RS-485 通訊協議簡介
時間(jian)：2018-03-15 來源(yuan)：RS-485 通訊(xun)協議簡(jian)介
與 CAN 類似(si)，RS-485 是(shi)一種工業控制環境中常用(yong)(yong)的(de)通訊(xun)協議(yi)，它具有抗干擾能(neng)力強、傳輸距離遠的(de)特點(dian)。RS-485 通訊(xun)協議(yi)由 RS-232協議(yi)改進(jin)而(er)來，協議(yi)層(ceng)不變，只是(shi)改進(jin)了物(wu)理層(ceng)，因而(er)保留了串口通訊(xun)協議(yi)應用(yong)(yong)簡單的(de)特點(dian)。
1 RS-485的(de)物理(li)層
從《CAN—通訊實驗(yan)》章節中了解到，差分信(xin)號線具有很強的(de)干擾能力(li)，特別適合(he)應用于電(dian)磁環境復雜(za)的(de)工業控制環境中，RS-485 協(xie)議(yi)主(zhu)要是把 RS-232的(de)信(xin)號改進成差分信(xin)號，從而大大提高了抗干擾特性(xing)，它的(de)通訊網絡(luo)示意圖見圖。
(1)差分(fen)信號
差(cha)分(fen)(fen)傳(chuan)輸(shu)(shu)(shu)是一種(zhong)信號傳(chuan)輸(shu)(shu)(shu)的技術，區別(bie)于傳(chuan)統的一根信號線(xian)(xian)一根地線(xian)(xian)的做法，差(cha)分(fen)(fen)傳(chuan)輸(shu)(shu)(shu)在這(zhe)(zhe)兩(liang)(liang)根線(xian)(xian)上都傳(chuan)輸(shu)(shu)(shu)信號，這(zhe)(zhe)兩(liang)(liang)個(ge)信號的振幅相(xiang)等，相(xiang)位相(xiang)差(cha)180度，極性相(xiang)反(fan)。在這(zhe)(zhe)兩(liang)(liang)根線(xian)(xian)上傳(chuan)輸(shu)(shu)(shu)的信號就是差(cha)分(fen)(fen)信號。
信號接收端比(bi)較(jiao)這兩個(ge)電壓的差(cha)值來(lai)判斷發(fa)送(song)端發(fa)送(song)的是邏輯0還(huan)是邏輯1。在(zai)電路(lu)板上，差(cha)分(fen)走線必須(xu)是等(deng)(deng)長、等(deng)(deng)寬、緊密靠近(jin)、且(qie)在(zai)同一層面的兩根線。
(2)RS485的物理(li)網絡特點
RS485的通(tong)(tong)信(xin)(xin)網(wang)絡中(zhong)每個節點(dian)都(dou)是由(you)一個通(tong)(tong)訊控(kong)制(zhi)器(qi)(qi)(qi)和一個收發器(qi)(qi)(qi)組成(cheng)，在 RS-485 通(tong)(tong)訊網(wang)絡中(zhong)，節點(dian)中(zhong)的串口(kou)(kou)控(kong)制(zhi)器(qi)(qi)(qi)使用(yong) RX與 TX信(xin)(xin)號線連接(jie)到收發器(qi)(qi)(qi)上，而收發器(qi)(qi)(qi)通(tong)(tong)過(guo)差分(fen)(fen)(fen)線連接(jie)到網(wang)絡總(zong)(zong)(zong)線，串口(kou)(kou)控(kong)制(zhi)器(qi)(qi)(qi)與收發器(qi)(qi)(qi)之間一般(ban)使用(yong) TTL信(xin)(xin)號傳(chuan)輸，收發器(qi)(qi)(qi)與總(zong)(zong)(zong)線則使用(yong)差分(fen)(fen)(fen)信(xin)(xin)號來(lai)傳(chuan)輸。發送(song)數據時，串口(kou)(kou)控(kong)制(zhi)器(qi)(qi)(qi)的 TX信(xin)(xin)號經過(guo)收發器(qi)(qi)(qi)轉換(huan)成(cheng)差分(fen)(fen)(fen)信(xin)(xin)號傳(chuan)輸到總(zong)(zong)(zong)線上，而接(jie)收數據時，收發器(qi)(qi)(qi)把總(zong)(zong)(zong)線上的差分(fen)(fen)(fen)信(xin)(xin)號轉化成(cheng) TTL信(xin)(xin)號通(tong)(tong)過(guo) RX引腳傳(chuan)輸到串口(kou)(kou)控(kong)制(zhi)器(qi)(qi)(qi)中(zhong)。
2、RS485與RS232的區別
RS-485通(tong)(tong)訊網絡(luo)的(de)(de)最大傳輸(shu)距(ju)離可達(da) 1200米，總線(xian)上可掛(gua)載(zai) 128個通(tong)(tong)訊節點(dian)，而由于 RS-485 網絡(luo)只(zhi)有一(yi)(yi)對差(cha)分(fen)信號線(xian)，它(ta)(ta)使用差(cha)分(fen)信號來表(biao)達(da)邏輯，當 AB 兩線(xian)間的(de)(de)電(dian)壓(ya)差(cha)為-6V~-2V時(shi)(shi)表(biao)示(shi)邏輯 1，當電(dian)壓(ya)差(cha)為+2V~+6V 表(biao)示(shi)邏輯 0，在同一(yi)(yi)時(shi)(shi)刻只(zhi)能表(biao)達(da)一(yi)(yi)個信號，所以(yi)它(ta)(ta)的(de)(de)通(tong)(tong)訊是半雙工形式(shi)的(de)(de)，它(ta)(ta)與(yu) RS-232 通(tong)(tong)訊協議的(de)(de)特性對比見圖。
總結一下RS232月RS485的特點有：
1、 RS-485以電(dian)壓差表示(shi)0、1(正(zheng)負(fu)2-6V)，電(dian)平降低了，這樣不易損壞電(dian)路芯片，與TTL電(dian)平兼容。
2、 RS-485的數據最高傳輸(shu)速(su)率為(wei)10Mbps，是半(ban)雙工(gong)通信。
3、 RS485接口(kou)抗噪聲干擾(rao)性好(hao)
4、 RS-485最大傳輸(shu)距離標準值為4000英(ying)尺，實際上可達3000米(mi)
RS-485接(jie)口在(zai)總(zong)線上允(yun)許連接(jie)多大128個(ge)收發器。即具有多個(ge)站能力，這樣(yang)用戶可以(yi)利用單一的RS-485接(jie)口方便的建立起設備網絡
RS-485與 RS-232 的(de)(de)差異只體現在(zai)物理層上，它們(men)的(de)(de)協(xie)議(yi)層是相同的(de)(de)，也是使(shi)用串口數(shu)據(ju)(ju)包(bao)的(de)(de)形(xing)式(shi)傳輸(shu)數(shu)據(ju)(ju)。而(er)由于 RS-485 具(ju)有強大的(de)(de)組網(wang)(wang)功能，人們(men)在(zai)基(ji)礎協(xie)議(yi)之上還制定了(le) MODBUS 協(xie)議(yi)，被廣泛應用在(zai)工業控(kong)制網(wang)(wang)絡中。此處說(shuo)的(de)(de)基(ji)礎協(xie)議(yi)是指前面串口章節中講(jiang)解的(de)(de)，僅封裝(zhuang)了(le)基(ji)本(ben)數(shu)據(ju)(ju)包(bao)格(ge)式(shi)的(de)(de)協(xie)議(yi)(基(ji)于數(shu)據(ju)(ju)位(wei))，而(er) MODBUS 協(xie)議(yi)是使(shi)用基(ji)本(ben)數(shu)據(ju)(ju)包(bao)組合成通訊幀格(ge)式(shi)的(de)(de)高層應用協(xie)議(yi)(基(ji)于數(shu)據(ju)(ju)包(bao)或字(zi)節)。感(gan)興趣的(de)(de)讀者可(ke)查(cha)找MODBUS協(xie)議(yi)的(de)(de)相關資料了(le)解。
由于(yu) RS-485與 RS-232 的協議層沒有區別(bie)，進(jin)行通訊時，我們同樣(yang)是使(shi)用(yong) STM32的USART 外(wai)設(she)作為通訊節點中的串口控制器，再外(wai)接一個 RS-485收(shou)發器芯(xin)片(pian)把(ba) USART外(wai)設(she)的 TTL電(dian)平信號轉化成(cheng) RS-485的差分信號即可(ke)。
3、RS485電路(lu)介紹(shao)
RS485推薦在點對點、線(xian)型(xing)、總線(xian)型(xing)網絡(luo)中，但不能是星型(xing)、環型(xing)網絡(luo)。理想情況下(xia)RS485需要2個匹配電阻，其值要求等于傳輸電纜的特性(xing)阻抗(一般為120歐)，沒有(you)特性(xing)阻抗的話，當所有(you)的設備都(dou)靜止或(huo)者(zhe)沒有(you)能量的時候就(jiu)會(hui)產生(sheng)噪聲。485推薦的連接(jie)方式如下(xia)圖。
