RS-485电气规定、特点ppt课件

1、XXXXXXXXXXRS-485RS-485电气规定、特点电气规定、特点知识点知识点4: RS-4854: RS-485电气规定电气规定123RS-485RS-485采用平衡传输方式、需求在传输线上接终接电阻等。采用平衡传输方式、需求在传输线上接终接电阻等。 RS-485 RS-485可以采用二线与四线方式，四线制可实现真正可以采用二线与四线方式，四线制可实现真正的多点双向通讯。的多点双向通讯。RS-485RS-485总线，在要求通讯间隔为几十米总线，在要求通讯间隔为几十米到上千米时，广泛采用到上千米时，广泛采用RS-485 RS-485 串行总线规范。串行总线规范。 RS-485 RS-48

2、5采用平衡发送和差分接纳，因此具有抑制共模采用平衡发送和差分接纳，因此具有抑制共模干扰的才干。故传输信号能在千米以外得到恢复。干扰的才干。故传输信号能在千米以外得到恢复。4 RS-485 RS-485采用半双工任务方式，任何时候只能有一点处采用半双工任务方式，任何时候只能有一点处于发送形状，因此，发送电路须由使能信号加以控制。于发送形状，因此，发送电路须由使能信号加以控制。56 RS-485 RS-485用于多点互连时非常方便，可以省掉许多信号用于多点互连时非常方便，可以省掉许多信号线。运用线。运用RS-485 RS-485 可以联网构成分布式系统，其允许最多可以联网构成分布式系统，其允许最多

3、并联并联3232台驱动器和台驱动器和3232台接纳器。台接纳器。知识点知识点4: RS-4854: RS-485电气规定电气规定 RS-485 RS-485与与RS-422RS-422的不同还在于其共模输出电压是不同的不同还在于其共模输出电压是不同的，的，RS-485RS-485是是-7V-7V至至+12V+12V之间，而之间，而RS-422RS-422在在-7V-7V至至+7V+7V之间之间; ;RS-485RS-485满足一切满足一切RS-422RS-422的规范的规范7 RS-485 RS-485的驱动器可以用在的驱动器可以用在RS-422RS-422网络中运用。网络中运用。RS-485

4、RS-485与与RS-422RS-422一样，其最大传输间隔约为一样，其最大传输间隔约为12191219米，最大传输速米，最大传输速率为率为10Mbps10Mbps。平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在。平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在100100KbpsKbps速率以下，才能够运用规定最长的电缆长度。只需在速率以下，才能够运用规定最长的电缆长度。只需在很短的间隔下才干获得最高速率传输。普通很短的间隔下才干获得最高速率传输。普通100100米长双绞线米长双绞线最大传输速率仅为最大传输速率仅为1Mbps1Mbps。RS-485RS-485通讯模块的特点通讯模块的特点RS-485RS-485的

5、电气特性：逻辑的电气特性：逻辑“1“1以两线间的电压差以两线间的电压差+(26)+(26)表示；逻辑表示；逻辑“0“0以两线间的电压差为以两线间的电压差为-(26)V-(26)V表示。接口信表示。接口信号电平比号电平比RS-232-CRS-232-C降低了，就不易损坏接口电路的芯片，降低了，就不易损坏接口电路的芯片，且该电平与且该电平与TTLTTL电平兼容，可方便与电平兼容，可方便与TTL TTL 电路衔接。电路衔接。RS-485RS-485的数据最高传输速率为的数据最高传输速率为10Mbps 10Mbps 。RS-485RS-485接口是采用平衡驱动器和差分接纳器的接口是采用平衡驱动器和差分

6、接纳器的组合，抗共模干扰才干加强，即抗噪声干扰性好。组合，抗共模干扰才干加强，即抗噪声干扰性好。RS-485RS-485最大的通讯间隔约为最大的通讯间隔约为1219M1219M，最大传，最大传输速率为输速率为10Mb/S10Mb/S，传输速率与传输间隔成反比，传输速率与传输间隔成反比，在在100Kb/S100Kb/S的传输速率下，才可以到达最大的通的传输速率下，才可以到达最大的通信间隔，假设需传输更长的间隔，需求加信间隔，假设需传输更长的间隔，需求加485485中继器。中继器。RS-485RS-485总线普通最大支持总线普通最大支持3232个节点，个节点，假设运用特制的假设运用特制的48548

7、5芯片，可以到达芯片，可以到达128128个或个或者者256256个节点，最大的可以支持到个节点，最大的可以支持到400400个节点。个节点。RS-485RS-485的运用的运用 由于输入信号隔离电路和输出信号隔离电由于输入信号隔离电路和输出信号隔离电路可以使传送的信号更加稳定，传送进来路可以使传送的信号更加稳定，传送进来间隔更远，抗干扰才干更强，所以广泛的应间隔更远，抗干扰才干更强，所以广泛的应用于计算机网络中通讯，单片机通讯，楼宇用于计算机网络中通讯，单片机通讯，楼宇智能控制，机电一体化，电气自动化的信号智能控制，机电一体化，电气自动化的信号传输等工业领域的控制技术。传输等工业领域的控制技

8、术。1.1.信号在电缆中的衰减信号在电缆中的衰减传输电缆的特性阻抗、长度、及架传输电缆的特性阻抗、长度、及架构影响构影响RS-485RS-485数据传输。数据传输。电缆的分布电容和分布电容会降低信号的电缆的分布电容和分布电容会降低信号的边沿速度快速的信号切换时间，进而边沿速度快速的信号切换时间，进而降低噪音裕量，而分布电阻直接导致信号降低噪音裕量，而分布电阻直接导致信号电平的衰减。电平的衰减。 信号在电信号在电缆中的衰减缆中的衰减1.1.信号在电缆中的衰减信号在电缆中的衰减分布电容：分布电容：在充放电期间导致在充放电期间导致CRCCRC校验错误和整个数据帧传输错误校验错误和整个数据帧传输错误分

9、布电感：分布电感：对信号的衰减与传输速率有关，传输速率越大衰减越大对信号的衰减与传输速率有关，传输速率越大衰减越大处理方法：处理方法：在不降低传输速率的前提下，提高传输线的质量，运用分布在不降低传输速率的前提下，提高传输线的质量，运用分布电容小的电缆，在分布电容系数一定情况下，总线电缆的分电容小的电缆，在分布电容系数一定情况下，总线电缆的分布电容与其长度成正比，所以在实践运用中应选用分布电容布电容与其长度成正比，所以在实践运用中应选用分布电容系数小，长度适当的总线电缆。系数小，长度适当的总线电缆。2.2.信号反射的影响信号反射的影响保证信号的完好性，导致信号反射的要素主要有两种保证信号的完好性

10、，导致信号反射的要素主要有两种a.a.阻抗不延续阻抗不延续 所谓阻抗不延续是指信号在传输总线末端忽然遇到电缆阻抗很小甚所谓阻抗不延续是指信号在传输总线末端忽然遇到电缆阻抗很小甚至没有，信号在这个地方引起反射。至没有，信号在这个地方引起反射。 消除这种反射的方法是在电缆的末端跨接一个与电缆的特性阻抗同消除这种反射的方法是在电缆的末端跨接一个与电缆的特性阻抗同样大小的终端电阻，使电缆的阻抗延续。样大小的终端电阻，使电缆的阻抗延续。 实际上，在总线电缆的两端接上终端电阻后就不会再出现信号反射实际上，在总线电缆的两端接上终端电阻后就不会再出现信号反射景象，但是由于通讯速率等运用环境对总线电缆特性阻抗的

11、影响，使得景象，但是由于通讯速率等运用环境对总线电缆特性阻抗的影响，使得通讯过程中或多或少的信号反射还会存在，只不过这样小的反射已不会通讯过程中或多或少的信号反射还会存在，只不过这样小的反射已不会对系统呵斥影响。对系统呵斥影响。2.2.信号反射的影响信号反射的影响b.b.阻抗的不匹配阻抗的不匹配 引起信号反射的另外一个缘由是，数据收发器与总线电缆之间阻抗不引起信号反射的另外一个缘由是，数据收发器与总线电缆之间阻抗不匹配，呵斥当通讯线路处在空闲方式时，整个网络数据混乱。此时，我们匹配，呵斥当通讯线路处在空闲方式时，整个网络数据混乱。此时，我们可以在线路上引入偏置电阻，偏置电阻的详细衔接方法如以下

12、图所示。可以在线路上引入偏置电阻，偏置电阻的详细衔接方法如以下图所示。 它的作用是在线路进入空闲形状后，把总线上没有数据时空闲方式它的作用是在线路进入空闲形状后，把总线上没有数据时空闲方式的电平拉离的电平拉离0 0电平，这样一来，即使线路中出现了比较小的反射信号或干扰，电平，这样一来，即使线路中出现了比较小的反射信号或干扰，挂线在总线上的数据接纳器也不会由于这些信号的到来而产生误动作。挂线在总线上的数据接纳器也不会由于这些信号的到来而产生误动作。3.3.信号干扰信号干扰 共模干扰是共模干扰是 485 485 总线的主要干扰。在通总线的主要干扰。在通信控制领域，由于现场情况非常复杂，各个信控制领

13、域，由于现场情况非常复杂，各个节点之间存在很高的共模电压，虽然节点之间存在很高的共模电压，虽然 RS-485 RS-485 接口采用的差分传输方式具有一定的抗共模接口采用的差分传输方式具有一定的抗共模干扰才干，但当共模电压超越干扰才干，但当共模电压超越 RS-485 RS-485 接纳接纳器的极限接纳电压，即大于器的极限接纳电压，即大于+12 V+12 V或小于或小于7V7V时，时，接纳器就再也无法正常任务了，严重时甚至接纳器就再也无法正常任务了，严重时甚至会烧坏芯片和仪器设备。会烧坏芯片和仪器设备。线缆的双绞要求及抗干扰原理线缆的双绞要求及抗干扰原理 RS-485 RS-485的信号在传送出

14、去之前会先分解成正负对称的两条线的信号在传送出去之前会先分解成正负对称的两条线路即我们常说的路即我们常说的A A、B B信号线，当到达接纳端后，再将信号相信号线，当到达接纳端后，再将信号相减复原成原来的信号。减复原成原来的信号。 假设将原来的信号标注为假设将原来的信号标注为(DT)(DT)，而被分解后的信号分，而被分解后的信号分别标注为别标注为(D+)(D+)和和(D-)(D-)，那么原始信号与分解后的信号在由，那么原始信号与分解后的信号在由传输端传送出去时的运算关系如下：传输端传送出去时的运算关系如下： 线缆的双绞要求及抗干扰原理线缆的双绞要求及抗干扰原理(DT)=(D+) - (D-)(D

15、T)=(D+) - (D-)线缆的双绞要求及抗干扰原理线缆的双绞要求及抗干扰原理(DT)=(D+ Noise) - (D-)+ Noise(D+) - (D-) 同样地，接纳端在接纳到信号后，也按上式的关系将信号复同样地，接纳端在接纳到信号后，也按上式的关系将信号复原成原来的样子。假设此线路遭到干扰时，在两条传输线上的信原成原来的样子。假设此线路遭到干扰时，在两条传输线上的信号会分别成为号会分别成为D+D+Noise +Noise 和和D-D-+Noise, +Noise, 假设接纳端接纳假设接纳端接纳此信号，它必需按照一定的方式将其合成，合成的方程式如下：此信号，它必需按照一定的方式将其合成

16、，合成的方程式如下： 此方程与前一方程式的结果是一样的，此方程与前一方程式的结果是一样的，干扰信号被抵消。因此在干扰信号被抵消。因此在RS-485RS-485网络传输网络传输中要求两根信号线缆必需进展对绞，进一中要求两根信号线缆必需进展对绞，进一步降低信号的共模干扰。步降低信号的共模干扰。 阻抗匹配及手拉手方式要求通讯电缆中的信号反射阻抗匹配及手拉手方式要求通讯电缆中的信号反射 在通讯过程中，有两种情况会导致信号反射：阻抗在通讯过程中，有两种情况会导致信号反射：阻抗不延续和阻抗不匹配。阻抗不延续，信号在传输线末不延续和阻抗不匹配。阻抗不延续，信号在传输线末端忽然遇到电缆阻抗很小甚至没有，信号在

17、这个地方端忽然遇到电缆阻抗很小甚至没有，信号在这个地方就会引起反射，如图就会引起反射，如图1 1所示。这种信号反射的原理，与所示。这种信号反射的原理，与光从一种媒质进入另一种媒质要引起反射是类似的。光从一种媒质进入另一种媒质要引起反射是类似的。 消除这种反射的方法，就必需在电缆的末端跨接一个与电缆消除这种反射的方法，就必需在电缆的末端跨接一个与电缆的特性阻抗同样大小的终端电阻，使电缆的阻抗延续。由于的特性阻抗同样大小的终端电阻，使电缆的阻抗延续。由于信号在电缆上的传输是双向的，因此，在通讯电缆的另一端信号在电缆上的传输是双向的，因此，在通讯电缆的另一端可跨接一个同样大小的终端电阻，如图可跨接一

18、个同样大小的终端电阻，如图2 2所示。所示。020406080100120一月二月三月四月亚洲区欧洲区北美区从实际上分析，在传输电缆的末端只需跨接了与电缆特性阻从实际上分析，在传输电缆的末端只需跨接了与电缆特性阻抗相匹配的终端电阻，就再也不会出现信号反射景象。但是，抗相匹配的终端电阻，就再也不会出现信号反射景象。但是，在实现运用中，由于传输电缆的特性阻抗与通讯波特率等运在实现运用中，由于传输电缆的特性阻抗与通讯波特率等运用环境有关，特性阻抗不能够与终端电阻完全相等，因此或用环境有关，特性阻抗不能够与终端电阻完全相等，因此或多或少的信号反射还会存在。多或少的信号反射还会存在。 引起信号反射的另一

19、个缘由是数引起信号反射的另一个缘由是数据收发器与传输电缆之间的阻抗不匹据收发器与传输电缆之间的阻抗不匹配。这种缘由引起的反射，主要表如配。这种缘由引起的反射，主要表如今通讯线路处在空闲方式时，整个网今通讯线路处在空闲方式时，整个网络数据混乱。信号反射对数据传输的络数据混乱。信号反射对数据传输的影响，归根结底是由于反射信号触发影响，归根结底是由于反射信号触发了接纳器输入端的比较器，使接纳器了接纳器输入端的比较器，使接纳器收到了错误的信号，导致收到了错误的信号，导致CRCCRC校验错校验错误或整个数据帧错误。误或整个数据帧错误。 要减弱反射信号对通讯线路要减弱反射信号对通讯线路的影响，通常采用噪声

20、抑制的影响，通常采用噪声抑制和加偏置电阻的方法。在实和加偏置电阻的方法。在实践运用中，对于比较小的反践运用中，对于比较小的反射信号，为简一方便，经常射信号，为简一方便，经常采用加偏置电阻的方法采用加偏置电阻的方法 020406080100120一月二月三月四月亚洲区欧洲区北美区020406080100120一月二月三月四月亚洲区欧洲区北美区总线匹配有两种方法，一种是加匹配电阻，如图总线匹配有两种方法，一种是加匹配电阻，如图1a1a所示。位于所示。位于总线两端的差分端口总线两端的差分端口VAVA与与VBVB之间应跨接之间应跨接120120匹配电阻，以减少匹配电阻，以减少由于不匹配而引起的反射、吸

21、收噪声，有效地抑制了噪声干扰。由于不匹配而引起的反射、吸收噪声，有效地抑制了噪声干扰。但匹配电阻要耗费较大电流，不适用于功耗限制严厉的系统。但匹配电阻要耗费较大电流，不适用于功耗限制严厉的系统。020406080100120一月二月三月四月亚洲区欧洲区北美区 另外一种比较省电的匹配方案是另外一种比较省电的匹配方案是RC RC 匹配图匹配图2 2 利用一只电利用一只电容容C C 隔断直流成分，可以节省大部分功率，但电容隔断直流成分，可以节省大部分功率，但电容C C的取值是个难的取值是个难点，需求在功耗和匹配质量间进展折衷。除上述两种外还有一种点，需求在功耗和匹配质量间进展折衷。除上述两种外还有一

22、种采用二极管的匹配方案图采用二极管的匹配方案图3 3，这种方案虽未实现真正的匹配，这种方案虽未实现真正的匹配，但它利用二极管的钳位作用，迅速减弱反射信号到达改善信号质但它利用二极管的钳位作用，迅速减弱反射信号到达改善信号质量的目的，节能效果显著。量的目的，节能效果显著。 020406080100120一月二月三月四月亚洲区欧洲区北美区留意总线特性阻抗的延续性，在阻抗不延续点就会发生信号留意总线特性阻抗的延续性，在阻抗不延续点就会发生信号的反射。以下几种情况易产生这种不延续性：总线的不同区的反射。以下几种情况易产生这种不延续性：总线的不同区段采用了不同电缆，或某一段总线上有过多收发器紧靠在一段采

23、用了不同电缆，或某一段总线上有过多收发器紧靠在一同安装，再者是过长的分支线引出到总线。总之，应该提供同安装，再者是过长的分支线引出到总线。总之，应该提供一条单一、延续的信号通道作为总线。一条单一、延续的信号通道作为总线。 020406080100120一月二月三月四月亚洲区欧洲区北美区 目前我们运用目前我们运用485485防雷管为根底构建初级和次级的两级防雷防雷管为根底构建初级和次级的两级防雷电路，可以实现对电路，可以实现对RS485RS485接口的整体防雷击和过压维护。图中接口的整体防雷击和过压维护。图中F1/F2/F3F1/F2/F3为为485485防雷管，分别提供线线间和线地间的防雷击过

24、压维防雷管，分别提供线线间和线地间的防雷击过压维护，护，485485防雷管的快速反响特性使雷击过电压被迅速泄放，而浪涌防雷管的快速反响特性使雷击过电压被迅速泄放，而浪涌吸收能量大的特性可以保证泄放过程中防雷管本身不被损坏。泄吸收能量大的特性可以保证泄放过程中防雷管本身不被损坏。泄放过程中产生的瞬态大电流会在电路中感应出一个尖峰电压，此放过程中产生的瞬态大电流会在电路中感应出一个尖峰电压，此电压幅值随电路和器件选择而有所不同，约在数十伏到数百伏之电压幅值随电路和器件选择而有所不同，约在数十伏到数百伏之间，宽度在数十纳秒到数百纳秒，由于脉宽窄，所以能量不大。间，宽度在数十纳秒到数百纳秒，由于脉宽窄

25、，所以能量不大。次级维护运用的是次级维护运用的是TVSTVS管，其作用就是将以上所述的尖峰电压吸收管，其作用就是将以上所述的尖峰电压吸收掉，可靠地箝位在平安电压范围内。图中的掉，可靠地箝位在平安电压范围内。图中的R24/R29R24/R29选用小型电阻，选用小型电阻，它接受很大的瞬态功率，其作用是为电路提供隔离。该电路在防它接受很大的瞬态功率，其作用是为电路提供隔离。该电路在防雷击过压的根底上构成了对雷击过压的根底上构成了对RS485RS485的整体防护。的整体防护。020406080100120一月二月三月四月亚洲区欧洲区北美区020406080100120一月二月三月四月亚洲区欧洲区北美区

26、共共模模干干扰扰问问题题RS-485RS-485接口均采用差分方式传输信号方式，并不需接口均采用差分方式传输信号方式，并不需求相对于某个参照点来检测信号，系统只需检测两求相对于某个参照点来检测信号，系统只需检测两线之间的电位差就可以了。但人们往往忽视了收发线之间的电位差就可以了。但人们往往忽视了收发器有一定的共模电压范围，如器有一定的共模电压范围，如RS-485RS-485收发器共模电收发器共模电压范围为压范围为-7-7+12V+12V，只需满足，只需满足020406080100120一月二月三月四月亚洲区欧洲区北美区上述条件，整个网络才干正常任务。当网络线路中共模电压超出此范上述条件，整个网

27、络才干正常任务。当网络线路中共模电压超出此范围时就会影响通讯的稳定可靠，甚至损坏接口。当发送驱动器围时就会影响通讯的稳定可靠，甚至损坏接口。当发送驱动器A A向接向接纳器纳器B B发送数据时，发送驱动器发送数据时，发送驱动器A A的输出共模电压为的输出共模电压为VOSVOS，由于两个系，由于两个系统具有各自独立的接地系统，存在着地电位差统具有各自独立的接地系统，存在着地电位差VGPDVGPD。那么，接纳器输。那么，接纳器输入端的共模电压入端的共模电压VCMVCM就会到达就会到达VCM=VOS+VGPDVCM=VOS+VGPD。虽然。虽然RS-485RS-485规范规定规范规定VOS3VVOS3

28、V，但，但VGPDVGPD能够会有很大幅度十几伏甚至数十伏，并能够能够会有很大幅度十几伏甚至数十伏，并能够伴有强干扰信号，致使接纳器共模输入伴有强干扰信号，致使接纳器共模输入VCMVCM超出正常范围，并在传输超出正常范围，并在传输线路上产生干扰电流，轻那么影响正常通讯，重那么损坏通讯接口电线路上产生干扰电流，轻那么影响正常通讯，重那么损坏通讯接口电路。路。 电压电流的变化经过导线传输时有二种形状，我们将此称做电压电流的变化经过导线传输时有二种形状，我们将此称做“共模共模和和“差模。设备的通讯线路有两根导线，这两根导线作为往返线路差模。设备的通讯线路有两根导线，这两根导线作为往返线路保送保送RS

29、485RS485信号。但在这两根导线之外通常还有第三导体，这就是信号。但在这两根导线之外通常还有第三导体，这就是“地地线。干扰电压和电流分为两种：一种是两根导线分别做为往返线路线。干扰电压和电流分为两种：一种是两根导线分别做为往返线路传输；另一种是两根导线做去路，地线做前往路传输。那么前者叫传输；另一种是两根导线做去路，地线做前往路传输。那么前者叫“差模，后者叫差模，后者叫“共模。共模。 由于上述缘由，由于上述缘由， RS-485 RS-485虽然采用差分平衡传输虽然采用差分平衡传输方式，但对整个方式，但对整个RS-485RS-485网络，必需有一条低阻的信网络，必需有一条低阻的信号地。一条低阻的信号地将两个接口的任务地衔接号地。一条低阻的信号地将两个接口的任务地衔接起来，使共模干扰电压起来，使共模干扰电压VGPDVGPD被短路。这条信号地可被短路。这条信号地可以是额外的一条线非屏蔽双绞线或者是屏蔽双以是额外的一条线非屏蔽双绞线或者是屏蔽双绞线的屏蔽层但抗干扰才干将下降，分别衔接绞线的屏蔽层但抗干扰才干将下降，分别衔接两头网络设备的网络平衡线接口两头网络设备的网络平衡线接口 。假设干扰源内阻不是非常小，可以在接地线上加限流电阻以假设干扰源内阻不是非常小，可以在接地线上加限流电阻以限制干扰电流。接地电阻的添加能够会使共