RS-485串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議

各方研究數(shù)據(jù)

在工業(yè)領(lǐng)域，通?？山邮艿膫鬏斁嚯x和數(shù)據(jù)速率的最大值分別為4000英尺和10Mbps，當然這兩個值不能同時滿足。然而，利用最新器件和精細的系統(tǒng)設(shè)計，可在較長的電纜下實現(xiàn)較高的數(shù)據(jù)吞吐率。

預(yù)加重[5]是一種改善數(shù)據(jù)速率與距離間關(guān)系的技術(shù)，可用于RS-485通信(圖6)。采用1700英尺電纜，工作在1Mbps固定數(shù)據(jù)速率，沒有預(yù)加重驅(qū)動器或均衡接收器的RS-485收發(fā)器通常具有10%的抖動。在相同速率下，增加驅(qū)動器預(yù)加重可使距離加倍，達到3400英尺，而且不會提高抖動。同樣，距離一定時采用預(yù)加重能提高數(shù)據(jù)速率。速率為400kbps，電纜長度為4000英尺時，無預(yù)加重的驅(qū)動器通常具有10%的抖動。而采用預(yù)加重可使該距離下的傳輸速率提升至800kbps。

圖6. 數(shù)據(jù)速率與電纜長度的關(guān)系圖

另一種估算可靠傳輸?shù)淖畲箅娎|長度的方法是：利用5類電纜制造商提供的幅度衰減與頻率的關(guān)系表。根據(jù)通用規(guī)則，電纜工作時最大允許的信號衰減是-6dBV。該數(shù)值結(jié)合廠家提供的衰減數(shù)據(jù)，計算出給定頻率下的最大電纜長度。

應(yīng)用技巧

RS-485收發(fā)器具有多種改善系統(tǒng)性能的特性：

預(yù)加重(上文所述)：降低碼間干擾

降低接收器單位負載：低負載器件可低至1/8單位負載，允許總線上掛接最多256個器件。這種器件還可降低總線負載，從而允許較長的電纜和較高的傳輸速率。

高速器件：目前可提供數(shù)據(jù)速率高達52Mbps的驅(qū)動器，這種高速器件須特別注意保持低傳輸延遲和低偏差。

ESD保護：ESD保護不會提高數(shù)據(jù)速率，但會改善系統(tǒng)工作或數(shù)據(jù)速率為0 (開路)時的可靠性。目前能夠提供±15kV的內(nèi)置ESD保護。

正確的接線[6]：RS-485用于差分傳輸，除地線外還需要兩條信號線來傳輸數(shù)據(jù)(通常為24 AWG雙絞線)。這兩條信號線傳送極性相反的信號，大大減少了EMI輻射和EMI干擾問題。電纜的特性阻抗一般為120，這也是電纜末端終端匹配電阻的阻值 ― 目的在于降低反射和其它線路的影響。圖7、圖8給出了正確的系統(tǒng)連接。

圖7. 單發(fā)/單收網(wǎng)絡(luò)

圖8. 多機收發(fā)網(wǎng)絡(luò)

結(jié)論

綜上所述，RS-485網(wǎng)絡(luò)可在噪聲環(huán)境下實現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)傳輸。設(shè)計系統(tǒng)時需要對數(shù)據(jù)速率、電纜長度進行折衷考慮，能夠在幾百米長的電纜上實現(xiàn)高于50Mbps的數(shù)據(jù)速率，而不需使用任何中繼器。