RS485
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rs485 原理RS485通信原理。
RS485是一种常用的工业控制领域的通信协议,它具有高抗干扰能力、传输距离远、传输速率快等特点,因此在工业自动化控制系统中得到了广泛的应用。
本文将介绍RS485通信的原理及其特点。
1. RS485通信原理。
RS485通信采用差分信号传输,即通过两根信号线分别传输正负逻辑信号。
这种传输方式可以有效地抵抗电磁干扰,提高了通信的稳定性和可靠性。
在RS485通信中,发送端将逻辑信号转换为差分信号发送出去,接收端再将差分信号转换为逻辑信号进行处理。
这种传输方式使得RS485通信在工业环境中具有良好的抗干扰能力,能够适应复杂的电磁环境。
2. RS485通信特点。
RS485通信具有以下特点:(1)多点通信,RS485总线支持多个设备同时进行通信,每个设备都有一个唯一的地址,可以实现设备之间的灵活通信。
(2)传输距离远,RS485总线的传输距离可以达到1200米,远远超过了RS232和RS422通信的传输距离,适用于工业控制系统中设备分布较广的场景。
(3)传输速率快,RS485总线支持的最高传输速率可以达到10Mbps,能够满足工业控制系统对数据传输速率的要求。
(4)抗干扰能力强,RS485通信采用差分信号传输,能够有效地抵抗电磁干扰和噪声干扰,保证通信的稳定性和可靠性。
3. RS485通信应用。
RS485通信广泛应用于工业自动化控制系统中,包括工业控制设备之间的数据通信、工业仪表的数据采集与控制、工业自动化生产线的监控与控制等领域。
由于其多点通信、传输距禿远、传输速率快、抗干扰能力强等特点,RS485通信成为工业控制领域的主流通信协议之一。
4. 结语。
通过本文对RS485通信的原理及特点的介绍,我们可以了解到RS485通信采用差分信号传输,具有多点通信、传输距离远、传输速率快、抗干扰能力强等特点,适用于工业自动化控制系统中对通信稳定性和可靠性要求较高的场景。
希望本文对大家对RS485通信有所帮助。
RS485通信协议协议名称:RS485通信协议1. 引言RS485通信协议是一种用于串行通信的标准协议,常用于工业自动化领域。
该协议定义了数据传输的物理层和数据链路层规范,确保了多个设备之间的可靠通信。
本协议旨在详细描述RS485通信协议的标准格式和相关要求。
2. 范围本协议适用于使用RS485通信协议的设备和系统,包括但不限于工业控制系统、仪器仪表、数据采集设备等。
3. 术语和定义3.1 RS485:一种串行通信标准,支持多主多从的半双工通信方式。
3.2 数据传输速率:数据在物理介质上传输的速率,单位为bps。
3.3 帧:数据传输的最小单元,包括起始位、数据位、校验位和停止位。
3.4 主站:RS485通信网络中具有控制和管理功能的设备。
3.5 从站:RS485通信网络中执行主站指令的设备。
4. 物理层规范4.1 电气特性4.1.1 通信线路:使用双绞线作为通信介质,具有较好的抗干扰能力。
4.1.2 电压标准:通信线路的电平范围为-7V至+12V,其中-7V表示逻辑“1”,+12V表示逻辑“0”。
4.1.3 驱动能力:通信设备应具备足够的驱动能力,以确保信号在长距离传输时的稳定性。
4.2 连接方式4.2.1 线缆连接:使用双绞线连接主站和从站,其中一对线缆用于数据传输,另一对线缆用于信号地。
4.2.2 端子连接:使用标准的RS485通信端子连接主站和从站,确保连接的可靠性和稳定性。
5. 数据链路层规范5.1 帧格式5.1.1 起始位:一个起始位,逻辑为低电平。
5.1.2 数据位:8个数据位,按照LSB(Least Significant Bit)先传输。
5.1.3 校验位:可选的奇偶校验位,用于检测数据传输的错误。
5.1.4 停止位:一个或多个停止位,逻辑为高电平。
5.2 数据传输5.2.1 主从通信:主站发起通信,从站响应并回复数据。
5.2.2 数据传输速率:根据实际需求,可选择不同的数据传输速率,如9600bps、19200bps等。
RS-485标准及应用RS485总线常识1、RS485总线基本特性根据RS485工业总线标准,RS485工业总线为特性阻抗120Ω的半双工通讯总线,其最大负载能力为32个有效负载(包括主控设备与被控设置)。
2、RS485总线传输距离当使用0.56mm(24AWG)双绞线作为通讯电缆时,根据波特率的不同,最大传输距离理论值如下表:波特率最大距离2400BPS 1800m4800BPS 1200m9600BPS 800m当使用较细的通讯电缆,或者在电磁干扰较强的环境使用本产品,或者总线上连接有较多的设备时,最大传输距离相应缩短;反之,最大距离加长。
3、连接方式与终端电阻1) RS485工业总线标准要求各设备之间采用菊花链式连接方式,两头必须接有120Ω终端电阻(如图一所示),简化连接可采用图二的接线方式,但“D”段距离不能超过7米。
图一图二2) 球机终端120Ω匹配电阻的连接方式球机终端120Ω匹配电阻可通过在球机底盘上的拨码开关拨码来连接,如图三所示。
球机出厂时,120Ω匹配电阻默认为未接入,可通过把拨码开关的第10位拨到ON,把120Ω匹配电阻接入线路。
反之,如果不接入120Ω匹配电阻,则把第10位拨到OFF即可。
图三4、实际应用中的问题实际施工使用中用户常采用星形连接方式,此时终端电阻必须连接在线路距离最远的两个设备上(如图四,1#与15#设备),但是由于该连接方式不符合RS485工业标准的使用要求,因此在各设备线路距离较远时,容易产生信号反射、抗干扰能力下降等问题,导致控制信号的可靠性下降。
此时,出现的现象为球机完全不受控,或自行运转无法停止等。
图四对于这种情况,建议采用增加一个RS485分配器。
该产品可以有效地将星形连接转换为符合RS485工业标准所规定的连接方式,从而避免产生问题,提高通信可靠性,如图五所示。
图五5、RS485总线常见故障解决故障现象可能原因解决方法球机能自检但不能1、主机、球机地址、波特率不相符; 1、更改主机或球机地址、波特率,使之一致2、RS485总线+、-极性接反; 2、调换RS485+、-接线极性;控制3、接线松脱; 3、紧固接线;4、RS485线中间断; 4、更换RS485线。
rs485通讯协议RS485是一种常用的串行通信协议,广泛应用于工业自动化领域。
它是一种差分信号传输方式,可以实现远距离、高速、抗干扰的通信。
RS485通信协议定义了物理层和数据链路层的规范,确保了设备之间的稳定通信。
首先,RS485定义了通信的物理层,包括电气特性和连接方式。
电气特性规定了通信线路的电压范围和电平差异,通常使用正负两个信号线传输数据。
连接方式有两种,一种是点对点连接,即一个主设备和一个从设备之间的连接;另一种是多点连接,即一个主设备与多个从设备之间的连接。
在RS485通信中,数据链路层是关键。
它定义了帧格式、传输控制和错误检测等内容。
帧格式包括起始位、数据位、停止位和校验位,确保数据的正确传输。
传输控制定义了主设备与从设备之间的通信规则,例如主设备发送请求,从设备回应应答等。
错误检测使用循环冗余校验(CRC)算法,检测并纠正传输过程中产生的误码。
RS485通信具有以下优点。
首先,它可以实现长距离通信,最远可达1200米,适用于分布式控制系统。
其次,RS485可以支持多个设备之间的通信,灵活且方便。
再次,RS485具有高速传输能力,传输速率可达10Mbps,满足实时性要求。
此外,RS485还能够抵抗电磁干扰和噪声干扰,提高通信的可靠性。
在实际应用中,RS485通信广泛应用于各种工控设备之间的通信。
例如,工业自动化领域中的PLC、传感器、伺服驱动器等设备常使用RS485通信协议进行数据交互。
此外,RS485通信协议也被广泛应用于配电系统、楼宇自动化系统、视频监控系统等领域。
总之,RS485通信协议是一种可靠、高效的串行通信协议,适用于工业自动化等领域。
它通过定义物理层和数据链路层规范,实现了长距离、高速、抗干扰的通信。
在实际应用中,RS485通信协议发挥着重要作用,推动着工业自动化技术的发展。
RS485通信协议一、引言RS485通信协议是一种用于串行通信的标准协议,广泛应用于工业自动化、建筑控制和数据采集等领域。
本协议旨在规范RS485通信的数据格式、传输速率、电气特性和通信协议等方面的要求,以确保通信的稳定性和可靠性。
二、范围本协议适用于使用RS485通信接口的设备和系统,包括但不限于传感器、执行器、控制器和监控系统等。
三、术语和定义1. RS485:一种串行通信接口标准,支持多点通信和差分信号传输。
2. 主站:RS485通信中发起通信请求的设备或系统。
3. 从站:RS485通信中响应通信请求的设备或系统。
4. 数据帧:RS485通信中传输的数据单元,包括起始位、数据位、校验位和停止位等。
5. 波特率:RS485通信中数据传输的速率,单位为每秒位数。
四、物理层要求1. 电气特性:a. 差分信号:RS485通信使用差分信号传输,发送端将逻辑高电平表示为正电压,逻辑低电平表示为负电压,接收端通过比较两个信号的电压差来判断逻辑值。
b. 驱动能力:RS485通信接口应具备足够的驱动能力,以确保信号传输的稳定性和可靠性。
c. 抗干扰能力:RS485通信接口应具备一定的抗干扰能力,能够有效抑制外部干扰信号对通信的影响。
2. 连接方式:a. RS485通信采用多点通信方式,主站和从站通过共享同一条通信线路进行通信。
b. 通信线路应采用双绞线或屏蔽电缆,以减少信号干扰和传输损耗。
五、数据帧格式1. 起始位:逻辑低电平,表示数据帧的开始。
2. 数据位:包括通信地址和数据内容。
a. 通信地址:用于标识从站设备的唯一地址,通信地址长度为8位。
b. 数据内容:用于传输实际数据,数据内容长度根据具体应用需求确定。
3. 校验位:用于检测数据传输过程中的错误,通常采用奇偶校验或CRC校验。
4. 停止位:逻辑高电平,表示数据帧的结束。
六、通信协议1. 通信方式:a. 主站发送请求:主站向从站发送通信请求,请求包括通信地址和要执行的操作。
RS485通讯1. 引言RS485是一种串行通信协议,用于在多个设备之间进行双向数据传输。
它是一种高性能的通讯协议,常用于工业自动化、仪器仪表、门禁系统等领域。
本文将介绍RS485通讯的基本原理、使用方法以及常见的应用场景。
2. 基本原理RS485通讯使用差分信号传输,可以抵抗电磁干扰和噪声。
它采用两条相对独立的传输线(A线和B线),通过不同的电平表示逻辑1或逻辑0。
其中,逻辑1对应线A为高电平,线B为低电平;逻辑0对应线A为低电平,线B为高电平。
通过这种方式,数据可以在多个设备之间进行可靠的传输。
3. 硬件连接在使用RS485通讯时,需要将所有设备连接到一个共享的总线上。
每个设备都需要两条连接线(A线和B线)以及一个共享的地线。
通常,可以使用终端电阻来匹配总线阻抗并提高信号质量。
4. 传输方式RS485通讯可以采用两种传输方式:全双工和半双工。
4.1 全双工通讯在全双工通讯中,设备可以同时发送和接收数据。
发送数据的设备需要将数据发送到总线上,并通过差分信号传输给其他设备。
同时,接收数据的设备可以监听总线上的数据并将其解析。
4.2 半双工通讯在半双工通讯中,设备的发送和接收操作是交替进行的。
设备在发送数据时,需要先将总线设置为发送模式,并将数据发送到总线上。
其他设备在接收数据时,将总线设置为接收模式,并监听数据。
5. 通讯协议RS485通讯可以使用多种协议进行数据交换,常见的有MODBUS、DMX512等。
这些协议定义了数据的传输格式、通讯方式和功能码等。
5.1 MODBUS协议MODBUS是一种常用的通讯协议,适用于工业自动化领域。
它定义了数据的传输格式,并提供了读写寄存器等功能。
MODBUS协议支持点对点和多点通讯。
5.2 DMX512协议DMX512是一种用于舞台灯光控制的通讯协议。
它定义了数据的传输格式和通讯方式。
DMX512通讯一般采用全双工方式进行。
6. 应用场景RS485通讯在许多领域都有广泛的应用。
rs485标准
RS-485是一个定义平衡数字多点系统中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。
具体来说,RS-485具有以下特点:
1. 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。
2. 采用平衡驱动器和差分接收器的组合,抗共模干扰能力强,即抗噪声干扰性好。
3. 最大传输距离标准值为4000英尺,实际可达3000米。
另外,RS-232-
C接口在总线上只允许连接1个收发器,即单站能力。
如需更多关于RS-485标准的信息,建议查阅相关文献或咨询专业人士。
rs485通信原理通俗讲解摘要:1.RS485 通信概述2.RS485 通信原理3.RS485 通信优点4.RS485 通信缺点5.RS485 通信的应用场景正文:一、RS485 通信概述RS485 通信,全称为RS485 串行通信,是一种串行通信接口标准。
它是由美国电子工业协会(Electronic Industries Association, EIA)于1983 年发布,经过通讯工业协会(Telecommunications Industry Association, TIA)修订后命名为RS485。
RS485 通信主要用于工业控制环境中,是一种差分信号传输方式,具有较强的抗干扰性能。
二、RS485 通信原理RS485 通信采用两根通信线,通常用A 和B 或者D 和D-来表示。
它采用差分信号传输方式,这种传输方式具有较强的抗干扰性能,尤其在工业现场环境比较复杂、干扰比较多的情况下,采用差分方式可以有效提高通信可靠性。
在RS485 通信中,数据是串行传输的,即数据是一位一位地按顺序进行传输。
发送方将数据字符从并行转换为串行,按位发送给接收方。
接收方收到串行数据后,再将其转换为并行数据。
这种串行通信方式在仅用一根信号线的情况下完成数据传输,降低了线路成本。
三、RS485 通信优点1.抗干扰性强:RS485 通信采用差分信号传输方式,具有较强的抗干扰性能,能在复杂的工业现场环境中保持稳定的通信。
2.传输距离远:RS485 通信的最大传输距离可达1200 米,满足了工业现场中远距离通信的需求。
3.支持多节点:RS485 通信最多支持32 个节点,适用于工业现场中多设备、多系统互联的需求。
4.传输速率适中:RS485 通信的传输速率适中,一般在几十kb/s 至几百kb/s 之间,满足了工业现场中对通信速度的要求。
四、RS485 通信缺点1.通信效率较低:RS485 通信采用串行通信方式,数据传输速率较慢,尤其是在传输大量数据时,通信效率较低。
RS485通信协议协议名称:RS485通信协议一、引言RS485通信协议是一种用于在多个设备之间进行数据通信的标准协议。
本协议旨在规范RS485通信的数据格式、传输速率、物理接口等方面的要求,以确保设备之间的稳定、可靠的数据传输。
二、范围本协议适用于使用RS485通信协议的设备之间的数据传输。
三、术语定义1. RS485:一种串行通信协议,支持多个设备之间的数据传输。
2. 设备:指使用RS485通信协议进行数据传输的电子设备。
3. 主设备:指RS485通信网络中控制和发起数据传输的设备。
4. 从设备:指RS485通信网络中被控制和接收数据传输的设备。
四、通信规则1. 物理接口a. 通信线路:使用双绞线连接主设备和从设备,其中A线和B线分别用于数据传输。
b. 信号电平:逻辑高电平为+5V至+12V,逻辑低电平为-5V至-12V。
c. 终端电阻:在通信线路的两端分别连接120欧姆的终端电阻。
2. 数据格式a. 帧结构:每个数据帧由起始位、数据位、校验位和停止位组成。
b. 起始位:一个起始位,逻辑低电平。
c. 数据位:8位数据位,最高有效位先传输。
d. 校验位:可选的奇偶校验位,用于检测数据传输中的错误。
e. 停止位:一个或两个停止位,逻辑高电平。
3. 传输速率a. 传输速率可根据实际需求设置,常见的速率有9600bps、19200bps、38400bps等。
b. 主设备和从设备的传输速率必须一致,否则无法正常通信。
五、通信协议1. 数据传输a. 主设备通过发送数据帧向从设备发送数据。
b. 从设备通过接收数据帧接收主设备发送的数据。
c. 数据传输的顺序由主设备控制,从设备按照主设备的指令进行响应。
2. 数据帧格式a. 主设备发送的数据帧格式:| 起始位 | 数据位 | 校验位 | 停止位 |b. 从设备接收的数据帧格式:| 起始位 | 数据位 | 校验位 | 停止位 |3. 错误检测a. 校验位用于检测数据传输中的错误,可选的奇偶校验位可以增加数据传输的可靠性。
rs485标准定义
RS485是一种串行通信标准,也称为EIA-485。
该标准定义了数据通信线路的电气特性、信号格式、传输速率等参数。
RS485通信可以在长距离、高噪声环境下进行可靠的通信,因此广泛应用于工业控制、数据采集、安防监控等领域。
RS485标准规定了数据通信线路上的两个信号线:A和B。
数据传输时,A线和B线分别传输逻辑高、低电平,即差分信号。
这种差分信号能够有效地抵消噪声干扰,提高信号的抗干扰能力,因此RS485通信可以在长距离(最长可达1200米)和高噪声(最高可达120dB)环境下稳定可靠地传输数据。
RS485标准还规定了数据传输的速率范围(最高可达10Mbps)和数据格式。
RS485通信可以支持多点传输,即多个设备可以通过同一通信线路传输数据,需要通过地址编码来区分不同设备。
此外,RS485通信还支持半双工和全双工传输模式,可以根据应用需求选择不同的传输模式。
总的来说,RS485标准定义了一种高可靠性、高抗干扰、多设备、多速率的串行通信标准,广泛应用于工业控制、数据采集、安防监控等领域。
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RS-485总线2.1 RS-423 非平衡串行通信接口结构、信号电平、传输距离、传输速率、接口芯片2.2 RS-422 平衡型串行通信接口结构、信号电平、接口芯片,MC3486、MC3487、SN75154,SN75155传输速率、传输距离2.3 RS-485 串行通信总线结构、信号电平、接口芯片MAX485传输速率、传输距离,应用实例编程举例(以PC104与某型磁航向系统通信为例)2.1 引言由于RS-232 接口标准出现较早,难免有不足之处,主要有以下四点:(1)接口的信号电平值较高,易损坏接口电路芯片,又因为232电平与TTL电平不兼容故需使用电平转换电路方能与TTL电路连接;(2)传输速率较低,在异步传输时,波特率为20Kbps。
现在由于采用了新的UART芯片,波特率达到115.2Kbps(1.832M/16);(3)接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式,这种共地传输容易产生共模干扰,所以抗噪声干扰性弱;(4)传输距离有限,最大传输距离标准值为50 米,实际上也只能用在15 米左右;(5)RS-232 只容许一对一的通信,没有考虑构成串行总线。
2.2 非平衡型串行通信接口RS-423,RS-4492.3 平衡型串行通信接口RS-4222.5 平衡串行通信总线RS-485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。
而RS-485 接口在总线上是容许连接多达32 个收发器,可以扩展到128或256个。
RS-485的电气性能与RS-422完全一样。
主要的区别在于:●RS-422 有4 根信号线:两根发送(Y、Z)、两根接收(A、B)。
由于RS-422的收与发是分开的所以可以同时收和发(全双工)。
●RS-485 只有两根数据线:发送和接收都是A 和B。
由于RS-485 的收与发是共用两根线,所以不能同时收和发(半双工)。
RS-485标准采用平衡式发送,差分式接收的数据收发器来驱动总线,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。
(1)RS-485 的电气特性:发送端:逻辑“0”以两线间的电压差+(2 ~6)V 表示;逻辑“1”以两线间的电压差-(2 ~6)V 表示。
接收端:A 比B 高200mV 以上即认为是逻辑“0”,A 比B 低200mV 以上即认为是逻辑“1”;(2)RS-485 的数据最高传输速率为10Mbps。
但是由于RS-485 常常要与PC 机的RS-232 口通信,所以实际上一般最高115.2Kbps。
又由于太高的速率会使RS-485 传输距离减小,所以往往为9600bps 左右或以下;(3)RS-485 接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合,抗噪声干扰性好;(4)RS-485 接口的最大传输距离标准为1200 米(9600bps 时),实际上可达3000米,RS-485 接口在总线上是容许连接多达128 个收发器、即RS-485 具有多机通信功能,这样用户可以利用单一的RS-485 接口方便的建立起网络。
因为RS-485 接口组成的半双工网络,一般只需二根信号线,所以RS-485 接口均采用双绞线传输。
RS-485 的国际标准并没有规定RS-485 的接口连接器标准、所以采用接线端子或者DB-9、DB-25 等连接器都可以。
在使用RS-485 接口时,对于特定的传输线径,从发生器到负载其数据信号传输所容许的最大电缆长度是数据信号速率的函数,这个长度数据主要是受信号失真及噪声等影响所限制。
最大电缆长度与信号速率的关系曲线是使用24AWG 铜芯双绞电话电缆(线径为0.51mm),线间旁路电容为52.5PF/M,终端负载电阻为100 欧时所得出的。
(引自GB11014-89 附录A)。
当数据信号速率降低到90Kbit/S 以下时,假定最大容许的信号损失为6dBV 时,则电缆长度被限制在1200m。
实际上,在实用时是完全可以取得比它大的电缆长度。
当使用不同线径的电缆,则取得的最大电缆长度是不相同的。
例如:当数据信号速率为600Kbit/S 时,采用24AWG 电缆,最大电缆长度是200m,若采用19AWG电缆(线径为0.91mm)则电缆长度将可以大于200m;若采用28AWG 电缆(线径为0.32mm),则电缆长度只能小于200m。
RS-485 的远距离通信建议采用屏蔽电缆,并且将屏蔽层作为地线。
终端匹配电阻偏置电阻RS422接口芯片,最早的MC3487,MC3486MC3486逻辑图MC3487逻辑图RS485接口芯片,SN75174,SN75175SN75174逻辑图(1/4)SN75175逻辑图(1/2)新的一体化接口逻辑MAX485MAX485逻辑结构图通信距离影响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,有两种信号因素导致信号反射: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。
引起信号反射的另一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标准型二芯电缆(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。