RS-485串行數據通信協(xié)議

各方研究數據

在工業(yè)領(lǐng)域，通?？山邮艿膫鬏斁嚯x和數據速率的最大值分別為4000英尺和10Mbps，當然這兩個(gè)值不能同時(shí)滿(mǎn)足。然而，利用最新器件和精細的系統設計，可在較長(cháng)的電纜下實(shí)現較高的數據吞吐率。

預加重[5]是一種改善數據速率與距離間關(guān)系的技術(shù)，可用于RS-485通信(圖6)。采用1700英尺電纜，工作在1Mbps固定數據速率，沒(méi)有預加重驅動(dòng)器或均衡接收器的RS-485收發(fā)器通常具有10%的抖動(dòng)。在相同速率下，增加驅動(dòng)器預加重可使距離加倍，達到3400英尺，而且不會(huì )提高抖動(dòng)。同樣，距離一定時(shí)采用預加重能提高數據速率。速率為400kbps，電纜長(cháng)度為4000英尺時(shí)，無(wú)預加重的驅動(dòng)器通常具有10%的抖動(dòng)。而采用預加重可使該距離下的傳輸速率提升至800kbps。

圖6. 數據速率與電纜長(cháng)度的關(guān)系圖

另一種估算可靠傳輸的最大電纜長(cháng)度的方法是：利用5類(lèi)電纜制造商提供的幅度衰減與頻率的關(guān)系表。根據通用規則，電纜工作時(shí)最大允許的信號衰減是-6dBV。該數值結合廠(chǎng)家提供的衰減數據，計算出給定頻率下的最大電纜長(cháng)度。

應用技巧

RS-485收發(fā)器具有多種改善系統性能的特性：

預加重(上文所述)：降低碼間干擾

降低接收器單位負載：低負載器件可低至1/8單位負載，允許總線(xiàn)上掛接最多256個(gè)器件。這種器件還可降低總線(xiàn)負載，從而允許較長(cháng)的電纜和較高的傳輸速率。

高速器件：目前可提供數據速率高達52Mbps的驅動(dòng)器，這種高速器件須特別注意保持低傳輸延遲和低偏差。

ESD保護：ESD保護不會(huì )提高數據速率，但會(huì )改善系統工作或數據速率為0 (開(kāi)路)時(shí)的可靠性。目前能夠提供±15kV的內置ESD保護。

正確的接線(xiàn)[6]：RS-485用于差分傳輸，除地線(xiàn)外還需要兩條信號線(xiàn)來(lái)傳輸數據(通常為24 AWG雙絞線(xiàn))。這兩條信號線(xiàn)傳送極性相反的信號，大大減少了EMI輻射和EMI干擾問(wèn)題。電纜的特性阻抗一般為120，這也是電纜末端終端匹配電阻的阻值 ― 目的在于降低反射和其它線(xiàn)路的影響。圖7、圖8給出了正確的系統連接。

圖7. 單發(fā)/單收網(wǎng)絡(luò )

圖8. 多機收發(fā)網(wǎng)絡(luò )

結論

綜上所述，RS-485網(wǎng)絡(luò )可在噪聲環(huán)境下實(shí)現可靠的數據傳輸。設計系統時(shí)需要對數據速率、電纜長(cháng)度進(jìn)行折衷考慮，能夠在幾百米長(cháng)的電纜上實(shí)現高于50Mbps的數據速率，而不需使用任何中繼器。