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          RS485總線簡介

          作者: 時間:2016-12-15 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
          1.1 RS485總線簡介

          RS-485標準是由兩個行業(yè)協(xié)會共同制訂和開發(fā)的,即EIA—電子工業(yè)協(xié)會和TIA—通訊工業(yè)協(xié)會。EIA曾經(jīng)在它所有標準前面加上RS前綴英文Rcommended standard的縮寫,因此許多工程師一直延用這種名稱。

          本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/201612/330171.htm


          1.2 RS485總線應(yīng)用場合
          RS-485總線作為一種多點差分數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾姎庖?guī)范規(guī),已成為業(yè)界應(yīng)用最為廣泛的標準通信接口之一。這種通信接口允許在簡單的一對雙絞線上進行多點雙向通信,它所具有的噪聲抑制能力、數(shù)據(jù)傳輸速率、電纜長度及可靠性是其他標準無法比擬的。正因為此,許多不同領(lǐng)域都采用RS-485作為數(shù)據(jù)傳輸鏈路。例如:汽車電子、電信設(shè)備局域網(wǎng)、智能樓宇等都經(jīng)常可以見到具有RS-485接口電路的設(shè)備。這項標準得到廣泛接受的另外一個原因是它的通用性RS-485標準只對接口的電氣特性做出規(guī)定,而不涉及接插件電纜或協(xié)議,在此基礎(chǔ)上用戶可以建立自己的高層通信協(xié)議。


          1.3 RS485總線電氣性能
          RS485總線電氣性能見表0.1:
          表0.1 RS485總線電氣性能

          性能指標

          RS485總線

          工作模式

          差分傳輸(平衡傳輸)

          允許的收發(fā)器數(shù)目

          32(受芯片驅(qū)動能力限制)

          最大電纜長度

          4000英尺(1219米)

          最高數(shù)據(jù)速率

          10Mbps

          最小驅(qū)動輸出電壓范圍

          ±1.5V

          最大驅(qū)動輸出電壓范圍

          ±5V

          最大輸出短路電流

          250mA

          最大輸入電流

          1.0mA/12Vin

          -0.8mA/-7Vin

          驅(qū)動器輸出阻抗

          54歐

          輸入端電容

          ≤50pF

          接收器輸入靈敏度

          ±200mV

          接收器最小輸入阻抗

          12k

          接收器輸入電壓范圍

          -7V~+12V

          接收器輸出邏輯高

          >200mV

          接收器輸出邏輯低

          <200mV

          1.4 RS485總線缺點
          ● RS485總線的通訊容量較少,理論上最多僅容許接入32個設(shè)備,不適于以樓宇為結(jié)點
          的多用戶容量要求。
          ● RS485總線的通訊速率低,常用波特率為9600bps。而且其速率與通訊距離有直接關(guān)系,
          當達到數(shù)百米以上通訊距離時,其可靠通訊速率<1200bps。
          ● RS485芯片功耗較大,靜態(tài)功耗達到2-3mA,工作電流(發(fā)送)達到20mA,若加上偏置電阻及終端電阻,工作電流會更大。增加了線路電壓降,不利于遠程布線。
          ● RS485總線構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)只能以串行布線,不能構(gòu)成星形等任意分支。串行布線對于小區(qū)
          實際布線設(shè)計及施工造成很大難度,不遵循串行布線規(guī)則又將大大降低通訊的穩(wěn)定性。
          ● RS485總線自身的電氣性能決定了其在實際工程應(yīng)用中穩(wěn)定性較差,在多節(jié)點、長距離
          場合需對網(wǎng)絡(luò)進行阻抗匹配等調(diào)試,增添工程復(fù)雜性。
          ● RS485總線通常不帶隔離,當網(wǎng)絡(luò)上某一節(jié)點出現(xiàn)故障會導(dǎo)致系統(tǒng)整體或局部的癱瘓,
          而且又難以判斷其故障位置。
          ● RS485總線采用主機輪詢方式,這樣會造成以下的弊端:
          1) 通信的吞吐量較低,不適用于通信量要求較大(或平均通信量較低,但呈突發(fā)式的)
          場合。
          2) 系統(tǒng)較大時,實時性較差。
          3) 主機不停地輪詢各從機,每個從機都必須對主機的所有查詢作出分析,以決定是否
          回應(yīng)主機,勢必增加各從機的系統(tǒng)開銷。
          4) 當從機之間需要進行通信時,必須通過主機,增加了從機間通信的難度及主機負擔(dān)。
          ● RS485總線長距離傳輸(1200米以上)時一般暴露于戶外,極易因為雷擊等原因引入過電
          壓。RS485收發(fā)器工作電壓較低(5V左右),其本身耐壓也非常低(-7V~+12V),一旦
          過壓引入,就會擊穿損壞。通信節(jié)點受損后無法恢復(fù),因此必須采取多種措施加以保護。


          1.5 RS485總線安裝布線注意事項
          ●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(yīng)
          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。
          ●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(chǎn)
          生這種不連續(xù)性:總線的不同區(qū)段采用了不同電纜、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。
          ● RS485總線當空閑或開路時,會導(dǎo)致接收器誤觸發(fā)。因此接收器一端應(yīng)加偏置電阻,將
          總線設(shè)定在一個確定的狀態(tài)。
          ● RS485總線長距離通訊時由于阻抗不匹配會引起信號反射,必須在電纜的末端跨接一個
          與電纜的特性阻抗同樣大小的終端電阻(通常為120 Ω),使電纜的阻抗連續(xù)。
          ● RS485接地注意事項:
          1) 共模干擾問題:RS-485接口采用差分方式傳輸信號方式,系統(tǒng)只需檢測兩線之間的
          電位差就可以了。RS-485收發(fā)器共模電壓范圍為-7~+12V。當網(wǎng)絡(luò)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電磁干擾問題:發(fā)送驅(qū)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),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。
          因此整個RS-485網(wǎng)絡(luò)必須有一條低阻的信號地將兩個接口的工作地連接起來,使
          共模干擾電壓被短路。
          ● RS485總線長距離通訊時易受強信號干擾,所以應(yīng)加保護措施,可選擇的方法如下:
          1) 隔離保護方法:
          采用高頻變壓器、光耦等元件實現(xiàn)接口的電氣隔離。將瞬態(tài)高壓轉(zhuǎn)移到隔離接口中
          的電隔離層上,不會產(chǎn)生損害性的浪涌電流,起到保護接口的作用。
          2) 旁路保護方法:
          利用瞬態(tài)抑制元件(如TVS、MOV、氣體放電管等)將危害性的瞬態(tài)能量旁路到大地。
          ● RS485總線上每個通信節(jié)點上采取保護措施,如:在每個節(jié)點的A、B線上串聯(lián)一個10
          歐姆的隔離電阻,可以防止某個節(jié)點損壞后影響整條線路的通信功能


          1.6 RS485總線節(jié)能方法
          ●減小每幀數(shù)據(jù)發(fā)送量。
          ●收發(fā)器處于空閑模式時必須關(guān)閉它的發(fā)送驅(qū)動器,以減小功率消耗。
          ●選擇具有失效保護功能的低功耗器件(不需加偏置電阻)。
          ●通訊距離短、通訊速率不高的場合不需加終端電阻。
          ●網(wǎng)絡(luò)終端采用RC阻容匹配或肖特基二極管方式代替終端電阻可有效減小電流消耗。

          RS485電路基本接線如圖0.1所示:




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