RS485接口組成的半雙工網(wǎng)絡(luò),一般是兩線制,多采用屏蔽雙絞線傳輸,這種接線方式為總線式拓撲結(jié)構(gòu)在同一總線上最多可以掛接32個結(jié)點。我們知道,最初數(shù)據(jù)是模擬信號輸出簡單過程量,后來儀表接口是RS232接口,這種接口可以實現(xiàn)點對點的通信方式,但這種方式不能實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)功能,隨后出現(xiàn)的RS485解決了這個問題。為此本文通過3個問答詳細介紹RS485接口。
單工、半雙工和全雙工的定義
1、如果在通信過程的任意時刻,信息只能由一方A傳到另一方B,則稱為單工。
2、如果在任意時刻,信息既可由A傳到B,又能由B傳A,但只能由一個方向上的傳輸存在,稱為半雙工傳輸。
3、如果在任意時刻,線路上存在A到B和B到A的雙向信號傳輸,則稱為全雙工。
電話線就是二線全雙工信道。由于采用了回波抵消技術(shù),雙向的傳輸信號不致混淆不清。雙工信道有時將接收信道和發(fā)射信道分開,并通過單獨的線路或頻帶以相反的方向發(fā)射信號,如回線傳輸。
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。
RS-485不知道最遠站點是哪一個,應(yīng)該如何接匹配電阻呢?
出現(xiàn)這種情況的原因是,當用戶形成RS-485網(wǎng)絡(luò)時,沒有遵循站與總線之間的連接應(yīng)盡可能短的原則。如果總線布線遵循這一原則,就不存在知道哪個站點最遠的問題。而且要注意,這樣的布線,系統(tǒng)將會工作得不好。
1、在通信電纜中的信號反射
在通信過程中,有兩種信號因?qū)е滦盘柗瓷洌鹤杩共贿B續(xù)和阻抗不匹配。如果阻抗不連續(xù),信號在傳輸線末端突然遇到電纜,而阻抗很小甚至沒有,信號就會在這個地方引起反射。這種信號反射的原理類似于光從一種介質(zhì)反射到另一種介質(zhì)。
為了消除這種反射,必須在電纜端部橋接一個與電纜特性阻抗大小相同的終端電阻,使電纜阻抗連續(xù)。由于信號在電纜上的傳輸是雙向的,因此,在通訊電纜的另一端可跨接一個同樣大小的終端電阻從理論上分析,在傳輸電纜的末端只要跨接了與電纜特性阻抗相匹配的終端電阻,就再也不會出現(xiàn)信號反射現(xiàn)象。然而,在應(yīng)用中,由于傳輸電纜的特性阻抗與通信波特率等應(yīng)用環(huán)境有關(guān),特性阻抗不能完全等于終端電阻,因此或多或少仍會存在信號反射。
引起信號反射的另個原因是數(shù)據(jù)收發(fā)器與傳輸電纜之間的阻抗不匹配。由此引起的反映主要體現(xiàn)在通信線路處于空閑狀態(tài)時,整個網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)混亂。
信號反射對數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊?,歸根結(jié)底是因為反射信號觸發(fā)了接收器輸入端的比較器,使接收器收到了錯誤的信號,導(dǎo)致CRC校驗錯誤或整個數(shù)據(jù)幀錯誤。
2、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。傳輸電纜可以看作是由分布電容、分布電感和電阻組成的等效電路。
電纜的分布電容C主要由雙絞線并聯(lián)產(chǎn)生。導(dǎo)線的電阻對這里的信號影響微不足道。信號的損失主要是由于電纜的分布電容和分布電感組成的LC低通濾波器。PROFIBUS用的LAN標準型二芯電感(西門子為DP總線選用的標準電纜),在不同波特率時的衰減系數(shù)。
3、在通訊電纜中的純阻負載
影響通訊性能的第三個因素是純阻性負載的大小,這里指的純阻性負載主要由終端電阻、偏置電阻和RS-485收發(fā)器三者構(gòu)成。
RS-485驅(qū)動器在帶了32個節(jié)點,配置了150Ω終端電阻的情況下,至少能輸出1.5V的差分電壓。
當通信波特率較高時,有必要在線路上偏置電阻。偏置電阻的連接方法。它的功能是在線路進入空閑狀態(tài)后,當總線上沒有數(shù)據(jù)時,將電平從零電平拉出。這樣,即使線路中存在相對較小的反射信號或干擾,連接在總線上的數(shù)據(jù)接收器也不會因這些信號的到達而發(fā)生故障。
在實際應(yīng)用中,RS-485總線加偏置電阻有兩種方法:
(1)把偏置電阻平衡分配給總線上的每一個收發(fā)器。這種方法給掛接在RS-485總線上的每一個收發(fā)器加了偏置電阻,給每一個收發(fā)器都加了一個偏置電壓。
(2)在一段總線上只用一對偏置電阻。該方法對總線上的大反射信號或干擾信號是有效的。值得注意的是,增加偏置電阻會增加總線負載。