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RS485总线的特点及注意事项
如今在工业自自动化领域，随着分布式控制系统的发展，RS-485总线被应用的非常广泛。RS-485采用半双工工作方式，支持多节点、远距离和棘手高灵敏度的标准。RS-485总线网络拓扑一般采用终端匹配的总线型结构。本文引用地址：RS485总线的特点485总线采用了平衡发送和差分接收接口标准。在发送端将串行口的TTL电平信号转换成差分信号由A、B两线通过双绞线输出。具有极强的抗共模干扰能力，加之总线收发器灵敏度很高，可以检测到低至200mV的电压。485总线的通讯距离可达1200米，RS-485总线网络拓扑一般采用终端匹配的总线型结构。即采用一条总线将各个节点串接起来，不支持环形或星型网络。如果需要使用星型结构，就必须使用485中继器或者485集线器。RS-485/422总线一般允许连接32个节点。RS-485通讯电缆RS-485通讯电缆在一般场合采用双绞线就可以，但在要求比较高的环境下可以采用带屏蔽层的双绞电缆。在使用RS485通讯时，通讯距离与波特率成反比；这个长度主要受信号的失真以及噪声的影响所影响。理论上RS485的传输距离能达到1200米，但实际应用中传输距离要小于1200米，具体长度受周围的环境影响。RS-485总线布线方法在其实RS-485总线的简单应用中，一般采用总线型的拓扑结构布线方式。但是在比较复杂的系统中，总线型拓扑结构的布线施工不但非常繁琐，而且还浪费了大量的连线。灵活利用485集线器或485中继器，可以将总线型的拓扑结构连接成星形或树型的拓扑结构。大大的方便了前期施工和后期的维修工作。RS-485总线布线规则在485总线的布线设计和施工中，为了防止传输信号发生错误，应特别注意以下几点：1、由于485总线传送的是一对差分信号，485网络上各设备之间的数据传输线最好采用外加屏蔽层的双绞线，屏蔽层应在一个点可靠接地。2、随着传输距离的延长，485总线网络上会产生回波反射信号。如果传输距离超过限定值，建议添加一个RS485中继器或集线器。3、如果在环境恶劣的工业领域应用，那各节点之间可能存在很高的共模电压。如果当共模电压大于+12V或者小于-9V时，就超过了485极限接收电压，将导致设备无法正常工作，甚至可能烧坏芯片和设备。在这种情况下建议在485总线网络中使用485光隔离中继器，从而减少和消除共模电压的影响。4、485总线的负载能力不是恒古不变的，影响负载能力的因素有很多，例如：485转换器本身的供电能力，通讯距离，现场使用环境，485通讯线材的质量，波特率等等，具体情况应当依据现场环境来定。5、485总线在使用时应采用手牵手的总线拓扑结构。最好不要采用星型拓扑结构。否则会产生反射信号，影响通信质量。尽量在限定距离内进行操作，如实际传输距离太远，应使用485中继器接出一个485总线的分支。总体来说无源型的RS485转换器是从计算机的串口窃电，供电力较差，负载能力不如有源转换器。如果485网络上的设备比较多，应使用有源RS485转换器，选用质量好的双层屏蔽线缆。更重要的是485中继器或者485集线器，都可以提高485总线的负载能力。
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微信公众号一RS-485总线的高速串行远距离数据传输--《清华大学学报(自然科学版)》2009年05期
RS-485总线的高速串行远距离数据传输
【摘要】：为实现工业参数的高速远距离长线传输,应用FPGA技术,设计并实现了一种基于RS-485总线的高速串行数据传输方法。分析RS-485数据传输的影响因素,阐述系统总体结构,由时钟脉冲传输测试确定了外围接口。利用串行信号的跳变沿作为高速时钟采样检测的起点以实现位同步,采用8B/10B的链路编码方案,支持高速时钟恢复和数据帧同步,并以双绞线作为传输介质进行了数据传输实验。结果表明:系统在20Mb/s传输速率下实现了串行编码数据流沿220m双绞线电缆的高速远距离数据传输,误码率可达10-11,为现场原始数据监测提供了高效的传输方法。
【作者单位】：
【分类号】：TP273.5【正文快照】：
RS-485总线系统具有硬件设计简单、控制方便、成本低廉、传输距离远等优点,现广泛应用于工业控制、小区监控、水情监测、地震勘探等领域[1-2]。RS-485接口标准通信的最大传输距离为1.2km,通信速率限制在93.75kb/s;当通信距离为100m时,通信速率可达12Mb/s。但现有RS-485系统一
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楼主(阅读：2340/回复：0)RS-485的节点和距离的理论极限RS-485的节点和距离的理论极限&&&&&&&&&&&&&&&& 波仕电子版权所有&& 在下一代RS-485总线的概念下，BOSHIKA将原本用于延长RS-485通信距离并且提高负载能力的中继器与RS-232/RS-485转换器进行绑定，推出RS-232/RS-485中继转换器，同时对RS-485信号的流向进行整理，使得用户在使用时感觉就是一个RS-232与RS-485的转换器。这种思想体现在最新的《一种带中继功能的串口转换器》专利文献中。对于BOSHIKA而言，下一代RS-485总线的变化就是要不受最远距离和节点数的限制，同时下一代RS-232/RS-485中继转换器485A2还得保持无需供电的特性。在这个思路中，BOSHIKA的RS-232/RS-485中继转换器突破了传统RS-485总线的节点数和距离的限制。每接一个RS-232/RS-485中继转换器，RS-485信号都得到了中继增强，所以这种RS-485总线不再受一条RS-485总线最远1200米的限制，而是当接N个转换器时就可以达到1200米的N倍距离，N是否不受限制---本文将讨论N的理论极限。传统的RS-485总线有接负载个数的限制，比如128个，就是同一条RS-485总线中最多挂128个RS-485口。使用M个RS-232/RS-485转换器构成的RS-485总线中，由于接入的转换器将RS-485总线分开为了M段（每一段之间相当于有一个中继器），所以当接M个转换器时就可以达到128×M倍的负载个数，M是否受负载数限制---本文也将讨论。 1、突破RS-485节点和距离极限的布线方式 RS-232/RS-485中继转换器有一个DB-9孔的RS-232口和2个带接线端子的RS-485。DB-9孔端用于接RS-232口、DB-9针端通过接线端子板接RS-485口。485A2的接线端子板上有5个接线端子（A1、B1、GND、B2、A2） ，为两个RS-485口，共用GND地线。A1、B1与A2、B2是功能完全相同的，不分方向。 两个RS-485口具有相互中继的功能。 485A2应用与RS-485多机通信的典型接线图。若每一段RS-485的距离为1200米和128个，则整个RS-485系统的距离达到（N×1200米）、节点数达到（N×128）。可以看出，使用了485A2的RS-485总线布线极其简洁。最远两端可以用485A，也可以用485A2。注意整个RS-485系统共用GND线。 2、RS-485多机通信节点数的极限&&&&&& 假设RS-485通信的地址编码为8位，那么最多的节点数就是2^8=256;假设RS-485通信的地址编码为10位，那么最多的节点数就是2^10=1024。10位已经多到极少用到。这个总线中的RS-485节点数的极限完全取决于通信软件 ，与总线中所接的RS-485中继转换器个数没有关系。实际上，因为受RS-485接口芯片性能的限制，每一段RS-485目前最多接128个节点，所以要达到256个的极限就得至少接一个485A2中继转换器，要达到1024极限就要至少8个485A2中继转换器。 &&&&&&3、完全失败的RS-485通信距离的理论极限&&&&&&&&假设波特率为9600bps，就是每秒9600位。每个数据有1个起始位、8个数据位、1个校验位、1个停止位，一共10位？11位。也就是传输一个数据（1byte）的时间是11/145s。在这个时间内电磁波的传输距离（也就是光速为m/s ）为343512米，即343.5千米。&&&&&& 如果电信号的电磁波延时达到0.001145s（大约1.25ms），那么就会延时到错位一个数据，这样就无法正常通信。怎么理解？在某一时刻主机以9600bps同时向所有从机发送一组信号（比如ABCD），从机都立即响应回答数据，注意在9600bps下没传一个数据的时间差为1.25ms，也就是发A比发B早1.25ms，发B比发C早1.25ms……。那么主机收到的最远的节点的回答A的数据与1.25ms后最近的节点回答B的数据重叠，这样就无法通信。&&&&&& 也就是RS-485的理论传输的最远距离在9600bps时只有大约343512米。假设每1200米进行一次中继，0=286，也就是说要达到RS-485的理论极限，需要至少286次中继延长。
4、无误码的RS-485通信距离的理论极限&&&&&& 并非只有当整个10位？11位数据完全重叠时才无法通信，实际上只要有1位错位存在误码就不好。虽然有时候软件有一定纠错功能，容许存在一定程度的误码情况下也可以传输数据，但是我们还是要弄清楚无误码的极限。 假设波特率为9600bps，就是每秒9600位。也就是传输一位（1bite）的时间是1/104s。在这个时间内电磁波的传输距离（也就是光速为m/s ）为31228米。如果电信号的电磁波延时达到0.000104s（大约0.1ms），那么就会延时到错位一个数据位，这样就会出现误码。怎么理解？在某一时刻主机收到的最远的节点的数据会与大约0.1ms前最近的节点发送的数据重叠一位，这样就有误码了。也就是RS-485的无误码通信的理论最远距离在9600bps时只有大约31KM。假设每1200米进行一次中继，=26.02，也就是说要达到RS-485的理论极限，需要至少26次中继延长。&&&&&&以上可以看出，RS-485通信距离的理论极限与波特率成反比，波特率越高极限距离越短。当波特率为115200bps时（=12×9600），无误码传输的理论极限距离为2米。只有大约2.6km！这也难怪RS-485的远程通信只说9600时传输多远，几乎不提115200bps。 &&&&5、其它介质和其它总线的理论极限&&&&&&&&以上的RS-485距离极限343512米以及31228米（9600bps）与传输介质无关，就是说用光纤传输RS-485最远也是这么多，无线也是一样。&&&&&& 以上的无误码RS-485距离极限31228米（9600bps）与协议无关，就是说用CAN、PROFIBIUS最远也是这么多，原理是一样的。 以上的通信完全失败的RS-485距离极限343512米（9600bps）与数据位数有关，而且成正比例，就是说用CAN2.0（29位）比CAN1.0（11位）的极限更加大，大一倍以上。 到这里，大家一定会惊讶RS-485通信距离极限之短。互联网、手机、GPS是如何传输几乎无限远距离的呢？互联网和手机通信几乎无法实时，而GPS对延时的计算及其精确。以后将另外专文讨论。
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