RS485通信标准
电子工业协会(EIA)于 1983年制订并发布 RS-485标准,并经通讯工业协会(TIA) 修订后命名为 TIA/EIA-485-A,习惯地称之为RS-485标准。
RS-485标准是为弥补RS-232通信距离短、速率低等缺点而产生的。RS-485标准只规定了平衡发送器和接收器的电特性,而没有规定接插件、传输电缆和应用层通信协议。
RS-485标准与RS-232不一样数据信号采用差分传输方式 (Differential Driver Mode) , 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,如图1-1所示。
图1-1 RS-485发送器的示意图
通常情况下,发送发送器 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 器件中, 一般还有一个“使能” 控制信号。。“使能”信号用于控制发送发送器与传输线的切断与连接,当“使能”端起作用时,发送发送器处于高阻状态,称作“第三态”,它是有别于逻辑“1”与“0”的第三种状态。
对于接收发送器,也作出与发送发送器相对的规定,收、发端通过平衡双绞线将 A-A 与 B-B 对应相连。当在接收端 A-B之间有大于+200mV 的电平时,输出为正逻辑电平;小于-200mV 时,输出为负逻辑电平。在接收发送器的接收平衡线上,电平范围通常在 200mV 至 6V 之间。参见图1-2所示。
图 1-2 RS-485接收器的示意图
定义逻辑 1(正逻辑电平)为 B>A 的状态,逻辑 0(负逻辑电平)为 A>B 的状态,
A、B 之间的压差不小于 200mV。
TIA/EIA-485 串行通讯标准的性能如表格1-2 所示:
表格1-2 TIA/EIA-485 通讯方式的性能
规格 |
TIA/EIA-485 |
传输模式 |
平衡 |
电缆长度@90Kbps |
4000 ft(1200m) |
电缆长度@10Mbps |
50 ft(15m) |
数据传输速度 |
10 Mbps |
最大差动输出 |
± 6V |
最小差动输出 |
± 1.5V |
接收器敏感度 |
±0.2 V |
发送器负载(欧姆) |
60Ω |
最大发送器数量 |
32 单位负载 |
最大接收器数量 |
32 单位负载 |
RS-485 标准的最大传输距离约为 1219 米,最大传输速率为 10Mbps。
通常,RS-485 网络采用平衡双绞线作为传输媒体。平衡双绞线的长度与传输速率成反比,只有在 20kbps 速率以下,才可能使用规定最长的电缆长度。只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。一般来说,15 米长双绞线最大传输速率仅为 1Mbps。
注意:并不是所有的 RS-485收发器都能够支持高达 10Mbps的通讯速率。如果采用光电隔离方式,则通讯速率一般还会受到光电隔离器件响应速度的限制。
RS-485 网络采用直线拓朴结构,需要安装 2个终端匹配电阻,其阻值要求等于传输电缆的特性阻抗(一般取值为120Ω)。在短距离或低波特率波数据传输时可不需终端匹配电阻,即一般在 300 米以下、19200bps 不需终端匹配电阻。终端匹配电阻安装在 RS-485传输网络的两个端点,并联连接在 A-B 引脚之间。
RS-485 标准通常被用作为一种相对经济、具有相当高噪声抑制、相对高的传输速率、 传输距离远、宽共模范围的通信平台。同时,RS-485电路具有控制方便、成本低廉等优点。
在过去的 20 年时间里,建议性标准 RS-485作为一种多点差分数据传输的电气规范, 被应用在许多不同的领域,作为数据传输链路。目前,在我国应用的现场网络中,RS-485 半双工异步通信总线也是被各个研发机构广泛使用的数据通信总线。但是基于在 RS-485 总线上任一时刻只能存在一个主机的特点,它往往应用在集中控制枢纽与分散控制单元之间。