RS 485

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1、特 点1. RS-485 的 电 气 特 性 ： 逻 辑 “1”以 两 线 间 的 电 压 差 为 +（ 26） V表 示 ； 逻 辑 “0”以 两 线 间 的 电 压 差 为 -（ 26） V 表 示 。 接 口 信 号 电 平 比RS-232-C 降 低 了 ， 就 不 易 损 坏 接 口 电 路 的 芯 片 ， 且 该 电 平 与 TTL 电 平 兼容 ， 可 方 便 与 TTL 电 路 连 接 。 2. RS-485 的 数 据 最 高 传 输 速 率 为 10Mbps 。 3. RS-485 接 口 是 采 用 平 衡 驱 动 器 和 差 分 接 收 器 的 组 合 ， 抗 共 模

2、干 扰 能力 增 强 ， 即 抗 噪 声 干 扰 性 好 。 4. RS-485 最 大 的 通 信 距 离 约 为 1219M， 最 大 传 输 速 率 为 10Mb/S， 传输 速 率 与 传 输 距 离 成 反 比 ， 在 100Kb/S 的 传 输 速 率 下 ， 才 可 以 达 到 最 大 的通 信 距 离 ， 如 果 需 传 输 更 长 的 距 离 ， 需 要 加 485 中 继 器 。 RS-485 总 线 一 般最 大 支 持 32 个 节 点 ， 如 果 使 用 特 制 的 485 芯 片 ， 可 以 达 到 128 个 或 者 256个 节 点 ， 最 大 的 可 以 支

3、持 到 400 个 节 点 。 首 选 的 串 行 接 口因 RS-485 接 口 具 有 良 好 的 抗 噪 声 干 扰 性 ， 长 的 传 输 距 离 和 多 站 能 力 等上 述 优 点 就 使 其 成 为 首 选 的 串 行 接 口 。 因 为 RS485 接 口 组 成 的 半 双 工 网 络 ，一 般 只 需 二 根 连 线 ， 所 以 RS485 接 口 均 采 用 屏 蔽 双 绞 线 传 输 。 RS485 接 口连 接 器 采 用 DB-9 的 9 芯 插 头 座 ， 与 智 能 终 端 RS485 接 口 采 用 DB-9（ 孔 ） ，与 键 盘 连 接 的 键 盘 接 口

4、 RS485 采 用 DB-9（ 针 ） 。 RS485 接 口RS-485 的 电 气 特 性 ： 逻 辑 1以 两 线 间 的 电 压 差 为 +（ 2-6） V 表 示 ； 逻辑 0以 两 线 间 的 电 压 差 为 -（ 2-6） V 表 示 。 接 口 信 号 电 平 比 RS-232-C 降低 了 ， 就 不 易 损 坏 接 口 电 路 的 芯 片 ， 且 该 电 平 与 TTL 电 平 兼 容 ， 可 方 便 与TTL 电 路 连 接 。 RS485 有 两 线 制 和 四 线 制 两 种 接 线 ， 四 线 制 只 能 实 现 点 对 点 的 通 信 方 式 ，现 很 少 采

5、用 ， 现 在 多 采 用 的 是 两 线 制 接 线 方 式 ， 这 种 接 线 方 式 为 总 线 式 拓 朴结 构 在 同 一 总 线 上 最 多 可 以 挂 接 32 个 结 点 。 在 RS485 通 信 网 络 中 一 般 采 用的 是 主 从 通 信 方 式 ， 即 一 个 主 机 带 多 个 从 机 。 很 多 情 况 下 ， 连 接 RS-485通 信 链 路 时 只 是 简 单 地 用 一 对 双 绞 线 将 各 个 接 口 的 “A”、 “B”端 连 接 起来 。 而 忽 略 了 信 号 地 的 连 接 ， 这 种 连 接 方 法 在 许 多 场 合 是 能 正 常 工

6、作 的 ， 但却 埋 下 了 很 大 的 隐 患 ， 这 有 二 个 原 因 ： (1)共 模 干 扰 问 题 ： RS-485 接 口 采用 差 分 方 式 传 输 信 号 方 式 ， 并 不 需 要 相 对 于 某 个 参 照 点 来 检 测 信 号 ， 系 统 只需 检 测 两 线 之 间 的 电 位 差 就 可 以 了 。 但 人 们 往 往 忽 视 了 收 发 器 有 一 定 的 共 模电 压 范 围 ， RS-485 收 发 器 共 模 电 压 范 围 为 -7 +12V， 只 有 满 足 上 述 条 件 ，整 个 网 络 才 能 正 常 工 作 。 当 网 络 线 路 中 共 模

7、 电 压 超 出 此 范 围 时 就 会 影 响 通信 的 稳 定 可 靠 ， 甚 至 损 坏 接 口 。 (2)EMI 问 题 ： 发 送 驱 动 器 输 出 信 号 中 的 共模 部 分 需 要 一 个 返 回 通 路 ， 如 没 有 一 个 低 阻 的 返 回 通 道 （ 信 号 地 ） ， 就 会 以辐 射 的 形 式 返 回 源 端 ， 整 个 总 线 就 会 像 一 个 巨 大 的 天 线 向 外 辐 射 电 磁 波 。 由 于 PC 机 默 认 的 只 带 有 RS232 接 口 ， 有 两 种 方 法 可 以 得 到 PC 上 位 机 的RS485 电 路 ： （ 1） 通 过

8、 RS232/RS485 转 换 电 路 将 PC 机 串 口 RS232 信 号 转换 成 RS485 信 号 ， 对 于 情 况 比 较 复 杂 的 工 业 环 境 最 好 是 选 用 防 浪 涌 带 隔 离 珊的 产 品 。 （ 2） 通 过 PCI 多 串 口 卡 ， 可 以 直 接 选 用 输 出 信 号 为 RS485 类 型 的扩 展 卡 。RS485 电 缆在 低 速 、 短 距 离 、 无 干 扰 的 场 合 可 以 采 用 普 通 的 双 绞 线 ， 反 之 ， 在高 速 、 长 线 传 输 时 ， 则 必 须 采 用 阻 抗 匹 配 （ 一 般 为 120 ） 的 RS4

9、85 专 用电 缆 （ STP-120 （ for RS485 & CAN） one pair 18 AWG） ， 而 在 干 扰 恶劣 的 环 境 下 还 应 采 用 铠 装 型 双 绞 屏 蔽 电 缆 （ ASTP-120 （ for RS485 & CAN） one pair 18 AWG） 。 在 使 用 RS485 接 口 时 ， 对 于 特 定 的 传 输 线 路 ，从 RS485 接 口 到 负 载 其 数 据 信 号 传 输 所 允 许 的 最 大 电 缆 长 度 与 信 号 传 输 的 波特 率 成 反 比 ， 这 个 长 度 数 据 主 要 是 受 信 号 失 真 及 噪

10、声 等 影 响 所 影 响 。 理 论 上 ，通 信 速 率 在 100Kpbs 及 以 下 时 ， RS485 的 最 长 传 输 距 离 可 达 1200 米 ， 但 在实 际 应 用 中 传 输 的 距 离 也 因 芯 片 及 电 缆 的 传 输 特 性 而 所 差 异 。 在 传 输 过 程 中可 以 采 用 增 加 中 继 的 方 法 对 信 号 进 行 放 大 ， 最 多 可 以 加 八 个 中 继 ， 也 就 是 说理 论 上 RS485 的 最 大 传 输 距 离 可 以 达 到 9.6 公 里 。 如 果 真 需 要 长 距 离 传 输 ，可 以 采 用 光 纤 为 传 播

11、介 质 ， 收 发 两 端 各 加 一 个 光 电 转 换 器 ， 多 模 光 纤 的 传 输距 离 是 510 公 里 ， 而 采 用 单 模 光 纤 可 达 50 公 里 的 传 播 距 离 。RS485 布 网网 络 拓 扑 一 般 采 用 终 端 匹 配 的 总 线 型 结 构 ， 不 支 持 环 形 或 星 形 网 络 。在 构 建 网 络 时 ， 应 注 意 如 下 几 点 ： （ 1） 采 用 一 条 双 绞 线 电 缆 作 总 线 ， 将各 个 节 点 串 接 起 来 ， 从 总 线 到 每 个 节 点 的 引 出 线 长 度 应 尽 量 短 ， 以 便 使 引 出线 中 的

12、反 射 信 号 对 总 线 信 号 的 影 响 最 低 。 有 些 网 络 连 接 尽 管 不 正 确 ， 在 短 距离 、 低 速 率 仍 可 能 正 常 工 作 ， 但 随 着 通 信 距 离 的 延 长 或 通 信 速 率 的 提 高 ， 其不 良 影 响 会 越 来 越 严 重 ， 主 要 原 因 是 信 号 在 各 支 路 末 端 反 射 后 与 原 信 号 叠 加 ，会 造 成 信 号 质 量 下 降 。 （ 2） 应 注 意 总 线 特 性 阻 抗 的 连 续 性 ， 在 阻 抗 不 连 续点 就 会 发 生 信 号 的 反 射 。 下 列 几 种 情 况 易 产 生 这 种 不

13、 连 续 性 ： 总 线 的 不 同 区段 采 用 了 不 同 电 缆 ， 或 某 一 段 总 线 上 有 过 多 收 发 器 紧 靠 在 一 起 安 装 ， 再 者 是过 长 的 分 支 线 引 出 到 总 线 。 在 RS485 组 网 过 程 中 另 一 个 需 要 注 意 的 问 题 是终 端 负 载 电 阻 问 题 ， 在 设 备 少 距 离 短 的 情 况 下 不 加 终 端 负 载 电 阻 整 个 网 络 能很 好 的 工 作 但 随 着 距 离 的 增 加 性 能 将 降 低 。 理 论 上 ， 在 每 个 接 收 数 据 信 号 的中 点 进 行 采 样 时 ， 只 要 反

14、射 信 号 在 开 始 采 样 时 衰 减 到 足 够 低 就 可 以 不 考 虑 匹配 。 但 这 在 实 际 上 难 以 掌 握 ， 美 国 MAXIM 公 司 有 篇 文 章 提 到 一 条 经 验 性 的原 则 可 以 用 来 判 断 在 什 么 样 的 数 据 速 率 和 电 缆 长 度 时 需 要 进 行 匹 配 ： 当 信 号的 转 换 时 间 （ 上 升 或 下 降 时 间 ） 超 过 电 信 号 沿 总 线 单 向 传 输 所 需 时 间 的 3倍 以 上 时 就 可 以 不 加 匹 配 。 一 般 终 端 匹 配 采 用 终 端 电 阻 方 法 ， RS-485 应在 总

15、线 电 缆 的 开 始 和 末 端 都 并 接 终 端 电 阻 。 终 端 电 阻 在 RS-485 网 络 中 取120 。 相 当 于 电 缆 特 性 阻 抗 的 电 阻 ， 因 为 大 多 数 双 绞 线 电 缆 特 性 阻 抗 大 约在 100 120 。 这 种 匹 配 方 法 简 单 有 效 ， 但 有 一 个 缺 点 ， 匹 配 电 阻 要 消 耗 较大 功 率 ， 对 于 功 耗 限 制 比 较 严 格 的 系 统 不 太 适 合 。 另 外 一 种 比 较 省 电 的 匹 配方 式 是 RC 匹 配 。 利 用 一 只 电 容 C 隔 断 直 流 成 分 可 以 节 省 大

16、部 分 功 率 。 但 电容 C 的 取 值 是 个 难 点 ， 需 要 在 功 耗 和 匹 配 质 量 间 进 行 折 衷 。 还 有 一 种 采 用二 极 管 的 匹 配 方 法 ， 这 种 方 案 虽 未 实 现 真 正 的 “匹 配 ”， 但 它 利 用 二 极 管的 钳 位 作 用 能 迅 速 削 弱 反 射 信 号 ， 达 到 改 善 信 号 质 量 的 目 的 ， 节 能 效 果 显 著 。最 近 两 年 一 些 公 司 基 于 部 分 企 业 信 息 化 的 实 施 已 完 成 ， 工 厂 中 已 经 铺 设 了延 伸 到 车 间 每 个 办 公 室 、 控 制 室 的 局 域 网 的 现 状 ， 推 出 了 串 口 服 务 器 来 取 代多 串 口 卡 ， 这 主 要 是 利 用 企 业 已 有 的 局 域 网 资 源 减 少 线 路 投 资 ， 节 约 成 本 ，相 当 于 通 过 tcp/ip 把 多 串 口 卡 放 在 了 现 场 。传 输 电 缆 的 长 度在 使 用 RS4