485

RS-485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干扰能力增强，即抗噪声干扰性好。 RS-485最大的通信距离约为1219m，最大传输速率为10Mbps，传输速率与传输距离成反比，在100KbpS的传输速率下，才可以达到最大的通信距离，如果需传输更长的距离，需要加485中继器。 RS-485总线一般最大支持32个节点，如果使用特制的485芯片，可以达到128个或者256个节点，最大的可以支持到400个节点。 RS-485的电气特性： 采用差分信号正逻辑，逻辑“1”以两线间的电压差为+（2~6）V表示；逻辑”0“以两线间的电压差为-（2~6）V表示。接口信号电平比RS-232-C降低了，就不易损坏接口电路的芯片， 且该电平与TTL电平兼容，可方便与TTL电路连接。 RS-485的数据最高传输速率为10Mbps。

485协议是指RS-485协议，是串行通信的标准。 典型的串行通信标准是RS232和RS485，它们定义电压和阻抗，但不定义软件协议。RS-485总线标准规定了总线接口的电气特性标准，即两种逻辑状态的定义:正电平在+2V和+6V之间，表示一种逻辑状态；-2V和-6V之间的负电平表示另一种逻辑状态；数字信号采用差分传输方式，可以有效降低噪声信号的干扰。特性典型的串行通信标准是RS232和RS485，它们定义了电压、阻抗等。，但不定义软件协议。与RS232和RS485不同的特性包括:1.RS-485的电气特性:逻辑“1”用两根导线之间的电压差为+(2-6) V来表示；逻辑“0”用两条线之间的电压差为-(2-6) V来表示，接口信号电平比RS-232-C低，所以不容易损坏接口电路的芯片，而且这个电平兼容TTL电平，可以很容易地与TTL电路连接。2.RS-485的最高数据传输速率为10Mbps。3.RS-485接口强，就是抗噪声干扰好。4.RS-485接口最大传输距离的标准值是4000英尺，实际可以达到3000米(理论上实际上极限距离只有1200米左右)。另外，RS-232-C接口只允许连接总线上的一个收发器，即单站能力。RS-485接口允许总线上最多连接128个收发器。即具有多站能力，使用户可以使用单一的RS-485接口轻松建立设备网络。RS-485接口因其良好的抗噪声干扰、传输距离远和多站能力而成为首选串行接口。由于RS485接口组成的半双工网络一般只需要两根线，所以RS485接口全部采用屏蔽双绞线传输。DB-9的9芯插头插座用于RS485接口连接器，DB-9(孔)用于与智能终端RS485接口，DB-9 (pin)用于与键盘连接的键盘接口RS485。

本设计指南讨论如何设计RS-485接口电路。文中讨论了平衡传输线标准的必要性，并给出了一个过程控制设计例子。文中还分标题讨论了线路负载、信号衰减、失效保护和电流隔离。 1、为什么需要平衡传输线标准 本文的重点在于工业最广泛使用的平衡传输线标准：ANSI/TIA/EIA-485-A（以下简称485）。在回顾一些485标准的关键方面后，通过一个工厂自动化例子，介绍实际项目中如何实施差分传输结构。 远距离、高噪声环境下，计算机组件和外设之间的数据传输通常是困难的，如果有可能的话，尽量使用单端驱动器和接收器。对于这种需要远距离通讯的系统，推荐使用平衡数字电压接口。 485是一个平衡（差分）数字传输线接口，是为了改善TIA/EIA-232（以下简称232）的局限性而开发出来的。485具有以下特性： 通讯速率高 – 可达到50M bits/s 通讯距离远 – 可达到1200米（注：100Kbps情况下） 差分传输 – 较小的噪声辐射 多驱动器和接收器 在实际应用中，如果两个或更多计算机之间需要价格低廉、连接可靠的数据通讯，都可以使用485驱动器、接收器或收发器。一个典型的例子是销售终端机和中心计算机之间使用485传输信息。使用双绞线传输平衡信号具有较低的噪声耦合，加上485具有很宽的共模电压范围，所以485允许高达50M bit/s的速率通讯，或者在低速情况下具有数千米通讯距离。 由于485用途广泛，越来越多的标准委员会将485标准作为它们通讯标准的物理层规范。包括ANSI的SCSI（小型计算机系统接口）、Profibus标准、DIN测量总线以及中国的的多功能电能表通讯协议标准DL/T645。 平衡传输线标准485于1983年开发，用于主机与外设之间的数据、时钟或控制线的数据传输接口。标准仅规定了电气层，其它的像协议、时序、串行或并行数据以及链接器全部由设计者或更高层协议定义。 最初，485标准被定义为是对TIA/EIA-422标准（以下简称422）的灵活性方面升级。鉴于422仅是单工通讯（注：422使用两对差分通讯线，发送使用一对，接收使用一对，所以数据在一条线上是单向传输的），485允许在一对信号线上有多个驱动器和接收器，有利于半双工通讯（见图1）。和422一样，485没有规定最大电缆长度，但是在使用24-AWG电缆、100kbps条件下，可以传输1.2km；485同样没有限制最大信号速率，而是由上升时间和位时间的比率限制，这和232相似。在大多数情况下，因为传输线效应和外界噪声影响，电缆长度比驱动器更能限制信号速率。 2、系统设计注意事项 2.1线负载 在485标准中，线负载要考虑线路终端和传输线上的负载。是否对传输线终端匹配取决于系统设计，也受传输线长度和信号速率的影响（一般情况下，低速短距离可以不进行终端匹配）。 2.1.1 传输线终端匹配 可以将传输线划分为两种模型：分布式参数模型[1]和集总参数模型[2]。测试传输线属于哪种模型取决于信号的渡越（上升/下降）时间tt与驱动器输出到线缆末端的传播时间tpd。 如果2tpd≥tt/5，则传输线必须按照分布式参数模型处理，并且必须处理好传输线终端匹配；其它情况下，传输线看作节点参数模型，这时传输线终端匹配不是必须的。 注1：分布式参数模型 - 电路中的电压和电流是时间的函数而且与器件的几何尺寸和空间位置有关。 注2：集总参数模型 - 电路中任意两个端点间的电压和流入任一器件端点的电流完全确定，与器件的几何尺寸和空间位置无关。 2.1.2单位负载概念 挂接在同一485通讯总线上的驱动器和接收器，其最大数量取决于它们的负载特性。驱动器和接收器的负载都是相对单位负载而衡量的。485标准规定一根传输总线上最多可以挂接32个单位负载。 单位负载定义为：在12V共模电压环境中，允许通过稳态负载1mA电流，或者是在-7V共模电压环境中，允许通过稳态负载0.8mA电流。单位负载可能由驱动器、接收器和失效保护电阻组成，但不包括AC终端匹配电阻。 图2给出了SN75LBC176A收发器单位负载计算的例子。因为这款设备将驱动器和接收器集成到一起构成了收发器（即驱动器输出和接收器输入连接到了同一根总线上），因此很难分别获取驱动器泄漏电流和接收器输入电流。为了便于计算，将接收器输入阻抗看作12 kΩ并给收发器1mA电流。这可以代表一个单位负载，一根传输总线上允许32个这样的负载。 只要接收器的输入阻抗大于12kΩ，那么可以在一根传输总线上使用多于32个这样的收发器。 2.2信号衰减和失真 一个有用的常识是：在最大信号速率（单位：Hz）通讯的条件下，允许信号衰减-6dB。一般情况下，电缆供应商会提供信号衰减图表。图3所示的曲线显示了24-AWG电缆衰减和频率的关系。

可以采用国际上通行的屏蔽双绞线。建议用屏蔽双绞线的型号为RVSP2*0.5（二芯屏蔽双绞线，每芯由16股的0.2mm的导线组成）。采用屏蔽双绞线有助于减少和消除两根485通信线之间产生的分布电容以及来自于通讯线周围产生的共模干扰。 可以采用国际上通行的屏蔽双绞线。建议用屏蔽双绞线的型号为RVSP2*0.5（二芯屏蔽双绞线，每芯由16股的0.2mm的导线组成）。采用屏蔽双绞线有助于减少和消除两根485通信线之间产生的分布电容以及来自于通讯线周围产生的共模干扰。

1、485通讯协议是串行通讯的标准。定义了电压、阻抗等，但不对软件协议给予定义。
2、总线标准规定了总线接口的电气特性标准即对于2个逻辑状态的定义：正电平在+2V～+6V之间，表示一个逻辑状态。
3、负电平在-2V～-6V之间，则表示另一个逻辑状态；数字信号采用差分传输方式，能够有效减少噪声信号的干扰。485工业总线标准能够有效支持多个分节点和通信距离远，并且对于信息的接收灵敏度较高等特性。