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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。
1、概述
l 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
2、RS-485總線的理論
l 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：
l 接收器的輸入電阻RIN≥12kΩ
l 驅動器能輸出±7V的共模電壓
l 輸入端的電容≤50pF
l 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）
l 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"）
l 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。
1、 阻抗不連續
l xinhaozaichuanshuguochengzhongruguoyudaozukangtubian，xinhaozaizhegedifangjiuhuiyinqifanshe，zhezhongxinhaofanshedeyuanli，yuguangcongyizhongmeizhijinrulingyizhongmeizhiyaoyinqifansheshixiangside。xiaochuzhezhongfanshedefangfa，jiushijinliangbaochichuanshuxianzukanglianxu，shijigongchengzhongzaidianlanxiandemoduankuajieyigeyudianlandetexingzukangtongyangdaxiaodezhongduandianzudeyuanlijiushiweilejianxiaoxinhaofanshe。
l conglilunshangfenxi，zaichuanshudianlandemoduanzhiyaokuajieleyudianlantexingzukangxiangpipeidezhongduandianzu，jiunengyouxiaodejianshaoxinhaofanshe。danshi，zaishixianyingyongzhong，youyuchuanshudianlandetexingzukangyutongxunbotelvdengyingyonghuanjingyouguan，texingzukangbukenengyuzhongduandianzuwanquanxiangdeng，yincihuoduohuoshaodexinhaofanshehaihuicunzai。xinhaofansheduishujuchuanshudeyingxiang，guigenjiedishiyinweifanshexinhaochufalejieshouqishuruduandebijiaoqi，shijieshouqishoudaolecuowudexinhao，daozhiCRC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。
2、RS-485接地問題
l 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。
3、RS-485的總線結構及傳輸距離
l 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yongRS485jiekoushi，duiyutedingdechuanshuxianjing，congfashengqidaofuzaiqishujuxinhaochuanshusuoyunxudezuidadianlanchangdushishujuxinhaosulvdehanshu，zhegechangdushujuzhuyaoshishouxinhaoshizhenjizaoshengdengyingxiangsuoxianzhi。dangshujuxinhaosulvjiangdidao90Kbit/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
l 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。
l RS-485總線受差分信號傳輸特點的限製總線長度一般在1200米左右，采用這種老式布線結構，可布線覆蓋麵積十分有限（一般為幾百平方米）。有時為了拓寬傳輸距離不得不采用中繼器。同時亦加大了布線過程中出現問題的可能性。
l 一般大型考勤門禁係統都裝有為數眾多的門禁控製器，采用這種老式布線結構，所有門禁控製器共享同一根RS-485總線。當任一控製器RS-485端口短路，都會影響整個門禁係統的正常工作。在眾多的門禁控製器中查找故障所在，不僅加大了工作量，也增加了維護成本。
l 由於RS-485總線布線比較複雜，在考勤門禁係統中絕大部分工程費用和時間都浪費在布線環節。而RS-485總zong線xian布bu線xian的de複fu雜za程cheng度du與yu總zong線xian的de長chang短duan和he設she備bei的de掛gua接jie數shu目mu有you很hen大da關guan係xi。特te別bie在zai大da型xing係xi統tong中zhong顯xian得de由you為wei突tu出chu。采cai用yong這zhe種zhong老lao式shi布bu線xian結jie構gou無wu疑yi加jia大da了le布bu線xian的de難nan度du。
l 由(you)於(yu)地(di)理(li)環(huan)境(jing)的(de)原(yuan)因(yin)，在(zai)相(xiang)距(ju)一(yi)定(ding)距(ju)離(li)的(de)設(she)備(bei)之(zhi)間(jian)總(zong)是(shi)存(cun)在(zai)地(di)電(dian)位(wei)不(bu)平(ping)衡(heng)的(de)問(wen)題(ti)。有(you)時(shi)即(ji)使(shi)距(ju)離(li)很(hen)近(jin)問(wen)題(ti)依(yi)然(ran)存(cun)在(zai)。這(zhe)種(zhong)環(huan)境(jing)造(zao)成(cheng)的(de)因(yin)素(su)，在(zai)老(lao)式(shi)布(bu)線(xian)結(jie)構(gou)中(zhong)很(hen)難(nan)綜(zong)合(he)解(jie)決(jue)。甚(shen)至(zhi)造(zao)成(cheng)整(zheng)個(ge)係(xi)統(tong)無(wu)法(fa)啟(qi)動(dong)。雖(sui)然(ran)通(tong)過(guo)處(chu)理(li)地(di)電(dian)位(wei)可(ke)暫(zan)時(shi)解(jie)決(jue)部(bu)分(fen)問(wen)題(ti)，但(dan)時(shi)隔(ge)不(bu)久(jiu)同(tong)樣(yang)問(wen)題(ti)又(you)會(hui)再(zai)次(ci)出(chu)現(xian)。
l 針zhen對dui上shang麵mian出chu現xian的de一yi些xie缺que陷xian，兆zhao越yue公gong司si開kai發fa出chu一yi款kuan新xin產chan品pin，它ta采cai用yong獨du特te的de等deng位wei分fen差cha隔ge離li技ji術shu和he高gao效xiao的de總zong線xian分fen割ge集ji中zhong技ji術shu能neng有you效xiao解jie決jue工gong程cheng布bu線xian中zhong常chang見jian的de地di電dian位wei差cha異yi、阻抗匹配及雷擊問題。用戶可以輕易改善RS-485/RS-422總zong線xian結jie構gou，分fen割ge網wang段duan，提ti高gao通tong信xin可ke靠kao性xing。當dang雷lei擊ji或huo者zhe設she備bei故gu障zhang產chan生sheng時shi，出chu現xian問wen題ti的de網wang段duan將jiang被bei隔ge離li，以yi確que保bao其qi他ta網wang段duan的de正zheng常chang工gong作zuo。重zhong新xin的de解jie決jue方fang案an如ru下xia：
l 應用此方案可以有效的解決采用第一種方案存在的缺陷，它有如下幾點好處：
l 采用星型結構連接RS-485總線，在有效利用接口的情況下布線覆蓋麵積大大提高（一般為幾平方千米）。
l 有(you)八(ba)個(ge)下(xia)位(wei)機(ji)端(duan)口(kou)，且(qie)每(mei)個(ge)端(duan)口(kou)都(dou)具(ju)有(you)短(duan)路(lu)保(bao)護(hu)功(gong)能(neng)，並(bing)能(neng)工(gong)作(zuo)在(zai)關(guan)斷(duan)模(mo)式(shi)。對(dui)大(da)型(xing)考(kao)勤(qin)門(men)禁(jin)係(xi)統(tong)，通(tong)過(guo)分(fen)攤(tan)門(men)禁(jin)控(kong)製(zhi)器(qi)到(dao)八(ba)個(ge)端(duan)口(kou)不(bu)僅(jin)可(ke)以(yi)減(jian)少(shao)單(dan)個(ge)RS-485總線的負荷，同時有效的提高了整個係統的可靠性。當任一控製器RS-485端口短路，隻會影響其所在RS-485總線係統，不會影響其他接口連接的RS-485係統的正常工作。
l 可以使得RS-485係統布線過程變的簡單和快潔，從而有效的減少了工程的費用和時間。
l 各端口間存在3000V隔ge離li。對dui於yu由you環huan境jing問wen題ti帶dai來lai的de布bu線xian問wen題ti，隻zhi需xu把ba問wen題ti顯xian著zhu的de區qu域yu用yong單dan獨du端duan口kou進jin行xing連lian接jie集ji中zhong處chu理li，將jiang會hui有you效xiao的de解jie決jue地di電dian位wei帶dai來lai的de布bu線xian問wen題ti。
4、注意事項
l 很多人往往都誤認為RS-422串行接口是RS-485串(chuan)行(xing)接(jie)口(kou)的(de)全(quan)雙(shuang)工(gong)版(ban)本(ben)，實(shi)際(ji)上(shang)，它(ta)們(men)在(zai)電(dian)器(qi)特(te)性(xing)上(shang)存(cun)在(zai)著(zhe)不(bu)少(shao)差(cha)異(yi)，共(gong)模(mo)電(dian)壓(ya)範(fan)圍(wei)和(he)接(jie)收(shou)器(qi)輸(shu)入(ru)電(dian)阻(zu)不(bu)同(tong)使(shi)得(de)該(gai)兩(liang)個(ge)標(biao)準(zhun)適(shi)用(yong)於(yu)不(bu)同(tong)的(de)應(ying)用(yong)領(ling)域(yu)。RS-485串行接口的驅動器可用於RS-422串行接口的應用中，因為RS-485串行接口滿足所有的RS-422串行接口性能參數，反之則不能成立。對於RS-485串行接口的驅動器，共模電壓的輸出範圍是-7V和+12V之間；對於RS-422串行接口的驅動器，該項性能指標僅有±7V。RS-422串行接口接收器的最小輸入電阻是4KΩ；而RS-485串行接口接收器的最小輸入電阻則是12KΩ。
l RS-485總(zong)線(xian)在(zai)實(shi)際(ji)工(gong)程(cheng)中(zhong)總(zong)是(shi)出(chu)現(xian)一(yi)些(xie)接(jie)線(xian)的(de)問(wen)題(ti)，注(zhu)意(yi)，在(zai)接(jie)傳(chuan)輸(shu)線(xian)時(shi)一(yi)定(ding)要(yao)用(yong)同(tong)樣(yang)的(de)雙(shuang)絞(jiao)線(xian)或(huo)者(zhe)同(tong)樣(yang)的(de)電(dian)纜(lan)，有(you)些(xie)人(ren)一(yi)段(duan)使(shi)用(yong)雙(shuang)絞(jiao)線(xian)，由(you)於(yu)雙(shuang)絞(jiao)線(xian)長(chang)度(du)不(bu)夠(gou)或(huo)者(zhe)在(zai)中(zhong)間(jian)接(jie)上(shang)一(yi)段(duan)電(dian)話(hua)線(xian)或(huo)者(zhe)是(shi)其(qi)他(ta)的(de)線(xian)，這(zhe)樣(yang)阻(zu)抗(kang)就(jiu)不(bu)連(lian)續(xu)，產(chan)生(sheng)很(hen)大(da)的(de)反(fan)射(she)信(xin)號(hao)，通(tong)信(xin)的(de)是(shi)不(bu)能(neng)正(zheng)常(chang)進(jin)行(xing)的(de)。
5、結束語
l RS-485總線，具有高噪聲抑製、寬共模範圍、長傳輸距離、衝突保護等特性，但還需要考慮合理的應用和網絡布局、連續的信號通道、周全的保護措施等，在設計之初就應有總體規劃。隨著光纖通信和以太網技術的發展，RS-485總線的數據傳輸距離會更遠。
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