RS-485总线标准及几种常见的RS-485接口电路介绍

光电隔离RS485典型电路一、RS485总线介绍RS485总线就是一种常见的串行总线标准,采用平衡发送与差分接收的方式,因此具有抑制共模干扰的能力。

在一些要求通信距离为几十米到上千米的时候,RS485总线就是一种应用最为广泛的总线。

而且在多节点的工作系统中也有着广泛的应用。

二、RS485总线典型电路介绍RS485电路总体上可以分为隔离型与非隔离型。

隔离型比非隔离型在抗干扰、系统稳定性等方面都有更出色的表现,但有一些场合也可以用非隔离型。

我们就先讲一下非隔离型的典型电路,非隔离型的电路非常简单,只需一个RS485芯片直接与MCU的串行通讯口与一个I/O控制口连接就可以。

如图1所示:图1、典型485通信电路图(非隔离型)当然,上图并不就是完整的485通信电路图,我们还需要在A线上加一个4、7K的上拉偏置电阻;在B线上加一个4、7K的下拉偏置电阻。

中间的R16就是匹配电阻,一般就是120Ω,当然这个具体要瞧您传输用的线缆。

(匹配电阻:485整个通讯系统中,为了系统的传输稳定性,我们一般会在第一个节点与最后一个节点加匹配电阻。

所以我们一般在设计的时候,会在每个节点都设置一个可跳线的120Ω电阻,至于用还就是不用,由现场人员来设定。

当然,具体怎么区分第一个节点还就是最后一个节点,还得有待现场的专家们来解答呵。

)TVS我们一般选用6、8V的,这个我们会在后面进一步的讲解。

RS-485标准定义信号阈值的上下限为±200mV。

即当A-B>200mV时,总线状态应表示为“1”;当A-B<-200mV时,总线状态应表示为“0”。

但当A-B在±200mV之间时,则总线状态为不确定,所以我们会在A、B线上面设上、下拉电阻,以尽量避免这种不确定状态。

三、隔离型RS485总线典型电路介绍在某些工业控制领域,由于现场情况十分复杂,各个节点之间存在很高的共模电压。

虽然RS-485接口采用的就是差分传输方式,具有一定的抗共模干扰的能力,但当共模电压超过RS-485接收器的极限接收电压,即大于+12V或小于－7V时,接收器就再也无**常工作了,严重时甚至会烧毁芯片与仪器设备。

RS485通信协议RS485接口原理图RS485接口RS485采用差分信号负逻辑2V6V表示“1”- 6V- 2V表示“0”。

RS485有两线制和四线制两种接线四线制是全双工通讯方式两线制是半双工通讯方式。

在RS485通信网络中一般采用的是主从通信方式即一个主机带多个从机。

很多情况下连接RS-485通信链路时只是简单地用一对双绞线将各个接口的“A”、“B”端连接起来。

而忽略了信号地的连接这种连接方法在许多场合是能正常工作的但却埋下了很大的隐患这有二个原因1共模干扰问题RS-485接口采用差分方式传输信号的方式并不需要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。

因此往往忽视了收发器有一定的共模电压范围RS-485收发器共模电压范围为-712V只有满足上述条件整个网络才能正常工作。

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。

2EMI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。

RS485同RS232连接由于PC机默认的只带有RS232接口有两种方法可以得到PC上位机的RS485电路1通过RS232/RS485转换电路将PC机串口RS232信号转换成RS485信号对于情况比较复杂的工业环境最好是选用防浪涌、带隔离珊的产品。

2通过PCI的串口卡可以直接选用输出信号为RS485类型的扩展卡。

RS485电缆在低速、短距离、无干扰的场合可以采用普通的双绞线反之在高速、长线传输时则必须采用阻抗匹配一般为120Ω的RS485专用电缆STP-120Ωfor RS485 CANone pair 18 AWG而在干扰恶劣的环境下还应需铠装、双绞屏蔽电缆ASTP-120ΩforRS485 CAN one pair 18 AWG。

在使用RS485接口时对于特定的传输线路从RS485接口到负载其数据信号传输所允许的最大电缆长度与信号传输的波特率成反比这个长度数据主要是受信号失真及噪声等影响所影响。

RS-485又名TIA-485-A, ANSI/TIA/EIA-485或TIA/EIA-485。

RS485是一个定义平衡数字多点系统中的驱动器和接收器的电气特性的标准，该标准由电信行业协会和电子工业联盟定义。

使用该标准的数字通信网络能在远距离条件下以及电子噪声大的环境下有效传输信号。

RS-485使得连接本地网络以及多支路通信链路的配置成为可能。

RS485有两线制和四线制两种接线，四线制只能实现点对点的通信方式，现很少采用，多采用的是两线制接线方式，这种接线方式为总线式拓扑结构，在同一总线上最多可以挂接32个节点。

在低速、短距离、无干扰的场合可以采用普通的双绞线，反之，在高速、长线传输时，则必须采用阻抗匹配（一般为120Ω）的RS485专用电缆（STP-120Ω（用于RS485 & CAN）一对18AWG），而在干扰恶劣的环境下还应采用铠装型双绞屏蔽电缆（ASTP-120Ω（用于RS485 & CAN）一对18AWG）。

在使用RS485接口时，对于特定的传输线路，从RS485接口到负载其数据信号传输所允RS-485通讯电缆结构图许的最大电缆长度与信号传输的波特率成反比，这个长度数据主要是受信号失真及噪声等因素所影响。

理论上，通信速率在100Kbps及以下时，RS485的最长传输距离可达1200米，但在实际应用中传输的距离也因芯片及电缆的传输特性而有所差异。

在传输过程中可以采用增加中继的方法对信号进行放大，最多可以加八个中继，也就是说理论上RS485的最大传输距离可以达到10.8公里。

如果确实需要长距离传输，可以采用光纤为传播介质，收发两端各加一个光电转换器，多模光纤的传输距离是5到10公里，而采用单模光纤可达50公里的传播距离。

我们把工业网络归结为三类：RS485网络、HART网络和现场总线网络。

HART网络：HART是由艾默生提出一个过度性总线标准，主要是在4~20毫安电流信号上面叠加数字信号，物理层采用BELL202频移键控技术，以实现部分智能仪表的功能，但此协议不是一个真正意义上开放的标准。

RS-485标准是由两个行业协会于1983年共同制订合开发的，即EIA－电子工业协会和TIA－通讯工业协会。

EIA开始时在它所有的标准前加上“RS”前缀〔推荐标准Recommended standard的缩写〕。

这个名称一直延用至今，现在EIA-TIA已正式用“EIA/TIA”取代“RS”以明确其来源。

修订后命名为TIA/EIA-485-A。

不过我们还是习惯地称之为RS-485。

RS-485由RS-422发展而来。

两者是工业应用中最成功的标准。

而RS-422是一个差分标准，是为了弥补RS－232的不足提出来的，改良了RS-232通讯距离短和速率低的缺点，RS-422定义了一种平衡通信接口，将传输速率提高到了10Mbps，在速率低于1000Kbps时传输距离延长到4000英尺，并且允许在一条平衡线上连接最多10个接收器，可以说RS-422是一种单机发送、多机接收的单向传输标准。

RS-485是在RS-422的基础上，为了扩展应用范围和通讯能力，增加了多点、双向通信能力，也就是说，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通讯冲突的保护特性，通过差分传输扩展总线的共模范围。

RS-485满足了所有的RS-422标准，但反之则不成立。

RS-485实质上是一个电气接口标准，它只规定了平衡驱动器合接收器的电特性，而没有规定插件、传输电缆与及通信协议。

只是对应于七层模型中的物理层。

3.RS-485的接口标准特点：●平衡传输、差开工作模式●多点通信●驱动器带载最小输入电压：±1.5V ●驱动器带载最大输入电压：±5V●最大输出短路电流：250mA ●驱动器输出阻抗：54Ω●接收器输入门限：±200mV●接收器最小输入阻抗：12KΩ●－7V至＋12V总线共模范围●最大输入电流1.0mA/-0.8 mA (12Vin/-7Vin)●接收器输出逻辑高：＞200mV ●接收器输出逻辑低：＜200mV●最大总线负载：32个单位负载●允许收发器数目：32Tx 、32Rx●最大传输速率：10Mbps ●最大电缆长度：4000英尺〔约1.2千米〕RS-485标准定义了一个基于单对平衡线的多点、双向〔半双工〕的通讯链路，提供了高噪声抑制、高的传输速率、长传输距离、宽共模范围和低成本的通信平台。

RS232接口就是串口，电脑机箱后方的9芯插座，旁边一般有"|O|O|" 样标识。

一般机箱有两个，新机箱有可能只有一个。

笔记本电脑有可能没有。

有很多工业仪器将它作为标准通信端口。

通信的内容与格式一般附在仪器的用户说明书中。

计算机与计算机或计算机与终端之间的数据传送可以采用串行通讯和并行通讯二种方式。

由于串行通讯方式具有使用线路少、成本低，特别是在远程传输时，避免了多条线路特性的不一致而被广泛采用。

在串行通讯时，要求通讯双方都采用一个标准接口，使不同的设备可以方便地连接起来进行通讯。

RS-232-C接口（又称EIA RS-232-C）是目前最常用的一种串行通讯接口。

它是在1970年由美国电子工业协会（EIA）联合贝尔系统、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。

它的全名是“数据终端设备（DTE）和数据通讯设备（DCE）之间串行二进制数据交换接口技术标准”该标准规定采用一个25个脚的DB25连接器，对连接器的每个引脚的信号内容加以规定，还对各种信号的电平加以规定。

（1）接口的信号内容实际上RS-232-C的25条引线中有许多是很少使用的，在计算机与终端通讯中一般只使用3-9条引线。

RS-232-C最常用的9条引线的信号内容见附表1所示（2）接口的电气特性在RS-232-C中任何一条信号线的电压均为负逻辑关系。

即：逻辑“1”，-5— -15V；逻辑“0” +5— +15V 。

噪声容限为2V。

即要求接收器能识别低至+3V的信号作为逻辑“0”，高到-3V的信号作为逻辑“1”(3) 接口的物理结构RS-232-C接口连接器一般使用型号为DB-25的25芯插头座,通常插头在DCE端,插座在DTE端. 一些设备与PC机连接的RS-232-C接口,因为不使用对方的传送控制信号,只需三条接口线,即“发送数据”、“接收数据”和“信号地”。

所以采用DB-9的9芯插头座，传输线采用屏蔽双绞线。

RS232、RS485、RS422电平，及常见逻辑电平标准RS232电平或者说串口电平，有的甚至说计算机电平，所有的这些说法，指得都是计算机9针串口（RS232）的电平，采用负逻辑，－15v ~ －3v 代表1＋3v ~ ＋15v 代表0RS485电平和RS422电平由于两者均采用差分传输（平衡传输）的方式，所以他们的电平方式，一般有两个引脚 A,B发送端 AB间的电压差＋2 ～＋6v 1－2 ～－6v 0接收端 AB间的电压差大于＋200mv 1小于－200mv 0定义逻辑1为B>A的状态定义逻辑0为A>B的状态AB之间的电压差不小于200mv一对一的接头的情况下RS232 可做到双向传输，全双工通讯最高传输速率 20kbps422 只能做到单向传输，半双工通讯，最高传输速率10Mbps485 双向传输，半双工通讯, 最高传输速率10Mbps常见逻辑电平标准下面总结一下各电平标准。

和新手以及有需要的人共享一下^_^.现在常用的电平标准有TTL、CMOS、LVTTL、LVCMOS、ECL、PECL、LVPECL、RS232、RS485等，还有一些速度比较高的 LVDS、GTL、PGTL、CML、HSTL、SSTL等。

下面简单介绍一下各自的供电电源、电平标准以及使用注意事项。

TTL：Transistor-Transistor Logic 三极管结构。

Vcc：5V；VOH>=2.4V；VOL<=0.5V；VIH>=2V；VIL<=0.8V。

因为2.4V与5V之间还有很大空闲，对改善噪声容限并没什么好处，又会白白增大系统功耗，还会影响速度。

所以后来就把一部分“砍”掉了。

也就是后面的LVTTL。

LVTTL又分3.3V、2.5V以及更低电压的LVTTL(Low Voltage TTL)。

3.3V LVTTL：Vcc：3.3V；VOH>=2.4V；VOL<=0.4V；VIH>=2V；VIL<=0.8V。