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RS485通信的基本概念

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案例報道2025年03月12日 13:35人氣:20

RS485總線傳輸協(xié)議,作為一種串行總線通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),采用平衡發(fā)送與差分接收的結(jié)構(gòu)設(shè)計,賦予其出色的共模干擾抑制能力。其數(shù)據(jù)傳輸速率可高達(dá) ,且最遠(yuǎn)傳輸距離可輕松達(dá)到1000米左右。不同于點對點的總線結(jié)構(gòu),RS485呈現(xiàn)出分布式架構(gòu),使得單個總線能夠輕松連接多達(dá)128個收發(fā)器,為多點互連提供了極大的便利。

在半雙工工作模式下,RS485只能允許一個點在任意時刻處于發(fā)送狀態(tài),這要求發(fā)送電路必須受到使能信號的精準(zhǔn)控制。此外,它還支持聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成分布式系統(tǒng),最多可并聯(lián)32臺驅(qū)動器和32臺接收器。

值得一提的是,RS485是RS422的進(jìn)一步發(fā)展。相較于RS422,RS485不僅增加了設(shè)備數(shù)量,從10個提升至32個,還詳細(xì)定義了在最大設(shè)備數(shù)量下的電氣特性,從而確保了充足的信號電壓。這種出色的抗噪和多設(shè)備能力,使得RS485在工業(yè)應(yīng)用中備受青睞,無論是建立連向PC機(jī)的分布式設(shè)備網(wǎng)絡(luò),還是與其他數(shù)據(jù)收集控制器、HMI或其他操作設(shè)備的串行連接,它都是理想的選擇。而且,由于RS485是RS422的超集,因此所有RS422設(shè)備均可被其兼容控制。其串行通行能力更是可達(dá)超過4000英尺的線長,為遠(yuǎn)程通信提供了有力支持。
為克服RS232通信距離短、速率低的局限,EIA在RS422的基礎(chǔ)上制定了RS485接口標(biāo)準(zhǔn)。RS485采用平衡發(fā)送與差分接收方式,賦予其出色的共模干擾抑制能力,最大傳輸距離可達(dá)1200米,實際傳輸距離甚至可達(dá)3000米,同時傳輸速率高達(dá)10Mbit/s。因此,在需要通信距離為幾十米至數(shù)千米的應(yīng)用場合中,RS-485串行通信被廣泛采用。

RS-485支持半雙工工作模式,允許在一對屏蔽雙絞線上進(jìn)行多點、雙向通信。但需注意,任何時刻只能有一個節(jié)點處于發(fā)送狀態(tài),因此發(fā)送電路必須由使能信號精準(zhǔn)控制。

不同于RS232的全雙工模式,RS485采用差分工作方式。在這種方式中,雙絞線的一根被定義為A線,另一根為B線。RS485遵循差分信號負(fù)邏輯,其中+2V至+6V表示邏輯“0”,而-6V至-2V則表示邏輯“1”。此外,RS485提供了兩線制和四線制兩種接線方式,其中四線制支持全雙工通訊,而兩線制則采用半雙工方式。

盡管RS485和RS232都基于串口通訊,但它們的通訊模式截然不同。RS232采用全雙工模式,而RS485則為半雙工模式。為確保數(shù)據(jù)收發(fā)的順暢進(jìn)行,RS485引入了使能端控制功能。當(dāng)使能端信號為高電平時,驅(qū)動器將輸出信號;而當(dāng)信號為低電平時,則無法輸出。這也要求軟件在控制收發(fā)過程中必須保持嚴(yán)格的時間間隔。
RS-485與RS-422的主要區(qū)別在于其共模輸出電壓范圍。具體而言,RS-485的共模輸出電壓在-7V至+12V之間,而RS-422則為-7V至+7V。值得注意的是,盡管RS-485的電壓范圍更寬,但其仍然兼容RS-422的所有規(guī)范,因此,RS-485的驅(qū)動器可以在RS-422網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用。此外,RS-485與RS-422在最大傳輸距離和速率方面也具有相似性,均為約1219米和10Mbps。

在傳輸介質(zhì)方面,平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比。為了獲得規(guī)定的最大電纜長度,傳輸速率必須低于100Kbps。同時,只有在很短的距離下才能實現(xiàn)最高速率的傳輸,例如,100米長的雙絞線最大傳輸速率僅為1Mbps。

RS485接口通常采用半雙工網(wǎng)絡(luò)配置,以兩線制為主(盡管過去曾采用四線制,但現(xiàn)已較少見)。這種接線方式為總線式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),允許在同一總線上最多掛接32個節(jié)點。在RS485通信網(wǎng)絡(luò)中,一般采用主從通信方式,即一個主機(jī)與多個從機(jī)進(jìn)行通信。

連接RS-485通信鏈路時,通常只需簡單地使用一對雙絞線將各個接口的“A”、“B”端連接起來。此外,RS485接口連接器采用DB-9的9芯插頭座,與智能終端和鍵盤連接的鍵盤接口分別采用DB-9(孔)和DB-9(針)進(jìn)行連接。

關(guān)于RS-485的引腳定義,兩線制引腳包括Data-/B/485-(發(fā)送正)、Data/B/485+(接收正)以及GND(地線)。而四線制引腳則更為復(fù)雜,包括TDA-/Y(發(fā)送A)、TDB+/Z(發(fā)送B)、RDA-/A(接收A)和RDB+/B(接收B),同時還有GND(地線)作為必要連接。需要注意的是,某些引腳如+9V電源在實際應(yīng)用中可能并不需要連接。
英式標(biāo)識中,TDA(-)對應(yīng)于TDB(+)和GND,而RDA(-)則對應(yīng)于RDB(+)和GND。美式標(biāo)識采用Y、Z、A、B和GND進(jìn)行標(biāo)記。中式標(biāo)識則使用TXD(+)/A、TXD(-)/B、RXD(-)、RXD(+)和GND。

RS485兩線通常被定義為“A、B”或“Date+、Date-”,即我們常說的485+、485-。然而,具體定義可能因廠家而異,有的RS485可能采用RTS或DTR等針腳。支持RS485接口的芯片包括MAX481、MAX483、MAX485、MAX487和MAX1487等。

在RS485通信網(wǎng)絡(luò)中,485收發(fā)器被用于轉(zhuǎn)換TTL電平和RS485電平。各路節(jié)點都連接到485收發(fā)器上,而收發(fā)器則通過差分線與網(wǎng)絡(luò)總線相連。串口控制器與收發(fā)器之間采用TTL信號傳輸,而收發(fā)器與總線之間則使用差分信號進(jìn)行通信。當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)時,串口控制器的TX信號會經(jīng)過收發(fā)器轉(zhuǎn)換為差分信號并傳輸?shù)娇偩€上;接收數(shù)據(jù)時,收發(fā)器則將總線上的差分信號轉(zhuǎn)換為TTL信號并通過RX引腳傳輸?shù)酱诳刂破髦?。在網(wǎng)絡(luò)中,通常只有一個主機(jī),其余節(jié)點均為從機(jī)。此外,在總線的起始和終止端分別添加了一個120歐的匹配電阻,以確保信號的完整性和穩(wěn)定性。


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