RS-485總線的理論與運用

 

     本文介紹了RS-485總線的理論
，RS-485總線係統在數據通信過程中存在的問題 ，以及RS-485的實際工程中的應用。

　   隨著數字技術的發展和計算機日益廣泛的應用
，現在一個係統往往由多台計算機組成
，需要解決多站、遠距離通信的問題。在要求通信距離為幾十米到上千米時，廣泛采用RS-485收發器。RS-485收發器采用平衡發送和差分接收，因此具有抑製共模幹擾的能力
，加上接收器具有高的靈敏度
，能檢測低達200mV的電壓，故傳輸信號能在千米以外得到恢複。使用RS-485總線
，一對雙絞線就能實現多站聯網，構成分布式係統，設備簡單、價格低廉、能進行長距離通信的優點使其得到了廣泛的應用

     在自動化領域，隨著分布式控製係統的發展，迫切需要一種總線能適合遠距離的數字通信。在RS-422標準的基礎上，EIA研究出了一種支持多節點、遠距離和接收高靈敏度的RS-485總線標準。

RS-485標準采有用平衡式發送，差分式接收的數據收發器來驅動總線
，具體規格要求：

・ 接收器的輸入電阻RIN≥12kΩ

・ 驅動器能輸出±7V的共模電壓

・ 輸入端的電容≤50pF

・ 在節點數為32個
，配置了120Ω的終端電阻的情況下，驅動器至少還能輸出電壓1.5V（終端電阻的大小與所用雙絞線的參數有關）

・ 接收器的輸入靈敏度為200mV（即（V+）-（V-）≥0.2V，表示信號"0"；（V+）-（V-）≤-0.2V，表示信號"1"）

因為RS-485的遠距離

、多節點（32個）以及傳輸線成本低的特性，使得EIA RS-485成為工業應用中數據傳輸的首選標準。基於此，RS-485的自動化領域的應用非常廣泛，但是在實際工程中RS-485總線運用仍然存在著很多問題，影響了工程的質量
，為工程施工帶來了很多的不方便。

　  xinhaozaichuanshuguochengzhongruguoyudaozukangtubian，xinhaozaizhegedifangjiuhuiyinqifanshe，zhezhongxinhaofanshedeyuanli
，yuguangcongyizhongmeizhijinrulingyizhongmeizhiyaoyinqifansheshixiangside。xiaochuzhezhongfanshedefangfa，jiushijinliangbaochichuanshuxianzukanglianxu，shijigongchengzhongzaidianlanxiandemoduankuajieyigeyudianlandetexingzukangtongyangdaxiaodezhongduandianzudeyuanlijiushiweilejianxiaoxinhaofanshe。

　 從cong理li論lun上shang分fen析xi

，在zai傳chuan輸shu電dian纜lan的de末mo端duan隻zhi要yao跨kua接jie了le與yu電dian纜lan特te性xing阻zu抗kang相xiang匹pi配pei的de終zhong端duan電dian阻zu
，就jiu能neng有you效xiao的de減jian少shao信xin號hao反fan射she。但dan是shi，在zai實shi現xian應ying用yong中zhong，由you於yu傳chuan輸shu電dian纜lan的de特te性xing阻zu抗kang與yu通tong訊xun波bo特te率lv等deng應ying用yong環huan境jing有you關guan
，特te性xing阻zu抗kang不bu可ke能neng與yu終zhong端duan電dian阻zu完wan全quan相xiang等deng
，因yin此ci或huo多duo或huo少shao的de信xin號hao反fan射she還hai會hui存cun在zai。信xin號hao反fan射she對dui數shu據ju傳chuan輸shu的de影ying響xiang，歸gui根gen結jie底di是shi因yin為wei反fan射she信xin號hao觸chu發fa了le接jie收shou器qi輸shu入ru端duan的de比bi較jiao器qi，使shi接jie收shou器qi收shou到dao了le錯cuo誤wu的de信xin號hao，導dao致zhiCRC校驗錯誤或整個數據幀錯誤。這種情況是無法改變的，隻有盡量去避免它。

     僅僅用一對雙絞線將各個接口的A、B端連接起來
，而不對RS-485通信鏈路的信號接地，在某些情況下也可以工作
，但給係統埋下了隱患。RS-485接jie口kou采cai用yong差cha分fen方fang式shi傳chuan輸shu信xin號hao並bing不bu需xu要yao對dui於yu某mou個ge參can照zhao點dian來lai檢jian測ce信xin號hao係xi統tong
，隻zhi需xu檢jian測ce兩liang線xian之zhi間jian的de電dian位wei差cha就jiu可ke以yi了le。但dan應ying該gai注zhu意yi的de是shi收shou發fa器qi隻zhi有you在zai共gong模mo電dian壓ya不bu超chao出chu一yi定ding範fan圍wei(-7V至+12V)的條件下才能正常工作。當共模電壓超出此範圍，就會影響通信的可靠直至損壞接口。如圖1所示
，當發送器A向接收器B發送數據時，發送器A的輸出共模電壓為VOS，由於兩個係統具有各自獨立的接地係統存在著地電位差VGPD，那麼接收器輸入端的共模電壓就會達到VCM=VOS+VGPD。RS-485標準規定VOS≤3V，但VGPD可能會有很大幅度(十幾伏甚至數十伏)，並可能伴有強幹擾信號致使接收器共模輸入VCM超出正常圍，在信號線上產生幹擾電流輕則影響正常通信，重則損壞設備。

       RS-485支zhi持chi半ban雙shuang工gong或huo全quan雙shuang工gong模mo式shi。網wang絡luo拓tuo撲pu一yi般ban采cai用yong終zhong端duan匹pi配pei的de總zong線xian型xing結jie構gou不bu支zhi持chi環huan形xing或huo星xing形xing網wang絡luo，最zui好hao采cai用yong一yi條tiao總zong線xian將jiang各ge個ge節jie點dian串chuan接jie起qi來lai。從cong總zong線xian到dao每mei個ge節jie點dian的de引yin出chu線xian長chang度du應ying盡jin量liang短duan，以yi便bian使shi引yin出chu線xian中zhong的de反fan射she信xin號hao對dui總zong線xian信xin號hao的de影ying響xiang最zui低di。在zai使shi用yongRS485接(jie)口(kou)時(shi)，對(dui)於(yu)特(te)定(ding)的(de)傳(chuan)輸(shu)線(xian)經(jing)
，從(cong)發(fa)生(sheng)器(qi)到(dao)負(fu)載(zai)其(qi)數(shu)據(ju)信(xin)號(hao)傳(chuan)輸(shu)所(suo)允(yun)許(xu)的(de)最(zui)大(da)電(dian)纜(lan)長(chang)度(du)是(shi)數(shu)據(ju)信(xin)號(hao)速(su)率(lv)的(de)函(han)數(shu)
，這(zhe)個(ge)長(chang)度(du)數(shu)據(ju)主(zhu)要(yao)是(shi)受(shou)信(xin)號(hao)失(shi)真(zhen)及(ji)噪(zao)聲(sheng)等(deng)影(ying)響(xiang)所(suo)限(xian)製(zhi)。當(dang)數(shu)據(ju)信(xin)號(hao)速(su)率(lv)降(jiang)低(di)到(dao)90Kbit/S以下時
，假定最大允許的信號損失為6dBV時，則電纜長度被限製在1200M。實際上，在實用時是完全可以取得比它大的電纜長度。當使用不同線徑的電纜。則取得的最大電纜長度是不相同的。

3方案設計

   以下以一個例子來說明RS-485的應用：

　　一個大學食堂有三層，有12台POS機，每層樓有4台POS機
，他們是RS-485的接口，控製POS機的電腦接RS-232接口,傳統的解決方案是：

 采用這種老式布線結構存在以下幾種缺陷。

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