RS485總線
關注創建者：匿名 創建時間：2021-10-20
RS485總線的實例教程
RS-485是一種半雙工結構通信總線，大多用于一對多點的通信系統，因此主機(PC)應置于一端，不要置于中間而形成主干的T型分布。
三、提高RS-485通信效率
RS-485通常應用于一對多點的主從應答式通信系統中，相對于RS-232等全雙工總線效率低了許多，因此選用合適的通信協議及控制方式非常重要。
1、總線穩態控制(握手信號)大多數使用者選擇在數據發送前1ms將收發控制端TC置成高電平，使總線進入穩定的發送狀態后才發送數據；數據發送完畢再延遲1ms后置TC端成低電平，使可靠發送完畢后才轉入接收狀態。使用TC端的延時有4個機器周期已滿足要求。
2、為保證數據傳輸質量，對每個字節進行校驗的同時，應盡量減少特征字和校驗字慣用的數據包格式由引導碼、長度碼、地址碼、命令碼、數據、校驗碼、尾碼組成，每個數據包長度達20-30字節。在RS-485系統中這樣的協議不太簡練。推薦用戶使用MODBUS協議，該協議己廣泛應用于水利、水文、電力等行業設備及系統的國際標準中。
四、RS-485接口電路的電源、接地
對于由MCU結合RS-485微系統組建的測控網絡，應優先采用各微系統獨立供電方案，最好不要采用一臺大電源給微系統并聯供電，同時電源線(交直流)不能與RS-485信號線共用同一股多芯電纜。
RS-485信號線宜選用截面積0. 75平方毫米以上雙絞線而不是平直線。對于每個小容量直流電源選用線性電源LM7805比選用開關電源更合適。
展開 今天來聊聊RS-485總線。RS-485也是應用非常廣泛的一種通信接口，本文來討論一下要點，文章稍微有點長，約5000字。
前世今生
RS-485，RS是什么意思呢？是Recommended Standard的縮寫，就是推薦標準的意思。485是標準標識號，至于為什么定這個標識號，則無需深究。RS-485又稱為ANSI/TIA/EIA-485，這幾個前綴是標準協會的名稱縮寫，比如EIA就是電子工業協會 (Electronics Industries Association EIA)的縮寫。1983年，RS-485通訊接口被電子工業協會 (Electronics Industries Association EIA)批準為一種通訊接口標準。
即便在現在IOT火熱的今天，RS-485仍然有大量的應用。很多協議使用RS-485作為物理層，比如常用標準協議使用RS-485作為物理層的有哪些呢？比如：
工業HART總線
modbus協議
Profibus DP
.......
電氣特性
信號采樣差模傳輸，差模是相對于共模而言的，差模也稱為差分，那么什么樣的傳輸是差模呢？一圖勝千言，看下面兩個圖就明白了：
共模傳輸
采用共模傳輸方式時，共模噪聲將會疊加在最終的輸出信號上面，污染了原始的信號。
展開 RS232轉RS485學電子專業的小伙伴肯定對它不陌生，大家也知道這種電路在網上一搜一大把。但是有一種電路應用，你肯定搜索不到。這種應用電路可以快速實現輸入、輸出雙隔離，也可以實現輸入、輸出及供電電源三隔離應用。
既然RS232轉RS485是大家都熟知的應用，我們就從熟悉的部分說起。在網上隨便一搜你會看到很多這種RS232轉RS485轉換模塊，各種型號廠家都有。有學習用的普通轉接模塊，也有工業使用的工業級轉換器。
圖1 普通轉換模塊
看到這種轉換模塊是不是有種親切感呢？在曾幾何時你是否親自拆過此類模塊呢？大部分人應該是肯定的回答，那下面就來看看其內部的大致原理圖吧。
圖2 傳統的設計方式
上圖電路一般只能用在一些簡單的應用場合，而且此電路的RS485電路由于受到換向電路的影響，通訊波特率一般做不高，一般就能支持到9600bps左右。同時采用這種竊電方式，在供電方面也不是很穩定，容易出現通訊丟幀情況。
為了更好的解決換向導致的通訊速率限制問題，廣州致遠電子推出了帶自動換向功能的RS485隔離收發器，此收發器最高支持500K的通訊波特率。應用此模塊就能很好的解決通訊速率限制問題，同時為了通訊的穩定性，需要對電路進行單獨供電處理。
圖3 雙隔離設計電路
上圖中的方案，是采用MAX232芯片加上廣州致遠電子的RSM485PHT設計的隔離轉換電路，此設計電源與RS232未隔離，RS232與RS485總線端是隔離開的，這樣進行隔離設計可以有效的抑制RS485總線上的干擾傳導到232端。
圖4 三隔離設計電路
小結
在要求通信距 離為幾十米到上千米時，廣泛采用RS-485串行總線標準。RS-485采用平衡發送和差分接收，因此具有抑制共模干擾的能力。
展開 本次出現通信延遲的RS485通信總線，采用的是多個鶴位的質量流量計（本案例7臺）并聯的尋址方式，當其中某臺設備通信出現問題時，將會使整條總線內設備都會出現問題，很難判斷問題出現在哪里，建議改變RS485通信連接方式，將1個鶴位內的質量流量計與鶴位內的批量控制器組成一條RS485通信總線，這樣當設備故障時，可明確地發現問題鶴位。
RS485通信總線內某臺設備拆下檢定或維修期間，應將該設備地址在裝車系統內屏蔽，防止因尋址失敗引發的計量數據不準確的問題。
圖3 使用反相器自動切換電路
在空閑狀態下,串口的發送信號TXD為高電平,經過反相器后輸出低電平,使485芯片處于接收狀態,而RS485總線由于上下拉電阻的作用處于A高B低的狀態。當發送數據時，TXD信號線上的低電平比特位控制485芯片進入發送狀態,將該比特發送出去。而高電平比特位則使485芯片處于接收狀態,由于RS485總線上下拉電阻把總線置于A高B低的狀態,即表示發送了高電平。
簡單說，這種電路，就是發送低電平時，485芯片是 發送狀態，而發送高電平時，485芯片屬于接收狀態。
優勢：
只需要增加一個反相器就可以實現，無需軟件的干預，反相器可以使用一個三極管即可以實現，成本十分低廉（幾分錢）；
劣勢：
由于上下拉電阻不可能選值太小，否則會影響正常發送的數據電平。所以這種換向模式在發送高電平時的驅動能力，并且，理論上我要求方向引腳要比數據先切換方向，但是由于方向引腳經過了反相器，達到芯片的時間變長了，比數據晚到，所以速率太高的情況容易丟包。
如果需要驅動多個從設備，就會顯得力不從心，并且驅動能力太弱，只能短距離傳輸；并且傳輸速度不能太快，一般使用9600bps。
二、RS485方向切換的方案2：使用軟件控制方向
市面上大部分的內置RS485的產品基本都是采用此類的方案，如下圖4中的RS_EN引腳。
具體的 實現方式是：
在空閑器件，RS_EN 為低電平，MCU處于接收狀態，在準備發送數據之前，MCU會拉高RS_EN，U1處于發送狀態，發送完畢之后，RS_EN重新處于低電平，U1處于接收狀態。
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RS485總線的最新內容
同時，充電狀態數據可通過RS485或CAN總線接入養殖場物聯網系統，實現充電過程的遠程監控與能效管理。
與傳統充電方式相比，魯渝能源無線充電器顯著減少了維護需求，避免了接觸火花、電擊等安全隱患，支持機器人自動化運行，真正實現了家禽飼喂機器人的24小時不間斷作業，為養殖企業提升自動化水平、降低運營成本提供了關鍵技術支撐。
邊緣網關:
將采集的4- 20mA環境信號、RS485(Modbus)總線信號進行數據過濾、數據告警、 信息整合,通過4G/NB-Iot信號上傳到云平臺。
智能傳感終端:
環境溫度、環境濕度、光照傳感器可通過AI總線，將數據輸出。
CO2濃度、CO濃度等信息可通過RS485總線輸出。
邊緣網關:
將采集的4- 20mA環境信號、RS485(Modbus)總線信號進行數據顧慮、數據告警、 信息整合,通過4G/NB-Iot信號上傳到云平臺。
智能傳感終端:
環境溫度、環境濕度、光照傳感器可通過AI總線，將數據輸出。
CO2濃度、CO濃度等信息可通過RS485總線輸出。
采集總線介紹
RS485串口——選配
支持一路RS485總線數據采集,可根據實際場景來決定作為主機或者從機,并根據行業通信協議進行專用開發設計,可達到最大性能、最大運轉效率的采集總線數據。
加速度傳感器
內置1路3軸加速度傳感器,可采集X\Y\Z三個方向的位移情況,從而判定井蓋是否存在偏移。
邊緣網關:
將采集的4-20mA電流信號、HART、RS485(Modbus)總線信號進行數據過濾、數據告警、信息整合，通過4G/NB-Iot信號上傳到云平臺。
智能終端傳感器:
可通過電流信號、RS485總線、HART總線輸出氣體告警信息。
總線、數據對接
需要監測的設備主要包括易燃易爆氣體傳感器、煙霧傳感器等設備。
一臺監控計算機可采集127個數據采集模塊的溫濕度數據，數據傳輸速率：支持9600/19200/38400波特率，RS485總線傳輸距離: 1200米。
2、“一線總線”溫濕度探頭介紹：直接數字化輸出，所有傳感器之間以三芯線纜（含電源和地線）相連，布線方便成本低。探頭與測量模塊之間的距離可達100米，布線方便、簡潔，從而更有效的降低了現場出問題的可能性。
2.RS485
RS485接口在總線上是允許連接多達128個收發器。即具有多站通訊能力，這樣用戶可以利用單一的RS485接口方便地建立起設備網絡。
五、通訊線的差別
1.RS232
可以采用三芯雙絞線、三芯屏蔽線等。
2.RS485
可以采用兩芯雙絞線、兩芯屏蔽線等。
RS485與CAN總線不同，由于RS485收發器中一般都內置失效保護電路，在近距離、低波特率下允許不加終端匹配電阻。
9. 電纜與接線
CAN總線采用差分信號傳輸，如果使用帶屏蔽雙絞線，屏蔽層應單點接地。
圖9-11列出帶單屏蔽層的CAN電纜剖析與連接線示范。
圖9-1：電纜信號分配、接地和終端匹配
通常電纜截面積越小，其分布電容、分布電感和直流電阻越大。
現在我們可以總結一下了：
RS485的總線網絡接線方式必須是鏈形菊花瓣的接線方式，并且屬于半雙工的通信方式；RS232是點到點的接線方式，屬于全雙工通信。不管是RS232接口，還是RS485接口，它們必須符合物理層的通信規約。
再看MODBUS-RTU通信協議：
有了物理層通信接口，是不是就能通信呢?答案是否定的。物理層通信接口只是使得通信雙方具備通信條件而已。
而高電平比特位則使485芯片處于接收狀態,由于RS485總線上下拉電阻把總線置于A高B低的狀態,即表示發送了高電平。
簡單說，這種電路，就是發送低電平時，485芯片是 發送狀態，而發送高電平時，485芯片屬于接收狀態。
