485总线通信协议.,石家庄铁道学院学报.,2004(06)

485总线通信 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 .,石家庄铁道学院学报.,2004(06) 篇一:RS485通讯协议说明 摘 要:阐述了RS-485总线规范，描述了影响RS-485总线通信速率和通信可靠性的三个因素，同时提出了相应的解决方法并讨论了总线负载能力和传输距离之间的具体关系。 关键词:RS-485 现场总线 信号衰减 信号反射 当前自动控制系统中常用的网络，如现场总线CAN、Profibus、INTERBUS-S以及ARCNet的物理层都是基于RS-485的总线进行总结和研究。 一、EIA RS-485标准 在自动化领域，随着分布式控制系统的发展，迫切需要一种总线能适合远距离的数字通信。在RS-422标准的基础上，EIA研究出了一种支持多节点、远距离和接收高灵敏度的RS-485总线标准。 RS-485标准采有用平衡式发送，差分式接收的数据收发 1 器来驱动总线，具体规格要求: 接收器的输入电阻RIN?12kΩ 驱动器能输出?7V的共模电压 输入端的电容?50pF 在节点数为32个，配置了120Ω的终端电阻的情况下，驱动器至少还能输出电压1.5V(终端电阻的大小与所用双绞线的参数有关) 接收器的输入灵敏度为200mV(即(V+)-(V-)?0.2V，表示信号“0”;(V+)-(V-)?-0.2V，表示信号“1”) 因为RS-485的远距离、多节点(32个)以及传输线成本低的特性，使得EIA RS-485成为工业应用中数据传输的首选标准。 二、影响RS-485总线通讯速度和通信可靠性的三个因素 1、在通信电缆中的信号反射 在通信过程中，有两种信号因导致信号反射:阻抗不连续和阻抗不匹配。 阻抗不连续，信号在传输线末端突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1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相似的。消除这种反射的方法，就必须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，使电缆的阻抗连续。由于信号在电缆上的传输是双向的，因此，在通讯 2 电缆的另一端可跨接一个同样大小的终端电阻，如图2所示。 从理论上分析，在传输电缆的末端只要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现象。但是，在实现应用中，由于传输电缆的特性阻抗与通讯波特率等应用环境有关，特性阻抗不可能与终端电阻完全相等，因此或多或少的信号反射还会存在。 引起信号反射的另个原因是数据收发器与传输电缆之间的阻抗不匹配。这种原因引起的反射，主要表现在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影响，归根结底是因为反射信号触发了接收器输入端的比较器，使接收器收到了错误的信号，导致CRC校验错误或整个数据帧错误。 在信号分析，衡量反射信号强度的参数是RAF(Refection Attenuation Factor反射衰减因子)。它的计算公式如式(1)。 RAF=20lg(Vref/Vinc) (1) 式中:Vref—反射信号的电压大小;Vinc—在电缆与收发器或终端电阻连接点的入射信号的电压大小。 具体的测量方法如图3所示。例如，由实验测得2.5MHz的入射信号正弦波的峰-峰值为+5V，反射信号的峰-峰值为+0.297V，则该通讯电缆在2.5MHz的通讯速率时，它的反射衰减因子为: RAF=20lg(0.297/2.5)=-24.52dB 要减弱反射信号对通讯线路的影响，通常采用噪声抑制和 3 加偏置电阻的方法。在实际应用中，对于比较小的反射信号，为简单方便，经常采用加偏置电阻的方法。在通讯线路中，如何通过加偏置电阻提高通讯 可靠性的原理，后面将做详细介绍。 2、在通讯电缆中的信号衰减 第二个影响信号传输的因素是信号在电缆的传输过程中衰减。一条传输电缆可以把它看出由分布电容、分布电感和电阻联合组成的等效电路，如图4所示。 电缆的分布电容C主要是由双绞线的两条平行导线产生。导线的电阻在这里对信号的影响很小，可以忽略不计。信号的损失主要是由于电缆的分布电容和分布电感组成的LC低通滤波器。PROFIBUS用的LAN标准型二芯电感(西门子为DP总线选用的标准电缆)，在不同波特率时的衰减系数如表1所示。 表1 电缆的衰减系数 3、在通讯电缆中的纯阻负载 影响通讯性能的第三个因素是纯阻性负载(也叫直流负载)的大小。这里指的纯阻性负载主要由终端电阻、偏置电阻和RS-485收发器三者构成。 在叙述EIA RS-485规范时曾提到过RS-485驱动器在带了32个节点，配置了150Ω终端电阻的情况下，至少能输出1.5V的差分电压。一个接收器的输入电阻为12kΩ，整个网 4 络的等效电路如图5所示。按这样计算，RS-485驱动器的负载能力为: RL=32个输入电阻并联||2个终端电阻=((12000/32)×(150/2))/(12000/32)+(150/2))?51.7Ω 现在比较常用的RS-485驱动器有MAX485、DS3695、MAX1488/1489以及和利时公司使用的SN75176A/D等，其中有的RS-485驱动器负载能力可以达到20Ω。在不考虑其它诸多因素的情况下，按照驱动能力和负载的关系计算，一个驱动器可带节点的最大数量将远远大于32个。 在通讯波特率比较高的时候，在线路上偏置电阻是很有必要的。偏置电阻的连接方法如图6。它的作用是在线路进入空闲状态后，把总线上没有数据时(空闲方式)的电平拉离0电平，如图7。这样一来，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。 通过下面后例子了，可以计算出偏置电阻的大小: 终端电阻Rt1=Rr2=120Ω; 假设反射信号最大的峰-峰值Vref?0.3Vp-p，则负半周的电压Vref?0.15V;终端的电阻上由反射信号引起的反射电流Iref?0.15/(120||120)=2.5mA。一般RS-485收发器(包括SN75176)的滞后电压值(hysteresis value)为50mV，即: (Ibias-Iref)×(Rt1||Rt2)?50mV 5 于是可以计算出偏置电阻产生的偏置电流Ibias?3.33mA +5V=Ibias(R上拉+R下拉+(Rt1||Rt2)) (2) 通过式2可以计算出R上拉=R下拉=720Ω 在实际应用中，RS-485总线加偏置电阻有两种方法: (1)把偏置电阻平衡分配给总线上的每一个收发器。这种方法给挂接在RS-485总线上的每一个收发器加了偏置电阻，给每一个收发器都加了一个偏置电压。 (2)在一段总线上只用一对偏置电阻。这种方法对总线上存在大的反射信号或干扰信号比较有效。值得注意的是偏置电阻的加入，增加了总线的负载。 三、RS-485总线的负载能力和通讯电缆长度之间的关系 在 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 RS-485总线组成的网络配置(总线长度和带负载个数)时，应该考虑到三个参数:纯阻性负载、信号衰减和噪声容限。纯阻性负载、信号衰减这两个参数，在前面已经讨论过，现在要讨论的是噪声容限(Noise Margin)。RS-485总线接收器的噪声容限至少应该大于200mV。前面的论述者是在假设噪声容限为0的情况下进行的。在实际应用中，为了提高总线的抗干扰能力，总希望系统的噪声容限比EIA RS-485标准中规定的好一些。从下面的公式能看出总线带负载的多少和通讯电缆长度之间的关系: Vend=0.8(Vdriver-Vloss-Vnoise-Vbias) (3) 其中:Vend为总线末端的信号电压，在标准测定时规定 6 为0.2V;Vdriver为驱动器的输出电压(与负载数有关。负载数在5,35个之间，Vdriver=2.4V;当负载数小于5，Vdriver=2.5V;当负载数大于35， Vdriver?2.3V);Vloss为信号在总线中的传输过程中的损耗(与通讯电缆的规格和长度有关)，由表1提供的标准电缆的衰减系数，根据公式衰减系数b=20lg(Vout/Vin)可以计算出Vloss=Vin-Vout=0.6V(注:通讯波特率为9.6kbps，电缆长度1km，如果特率增加，Vloss会相应增大);Vnoise为噪声容限，在标准测定时规定为0.1V;Vbias是由偏置电阻提供的偏置电压(典型值为0.4V)。 篇二:485总线规范 RS-232、RS-422与RS-485标准及应用 一、RS-232、RS-422与RS-485的由来 RS-232、RS-422与RS-485都是串行数据接口标准，最初都是由电子工业协会(EIA)制订并发布的，RS-232在1962年发布，命名为EIA-232-E，作为工业标准，以保证不同厂家产品之间的兼容。RS-422由RS-232发展而来，它是为弥补RS-232之不足而提出的。为改进RS-232通信距离短、速率低的缺点，RS-422定义了一种平衡通信接口，将传输速率提高到10Mb/s，传输距离延长到4000英尺(速率低于100kb/s时)，并允许在一条平衡总线上连接最多10个接收器。RS-422是一种单机发送、多机接收的单向、平衡传输规 7 范，被命名为TIA/EIA-422-A标准。为扩展应用范围，EIA又于1983年在RS-422基础上制定了RS-485标准，增加了多点、双向通信能力，即允许多个发送器连接到同一条总线上，同时增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性，扩展了总线共模范围，后命名为TIA/EIA-485-A标准。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。 RS-232、RS-422与RS-485标准只对接口的电气特性做出规定，而不涉及接插件、电缆或协议，在此基础上用户可以建立自己的高层通信协议。因此在视频界的应用，许多厂家都建立了一套高层通信协议，或公开或厂家独家使用。如录像机厂家中的Sony与松下对录像机的RS-422控制协议是有差异的，视频服务器上的控制协议则更多了，如Louth、Odetis协议是公开的，而ProLINK则是基于Profile上的。 二、RS-232串行接口标准 目前RS-232是PC机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口。RS-232被定义为一种在低速率串行通讯中增加通讯距离的单端标准。RS-232采取不平衡传输方式，即所谓单端通讯。 收、发端的数据信号是相对于信号地，如从DTE设备发出的数据在使用DB25连接器时是2脚相对7脚(信号地)的电平，DB25各引脚定义参见图1。典型的RS-232信号在 8 正负电平之间摆动，在发送数据时，发送端驱动器输出正电平在+5,+15V，负电平在-5,-15V电平。当无数据传输时，线上为TTL，从开始传送数据到结束，线上电平从TTL电平到RS-232电平再返回TTL电平。接收器典型的工作电平在+3,+12V与-3,-12V。由于发送电平与接收电平的差仅为2V至3V左右，所以其共模抑制能力差，再加上双绞线上的分布电容，其传送距离最大为约15米，最高速率为20kb/s。RS-232是为点对点(即只用一对收、发设备)通讯而设计的，其驱动器负载为3,7kΩ。所以RS-232适合本地设备之间的通信。其有关电气参数参见表1。 表1 三、RS-422与RS-485串行接口标准 1(平衡传输 RS-422、RS-485与RS-232不一样，数据信号采用差分传输方式，也称作平衡传输，它使用一对双绞线，将其中一线定义为A，另一线定义为B，如图2。 通常情况下，发送驱动器A、B之间的正电平在+2,+6V，是一个逻辑状态，负电平在-2,6V，是另一个逻辑状态。另有一个信号地C，在RS-485中还有一“使能”端，而在RS-422中这是可用可不用的。“使能”端是用于控制发送驱动器与传输线的切断与连接。当“使能”端起作用时，发送驱动器处于高阻状态，称作“第三态”，即它是有别于逻辑“1”与“0”的第三态。 9 接收器也作与发送端相对的规定，收、发端通过平衡双绞线将AA与BB对应相连，当在收端AB之间有大于+200mV的电平时，输出正逻辑电平，小于-200mV时，输出负逻辑电平。接收器接收平衡线上的电平范围通常在200mV至6V之间。参见图3。 2(RS-422电气规定 RS-422标准全称是“平衡电压数字接口电路的电气特性”，它定义了接口电路的特性。图5是典型的RS-422四线接口。实际上还有一根信号地线，共5根线。图4是其DB9连接器引脚定义。由于接收器采用高输入阻抗和发送驱动器比RS232更强的驱动能力，故允许在相同传输线上连接多个接收节点，最多可接10个节点。即一个主设备(Master)，其余为从设备(Salve)，从设备之间不能通信，所以RS-422支持点对多的双向通信。接收器输入阻抗为4k，故发端最大负载能力是10×4k+100Ω(终接电阻)。RS-422四线接口由于采用单独的发送和接收通道，因此不必控制数据方向，各装置之间任何必须的信号交换均可以按软件方式 (XON/XOFF握手)或硬件方式(一对单独的双绞线)实现。 RS-422的最大传输距离为4000英尺(约1219米)，最大传输速率为10Mb/s。其平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能达到最大传输距离。只有 10 在很短的距离下才能获得最高速率传输。一般100米长的双绞线上所能获得的最大传输速率仅为1Mb/s。 RS-422需要一终接电阻，要求其阻值约等于传输电缆的特性阻抗。在矩距离传输时可不需终接电阻，即一般在300米以下不需终接电阻。终接电阻接在传输电缆的最远端。 RS-422有关电气参数见表1 3(RS-485电气规定 由于RS-485是从RS-422基础上发展而来的，所以RS-485许多电气规定与RS-422相仿。如都采用平衡传输方式、都需要在传输线上接终接电阻等。RS-485可以采用二线与四线方式，二线制可实现真正的多点双向通信，参见图6。 而采用四线连接时，与RS-422一样只能实现点对多的通信，即只能有一个主(Master)设备，其余为从设备，但它比RS-422有改进， 无论四线还是二线连接方式总线上可多接到32个设备。参见图7。 RS-485与RS-422的不同还在于其共模输出电压是不同的，RS-485是-7V至+12V之间，而RS-422在-7V至+7V之间，RS-485接收器最小输入阻抗为12k剑 鳵S-422是4k健; 旧峡梢运礡S-485满足所有RS-422的规范，所以RS-485的驱动器可以用在RS-422网络中应用。 RS-485有关电气规定参见表1。 RS-485与RS-422一样，其最大传输距离约为1219米， 11 最大传输速率为10Mb/s。平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能使用规定最长的电缆长度。只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。一般100米长双绞线最大传输速率仅为1Mb/s。 RS-485需要2个终接电阻，其阻值要求等于传输电缆的特性阻抗。在矩距离传输时可不需终接电阻，即一般在300米以下不需终接电阻。终接电阻接在传输总线的两端。 四、RS-422与RS-485的网络安装注意要点 RS-422可支持10个节点，RS-485支持32个节点，因此多节点构成网络。网络拓扑一般采用终端匹配的总线型结构，不支持环形或星形网络。在构建网络时，应注意如下几点: 1(采用一条双绞线电缆作总线，将各个节点串接起来，从总线到每个节点的引出线长度应尽量短，以便(转 载于:wWw.xLTkwj.cOM 小 龙 文档网:485总线通信协议.,石家庄铁道学院学报.,2004(06))使引出线中的反射信号对总线信号的影响最低。图8所示为实际应用中常见的一些错误连接方式(a，c，e)和正确的连接方式(b，d，f)。a，c，e这三种网络连接尽管不正确，在短距离、低速率仍可能正常工作，但随着通信距离的延长或通信速率的提高，其不良影响会越来越严重，主要原因是信号在各支路末端反射后与原信号叠加，会造成信号质量下降。 12 2(应注意总线特性阻抗的连续性，在阻抗不连续点就会发生信号的反射。下列几种情况易产生这种不连续性: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起安装，再者是过长的分支线引出到总线。 总之，应该提供一条单一、连续的信号通道作为总线。 五、RS-422与RS-485传输线上匹配的一些说明 对RS-422与RS-485总线网络一般要使用终接电阻进行匹配。但在短距离与低速率下可以不用考虑终端匹配。那么在什么情况下不用考虑匹配呢,理论上，在每个接收数据信号的中点进行采样时，只要反射信号在开始采样时衰减到足够低就可以不考虑匹配。但这在实际上难以掌握，美国MAXIM公司有篇文章提到一条经验性的原则可以用来判断在什么样的数据速率和电缆长度时需要进行匹配:当信号的转换时间(上升或下降时间)超过电信号沿总线单向传输所需时间的3倍以上时就可以不加匹配。例如具有限斜率特性的RS-485接口MAX483输出信号的上升或下降时间最小为250ns，典型双绞线上的信号传输速率约为0.2m/ns(24AWG PVC电缆)，那么只要数据速率在250kb/s以内、电缆长度不超过16米，采用MAX483作为RS-485接口时就可以不加终端匹配。 一般终端匹配采用终接电阻方法，前文已有提及，RS-422在总线电缆的远端并接电阻，RS-485则应在总线电缆的开始 13 和末端都需并接终接电阻。终接电阻一般在RS-422网络中取100Ω，在RS-485网络中取120Ω。相当于电缆特性阻抗的电阻，因为大多数双绞线电缆特性阻抗大约在100,120Ω。这种匹配方法简单有效，但有一个缺点，匹配电阻要消耗较大功率，对于功耗限制比较严格的系统不太适合。 另外一种比较省电的匹配方式是RC匹配，如图9。利用一只电容C隔断直流成分可以节省大部分功率。但电容C的取值是个难点，需要在功耗和匹配质量间进行折衷。 还有一种采用二极管的匹配方法，如图10。这种 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 虽未实现真正的“匹配”，但它利用二极管的钳位作用能迅速削弱反射信号，达到改善信号质量的目的。节能效果显著。 六、RS-422与RS-485的接地问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 篇三:rs485总线接口通讯协议定义标准以及管脚引脚 rs485总线接口通讯协议定义标准以及管脚引脚 [日期:2009-01-01 ] [来源:net 作者:佚名] [字体:大 中 小] (投递新闻) RS485总线标准是工业中(考勤，监控，数据采集系统)使用非常广泛的双向、平衡传输标准接口，支持多点连接，允许创建多达32个节点的网络;最大传输距离1200m，支持1200 m时为100kb/s的高速度传输，抗干扰能力很强，布线仅有两根线很简单。 RS485通信网络接口是一种总线式的结构，上位机(以个 14 人电脑为例)和下位机(以51系列单片机为例)都挂在通信总线上，RS485物理层的通信协议由RS485标准和51单片机的多机通讯方式。由于RS-485是从RS-422基础上发展而来的，所以RS-485许多电气规定与RS-422相仿。如都采用平衡传输方式、都需要在传输线上接终接电阻等。RS-485可以采用二线与四线方式，二线制可实现真正的多点双向通信。 下面介绍以下rs485通讯接口定义的标准 1.英式标识为 TDA(-) 、TDB(+) 、RDA(-) 、RDB(+) 、GND 2.美式标识为 Y 、Z 、 A 、 B 、 GND 3.中式标识为 TXD(+)/A 、TXD(-)/B 、RXD(-) 、RXD(+)、GND rs485两线一般定义为: A, B或Date+,Date- 即常说的:”485，，485,” rs485四线一般定义为: Y,Z,A, B, 一般rs485协议的接头没有固定的标准，可能根据厂家的不同引脚顺序和管脚功能可能不尽相同，但是官方一般都会提供产品说明 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf ，用户可以查阅相关rs485管脚图定义或者引脚图 <rs232转rs485电路图 上图中rs232转rs485电路中hin232(max232可以起到 15 同样的作用但是要贵一点) 起到转换pc端rs232接口电平的作用，然后把信号由max485这个芯片转换成485电平由AB两根线输出，如果接上双绞线信号rs485总线接口的信号的通信距离至少是1千米远。 参考链接:/news/2009-01/8751.htm 参考链接:/news/2009-01/8751.htm 16