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Die serielle Schnittstelle (UART) eines Mikrocontrollers funktioniert über einen Schreibtisch hinweg problemlos, doch über zig oder Hunderte Meter Kabel verfälschen Störungen und Massedifferenzen die Bits. RS-485 löst das, indem jedes Bit als Spannungsdifferenz zwischen zwei Adern übertragen wird. Der TI SN75176BP ist ein klassischer RS-485/RS-422-Transceiver im 8-poligen DIP-Gehäuse: ein Treiber und ein Empfänger, die sich dasselbe Adernpaar teilen. Diese Anleitung erklärt, wie differenzielle Übertragung funktioniert, was jeder Pin macht, und verfolgt ein Byte von Anfang bis Ende über den Bus.
Ein gewöhnliches Logiksignal ist massebezogen (single-ended): Der Empfänger vergleicht eine Ader mit seiner eigenen Masse. Koppelt ein Motor oder ein langes Kabel 2 V Störung auf diese Ader ein oder liegen die beiden Kabelenden auf leicht unterschiedlichem Massepotenzial, kann aus einer 0 eine 1 werden.
RS-485 ist differenziell. Der Treiber legt das Bit gegenläufig auf zwei Adern, A und B: Bei logisch 1 ist A höher als B, bei logisch 0 ist B höher als A. Der Empfänger wertet nur die Differenz A − B aus. Störungen, die in ein verdrilltes Paar einkoppeln, treffen beide Adern nahezu gleich; sie verschieben beide Spannungen, ändern die Differenz aber kaum. Der Empfänger des SN75176BP meldet eine 1, wenn A − B mindestens +0,2 V beträgt, und eine 0 ab −0,2 V und darunter, mit etwa 50 mV Hysterese dazwischen.
RS-485 ist außerdem ein Bus: Bis zu 32 Standard-Transceiver können am selben Paar hängen. Da ein Paar beide Richtungen trägt, darf jeweils nur ein Knoten treiben. Das nennt man Halbduplex, und deshalb hat der SN75176BP getrennte Freigabe-Pins für Treiber und Empfänger.
Der SN75176BP ist die PDIP-8-Ausführung (Gehäuse P) des SN75176B. Die Logikpins liegen auf der einen Seite, Bus- und Versorgungspins auf der anderen (TI SLLS101I, Abbildung 4-1):
Da DE aktiv high und /RE aktiv low ist, lassen sich beide Pins verbinden und von einem einzigen Mikrocontroller-Ausgang, RICHTUNG, steuern. RICHTUNG = 1 schaltet den Treiber ein und den Empfänger aus (Senden); RICHTUNG = 0 umgekehrt (Hören). Der TX-Pin des UART geht an D, sein RX-Pin kommt von R. Die Abbildung zeigt zwei solche Knoten, verbunden über ein verdrilltes Paar:
Abschluss: Ein langes Kabel verhält sich wie eine Leitung mit einem Wellenwiderstand von etwa 120 Ω bei typischem verdrilltem Paar. Ein 120-Ω-Widerstand zwischen A und B an jedem Ende nimmt das Signal auf, statt es zu reflektieren (TI Abbildung 7-1). Bei wenigen Metern und 9600 Baud geht es oft auch ohne, aber es ist die richtige Gewohnheit.
Bias (Fail-safe): Sendet kein Knoten, sind alle Treiber aus und A und B schweben. Laut Funktionstabelle des Empfängers ist der Ausgang dann unbestimmt, und ein UART hält Störungen für Startbits. Zwei 560-Ω-Widerstände, A nach +5 V und B nach GND, halten den ruhenden Bus auf 5 V × 60 Ω / (560 + 60 + 560) Ω ≈ +0,25 V, denn die beiden 120-Ω-Abschlüsse ergeben parallel 60 Ω. Das liegt über der Schwelle von +0,2 V, also lesen alle Empfänger eine stabile 1 – genau den Ruhepegel des UART.
Pull-up an RX: Während ein Knoten sendet, ist sein eigenes /RE high und R offen. Ein 10-kΩ-Pull-up hält den RX-Pin des Mikrocontrollers in dieser Zeit auf Ruhepegel (1), statt Störungen aufzufangen.
Zwei SN75176BP reichen für eine funktionierende Verbindung auf dem Steckbrett, zum Beispiel zwischen zwei Arduino Uno, zwei 8051-Systemen oder einem Mikrocontroller und einem USB-Seriell-Adapter mit 5-V-TTL-UART. Sie brauchen:
Wie man einen Ausgang hochohmig schaltet, damit sich mehrere Bausteine eine Leitung teilen können, erklärt Schritt für Schritt SN74LS126AN: vier 3-State-Puffer an einem Bus, die Open-Drain-Alternative SN74LVC07A: Open-Drain-Puffer verstehen. Für einen UART am anderen Kabelende hat der 80C31 aus Einen vollständigen 80C31-Computer auf Steckbrettern aufbauen einen eingebaut, und 8051-Assembler: Einstieg mit DOS/51 zeigt, wie man ihn programmiert.
Alle Pinnummern, Funktionstabellen, Spannungspegel und Schaltzeiten stammen aus TIs Datenblatt SLLS101I (SN65176B, SN75176B, überarbeitet August 2025), das den SN75176BP als PDIP-8-Gehäuse (P) für 0 bis 70 °C führt. Die Diagramme sind unsere eigenen Zeichnungen; prüfen Sie das Datenblatt, bevor Sie ein Produkt um den Chip herum entwerfen.
TI SN75176BP im iMania-Shop · TI-Datenblatt SLLS101I (PDF)
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