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RS-485总线理论及应用分析(图)

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作者:中国海洋大学物理系 程凯 孙克怡 曹伟 金广奇时间:2007-02-06来源:
随着数字技术的发展和计算机日益广泛的应用,现在一个系统往往由多台计算机组成,需要解决多站、远距离通信的问题。在要求通信距离为几十米到上千米时,广泛采用rs-485收发器。rs-485收发器采用平衡发送和差分接收,因此具有抑制共模干扰的能力,加上接收器具有高的灵敏度,能检测低达200mv的电压,故传输信号能在千米以外得到恢复。使用rs-485总线,一对双绞线就能实现多站联网,构成分布式系统,设备简单、价格低廉、能进行长距离通信的优点使其得到了广泛的应用。

  在某公寓楼的水表远传系统中,采用了rs-485总线进行水表抄读数据的传输,共208只水表挂在总线上。下面是选定rs-485总线的根据和在应用调试过程中遇到的问题及解决方法。


rs-485的应用原则
  rs-485支持半双工或全双工模式。网络拓扑一般采用终端匹配的总线型结构,不支持环形或星形网络,最好采用一条总线将各个节点串接起来。从总线到每个节点的引出线长度应尽量短,以便使引出线中的反射信号对总线信号的影响最低。

  标准没有规定总线上允许连接的收发器数量,但规定了最大总线负载为32个单位负载(ul),可通过增大收发器输入电阻来扩展总线节点数。例如输入电阻增加至48kω以上(1/4ul),节点数就可增加至128个,sp485r的输入电阻为150kω,节点数最多可增加至400个。在本系统中有208只水表,所以采用了sp485r。

  是否对rs-485总线进行终端匹配取决于数据传输速率、电缆长度及信号转换速率。uart是在每个数据位的中点采样数据的,只要反射信号在开始采样时衰减到足够低,就可以不考虑匹配。当考虑终端匹配时,有多种匹配方案可以选择,最简单的就是在总线两端各接一只阻值等于电缆特性阻抗的电阻,比较省电的匹配方案是rc匹配,采用二极管的匹配方案节能效果显著。

  经验表明,当信号的转换时间上升或下降时间超过电信号沿总线单向传输所需时间的3倍以上时就可以不加匹配。例如具有限斜率特性的rs-485接口器件sp483输出信号的上升或下降时间最小为250ns,典型双绞线上的信号传输速率约为0.2m/ns(24awg pvc电缆),那么只要数据速率在250kbps以内,电缆长度不超过16米,采用sp483作为rs-485接口时就可以不加终端匹配。

  rs-485总线上的每个收发器通过一段引出线接入总线。引出线过长时由于信号在引出线中的反射也会影响总线上的信号质量,系统所能允许的引出线长度也和信号的转换时间、数据速率有关,下面的经验公式可以用来估算引出线的最大长度。
  lmax=(trise 双绞线传输器相关文章:双绞线传输器原理


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