RS485总线理论与实践
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RS485总线通信技术在实践中的应用RS485总线通讯技术RS485采用主-从结构的半双工方式通讯,即一问一答方式。
对外通讯口一般为RS485-A、RS485-B,可设计为无极性、有极性两种方式。
无极性设计即RS485-A/RS485-B不区分正、负极;有极性是指RS485-A为正极,RS485-B为负极。
通常用RS485-A和RS485-B或者RXD+和FXD-来表示。
逻辑“1”以两线之间的电压差为+(0.2~6)V表示,逻辑“0”以两线间的电压差为-(0.2~6)V来表示,因此RS485实际上是一种典型的差分通信技术。
RS485 接口在电能表、采集终端内部电路设计采用光耦器件进行电气隔离,并有失效保护电路,满足 DL/T 645-2007 电气要求,并能耐受交流电压 380V、2 分钟不损坏的试验。
RS485 接口通信速率可设置,标准速率为1200bps、2400bps 、4800bps 、9600bps,缺省值为 2400bps,DL/T698.45协议表计通讯默认9600bps。
为避免通讯干扰产生,RS485总线推荐采用屏蔽双绞线(STP)传输,线质采用铜质材料,线径为KVVP的0.5~0.75mm2,阻抗38~88Ω/km,容抗30~50nF/km,总长不超过1200米,布线尽量远离高压电线,禁止与电源线并行。
使用电脑进行协议调试时,RS485串口调试连接器一般采用DB-9的9芯插头。
可以配合USB/232转接线与笔记本或台式电脑通讯。
RS485通讯网络布线时,必须是手牵手式的总线结构布线方式,坚决杜绝星型连接和分叉连接,否则会导致RS485芯片损坏或光耦损坏,或影响通讯成功率。
采集设备与智能电表RS485通讯时,为保证通讯成功率,每路RS485接口最多不超过32只表计,如果超过这个数量,要提升接口带载能力(128只、256只等),布线距离较远时可以选用RS485信号中继器,一般100米通讯距离内,点对点通讯时速率可达10Mb/S,最远1200米通讯时,速率最高不超过100Kb/S。
RS485通信原理1. RS-485的电气特点: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。
接口旌旗灯号电平比RS-232-C 降低了,就不易破坏接口电路的芯片,且该电平与TTL电平兼容,可便利与TTL 电路连接。
2. RS-485的数据最高传输速度为10Mbps 。
3. RS-485接口是采取均衡驱动器和差分接收器的组合,抗共模干才能加强,即抗噪声干扰性好。
4. RS-485接口的最大年夜传输距离标准值为4000英尺,实际上可达 3000米,别的RS-232-C接口在总线上只许可连接1个收发器,即单站才能。
而RS-485接口在总线上是许可连接多达128个收发器。
即具有多站才能,如许用户可以应用单一的RS-485接口便利地建立起设备收集。
因RS-485接口具有优胜的抗噪声干扰性,长的传输距离和多站才能等上述长处就使其成为首选的串行接口。
因为RS485接口构成的半双工收集一般只需二根连线,所以RS485接口均采取樊篱双绞线传输。
RS485接口连接器采取DB-9的9芯插头座,与智能终端RS485接口采取DB-9(孔),与键盘连接的键盘接口RS485采取DB-9(针)。
RS485编程串口协定只是定义了传输的电压,阻抗等,编程方法和通俗的串口编程一样RS-232与RS-422之间转换道理和接法平日我们对于视频办事器、录像机、切换台等直接播出、切换控制重要应用串口进行,重要应用到RS-232、RS-422与RS-485三种接口控制。
下面就串口的接口标准以及应用和外部插件和电缆进行商量。
RS-232、RS-422与RS-485标准只对接口的电气特点做出规定,而不涉及接插件、电缆或协定,在此基本上用户可以建立本身的高层通信协定。
例如:视频办事器都带有多个RS422串行通信接口,每个接口均可经由过程RS422通信线由外部计算机控制实现记录与播放。
视频办事器除供给各类控制硬件接口外,还供给协定接口,如RS422接口除支撑RS422的Profile协定外,还支撑 Louth、Odetics 、BVW等经由过程RS422控制的协定。
rs485通信原理通俗讲
RS485通信是一种常用的串行通信协议,用于在电信号传输线上进行长距离、高速率的数据传输。
下面我会尽量用通俗的语言来解释RS485通信的原理。
简单来说,RS485通信是一种在多个设备之间传输数据的方式。
它使用差分信号来传输数据,即通过比较两个电信号的电压来确定数据的一和零。
RS485通信使用两根导线(A和B)来传输数据,其中A线传输正信号,B线传输反信号。
当A线电压高于B线时,表示为逻辑1;当A线电压低于B线时,表示为逻辑0。
RS485通信的原理可以类比为对话。
每个参与通信的设备都有一个发送器和接收器。
发送器会将要传输的数据转换成电压信号,并通过A线和B线发送出去。
接收器会接收A线和B线上的电压信号,并将其转换为数字信号,以获取发送的数据。
这样,不同设备之间就可以进行双向数据的传输和交流。
RS485通信的特点在于其可以支持多个设备共享同一条通信线路。
这是因为RS485使用差分信号传输,可以有效抑制干扰和噪声,从而实现可靠的通信。
此外,RS485通信还支持点对点和多点通信模式,可以适应不同的应用需求。
总结起来,RS485通信利用差分信号在多个设备之间进行数据传输,通过A 线和B线的电压差来表示数据的状态。
它具有高速率、长距离传输和可靠性强
的特点,适用于各种需要多个设备之间进行数据交流的场景,如工业自动化、楼宇监控等。
rs485原理(一)RS485通信协议RS485是一种常用的串行通信协议,用于在远距离通信中传输数据。
它具有高可靠性、抗干扰能力强等特点,被广泛应用于工业控制、自动化、仪器仪表等领域。
本文将从浅入深介绍RS485通信协议的相关原理,帮助读者更好地理解和应用。
1. RS485基础概念RS485是一种差分信号通信协议,即使用两个相反的电信号来表示数据位的“0”和“1”。
它可以同时支持半双工和全双工通信,允许多个节点连接在同一总线上进行通信。
2. RS485物理层连接RS485通信协议的物理层使用一对绞线进行连接,其中一根线为正线(A)、另一根线为负线(B)。
这样设计的目的是为了减小信号的传输噪声和干扰。
3. RS485传输方式RS485协议支持两种不同的传输方式:单点通信和多点通信。
单点通信在单点通信中,RS485总线上只有一个主节点与一个从节点进行通信。
主节点负责发送指令,从节点负责接收并执行指令。
这种方式适用于简单的控制系统,如智能家居等。
多点通信在多点通信中,RS485总线上可以连接多个主节点和从节点,节点之间通过地址进行区分。
主节点可以发送指令给指定的从节点,从节点也可以发送数据给主节点。
这种方式适用于复杂的工业自动化系统,如工控行业等。
4. RS485通信协议RS485通信协议定义了数据帧的格式和通信规则。
数据帧格式RS485通信使用统一的数据帧格式,包括起始位、数据位、校验位和停止位。
典型的数据帧格式为1个起始位、8个数据位、1个校验位和1个停止位。
通信规则RS485通信遵循“主—从”通信模式,主节点负责发起通信,从节点被动接收和响应。
主节点发送数据后,从节点通过校验位判断数据是否正确,并返回响应信息。
5. RS485的优势和应用优势RS485通信协议具有以下优势:•高可靠性:使用差分信号传输,能够有效抵抗干扰和噪声。
•长距离通信:RS485总线可以支持长达1200m的通信距离。
•多点通信:多个节点可以连接在同一总线上进行通信,灵活且经济。
实验一基于RS485和牛顿模块的A/D、D/A实验一、实验目的和要求(1)熟悉RS485总线与牛顿模块的结构组成,了解其工作过程,认识其结构形式。
(2)熟悉牛顿模块的基本工作原理。
(3)掌握应用RS485和牛顿模块进行电压输出和电压采集的方法。
二、主要仪器设备计算机、R-8017、R-8024、R-8043D、R-8053、RS232转RS485模块、24V稳压源三、实验内容和原理(1)RS485网络分析RS485采用差分信号负逻辑,+2V~+6V表示“0”,- 6V~- 2V表示“1”。
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,现在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个结点。
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。
但人们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-7~+12V,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。
2>.EMI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。
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同时带隔离栅的产品。
RS485串口通信原理一、RS485串口通信协议原理与特点1.电平传输特点:RS485通信使用差分信号进行传输,即通过正负两个信号线分别传输高低电平,抵消了电磁干扰对信号的影响,提高了传输的抗干扰性能。
2.单主多从:RS485通信存在一个主机和多个从机,主机负责向从机发送指令,而从机接收指令并返回数据。
3.半双工通信:RS485通信只能在一个方向上进行通信,即由主机发送指令到从机,或者从机发送数据到主机,无法同时进行双向通信。
4.多层级网络:RS485通信可以通过多级网络实现跨越更长的距离和更多设备的通信,每级网络之间通过中继器进行连接。
二、RS485通信方式1.同步方式:同步通信是指主机和从机之间在时钟方面进行同步的通信方式。
主机发送时钟信号给从机,从机根据时钟信号进行数据发送和接收,确保数据的完整性和准确性。
同步通信的优点是数据传输速度快,但对时钟同步要求较高。
2.异步方式:异步通信是指主机和从机之间不需要进行时钟同步的通信方式。
主机和从机之间通过控制字符进行数据传输和接收,可以自由控制数据传输速度和时钟精度。
异步通信的优点是适用性广,不需要严格的时钟同步,但数据传输速度较慢。
三、RS485通信协议1.物理层:RS485通信采用差分传输的物理层信号,正负两个信号线分别传输高低电平数据。
通信时需进行数据电平转换,将逻辑高电平和逻辑低电平转换为物理层的高电平和低电平信号。
2.数据链路层:RS485通信的数据链路层采用帧结构进行数据的传输和接收。
数据帧包括起始位、数据位、校验位和停止位。
起始位用于表示数据帧的开始,数据位用于存储实际传输的数据,校验位用于验证数据的准确性,停止位用于表示数据帧的结束。
四、RS485通信应用场景1.工业自动化控制:RS485通信可用于PLC控制系统、工业仪表传感器等设备之间的通信,可实现工业自动化控制和数据采集。
2.楼宇自控系统:RS485通信可用于楼宇自控系统中的空调、照明、电梯等设备之间的通信,实现楼宇设备的集中控制和管理。
RS-485总线理论及实际应用1、概述随着数字技术的发展和计算机日益广泛的应用,现在一个系统往往由多台计算机组成,需要解决多站、远距离通信的问题。
在要求通信距离为几十米到上千米时,广泛采用RS-485 收发器。
RS-485 收发器采用平衡发送和差分接收,因此具有抑制共模干扰的能力,加上接收器具有高的灵敏度,能检测低达200mV 的电压,故传输信号能在千米以外得到恢复。
使用RS-485 总线,一对双绞线就能实现多站联网,构成分布式系统,设备简单、价格低廉、能进行长距离通信的优点使其得到了广泛的应用2、RS-485 总线的理论在自动化领域,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。
基于此,RS-485 的自动化领域的应用非常广泛,但是在实际工程中RS-485 总线运用仍然存在着很多问题,影响了工程的质量,为工程施工带来了很多的不方便。
1、阻抗不连续信号在传输过程中如果遇到阻抗突变,信号在这个地方就会引起反射,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,就是尽量保持传输线阻抗连续,实际工程中在电缆线的末端跨接一个与电。
rs485通信原理通俗讲解(原创版)目录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 通信应用场景正文一、RS485 通信概述RS485 通信,即双绞线串行通信,是一种在工业自动化领域广泛应用的通信方式。
RS485 通信以差分信号传输为基础,具有较强的抗干扰能力,适用于环境复杂的工业现场。
二、RS485 通信原理1.差分信号传输:RS485 通信采用两根通信线,通常用 A 和 B 表示。
两根信号线之间的电压差即为差分信号,这种信号传输方式能有效抑制共模干扰。
2.信号电平:RS485 通信的信号电平范围为 -7V 至 +12V,具有较高的信号电平容忍度,适合于工业现场的噪声环境。
3.波特率和校验码:RS485 通信的波特率和校验码需要根据实际应用场景进行设置。
常用的波特率有 9600、19200、38400、57600 和 115200 等,校验码则可以使用奇偶校验、CRC 校验等。
三、RS485 通信优点1.抗干扰能力强:采用差分信号传输,具有较强的抗共模干扰能力。
2.传输距离远:RS485 通信的最大传输距离可达 1200 米,适用于长距离通信。
3.多主控制器:RS485 通信允许多个主控制器设备存在于同一总线上,便于实现分布式控制系统。
4.通信速率适中:RS485 通信的传输速率在几十 kb/s 至几百 kb/s 之间,可满足大多数工业自动化应用的需求。
四、RS485 通信缺点1.通信效率较低:RS485 通信采用串行通信方式,通信效率较低,数据冗余量较大,不适用于高速通信场景。
2.总线竞争问题:RS485 总线不能自动仲裁,即不能同时发送数据以避免总线竞争,导致系统通信效率降低。
3.单一主机故障风险:RS485 总线上通常只有一台主机,一旦主机出现故障,会使整个系统的通信陷入瘫痪状态。
五、RS485 通信应用场景1.工业自动化控制系统:如生产线监控、设备状态监控等。
RS-485总线的理论与实践摘要: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。
当前自动控制系统中常用的络,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(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-)≥,表示信号“0”;(V+)-(V-)≤-,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。
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。
1 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器来驱动总线,具体规格要求:·接收器的输入电阻RIN ≥12k Ω·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。
C o m p a n y C o n f i d e n t i a l2 影响RS-485总线通讯速度和通信可靠性的三个因素2.1 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) 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)=-24.52dBC o m p a n y C o n f i d e n t i a l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。
2.2 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。
表1 电缆的衰减系数 通讯波特率16MHz 4MHz 38.4kHz 9.6kHz 衰减体系数(1km) ≤42dB ≤22dB ≤4dB≤2.5dB 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。
2.3 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12k Ω,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。
C o m p a n y C o n f i de n t i a l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。
C o mp a n y C o n f i d e n t i a l3 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。
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 )。
C o m p a n yC o n f i d e n t i a l式(3)中乘以0.8是为了使通信电缆不进入满载状态。
从式(3)可以看出,Vdriver 的大小和总线上带负载数的多少成反比,Vloss 的大小和总线长度成反比,其他几个参数只和用的驱动器类型有关。
因此,在选定了驱动器的RS-495总线上,在通信波特率一定的情况下,带负载数的多少,与信号能传输的最大距离是直接相关的。
具体关系是:在总线允许的范围内,带负载数越多,信号能传输的距离就越小;带负载数据少,信号能传输的距离就发越远。
4 分布电容对RS-485总线传输性能的影响电缆的分布电容主是由双绞线的两条平行导线产生。
另外,导线和地之间也存在分布电容,虽然很小,但在分析时也不能忽视。
分布电容对总线传输性能的影响,主要是因为总线上传输的是基波信号,信号的表达方式只有“1”和“0”。
在特殊的字节中,例如0x01,信号“0”使得分布电容有足够的充电时间,而信号“1”到来时,由于分布电容中的电荷,来不及放电,(Vin+)—(Vin-)-还大于200mV,结果使接爱误认为是“0”,而最终导致CRC 校验错误,整个数据帧传输错误。
具体过程如图8所示。
由于总线上分布影响,导致数据传输错误,从而使整个网络性能降低。
解决这个问题有两种方法:(1)降低数据传输的波特率; (2)使用分布电容小的电缆,提高传输线的质量。
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