RS485使用手册与指南[中文版、文字版、无水印版].pdf

RS485

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第 1 章

RS-485 选型及应用指南 .........................................................................1

1.1 RS-232/422/485 标准 ...............................................................................................1

1.1.1 RS-232 标准 .....................................................................................................2

1.1.2 RS-422/485 标准 ..............................................................................................2

1.2 RS-485/RS-422 芯片 ................................................................................................5

1.2.1 增强型低功耗半双工 RS-485 收发器－SP481E/SP485E ..............................7

1.2.2 1/10 单位负载 RS-485 收发器－SP481R/SP485R .....................................10

1.2.3 +3.3V 低功耗半双工 RS-485 收发器－SP3481/SP3485..............................13

1.2.4 增强型低功耗全双工 RS-422 收发器－SP490E/SP491E ............................15

1.2.5 +3.3V 低功耗全双工 RS-422 收发器－SP3490/SP3491..............................20

1.3 RS-485 接口电路 ...................................................................................................22

1.3.1 基本 RS-485 电路...........................................................................................22

1.3.2 隔离 RS-485 电路...........................................................................................23

1.3.3 上电抑制电路.................................................................................................24

1.3.4 RS-485 自动换向电路....................................................................................24

1.4 RS-485 通讯协议 ...................................................................................................25

1.4.1 ModBus 协议(RTU 模式)...............................................................................25

1.4.2 多功能电能表通讯规约(DL/T645-1997) ......................................................27

1.5 RS-485 程序设计 ...................................................................................................28

1.5.1 RS-485 接口电路............................................................................................28

1.5.2 通讯规约.........................................................................................................28

1.5.3 程序设计流程图.............................................................................................29

1.5.4 数据接收部分.................................................................................................29

1.5.5 命令执行部分.................................................................................................29

1.5.6 数据发送部分.................................................................................................30

1.5.7 RS-485 程序清单............................................................................................31

1.6 RS-485 应用要点 ...................................................................................................38

1.6.1 合理选用芯片.................................................................................................38

1.6.2 终端匹配电阻.................................................................................................39

1.6.3 应用层通信协议.............................................................................................39

1.6.4 3V-5V 系统的连接.........................................................................................39

1.6.5 网络节点数.....................................................................................................40

1.6.6 节点与主干距离.............................................................................................40

1.6.7 RS-485 系统的常见故障及处理方法............................................................40

1.6.8 RS-422 与 RS-485 的网络拓朴 .....................................................................41

1.6.9 RS-422 与 RS-485 的接地问题 .....................................................................41

1.6.10 RS-422 与 RS-485 的瞬态保护 .....................................................................42

1.7 参考文献.................................................................................................................43

第1章 RS-485 选型及应用指南

通常的微处理器都集成有 1 路或多路硬件 UART 通道，可以非常方便地实现串行通讯。

在工业控制、电力通讯、智能仪表等领域中，也常常使用简便易用的串行通讯方式作为数据

交换的手段。

但是，在工业控制等环境中，常会有电气噪声干扰传输线路，使用 RS-232 通讯时经常

因外界的电气干扰而导致信号传输错误；另外，RS-232 通讯的最大传输距离在不增加缓冲

器的情况下只可以达到 15 米。为了解决上述问题，RS-485/422 通讯方式就应运而生了。

本章将详细介绍 RS-485/422 原理与区别、元件选择、参考电路、通讯规约、程序设计

等方面的应用要点，以及在产品实践中总结出的一些经验、窍门。

1.1 RS-232/422/485 标准

RS-232、RS-422 与 RS-485 最初都是由电子工业协会（EIA）制订并发布的。RS-232

在 1962 年发布，命名为 EIA-232-E，作为工业标准，以保证不同厂家产品之间的兼容。RS-422

是由 RS-232 发展而来，它是为弥补 RS-232 之不足而提出的。为改进 RS-232 通信距离短、

速率低的缺点，RS-422 定义了一种平衡通信接口，将传输速率提高到 10Mbps，传输距离延

长到 4000 英尺（速率低于 100kbps 时），并允许在一条平衡总线上连接最多 10 个接收器。

RS-422 是一种单机发送、多机接收的单向、平衡传输规范，被命名为 TIA/EIA-422-A 标准。

为扩展应用范围，EIA 又于 1983 年在 RS-422 基础上制定了 RS-485 标准，增加了多点、双

向通信能力，即允许多个发送器连接到同一条总线上，同时增加了发送器的驱动能力和冲突

保护特性，扩展了总线共模范围，后命名为 TIA/EIA-485-A 标准。由于 EIA 提出的建议标

准都是以“RS”作为前缀，所以在通讯工业领域，仍然习惯将上述标准以 RS 作前缀称谓。

RS-232、RS-422 与 RS-485 标准只对接口的电气特性做出规定，而不涉及接插件、电缆

或协议，在此基础上用户可以建立自己的高层通信协议。但由于 PC 上的串行数据通讯是通

过 UART 芯片(较老版本的 PC 采用 I8250 芯片或 Z8530 芯片)来处理的，其通讯协议也规定

了串行数据单元的格式（8-N-1 格式）：1 位逻辑 0 的起始位，6/7/8 位数据位，1 位可选择的

奇(ODD)/偶(EVEN)校验位，

1/2 位逻辑 1 的停止位。基于 PC 的 RS-232、RS-422 与 RS-485

标准均采用同样的通讯协议。

表格 0-1 列出了 RS-232、RS-422、RS-485 通讯方式的区别。

表格 0-1 RS-232、RS-422、RS-485 的区别

标准

RS-232 RS-422 RS-485

工作方式单端差分差分

节点数 1收、1 发 1发 10 收 1发 32 收

最大传输电缆长度 50 英尺 4000 英尺 4000 英尺

最大传输速率 20Kbps 10Mbps 10Mbps

最大驱动输出电压 +/-25V -0.25V～+6V -7V～+12V

发送器输出信号电平

(负载最小值)

负载 +/-5V～+/-15V ±2.0V ±1.5V

发送器输出信号电平

(空载最大值)

空载 +/-25V ±6V ±6V

发送器负载阻抗(Ω) 3K～7K 100 54

摆率(最大值) 30V/μs N/A N/A

接收器输入电压范围 ±15V -10V～+10V -7V～+12V

接收器输入门限 ±3V ±200mV ±200mV

接收器输入电阻(Ω) 3K～7K 4K(最小) ≥12K

发送器共模电压 -- -3V～+3V -1V～+3V

接收器共模电压 -- -7V～+7V -7V～+12V

1.1.1 RS-232 标准

RS-232 被定义为一种在低速率、近距离串行通讯的单端标准。RS-232 采取不平衡传输

方式，即所谓单端通讯。

z RS-232 的电气标准

电平为逻辑“0”时：+3V～+15V；

电平为逻辑“1”时：-3V～-15V；

未定义区：－3V～＋3V。在此区域内的信号处理将由通讯接口的 RS-232 收发器决定。

1.1.2 RS-422/485 标准

RS-422/485 标准的全称为 TIA/EIA-422-B 和 TIA/EIA-485 串行通讯标准。RS-422/485

标准与 RS-232 标准不一样，数据信号采用差分传输方式（Differential Driver Mode），也称

作平衡传输。

由于 RS-422/485 标准在电气特性上非常相近，在传输方式上有所区别；为便于理解，

下面将主要介绍应用比较普遍的 RS-485 标准，并简单介绍 RS-422 标准与 RS-485 标准的区

别。

1． RS-485 标准

电子工业协会（EIA）于 1983 年制订并发布 RS-485 标准，并经通讯工业协会（TIA）

修订后命名为 TIA/EIA-485-A，习惯地称之为 RS-485 标准。

RS-485 标准是为弥补 RS-232 通信距离短、速率低等缺点而产生的。RS-485 标准只规

定了平衡发送器和接收器的电特性，而没有规定接插件、传输电缆和应用层通信协议。

RS-485 标准与 RS-232 不一样，数据信号采用差分传输方式（Differential Driver Mode），

也称作平衡传输，它使用一对双绞线，将其中一线定义为 A，另一线定义为 B，如图 1-1

所示。

图 1-1 RS-485 发送器的示意图

通常情况下，发送发送器 A、B 之间的正电平在+2～+6V，是一个逻辑状态；负电平在

-2～-6V，是另一个逻辑状态。另有一个信号地 C。在 RS-485 器件中，一般还有一个“使能”

控制信号。“使能”信号用于控制发送发送器与传输线的切断与连接，当“使能”端起作用

电阻，即一般在 300 米以下、19200bps 不需终端匹配电阻。终端匹配电阻安装在 RS-485 传

输网络的两个端点，并联连接在 A-B 引脚之间。

RS-485 标准通常被用作为一种相对经济、具有相当高噪声抑制、相对高的传输速率、

传输距离远、宽共模范围的通信平台。同时，RS-485 电路具有控制方便、成本低廉等优点。

在过去的 20 年时间里，建议性标准 RS-485 作为一种多点差分数据传输的电气规范，

被应用在许多不同的领域，作为数据传输链路。目前，在我国应用的现场网络中，RS-485

半双工异步通信总线也是被各个研发机构广泛使用的数据通信总线。但是基于在 RS-485 总

线上任一时刻只能存在一个主机的特点，它往往应用在集中控制枢纽与分散控制单元之间。

2． RS-422 标准

RS-422 标准的全称是“平衡电压数字接口电路的电气特性”，它定义了接口电路的电气

特性。图 1-3 是典型的 RS-422 四线接口。实际上还有一根信号地线，共 5 根线通讯线。

图 1-3 RS-422 标准的通讯接口

由于 RS-422 接收器采用高输入阻抗和发送器因此比 RS-232 更强的驱动能力，故允许

在相同传输线上连接多个接收节点，最多可接 10 个节点。即一个主设备（Master），其余为

从设备（Salve），从设备之间不能通信，所以 RS-422 支持点对多点的双向通信。接收器输

入阻抗为 4k，故发端最大负载能力是 10×4k+100Ω（终接电阻）。RS-422 四线接口由于采

用单独的发送和接收通道，因此不必控制数据方向，各装置之间任何必须的信号交换均可以

按软件方式（XON/XOFF 握手）或硬件方式（一对单独的双绞线）实现。

RS-422 的最大传输距离为 4000 英尺（约 1219 米），最大传输速率为 10Mbps。其平衡

双绞线的长度与传输速率成反比，在 20kbps 速率以下，才可能达到最大传输距离。只有在

很短的距离下才能获得最高速率传输。一般 100 米长的双绞线上所能获得的最大传输速率仅

为 1Mbps。

RS-422 需要安装一个终接电阻，要求其阻值约等于传输电缆的特性阻抗（一般取值为

120 欧）。在短距离、或低波特率数据传输时可不安装终接电阻，即一般在 300 米以下不安

装终接电阻。终接电阻安装在传输电缆的最远端。

TIA/EIA-422 串行通讯标准的性能如表格 1-3 所示：

表格 1-3 TIA/EIA-422 通讯方式的性能

规格

TIA/EIA-422

传输模式平衡

电缆长度＠90Kbps 4000 ft（1200m）

电缆长度＠10Mbps 50 ft（15m）

数据传输速度 10 Mbps

最大差动输出 ±10 V

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zhu349254374

2017-02-06

讲解的非常的详细，非常专业！
qq_36394686

2018-03-26

文档打不开，再下载一次，看过后再评论
qq_33261824

2018-03-18

讲的很详细，
noi

2018-02-02

讲解很细致，非常实用，，分值较高，，
liangqin1573

2016-08-20

很棒的资料，很专业

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u011184892

粉丝: 3

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