在工业控制领域，RS485 通信协议宛如一颗璀璨的明星，应用极为广泛。其差分物理信号在电磁环境复杂的工业现场，展现出了强大的抗干扰能力。对于专注于应用软件开发的工程师而言，使用 RS485 进行数据传输时，往往只需关注串口的数据收发器。然而，从硬件层面来看，RS485 通信的数据收发遵循着特定的机制。
作为工业领域常用的通信方式，RS485 总线具有以下显著特点：
- 电平特性与使能控制：收发器输出 A、B 之间的电平为 + 2V ~ +6V 时，表示逻辑 “1”；为 -6V ~ -2V 时，表示逻辑 “0”。相较于 RS232，其信号电平降低，降低了损坏接口芯片的风险。此外，还有 “使能” 控制信号，可使收发器处于高阻状态，切断与传输线的连接。这一特性使得 RS485 在复杂的工业环境中能够更好地保护设备。
- 高灵敏度接收：接收器的输入灵敏度为 200mV，即当接收端 A、B 之间的电平相差 200mV 时即可输出逻辑。这种高灵敏度使得 RS485 能够准确接收微弱信号，保证了通信的可靠性。
- 高速与远距离传输：RS485 具备高传输速率，可达 10Mbps，同时传输距离能够达到 1200m。这使得它在工业现场中能够满足长距离、高速数据传输的需求。
- 多站点传输能力：总线上允许挂接多达 128 个收发器，可建立设备网络。这种多站点传输能力使得 RS485 能够轻松实现大规模设备之间的通信。
- 共模电压范围：RS485 收发器共模电压范围为 -7V ~ +12V，只有满足该条件，整个网络才能正常工作。当网络线路中共模电压超出此范围时，会影响通信的稳定性，甚至损坏接口。因此，在实际应用中，需要严格控制共模电压。
RS485 属于半双工总线，在实际使用时一般采用主机轮询或令牌传递的方法来分配总线控制权，RS485 设备需要进行发送和接收的方向转换。常见的做法是，每个 RS485 设备平时均处于接收状态，只有在有数据要发送时才转换到发送状态，数据发送完毕后再次切换回接收状态。
- 程序换向控制：常用的 RS485 收发换向方法是程序换向，即由 MCU 的一个 I/O 端口控制 RS485 收发器件的收发使能引脚，平时使 RS485 收发器件处于接收状态。例如，这里 485 芯片用 TI 的 SN65LBC184，速率达到 250Kbps。当有数据需要发送时，MCU 将 RS485 收发器件引脚（网络 RS485_EN2）置于发送状态，完成数据发送后，再把 RS485 收发器件切回接收状态。这种方式简单易行，无需增加额外成本，是许多人常用的方法。
- 自动换向：当采用某种硬件平台的工控主板或板进行二次开发时，可能会遇到问题。由于工控主板或板上没有预留出足够的 I/O 端口，使得 RS485 收发的程序换向方法无法实现。或者在某些特定情况下，开发平台的底层驱动未对外开放，难以对底层进行二次开发，即便有足够的 I/O 端口也无法实现程序换向。此时，需要采用自动换向技术。自动换向就是对使能引脚不需要单独的 I/O 口来控制，而是由发送引脚发送数据时顺便控制。可以在使能处加一个反相器，在空闲状态下，串口的发送信号 TXD2 为高电平，经过反相器后输出低电平，使 SN65LBC184 处于接收状态，而 RS485 总线由于上下拉电阻的作用处于 A 高 B 低的状态。当发送数据时，TXD2 信号线上的低电平比特位控制 SN65LBC184 进入发送状态，将该比特发送出去；而高电平比特位则使 SN65LBC184 处于接收状态，由 RS485 总线上下拉电阻把总线置于 A 高 B 低的状态，即表示发送了高电平。反相器也可以用三极管代替，工作原理相同。但这种方法在发送高电平时的驱动能力有限，会限制通讯距离，一般适用于距离不远的场合。为了省去控制的麻烦，也可以采用专门的、带有 AutoDirection 功能的 485 芯片，比如 MAX13487E，它省去了常用的 485 使能信号，从而简化了设计电路。
