RS485总线网络特点浅析
RS485 总线网络特点浅析
2007-08-21 09:53
1.1 RS485 总线简介
RS-485
标准
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是由两个行业协会共同制订和开发的，即EIA—电子工业协会和TIA—通讯工业协会。EIA 曾经在它所有标准前面加上RS 前缀英文Rcommended standard 的缩写，因此许多工程师一直延用这种名称。
1.2 RS485 总线应用场合
RS-485 总线作为一种多点差分数据传输的电气
规范
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规，已成为业界应用最为广泛的标准通信接口之一。这种通信接口允许在简单的一对双绞线上进行多点双向通信，它所具有的噪声抑制能力、数据传输速率、电缆长度及可靠性是其他标准无法比拟的。正因为此，许多不同领域都采用RS-485 作为数据传输链路。例如:汽车电子、电信设备局域网、智能楼宇等都经常可以见到具有RS-485 接口电路的设备。这项标准得到广泛接受的另外一个原因
是它的通用性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
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，在此基础上用户可以建立自己的高层通信协议。
1.3 RS485 总线电气性能
RS485 总线电气性能见表 0.1:
表 0.1 RS485 总线电气性能
性能指标 RS485总线
工作模式 差分传输(平衡传输)
允许的收发器数目 32(受芯片驱动能力限制)
最大电缆长度 4000英尺(1219米)
最高数据速率 10Mbps
最小驱动输出电压范围 ?1.5V
最大驱动输出电压范围 ?5V
最大输出短路电流 250mA
最大输入电流 1.0mA/12Vin
-0.8mA/-7Vin
驱动器输出阻抗 54欧
输入端电容 ?50pF
接收器输入灵敏度 ?200mV
接收器最小输入阻抗 12k
接收器输入电压范围 -7V~+12V
接收器输出逻辑高 >200mV
接收器输出逻辑低 <200mV
1.4 RS485 总线缺点
? RS485 总线的通讯容量较少，理论上最多仅容许接入32 个设备，不适于以楼宇为结点 的多用户容量要求。
? RS485 总线的通讯速率低，常用波特率为9600bps。而且其速率与通讯距离有直接关系， 当达到数百米以上通讯距离时，其可靠通讯速率<1200bps。
? RS485 芯片功耗较大，静态功耗达到2-3mA，工作电流(发送)达到20mA，若加上偏置电阻及终端电阻，工作电
流会更大。增加了线路电压降，不利于远程布线。
? RS485 总线构成的网络只能以串行布线，不能构成星形等任意分支。串行布线对于小区
实际布线设计及施工造成很大难度，不遵循串行布线规则又将大大降低通讯的稳定性。 ? RS485 总线自身的电气性能决定了其在实际工程应用中稳定性较差，在多节点、长距离 场合需对网络进行阻抗匹配等调试，增添工程复杂性。
? RS485 总线通常不带隔离，当网络上某一节点出现故障会导致系统整体或局部的瘫痪， 而且又难以判断其故障位置。
? RS485 总线采用主机轮询方式，这样会造成以下的弊端:
1) 通信的吞吐量较低，不适用于通信量要求较大(或平均通信量较低，但呈突发式的) 场合。
2) 系统较大时，实时性较差。
3) 主机不停地轮询各从机，每个从机都必须对主机的所有查询作出
分析
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，以决定是否 回应主机，势必增加各从机的系统开销。
4) 当从机之间需要进行通信时，必须通过主机，增加了从机间通信的难度及主机负担。 ? RS485 总线长距离传输(1200 米以上)时一般暴露于户外，极易因为雷击等原因引入过电 压。RS485 收发器工作电压较低(5V 左右)，其本身耐压也非常低(-7V~+12V)，一旦 过压引入，就会击穿损坏。通信节点受损后无法恢复，因此必须采取多种措施加以保护。
1.5 RS485 总线安装布线注意事项
? 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，以便使引出线中的反射信号对总线信号的影响最低。
? 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、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。
? RS485 总线当空闲或开路时，会导致接收器误触发。因此接收器一端应加偏置电阻，将 总线设定在一个确定的状态。
? RS485 总线长距离通讯时由于阻抗不匹配会引起信号反射，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(通常为120 Ω )，使电缆的阻抗连续。 ? RS485 接地注意事项:
1) 共模干扰问题:RS-485 接口采用差分方式传输信号方式，系统只需检测两线之间的 电位差就可以了。RS-485 收发器共模电压范围为-7,+12V。当网络线路中共模电压 超出此范围时就会影响通信的稳定可靠，甚至损坏接口。
2) EMI 电磁干扰问题:发送驱动器输出信号中的共模部分需要一个返回通路，如没有 一个低阻的返回通道(信号地)，就会以辐射的形式返回源端，整个总线就会像一 个巨大的天线向外辐射电磁波。
因此整个RS-485 网络必须有一条低阻的信号地将两个接口的工作地连接起来，使 共模干扰电压被短路。
? RS485 总线长距离通讯时易受强信号干扰，所以应加保护措施，可选择的方法如下: 1) 隔离保护方法:
采用高频变压器、光耦等元件实现接口的电气隔离。将瞬态高压转移到隔离接口中 的电隔离层上，不会产生损害性的浪涌电流，起到保护接口的作用。
2) 旁路保护方法:
利用瞬态抑制元件(如TVS、MOV、气体放电管等)将危害性的瞬态能量旁路到大地。 ? RS485 总线上每个通信节点上采取保护措施，如:在每个节点的A、B 线上串联一个10 欧姆的隔离电阻，可以防止某个节点损坏后影响整条线路的通信功能
1.6 RS485 总线节能方法
? 减小每帧数据发送量。
? 收发器处于空闲模式时必须关闭它的发送驱动器，以减小功率消耗。 ? 选择具有失效保护功能的低功耗器件(不需加偏置电阻)。
? 通讯距离短、通讯速率不高的场合不需加终端电阻。
? 网络终端采用RC 阻容匹配或肖特基二极管方式代替终端电阻可有效减小电流消耗。 RS485 电路基本接线如图 0.1 所示:
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浙公网安备 33021202002483