RS485

1 特點

　　1.RS-485的電氣特性：采用差分信號負邏輯，邏輯"0”以兩線間的電壓差為+(2~6)V表示；邏輯"1"以兩線間的電壓差為-(2~6)V表示。接口信號電平比RS-232-C降低了，就不易損壞接口電路的芯片，且該電平與TTL電平兼容，可方便與TTL電路連接。

　　2.RS-485的數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mbps。

　　3.RS-485接口是采用平衡驅動器和差分,接收器的組合，抗共模干擾能力增強，即抗噪聲干擾性好。

　　4.RS-485最大的通信距離約為1219m，最大傳輸速率為10Mbps，傳輸速率與傳輸距離成反比，在100KpbS的傳輸速率下，才可以達到最大的通信距離，如果需傳輸更長的距離，需要加485中繼器。RS-485總線一般最大支持32個節(jié)點，如果使用特制的485芯片，可以達到128個或者256個節(jié)點，最大的可以支持到400個節(jié)點。

2 接口

　　RS485接口組成的半雙工網絡，一般是兩線制（以前有四線制接法，只能實現(xiàn)點對點的通信方式，現(xiàn)很少采用），多采用屏蔽雙絞線傳輸。這種接線方式為總線式拓撲結構在同一總線上最多可以掛接32個結點。在RS485通信網絡中一般采用的是主從通信方式，即一個主機帶多個從機。很多情況下，連接RS-485通信鏈路時只是簡單地用一對雙絞線將各個接口的“A”、“B”端連接起來。RS485接口連接器采用DB-9的9芯插頭座，與智能終端RS485接口采用DB-9（孔），與鍵盤連接的鍵盤接口RS485采用DB-9（針）。

　　另有一個問題是信號地，上述連接方法在許多場合是能正常工作的，但卻埋下了很大的隱患，這有二個原因：(1)共模干擾問題：RS-485接口采用差分方式傳輸信號，并不需要相對于某個參照點來檢測信號，系統(tǒng)只需檢測兩線之間的電位差就可以了。但人們往往忽視了收發(fā)器有一定的共模電壓范圍，RS-485收發(fā)器共模電壓范圍為-7～+12V，只有滿足上述條件，整個網絡才能正常工作。當網絡線路中共模電壓超出此范圍時就會影響通信的穩(wěn)定可靠，甚至損壞接口。(2)EMI(電磁兼容性)問題：發(fā)送驅動器輸出信號中的共模部分需要一個返回通路，如沒有一個低阻的返回通道（信號地），信號中的共模部分就會以輻射的形式返回源端，整個總線就會像一個巨大的天線向外輻射電磁波。

　　由于PC機默認的只帶有RS232接口，有兩種方法可以得到PC上位機的RS485電路：（1）通過RS232/RS485轉換電路將PC機串口RS232信號轉換成RS485信號，對于情況比較復雜的工業(yè)環(huán)境最好是選用防浪涌帶隔離柵的產品。（2）通過PCI多串口卡，可以直接選用輸出信號為RS485類型的擴展卡。

3 電纜

　　在低速、短距離、無干擾的場合可以采用普通的雙絞線，反之，在高速、長線傳輸時，則必須采用阻抗匹配（一般為120Ω）的RS485專用電纜（STP-120Ω（forRS485&CAN）onepair18AWG），而在干擾惡劣的環(huán)境下還應采用鎧裝型雙絞屏蔽電纜（ASTP-120Ω（forRS485&CAN）onepair18AWG）。在使用RS485接口時，對于特定的傳輸線路，從RS485接口到負載其數(shù)據(jù)信號傳輸所允許的最大電纜長度與信號傳輸?shù)牟ㄌ芈食煞幢?，這個長度數(shù)據(jù)主要是受信號失真及噪聲等影響所影響。理論上，通信速率在100Kbps及以下時，RS485的最長傳輸距離可達1200米，但在實際應用中傳輸?shù)木嚯x也因芯片及電纜的傳輸特性而所差異。在傳輸過程中可以采用增加中繼的方法對信號進行放大，最多可以加八個中繼，也就是說理論上RS485的最大傳輸距離可以達到10.8公里。如果真需要長距離傳輸，可以采用光纖為傳播介質，收發(fā)兩端各加一個光電轉換器，多模光纖的傳輸距離是1公里以內，而采用單模光纖可達50公里的傳播距離。

　　成瑞RS-485通訊電纜結構圖

4 布網

　　網絡拓撲一般采用終端匹配的總線型結構，不支持環(huán)形或星形網絡。在構建網絡時，應注意如下幾點：

　?。?）采用一條雙絞線電纜作總線，將各個節(jié)點串接起來，從總線到每個節(jié)點的引出線長度應盡量短，以便使引出線中的反射信號對總線信號的影響最低。有些網絡連接盡管不正確，在短距離、低速率仍可能正常工作，但隨著通信距離的延長或通信速率的提高，其不良影響會越來越嚴重，主要原因是信號在各支路末端反射后與原信號疊加，會造成信號質量下降。

　?。?）應注意總線特性阻抗的連續(xù)性，在阻抗不連續(xù)點就會發(fā)生信號的反射。下列幾種情況易產生這種不連續(xù)性：總線的不同區(qū)段采用了不同電纜，或某一段總線上有過多收發(fā)器緊靠在一起安裝，再者是過長的分支線引出到總線。

　　在RS485組網過程中另一個需要注意的問題是終端負載電阻問題，在設備少距離短的情況下不加終端負載電阻整個網絡能很好的工作，但隨著距離的增加性能將降低。理論上，在每個接收數(shù)據(jù)信號的中點進行采樣時，只要反射信號在開始采樣時衰減到足夠低就可以不考慮匹配。但這在實際上難以掌握，美國MAXIM公司有篇文章提到一條經驗性的原則可以用來判斷在什么樣的數(shù)據(jù)速率和電纜長度時需要進行匹配：當信號的轉換時間（上升或下降時間）超過電信號沿總線單向傳輸所需時間的3倍以上時就可以不加匹配。一般終端匹配采用終端電阻方法，RS-485應在總線電纜的開始和末端都并接終端電阻。終端電阻在RS-485網絡中取120Ω。相當于電纜特性阻抗的電阻，因為大多數(shù)雙絞線電纜特性阻抗大約在100～120Ω。這種匹配方法簡單有效，但有一個缺點，匹配電阻要消耗較大功率，對于功耗限制比較嚴格的系統(tǒng)不太適合。另外一種比較省電的匹配方式是RC匹配。利用一只電容C隔斷直流成分可以節(jié)省大部分功率。但電容C的取值是個難點，需要在功耗和匹配質量間進行折衷。還有一種采用二極管的匹配方法，這種方案雖未實現(xiàn)真正的“匹配”，但它利用二極管的鉗位作用能迅速削弱反射信號，達到改善信號質量的目的，節(jié)能效果顯著。最近兩年一些公司基于部分企業(yè)信息化的實施已完成，工廠中已經鋪設了延伸到車間每個辦公室、控制室的局域網的現(xiàn)狀，推出了串口服務器來取代多串口卡，這主要是利用企業(yè)已有的局域網資源減少線路投資，節(jié)約成本，相當于通過tcp/ip把多串口卡放在了現(xiàn)場。

5 長度

　　在使用RS485接口時，對于特定的傳輸線經，從發(fā)生器到負載其數(shù)據(jù)信號傳輸所允許的最大電纜長度是數(shù)據(jù)信號速率的函數(shù)，這個長度數(shù)據(jù)主要是受信號失真及噪聲等影響所限制。下圖所示的最大電纜長度與信號速率的關系曲線是使用24AWG銅芯雙絞電話電纜（線徑為0.51mm），線間旁路電容為52.5PF/M，終端負載電阻為100歐時所得出。（曲線引自GB11014-89附錄A）。由圖中可知，當數(shù)據(jù)信號速率降低到90Kbit/S以下時，假定最大允許的信號損失為6dBV時，則電纜長度被限制在1200M。實際上，圖中的曲線是很保守的，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。例如：當數(shù)據(jù)信號速率為600Kbit/S時，采用24AWG電纜，由圖可知最大電纜長度是200m，若采用19AWG電纜（線徑為0.91mm）則電纜長度將可以大于200m；若采用28AWG電纜（線徑為0.32mm）則電纜長度只能小于200m。

6 總線

　　在要求通信距離為幾十米到上千米時，廣泛采用RS-485串行總線標準。RS-485采用平衡發(fā)送和差分接收，因此具有抑制共模干擾的能力。加上總線收發(fā)器具有高靈敏度，能檢測低至200mV的電壓，故傳輸信號能在千米以外得到恢復。市場上一般RS-485采用半雙工工作方式，任何時候只能有一點處于發(fā)送狀態(tài)，因此，發(fā)送電路須由使能信號加以控制。RS-485用于多點互連時非常方便，可以省掉許多信號線。應用RS-485可以聯(lián)網構成分布式系統(tǒng)，其允許最多并聯(lián)32臺驅動器和32臺接收器。

7 功能

　　PC與智能設備通訊多借助RS232、RS485、以太網等方式，主要取決于設備的接口規(guī)范。但RS232、RS485只能代表通訊的物理介質層和鏈路層，如果要實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向訪問，就必須自己編寫通訊應用程序，但這種程序多數(shù)都不能符合ISO/OSI的規(guī)范，只能實現(xiàn)較單一的功能，適用于單一設備類型，程序不具備通用性。在RS232或RS485設備聯(lián)成的設備網中，如果設備數(shù)量超過2臺，就必須使用RS485做通訊介質，RS485網的設備間要想相互通信息只有通過“主（Master）”設備中轉才能實現(xiàn)，這個主設備通常是PC，而這種設備網中只允許存在一個主設備，其余全部是"從（Slave）"設備。而現(xiàn)場總線技術是以ISO/OSI模型為基礎的，具有完整的軟件支持系統(tǒng)，能夠解決總線控制、沖突檢測、鏈路維護等問題。

8 區(qū)別

　　RS232,RS422,RS485是電氣標準，主要區(qū)別就是邏輯如何表示。

　　RS232使用-12V表示邏輯1，12V表示邏輯0，全雙工，最少3條通信線（RX,TX,GND），因為使用絕對電壓表示邏輯，由于干擾，導線電阻等原因，通訊距離不遠，低速時幾十米也是可以的。

　　RS422，在RS232后推出，使用TTL差動電平表示邏輯，就是兩根的電壓差表示邏輯，RS422定義為全雙工的，所以最少要4根通信線（一般額外地多一根地線），一個驅動器可以驅動最多10個接收器（即接收器為1/10單位負載），通訊距離與通訊速率有關系，一般距離短時可以使用高速率進行通信，速率低時可以進行較遠距離通信，一般可達數(shù)百上千米。

　　RS485，在RS422后推出，絕大部分繼承了422，主要的差別是RS485可以是半雙工的，而且一個驅動器的驅動能力至少可以驅動32個接收器（即接收器為1/32單位負載），當使用阻抗更高的接收器時可以驅動更多的接收器。所以現(xiàn)在大多數(shù)全雙工485驅動/接收器對都是標：RS422/485的，因為全雙工RS485的驅動/接收器對一定可以用在RS422網絡。

9 接口理解

　?。?）485通訊接口一個對通訊接口的硬件描述，它只需要兩根通訊線，既可以在兩個或兩個以上的設備之間進行數(shù)據(jù)傳輸。這種數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪B接，是半雙工的通訊方式。在某一個時刻，一個設備只能進行發(fā)送數(shù)據(jù)或接收數(shù)據(jù)。

　?。?）硬件通訊接口建立后，在進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)?span id="yaqkosy" class='hrefStyle'>儀表之間需要約定一個數(shù)據(jù)協(xié)議，以使接收端能夠解析收到的數(shù)據(jù)，這便是“協(xié)議”的概念。

　?。?）通訊協(xié)議有統(tǒng)一標準的協(xié)議格式，如“ModBus”協(xié)議，標準的協(xié)議內容全面，包含的內容很多，但不易理解。由此，可以定義了一種協(xié)議，簡單實用，這便是“自定義協(xié)議”。

　?。?）包括ModBus協(xié)議、自定義協(xié)議。氣渦輪兼容兩種協(xié)議格式。