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1、RS-485 总线的理论与实践摘 要：阐述了 RS-485 总线规范，描述了影响 RS-485 总线通信速率和通信可靠性的三个因素， 同时提出了相应的解决方法并讨论了总线负载能力和传输距离之间的具体关系。当前自动控制系统中常用的络，如现场总线CAN、Profibus 、 INTERBUS-S以及ARCNet的物理层都是基于RS-485 的总线进行总结和研究。一、 EIA RS-485 标准在自动化领域， 随着分布式控制系统的发展， 迫切需要一种总线能适合远距离的数字通信。在 RS-422 标准的基础上， EIA 研究出了一种支持多节点、远距离和接收高灵敏度的 RS-485 总线标准。RS-48
2、5 标准采有用平衡式发送，差分式接收的数据收发器来驱动总线，具体规格要求：接收器的输入电阻RIN12k驱动器能输出 7V 的共模电压输入端的电容 50pF在节点数为 32 个，配置了 120 的终端电阻的情况下，驱动器至少还能输出电压（终端电阻的大小与所用双绞线的参数有关）接收器的输入灵敏度为200mV（即（V+）-（ V-），表示信号“ 0”；（ V+）-（ V-） - ，表示信号“ 1”）因为 RS-485的远距离、多节点（32 个）以及传输线成本低的特性， 使得 EIA RS-485 成为工业应用中数据传输的首选标准。二、影响 RS-485 总线通讯速度和通信可靠性的三个因素1、在通信电
3、缆中的信号反射在通信过程中，有两种信号因导致信号反射：阻抗不连续和阻抗不匹配。阻抗不连续，信号在传输线末端突然遇到电缆阻抗很小甚至没有， 信号在这个地方就会引起反射， 如图 1 所示。这种信号反射的原理， 与光从一种媒质进入另一种媒质要引起反射是相似的。 消除这种反射的方法， 就必须在电缆的末端跨接一个与电缆的特性阻抗同样大小的终端电阻， 使电缆的阻抗连续。 由于信号在电缆上的传输是双向的，因此，在通讯电缆的另一端可跨接一个同样大小的终端电阻，如图 2 所示。从理论上分析，在传输电缆的末端只要跨接了与电缆特性阻抗相匹配的终端电阻，就再也不会出现信号反射现象。但是，在实现应用中，由于传输电缆的特
4、性阻抗与通讯波特率等应用环境有关， 特性阻抗不可能与终端电阻完全相等， 因此或多或少的信号反射还会存在。引起信号反射的另个原因是数据收发器与传输电缆之间的阻抗不匹配。 这种原因引起的反射，主要表现在通讯线路处在空闲方式时，整个络数据混乱。信号反射对数据传输的影响， 归根结底是因为反射信号触发了接收器输入端的比较器，使接收器收到了错误的信号，导致 CRC校验错误或整个数据帧错误。在信号分析，衡量反射信号强度的参数是 RAF（Refection Attenuation Factor 反射衰减因子）。它的计算公式如式（ 1）。RAF=20lg(Vref/Vinc)（ 1）式中：Vref 反射信号的电
5、压大小； Vinc 在电缆与收发器或终端电阻连接点的入射信号的电压大小。具体的测量方法如图 3 所示。例如，由实验测得的入射信号正弦波的峰 - 峰值为+5V，反射信号的峰 - 峰值为 +，则该通讯电缆在的通讯速率时，它的反射衰减因子为：RAF=20lg(/)=-要减弱反射信号对通讯线路的影响， 通常采用噪声抑制和加偏置电阻的方法。 在实际应用中，对于比较小的反射信号， 为简单方便，经常采用加偏置电阻的方法。在通讯线路中，如何通过加偏置电阻提高通讯可靠性的原理， 后面将做详细介绍。2、在通讯电缆中的信号衰减第二个影响信号传输的因素是信号在电缆的传输过程中衰减。一条传输电缆可以把它看出由分布电容、分布电感和电阻联合组成的等效电路，如图4 所示。电缆的分布电容 C 主要是由双绞线的两条平行导线产生。 导线的电阻在这里对信号的影响很小， 可以忽略不计。 信号的损失主要是由于电缆的分布电容和分布电感组成的 LC 低通滤波器。 PROFIBUS用的 LAN标准型二芯电感（西门子为 DP总线选用的标准电缆），在不同波特率时的衰减系数如表 1 所示。 $False
