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1、RS485的工作原理ARS485的概念ARS485的信号传输原理ARS485的网络特性及分析A接口保护原理及故障分析ARS485网络故障判断方法报警系统的工作原理网络结构A介绍6711、6801、终端的信号传输A介绍终端报警防区的工作原理对讲系统的工作原理A网络结构A控制系统原理对讲分机及网络RS485控制方式对讲系统网络地址定义A音频、视频切换原理A对讲系统干扰分析及解决办法RS485干扰引起的噪音地电位引起的干扰噪音外界辐射引起的干扰噪音求实智育巨网纟各籬核精廨生，舌WWW.系统的技术要求电源配置及供电电纟览的计算方法技术手册内容简介求实智育巨网纟各籬核精廨生，舌RS485的概念 RS-4
2、85是一个电气接口规范它只规定了平衡驱动器和接收器的电特性而没有规定接插件传输电缆和通信协议。 RS-485建议性标准作为一种多点差分数据传输的电气规范，现已成为业界应用最为广泛的标准通信接口之一，这种通信接口允许在简单的一对双绞线上进行多点双向通信，它所具有的噪声抑制能力、数据传输速率、电缆长度及可靠性是其他标准无渎卜上相的.庆li归佯龛不同鋪城粼菜田口dueRS485是一种在工业上作为数据交换的手段而广泛使用的串行通信方式，数据信号采用差分传输方式，也称作平衡传输，因此具有较强的抗干扰能力。它使用一对双绞线，将其中一线定义为A,另一线定义为B。通常情况下，RS-485的信号在传送出去之前会
3、先分解成正负对称的两条线路(即我们常说的A、B信号线)，当到达接收端后，再将信号相减还原成原来的信号。发送驱动器A、B之间的正电平在+2+6V,是一个逻辑状态；负电平在26V,是另一个逻辑状态；另有一个信号地C,在RS-485中还有一“使能”端。“使能”端是用于控制发送驱动器与传输线的切断与连接。当“使能”端起作用时，发送驱动器处于高阻状态，称作“第三态”，即它是有别于逻辑“1”与“0”的第三态。接收器也与发送端相对的电平逻辑规定，收、发端通过平衡双绞线将AA与BB对应相连,当在接收端AB之间(DT)=(D+)(D)有大于+200mV的电平时，输出正逻辑电平，小于-200mV时,输出负逻辑电平
4、。接收器接收平衡线上的电平范围通常在200mV至6V之间。求实智育巨网纟各籬核精廨生，舌D+DT比TLTLTL佶号电压NoiseNoise噪音Noise接收端DTLHU_WD-rrn接地端1接地端2RS-485的信号在传送岀去之前会先分解成正负对称的两条线路(即我们常说的A、B信号线)，当到达接收端后，再将信号相减还原成原来的信号。如果将原来的信号标注为(DT),而被分解后的信号分别标注为(D+)和(D)，则原始信号与分解后的信号在由传输端传送出去时的运算关系如下：(OT)=(D+)-(D-)同样地，接收端在接收到信号后，也按上式的关系将信号还原成原来的样子。如果此线路受到干扰时，在两条传输线
5、上的信号会分别成为(D+)+Noise和(D)+Noise,如果接收端接收此信号，它必须按照一定的方式将其合成，合成的方程式如下:(DT)=(D+Noise)(D)+Noise=(D+)-(D-)此方程与前一方程式的结果是一样的，干扰信号被抵消。因此在RS485网络传输中要求两根信号线缆必须进行对绞，进一步降低信号的共模干扰。Z=15O阻抗匹配及手拉手方式要求（通信电缆中的信号反射）2=150在通信过程中，有两种情况会导致信号反射：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
6、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。不连按阻抗RM0n*Z=15O9取动器鮎50LL2-150图1由于阻抗不连续引迪的循号反射图2终端电阻的正确连接从理论上分析，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。引起信号反射的另一个原因是数
7、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,整个网络数据混乱。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。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+V0V為号上拉了。爲信号7图1总线匹配有两种方法，一种是加匹配电阻，如图1a所示。位于总线两端的差分端口VA与VB之间应跨接120Q匹配电阻，以减少由于不匹配而引起的反射、吸收噪声，有效地抑制了噪声干扰。但匹配电
8、阻要消耗较大电流，不适用于功耗限制严格的系统。求实智育巨网纟各籬核精廨生，舌另外一种比较省电的匹配方案是RC匹配（图2）利用一只电容C隔断直流成分，可以节省大部分功率，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。除上述两种外还有一种采用二极管的匹配方案（图3）,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，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。求实智育巨网纟各籬核精廨生，舌在QSA网络中每一支路的RS485支持256个通讯设备（6711或终端）。网络拓扑一般采用总线型结构，不支持环形或星形网纟各。在构建网络时，应汪意如下几責：在每一个分支中采用一条双绞线电缆
9、作总线，将各个通讯设备手拉手串接起来，从总线到每个通讯设备的引出线长度应尽量短，以便便引出线中的反射信号对总线信号酹影响最低。如图3所示为实际应用中常见的一些错误连接方式（a,b,c）和正确的连接芳我（d,e,f）oa、b、c这三种网络连接尽管不正确，在短蠱低速穽仍町能正常工作，但随着逋信距篱的延长器萝审簷香曲矍鼎菱盂島啓醸瞽举層严重，主要原因是信号在各支路末端反口注餐佐线轟性阻盒矗连秦性：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连续性：总线的不同区段采用了不同电缆，或某一段总线上匙諜譽I黯薦蠶厲懿过长的分支线引出到总线。总之应该提抗雷击和抗静电冲击RS-485接收器差分输入
10、端对“地”的共模电压允许-7+12V,超过此范围的过压瞬变就可能损坏器件，引起过压瞬变的来源通常是雷电、静电放电、电源系统开关干扰等，例如人体接触芯片的引脚而产生静电放电，其电压可以嵩达数十千伏，可使在工作中的器件产生闭锁而不能运行或使器件受损；而感应雷在RS-485爲拿聲点初萨的瞬变干扰，其能量更可在瞬间烧毁联结传输线上皂构成RS-485总线网时，采用双绞线作传输线，传输线一般在奎处沿电缆沟敷设血在雷雨李节常发生诲雷电年传输缕上引砂的瞬变干扰而损坏器件，再者甬于RS-485的网络拓孑卜一般米甫终端匹配的总线型结构，即通常采用一条总线将各个节点串接起来，因此，雷电的引发的瞬变往往导致传输线上的
11、多个RS-485收发器损坏，故防雷措施是RS-485技术实际使用中必须考虑的问题，也是提高系统可靠性一个十分重要的措施。求实智育巨网纟各籬核精廨生，舌R24目前我们使用485防雷管为基础构建初级和次级的两级防雷电路，可以实现对RS485接口的整体防雷击和过压保护。图中F1/F2/F3为485防雷管，分别提供线线间和线地间的防雷击过压保护，485防雷管的快速反应特性使雷击过电压被迅速泄放，而浪涌吸收能量大的特性可以保证泄放过程中防雷管自身不被损坏。泄放过程中产生的瞬态大电流会在电路中感应出一个尖峰电压，此电压幅值随电路和器件选择而有所不同，约在数十伏到数百伏之间，宽度在数十纳秒到数百纳秒,由于脉
12、宽窄，所以能量不大。次级保护使用的是TVS管，其作用就是将以上所述的尖峰电压吸收掉，可靠地箝位在安全电压范围内。图中的R24/R29选用小型电阻，它承受很大的瞬态功率，其作用是为电路提供隔离。该电路在防雷击过压的基础上形成了对RS485的整体防护。求实智育巨网纟各籬核精廨生，舌RS-485的接地问题接地处理不当往往会导致电子系统不能稳定工作甚至危及系统安全。RS-485传输网络的接地同样也是很重要的，因为接地系统不合理会影响整个网络的稳定性，尤其是在工作环境比较恶劣和传输距离较远的情况下，对于接地的要求更为严格，否则接口损坏率较高。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
13、各个接口的“A、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作的，但却埋下了很大的隐患。共模干扰问题：RS-485接口均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，如RS485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。当发送驱动器A向接收器B发送数据时，发送驱动器A的输出共模电压为VOS,由于两个系统具有各自独立的接地系统，存在着地电位差VGPDo那么，接收器输入端的共模电压
14、VCM就会达到VCM=VOS+VGPDo虽然RS-485标准规定VOSS3V,但VGPD可能会有很大幅度（十几伏甚至数十伏），并可能伴有强干扰信号，致使接收器共模输入VCM超出正常范围，并在传输线路上产生干扰电流，轻则影响正常通信，重则损坏通信接口电路。电压电流的变化通过导线传输时有二种形态，我们将此称做“共模”和“差模”。设备的通讯线路有两根导线，这两根导线作为往返线路输送RS485信号。但在这两根导线之外通常还有第三导体，这就是“地线”。干扰电压和电流分为两种：一种是两根导线分别做为往返线路传输；另一种是两根导线做去路，地线做返回路传输。那么前者叫“差模”，后者叫“共模”o由于上述原因,RS-485尽管釆用并分平衡传输方式,但对整个RS-485网络，必须有一条低阻的信号地。一条低阻的信号地将两个接口的工作地连接起来，使共模干扰电压VGPD被短路。这条信号地可以是额外的一条线（非屏蔽双绞线）或者是屏蔽双绞线的屏蔽层（但抗干扰能力将下降），分别连接两头网络设备的网络平衡线接口。值得注意的是，这种做法仅对高阻型共模干扰有效，由于干扰源内
