RS485总线终端电阻解析
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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(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 . 1800m4800BPS1200m9600BPS800m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(球机能自检但不能控制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;3、接线松脱;/3、紧固接线;4、RS485线中间断;4、更换RS485线。
RS485通信终端电阻--通信丢数据原因之一
在进行RS485 通信硬件电路设计时,会遇到一个设计的问题,即485_A 线和485_B 线之间是否并联一个120Ω电阻?如下图所示:
RS485 通信终端电阻
图中120Ω电阻称为通信终端电阻。
这个通信终端电阻是否应该添加,是有条件的,并不是一定要加,具体原
因为:
RS-485 是差分电平通信,在距离较长或波特率较高(19200 以上)时,线路存在回波干扰,此时需要在通信线路首末两端并联120Ω匹配电阻同时匹配电阻会降低线路带负载能力,因此我们推荐在通信速率大于19.2Kps 或线路长度大于200 米时,才需加接匹配电阻。
我就遇到过这种情况,当初设计一个485 通信模块,波特率使用的是9600,线路距离很短,添加了终端电阻,然后就发现在通信过程中出现了丢数据的现象,不停的考虑软件编程,都找不到原因,后来是无意中去掉该电阻,才解决了这个问题,所以这个问题非常重要。
建议在设计电路时,在PCB 中添加该电阻,但是根据需要来决定是否焊接。
tips:感谢大家的阅读,本文由我司收集整编。
仅供参阅!。
485上下拉电阻485上下拉电阻是一种在RS485通讯中常用的电路元件,它的作用是保证RS485总线在空闲状态下电平为高电平。
具体来说,RS485总线上的上拉电阻和下拉电阻分别将数据线和控制线拉高和拉低,以便正确地传输数据信息。
下面我们将详细介绍485上下拉电阻的相关知识。
一、RS485通讯协议RS485是一种串行通讯协议,它规定了数据传输的电气特性、物理特性和信号传输的时间顺序。
RS485总线可以支持多个设备同时进行通讯,并且通讯距离可以达到1200米左右,因此在工业自动化、建筑自控等领域广泛应用。
二、485上下拉电阻的作用在RS485总线上,上拉电阻和下拉电阻分别作用于数据线和控制线,用于控制总线电平的状态。
在总线上没有任何设备发送数据时,总线处于空闲状态,此时上拉电阻保持数据线为高电平,下拉电阻保持控制线为低电平。
当设备要发送数据时,它会先将数据线拉低,此时控制线和总线的状态会发生变化,然后设备开始发送数据信息。
传输完成后,数据线和控制线都将返回空闲状态,其中数据线由于上拉电阻的作用恢复为高电平,控制线由于下拉电阻的作用恢复为低电平。
三、485上下拉电阻的选型在选择485上下拉电阻时,应根据总线的工作电压、传输距离和传输速率等因素进行综合考虑。
一般来说,欧姆值较小的电阻具有更好的过渡特性,可以提高总线的抗干扰能力和传输质量。
此外,上拉电阻和下拉电阻的欧姆值应相同,以保证总线上的电平匹配和传输质量。
四、485上下拉电阻的安装在安装485上下拉电阻时,应遵循以下规则:1.上拉电阻和下拉电阻应分别连接到总线的两端,以保证整个总线的电平匹配。
2.电阻的导线宜选择优质、铜质的导线,以确保信号传输的稳定性和可靠性。
3.电阻应固定在电路板上,以防止机械振动和信号干扰对它的影响。
4.在安装过程中,应保持电阻的播放方向正确,以免出现误差和损坏的情况。
五、 485上下拉电阻在RS485通讯中的应用在RS485通讯中,485上下拉电阻是不可缺少的电路元件,它能够提高总线的抗干扰能力和传输质量,保障了通讯的可靠性和稳定性。
关于RS485上拉下拉电阻的说明一、上拉下拉电阻作用:接电阻就是为了防止输入端悬空减弱外部电流对芯片产生的干扰保护cmos内的保护二极管,一般电流不大于10mA上拉和下拉、限流1. 改变电平的电位,常用在TTL-CMOS匹配2. 在引脚悬空时有确定的状态3.增加高电平输出时的驱动能力。
4、为OC门提供电流那要看输出口驱动的是什么器件,如果该器件需要高电压的话,而输出口的输出电压又不够,就需要加上拉电阻。
如果有上拉电阻那它的端口在默认值为高电平你要控制它必须用低电平才能控制如三态门电路三极管的集电极,或二极管正极去控制把上拉电阻的电流拉下来成为低电平。
反之,尤其用在接口电路中,为了得到确定的电平,一般采用这种方法,以保证正确的电路状态,以免发生意外,比如,在电机控制中,逆变桥上下桥臂不能直通,如果它们都用同一个单片机来驱动,必须设置初始状态.防止直通!二、定义:上拉就是将不确定的信号通过一个电阻嵌位在高电平!电阻同时起限流作用!下拉同理!上拉是对器件注入电流,下拉是输出电流弱强只是上拉电阻的阻值不同,没有什么严格区分对于非集电极(或漏极)开路输出型电路(如普通门电路)提升电流和电压的能力是有限的,上拉电阻的功能主要是为集电极开路输出型电路输出电流通道。
三、为什么要使用上下拉电阻:一般作单键触发使用时,如果IC本身没有内接电阻,为了使单键维持在不被触发的状态或是触发后回到原状态,必须在IC外部另接一电阻。
数字电路有三种状态:高电平、低电平、和高阻状态,有些应用场合不希望出现高阻状态,可以通过上拉电阻或下拉电阻的方式使处于稳定状态,具体视设计要求而定!一般说的是I/O端口,有的可以设置,有的不可以设置,有的是内置,有的是需要外接,I/O端口的输出类似与一个三极管的C,当C接通过一个电阻和电源连接在一起的时候,该电阻成为上C拉电阻,也就是说,如果该端口正常时为高电平,C通过一个电阻和地连接在一起的时候,该电阻称为下拉电阻,使该端口平时为低电平,作用吗:比如:当一个接有上拉电阻的端口设为输如状态时,他的常态就为高电平,用于检测低电平的输入。
485通信终端电阻的使用一、485通信终端电阻的作用和原理1.作用:485通信终端电阻主要用于匹配信号线的阻抗,减少信号反射,提高传输速率和通信距离,降低误码率,提高通信质量和抗干扰能力。
2.原理:RS485标准规定,每个节点的终端线需要有一个电阻,一般采用120欧姆的终端电阻。
终端电阻将发送信号进行阻抗匹配,防止信号由于反射而造成的干扰,同时也减少节点间的信号相互干扰。
二、485通信终端电阻的安装位置1.两端安装:在线路两端分别安装一个终端电阻,这是最简单的安装方式,适用于线路两端的设备都是RS485设备。
2.中间安装:当RS485设备数量较多,且分布在线路的中间位置时,可以将终端电阻安装在线路的中间,这样可以减少信号反射的影响。
3.分段安装:当RS485设备数量很多,且距离较远时,可以将线路分段,并在每个段的两端安装终端电阻。
这样可以减小整个线路的阻抗波动,提高通信质量。
三、485通信终端电阻的选择和参数设置1.电阻阻值选择:一般情况下,RS485终端电阻的阻值为120欧姆,因为RS485标准规定了这个数值。
在特殊情况下,根据实际情况可以选择不同的阻值。
2.参数设置:在485通信中,终端电阻的开关是非常重要的。
终端电阻一般应设置在每根线路的两端。
当有设备加入或离开485总线时,必须及时打开或关闭终端电阻,以保证总线的信号质量。
四、485通信终端电阻的应用注意事项1.终端电阻应选用质量好的产品,以保证其稳定性和可靠性。
2.安装终端电阻时,要求接线牢固可靠,防止接触不良或者松动。
3.在485总线长度较长的情况下,采用分段安装终端电阻,可以进一步提高通信质量和抗干扰能力。
4.在调试485通信时,可以先关闭终端电阻,进行通信质量测试;测试完成后再打开终端电阻,稳定运行。
5.终端电阻的选择和参数设置应根据具体的系统需求和通信环境来确定,可以结合噪声分析和实际测试的结果进行调整。
结论:485通信终端电阻在RS485通信中起到了重要的作用,通过匹配信号线阻抗,减少信号反射,提高通信质量和抗干扰能力。
RS-485上拉电阻下拉电阻A:如下图的两个 Bias Resaitor 电阻就是上拉电阻和下拉电阻。
图中,上部的一个Bias Resaitor 电阻因为是接地,因而叫做下拉电阻,意思是将电路节点A 的电平向低方向(地)拉;同样,图中,下部的一个Bias Resaitor 电阻因为是电源(正),因而叫做上拉电阻,意思是将电路节点A的电平向高方向(电源正)拉。
当然,许多电路中上拉下拉电阻中间的那个12k电阻是没有的或者看不到的。
我找来这个图是RS-485/RS-422总线上的,可以一下子认识上拉下拉的意思。
但许多电路只有一个上拉或下拉电阻,而且实际中,还是上拉电阻的为多。
上拉下拉电阻的主要作用是在电路驱动器关闭时给线路(节点)以一个固定的电平。
1 在RS-485总线中,它们的主要作用就是在线路所有驱动器都释放总线时让所有节点的A-B端电压在200mV或200mV以上(不考虑极性)。
不然,如果接收器输入端A和B间的电平低于±200mV(绝对值小于200mV),接收器输出的逻辑电平将被当作所传输数据的末位而被接收起来,这样显然是极容易产生通讯错误的。
2 最容易见到的上拉电阻应当是NE555电路7脚作为输出用的时候。
实际上,它和一个三极管的C极或MOS管的D极有一个电阻接到电源+上是一样道理的。
它的作用就是:当管子(晶体管或MOS管)输入关断电平时,C极或D极有一个高电平(空载时约等于电源电压);当管子(晶体管或MOS管)输入导通电平时,C极或D极将与电源地(-)接通,因而有一个低电平。
理想的应为0V,但因为管子有导通电阻,因而有一定的电压,不同的管子可能不一样,相同的管子也可能因参数差异而小有差别,即便是真正的金属接触的电源开关,也是有接触电阻/导通压降(虽然不同电流下压降不同)的;仅仅就导通而言,对于不同系列的集成电路来说,因为应用对象不同,导通后的输出电压有不同的规定,典型是TTL电平和CMOS电平的不同。
关于RS485上拉下拉电阻的说明一、上拉下拉电阻作用:接电阻就是为了防止输入端悬空减弱外部电流对芯片产生的干扰保护cmos内的保护二极管,一般电流不大于10mA上拉和下拉、限流1. 改变电平的电位,常用在TTL-CMOS匹配2. 在引脚悬空时有确定的状态3.增加高电平输出时的驱动能力。
4、为OC门提供电流那要看输出口驱动的是什么器件,如果该器件需要高电压的话,而输出口的输出电压又不够,就需要加上拉电阻。
如果有上拉电阻那它的端口在默认值为高电平你要控制它必须用低电平才能控制如三态门电路三极管的集电极,或二极管正极去控制把上拉电阻的电流拉下来成为低电平。
反之,尤其用在接口电路中,为了得到确定的电平,一般采用这种方法,以保证正确的电路状态,以免发生意外,比如,在电机控制中,逆变桥上下桥臂不能直通,如果它们都用同一个单片机来驱动,必须设置初始状态.防止直通!二、定义:上拉就是将不确定的信号通过一个电阻嵌位在高电平!电阻同时起限流作用!下拉同理!上拉是对器件注入电流,下拉是输出电流弱强只是上拉电阻的阻值不同,没有什么严格区分对于非集电极(或漏极)开路输出型电路(如普通门电路)提升电流和电压的能力是有限的,上拉电阻的功能主要是为集电极开路输出型电路输出电流通道。
三、为什么要使用上下拉电阻:一般作单键触发使用时,如果IC本身没有内接电阻,为了使单键维持在不被触发的状态或是触发后回到原状态,必须在IC外部另接一电阻。
数字电路有三种状态:高电平、低电平、和高阻状态,有些应用场合不希望出现高阻状态,可以通过上拉电阻或下拉电阻的方式使处于稳定状态,具体视设计要求而定!一般说的是I/O端口,有的可以设置,有的不可以设置,有的是内置,有的是需要外接,I/O端口的输出类似与一个三极管的C,当C接通过一个电阻和电源连接在一起的时候,该电阻成为上C拉电阻,也就是说,如果该端口正常时为高电平,C通过一个电阻和地连接在一起的时候,该电阻称为下拉电阻,使该端口平时为低电平,作用吗:比如:当一个接有上拉电阻的端口设为输如状态时,他的常态就为高电平,用于检测低电平的输入。
[资源分享] 为什么RS485总线要接终端电阻终端电阻是为了消除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。
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。
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。
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。
补充说明:1.RS-485需要2个终接电阻,接在传输总线的两端,其阻值要求等于传输电缆的特性阻抗。
在短距离传输时可不需终接电阻,即一般在300米以下不需终接电阻。
2. 为了抑制干扰,RS485总线常在最后一台设备之后接入一个120欧的电阻(即为上面所述)。
3.RS-485与RS-422的共模输出电压是不同的。
RS-485共模输出电压在-7V 至+12V之间, RS-422在-7V 至+7V之间,RS-485接收器最小输入阻抗为12KΩ;RS-422是4kΩ;RS-485满足所有RS-422的规范,所以RS-485的驱动器可以用在RS-422网络中应用。
RS485为什么长距离通信时要加一个终端电阻?485的通信方式就是一个正极D+和一个负极D -,两线间的电压为0和1的信号,为什么长距离的时候要加一个终端电阻?在后面并个电阻的作用是什么?个人感觉并不并联这个电阻从电气原理上好像没有太多的意义?这个电阻为什么能识别是整个网络节点中的最后一个设备?最佳答案恩,作为网络传输路径,其中一个重要的指标就是信号反射。
RS485终端电阻解释本⽂来源⾃: ZLG致远电⼦RS-485总线具有结构简单、成本低等优点,但各位⼯程师在组建RS-485总线⽹络时,为提升整个⽹络通信的可靠性,想必会经常会遇到⼀个问题:需不需要加终端电阻呢?本⽂将为你解答。
⼀、终端电阻的作⽤对于RS-485总线,终端电阻主要是为了匹配通信线的特性阻抗,防⽌信号反射,提⾼信号质量。
在组建RS-485总线⽹络时,通常使⽤特性阻抗为120Ω的屏蔽双绞线,由于RS-485收发器输⼊阻抗⼀般较⾼(例如RSM485ECHT输⼊阻抗为96kΩ,最多可连接256个节点),在信号传输到总线末端时会由于受到的瞬时阻抗发⽣突变(以RSM485ECHT为例,阻抗由120Ω变为96kΩ),导致信号发⽣反射,影响信号的质量。
RSM485ECHT在1200m,500kbps通信速率的情况下不加终端电阻和加终端电阻的波形如图1和图2所⽰,终端电阻明显改善了信号的质量。
图1 RSM485ECHT 1200m 500kbps不加终端电阻图2 RSM485ECHT 1200m 500kbps 加终端电阻⼆、终端电阻带来的问题终端电阻虽然可以提⾼信号质量,但还具有以下⼏个问题:1、降低了驱动信号的幅值RS-485总线上的负载越⼤,RS-485收发器输出差分电压幅值越低,RSM485ECHT在5m,500kbps的情况下不加终端电阻和加终端电阻的波形如图3和图4所⽰,可以看出驱动信号在增加终端电阻后降低了2V左右。
图3 RSM485ECHT 5m 500kbps 不加终端图4 RSM485ECHT 5m 500kbps 加终端2、增⼤了通信线上的压降增加终端电阻使通信线缆上的电流增⼤,产⽣了较⼤的压差,降低了接收端的信号幅值。
RSM485ECHT在1200m,115.2kbps⾸端和末端的信号波形如图5和图6所⽰(0.75mm2通信线),末端信号与⾸端信号相⽐下降了0.7V左右。
图5 RSM485ECHT 1200m 115.2kbps 加终端电阻⾸端波形图6 RSM485ECHT 1200m 115.2kbps 加终端电阻末端波形3、增⼤了收发器的功耗增加终端电阻对于接收状态时的⼯作电流影响不⼤,但会⼤⼤增加驱动状态时的⼯作电流。
RS485总线终端电阻终端电阻是为了消除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。
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。
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。
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。
补充说明:1.RS-485需要2个终接电阻,接在传输总线的两端,其阻值要求等于传输电缆的特性阻抗。
在矩距离传输时可不需终接电阻,即一般在300米以下不需终接电阻。
2.为了抑制干扰,RS485总线常在最后一台设备之后接入一个120欧的电阻(即为上面所述)。
3.RS-485与RS-422的共模输出电压是不同的。
RS-485共模输出电压在-7V至+12V之间, RS-422在-7V至+7V之间,RS-485接收器最小输入阻抗为12KΩ;RS-422是4kΩ;RS-485满足所有RS-422的规范,所以RS-485的驱动器可以用在RS-422网络中应用。
RS485总线终端电阻为精密电阻120Ω,并联到最末端RS485电缆的两芯线上。
1.采用阻抗匹配、低衰减的RS485专用电缆更有利于保证通信。
2.单层屏蔽的电缆屏蔽层应一端接地;双层绝缘隔离型的电缆屏蔽层其外层(含铠装)应两端接地,内层屏蔽则应一端接地!3.传输距离超过300米应加终端电阻(一般为120Ω)。
485总线485总线(图)485 总线在数据通信,计算机网络以及分布式工业控制系统当中,经常需要使用串行通信来实现数据交换。
目前,有RS- 232,RS-485,RS-422几种接口标准用于串行通信。
RS-232是最早的串行接口标准,在短距离(<15M),较低波特率串行通信当中得到了广泛应用。
其后针对RS-232接口标准的通信距离短,波特率比较低的状况,在RS-232接口标准的基础上又提出了RS-422接口标准,RS- 485接口标准来克服这些缺陷。
下面详细介绍RS-232,RS-422,RS-485接口标准。
RS-232串口标准是种在低速率串行通讯种增加通讯距离的单端标准。
RS-232采取不平衡传输方式,即单端通讯。
其收发端的数据信号都是相对于地信号的。
所以其共模抑制能力差,再加上双绞线的分布电容,其传输距离最大约为15M,最高速率为20KBPS,且其只能支持点对点通信。
针对RS-232串口标准的局限性,人们又提出了RS-422,RS-485接口标准。
RS-485/422采用平衡发送和差分接收方式实现通信:发送端将串行口的TTL电平信号转换成差分信号 A,B两路输出,经过线缆传输之后在接收端将差分信号还原成TTL电平信号。
由于传输线通常使用双绞线,又是差分传输,所以又极强的抗共模干扰的能力,总线收发器灵敏度很高,可以检测到低至200mV电压。
故传输信号在千米之外都是可以恢复。
RS-485/422最大的通信距离约为1219M,最大传输速率为10Mb/S,传输速率与传输距离成反比,在100Kb/S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采用半双工工作方式,支持多点数据通信。
RS-485总线网络拓扑一般采用终端匹配的总线型结构。
即采用一条总线将各个节点串接起来,不支持环形或星型网络。
如果需要使用星型结构,就必须使用485中继器或者485集线器才可以。
RS-485/422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。
485总线全名RS-485总线,传输距离理论1200米,实际上800米时就需要加中续器了.RS-485总线可以用网线做使用8芯网线构成RS485总线时,应该使用8芯网线的其中两对双绞线,一对用于数据传输,另外一对用于接地,且8芯网线的芯线编号按下面的颜色排序:① 蓝白② 蓝③ 橙白④ 绿⑤ 绿白⑥ 橙⑦ 棕白⑧ 棕其中,①、②为一对双绞线,③、④为一对双绞线,⑤、⑥为一对双绞线,⑦、⑧为一对双绞线。
8芯网线与RJ45-8水晶头、卡线模块、卡侬接口连接时,都应该按照上面的芯线排列顺序压线!1.2.2 RJ45-8水晶头压线规范RJ45-8 水晶头压线时使用水晶头的4(A)、5(B)、7(GND、8(GND)和8芯网线的④(绿)、⑤(绿白)、⑦ (棕白)、⑧(棕)一一对应后压线,请注意压线时一定要压牢!下面的是参考他人资料在GOOGLE搜到的---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。
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:1.接收器的输入电阻RIN≥12kΩ2.驱动器能输出±7V的共模电压3.输入端的电容≤50pF4.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)5.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。
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。
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)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。
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≤2.5dB3、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。