RS-485

RS-485又名TIA-485-A, ANSI/TIA/EIA-485或TIA/EIA-485。

RS485是一個定義平衡數字多點系統中的驅動器和接收器的電氣特性的標準，該標準由電信行業協會和電子工業聯盟定義。使用該標準的數字通信網絡能在遠距離條件下以及電子噪聲大的環境下有效傳輸信號。RS-485使得連接本地網絡以及多支路通信鏈路的配置成為可能。[s1]

RS485有兩線制和四線制兩種接線，四線制只能實現點對點的通信方式，現很少採用，多采用的是兩線制接線方式，這種接線方式為總線式拓撲結構，在同一總線上最多可以掛接32個節點。

在RS485通信網絡中一般採用的是主從通信方式，即一個主機帶多個從機。很多情況下，連接RS-485通信鏈路時只是簡單地用一對雙絞線將各個接口的“A”、“B”端連接起來，而忽略了信號地的連接，這種連接方法在許多場合是能正常工作的，但卻埋下了很大的隱患，原因1是共模干擾：RS-485接口採用差分方式傳輸信號方式，並不需要相對於某個參照點來檢測信號，系統只需檢測兩線之間的電位差就可以了，但容易忽視了收發器有一定的共模電壓範圍，RS-485收發器共模電壓範圍為-7到+12V，只有滿足上述條件，整個網絡才能正常工作；當網絡線路中共模電壓超出此範圍時就會影響通信的穩定可靠，甚至損壞接口；原因二是EMI的問題：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。

在低速、短距離、無干擾的場合可以採用普通的雙絞線，反之，在高速、長線傳輸時，則必須採用阻抗匹配（一般為120Ω）的RS485專用電纜（STP-120Ω（用於RS485 & CAN）一對18AWG），而在干擾惡劣的環境下還應採用鎧裝型雙絞屏蔽電纜（ASTP-120Ω（用於RS485 & CAN）一對18AWG）。

在使用RS485接口時，對於特定的傳輸線路，從RS485接口到負載其數據信號傳輸所允許的最大電纜長度與信號傳輸的波特率成反比，這個長度數據主要是受信號失真及噪聲等因素所影響。理論上，通信速率在100Kbps及以下時，RS485的最長傳輸距離可達1200米，但在實際應用中傳輸的距離也因芯片及電纜的傳輸特性而有所差異。在傳輸過程中可以採用增加中繼的方法對信號進行放大，最多可以加八個中繼，也就是説理論上RS485的最大傳輸距離可以達到10.8公里。如果確實需要長距離傳輸，可以採用光纖為傳播介質，收發兩端各加一個光電轉換器，多模光纖的傳輸距離是5到10公里，而採用單模光纖可達50公里的傳播距離。

我們把工業網絡歸結為三類：RS485網絡、HART網絡和現場總線網絡。

HART網絡：HART是由艾默生提出一個過度性總線標準，主要是在4~20毫安電流信號上面疊加數字信號，物理層採用BELL202頻移鍵控技術，以實現部分智能儀表的功能，但此協議不是一個真正意義上開放的標準。

FieldBus現場總線網絡：現場總線是當今自動化領域的熱點技術之一，被譽為自動化領域的計算機局域網。它的出現標誌着自動化控制技術又一個新時代的開始。現場總線是連接控制現場的儀表與控制室內的控制裝置的數字化、串行、多站通信的網絡。其關鍵標誌是能支持雙向、多節點、總線式的全數字化通信。現場總線技術成為國際上自動化和儀器儀表發展的熱點，它的出現使傳統的控制系統結構產生了革命性的變化，使自控系統朝着“智能化、數字化、信息化、網絡化、分散化”的方向進一步邁進，形成新型的網絡通信的全分佈式控制系統——現場總線控制系統FCS(Fieldbus Control System)。然而，現場總線還沒有形成真正統一的標準，ProfiBus、CANbus、CC-Link等多種標準並行存在，並且都有自己的生存空間。何時統一，遙遙無期。支持現場總線的儀表種類還比較少，可供選擇的餘地小，價格又偏高，用量也較小。

RS485網絡：RS485/MODBUS是流行的一種佈網方式，實施簡單方便 ，支持RS485的儀表很多。

網絡拓撲一般採用終端匹配的總線型結構。在構建網絡時，應注意如下幾點：

（1）採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儘量短，以便使引出線中的反射信號對總線信號的影響最低。有些網絡連接儘管不正確，在短距離、低速率仍可能正常工作，但隨着通信距離的延長或通信速率的提高，其不良影響會越來越嚴重，主要原因是信號在各支路末端反射後與原信號疊加，會造成信號質量下降。

（2）應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：總線的不同區段採用了不同電纜，或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。總之，應該提供一條單一、連續的信號通道作為總線。

（3）注意終端負載電阻問題，在設備少距離短的情況下不加終端負載電阻整個網絡能很好的工作，但隨着距離的增加性能將降低。理論上，在每個接收數據信號的中點進行採樣時，只要反射信號在開始採樣時衰減到足夠低就可以不考慮匹配。但這在實際上難以掌握，美國MAXIM公司有篇文章提到一條經驗性的原則可以用來判斷在什麼樣的數據速率和電纜長度時需要進行匹配：當信號的轉換時間（上升或下降時間）超過電信號沿總線單向傳輸所需時間的3倍以上時就可以不加匹配。

一般終端匹配採用終端電阻方法，RS-485應在總線電纜的開始和末端都並接終端電阻。終端電阻在RS-485網絡中取120Ω。相當於電纜特性阻抗的電阻，因為大多數雙絞線電纜特性阻抗大約在100～120Ω。這種匹配方法簡單有效，但有一個缺點，匹配電阻要消耗較大功率，對於功耗限制比較嚴格的系統不太適合。另外一種比較省電的匹配方式是RC匹配。利用一隻電容C隔斷直流成分可以節省大部分功率。但電容C的取值是個難點，需要在功耗和匹配質量間進行折中。還有一種採用二極管的匹配方法，這種方案雖未實現真正的“匹配”，但它利用二極管的鉗位作用能迅速削弱反射信號，達到改善信號質量的目的，節能效果顯著。