發(fā)布時(shí)間：2009-12-04 20:53:00 閱讀次數(shù)：2002
RS485是一個(gè)電氣接口規(guī)范，它只規(guī)定了平衡驅(qū)動(dòng)器和接收器的電特性，而沒有規(guī)定接插件、傳輸電纜和通信協(xié)議。RS485標(biāo)準(zhǔn)定義了一個(gè)基于單對(duì)平衡線的多點(diǎn)、雙向（半雙工）通信鏈路，是一種極為經(jīng)濟(jì)、并具有相當(dāng)高噪聲抑制、傳輸速率、傳輸距離和寬共模范圍的通信平臺(tái)。
RS485的主要特點(diǎn)
●平衡傳輸；
● 多點(diǎn)通信；
● 驅(qū)動(dòng)器輸出電壓（帶載）：≥1.5V；
● 接收器輸入門限：±200MV；
● 7V至+12V總線共模范圍；
● 最大輸入電流：1.0MA/-0.8MA(12VIN/7VIN)；
● 最大總線負(fù)載：32個(gè)單位負(fù)載(UL)；
● 最大傳輸速率：10MBPS；
● 最大電纜長(zhǎng)度：4000英尺。
RS485的網(wǎng)絡(luò)配置
RS485支持半雙工或全雙工模式，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟话悴捎媒K端匹配的總線型結(jié)構(gòu)，不支持環(huán)形或星型網(wǎng)絡(luò)。最好采用一條總線將各個(gè)節(jié)點(diǎn)串接起來(lái)，從總線到每個(gè)節(jié)點(diǎn)的引出線長(zhǎng)度應(yīng)盡量短，以便使引出線中的反射信號(hào)對(duì)總線信號(hào)的影響最低。但隨著通信距離的延長(zhǎng)或通信速率的提高，其不良影響會(huì)越來(lái)越嚴(yán)重，主要原因是信號(hào)在各支路末端反射后與原信號(hào)疊加，造成信號(hào)質(zhì)量下降。除此之外還應(yīng)注意總線特性阻抗的連續(xù)性，在阻抗不連續(xù)點(diǎn)也會(huì)發(fā)生信號(hào)的反射。例如，總線的不同區(qū)段采用不同電纜、接頭不緊密、某一段總線上有過(guò)多收發(fā)器緊靠在一起安裝、或者是有過(guò)長(zhǎng)分支線引出總線時(shí)都會(huì)出現(xiàn)阻抗不連續(xù)點(diǎn)。總之，應(yīng)該提供一條單一、連續(xù)的信號(hào)通道作為總線。
有關(guān)總線上允許連接的收發(fā)器數(shù)（即終端數(shù)量，如消費(fèi)機(jī)等）標(biāo)準(zhǔn)并沒有做出規(guī)定，但規(guī)定了最大總線負(fù)載為32個(gè)單位負(fù)載（UL）。每單位負(fù)載的最大輸入電流為1.0MA/-0.8MA，相當(dāng)于約12KΩ。為了擴(kuò)展總線節(jié)點(diǎn)數(shù)，器件生產(chǎn)廠商增大收發(fā)器輸入電阻。例如MAX487，MAX1487的輸入電阻增加至48 KΩ以上（1/4UL），節(jié)點(diǎn)數(shù)就可增加至128個(gè)，96 KΩ輸入電阻的MAX1483允許節(jié)點(diǎn)數(shù)可到256個(gè)。我公司產(chǎn)品全部配置MAX487或MAX1487，即允許一條總線的最大負(fù)載為128個(gè)節(jié)點(diǎn)。
RS485的總線匹配
是否對(duì)RS485總線進(jìn)行終端匹配取決于數(shù)據(jù)傳輸速率、電纜長(zhǎng)度及信號(hào)轉(zhuǎn)換速率。UART是在每個(gè)數(shù)據(jù)位的中點(diǎn)采樣數(shù)據(jù)的，只要反射信號(hào)在開始采樣時(shí)衰減到足夠低就可以不考慮匹配。有一條經(jīng)驗(yàn)性的準(zhǔn)則可以用來(lái)判斷在什么樣的數(shù)據(jù)速率和電纜長(zhǎng)度時(shí)需要進(jìn)行匹配；當(dāng)信號(hào)的轉(zhuǎn)換時(shí)間（上升或下降時(shí)間）超過(guò)電信號(hào)沿總線單向傳輸所需時(shí)間的3倍以上時(shí)就可以不加匹配。例如具有限斜率特性的RS485接口MAX483輸出信號(hào)的上升或下降時(shí)間最小為250NS，典型雙絞線上的信號(hào)傳輸速率約為0.2M/NS（24AWG PVC電纜），那么只要數(shù)據(jù)速率在250KBPS以內(nèi)、電纜長(zhǎng)度不超過(guò)16米，采用MAX483作為RS485接口時(shí)就可以不加終端匹配。
當(dāng)考慮終端匹配時(shí)，有多種匹配方案可以選擇。最簡(jiǎn)單的就是在總線兩端各接一只阻值等于電纜特性阻抗的電阻。大多數(shù)雙絞線特性阻抗大約在100Ω至120Ω之間。這種匹配方法簡(jiǎn)單有效，但有一個(gè)缺點(diǎn)，匹配電阻要消耗較大電流，對(duì)于功耗電量限制比較嚴(yán)格的系統(tǒng)不太適合。另外一種比較省電的匹配方案是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(gè)難點(diǎn)，需要在功耗和匹配質(zhì)量間進(jìn)行折中。除上述兩種外，還有一種采用二極管的匹配方案。這種方案雖未實(shí)現(xiàn)真正的“匹配”，但它利用二極管的鉗位作用迅速削弱反射信號(hào)，達(dá)到改善信號(hào)質(zhì)量的目的，節(jié)能效果顯著。
RS232的不足之處
由于RS232接口標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)較早，難免有不足之處，主要有以下幾點(diǎn)：
●接口的信號(hào)電平值較高，易損壞接口電路的芯片，又因?yàn)榕cTTL 電平不兼容故需使用電平轉(zhuǎn)換電路方能與TTL電路連接。
● 傳輸速率較低，在異步傳輸時(shí)，波特率為20Kbps。
●接口使用一根信號(hào)線和一根信號(hào)返回線而構(gòu)成共地的傳輸形式，這種共地傳輸容易產(chǎn)生共模干擾，所以抗噪聲干擾性弱。
● 傳輸距離有限，最大傳輸距離標(biāo)準(zhǔn)值為50英尺，實(shí)際上也只能用在15米左右。
● RS232接口在總線上只允許連接1個(gè)收發(fā)器，即單站能力。
RS485方式下傳輸電纜的長(zhǎng)度
在使用RS485接口時(shí)，對(duì)于特定的傳輸線經(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（如電磁干擾）等影響所限制。最大電纜長(zhǎng)度與信號(hào)速率的關(guān)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(fù)載電阻為100歐時(shí)所得出。(曲線引自GB11014-89附錄A)。通常講電纜長(zhǎng)度被限制在1200M是當(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)。實(shí)際上，該數(shù)據(jù)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，最大電纜長(zhǎng)度是200m，若采用19AWG電纜(線徑為0.91mm)則電纜長(zhǎng)度將可以大于200m；若采用28AWG 電纜(線徑為0.32mm)則電纜長(zhǎng)度只能小于200m。
RS485通信線走線方式(如圖)
即繞著布線，把所有的點(diǎn)全部串起來(lái)，而不是分開走。
RS485的一些問(wèn)題解答
1．RS485總線應(yīng)采用什么樣的通訊線？
必須采用國(guó)際上通行的屏蔽雙絞線；并且采用雙絞的那一對(duì)線來(lái)做通訊線。采用屏蔽雙絞線有助于減少和消除兩根RS485通信線之間產(chǎn)生的分布電容以及來(lái)自于通訊線周圍產(chǎn)生的共模干擾。工程商大都習(xí)慣采用5類網(wǎng)線或超5類網(wǎng)線作為RS485通信線，這是錯(cuò)誤的。這是因?yàn)椋?span>
（1）普通網(wǎng)線沒有屏蔽層，不能防止共模干擾。
（2）網(wǎng)線只有0.2mm平方，線徑太細(xì)，會(huì)導(dǎo)致傳輸距離降低和可掛接的設(shè)備減少。
（3）網(wǎng)絡(luò)線為單股的銅線，相比多芯線而言容易斷裂。
2．RS485總線上設(shè)備到設(shè)備之間可以有接點(diǎn)嗎？
在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，使用同一種電纜，盡量減少線路中的接點(diǎn)。接點(diǎn)處確保焊接良好，包扎緊密，避免松動(dòng)和氧化。保證一條單一的、連續(xù)的信號(hào)通道作為總線。
3．為什么RS485總線要采用總線型結(jié)構(gòu)，而不能采用星形結(jié)構(gòu)？
星形結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生反射信號(hào)，從而影響到RS485通信。總線到每個(gè)終端設(shè)備的分支線長(zhǎng)度應(yīng)盡量短，一般不要超出2米。分支線如果沒有接終端，會(huì)有反射信號(hào)，對(duì)通訊產(chǎn)生較強(qiáng)的干擾，應(yīng)將其去掉。
4．什么情況下在RS485總線上要增加終端電阻？
一般情況下不需要增加終端電阻，只有在RS485通信距離超過(guò)300米的情況下，且使用效果明顯的情況下，要在RS485通訊的開始端和結(jié)束端增加終端電阻。在實(shí)際布線中也需要進(jìn)行嘗試才能知道效果。
5．怎么為RS485總線選擇終端匹配？
當(dāng)必須考慮終端匹配時(shí)，有多種方案可以選擇。最簡(jiǎn)單的就是在總線兩端各接一只阻值等于電纜特性阻抗的電阻。大多數(shù)雙絞線特性阻抗大約在100Ω至120Ω之間。這種匹配方法簡(jiǎn)單有效，但匹配電阻要消耗較大電流，對(duì)于功耗電量限制比較嚴(yán)格的系統(tǒng)不太適合。還有一種采用二極管的匹配方案。這種方案雖未實(shí)現(xiàn)真正的“匹配”，但它利用二極管的鉗位作用迅速削弱反射信號(hào)，達(dá)到改善信號(hào)質(zhì)量的目的，節(jié)能效果顯著。
6．為什么線路要做接地？
RS485收發(fā)器在規(guī)定的共模電壓-7V至+12V之間時(shí)，才能正常工作。如果超出此范圍會(huì)影響通訊，嚴(yán)重的會(huì)損壞通訊接口。共模干擾會(huì)增大上述共模電壓。消除共模干擾的有效手段之一是將RS485通訊線的屏蔽層用作地線，將機(jī)具、電腦等網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備地連接在一起，并由一點(diǎn)可靠地接入大地。
7．為什么線路會(huì)時(shí)通時(shí)不通？
（1）首先檢查485+與485-有無(wú)短路。
▲測(cè)試485+與485-有無(wú)短路時(shí)，由于線路間的電容效應(yīng)，所以應(yīng)交換萬(wàn)用表表筆測(cè)試，交換表筆量出都通路的話可以認(rèn)定線路短路。
▲查找短路點(diǎn)：通常短路點(diǎn)為線易受外力作用的地方。如九針頭的接頭易受到人力拉扯，線路接頭地方受腐蝕、震動(dòng)或風(fēng)力影響使其短路等。可用人為截?cái)嗑€路的方法分段查找。
（2）其次在沒有短路情況下查找線路干擾源。
▲干擾源多為總線附近有強(qiáng)電線或大功率設(shè)備的啟動(dòng)與停止（如發(fā)電機(jī)/移動(dòng)通訊用直放站等）。
▲地電壓差干擾：可參考前面的問(wèn)題。通常情況下，可用一條線將設(shè)備與RS485轉(zhuǎn)換器的電源地強(qiáng)行連接，中間加限流電阻，使之GND值等同。
（3）首次安裝系統(tǒng)時(shí)整條線路不通，則：
▲檢查485+與485-對(duì)應(yīng)設(shè)備的線有沒正確連接；軟件中設(shè)定的端口與實(shí)際使用的端口是否對(duì)應(yīng)；軟件中設(shè)定的波特率與硬件實(shí)際選用的波特率是否對(duì)應(yīng)（軟件更新一次波特率要重新啟動(dòng)一次）。
▲選定的端口資源是否被其他設(shè)備或應(yīng)用軟件占用，如未關(guān)閉讀寫器端口即進(jìn)行通訊。
▲軟件中的設(shè)備地址與硬件的地址是否對(duì)應(yīng)。
▲如在計(jì)算機(jī)客戶端進(jìn)行測(cè)試，那么在服務(wù)器上產(chǎn)生的通訊密鑰文件（Licensecard.dat）是否正確拷貝的客戶端相應(yīng)的目錄下。
▲有源轉(zhuǎn)換器所使用的電源是否正確。
（4）如果是系統(tǒng)使用過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題，則：
▲確認(rèn)在線路沒有短路且正確連接情況下，用其他的串口設(shè)備（如串口鼠標(biāo)等）先測(cè)試串口是否正常，常見為擴(kuò)展串口的軟件沒有啟動(dòng)或丟失（可重新安裝驅(qū)動(dòng)軟件）；計(jì)算機(jī)主板的串口控制IC擊穿；操作系統(tǒng)自帶的串口驅(qū)動(dòng)丟失（可通過(guò)卸載、掃描重新驅(qū)動(dòng)）。
▲如串口正常的情況下，更換相同型號(hào)并已確認(rèn)是正常的轉(zhuǎn)換器測(cè)試通訊；另做一條通訊短線替換原有總線，將設(shè)備近距離通訊以便排除設(shè)備通訊芯片被擊穿（如果是該種情況可能為雷電或強(qiáng)干擾所致）。
▲以上都不能排除，那么也可能是軟件的文件損壞，有條件的話可用確認(rèn)正常的筆記本。拷貝用戶的軟件來(lái)測(cè)試通訊，以便快速查找出原因。
8．什么叫共模干擾和差模干擾？如何消除線上的干擾？
以上都是我們通常所說(shuō)的信號(hào)干擾。RS485通信線由兩根雙絞的線組成，它是通過(guò)兩根通信線之間的電壓差的方式來(lái)傳遞信號(hào)，因此稱之為差分電壓傳輸。差模干擾在兩根信號(hào)線之間傳輸，屬于對(duì)稱性干擾。消除差模干擾的方法是在電路中增加一個(gè)匹配終端（也可能是電阻），并采用雙絞線。共模干擾是在信號(hào)線與地之間傳輸，屬于非對(duì)稱性干擾。消除共模干擾的方法包括：
1）采用屏蔽雙絞線并有效接地；
2）強(qiáng)電場(chǎng)的地方還要考慮采用鍍鋅管屏蔽；
3）布線時(shí)遠(yuǎn)離高壓線，更不能將高壓電源線和信號(hào)線捆在一起走線；
4）采用線性穩(wěn)壓電源或高品質(zhì)的開關(guān)電源(紋波干擾小于50mV)。
9．如何延長(zhǎng)RS485的通訊距離?
RS485網(wǎng)絡(luò)的規(guī)范之一是1.2公里長(zhǎng)度，32個(gè)節(jié)點(diǎn)數(shù)。如果超出了這個(gè)限制，那么必須采用RS485信號(hào)放大器（中繼器）或RS485集線器來(lái)拓展網(wǎng)絡(luò)距離或節(jié)點(diǎn)數(shù)。利用RS485信號(hào)放大器（中繼器）或RS485集線器，可以將一個(gè)大型RS485網(wǎng)絡(luò)分隔成若干個(gè)網(wǎng)段。RS485信號(hào)放大器（中繼器）或RS485集線器就如同RS485網(wǎng)段之間連接的“橋梁”。當(dāng)然每個(gè)網(wǎng)段還是遵循上面的RS485規(guī)范，即1.2公里長(zhǎng)度，32個(gè)節(jié)點(diǎn)數(shù)。利用RS485中繼器延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)距離圖示：
利用RS485中繼器解決RS485分叉問(wèn)題，如圖所示：
