[email protected]     029-88377000 029-88377085  中文     English

陜西睿創電子科技有限公司

電 話:(86)029-88377000

地 址:西安市雁塔區唐延路11號禾盛京廣中心D座9層

網 址:www.jkpjnf.live

您所在的位置:首頁 > 新聞資訊 > 公司新聞
RS485串口通信技術




RS232C屬于平衡半雙工雙點對傳傳輸協議,而RS485支持多點傳送的半雙工平衡傳輸協議,它們的區別除了一個是點對點,一個是多點對多點外,傳輸距離也是有很大差別的。


一、連線


通常的RS485(正規名稱是TIA/EIA-485-A)是使用平衡雙線連接的。一共三條線分別為信號正、信號副和地線。數據信號在傳輸以前是非平衡的,經過差分放大器后變成了平衡信號。




采用平衡連接的傳輸線其目的就是為了大幅度減少外界的干擾電平信號,它的原理和我們音頻中使用平衡傳輸是一樣的。理想的平衡傳輸信號其兩個正負極(1+2+輸入)電平是時間上的嚴格對齊,1+的高電平,對應2+的低電平,反之亦然




    盡管傳輸RS485信號可以采用任何導電導線,但是通常是使用雙絞線來連接為最佳。


二、為什么使用雙絞線


從字面上解釋雙絞線就是一對長度相等的金屬絲互相螺旋狀擰在一起的導線對。為什么要使用雙絞線傳輸RS485信號呢?那是為了解決在長距離的高速網絡中存在的兩個主要問題:EMI輻射干擾和EMI接收干擾。


1、輻射干擾:在高速傳輸數據的時候,接收端是依靠高低電平的垂直邊沿(上升沿/下降沿)來判斷數據的變化的,頻率越高,邊沿變化的越快,相應的高頻奇次諧波含量也越高。下圖是125kHz方波信號的FFT照片,由圖上我們可以看出它在5MHz上還有很大的諧波能量。


 

由于高頻方波本身的輻射問題,再加之長線傳輸(此時的長線相當于發射天線),其對外 的輻射特性得到了加強。使用雙絞線則可以有效地抑制這種輻射干擾。其實它的原理很簡單,當兩條平行對絞天線在輻射電磁波的時候,由于工作電平是反相,所以輻射電磁波將被抵消。


當然完全抵消只是個理論數值,抵消效果取決于對絞線的長度是不是完全一致,以及對絞密度和線間的緊合度,這些都是和對絞線的制作工藝有很大的關系。所以我們可能會發現,用一些比較高檔的線(比如Belden9841)可以傳輸更遠的RS485信號,而且誤碼率很低。


2、接收干擾:這是針對接收端來說的抵抗干擾的能力。上面我們談到高頻傳輸線基本上相當于一個天線,當天線以對絞的方式傳輸反相信號的時候會抵消輻射電平。同樣的原理,它也會幫助接收端抵消輸入的噪聲信號。外部輸入來的“無用”噪聲信號在完全相等長度和均勻對絞的線對里面是以“共模信號(大小相同,方向相同)”存在的;而有用的信號在這里是以“差模信號(大小相同,方向相反)”存在的。而對接收端的差分放大器而言,它只接收差模信號而抑制共模信號(差分放大器有個電參數叫共模抑制比CMRR,一般大于60dB為優)。


三、雙絞線的特性阻抗


雙絞線的特性阻抗和其它高頻電纜一樣。要主意的是,特性阻抗和電阻是不同的概念。電阻可以用萬用表測出來,特性阻抗不能測。(阻抗是電阻和電抗的統稱,電阻部分是針對直流電路來說的,這部分用萬用表可以測量,但是電抗是指電纜間的容抗和感抗之和,電抗只是對交流信號有作用,信號的頻率越高,這種表現就越明顯)。


電抗的單位也是歐姆,它的大小取決于雙絞線的線徑、絕緣體的導電能力(介電常數)、絕緣體和銅線的排列位置等。盡管TIA/EIA-485-A里面沒有特別指明這個特性阻抗的數值,一般地廠商都是將這個數值定在120Ω。




上圖我們可以看出來,雙絞線的特性阻抗從任何位置看都是處處相等的。高頻傳輸電纜和我們在低頻的導線不同,高頻傳輸中,信號在任何環節的阻抗都必須相等,否則就會出現反射。


信號反射會引起誤碼率的升高以及傳輸距離縮短。從前面對阻抗的分析可以開出來,高頻傳輸雙絞線若避免產生信號反射,主要取決于制線的工藝水平。要求阻抗“處處相等”就要求銅材和絕緣體的一致性,以及纏繞的均勻性。在使用過程中我們也要注意,對雙絞線擠壓、踩踏、卷曲等都會導致絕緣體與銅線之間的相對位置的改變而造成阻抗失配,失配將引起信號的反射。


一般來說,一個RS485網絡是必須要加入終端電阻的,而且這個電阻的阻值必須和雙絞線匹配。對于一個標準的RS485雙絞線電纜來說,終端電阻應該和雙絞線阻抗一致的120Ω。按照下圖的方式分別連接不同的終端電阻進行測量,看看連接54Ω和120Ω兩種電阻的電平傳遞失真特性。





從上圖我們可以看出來,對于120Ω特性阻抗的雙絞線來說,失配會引起比較強烈的反射,導致傳輸信號出現失真,引起誤碼。由于阻抗失配導致的信號反射失真率可以用下面的公式來計算:


終端電阻的加裝位置也是非常重要的,嚴格上講,它只能連接到雙絞線的兩個端點,而且應該是兩端都加的。在實際應用中,一般發送器都是只有1個,所以這種情況下發送端就可以不加這個電阻了,因為它已經沒有反向的電流了。


我們在實踐中可能發現這樣的問題,就是在一端加上了終端電阻,但是要小于120Ω,有時候小到60Ω才起作用。這是因為你使用的雙絞線阻抗不正確導致的。通常的廉價的RS485傳輸線由于制造工藝的原因,阻抗是很不準確的,而且是變化的很厲害,這樣會導致信號來回反射。此時如果加入了個小電阻,會加大傳送器的輸出電流。但是這樣做的結果是傳輸距離的大大縮短,可能要下降到150米以內了。


不過雙絞線的特性阻抗我們一般是無法測量的,所以單純從說明書上也很難判斷。前面我們舉例的美國Belden9841雙絞線在國內的零售價在10/米,它的工藝就非常好,數據的穩定性和傳輸距離都接近理論值(距離達到1000米左右)。


現在的很多RS485終端設備在端口處都已經自帶了120Ω的終端電阻了(參見設備指標說明),這樣的設備連接就無須另外加終端電阻了。







Copyright ?2008 -2019 rironic.com All rights reserved 版權所有:陜西睿創電子科技有限公司
地 址:西安市雁塔區唐延路11號禾盛京廣中心D座9層
電 話:029-88377000 88377085 傳真:029-88377181 陜ICP備08103340號-1
福彩开奖双色球走势图