RS485協(xié)議作為國(guó)際通用串口通信標(biāo)準(zhǔn),擁有傳輸距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強(qiáng)、連接線路簡(jiǎn)單、價(jià)格較低廉等特點(diǎn),因此在工業(yè)領(lǐng)域、電力通訊、智能儀表以及數(shù)據(jù)采集中有著廣泛的應(yīng)用,現(xiàn)有的電能表普遍采用RS485組網(wǎng)通信和數(shù)據(jù)采集。本文設(shè)計(jì)一款帶有無極性功能的RS485接口芯片,芯片滿足RS485標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議并且增加了無極性功能使芯片A、B端口能自適應(yīng)總線上的極性,避免端口和總線反接帶來通訊失敗。本文基于RS485標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議,選取HHgrace.18μm BCDMOS工藝,利用Cadence仿真平臺(tái),設(shè)計(jì)了一款半雙工通信的無極性RS485芯片。芯片整體上分為驅(qū)動(dòng)器、接收器、無極性功能模塊、可靠性模塊四個(gè)部分的設(shè)計(jì),其中驅(qū)動(dòng)器將TTL單端信號(hào)轉(zhuǎn)化成差分信號(hào),接收器是將差分信號(hào)轉(zhuǎn)換成TTL單端信號(hào),驅(qū)動(dòng)器、接收器的這種差分傳輸方式能有效的抑制共模信號(hào),極大減小了噪聲對(duì)傳輸數(shù)據(jù)的影響。無極性功能部分實(shí)現(xiàn)A、B端口自適應(yīng)總線上的極性�？煽啃栽O(shè)計(jì)一方面是為增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)器和接收器性能,其中對(duì)于驅(qū)動(dòng)器來說,通過增加過電壓保護(hù)、過電流保護(hù)、過溫度保護(hù)等模塊使驅(qū)動(dòng)器的性能更加可靠,而對(duì)接收器增加帶故障保護(hù)結(jié)構(gòu)使芯片具有開路和短路... 

【文章來源】：華中師范大學(xué)湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１電路設(shè)計(jì)流程圖??本課題的無極性ＲＳ４８５芯片具有以下特點(diǎn)

碩士學(xué)位論文??ＭＡＳＴＥＲ＇Ｓ?ＴＨＥＳＩＳ??本文依據(jù)上述參數(shù)指標(biāo)來設(shè)計(jì)相應(yīng)功能模塊并且調(diào)節(jié)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，最終得到??符合４８５標(biāo)準(zhǔn)及預(yù)設(shè)參數(shù)指標(biāo)的完整結(jié)構(gòu)。圖１．２為芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。??Ｒ０???ｒ－＿．?ｉ＿??ＲＥ?Ｑ－?＾——???１?ＰＯＬＡＲＩＴＹ??ＤＥ??ＣＯＲＲＥＣＴ??ＦＬ??ＤＩ?????？?１?—?????Ｄ??圖１．２芯片結(jié)構(gòu)圖??１．４論文工作及內(nèi)容安排??１．４．１論文工作內(nèi)容??（１）芯片總體方案設(shè)計(jì)??芯片設(shè)計(jì)采用ＨＨｇｒａｃｅ．ｌ８ｐｍ?ＢＣＤＭＯＳ工藝，一方面，采用ＢＣＤＭＯＳ［３１】工藝??的目的是ＲＳ４８５芯片接入到４８５總線上需要預(yù)防總線上的電壓過高、電流過大等問??題，而ＢＣＤＭＯＳ工藝中包含有抗高壓的ＤＭＯＳ［３２］管，這樣芯片端口的驅(qū)動(dòng)管直接??采用高壓管就能起到抗壓效果�。穑矗�，另一方面，該工藝可以確定相應(yīng)的ＭＯＳ管、??電阻、電容以及三極管等元器件，不同工藝的基本器件的性能有很大差異，因此這??對(duì)芯片最終實(shí)現(xiàn)的參數(shù)指標(biāo)、整體性能有很大影響，確定完相關(guān)工藝后在Ｃａｄｅｎｃｅ??平臺(tái)上對(duì)每個(gè)功能模塊進(jìn)行電路設(shè)計(jì)、調(diào)試與仿真，最后將子模塊組合成完整電路??進(jìn)行仿真驗(yàn)證。??總體上，芯片的內(nèi)部設(shè)計(jì)分為驅(qū)動(dòng)器、接收器、無極性控制模塊以及可靠性保??護(hù)模塊四個(gè)部分，每個(gè)部分的設(shè)計(jì)都是在實(shí)現(xiàn)的相關(guān)功能的基礎(chǔ)上，調(diào)節(jié)電路關(guān)鍵??參數(shù)使電路性能符合ＲＳ４８５協(xié)議和預(yù)設(shè)的參數(shù)指標(biāo)，下面對(duì)每個(gè)部分的設(shè)計(jì)所涉及??的難點(diǎn)做簡(jiǎn)要介紹和分析。??（２）芯片設(shè)計(jì)難點(diǎn)分析??對(duì)于接收器設(shè)計(jì)的難點(diǎn)有以下三部分，首先，如何對(duì)抗總線上高電壓，因

丨碩士學(xué)位論文??ＭＡＳＴＩ：Ｒ＊Ｓ?ＴＨＥＳＩＳ??．．Ｃ??標(biāo)準(zhǔn)帶負(fù)載能力、通信距離、通信速率、抗干擾能力得到進(jìn)一步的提升，因此在目??前的通信中應(yīng)用更加普遍。以上的ＲＳ２３２、ＲＳ４２２、ＲＳ４８５標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議內(nèi)容只包含接??口的電氣特性，用戶可以在此基礎(chǔ)之上建立自己的高層通信協(xié)議，這樣便于實(shí)際的??應(yīng)用開發(fā)［４９］＿。??２．２串行通信方式的介紹??串行通信方式依據(jù)信號(hào)傳送的方向可以分為三種：全雙工、半雙工以及單工。??實(shí)際中全雙工和半雙工應(yīng)用較多，單工模式因?yàn)闊o法實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的雙向傳輸而很??少采用，下面對(duì)三種傳輸方式分別進(jìn)行詳細(xì)的介紹。??全雙工通信如圖２．１，設(shè)備Ａ能向設(shè)備Ｂ發(fā)送數(shù)據(jù)的同時(shí)設(shè)備Ｂ也能向設(shè)備Ａ??發(fā)送數(shù)據(jù)，這種方式稱為全雙工通信。全雙工通信的方式是采用兩根數(shù)據(jù)線，雙方??都擁有發(fā)送數(shù)據(jù)、接收數(shù)據(jù)的能力，并且無需進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸方向的切換避免了因?yàn)??切換傳輸方向帶來的時(shí)間延遲，對(duì)有些不能有時(shí)間延遲的交互式應(yīng)用十分有利，比??如遠(yuǎn)程檢測(cè)和控制系統(tǒng)。??設(shè)備Ａ?設(shè)備Ｂ??接收器??？發(fā)送器??發(fā)送器????接收器??圖２．１全雙工通信圖??設(shè)備Ａ?設(shè)備Ｂ??接收器—＾＼?／＾發(fā)送器??發(fā)送器＿?＿接收器??圖２．２半雙工通信圖??半雙工通信如圖２．２，在同一時(shí)刻，設(shè)備Ａ只能處于發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)狀態(tài)??下的一種，設(shè)備Ｂ同理。通信只采用一根數(shù)據(jù)線，通信雙方在某一時(shí)刻只能處于驅(qū)??動(dòng)器使能或者接收器使能，因此半雙工傳輸方式需要提供切換方向的能力，通過控??７??

【參考文獻(xiàn)】：
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