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rs485接口怎么接线(rs232和rs485的区别)

时间:2023-05-05 19:32:49 阅读:102874 作者:2636

由RS485接口组成的半双工网络一般为双线制,多采用屏蔽双绞线传输。这种连接方式是总线拓扑,在同一条总线上最多可以挂接32个节点。我们知道,初始数据是模拟信号输出的一个简单的过程量,然后仪表接口是RS232接口,可以实现点对点的通信,但是这种方式不能实现组网功能,然后RS485就解决了这个问题。本文通过问答的方式详细介绍了RS485接口。

一、什么是RS-485接口?它与RS-232-C接口相比有什么特点?

答:由于RS-232-C接口标准出现较早,难免存在一些不足,主要有以下四点:

(1)接口的信号电平值高,容易损坏接口电路的芯片,由于与TTL电平不兼容,需要使用电平转换电路与TTL电路连接。

(2)传输速率低,异步传输时波特率为20Kbps。

(3)接口使用信号线和信号返回线形成共地传输形式。这种共地传输容易受到共模干扰,因此抗噪声干扰能力较弱。

(4)传输距离有限,最大传输距离为50英尺,只能使用50米左右。针对RS-232-C的缺点,一些新的接口标准不断涌现,RS-485就是其中之一,它具有以下特点:

1)RS-485的电气特性:逻辑“1”用两线间的电压差表示为(2-6)V;逻辑“0”用两条线之间的电压差为-(2-6) V来表示,当接口信号电平低于RS-232-C时,不容易损坏接口电路的芯片,这个电平与TTL电平兼容,可以很容易地与TTL电路连接。

2)RS-485的最大数据传输速率为10Mbps。

3)RS-485接口是平衡驱动器和差分接收器的组合,具有增强的抗共模干扰能力,即良好的抗噪声干扰性能。

4)RS-485接口最大传输距离标准值为4000英尺,实际可达3000米。此外,RS-232-C接口只允许总线上连接一个收发器,即单站能力。RS-485接口允许总线上最多连接128个收发器。也就是说,它具有多站能力,因此用户可以通过使用单个RS-485接口方便地建立设备网络。

5) RS-485接口是首选的串行接口,因为它具有出色的抗噪声能力、传输距离远和多站能力。由于由RS485接口组成的半双工网络一般只需要两根导线,所以RS485接口全部采用屏蔽双绞线传输。RS485接口连接器采用DB-9的9芯插头插座,与智能终端RS485的接口采用DB-9(孔),与键盘连接的键盘接口RS485采用DB-9(针)。

二、RS-485串行接口标准

因为RS-485是从RS-422发展而来的,所以RS-485的很多电气规定都和RS-422类似。例如,采用平衡传输方式,需要在传输线路上连接一个端接电阻。RS-485可以采用两线和四线模式,两线系统可以实现真正的多点双向通信。

但采用四线连接时,只能实现点对多通信,即只能有一台Master设备,其余为从设备,但比RS-422好,无论是四线连接还是两线连接方式,都可以多连接32台设备到总线上。

RS-485的最大传输距离约为1219米,最大传输速率为10mb/s,平衡双绞线的长度与传输速率成反比,只有在100kb/s速率以下才能使用规定的最长电缆长度。只有在短距离内才能获得最高的传输速率。一般百米双绞线最大传输速率只有1mb/s。

RS-485需要两个端接电阻,其电阻值等于传输电缆的特性阻抗。矩距传递不需要端接电阻,即300米以下一般不需要。终端电阻连接在传输总线的两端。

三、RS-485的网络安装要点

RS-485可以支持32个节点,多个节点组成一个网络。网络拓扑一般采用终端ma的总线结构

1.总线采用双绞线,每个节点串联。从总线到每个节点的引出线长度应尽可能短,以便引出线中的反射信号对总线信号的影响最小。图示为实际应用中常见的错误连接方式(A、C、E)和正确连接方式(B、D、F)。虽然三个网络连接A、C和E不正确,但它们在短距离和低速下仍可能正常工作。然而,随着通信距离的延长或通信速度的提高,它们的不利影响会越来越严重。主要原因是信号在各支路末端反射,与原信号叠加,会导致信号质量下降。

2.要注意母线特性阻抗的连续性,阻抗不连续的点会发生信号反射。这种不连续性在以下情况下很容易出现:总线的不同部分使用不同的电缆,或者在总线的某一部分将过多的收发器紧密安装在一起,并且将过长的支线引出总线。

简而言之,应该提供单个连续的信号通道作为总线。

四.RS-485传输线匹配的几点说明

对于RS-485总线网络,终端电阻一般用于匹配。然而,在短距离和低速率下,可能不考虑终端匹配。那么什么情况下不用考虑匹配呢?理论上,当在每个接收数据信号的中点采样时,只要反射信号在采样开始时衰减足够低,匹配就可以忽略。

终端匹配一般采用终端电阻法,RS-485应在总线电缆的始端和末端并联终端电阻。最终电阻一般为120。相当于电缆的特性阻抗

电阻,因为大多数双绞线电缆特性阻抗大约在100~120Ω。这种匹配方法简单有效,但有一个缺点,匹配电阻要消耗较大功率,对于功耗限制比较严格的系统不太适合。

另外一种比较省电的匹配方式是RC匹配,利用一只电容C隔断直流成分可以节省大部分功率。但电容C的取值是个难点,需要在功耗和匹配质量间进行折衷。

还有一种采用二极管的匹配方法,这种方案虽未实现真正的“匹配”,但它利用二极管的钳位作用能迅速削弱反射信号,达到改善信号质量的目的。节能效果显著。

五、RS-485的接地问题

电子系统接地是很重要的,但常常被忽视。接地处理不当往往会导致电子系统不能稳定工作甚至危及系统安全。RS-485传输网络的接地同样也是很重要的,因为接地系统不合理会影响整个网络的稳定性,尤其是在工作环境比较恶劣和传输距离较远的情况下,对于接地的要求更为严格。

六、采用RS485接口时,传输电缆的长度如何考虑?

在使用RS485接口时,对于特定的传输线经,从发生器到负载其数据信号传输所允许的最大电缆长度是数据信号速率的函数,这个长度数据主要是受信号失真及噪声等影响所限制。最大电缆长度与信号速率的关系曲线是使用24AWG铜芯双绞电话电缆(线径为0.51mm),线间旁路电容为52。5PF/M,终端负载电阻为100欧时所得出。当数据信号速率降低到90Kbit/S以下时,假定最大允许的信号损失为6dBV时,则电缆长度被限制在1200M。在实用时是完全可以取得比它大的电缆长度。当使用不同线径的电缆。则取得的最大电缆长度是不相同的。

七、如何实现RS-485/422多点通讯

RS-485总线上任何时候只能有一发送器发送。半双工方式,主从只能一个发。全双工方式,主站总可发送,从站只能有一个发送。

八、RS-485接口通讯时,在什么条件下需要采用终端匹配?电阻值如何确定?如何配置终端匹配电阻?

在长线信号传输时,一般为了避免信号的反射和回波,需要在接收端接入终端匹配电阻。其终端匹配电阻值取决于电缆的阻抗特性,与电缆的长度无关。

RS-485一般采用双绞线(屏蔽或非屏蔽)连接,终端电阻一般介于100至140Ω之间,典型值为120Ω。在实际配置时,在电缆的两个终端节点上,即最近端和最远端,各接入一个终端电阻,而处于中间部分的节点则不能接入终端电阻,否则将导致通讯出错。

九、RS-485网不知道最远站点是哪一个,应该如何接匹配电阻呢?

会出现这种情况,是由于用户组成RS-485网时,没有遵循站点至总线的连线应尽可能短的原则。如果总线布线遵循这一原则,就不存在不知道哪个站点是最远的问题。而且要注意,这样的布线,系统将会工作得不好。

十、RS-485接口为何在停止通信时接收器仍有数据输出?

由于RS-485在发送数据完成后,要求所有的发送使能控制信号关闭且保持接收使能有效,此时,总线驱动器进入高阻状态且接收器能够监测总线上是否有新的通信数据。但是由于此时总线处于无源驱动状态(若总线有终端匹配电阻时,A和B线的差分电平为0,接收器的输出不确定,且对AB线上的差分信号的变化很敏感;若无终端匹配,则总线处于高阻态,接收器的输出不确定),容易受到外界的噪声干扰。当噪声电压超过输入信号门限时(典型值±200mV),接收器将输出数据,导致对应的UART接收无效的数据,使紧接着的正常通讯出错;另外一种情况可能发生在打开/关闭发送使能控制的瞬间,使接收器输出信号,也会导致UART错误地接收。

解决方法:

1)在通讯总线上采用同相输入端上拉(A线)、反相输入端下拉(B线)的方法对总线进行钳位,保证接收器输出为固定的“1”电平;

2)采用内置防故障模式的MAX308x系列的接口产品替换该接口电路;

3)通过软件方式消除,即在通信数据包内增加2-5个起始同步字节,只有在满足同步头后才开始真正的数据通讯。

十一、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。

十二、RS-485总线的负载能力和通讯电缆长度之间的关系

在设计RS-485总线组成的网络配置(总线长度和带负载个数)时,应该考虑到三个参数:纯阻性负载、信号衰减和噪声容限。纯阻性负载、信号衰减这两个参数,在前面已经讨论过,现在要讨论的是噪声容限(NoiseMargin)。RS-485总线接收器的噪声容限至少应该大于200mV。前面的论述者是在假设噪声容限为0的情况下进行的。

在实际应用中,为了提高总线的抗干扰能力,总希望系统的噪声容限比EIARS-485标准中规定的好一些。因此,在选定了驱动器的RS-495总线上,在通信波特率一定的情况下,带负载数的多少,与信号能传输的最大距离是直接相关的。

在总线允许的范围内,带负载数越多,信号能传输的距离就越小;带负载数据少,信号能传输的距离就发越远。

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