RS485在弱電工程中的應用有哪些?需要注意些什么
1、首先RS485接口的概念是什么?
簡單來說是一種電氣特性的標準,該標準由電信行業(yè)協(xié)會和電子工業(yè)聯(lián)盟定義。使用該標準的數(shù)字通信網(wǎng)絡能在遠距離條件下以及電子噪聲大的環(huán)境下有效傳輸信號。RS-485使得廉價本地網(wǎng)絡以及多支路通信鏈路的配置成為可能。
RS485有兩線制和四線制兩種接線,四線制只能實現(xiàn)點對點的通信方式,現(xiàn)很少采用,現(xiàn)在多采用的是兩線制接線方式。
在弱電工程中,RS485通信一般采用的是主從通信方式,即一個主機帶多個從機。
深入的了解RS485的話,你會發(fā)現(xiàn)里面的知識確實有很多,那么我們就選擇一些平時在弱電中會考慮到的問題供大家了解學習。
2、RS-485電氣規(guī)定
由于RS-485是從RS-422基礎(chǔ)上發(fā)展而來的,所以RS-485許多電氣規(guī)定與RS-422相仿。如都采用平衡傳輸方式、都需要在傳輸線上接終接電阻等。RS-485可以采用二線與四線方式,二線制可實現(xiàn)真正的多點雙向通信。
RS-485與RS-422的不同還在于其共模輸出電壓是不同的,RS-485是-7V至+12V之間,而RS-422在-7V至+7V之間,RS-485接收器最小輸入阻抗為12k劍鳵S-422是4k健;舊峽梢運礡S-485滿足所有RS-422的規(guī)范,所以RS-485的驅(qū)動器可以用在RS-422網(wǎng)絡中應用。
RS-485需要2個終接電阻,其阻值要求等于傳輸電纜的特性阻抗。在矩距離傳輸時可不需終接電阻,即一般在300米以下不需終接電阻。終接電阻接在傳輸總線的兩端。
3、RS-422與RS-485的網(wǎng)絡安裝注意要點
RS-422可支持10個節(jié)點,RS-485支持32個節(jié)點,因此多節(jié)點構(gòu)成網(wǎng)絡。網(wǎng)絡拓撲一般采用終端匹配的總線型結(jié)構(gòu),不支持環(huán)形或星形網(wǎng)絡。在構(gòu)建網(wǎng)絡時,應注意如下幾點:
1.采用一條雙絞線電纜作總線,將各個節(jié)點串接起來,從總線到每個節(jié)點的引出線長度應盡量短,以便使引出線中的反射信號對總線信號的影響最低。
2.應注意總線特性阻抗的連續(xù)性,在阻抗不連續(xù)點就會發(fā)生信號的反射。下列幾種情況易產(chǎn)生這種不連續(xù)性:總線的不同區(qū)段采用了不同電纜,或某一段總線上有過多收發(fā)器緊靠在一起安裝,再者是過長的分支線引出到總線。
總之,應該提供一條單一、連續(xù)的信號通道作為總線。
4、采用RS485接口時,傳輸電纜的長度如何考慮?
答:在使用RS485接口時,對于特定的傳輸線經(jīng),從發(fā)生器到負載其數(shù)據(jù)信號傳輸所允許的最大電纜長度是數(shù)據(jù)信號速率的函數(shù),這個長度數(shù)據(jù)主要是受信號失真及噪聲等影響所限制。下圖所示的最大電纜長度與信號速率的關(guān)系曲線是使用24AWG銅芯雙絞電話電纜(線徑為0.51mm),線間旁路電容為52.5PF/M,終端負載電阻為100歐時所得出。
當數(shù)據(jù)信號速率降低到90Kbit/S以下時,假定最大允許的信號損失為6dBV時,則電纜長度被限制在1200M。實際上,圖中的曲線是很保守的,在實用時是完全可以取得比它大的電纜長度。
當使用不同線徑的電纜。則取得的最大電纜長度是不相同的。例如:當數(shù)據(jù)信號速率為600Kbit/S時,采用24AWG電纜,由圖可知最大電纜長度是200m,若采用19AWG電纜(線徑為0。91mm)則電纜長度將可以大于200m;若采用28AWG電纜(線徑為0。32mm)則電纜長度只能小于200m。
5、如何實現(xiàn)RS-485的多點通訊?
答:RS-485總線上任何時候只能有一發(fā)送器發(fā)送。半雙工方式,主從只能一個發(fā)。全雙工方式,主站總可發(fā)送,從站只能有一個發(fā)送。(靠和DE控制)
6、RS-485接口通訊時,在什么條件下需要采用終端匹配?電阻值如何確定?如何配置終端匹配電阻?
答:在長線信號傳輸時,一般為了避免信號的反射和回波,需要在接收端接入終端匹配電阻。其終端匹配電阻值取決于電纜的阻抗特性,與電纜的長度無關(guān)。
RS-485一般采用雙絞線(屏蔽或非屏蔽)連接,終端電阻一般介于100至140Ω之間,典型值為120Ω。在實際配置時,在電纜的兩個終端節(jié)點上,即最近端和最遠端,各接入一個終端電阻,而處于中間部分的節(jié)點則不能接入終端電阻,否則將導致通訊出錯。
7、RS-485接口為何在停止通信時接收器仍有數(shù)據(jù)輸出?
答:由于RS-485在發(fā)送數(shù)據(jù)完成后,要求所有的發(fā)送使能控制信號關(guān)閉且保持接收使能有效,此時,總線驅(qū)動器進入高阻狀態(tài)且接收器能夠監(jiān)測總線上是否有新的通信數(shù)據(jù)。
由于此時總線處于無源驅(qū)動狀態(tài)(若總線有終端匹配電阻時,A和B線的差分電平為0,接收器的輸出不確定,且對AB線上的差分信號的變化很敏感;若無終端匹配,則總線處于高阻態(tài),接收器的輸出不確定),容易受到外界的噪聲干擾。當噪聲電壓超過輸入信號門限時(典型值±200mV),接收器將輸出數(shù)據(jù),導致對應的UART接收無效的數(shù)據(jù),使緊接著的正常通訊出錯;另外一種情況可能發(fā)生在打開/關(guān)閉發(fā)送使能控制的瞬間,使接收器輸出信號,也會導致UART錯誤地接收。解決方法:
1)在通訊總線上采用同相輸入端上拉(A線)、反相輸入端下拉(B線)的方法對總線進行鉗位,保證接收器輸出為固定的"1"電平;2)采用內(nèi)置防故障模式的MAX308x系列的接口產(chǎn)品替換該接口電路;3)通過軟件方式消除,即在通信數(shù)據(jù)包內(nèi)增加2-5個起始同步字節(jié),只有在滿足同步頭后才開始真正的數(shù)據(jù)通訊。
8、RS-485在通訊電纜中的信號衰減
第二個影響信號傳輸?shù)囊蛩厥切盘栐陔娎|的傳輸過程中衰減。一條傳輸電纜可以把它看出由分布電容、分布電感和電阻聯(lián)合組成的等效電路。
電纜的分布電容C主要是由雙絞線的兩條平行導線產(chǎn)生。導線的電阻在這里對信號的影響很小,可以忽略不計。
9、分布電容對RS-485總線傳輸性能的影響
電纜的分布電容主是由雙絞線的兩條平行導線產(chǎn)生。另外,導線和地之間也存在分布電容,雖然很小,但在分析時也不能忽視。分布電容對總線傳輸性能的影響,主要是因為總線上傳輸?shù)氖腔ㄐ盘枺盘柕谋磉_方式只有"1"和"0"。在特殊的字節(jié)中,例如0x01,信號"0"使得分布電容有足夠的充電時間,而信號"1"到來時,由于分布電容中的電荷,來不及放電,(Vin+)-(Vin-)-還大于200mV,結(jié)果使接愛誤認為是"0",而最終導致CRC校驗錯誤,整個數(shù)據(jù)幀傳輸錯誤。
由于總線上分布影響,導致數(shù)據(jù)傳輸錯誤,從而使整個網(wǎng)絡性能降低。解決這個問題有兩種方法:
(1)降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟ㄌ芈剩?/p>
(2)使用分布電容小的電纜,提高傳輸線的質(zhì)量。
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