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。

　  信xin號hao在zai傳chuan輸shu過guo程cheng中zhong如ru果guo遇yu到dao阻zu抗kang突tu變bian，信xin號hao在zai這zhe個ge地di方fang就jiu會hui引yin起qi反fan射she，這zhe種zhong信xin號hao反fan射she的de原yuan理li，與yu光guang從cong一yi種zhong媒mei質zhi進jin入ru另ling一yi種zhong媒mei質zhi要yao引yin起qi反fan射she是shi相xiang似si的de。消xiao除chu這zhe種zhong反fan射she的de方fang法fa
，就jiu是shi盡jin量liang保bao持chi傳chuan輸shu線xian阻zu抗kang連lian續xu
，實shi際ji工gong程cheng中zhong在zai電dian纜lan線xian的de末mo端duan跨kua接jie一yi個ge與yu電dian纜lan的de特te性xing阻zu抗kang同tong樣yang大da小xiao的de終zhong端duan電dian阻zu的de原yuan理li就jiu是shi為wei了le減jian小xiao信xin號hao反fan射she。

　 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(zhi)CRC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-485jiekoucaiyongchafenfangshichuanshuxinhaobingbuxuyaoduiyumougecanzhaodianlaijiancexinhaoxitong，zhixujianceliangxianzhijiandedianweichajiukeyile。danyinggaizhuyideshishoufaqizhiyouzaigongmodianyabuchaochuyidingfanwei(-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-485zhichibanshuanggonghuoquanshuanggongmoshi。wangluotuopuyibancaiyongzhongduanpipeidezongxianxingjiegoubuzhichihuanxinghuoxingxingwangluo，zuihaocaiyongyitiaozongxianjianggegejiedianchuanjieqilai。congzongxiandaomeigejiediandeyinchuxianchangduyingjinliangduan，yibianshiyinchuxianzhongdefanshexinhaoduizongxianxinhaodeyingxiangzuidi。zaishiyongRS485jiekoushi
，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

   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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