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RS485通讯基础知识 任永涛2010 07 22 RS485通讯基础知识 威海北洋电气集团股份有限公司 一 串行通讯简介 二 RS 485通讯的特点 三 RS 485标准的电平特性 四 RS 485网络的实现方式 五 RS 485网络的工程施工 六 RS 485接口电路的器件选型 七 RS 485接口典型电路简介 威海北洋电气集团股份有限公司 一 串行通讯简介 1 串行通讯的基本概念 数据通信的基本方式可分为并行通信与串行通信两种 并行通信 传输方式 利用多条数据传输线将一个数据的各位同时传送 特点 各数据位同时传送 传送速度快 效率高 但有多少数据位就需多少根数据线 因此传送成本高 且只适用于近距离 相距数米 的通讯 串行通信 传输方式 利用一条传输线将数据一位位地顺序传送 特点 数据位传送 传按位顺序进行 最少只需一根传输线即可完成 成本低但送速度慢 串行通讯的距离可以从几米到几千米 威海北洋电气集团股份有限公司 一 串行通讯简介 威海北洋电气集团股份有限公司 一 串行通讯简介 2 串行通讯的数据传输方向 根据信息的传送方向 串行通讯可以进一步分为单工 半双工和全双工三种 单工 信息只能单向传送 半双工 信息能双向传送但不能同时双向传送 全双工 信息能够同时双向传送 RS485通讯基础知识 威海北洋电气集团股份有限公司 一 串行通讯简介 二 RS 485通讯的特点 三 RS 485标准的电平特性 四 RS 485网络的实现方式 五 RS 485网络的工程施工 六 RS 485接口电路的器件选型 七 RS 485接口典型电路简介 威海北洋电气集团股份有限公司 二 RS485通讯的特点 1 RS485通讯标准的由来 1969年 电子工业协会 EIA 制订并发布了RS232串行数据接口标准 并命名为EIA 232 E RS 422由RS 232发展而来 它弥补了RS 232通信距离短 速率低等缺点 全名为TIA EIA 422 A标准 1983年 电子工业协会 EIA 在RS 422基础上制定了RS 485标准 后命名为TIA EIA 485 A标准 注 由于EIA提出的建议标准都是以 RS 作为前缀 所以在通讯工业领域 仍然习惯将上述标准以RS作前缀称谓 二 RS485通讯的特点 2 与RS 232 RS 422相比 RS 485的特点 威海北洋电气集团股份有限公司 RS485通讯基础知识 威海北洋电气集团股份有限公司 一 串行通讯简介 二 RS 485通讯的特点 三 RS 485标准的电平特性 四 RS 485网络的实现方式 五 RS 485网络的工程施工 六 RS 485接口电路的器件选型 七 RS 485接口典型电路简介 三 RS485标准的电平特性 1 最大驱动输出电平 7V VAB 12V2 发送端AB间的电压差VAB 2 6V逻辑 1 2 6V逻辑 0 A B 威海北洋电气集团股份有限公司 接收端AB间的电压差VAB 200mv逻辑 1 200mv逻辑 0 三 RS485标准的电平特性 威海北洋电气集团股份有限公司 RS485通讯基础知识 威海北洋电气集团股份有限公司 一 串行通讯简介 二 RS 485通讯的特点 三 RS 485标准的电平特性 四 RS 485网络的实现方式 五 RS 485网络的工程施工 六 RS 485接口电路的器件选型 七 RS 485接口典型电路简介 四 RS 485网络的实现方式 1 RS 485网络的拓扑结构网络拓扑结构种类 威海北洋电气集团股份有限公司 星型结构 环型结构 总线结构 分布式结构 树型结构 网状结构 蜂窝状结构等 RS 485一般采用 带有终端匹配的总线型结构 也称 手拉手 方式 2 RS 485网络的线材选择RS 485网络采用 屏蔽双绞线 STP 组网双绞线的优点 抗干扰能力强图中Is为干扰源 I11 I12 I21 I22为干扰电流 则总干扰电流I I21 I22 I11 I12 由于两段线路的条件相同 所以 总干扰电流I 0 所以只要设置合理的绞距 就能达到消除干扰的目的 四 RS 485网络的实现方式 威海北洋电气集团股份有限公司 四 RS 485网络的实现方式 威海北洋电气集团股份有限公司 3 RS 485终端电阻的选择 什么是终端电阻 在线型网络两端 相距最远的两个通信端口上 并联在一对通信线上的电阻 终端电阻作用 根据传输线理论 终端电阻可以吸收网络上的反射波 有效地增强信号强度 四 RS 485网络的实现方式 终端电阻的选择终端电阻要根据网络所使用的线缆种类的特性阻抗来确定 普通双绞线的特性阻抗为120 所以RS 485网络的终端电阻也选择120 在RS 485网络通讯距离较近 300m 时 一般不使用终端电阻特性阻抗 一根均匀电缆无限延伸 在发射端的在某一频率下的阻抗称为 特性阻抗 该参数是由诸如导体尺寸 导体间的距离以及电缆绝缘材料特性等物理参数决定的 威海北洋电气集团股份有限公司 四 RS 485网络的实现方式 4 RS 485偏置电阻的选择偏置电阻的作用 当总线空闲或开路时 利用偏置电阻将总线偏置在一个确定的状态 差分电压 200mV 这样即使线路中出现了比较小的反射信号或干扰 挂接在总线上的数据接收器也不会由于这些信号的到来而产生误动作偏置电阻的大小 电阻的典型值是1k 具体数值随电缆的电容变化而变化 威海北洋电气集团股份有限公司 四 RS 485网络的实现方式 另外 在RS 485总线上添加偏置电阻只是一种比较经典的方式 但它仍然不能解决总线短路时的问题 有些厂家将接收门限移到 200mV 50mV 可解决这个问题 例如Maxim公司的MAX3080系列RS 485接口 不仅省去了外部偏置电阻 而且解决了总线短路情况下的失效保护问题 威海北洋电气集团股份有限公司 RS485通讯基础知识 威海北洋电气集团股份有限公司 一 串行通讯简介 二 RS 485通讯的特点 三 RS 485标准的电平特性 四 RS 485网络的实现方式 五 RS 485网络的工程施工 六 RS 485接口电路的器件选型 七 RS 485接口典型电路简介 五 RS 485网络的工程施工 1 正确理解RS 485的几个概念 485总线的通讯距离可以达到1200米 威海北洋电气集团股份有限公司 通讯线材优质达标 波特率为9600bps 只负载一台485设备 所以通常485总线实际 稳定的通讯距离往往达不到1200米 如果负载485设备多 线材阻抗不合乎标准 线径过细 转换器品质不良 设备防雷保护复杂和波特率的提高等等因素都会降低通讯距离 五 RS 485网络的工程施工 485总线可以带32 或128 256 台设备进行通讯 一般485芯片负载能力有三个级别 32台 128台和256台 整个485网络由指标较低的芯片确定 由RS 485网络的通讯距离一样 理论上的标称往往实际上是达不到的 通讯距离越长 波特率越高 线径越细 线材质量越差 转换器品质越差 转换器电能供应不足 无源转换器 防雷保护越强 这些都会降低真实负载数量 威海北洋电气集团股份有限公司 五 RS 485网络的工程施工 485总线是一种最简单 最稳定 最成熟的工业总线结构 这种认识是不全面的 485总线是一种用于设备联网的 经济型的 传统的工业总线方式 其通讯质量需要根据施工经验进行调试和测试采可以得到保证 485总线虽然简单 但也必须严格按照安装施工规范进行布线 威海北洋电气集团股份有限公司 五 RS 485网络的工程施工 2 RS 485网络施工中的注意事项 485 和485 数据线一定要互为双绞 即使用双绞线 条件允许的话 RS 485网络可采用 多股屏蔽双绞线 多股是为了备用 屏蔽是为了便于出现特殊情况时调试 485总线一定要用手牵手式的总线结构 坚决避免星型连接和分叉连接 设备供电的交流电及机箱一定要真实接地 而且接地良好 以防止雷击 浪涌冲击等意外情况损坏485设备 为避免强电对其干扰 485总线应避免和强电走在一起 威海北洋电气集团股份有限公司 威海北洋电气集团股份有限公司 RS485通讯基础知识 威海北洋电气集团股份有限公司 一 串行通讯简介 二 RS 485通讯的特点 三 RS 485标准的电平特性 四 RS 485网络的实现方式 五 RS 485网络的工程施工 六 RS 485接口电路的器件选型 七 RS 485接口典型电路简介 六 RS 485接口电路的器件选型 1 常用的485芯片 威海北洋电气集团股份有限公司 MAXIM MAX483 MAX485 MAX487 MAX3080 MAX3089 TI SN65LBC184 SN75LBC184 SN75176 SN75276 SN75179 SN75180 2 应当着重了解485芯片的那些参数 节点数 每个RS 485接口芯片的驱动器能驱动多少个标准RS 485负载 六 RS 485接口电路的器件选型 数据传输方式 威海北洋电气集团股份有限公司 六 RS 485接口电路的器件选型 其它关键参数 威海北洋电气集团股份有限公司 RS485芯片 封装 工作电压 工作电流 VIH VIL VOH VOL ESD保护等级 工作温度等 参考文档 SN65LBC184D pdf RS485通讯基础知识 威海北洋电气集团股份有限公司 一 串行通讯简介 二 RS 485通讯的特点 三 RS 485标准的电平特性 四 RS 485网络的实现方式 五