RS485在弱電工程中的應(yīng)用有哪些？需要注意些什么

1、首先RS485接口的概念是什么？

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)是一種電氣特性的標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)由電信行業(yè)協(xié)會(huì)和電子工業(yè)聯(lián)盟定義。使用該標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)能在遠(yuǎn)距離條件下以及電子噪聲大的環(huán)境下有效傳輸信號(hào)。RS-485使得廉價(jià)本地網(wǎng)絡(luò)以及多支路通信鏈路的配置成為可能。

RS485有兩線(xiàn)制和四線(xiàn)制兩種接線(xiàn)，四線(xiàn)制只能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信方式，現(xiàn)很少采用，現(xiàn)在多采用的是兩線(xiàn)制接線(xiàn)方式。

在弱電工程中，RS485通信一般采用的是主從通信方式，即一個(gè)主機(jī)帶多個(gè)從機(jī)。

深入的了解RS485的話(huà)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)里面的知識(shí)確實(shí)有很多，那么我們就選擇一些平時(shí)在弱電中會(huì)考慮到的問(wèn)題供大家了解學(xué)習(xí)。

2、RS-485電氣規(guī)定

由于RS-485是從RS-422基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，所以RS-485許多電氣規(guī)定與RS-422相仿。如都采用平衡傳輸方式、都需要在傳輸線(xiàn)上接終接電阻等。RS-485可以采用二線(xiàn)與四線(xiàn)方式，二線(xiàn)制可實(shí)現(xiàn)真正的多點(diǎn)雙向通信。

RS-485與RS-422的不同還在于其共模輸出電壓是不同的，RS-485是-7V至+12V之間，而RS-422在-7V至+7V之間，RS-485接收器最小輸入阻抗為12k劍鳵S-422是4k健；舊峽梢運(yùn)礡S-485滿(mǎn)足所有RS-422的規(guī)范，所以RS-485的驅(qū)動(dòng)器可以用在RS-422網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用。

RS-485需要2個(gè)終接電阻，其阻值要求等于傳輸電纜的特性阻抗。在矩距離傳輸時(shí)可不需終接電阻，即一般在300米以下不需終接電阻。終接電阻接在傳輸總線(xiàn)的兩端。

3、RS-422與RS-485的網(wǎng)絡(luò)安裝注意要點(diǎn)

RS-422可支持10個(gè)節(jié)點(diǎn)，RS-485支持32個(gè)節(jié)點(diǎn)，因此多節(jié)點(diǎn)構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟话悴捎媒K端匹配的總線(xiàn)型結(jié)構(gòu)，不支持環(huán)形或星形網(wǎng)絡(luò)。在構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)時(shí)，應(yīng)注意如下幾點(diǎn)：

1．采用一條雙絞線(xiàn)電纜作總線(xiàn)，將各個(gè)節(jié)點(diǎn)串接起來(lái)，從總線(xiàn)到每個(gè)節(jié)點(diǎn)的引出線(xiàn)長(zhǎng)度應(yīng)盡量短，以便使引出線(xiàn)中的反射信號(hào)對(duì)總線(xiàn)信號(hào)的影響最低。

2．應(yīng)注意總線(xiàn)特性阻抗的連續(xù)性，在阻抗不連續(xù)點(diǎn)就會(huì)發(fā)生信號(hào)的反射。下列幾種情況易產(chǎn)生這種不連續(xù)性：總線(xiàn)的不同區(qū)段采用了不同電纜，或某一段總線(xiàn)上有過(guò)多收發(fā)器緊靠在一起安裝，再者是過(guò)長(zhǎng)的分支線(xiàn)引出到總線(xiàn)。

總之，應(yīng)該提供一條單一、連續(xù)的信號(hào)通道作為總線(xiàn)。

4、采用RS485接口時(shí)，傳輸電纜的長(zhǎng)度如何考慮？

答：在使用RS485接口時(shí)，對(duì)于特定的傳輸線(xiàn)經(jīng)，從發(fā)生器到負(fù)載其數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸所允許的最大電纜長(zhǎng)度是數(shù)據(jù)信號(hào)速率的函數(shù)，這個(gè)長(zhǎng)度數(shù)據(jù)主要是受信號(hào)失真及噪聲等影響所限制。下圖所示的最大電纜長(zhǎng)度與信號(hào)速率的關(guān)系曲線(xiàn)是使用24AWG銅芯雙絞電話(huà)電纜（線(xiàn)徑為0.51mm），線(xiàn)間旁路電容為52.5PF/M，終端負(fù)載電阻為100歐時(shí)所得出。

當(dāng)數(shù)據(jù)信號(hào)速率降低到90Kbit/S以下時(shí)，假定最大允許的信號(hào)損失為6dBV時(shí)，則電纜長(zhǎng)度被限制在1200M。實(shí)際上，圖中的曲線(xiàn)是很保守的，在實(shí)用時(shí)是完全可以取得比它大的電纜長(zhǎng)度。

當(dāng)使用不同線(xiàn)徑的電纜。則取得的最大電纜長(zhǎng)度是不相同的。例如：當(dāng)數(shù)據(jù)信號(hào)速率為600Kbit/S時(shí)，采用24AWG電纜，由圖可知最大電纜長(zhǎng)度是200m，若采用19AWG電纜（線(xiàn)徑為0。91mm）則電纜長(zhǎng)度將可以大于200m；若采用28AWG電纜（線(xiàn)徑為0。32mm）則電纜長(zhǎng)度只能小于200m。

5、如何實(shí)現(xiàn)RS-485的多點(diǎn)通訊？

答：RS-485總線(xiàn)上任何時(shí)候只能有一發(fā)送器發(fā)送。半雙工方式，主從只能一個(gè)發(fā)。全雙工方式，主站總可發(fā)送，從站只能有一個(gè)發(fā)送。（靠和DE控制）

6、RS-485接口通訊時(shí)，在什么條件下需要采用終端匹配？電阻值如何確定？如何配置終端匹配電阻？

答：在長(zhǎng)線(xiàn)信號(hào)傳輸時(shí)，一般為了避免信號(hào)的反射和回波，需要在接收端接入終端匹配電阻。其終端匹配電阻值取決于電纜的阻抗特性，與電纜的長(zhǎng)度無(wú)關(guān)。

RS-485一般采用雙絞線(xiàn)（屏蔽或非屏蔽）連接，終端電阻一般介于100至140Ω之間，典型值為120Ω。在實(shí)際配置時(shí)，在電纜的兩個(gè)終端節(jié)點(diǎn)上，即最近端和最遠(yuǎn)端，各接入一個(gè)終端電阻，而處于中間部分的節(jié)點(diǎn)則不能接入終端電阻，否則將導(dǎo)致通訊出錯(cuò)。

7、RS-485接口為何在停止通信時(shí)接收器仍有數(shù)據(jù)輸出？

答：由于RS-485在發(fā)送數(shù)據(jù)完成后，要求所有的發(fā)送使能控制信號(hào)關(guān)閉且保持接收使能有效，此時(shí)，總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)入高阻狀態(tài)且接收器能夠監(jiān)測(cè)總線(xiàn)上是否有新的通信數(shù)據(jù)。

由于此時(shí)總線(xiàn)處于無(wú)源驅(qū)動(dòng)狀態(tài)（若總線(xiàn)有終端匹配電阻時(shí)，A和B線(xiàn)的差分電平為0，接收器的輸出不確定，且對(duì)AB線(xiàn)上的差分信號(hào)的變化很敏感；若無(wú)終端匹配，則總線(xiàn)處于高阻態(tài)，接收器的輸出不確定）,容易受到外界的噪聲干擾。當(dāng)噪聲電壓超過(guò)輸入信號(hào)門(mén)限時(shí)（典型值±200mV），接收器將輸出數(shù)據(jù)，導(dǎo)致對(duì)應(yīng)的UART接收無(wú)效的數(shù)據(jù)，使緊接著的正常通訊出錯(cuò)；另外一種情況可能發(fā)生在打開(kāi)/關(guān)閉發(fā)送使能控制的瞬間，使接收器輸出信號(hào)，也會(huì)導(dǎo)致UART錯(cuò)誤地接收。解決方法：

1）在通訊總線(xiàn)上采用同相輸入端上拉（A線(xiàn)）、反相輸入端下拉（B線(xiàn)）的方法對(duì)總線(xiàn)進(jìn)行鉗位，保證接收器輸出為固定的"1"電平；2）采用內(nèi)置防故障模式的MAX308x系列的接口產(chǎn)品替換該接口電路；3）通過(guò)軟件方式消除，即在通信數(shù)據(jù)包內(nèi)增加2-5個(gè)起始同步字節(jié)，只有在滿(mǎn)足同步頭后才開(kāi)始真正的數(shù)據(jù)通訊。

8、RS-485在通訊電纜中的信號(hào)衰減

第二個(gè)影響信號(hào)傳輸?shù)囊蛩厥切盘?hào)在電纜的傳輸過(guò)程中衰減。一條傳輸電纜可以把它看出由分布電容、分布電感和電阻聯(lián)合組成的等效電路。

電纜的分布電容C主要是由雙絞線(xiàn)的兩條平行導(dǎo)線(xiàn)產(chǎn)生。導(dǎo)線(xiàn)的電阻在這里對(duì)信號(hào)的影響很小，可以忽略不計(jì)。

9、分布電容對(duì)RS-485總線(xiàn)傳輸性能的影響

電纜的分布電容主是由雙絞線(xiàn)的兩條平行導(dǎo)線(xiàn)產(chǎn)生。另外，導(dǎo)線(xiàn)和地之間也存在分布電容，雖然很小，但在分析時(shí)也不能忽視。分布電容對(duì)總線(xiàn)傳輸性能的影響，主要是因?yàn)榭偩€(xiàn)上傳輸?shù)氖腔ㄐ盘?hào)，信號(hào)的表達(dá)方式只有"1"和"0"。在特殊的字節(jié)中，例如0x01，信號(hào)"0"使得分布電容有足夠的充電時(shí)間，而信號(hào)"1"到來(lái)時(shí)，由于分布電容中的電荷，來(lái)不及放電，(Vin+)-(Vin-)-還大于200mV，結(jié)果使接愛(ài)誤認(rèn)為是"0"，而最終導(dǎo)致CRC校驗(yàn)錯(cuò)誤，整個(gè)數(shù)據(jù)幀傳輸錯(cuò)誤。

由于總線(xiàn)上分布影響，導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤，從而使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)性能降低。解決這個(gè)問(wèn)題有兩種方法：

（1）降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟ㄌ芈剩?/p>

（2）使用分布電容小的電纜，提高傳輸線(xiàn)的質(zhì)量。

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