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1983 年,电子工业协会 (EIA) 批准了一个新的平衡传输标准,称之为 RS-485。调查发现,RS-485 备受赞誉并被广泛应用到工业、医疗和消费类米6体育平台手机版_好二三四,成为了工业接口的主力规范。
本应用报告为那些对 RS-485 标准不熟的工程师提供设计指南,帮助他们在最短的时间内完成稳健而可靠的数据传输设计。
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RS-485 仅是一个电气标准。与定义功能、机械和电气规格的完整接口标准相比,RS-485 仅定义了使用平衡多点传输线的驱动器和接收器的电气特性。
但是,很多更高级别的标准将 RS-485 规定为引用标准,例如中国的电能表通讯协议标准 DL/T645 就明确指定以RS-485作为物理层标准。
RS-485 的主要特性:
RS-485 标准建议使用菊花链连接其节点,也称为合用线或总线拓扑(请参阅图 3-1)。在这种拓扑结构中,所使用的驱动器、接收器和收发器通过短网存根接入主干线。接口总线可被设计用于全双工或半双工传输(请参阅图 3-2)。
全双工实现需要两个信号对(四根电线),以及全双工收发器,其具有用于发送器和接收器的单独总线访问线路。全双工模式允许节点在一个对上发送数据,同时在另一个对上接收数据。
在半双工模式下,仅使用一对信号,并要求在不同的时间驱动和接收数据。两种实现方式都需要通过方向控制信号(例如驱动器/接收器使能信号)对所有节点进行控制,确保在任何时候总线上只有一个驱动器处于工作状态。多个驱动器同时访问总线会导致总线争用,这在任何时候都必须通过软件控制来加以避免。
符合 RS-485 标准的驱动器可在 54Ω 负载上提供不小于 1.5V 的差分输出,而符合该标准的接收器可检测到低至 200mV 的差分输入。即使在电缆和连接器的信号严重衰减的情况下,这两个值仍能为高可靠性的数据传输提供了充足的余量。这种稳健性是 RS-485 非常适合在嘈杂环境中进行长距离联网的主要原因。
在双绞线上传输差分信号对RS-485应用是有利的,因为外部干扰源会以共模方式均等的耦合到两根信号线上,这些噪声会被差分接收器过滤掉。
工业RS-485电缆分为有保护套、无保护套、双绞线、非屏蔽双绞线,符合 22-24AWG 线规的电缆特性阻抗为 120Ω。图 5-1 所示为四线对电缆的横截面,这种非屏蔽双绞线通常用于 2 个全双工网络。两对和单对版本的类似电缆可用于低成本的半双工系统设计。
除网络布线外,RS-485 标准强制设备的印制电路板布局和连接器要与网络的电器特性保持一致,可以通过使印制电路板上的两根信号线尽可能靠近并等长来实现。