RS-232、RS-422與RS-485協(xié)議標準及應用概述
加入技術(shù)交流群
RS-422的最大傳輸距離為4000英尺（約1219米），最大傳輸速率為10Mb/s。其平衡雙絞線(xiàn)的長(cháng)度與傳輸速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能達到最大傳輸距離。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般100米長(cháng)的雙絞線(xiàn)上所能獲得的最大傳輸速率僅為1Mb/s。
RS-422需要一終接電阻，要求其阻值約等于傳輸電纜的特性阻抗。在矩距離傳輸時(shí)可不需終接電阻，即一般在300米以下不需終接電阻。終接電阻接在傳輸電纜的最遠端。
RS-422有關(guān)電氣參數見(jiàn)表1
3．RS-485電氣規定
由于RS-485是從RS-422基礎上發(fā)展而來(lái)的，所以RS-485許多電氣規定與RS-422相仿。如都采用平衡傳輸方式、都需要在傳輸線(xiàn)上接終接電阻等。RS-485可以采用二線(xiàn)與四線(xiàn)方式，二線(xiàn)制可實(shí)現真正的多點(diǎn)雙向通信，參見(jiàn)圖6。
而采用四線(xiàn)連接時(shí)，與RS-422一樣只能實(shí)現點(diǎn)對多的通信，即只能有一個(gè)主（Master）設備，其余為從設備，但它比RS-422有改進(jìn)， 無(wú)論四線(xiàn)還是二線(xiàn)連接方式總線(xiàn)上可多接到32個(gè)設備。參見(jiàn)圖7。
RS-485與RS-422的不同還在于其共模輸出電壓是不同的，RS-485是-7V至+12V之間，而RS-422在-7V至+7V之間，RS-485接收器最小輸入阻抗為12k劍鳵S-422是4k??；舊峽梢運礡S-485滿(mǎn)足所有RS-422的規范，所以RS-485的驅動(dòng)器可以用在RS-422網(wǎng)絡(luò )中應用。
RS-485有關(guān)電氣規定參見(jiàn)表1。
RS-485與RS-422一樣，其最大傳輸距離約為1219米，最大傳輸速率為10Mb/s。平衡雙絞線(xiàn)的長(cháng)度與傳輸速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能使用規定最長(cháng)的電纜長(cháng)度。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般100米長(cháng)雙絞線(xiàn)最大傳輸速率僅為1Mb/s。
RS-485需要2個(gè)終接電阻，其阻值要求等于傳輸電纜的特性阻抗。在矩距離傳輸時(shí)可不需終接電阻，即一般在300米以下不需終接電阻。終接電阻接在傳輸總線(xiàn)的兩端。
四、RS-422與RS-485的網(wǎng)絡(luò )安裝注意要點(diǎn)
RS-422可支持10個(gè)節點(diǎn)，RS-485支持32個(gè)節點(diǎn)，因此多節點(diǎn)構成網(wǎng)絡(luò )。網(wǎng)絡(luò )拓撲一般采用終端匹配的總線(xiàn)型結構，不支持環(huán)形或星形網(wǎng)絡(luò )。在構建網(wǎng)絡(luò )時(shí)，應注意如下幾點(diǎn)：
1．采用一條雙絞線(xiàn)電纜作總線(xiàn)，將各個(gè)節點(diǎn)串接起來(lái)，從總線(xiàn)到每個(gè)節點(diǎn)的引出線(xiàn)長(cháng)度應盡量短，以便使引出線(xiàn)中的反射信號對總線(xiàn)信號的影響最低。圖8所示為實(shí)際應用中常見(jiàn)的一些錯誤連接方式（a，c，e）和正確的連接方式（b，d，f）。a，c，e這三種網(wǎng)絡(luò )連接盡管不正確，在短距離、低速率仍可能正常工作，但隨著(zhù)通信距離的延長(cháng)或通信速率的提高，其不良影響會(huì )越來(lái)越嚴重，主要原因是信號在各支路末端反射后與原信號疊加，會(huì )造成信號質(zhì)量下降。
2．應注意總線(xiàn)特性阻抗的連續性，在阻抗不連續點(diǎn)就會(huì )發(fā)生信號的反射。下列幾種情況易產(chǎn)生這種不連續性：總線(xiàn)的不同區段采用了不同電纜，或某一段總線(xiàn)上有過(guò)多收發(fā)器緊靠在一起安裝，再者是過(guò)長(cháng)的分支線(xiàn)引出到總線(xiàn)。
總之，應該提供一條單一、連續的信號通道作為總線(xiàn)。
圖8
五、RS-422與RS-485傳輸線(xiàn)上匹配的一些說(shuō)明
對RS-422與RS-485總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )一般要使用終接電阻進(jìn)行匹配。但在短距離與低速率下可以不用考慮終端匹配。那么在什么情況下不用考慮匹配呢？理論上，在每個(gè)接收數據信號的中點(diǎn)進(jìn)行采樣時(shí)，只要反射信號在開(kāi)始采樣時(shí)衰減到足夠低就可以不考慮匹配。但這在實(shí)際上難以掌握，美國MAXIM公司有篇文章提到一條經(jīng)驗性的原則可以用來(lái)判斷在什么樣的數據速率和電纜長(cháng)度時(shí)需要進(jìn)行匹配：當信號的轉換時(shí)間（上升或下降時(shí)間）超過(guò)電信號沿總線(xiàn)單向傳輸所需時(shí)間的3倍以上時(shí)就可以不加匹配。例如具有限斜率特性的RS-485接口MAX483輸出信號的上升或下降時(shí)間最小為250ns，典型雙絞線(xiàn)上的信號傳輸速率約為0.2m/ns（24AWG PVC電纜），那么只要數據速率在250kb/s以?xún)?、電纜長(cháng)度不超過(guò)16米，采用MAX483作為RS-485接口時(shí)就可以不加終端匹配。
一般終端匹配采用終接電阻方法，前文已有提及，RS-422在總線(xiàn)電纜的遠端并接電阻，RS-485則應在總線(xiàn)電纜的開(kāi)始和末端都需并接終接電阻。終接電阻一般在RS-422網(wǎng)絡(luò )中取100Ω，在RS-485網(wǎng)絡(luò )中取120Ω。相當于電纜特性阻抗的電阻，因為大多數雙絞線(xiàn)電纜特性阻抗大約在100～120Ω。這種匹配方法簡(jiǎn)單有效，但有一個(gè)缺點(diǎn)，匹配電阻要消耗較大功率，對于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，如圖9。利用一只電容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(gè)難點(diǎn)，需要在功耗和匹配質(zhì)量間進(jìn)行折衷。
還有一種采用二極管的匹配方法，如圖10。這種方案雖未實(shí)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(zhì)量的目的。節能效果顯著(zhù)。
六、RS-422與RS-485的接地問(wèn)題
電子系統接地是很重要的，但常常被忽視。接地處理不當往往會(huì )導致電子系統不能穩定工作甚至危及系統安全。RS-422與RS-485傳輸網(wǎng)絡(luò )的接地同樣也是很重要的，因為接地系統不合理會(huì )影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的穩定性，尤其是在工作環(huán)境比較惡劣和傳輸距離較遠的情況下，對于接地的要求更為嚴格。否則接口損壞率較高。很多情況下，連接RS-422、RS-485通信鏈路時(shí)只是簡(jiǎn)單地用一對雙絞線(xiàn)將各個(gè)接口的“A”、“B”端連接起來(lái)。而忽略了信號地的連接，這種連接方法在許多場(chǎng)合是能正常工作的，但卻埋下了很大的隱患，這有下面二個(gè)原因：
1．共模干擾問(wèn)題：正如前文已述，RS-422與RS-485接口均采用差分方式傳輸信號方式，并不需要相對于某個(gè)參照點(diǎn)來(lái)檢測信號，系統只需檢測兩線(xiàn)之間的電位差就可以了。但人們往往忽視了收發(fā)器有一定的共模電壓范圍，如RS-422共模電壓范圍為-7～+7V，而RS-485收發(fā)器共模電壓范圍為-7～+12V，只有滿(mǎn)足上述條件，整個(gè)網(wǎng)絡(luò )才能正常工作。當網(wǎng)絡(luò )線(xiàn)路中共模電壓超出此范圍時(shí)就會(huì )影響通信的穩定可靠，甚至損壞接口。以圖11為例，當發(fā)送驅動(dòng)器A向接收器B發(fā)送數據時(shí)，發(fā)送驅動(dòng)器A的輸出共模電壓為VOS，由于兩個(gè)系統具有各自獨立的接地系統，存在著(zhù)地電位差VGPD。那么，接收器輸入端的共模電壓VCM就會(huì )達到VCM=VOS+VGPD。RS-422與RS-485標準均規定VOS≤3V，但VGPD可能會(huì )有很大幅度（十幾伏甚至數十伏），并可能伴有強干擾信號，致使接收器共模輸入VCM超出正常范圍，并在傳輸線(xiàn)路上產(chǎn)生干擾電流，輕則影響正常通信，重則損壞通信接口電路。 雙絞線(xiàn)傳輸器相關(guān)文章:雙絞線(xiàn)傳輸器原理
評論