《电子硬件工程师入职图解手册 硬件知识篇》读后第二篇

-遮瑕-

《电子硬件工程师入职图解手册 硬件知识篇》读后第二篇 [复制链接]

  这是本人对于《电子硬件工程师入职图解手册 硬件知识篇》的读后感分享第二篇，对于书中后续的内容，我进行了一定程度的汇总总结。 # 一、RS485总线 ## （1）RS485特性   RS485总线可以简单的理解为一种通信方式，控制芯片通过串口控制器将数据发送到RS485芯片，变为电气信号输出到485A、485B两根差分信号线。   RS485总线是**差分总线**，也就是单方向发送数据就需要两根信号线，线上的信号为差分信号，其支持一对多通信、遵循主从模式。通常来说，使用特征阻抗为120Ω的双绞线时，RS485传输距离可以到1200m、最大传输速率通常为10Mbps。   485A和485B之间的电压差大于200mV时为**逻辑1**，小于-200mV时为**逻辑0**，早期一条总线上理论上可以**挂载32个设备**。计算可挂载设备数时，早期通常认为输入阻抗12kΩ的一个设备为一个负载单元（UL），总线可以挂载32UL的设备，因此对于部分1/4UL的设备（输入阻抗48kΩ）来说，可以挂载的实际设备数为128个。 ## （2）RS485电缆 ### （a）双绞线优势   众所周知，差分信号的抗干扰性由于单端信号，当有外界干扰时，对单端信号造成的是差模干扰，也就是信号本身收到了干扰；而理想差分信号收到干扰时，却是纯粹的共模干扰，也就是信号本身并未受到干扰。   理论上来说，只要差分线离得足够近，差分信号的抗干扰性就越强，但是如果是两条平行线传输信号，线缆之间会由于电磁效应而相互干扰，因此目前通常采用双绞线，双绞线的两条导线紧密的缠绕在一起，同时电缆之间形成的电场相互抵消，抗干扰性强于平行线。 ### （b）电缆屏蔽层   对于部分双绞线，其会有三条线，两条信号线、一条地线，地线通常接在屏蔽层上，类似于同轴电缆的结构，外围的屏蔽层构成了类似于“法拉第笼”的结构，加上屏蔽层接地，更好的实现了电磁屏蔽的效果，防止信号线被干扰。 ### （c）电缆阻抗   前文有提及电缆的特征阻抗为120Ω，特征阻抗可以简单理解为将电缆视为一小片一小片的导线片后计算出来的电阻值，其并不是电缆的电阻，目前来说，约定俗成的RS485阻抗就是120Ω。   阻抗不匹配会导致信号反射，因此在设计时需要注意阻抗匹配的问题，如果有无法避免的情况，可以选择使用阻抗转接头，其可将输出端转化为另外的阻抗值。   当阻抗不匹配时，可以使用公式$\rho = \frac{Z_S - Z_0}{Z_S + Z_0} $计算反射系数，其中$Z_S$为变化后的阻抗、$Z_0$为变化前的阻抗。 ### （d）电缆选型   在早期，为了尽可能的吻合RS485手册的参数：双绞线、120Ω特征阻抗、24AWG线径、25Ω/1000ft导体直流电阻，线缆通常会使用百通9841，我国天津电缆厂的通信电缆参数与其类似，采用UL AWM 2919标准。   在选用线缆时需要查看厂家证书，确保其符合标准。 # 二、硬件复位   复位就是把电路恢复到起始状态，类似于计算器的清零，但是如果没有稳定的复位信号，可能导致芯片或者模块无法正常启动。   由于部分情况下需要让芯片在死机后可以自恢复，厂家研发出了看门狗芯片，在使用时需要定时向看门狗发送信号进行“喂狗”，当一段时间没有“喂狗”时，看门狗芯片就会触发复位，使MCU复位。目前大多数MCU内部都集成有看门狗，只有部分低成本芯片和特殊用途芯片未集成。   随着看门狗的发展，逐渐出现了不功能的看门狗，例如检测电压，当电压低于阈值或者说高于阈值时便触发的看门狗，可以根据自己的需求进行选用。   在使用看门狗芯片时，需要格外注意看门狗芯片的复位输出电平状态和MCU的复位电平，需要避免弄反导致芯片无法正常使用的情况。

nian1206

标记一下，后面用到了好学习学习，非常感谢分享，好人一生平安！