RS-485總線掃盲之物理層

**1 **RS-485概述

RS-485和RS-232一樣，都是串行通信標準，現(xiàn)在的標準名稱是TIA485/EIA-485-A，但是人們會習慣稱為RS-485標準，RS-485常用在工業(yè)、自動化、汽車和建筑物管理等領(lǐng)域。在EIA的標準系列中，RS485協(xié)議被認為是最通用的，在串口通訊的4個標準上均顯示出良好的性能。

RS-485總線彌補了RS-232通信距離短，速率低的缺點，RS-485的速率可高達10Mbit/s，理論通訊距離可達1200米；RS-485和RS-232的單端傳輸不一樣，是差分傳輸，使用一對雙絞線，其中一根線定義為A，另一個定義為B。

**2 **RS-485物理層

RS-485的物理層負責在設備和物理傳輸介質(zhì)之間傳輸原始數(shù)據(jù)。它處理電信號到數(shù)字數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，同時定義電壓、時序、數(shù)據(jù)速率等。

① 差分信號

長距離布線會有信號衰減，而且引入噪聲和干擾的可能性更大，在線纜A和B上的表現(xiàn)就是電壓幅度的變化，但是，采用差分線的好處就是，差值相減就會忽略掉干擾依舊能輸出正常的信號，把這種差分接收器忽略兩條信號線上相同電壓的能力稱為共模抑制。

圖1

標準規(guī)定了，邏輯1：+2V to +6V；邏輯0：-6V to -2V。

RS-485不需要使用特定的總線電壓，只看最小差分電壓，在較長的電纜長度上，接收器接收到的電壓可能會降低到+/- 200 mV，這對于RS-485仍然是完全可以接受的，這也是RS-485的優(yōu)點之一。

圖2

很多收發(fā)器的標準達到甚至超過TIA/EIA-485A規(guī)范，在實際使用中，以器件的SPEC參數(shù)為主，如下某收發(fā)器的負輸入閾值最小也是-200mV。

圖3

② 信號定義

RS485信號線定義

圖4 DB9針公母頭示意圖

圖5 DB9針引腳指示圖

載波檢測(CD) 此控制信號在調(diào)制解調(diào)器通知計算機它已檢測到計算機可以用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)妮d波時使用。

接收數(shù)據(jù)(RXD) 這條線用于兩個源之間的數(shù)據(jù)傳輸。一個例子是從調(diào)制解調(diào)器接收的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C。

傳輸數(shù)據(jù)(TXD) 這是實際承載傳輸數(shù)據(jù)的線路。

數(shù)據(jù)終端就緒(DTR) ，這是表明計算機已準備好進行傳輸?shù)男盘枴?/p>

系統(tǒng)接地(GND) 是指與地面的物理連接，用于測量電路中電壓的基線或用于返回電流的共享路徑。

與DTR信號相比， 數(shù)據(jù)準備就緒(DSR) ，該信號通知計算機或終端調(diào)制解調(diào)器正在運行并且能夠接收數(shù)據(jù)。

對于此信號，需要 發(fā)送請求(RTS) 正電壓，以允許執(zhí)行 發(fā)送請求(RTS) 。這表明在數(shù)據(jù)集和數(shù)據(jù)終端之間可以進行無干擾的傳輸。

在數(shù)據(jù)終端和調(diào)制解調(diào)器之間建立連接后， 清除發(fā)送(CTS) 發(fā)送此信號，以確認數(shù)據(jù)終端已確認可以開始通信。

振鈴指示器(RI) 的作用是提醒運行數(shù)據(jù)集的調(diào)制解調(diào)器已檢測到低頻。該信號只是警告數(shù)據(jù)終端，而不會影響設備之間的數(shù)據(jù)傳輸。

引腳分配通過2和4個觸點連接到DB9和DB25連接器

圖6 是RS485引腳DB9連接器的RS485接線圖

圖7 是25針RS485引腳半雙工和全雙工引腳連接器的引腳圖

DB25針的TxD +和TxD-線傳輸發(fā)送數(shù)據(jù)，而RxD +和RxD-線包含接收數(shù)據(jù)。由于差分信號原因，這些信號的傳輸距離更大。

RS485接口實現(xiàn)在更遠的距離和更好的數(shù)據(jù)速率的性能上，比RS232協(xié)議傳輸方式更優(yōu)越。最長10米的距離支持30-35 Mbps的傳輸速度。在長達1200米的距離上可以實現(xiàn)100Kbps的數(shù)據(jù)速率。RS485主要用于利用其平衡差分接口的多點配置中。

如RS485電纜引腳排列中所示，該接口具有差分配置的所有信號。

● CTS +和CTS-以及RTS +和RTS-信號都被用作握手控制信號。

●TxD +和TxD-執(zhí)行數(shù)據(jù)傳輸。

●RxD +和RxD-是用于收集數(shù)據(jù)的行。

多點配置可將多達32個設備與一個控制主設備連接。VSAT NMS(網(wǎng)絡管理系統(tǒng))就是一個例子。在此實現(xiàn)中，在PC上運行的軟件可以監(jiān)視和控制各種子系統(tǒng)。其中包括MUX，調(diào)制解調(diào)器，RF上/下變頻器以及其他網(wǎng)絡組件。為了使這種類型的實施正常工作，在運行NMS應用程序的PC以及所有連接的子系統(tǒng)上，需要正確接線的RS485連接器。