RS485接口组成的半双工网络,一般是两线制,多采用屏蔽双绞线传输,这种接线方式为总线式拓扑结构在同一总线上Zui多可以挂接32个结点。我们知道,Zui初数据是模拟信号输出简单过程量,后来仪表接口是RS232接口,这种接口可以实现点对点的通信方式,但这种方式不能实现联网功能,随后出现的RS485解决了这个问题。为此本文通过问答的形式详细介绍RS485接口。
一、什么是RS-485接口?它比RS-232-C接口相比有何特点?
答:由于RS-232-C接口标准出现较早,难免有不足之处,主要有以下四点:
(1)接口的信号电平值较高,易损坏接口电路的芯片,又因为与TTL电平不兼容故需使用电平转换电路方能与TTL电路连接。
(2)传输速率较低,在异步传输时,波特率为20Kbps。
(3)接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式,这种共地传输容易产生共模干扰,抗噪声干扰性弱。
(4)传输距离有限,Zui大传输距离标准值为50英尺,实际上也只能用在50米左右。针对RS-232-C的不足,于是就不断出现了一些新的接口标准,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”以两线间的电压差为+(2-6)V表示;逻辑“0”以两线间的电压差为-(2-6)V表示。接口信号电平比RS-232-C降低了,就不易损坏接口电路的芯片,且该电平与TTL电平兼容,可方便与TTL电路连接。
2)RS-485的数据Zui高传输速率为10Mbps
3)RS-485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合,抗共模干能力增强,即抗噪声干扰性好。
4)RS-485接口的Zui大传输距离标准值为4000英尺,实际上可达3000米,RS-232-C接口在总线上只允许连接1个收发器,即单站能力。而RS-485接口在总线上是允许连接多达128个收发器。即具有多站能力,这样用户可以利用单一的RS-485接口方便地建立起设备网络。
5)因RS-485接口具有良好的抗噪声干扰性,长的传输距离和多站能力等上述优点就使其成为shouxuan的串行接口。因为RS485接口组成的半双工网络,一般只需二根连线,RS485接口均采用屏蔽双绞线传输。RS485接口连接器采用DB-9的9芯插头座,与智能终端RS485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-422与RS-485串行接口标准
1、平衡传输
RS-422、RS-485与RS-232不一样,数据信号采用差分传输方式,也称作平衡传输,它使用一对双绞线,将其中一线定义为A,另一线定义为B
通常情况下,发送驱动器A、B之间的正电平在+2~+6V,是一个逻辑状态,负电平在-2~6V,是另一个逻辑状态。另有一个信号地C,在RS-485中还有一“使能”端,而在RS-422中这是可用可不用的。“使能”端是用于控制发送驱动器与传输线的切断与连接。当“使能”端起作用时,发送驱动器处于高阻状态,称作“第三态”,即它是有别于逻辑“1”与“0”的第三态。
接收器也作与发送端相对的规定,收、发端通过平衡双绞线将AA与BB对应相连,当在收端AB之间有大于+200mV的电平时,输出正逻辑电平,小于-200mV时,输出负逻辑电平。接收器接收平衡线上的电平范围通常在200mV至6V之间。
2、RS-422电气规定
RS-422标准全称是“平衡电压数字接口电路的电气特性”,它定义了接口电路的特性。图2是典型的RS-422四线接口。实际上还有一根信号地线,共5根线。图1是其DB9连接器引脚定义。由于接收器采用高输入阻抗和发送驱动器比RS232更强的驱动能力,故允许在相同传输线上连接多个接收节点,Zui多可接10个节点。即一个主设备(Master),其余为从设备(Salve),从设备之间不能通信,RS-422支持点对多的双向通信。接收器输入阻抗为4k,故发端Zui大负载能力是10×4k+100Ω(终接电阻)。RS-422四线接口由于采用单独的发送和接收通道,不必控制数据方向,各装置之间任何必须的信号交换均可以按软件方式(XON/XOFF握手)或硬件方式(一对单独的双绞线)实现。RS-422的Zui大传输距离为4000英尺(约1219米),Zui大传输速率为10Mb/s。其平衡双绞线的长度与传输速率成反比,在100kb/s速率以下,才可能达到Zui大传输距离。只有在很短的距离下才能获得Zui高速率传输。一般100米长的双绞线上所能获得的Zui大传输速率仅为1Mb/s。
RS-422需要一终接电阻,要求其阻值约等于传输电缆的特性阻抗。在矩距离传输时可不需终接电阻,即一般在300米以下不需终接电阻。终接电阻接在传输电缆的Zui远端。
3、RS-485电气规定
由于RS-485是从RS-422基础上发展而来的,RS-485许多电气规定与RS-422相仿。如都采用平衡传输方式、都需要在传输线上接终接电阻等。RS-485可以采用二线与四线方式,二线制可实现真正的多点双向通信。
而采用四线连接时,与RS-422一样只能实现点对多的通信,即只能有一个主(Master)设备,其余为从设备,但它比RS-422有改进,无论四线还是二线连接方式总线上可多接到32个设备。
RS-485与RS-422的不同还在于其共模输出电压是不同的,RS-485是-7V至+12V之间,而RS-422在-7V至+7V之间,RS-485接收器Zui小输入阻抗为12k剑鳵S-422是4k健;旧峡梢运礡S-485满足所有RS-422的规范,RS-485的驱动器可以用在RS-422网络中应用。
RS-485与RS-422一样,其Zui大传输距离约为1219米,Zui大传输速率为10Mb/s。平衡双绞线的长度与传输速率成反比,在100kb/s速率以下,才可能使用规定Zui长的电缆长度。只有在很短的距离下才能获得Zui高速率传输。一般100米长双绞线Zui大传输速率仅为1Mb/s。
RS-485需要2个终接电阻,其阻值要求等于传输电缆的特性阻抗。在矩距离传输时可不需终接电阻,即一般在300米以下不需终接电阻。终接电阻接在传输总线的两端。
三、RS-422与RS-485的网络安装注意要点
RS-422可支持10个节点,RS-485支持32个节点,多节点构成网络。网络拓扑一般采用终端匹配的总线型结构,不支持环形或星形网络。在构建网络时,应注意如下几点:
1、采用一条双绞线电缆作总线,将各个节点串接起来,从总线到每个节点的引出线长度应尽量短,以便使引出线中的反射信号对总线信号的影响Zui低。所示为实际应用中常见的一些错误连接方式(a,c,e)和正确的连接方式(b,d,f)。a,c,e这三种网络连接不正确,在短距离、低速率仍可能正常工作,但随着通信距离的延长或通信速率的提高,其不良影响会越来越严重,主要原因是信号在各支路末端反射后与原信号叠加,会造成信号质量下降。
2、应注意总线特性阻抗的连续性,在阻抗不连续点就会发生信号的反射。下列几种情况易产生这种不连续性:总线的不同区段采用了不同电缆,或某一段总线上有过多收发器紧靠在一起安装,是过长的分支线引出到总线。