浅谈RS-485协议
RS-485是美國電子工業協會(EIA)在1983年批準的一種信號傳輸標準,它只是一個電氣的標準,不涉及上層協議的規定,僅僅是接口的物理層規定。
1、RS-485的特性
1)采用差分信號進行傳輸,增加了抗噪聲能力,減少噪聲輻射帶來的干擾;
2)支持長距離傳輸,最長可以達到4000英尺(約1219米);
3)傳輸速率較高,在40英尺內,速率可高達10Mbps;
4)同一總線可以連接多個驅動器和接收器;
5)共模電壓范圍大,允許的最大共模電壓可達到 -7V - 12V;
2、RS-485常見的電路連接方式
上圖使用的485芯片為SP3485,R0為發送引腳,DI為接收引腳,RE/DE為收發控制引腳。485芯片每次只能單獨一個方向傳輸數據,不能收發同時進行,而且收發必須要控制收發引腳的電平狀態才能實現收發的功能。
3、RS-485的電平信號
RS-485采用的是差分信號的方式進行傳輸,通過AB兩根線的電壓差作為電平信號,差分信號對外界因素的干擾反映到兩根線上影響是一樣的,兩根線的電壓差不變,信號傳遞也就不會受干擾,因此會有更強的抗噪聲干擾能力。
RS-485差分線路包括以下2個信號:
A:非反向(non-inverting)信號
B:反向(inverting)信號
邏輯1:線路B信號電壓比線路A高。一般 +2V ~ +6V。
邏輯0:線路A信號電壓比線路B高。一般 -2V ~ -6V。
根據RS485總線的相關標準,當RS485總線差分電壓大于+200mV時,RS485收發器輸出高電平;當RS485總線差分電壓小于-200mV時,RS485收發器輸出低電平;當RS485總線上的電壓在-200mV~+200mV之間時,RS485收發器可能輸出高電平也可能輸出低電平。
因此,為了防止RS-485總線上的差分電壓處于-200mV~+200mV之間,就需要利用上拉下拉電阻來鉗位總線上電壓差值。上下拉電阻的阻止一般選用4.7K,實際需要多大的電阻,需要根據實際線路負載和電路情況計算選值。
4、RS-485總線上的收發器數量
RS-485總線上可以帶的發射器和接收器的最大數量是和負載特性有關的。
根據485的規定文件中的說明,一根傳輸總線上最多可以掛載128個收發器。
5、RS-485總線的工作方式
RS-485總線可以設計成兩種通信方式:半雙工與全雙工。
1)半雙工
只允許數據在總線上單向的傳輸,即每次收發只能有其中一個。半雙工總線的連接方式如下:
2)全雙工
允許數據在總線上雙向的傳輸,即每次收發能同時進行。全雙工總線的連接方式如下:
6、RS-485的總線終端電阻
為避免信號反射,當通信線路長度很長時數據傳輸線必須有終點,并且分支長度盡可能的短。正確的通信線路終端需要終端電阻RT匹配,RS-485標準建議線纜的 Z0=120Ω。
通信線路通常終端匹配120Ω的電阻,線纜的末尾處各一個。如下圖所示:
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總結
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