具有热插拔功能的RS-485 收发器

一、 引言

热插拔 (Hot Swap) 即带电插拔，是指在不关闭系统电源的情况下，将模块、板卡插入或拔出系统而不影响系统的正常工作，从而提高了系统的可靠性、快速维修性、冗余性和对灾难的及时恢复能力等。

RS-485收发器在工业控制、通讯、仪器仪表、安防监控、智能家居、灯光控制等诸多领域得到了广泛应用，同时系统对于RS-485收发器的可靠性提出了较高的要求，不仅仅局限于完美的实验室环境，在各种严苛的工业环境中也要有优异的表现，具有热插拔功能的RS-485收发器成为应用的首选。

二、 热插拔过程中总线的扰动

RS-485收发器在总线上传输差分信号，当通讯模块插入到正在工作或带电背板时，存在上电时序以及动态插入过程。如果数据存在扰动，可能会导致总线或者接收端数据错误，影响系统的可靠性。

图1 系统热插拔示意图

图1为工控系统中RS-485通讯模块热插拔的示意图。当通讯模块动态接入背板时，通讯模块的主控制芯片进入上电初始化时序，此时主控的I/O处于高阻态。RS-485的驱动器的使能端DE和接收器的使能端/RE是由主控芯片的I/O控制的，主控芯片的I/O在高阻态的漏电以及系统寄生参数的影响，都可能将驱动器和接收器的控制端置于异常的逻辑电平，从而将驱动器或接收器错误地开启，造成总线和接收端数据的扰动，影响系统的正常通讯。

三、具有热插拔功能的RS-485收发器

具有热插拔功能的RS-485收发器，可以有效地避免上述的潜在问题。图2是上海贝岭高速RS-485收发器BL1590的功能框图，和通用的RS-485收发器相比，增加了热插拔电路模块，另外内置的过流保护和温度保护模块也更适用于严苛的应用场景。

图2 具有热插拔功能的RS-485收发器

热插拔电路通过对DE和/RE使能端的优化设计来实现。表1为RS-485收发器的真值表。从表中可以看到，将DE端置低，/RE端置高，可以将收发器的输出端置于高阻状态。

驱动器真值表：

接收器真值表

表1 RS-485收发器真值表

在收发器的上电过程中，芯片内部的定时器开启，使能端DE和/RE通过芯片内部的上下拉，将收发器置于关断状态，总线和RO的输出均为高阻。当定时器计时结束后，保持关断状态，直至外加控制信号能够提供足够的驱动能力来控制使能信号，收发器的控制端恢复为高阻抗输入。同样，收发器掉电时，控制端的热插拔电路进行复位，保证了收发器掉电时的总线和RO输出的高阻状态。

图3和图4分别为通用RS-485收发器和具有热插拔功能RS-485收发器，在热插拔过程中的对比波形。从对比结果可以看到，具有热插拔设计的收发器在芯片上电过程中，控制端信号没有建立的情况下，无论在A/B总线还是RO的输出端，都没有出现波形的扰动。