RS-485总线布线规则及方法.pdf

总线布线规则及方法 王德宪 冯俊杰 东风汽车有限公司计量测试中心 【摘要】 本文阐述了 双向串行总线的特点、 总线在实际应用中的布线规则、 拓扑结构和匹配电阻的连 接方法 可供有关技术人员在 总线设计和施工时做参考 【关键词】 总线 规则 方法 . : . : 引 言 在工业测控和数据采集系统的数据通信中 需要利用计 算机通过串行接口与测控网中的设备进行数据或命令传输 截止到目前为止 被广泛应用的串行通信接口有 、 / 等 是最早的串行接口 应用于低波特率的串行通 信 采取的是单端不平衡传输方式 其收发端的数 据信号都是相对于地信号的 所以共模抑制能力差 再加上 双绞线分布电容的影响 其最大传输距离仅为 最高传 输速率只有 / ( / ) 并且只支持点对点 通信 为克服 串口的通信距离短、 波特率低的缺点 后来推出了 / 接口标准 (以下简称 总线) 由于 总线的先进性 很快在工业测控等领域得到了广泛 地应用 总线的特点 总线采用了平衡发送和差分接收接口标准 在发送 端将串行口的 电平信号转换成差分信号由 、 两线输 出 经过双绞线传输到接收端后 再将差分信号还原成 电平信号 因此具有极强的抗共模干扰能力 加之总线收发 器灵敏度很高 可以检测到低至 的电压 故传输信 号经过千米以上的衰减后都可以完好恢复 在 / 的 传输速率下 通信距离可以达到 左右 如果通信距 离较短 其最大传输速率可达 / 如果需传输更长的 距离 需要增加 中继器 采用半双工工作方式 支持多点数据通信 总线网络拓扑一般采用终端匹 配的总线型结构 即采用一条总线将各个节点串接起来 不 支持环形或星型网络 如果需要使用星型结构 就必须使用 中继器或者 集线器 / 总线一般最大支持 个节点 如果使用特制的 芯片 可以达到 个节点 或更多 总线布线规则 为了避免数据传输错误 在 总线的布线设计和施工 中 应特别注意以下几点: ) 由于 总线传送的是一对差分信号 网络上 各设备之间的数据传输线最好采用外加屏蔽层的双绞线 屏 蔽层应在一个点可靠接地 ) 在工业现场应用中 如果现场干扰源非常复杂 各 节点之间可能存在很高的共模电压 虽然 接口使用的是 差分传输方式 具有抗共模干扰能力 但是当共模电压大于 或者小于 时 就超过了 接收器的极限接收 电压 接收器将无法工作 甚至可能烧毁芯片和设备 此 时 应在 总线网络中使用 光隔离中继器 从而消除 共模电压的影响 ) 随着传输距离的延长 总线网络上会产生回波 反射信号 如果 总线的传输距离超过 建议在 网络的开始端和结束端并接 电阻 ) 一般应采用手牵手的总线拓扑结构 最好不要采用 星型拓扑结构 否则会产生反射信号 影响通信质量 要尽 量减少节点设备与主干线路之间的距离 如果在实际应用中 必须距离较远 应使用 中继器接出一个 总线的分 支 如果实际应用中一定要使用星型拓扑结构 则必须使用 集线器 ) 必须重视 总线的负载能力 影响负载能力的因 素有: 接在主计算机串口的 转换器的供电能力 通讯距 离 数据线材的品质 波特率等 无源型的 转换器是从计算机的串口窃电 供电力较 差 带负载能力不足 如果 网络上的设备比较多 应使 用带电源的 转换器 选用好的 专用通讯线缆 尽可 能使用低的波特率 使用 中继器或者 集线器 都可 中国汽车工程学会年会论文集 以提高 总线的负载能力 总线布线方法 在 总线的简单应用中 一般采用总线型的拓扑结构 布线方式 但是在比较复杂的系统中 总线型拓扑结构的布 线施工不但非常繁琐 而且还浪费了大量的连线 灵活利用 集线器或 中继器 可以将总线型的拓扑结构连接成 星形或树型的拓扑结构 大大的方便了前期施工和后期的维 修工作 图 总线星形拓扑结构 图 总线树型拓扑结构 电阻的连接方法 在 总线的实际应用中 当传输距离超过一定的长度 时 总线的抗干扰能力就会出现下降 在这种情况下 就要 在 总线的首尾两端接入 欧姆的终端匹配电阻 以保 证 总线的稳定性 终端匹配电阻的正确接法是在 总线的首端的设备的 出口和末端的设备的入口上各接一个 欧姆的终端电阻 该电阻并接在 总线的正负两线之间 如图 图