处于发送状态，其他设备处于接收状态。虽然总线上存在多个设备，但协议应实现点对点通信，对于不属于自己的数据应进行过滤。
2. DE/RE 控制时机 ：DE 和 RE 引脚的控制对收发影响显著，需要通过多次实验确定控制这两个引脚的精确时机，以避免通信冲突和数据丢失。
3. 数据接收问题 ：在 DI 使能时，若让 RO 也使能，可能会导致 MCU 的 TX 发送的数据被 RX 接收到，进而引起数据异常。
4. 共地通信 ：所有连接在一起的设备必须共地通信，以确保信号传输的准确性和稳定性。
5. 共模电阻配置 ：共模电阻应根据实际情况进行调整。有时在本端加入共模电阻可能会导致在接收数据时，首先接收到一个 0 字符的情况，需要针对具体应用场景进行优化。
6. 发送时序控制 ：芯片一般处于接收模式，即 DE 与 RE 都为低电平时，RO 使能，DI 不使能。在发送数据前，MCU 通过拉高与 DE/RE 相连接的引脚电平，使 MAX3485 处于发送模式，然后通过 UART 控制器发送比特位数据。MCU上一次数据发送完成后，需要等待20个bits的时间后再将DE/RE相直连的引脚拉低，因为MCU上最后一个字节发送后，其实只是写入到了UART寄存器中，此时MAX3485至少还需要有一个字节的时间处于发送状态，即DI应该还处于使能状态。