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RS485总线传输协议,作为一种串行总线通信协议标准,采用平衡发送与差分接收的结构设计,赋予其出色的共模干扰抑制能力。其数据传输速率可高达 ,且最远传输距离可轻松达到1000米左右。不同于点对点的总线结构,RS485呈现出分布式架构,使得单个总线能够轻松连接多达128个收发器,为多点互连提供了极大的便利。
在半双工工作模式下,RS485只能允许一个点在任意时刻处于发送状态,这要求发送电路必须受到使能信号的精准控制。此外,它还支持联网构成分布式系统,最多可并联32台驱动器和32台接收器。
值得一提的是,RS485是RS422的进一步发展。相较于RS422,RS485不仅增加了设备数量,从10个提升至32个,还详细定义了在最大设备数量下的电气特性,从而确保了充足的信号电压。这种出色的抗噪和多设备能力,使得RS485在工业应用中备受青睐,无论是建立连向PC机的分布式设备网络,还是与其他数据收集控制器、HMI或其他操作设备的串行连接,它都是理想的选择。而且,由于RS485是RS422的超集,因此所有RS422设备均可被其兼容控制。其串行通行能力更是可达超过4000英尺的线长,为远程通信提供了有力支持。
为克服RS232通信距离短、速率低的局限,EIA在RS422的基础上制定了RS485接口标准。RS485采用平衡发送与差分接收方式,赋予其出色的共模干扰抑制能力,最大传输距离可达1200米,实际传输距离甚至可达3000米,同时传输速率高达10Mbit/s。因此,在需要通信距离为几十米至数千米的应用场合中,RS-485串行通信被广泛采用。
RS-485支持半双工工作模式,允许在一对屏蔽双绞线上进行多点、双向通信。但需注意,任何时刻只能有一个节点处于发送状态,因此发送电路必须由使能信号精准控制。
不同于RS232的全双工模式,RS485采用差分工作方式。在这种方式中,双绞线的一根被定义为A线,另一根为B线。RS485遵循差分信号负逻辑,其中+2V至+6V表示逻辑“0",而-6V至-2V则表示逻辑“1"。此外,RS485提供了两线制和四线制两种接线方式,其中四线制支持全双工通讯,而两线制则采用半双工方式。
尽管RS485和RS232都基于串口通讯,但它们的通讯模式截然不同。RS232采用全双工模式,而RS485则为半双工模式。为确保数据收发的顺畅进行,RS485引入了使能端控制功能。当使能端信号为高电平时,驱动器将输出信号;而当信号为低电平时,则无法输出。这也要求软件在控制收发过程中必须保持严格的时间间隔。
RS-485与RS-422的主要区别在于其共模输出电压范围。具体而言,RS-485的共模输出电压在-7V至+12V之间,而RS-422则为-7V至+7V。值得注意的是,尽管RS-485的电压范围更宽,但其仍然兼容RS-422的所有规范,因此,RS-485的驱动器可以在RS-422网络中应用。此外,RS-485与RS-422在最大传输距离和速率方面也具有相似性,均为约1219米和10Mbps。
在传输介质方面,平衡双绞线的长度与传输速率成反比。为了获得规定的最大电缆长度,传输速率必须低于100Kbps。同时,只有在很短的距离下才能实现最高速率的传输,例如,100米长的双绞线最大传输速率仅为1Mbps。
RS485接口通常采用半双工网络配置,以两线制为主(尽管过去曾采用四线制,但现已较少见)。这种接线方式为总线式拓扑结构,允许在同一总线上最多挂接32个节点。在RS485通信网络中,一般采用主从通信方式,即一个主机与多个从机进行通信。
连接RS-485通信链路时,通常只需简单地使用一对双绞线将各个接口的“A"、“B"端连接起来。此外,RS485接口连接器采用DB-9的9芯插头座,与智能终端和键盘连接的键盘接口分别采用DB-9(孔)和DB-9(针)进行连接。
关于RS-485的引脚定义,两线制引脚包括Data-/B/485-(发送正)、Data/B/485+(接收正)以及GND(地线)。而四线制引脚则更为复杂,包括TDA-/Y(发送A)、TDB+/Z(发送B)、RDA-/A(接收A)和RDB+/B(接收B),同时还有GND(地线)作为必要连接。需要注意的是,某些引脚如+9V电源在实际应用中可能并不需要连接。
英式标识中,TDA(-)对应于TDB(+)和GND,而RDA(-)则对应于RDB(+)和GND。美式标识采用Y、Z、A、B和GND进行标记。中式标识则使用TXD(+)/A、TXD(-)/B、RXD(-)、RXD(+)和GND。
RS485两线通常被定义为“A、B"或“Date+、Date-",即我们常说的485+、485-。然而,具体定义可能因厂家而异,有的RS485可能采用RTS或DTR等针脚。支持RS485接口的芯片包括MAX481、MAX483、MAX485、MAX487和MAX1487等。
在RS485通信网络中,485收发器被用于转换TTL电平和RS485电平。各路节点都连接到485收发器上,而收发器则通过差分线与网络总线相连。串口控制器与收发器之间采用TTL信号传输,而收发器与总线之间则使用差分信号进行通信。当发送数据时,串口控制器的TX信号会经过收发器转换为差分信号并传输到总线上;接收数据时,收发器则将总线上的差分信号转换为TTL信号并通过RX引脚传输到串口控制器中。在网络中,通常只有一个主机,其余节点均为从机。此外,在总线的起始和终止端分别添加了一个120欧的匹配电阻,以确保信号的完整性和稳定性。