中心議題：

• RS-485的應用原則
• 實例應用故障分析

解決方案：

• 采用單一連續的信號通道作為總線
• 數據傳輸波特率降低到1200以下

隨著數字技術的發展和計算機日益廣泛的應用
，現在一個係統往往由多台計算機組成
，需要解決多站、遠距離通信的問題。在要求通信距離為幾十米到上千米時
，廣泛采用RS-485收發器。RS-485收發器采用平衡發送和差分接收，因此具有抑製共模幹擾的能力，加上接收器具有高的靈敏度，能檢測低達200mV的電壓
，故傳輸信號能在千米以外得到恢複。使用RS-485總線
，一對雙絞線就能實現多站聯網
，構成分布式係統
，設備簡單、價格低廉、能進行長距離通信的優點使其得到了廣泛的應用。

在某公寓樓的水表遠傳係統中，采用了RS-485總線進行水表抄讀數據的傳輸

，共208隻水表掛在總線上。下麵是選定RS-485總線的根據和在應用調試過程中遇到的問題及解決方法。

RS-485的應用原則

RS-485支(zhi)持(chi)半(ban)雙(shuang)工(gong)或(huo)全(quan)雙(shuang)工(gong)模(mo)式(shi)。網(wang)絡(luo)拓(tuo)撲(pu)一(yi)般(ban)采(cai)用(yong)終(zhong)端(duan)匹(pi)配(pei)的(de)總(zong)線(xian)型(xing)結(jie)構(gou)，不(bu)支(zhi)持(chi)環(huan)形(xing)或(huo)星(xing)形(xing)網(wang)絡(luo)，最(zui)好(hao)采(cai)用(yong)一(yi)條(tiao)總(zong)線(xian)將(jiang)各(ge)個(ge)節(jie)點(dian)串(chuan)接(jie)起(qi)來(lai)。從(cong)總(zong)線(xian)到(dao)每(mei)個(ge)節(jie)點(dian)的(de)引(yin)出(chu)線(xian)長(chang)度(du)應(ying)盡(jin)量(liang)短(duan)，以(yi)便(bian)使(shi)引(yin)出(chu)線(xian)中(zhong)的(de)反(fan)射(she)信(xin)號(hao)對(dui)總(zong)線(xian)信(xin)號(hao)的(de)影(ying)響(xiang)最(zui)低(di)。

標準沒有規定總線上允許連接的收發器數量，但規定了最大總線負載為32個單位負載(UL)

，可通過增大收發器輸入電阻來擴展總線節點數。例如輸入電阻增加至48kΩ以上(1/4UL)，節點數就可增加至128個
，SP485R的輸入電阻為150kΩ，節點數最多可增加至400個。在本係統中有208隻水表，所以采用了SP485R。

是否對RS-485總線進行終端匹配取決於數據傳輸速率

、電纜長度及信號轉換速率。UART是(shi)在(zai)每(mei)個(ge)數(shu)據(ju)位(wei)的(de)中(zhong)點(dian)采(cai)樣(yang)數(shu)據(ju)的(de)，隻(zhi)要(yao)反(fan)射(she)信(xin)號(hao)在(zai)開(kai)始(shi)采(cai)樣(yang)時(shi)衰(shuai)減(jian)到(dao)足(zu)夠(gou)低(di)，就(jiu)可(ke)以(yi)不(bu)考(kao)慮(lv)匹(pi)配(pei)。當(dang)考(kao)慮(lv)終(zhong)端(duan)匹(pi)配(pei)時(shi)，有(you)多(duo)種(zhong)匹(pi)配(pei)方(fang)案(an)可(ke)以(yi)選(xuan)擇(ze)，最(zui)簡(jian)單(dan)的(de)就(jiu)是(shi)在(zai)總(zong)線(xian)兩(liang)端(duan)各(ge)接(jie)一(yi)隻(zhi)阻(zu)值(zhi)等(deng)於(yu)電(dian)纜(lan)特(te)性(xing)阻(zu)抗(kang)的(de)電(dian)阻(zu)，比(bi)較(jiao)省(sheng)電(dian)的(de)匹(pi)配(pei)方(fang)案(an)是(shi)RC匹配
，采用二極管的匹配方案節能效果顯著。

經驗表明
，當信號的轉換時間上升或下降時間超過電信號沿總線單向傳輸所需時間的3倍以上時就可以不加匹配。例如具有限斜率特性的RS-485接口器件SP483輸出信號的上升或下降時間最小為250ns，典型雙絞線上的信號傳輸速率約為0.2m/ns(24AWGPVC電纜)，那麼隻要數據速率在250kbps以內，電纜長度不超過16米，采用SP483作為RS-485接口時就可以不加終端匹配。

RS-485總zong線xian上shang的de每mei個ge收shou發fa器qi通tong過guo一yi段duan引yin出chu線xian接jie入ru總zong線xian。引yin出chu線xian過guo長chang時shi由you於yu信xin號hao在zai引yin出chu線xian中zhong的de反fan射she也ye會hui影ying響xiang總zong線xian上shang的de信xin號hao質zhi量liang，係xi統tong所suo能neng允yun許xu的de引yin出chu線xian長chang度du也ye和he信xin號hao的de轉zhuan換huan時shi間jian、數據速率有關，下麵的經驗公式可以用來估算引出線的最大長度。
　　Lmax=(tRISE•0.2m/ns)/10

以SP483為例
，對應於250ns的上升/下降時間，總線允許的最大引出線長度約為5米。

jianhuanxinhaodeqianhouyanxielvyouliyujiangdiduiyuzongxianpipeiyinchuxianchangdudeyaoqiuhegaishanxinhaozhiliang，tongshihaikeshixinhaozhongdegaopinchengfenjiangdi，jianshaodiancifushe。yinciyouxiejiekouqijianzhongzengjialebailvxianzhidianlulaijianhuanxinhaoqianhouyan
，danzhezhongzuofayexianzhileshujuchuanshusulv，youcikanlaizaixuanzejiekouqijianshibingbushisulvyuegaoyuehao
，yinggaigenjuxitongyaoqiuxuanzezuidisulvdeqijian。

僅僅用一對雙絞線將各個接口的A、B端連接起來
，而不對RS-485通信鏈路的信號接地，在某些情況下也可以工作，但給係統埋下了隱患。RS-485jiekoucaiyongchafenfangshichuanshuxinhaobingbuxuyaoduiyumougecanzhaodianlaijiancexinhaoxitong，zhixujianceliangxianzhijiandedianweichajiukeyile。danyinggaizhuyideshishoufaqizhiyouzaigongmodianyabuchaochuyidingfanwei(-7V至+12V)的條件下才能正常工作。當共模電壓超出此範圍，就會影響通信的可靠直至損壞接口。

如圖1所示
，當發送器A向接收器B發送數據時
，發送器A的輸出共模電壓為VOS，由於兩個係統具有各自獨立的接地係統存在著地電位差VGPD
，那麼接收器輸入端的共模電壓就會達到VCM=VOS+VGPD。RS-485標準規定VOS≤3V，但VGPD可能會有很大幅度(十幾伏甚至數十伏)

，並可能伴有強幹擾信號致使接收器共模輸入VCM超出正常圍，在信號線上產生幹擾電流輕則影響正常通信，重則損壞設備。
實例應用分析
　　
在zai係xi統tong的de調tiao試shi期qi間jian，發fa現xian樓lou層ceng低di和he距ju離li采cai集ji器qi比bi較jiao近jin的de水shui表biao讀du數shu能neng很hen順shun利li地di抄chao讀du傳chuan輸shu上shang來lai
，而er其qi他ta水shui表biao則ze有you很hen多duo抄chao讀du不bu到dao。經jing過guo實shi地di勘kan察cha和he分fen析xi，發fa現xian了le兩liang個ge問wen題ti：

(1)網絡布局不合理。這時的結構近似樹形，但RS-485總zong線xian不bu支zhi持chi環huan形xing或huo星xing形xing網wang絡luo。同tong時shi，由you於yu總zong線xian的de不bu同tong區qu段duan采cai用yong了le不bu同tong電dian纜lan，某mou一yi段duan總zong線xian上shang有you過guo多duo收shou發fa器qi緊jin靠kao在zai一yi起qi安an裝zhuang

，或huo者zhe是shi有you過guo長chang的de分fen支zhi線xian引yin出chu總zong線xian
，都dou會hui出chu現xian阻zu抗kang不bu連lian續xu點dian。所suo以yi應ying該gai提ti供gong一yi條tiao單dan一yi連lian續xu的de信xin號hao通tong道dao作zuo為wei總zong線xian。根gen據ju這zhe一yi原yuan則ze對dui網wang絡luo進jin行xing了le大da的de整zheng改gai，采cai用yong單dan一yi總zong線xian將jiang各ge個ge節jie點dian串chuan接jie起qi來lai
，同tong時shi進jin行xing接jie地di處chu理li
，如ru圖tu2所示。再次集抄的結果比先前要好
，但還是有部分水表抄讀不到或數據不穩定，未達到預期效果。表1是整改前後水表抄讀的情況。

表1整改前後情況比較

(2)波特率過高，致使傳輸距離受限。當前的波特率14400是為了減小傳輸時間而設置的。但是由於傳輸線的歐姆阻抗
、集膚效應等損耗引起信號畸變，從而通信距離受到限製。又由於損耗與頻率有關
，故隨著數據率的增加通信距離減小。表2是通過實地測試得到的數據。
由表2看出

，當波特率降低到1200以下時，所有表都可以抄讀成功。實驗表明，最高波特率在1200時，208隻表可以一次抄讀成功。在此基礎上

，對各種常用波特率下係統能抄讀到的最遠距離進行測試，結果如圖3。 可以看出，在110～1200波bo特te率lv時shi，數shu據ju傳chuan輸shu完wan全quan正zheng確que，但dan隨sui著zhe波bo特te率lv的de提ti高gao，傳chuan輸shu距ju離li呈cheng下xia降jiang趨qu勢shi。所suo以yi在zai傳chuan輸shu速su度du允yun許xu的de情qing況kuang下xia，應ying當dang盡jin可ke能neng地di降jiang低di波bo特te率lv。另ling外wai，進jin一yi步bu完wan善shan網wang絡luo結jie構gou將jiang會hui在zai保bao證zheng準zhun確que程cheng度du的de前qian提ti下xia提ti高gao數shu據ju的de傳chuan輸shu速su率lv。 RS-485總線，具有高噪聲抑製、寬共模範圍、長傳輸距離

、衝突保護等特性
，但還需要考慮合理的應用和網絡布局
、連續的信號通道
、周全的保護措施等
，在設計之初就應有總體規劃。