RS485總線簡(jiǎn)介

RS-485標(biāo)準(zhǔn)是由兩個(gè)行業(yè)協(xié)會(huì)共同制訂和開(kāi)發(fā)的，即EIA—電子工業(yè)協(xié)會(huì)和TIA—通訊工業(yè)協(xié)會(huì)。EIA曾經(jīng)在它所有標(biāo)準(zhǔn)前面加上RS前綴英文Rcommended standard的縮寫(xiě)，因此許多工程師一直延用這種名稱。

1.2 RS485總線應(yīng)用場(chǎng)合
RS-485總線作為一種多點(diǎn)差分?jǐn)?shù)據(jù)傳輸?shù)碾姎庖?guī)范規(guī)，已成為業(yè)界應(yīng)用最為廣泛的標(biāo)準(zhǔn)通信接口之一。這種通信接口允許在簡(jiǎn)單的一對(duì)雙絞線上進(jìn)行多點(diǎn)雙向通信，它所具有的噪聲抑制能力、數(shù)據(jù)傳輸速率、電纜長(zhǎng)度及可靠性是其他標(biāo)準(zhǔn)無(wú)法比擬的。正因?yàn)榇?，許多不同領(lǐng)域都采用RS-485作為數(shù)據(jù)傳輸鏈路。例如：汽車電子、電信設(shè)備局域網(wǎng)、智能樓宇等都經(jīng)?？梢砸?jiàn)到具有RS-485接口電路的設(shè)備。這項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)得到廣泛接受的另外一個(gè)原因是它的通用性RS-485標(biāo)準(zhǔn)只對(duì)接口的電氣特性做出規(guī)定，而不涉及接插件電纜或協(xié)議，在此基礎(chǔ)上用戶可以建立自己的高層通信協(xié)議。

1.3 RS485總線電氣性能
RS485總線電氣性能見(jiàn)表0.1：
表0.1 RS485總線電氣性能

1.4 RS485總線缺點(diǎn)
● RS485總線的通訊容量較少，理論上最多僅容許接入32個(gè)設(shè)備，不適于以樓宇為結(jié)點(diǎn)
的多用戶容量要求。
● RS485總線的通訊速率低，常用波特率為9600bps。而且其速率與通訊距離有直接關(guān)系，
當(dāng)達(dá)到數(shù)百米以上通訊距離時(shí)，其可靠通訊速率<1200bps。
● RS485芯片功耗較大，靜態(tài)功耗達(dá)到2-3mA，工作電流（發(fā)送）達(dá)到20mA，若加上偏置電阻及終端電阻，工作電流會(huì)更大。增加了線路電壓降，不利于遠(yuǎn)程布線。
● RS485總線構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)只能以串行布線，不能構(gòu)成星形等任意分支。串行布線對(duì)于小區(qū)
實(shí)際布線設(shè)計(jì)及施工造成很大難度，不遵循串行布線規(guī)則又將大大降低通訊的穩(wěn)定性。
● RS485總線自身的電氣性能決定了其在實(shí)際工程應(yīng)用中穩(wěn)定性較差，在多節(jié)點(diǎn)、長(zhǎng)距離
場(chǎng)合需對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行阻抗匹配等調(diào)試，增添工程復(fù)雜性。
● RS485總線通常不帶隔離，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)上某一節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)整體或局部的癱瘓，
而且又難以判斷其故障位置。
● RS485總線采用主機(jī)輪詢方式，這樣會(huì)造成以下的弊端：
1） 通信的吞吐量較低，不適用于通信量要求較大（或平均通信量較低，但呈突發(fā)式的）
場(chǎng)合。
2） 系統(tǒng)較大時(shí)，實(shí)時(shí)性較差。
3） 主機(jī)不停地輪詢各從機(jī)，每個(gè)從機(jī)都必須對(duì)主機(jī)的所有查詢作出分析，以決定是否
回應(yīng)主機(jī)，勢(shì)必增加各從機(jī)的系統(tǒng)開(kāi)銷。
4） 當(dāng)從機(jī)之間需要進(jìn)行通信時(shí)，必須通過(guò)主機(jī)，增加了從機(jī)間通信的難度及主機(jī)負(fù)擔(dān)。
● RS485總線長(zhǎng)距離傳輸(1200米以上)時(shí)一般暴露于戶外，極易因?yàn)槔讚舻仍蛞脒^(guò)電
壓。RS485收發(fā)器工作電壓較低（5V左右），其本身耐壓也非常低（-7V~+12V），一旦
過(guò)壓引入，就會(huì)擊穿損壞。通信節(jié)點(diǎn)受損后無(wú)法恢復(fù)，因此必須采取多種措施加以保護(hù)。

1.5 RS485總線安裝布線注意事項(xiàng)
●采用一條雙絞線電纜作總線，將各個(gè)節(jié)點(diǎn)串接起來(lái)，從總線到每個(gè)節(jié)點(diǎn)的引出線長(zhǎng)度應(yīng)
盡量短，以便使引出線中的反射信號(hào)對(duì)總線信號(hào)的影響最低。
●注意總線特性阻抗的連續(xù)性，在阻抗不連續(xù)點(diǎn)就會(huì)發(fā)生信號(hào)的反射。下列幾種情況易產(chǎn)
生這種不連續(xù)性：總線的不同區(qū)段采用了不同電纜、某一段總線上有過(guò)多收發(fā)器緊靠在
一起安裝，再者是過(guò)長(zhǎng)的分支線引出到總線。
● RS485總線當(dāng)空閑或開(kāi)路時(shí)，會(huì)導(dǎo)致接收器誤觸發(fā)。因此接收器一端應(yīng)加偏置電阻，將
總線設(shè)定在一個(gè)確定的狀態(tài)。
● RS485總線長(zhǎng)距離通訊時(shí)由于阻抗不匹配會(huì)引起信號(hào)反射，必須在電纜的末端跨接一個(gè)
與電纜的特性阻抗同樣大小的終端電阻（通常為120 Ω），使電纜的阻抗連續(xù)。
● RS485接地注意事項(xiàng)：
1） 共模干擾問(wèn)題：RS-485接口采用差分方式傳輸信號(hào)方式，系統(tǒng)只需檢測(cè)兩線之間的
電位差就可以了。RS-485收發(fā)器共模電壓范圍為-7～+12V。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)線路中共模電壓
超出此范圍時(shí)就會(huì)影響通信的穩(wěn)定可靠，甚至損壞接口。
2）EMI電磁干擾問(wèn)題：發(fā)送驅(qū)動(dòng)器輸出信號(hào)中的共模部分需要一個(gè)返回通路，如沒(méi)有
一個(gè)低阻的返回通道（信號(hào)地），就會(huì)以輻射的形式返回源端，整個(gè)總線就會(huì)像一
個(gè)巨大的天線向外輻射電磁波。
因此整個(gè)RS-485網(wǎng)絡(luò)必須有一條低阻的信號(hào)地將兩個(gè)接口的工作地連接起來(lái)，使
共模干擾電壓被短路。
● RS485總線長(zhǎng)距離通訊時(shí)易受強(qiáng)信號(hào)干擾，所以應(yīng)加保護(hù)措施，可選擇的方法如下：
1） 隔離保護(hù)方法：
采用高頻變壓器、光耦等元件實(shí)現(xiàn)接口的電氣隔離。將瞬態(tài)高壓轉(zhuǎn)移到隔離接口中
的電隔離層上，不會(huì)產(chǎn)生損害性的浪涌電流，起到保護(hù)接口的作用。
2） 旁路保護(hù)方法：
利用瞬態(tài)抑制元件（如TVS、MOV、氣體放電管等）將危害性的瞬態(tài)能量旁路到大地。
● RS485總線上每個(gè)通信節(jié)點(diǎn)上采取保護(hù)措施，如：在每個(gè)節(jié)點(diǎn)的A、B線上串聯(lián)一個(gè)10
歐姆的隔離電阻，可以防止某個(gè)節(jié)點(diǎn)損壞后影響整條線路的通信功能

1.6 RS485總線節(jié)能方法
●減小每幀數(shù)據(jù)發(fā)送量。
●收發(fā)器處于空閑模式時(shí)必須關(guān)閉它的發(fā)送驅(qū)動(dòng)器，以減小功率消耗。
●選擇具有失效保護(hù)功能的低功耗器件（不需加偏置電阻）。
●通訊距離短、通訊速率不高的場(chǎng)合不需加終端電阻。
●網(wǎng)絡(luò)終端采用RC阻容匹配或肖特基二極管方式代替終端電阻可有效減小電流消耗。