RS485模块规范.doc

1、目录1 1概述 22 2标准电路接口 2.1 2.1框图 2.2 2.2电路说明 2.3 2.3原理图统一要求 3.4 2.3.1电平要求 3.5 2.3.2时钟信号 4.6 2.3.3关断功能 4.7 2.3.4非门使用 5.8 2.3.5匹配电阻 5.9 2.4PCB设计注意事项 5.10 2.4.1布局要求 5.11 2.4.2布线要求 51 3可以变通的地方 52 4附录1：相关器件的直流参数 63 5附录2：关键技术分析 74 6附录3：HDLC多个主设备总线模式的框图85 7附录4：实际使用的总线结构 96 8附录5：HDLC控制器的管脚连接方法 117 9附录6：82525与CP

2、U 的接口设计 11.1 9.1Intel的CPU 11.2 9.2Motorola的CPU 111 10更新记录 12单板间RS485通信规范I. 概述在10G （V2.0）系统中，提供3路共享式收发合一RS485总线，使用HDLC协议的多个主设备总线模式（HDLC Bus Multimaster ），用于各单板之间任意两单板相互通信。3路的RS485 电平转换均采用75176完成，其中 2路的HDLC协议处理由82525提供，第3路HDLC协议处理由CPU（主控板是 MPC8260，其他板是MPC850）处理。II. 标准电路接口A. 框图RS485通信的框图如下：B. 电路说明1、RS4

3、85共享式收发合一总线需具有关断功能，所以必须有控制位控制。由框图易见：“控制位”为“1”，关断； “控制位”为“0”，正常工作。对第3路总线，可以由CPU控制，需要同时保留不经FPGA关断的兼容设计。在2.3.3节“关断功能”中将详细描述。2、75176的RE一直有效，RXD端一直接收数据。3、使用74(A)HC04的目的是可以实现由TXD控制发送使能端，详见附录2“关键技术分析”。对于非门的使用，见2.3.4节“非门使用”。4、使用上拉电阻的目的：因为要使用FPGA做关断控制，如果FPGA没有加载，那么FPGA的输出脚是悬空的，75176可能输出错误数据影响其他单板。为了防止这种现象的发生

4、，将FPGA 的输出脚上拉，经04反相后变为“0”，禁止发送。C. 原理图统一要求1. 电平要求82525是5.0V器件，第1、第2路的TXD、RXD为5.0V 信号；第3路是MPC850 提供的，MPC850是3.3V器件，第 3路的TXD 、RXD为3.3V信号。75176为5.0V 器件。第1、2路的RXD不需要作电平转换，可以由75176输出给82525。第1、2路的 TXD信号要输入到FPGA，不同板的FPGA不同，需要检查FPGA能否接收82525的输出的TXD信号，如不能则需进行电平转换。 82525输出具体参数如下（条件：OR NOTTXDRXDVC 75176DEDIRORE

5、DO+/RI+DO-/RI-GNDGNDFPGA 485+485-4.7KVCGND75012075074(A)HC04VDD5V5%，V SS0V）：Min MaxVOL 0.45VVOH 2.4V可见82525虽是5.0V CMOS器件，但输出兼容TTL 。并且，FPGA输出的信号将送到74(A)HC04。74(A)HC04是5V CMOS 器件，电平是CMOS电平，不能兼容 TTL。必须注意FPGA 输出能否驱动74(A)HC04的输入，其输入具体参数如下（条件：V CC4.5V；74HC04 和74AHC04的V IL、V IH参数相同）：Min MaxVIL 0 1.35VVIH 3

6、.15V如果FPGA输出不能驱动74(A)HC04输入，则需要作电平转换。2001年6月5日前的规范里使用的一直是74HC04 ，根据需要也可以将74HC04更换成其他类型的04（比如74AHC04，或者甚至3.3V供电的04），但必须考虑电平的兼容（ FPGA的输出和75176的输入等）。MPC850是3.3V器件，兼容5V TTL，其TXD可以驱动75176，所以第3路的TXD可以不转换接到75176，如果能通过驱动器隔离则更好，可以保护CPU 。但是，因为MPC850的输入高电平（ VIH）不能超过3.6V，为防止损坏MPC850，第3路的RXD由 75176发出后必须转换成3.3V信号

7、送给MPC850。送到扣板的2M时钟信号要求为3.3V输入，具体参数如下：Min MaxVIL 0 0.8VVIH 2.0V 3.6V不同板的FPGA不同，需要检查FPGA 输出的2M信号是否满足上述参数要求。如果FPGA的I/O电压为3.3V ，则一般能满足； 如果 FPGA的I/O电压为5.0V，则需要检查FPGA输出的2M信号是否满足上述参数要求以决定是否做电平变换。附录1里有这几种器件的电气特性参数。3.3V电平/5.0V CMOS电平变换可以采用双电源供电的74ALVC164245（编码：36020131，PCB封装： SOP48-25-300）。1. 时钟信号用于HDLC的2M时钟

8、信号要求统一由38M经FPGA/CPLD/EPLD分频输出，这样可以保证到各个单板的2M时钟信号的统一，且必要时可以使用其他频率的时钟（比如1M 、4M）通信。如果使用850扣板，那么注意：在第1版中，CPU的时钟和82525的时钟是同一个时钟； 在第2版及以后版本中，CPU的时钟和82525的时钟分开，是不同的时钟。2. 关断功能RS485发送必须需具有关断功能。注意：由逻辑实现关断时，逻辑必须保证逻辑器件加载后485是关断的（注意器件加载后的控制位的状态）。同样，软件必须保证平常应将485关断（缺省必须关断），软件需要发送数据时打开，发送完成后关闭，以保证系统的可靠，防止因为某块单板的错误

9、而影响系统其他单板的通信（比如：没有关断，CPU死机或者82525异常导致TXD为低，则其他任何单板都将无法发送，但关断了则可以不影响其他单板）。对第1、2路RS485，直接由 FPGA关断。对第3路RS485，做两种关断设计，保留由 FPGA关断，同时保留不经过FPGA关断而直接由CPU关断的的兼容设计，电路如下图所示：OR NOTTXDRXDVC 75176DEDIROREDO+/RI+DO-/RI-GNDGNDFPGA 485+485-4.7KVCGND75012075074(A)HC040这样，如果CPU可以控制关断，那么在FPGA 没有加载时，第3路RS485仍可以正常使用。如果0电

10、阻不焊，则由FPGA控制关断；如果0电阻使用，则不经过FPGA，由CPU控制（此时FPGA 的逻辑注意调整，尤其是管脚属性，如下图蓝色字体所示）。3. 非门使用框图中的非门NOT使用分立器件74(A)HC04。注意：不能用FPGA 实现，但可以用CPLD/EPLD实现。参见第3部分“可以变通的地方”。2001年6月5日前的规范中一直使用的是74HC04。根据具体情况，也可以将74HC04更换成其他类型的04（比如 74AHC04，或者甚至3.3V 供电的04），但必须考虑电平的兼容（FPGA的输出和75176的输入等），参见2.3.1节“电平要求”。 目前74HC04（编码：36020117）

11、降为D，可以直接替换成74AHC04（编码：36020116）而不需要做改动。4. 匹配电阻参照OptiX 2500+的单板RS485通信规范，各单板可暂时保留匹配电阻（布线困难者可去掉，但XCS， SCC一定要保留），系统联调时决定上下拉电阻的去留。B. PCB设计注意事项1. 布局要求NOTTXDRXDVC 75176DEDIROREDO+/RI+DO-/RI-GNDGNDFPGA 485+485-4.7KVCGND75012075074(A)HC040inputinput每块单板上的75176直接挂在485总线上，要求75176离RS485总线尽可能近，越近越好，所以尽量放在插座附近。2

12、. 布线要求RS485总线的信号为差分信号，差分线必须并行走线。II. 可以变通的地方如果板上有CPLD/EPLD，则04反相门可以不用，但控制位仍必须保留。参考设计如下图所示：在AXCS上，其实就是这样使用的，不过AXCS 的 CPLD的寄存器接口是DSP而不是MPC850。说明：1、CPLD/EPLD的逻辑门为“或非门”NOR。2、如果可以保证75176的DE脚为确定电平，75176的使能端的下拉电阻可以不用。3、控制位可以换成控制线。可以采用的设计如下：ORTXDRXD 75176DEDIROREDO+/RI+DO-/RI-GNDGND 485+485-VCGND750120750NCP

13、LD/EPLDGND1K-FPGA与CPU有接口，CPU可以控制FPGA输出关断信号。注意：上拉电阻应该在FPGA输出的地方， FPGA没有加载时才能关断，如上图所示。如果在CPLD输出的地方下拉将起不到作用。III. 附录1：相关器件的直流参数82525直流参数：（条件：V DD5V5%，V SS0V；单位：V）Min MaxVIL -0.4 0.8VIH 2 VCC+0.4VOL 0.45VOH 2.475176直流参数：（条件：4.75VV CC5.25V；单位：V）Min MaxVIL 0.8VIH 2VOL 0.5VOH 2.7850直流参数：（条件：V CC3.0 - 3.6V；单

14、位：V ）Min MaxVIL GND 0.8ORTXDRXD 75176DEDIROREDO+/RI+DO-/RI-GNDGND 485+485-VCGND750120750NCPLDFPGA VC4.7KVIH 2 3.6VOL 0.5VOH 2.4I. 附录2：关键技术分析规范电路示意图：如果TXD 为“0”，那么经反相后变成“1”，即DE为“1”，将把DI 的值输出（参见下面75176框图）；由于规范电路DI接地，所以输出的是“0”即TXD；而 RE一直有效，所以RO将输出“0”也就是 TXD。如果TXD 为“1”，那么经反相后变成“0”，即DE为“0”，不能输出（参见下面75176框

15、图），那么接收端如何收到这个“1”呢？OR NOTTXDRXDVC 75176DEDIROREDO+/RI+DO-/RI-GNDGNDFPGA 485+485-4.7KVCGND75012075074(A)HC04现在DE 为“0”，三态门关闭，不能输出（参见上面75176框图），DO/RI、DO/RI 两个管脚等效于“悬空”但我们的规范电路上有3个匹配电阻，所以此时RI-RI的值（即DO/RI、DO/RI 两个管脚的压差）大约为0.37V（5V/(750 +120 +750)*120=0.37V）。由芯片手册的接收特性（参见下图）可知，只要RI-RI的值为正值，则认为收到的是“1”，RO输出

16、“1”也就是TXD。所以接收端就收到了TXD的数据。II. 附录3：HDLC多个主设备总线模式的框图III. 附录4：实际使用的总线结构RXDRXDRXDRXDTXDTXDTXDTXDCTSCTSCTSCTSCxDCxDCxDCxDorororor75176751767517675176DEDEDEDEDIDIDIDIROROROROREREREREDO+/RI+DO+/RI+DO+/RI+DO+/RI+DO-/RI-DO-/RI-DO-/RI-DO-/RI-485+485+485+485+485-485-485-485-VCGNDGNDGNDGNDGNDGNDGNDGNDGND750120750