主題:RS485總線淺析

1.1 RS485 總線簡介
RS-485 標準是由兩個行業協會共同制訂和開發的，即EIA—電子工業協會和TIA—通訊工業協會。EIA 曾經在它所有標準前面加上RS 前綴英文Rcommended standard 的縮寫，因此許多工程師一直延用這種名稱。

1.2 RS485 總線應用場合
RS-485 總線作為一種多點差分數據傳輸的電氣規范規，已成為業界應用最為廣泛的標準通信接口之一。這種通信接口允許在簡單的一對雙絞線上進行多點雙向通信，它所具有的噪聲抑制能力、數據傳輸速率、電纜長度及可靠性是其他標準無法比擬的。正因為此，許多不同領域都采用RS-485 作為數據傳輸鏈路。例如：汽車電子、電信設備局域網、智能樓宇等都經常可以見到具有RS-485 接口電路的設備。這項標準得到廣泛接受的另外一個原因是它的通用性RS-485 標準只對接口的電氣特性做出規定，而不涉及接插件電纜或協議，在此基礎上用戶可以建立自己的高層通信協議。

1.3 RS485 總線電氣性能
RS485 總線電氣性能見表 0.1：
表 0.1 RS485 總線電氣性能

性能指標
RS485總線

工作模式
差分傳輸（平衡傳輸）

允許的收發器數目
32（受芯片驅動能力限制）

最大電纜長度
4000英尺（1219米）

最高數據速率
10Mbps

最小驅動輸出電壓范圍
±1.5V

最大驅動輸出電壓范圍
±5V

最大輸出短路電流
250mA

最大輸入電流
1.0mA/12Vin

-0.8mA/-7Vin


驅動器輸出阻抗
54歐

輸入端電容
≤50pF

接收器輸入靈敏度
±200mV

接收器最小輸入阻抗
12k

接收器輸入電壓范圍
-7V~+12V

接收器輸出邏輯高
>200mV

接收器輸出邏輯低
<200mV

1.4 RS485 總線缺點
● RS485 總線的通訊容量較少，理論上最多僅容許接入32 個設備，不適于以樓宇為結點
的多用戶容量要求。
● RS485 總線的通訊速率低，常用波特率為9600bps。而且其速率與通訊距離有直接關系，
當達到數百米以上通訊距離時，其可靠通訊速率<1200bps。
● RS485 芯片功耗較大，靜態功耗達到2-3mA，工作電流（發送）達到20mA，若加上偏置電阻及終端電阻，工作電流會更大。增加了線路電壓降，不利于遠程布線。
● RS485 總線構成的網絡只能以串行布線，不能構成星形等任意分支。串行布線對于小區
實際布線設計及施工造成很大難度，不遵循串行布線規則又將大大降低通訊的穩定性。
● RS485 總線自身的電氣性能決定了其在實際工程應用中穩定性較差，在多節點、長距離
場合需對網絡進行阻抗匹配等調試，增添工程復雜性。
● RS485 總線通常不帶隔離，當網絡上某一節點出現故障會導致系統整體或局部的癱瘓，
而且又難以判斷其故障位置。
● RS485 總線采用主機輪詢方式，這樣會造成以下的弊端：
1） 通信的吞吐量較低，不適用于通信量要求較大（或平均通信量較低，但呈突發式的）
場合。
2） 系統較大時，實時性較差。
3） 主機不停地輪詢各從機，每個從機都必須對主機的所有查詢作出分析，以決定是否
回應主機，勢必增加各從機的系統開銷。
4） 當從機之間需要進行通信時，必須通過主機，增加了從機間通信的難度及主機負擔。
● RS485 總線長距離傳輸(1200 米以上)時一般暴露于戶外，極易因為雷擊等原因引入過電
壓。RS485 收發器工作電壓較低（5V 左右），其本身耐壓也非常低（-7V~+12V），一旦
過壓引入，就會擊穿損壞。通信節點受損后無法恢復，因此必須采取多種措施加以保護。

1.5 RS485 總線安裝布線注意事項
● 采用一條雙絞線電纜作總線，將各個節點串接起來，從總線到每個節點的引出線長度應
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。
● 注意總線特性阻抗的連續性，在阻抗不連續點就會發生信號的反射。下列幾種情況易產
生這種不連續性：總線的不同區段采用了不同電纜、某一段總線上有過多收發器緊靠在
一起安裝，再者是過長的分支線引出到總線。
● RS485 總線當空閑或開路時，會導致接收器誤觸發。因此接收器一端應加偏置電阻，將
總線設定在一個確定的狀態。
● RS485 總線長距離通訊時由于阻抗不匹配會引起信號反射，必須在電纜的末端跨接一個
與電纜的特性阻抗同樣大小的終端電阻（通常為120 Ω ），使電纜的阻抗連續。
● RS485 接地注意事項：
1） 共模干擾問題：RS-485 接口采用差分方式傳輸信號方式，系統只需檢測兩線之間的
電位差就可以了。RS-485 收發器共模電壓范圍為-7～+12V。當網絡線路中共模電壓
超出此范圍時就會影響通信的穩定可靠，甚至損壞接口。
2） EMI 電磁干擾問題：發送驅動器輸出信號中的共模部分需要一個返回通路，如沒有
一個低阻的返回通道（信號地），就會以輻射的形式返回源端，整個總線就會像一
個巨大的天線向外輻射電磁波。
因此整個RS-485 網絡必須有一條低阻的信號地將兩個接口的工作地連接起來，使
共模干擾電壓被短路。
● RS485 總線長距離通訊時易受強信號干擾，所以應加保護措施，可選擇的方法如下：
1） 隔離保護方法：
采用高頻變壓器、光耦等元件實現接口的電氣隔離。將瞬態高壓轉移到隔離接口中
的電隔離層上，不會產生損害性的浪涌電流，起到保護接口的作用。
2） 旁路保護方法：
利用瞬態抑制元件（如TVS、MOV、氣體放電管等）將危害性的瞬態能量旁路到大地。
● RS485 總線上每個通信節點上采取保護措施，如：在每個節點的A、B 線上串聯一個10
歐姆的隔離電阻，可以防止某個節點損壞后影響整條線路的通信功能

RS485 電路基本接線如圖 0.1 所示：
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