手动阀厂家
免费服务热线

Free service

hotline

010-00000000
手动阀厂家
热门搜索:
技术资讯
当前位置:首页 > 技术资讯

RS485串行数据通信协议

发布时间:2020-07-01 02:04:22 阅读: 来源:手动阀厂家

概述 串行数据通信的协议从RS-232到千兆位以太网,虽然每种协议都有特定的应用领域,但任何情况下我们都必须考虑成本和物理层(PHY)性能。本文主要介绍RS-485协议及该协议所适合的应用。同时给出了根据电缆长度、系统设计以及元件选择来优化数据速率的方法。

传输协议

什么是RS-485?Profibus又是什么?与其它串行协议相比,它们的性能如何?适用于哪些应用?为了回答这些问题,我们对RS-485物理层(PHY)、RS-232和RS-422的特性、功能进行了总体比较[1] (本文中的RS表示ANSIEIA/TIA标准)。RS-232是一个最初用于调制解调器、打印机及其它PC外设的通讯标准,提供单端20kbps的波特,后来速率提高至1Mbps。RS-232的其它技术指标包括:标称±5V发送电平、±3V接收电平(间隔/符号)、2V共模抑制、2200pF最大电缆负载电容、300最大驱动器输出电阻、3k最小接收器(负载)阻抗、100英尺(典型值)最大电缆长度。RS-232只用于点对点通信系统,不能用于多点通信系统,所有RS-232系统都必须遵从这些限制。

RS-422是单向、全双工通信协议,适合嘈杂的工业环境。RS-422规范允许单个驱动器与多个接收器通信,数据信号采用差分传输方式,速率最高可达50Mbps。接收器共模范围为±7V,驱动器输出电阻最大值为100,接收器输入阻抗可低至4k。

RS-485标准

RS-485是双向、半双工通信协议,允许多个驱动器和接收器挂接在总线上,其中每个驱动器都能够脱离总线。该规范满足所有RS-422的要求,而且比RS-422稳定性更强。具有更高的接收器输入阻抗和更宽的共模范围(-7V至+12V)。

接收器输入灵敏度为±200mV,这就意味着若要识别符号或间隔状态,接收端电压必须高于+200mV或低于-200mV。最小接收器输入阻抗为12k,驱动器输出电压为±1.5V (最小值)、±5V (最大值 驱动器能够驱动32个单位负载,即允许总线上并联32个12k的接收器。对于输入阻抗更高的接收器,一条总线上允许连接的单位负载数也较高。RS-485接收器可随意组合,连接至同一总线,但要保证这些电路的实际并联阻抗不高于32个单位负载(375)。

采用典型的24AWG双绞线时,驱动器负载阻抗的最大值为54,即32个单位负载并联2个120终端匹配电阻。RS-485已经成为POS、工业以及电信应用中的最佳选择。较宽的共模范围可实现长电缆、嘈杂环境(如工厂车间)下的数据传输。更高的接收器输入阻抗还允许总线上挂接更多器件。

Profibus和Fieldbus[2]总线主要用于工业设备,是RS-485总线的扩展。用于工业环境的传感器测量、激励控制、数据采集/显示以及过程控制系统与传感器、激励源网络之间的数据通信。

注意:老式或现有的工业设备布线架构比较复杂,不可替换。

Profibus和Fieldbus是对系统的整体描述。RS-485支持Profibus和Fieldbus协议的物理层接口标准。Profibus与Fieldbus存在细微的差异,Profibus要求2.0V的最小差分输出电压,54的负载电阻;Fieldbus则要求1.5V的最小差分输出电压,54的负载电阻。Profibus传输速率为12Mbps,Fieldbus的传输速率为500kbps。Profibus应用对摆率和电容容限要求比较严格。

最适合的应用领域?

RS-232:用于与调制解调器、打印机及其它PC外设之间的通信。最大电缆长度为100英尺(典型值)。

RS-422:适用于单主机(驱动器)工业环境。典型应用包括:过程自动化(化工、酿造、造纸)、工厂自动化(汽车制造、金属加工)、HVAC、安防、电机控制、运动控制等。 RS-485:适用于多主机/驱动器工业环境。其典型应用与RS-422相似,包括:过程自动化(化工、酿造、造纸)、工厂自动化(汽车制造、金属加工)、HVAC、安防、电机控制、运动控制。 哪些因素限制了RS-485的数据速率?

在指定的传输距离下,下列因素限制了传输速率:

电缆长度:在特定频率下,信号强度会随着电缆长度而衰减。

电缆架构:5类24AWG双绞线是RS-485系统最常用的电缆,屏蔽电缆可大大增强噪声抑制能力,提高了一定距离下的数据传输速率。

电缆特性阻抗:分布电容和分布电感会降低信号的边沿速度,从而降低噪声裕量、补偿“眼图模板”特性。分布电阻直接导致信号电平的衰减。

驱动器输出阻抗:阻抗过高会限制驱动能力。

接收器输入阻抗:阻抗过低会限制与驱动器通信的接收器数量。

终端匹配:长电缆可看作传输线。电缆上应接阻值等于电缆特性阻抗的终端匹配电阻,可以降低信号反射,并提高数据速率。

噪声裕量:越大越好。

驱动器摆率:降低边沿速率(降低信号摆率)允许采用较长的电缆进行通信。

经验数据

了解了以上相关的背景知识,接下来我们研究一个实际系统,如图1所示。图中所示电缆是RS-485系统最为常用的一种:EIA/TIA/ANSI 568 5类双绞线。在长度为300英尺至900英尺的电缆上可以获得的数据速率为1Mbps至35Mbps。 数字通信相关文章:数字通信原理

通信相关文章:通信原理

双绞线传输器相关文章:双绞线传输器原理

山西西服订做

潍坊防静电工作服订做

北京西装订做

内蒙古工作服定制