深入的了解RS485的話，你會發現裡面的知識确實有很多，那麼我們就選擇一些平時在弱電中會考慮到的問題供大家了解。

一、什麼是RS-485接口？它比RS-232-C接口相比有何特點？

答：由于RS-232-C接口标準出現較早，難免有不足之處，主要有以下四點：

（1）接口的信号電平值較高，易損壞接口電路的芯片，又因為與TTL電平不兼容故需使用電平轉換電路方能與TTL電路連接。

（2）傳輸速率較低，在異步傳輸時，波特率為20Kbps。

（3）接口使用一根信号線和一根信号返回線而構成共地的傳輸形式，這種共地傳輸容易産生共模幹擾，所以抗噪聲幹擾性弱。

（4）傳輸距離有限，最大傳輸距離标準值為50英尺，實際上也隻能用在15米左右。

針對RS-232-C的不足，于是就不斷出現了一些新的接口标準，RS-485就是其中之一，它具有以下特點：

（1）RS-485的電氣特性：邏輯"1"以兩線間的電壓差為 （2-6）V表示；邏輯"0"以兩線間的電壓差為-（2-6）V表示。接口信号電平比RS-232-C降低了，就不易損壞接口電路的芯片，且該電平與TTL電平兼容，可方便與TTL電路連接。

（2）RS-485的數據最高傳輸速率為10Mbps

（3）RS-485接口是采用平衡驅動器和差分接收器的組合，抗共模幹能力增強，即抗噪聲幹擾性好。

（4）RS-485接口的最大傳輸距離标準值為4000英尺，實際上可達3000米，另外RS-232-C接口在總線上隻允許連接1個收發器，即單站能力。而RS-485接口在總線上是允許連接多達128個收發器。即具有多站能力,這樣用戶可以利用單一的RS-485接口方便地建立起設備網絡。

（5）因RS-485接口具有良好的抗噪聲幹擾性，長的傳輸距離和多站能力等上述優點就使其成為首選的串行接口。因為RS485接口組成的半雙工網絡，一般隻需二根連線，所以RS485接口均采用屏蔽雙絞線傳輸。RS485接口連接器采用DB-9的9芯插頭座，與智能終端RS485接口采用DB-9（孔），與鍵盤連接的鍵盤接口RS485采用DB-9（針）。

二、RS-422與RS-485串行接口标準

1．平衡傳輸

RS-422、RS-485與RS-232不一樣，數據信号采用差分傳輸方式，也稱作平衡傳輸，它使用一對雙絞線，将其中一線定義為A，另一線定義為B

通常情況下，發送驅動器A、B之間的正電平在 2～ 6V，是一個邏輯狀态，負電平在-2～6V，是另一個邏輯狀态。另有一個信号地C，在RS-485中還有一"使能"端，而在RS-422中這是可用可不用的。"使能"端是用于控制發送驅動器與傳輸線的切斷與連接。當"使能"端起作用時，發送驅動器處于高阻狀态，稱作"第三态"，即它是有别于邏輯"1"與"0"的第三态。

接收器也作與發送端相對的規定，收、發端通過平衡雙絞線将AA與BB對應相連，當在收端AB之間有大于 200mV的電平時，輸出正邏輯電平，小于-200mV時，輸出負邏輯電平。接收器接收平衡線上的電平範圍通常在200mV至6V之間。

2．RS-422電氣規定

RS-422标準全稱是"平衡電壓數字接口電路的電氣特性"，它定義了接口電路的特性。圖2是典型的RS-422四線接口。實際上還有一根信号地線，共5根線。圖1是其DB9連接器引腳定義。由于接收器采用高輸入阻抗和發送驅動器比RS232更強的驅動能力，故允許在相同傳輸線上連接多個接收節點，最多可接10個節點。即一個主設備（Master），其餘為從設備（Salve），從設備之間不能通信，所以RS-422支持點對多的雙向通信。接收器輸入阻抗為4k，故發端最大負載能力是10×4k 100Ω（終接電阻）。RS-422四線接口由于采用單獨的發送和接收通道，因此不必控制數據方向，各裝置之間任何必須的信号交換均可以按軟件方式（XON/XOFF握手）或硬件方式（一對單獨的雙絞線）實現。

RS-422的最大傳輸距離為4000英尺（約1219米），最大傳輸速率為10Mb/s。其平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能達到最大傳輸距離。隻有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般100米長的雙絞線上所能獲得的最大傳輸速率僅為1Mb/s。

RS-422需要一終接電阻，要求其阻值約等于傳輸電纜的特性阻抗。在矩距離傳輸時可不需終接電阻，即一般在300米以下不需終接電阻。終接電阻接在傳輸電纜的最遠端。

3．RS-485電氣規定

由于RS-485是從RS-422基礎上發展而來的，所以RS-485許多電氣規定與RS-422相仿。如都采用平衡傳輸方式、都需要在傳輸線上接終接電阻等。RS-485可以采用二線與四線方式，二線制可實現真正的多點雙向通信

而采用四線連接時，與RS-422一樣隻能實現點對多的通信，即隻能有一個主（Master）設備，其餘為從設備，但它比RS-422有改進，無論四線還是二線連接方式總線上可多接到32個設備。

RS-485與RS-422的不同還在于其共模輸出電壓是不同的，RS-485是-7V至 12V之間，而RS-422在-7V至 7V之間，RS-485接收器最小輸入阻抗為12k劍鳵S-422是4k健；舊峽梢運礡S-485滿足所有RS-422的規範，所以RS-485的驅動器可以用在RS-422網絡中應用。

RS-485與RS-422一樣，其最大傳輸距離約為1219米，最大傳輸速率為10Mb/s。平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能使用規定最長的電纜長度。隻有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般100米長雙絞線最大傳輸速率僅為1Mb/s。

RS-485需要2個終接電阻，其阻值要求等于傳輸電纜的特性阻抗。在矩距離傳輸時可不需終接電阻，即一般在300米以下不需終接電阻。終接電阻接在傳輸總線的兩端。

三、RS-422與RS-485的網絡安裝注意要點

RS-422可支持10個節點，RS-485支持32個節點，因此多節點構成網絡。網絡拓撲一般采用終端匹配的總線型結構，不支持環形或星形網絡。在構建網絡時，應注意如下幾點：

1．采用一條雙絞線電纜作總線，将各個節點串接起來，從總線到每個節點的引出線長度應盡量短，以便使引出線中的反射信号對總線信号的影響最低。圖8所示為實際應用中常見的一些錯誤連接方式（a，c，e）和正确的連接方式（b，d，f）。a，c，e這三種網絡連接盡管不正确，在短距離、低速率仍可能正常工作，但随着通信距離的延長或通信速率的提高，其不良影響會越來越嚴重，主要原因是信号在各支路末端反射後與原信号疊加，會造成信号質量下降。

2．應注意總線特性阻抗的連續性，在阻抗不連續點就會發生信号的反射。下列幾種情況易産生這種不連續性：總線的不同區段采用了不同電纜，或某一段總線上有過多收發器緊靠在一起安裝，再者是過長的分支線引出到總線。

總之，應該提供一條單一、連續的信号通道作為總線。

四、RS-422與RS-485傳輸線上匹配的一些說明

對RS-422與RS-485總線網絡一般要使用終接電阻進行匹配。但在短距離與低速率下可以不用考慮終端匹配。那麼在什麼情況下不用考慮匹配呢？理論上，在每個接收數據信号的中點進行采樣時，隻要反射信号在開始采樣時衰減到足夠低就可以不考慮匹配。但這在實際上難以掌握，美國MAXIM公司有篇文章提到一條經驗性的原則可以用來判斷在什麼樣的數據速率和電纜長度時需要進行匹配：當信号的轉換時間（上升或下降時間）超過電信号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MAX483輸出信号的上升或下降時間最小為250ns，典型雙絞線上的信号傳輸速率約為0.2m/ns（24AWGPVC電纜），那麼隻要數據速率在250kb/s以内、電纜長度不超過16米，采用MAX483作為RS-485接口時就可以不加終端匹配。

一般終端匹配采用終接電阻方法，前文已有提及，RS-422在總線電纜的遠端并接電阻，RS-485則應在總線電纜的開始和末端都需并接終接電阻。終接電阻一般在RS-422網絡中取100Ω，在RS-485網絡中取120Ω。相當于電纜特性阻抗的電阻，因為大多數雙絞線電纜特性阻抗大約在100～120Ω。這種匹配方法簡單有效，但有一個缺點，匹配電阻要消耗較大功率，對于功耗限制比較嚴格的系統不太适合。

另外一種比較省電的匹配方式是RC匹配，如圖1。利用一隻電容C隔斷直流成分可以節省大部分功率。但電容C的取值是個難點，需要在功耗和匹配質量間進行折衷。

還有一種采用二極管的匹配方法，如圖2。這種方案雖未實現真正的"匹配"，但它利用二極管的鉗位作用能迅速削弱反射信号，達到改善信号質量的目的。節能效果顯著。

五、RS-422與RS-485的網絡失效保護

RS-422與RS-485标準都規定了接收器門限為±200mV。這樣規定能夠提供比較高的噪聲抑制能力，如前文所述，當接收器A電平比B電平高 200mV以上時，輸出為正邏輯，反之，則輸出為負邏輯。但由于第三态的存在，即在主機在發端發完一個信息數據後，将總線置于第三态，即總線空閑時沒有任何信号驅動總線，使AB之間的電壓在-200～ 200mV直至趨于0V，這帶來了一個問題：接收器輸出狀态不确定。如果接收機的輸出為0V，網絡中從機将把其解釋為一個新的啟動位，并試圖讀取後續字節，由于永遠不會有停止位，産生一個幀錯誤結果，不再有設備請求總線，網絡陷于癱瘓狀态。除上述所述的總線空閑會造成兩線電壓差低于200mV的情況外，開路或短路時也會出現這種情況。故應采取一定的措施避免接收器處于不确定狀态。

通常是在總線上加偏置，當總線空閑或開路時，利用偏置電阻将總線偏置在一個确定的狀态（差分電壓≥-200mV）。如圖1。将A上拉到地，B下拉到5V，電阻的典型值是1kΩ，具體數值随電纜的電容變化而變化。

上述方法是比較經典的方法，但它仍然不能解決總線短路時的問題，有些廠家将接收門限移到-200mV/-50mV，可解決這個問題。例如Maxim公司的MAX3080系列RS-485接口，不僅省去了外部偏置電阻，而且解決了總線短路情況下的失效保護問題。

六、采用RS485接口時，傳輸電纜的長度如何考慮？

答：在使用RS485接口時，對于特定的傳輸線經，從發生器到負載其數據信号傳輸所允許的最大電纜長度是數據信号速率的函數，這個長度數據主要是受信号失真及噪聲等影響所限制。下圖所示的最大電纜長度與信号速率的關系曲線是使用24AWG銅芯雙絞電話電纜（線徑為0.51mm），線間旁路電容為52.5PF/M，終端負載電阻為100歐時所得出。（曲線引自GB11014-89附錄A）。由圖中可知，當數據信号速率降低到90Kbit/S以下時，假定最大允許的信号損失為6dBV時，則電纜長度被限制在1200M。實際上，圖中的曲線是很保守的，在實用時是完全可以取得比它大的電纜長度。

當使用不同線徑的電纜。則取得的最大電纜長度是不相同的。例如：當數據信号速率為600Kbit/S時，采用24AWG電纜，由圖可知最大電纜長度是200m，若采用19AWG電纜（線徑為0。91mm）則電纜長度将可以大于200m；若采用28AWG電纜（線徑為0。32mm）則電纜長度隻能小于200m。

七、如何實現RS-485/422多點通訊

答：RS-485總線上任何時候隻能有一發送器發送。半雙工方式，主從隻能一個發。全雙工方式，主站總可發送，從站隻能有一個發送。（靠和DE控制）

八、RS-485/RS422接口通訊時，在什麼條件下需要采用終端匹配？電阻值如何确定？如何配置終端匹配電阻？

答：在長線信号傳輸時，一般為了避免信号的反射和回波，需要在接收端接入終端匹配電阻。其終端匹配電阻值取決于電纜的阻抗特性，與電纜的長度無關。RS-485/RS-422一般采用雙絞線（屏蔽或非屏蔽）連接，終端電阻一般介于100至140Ω之間，典型值為120Ω。在實際配置時，在電纜的兩個終端節點上，即最近端和最遠端，各接入一個終端電阻，而處于中間部分的節點則不能接入終端電阻，否則将導緻通訊出錯。

九、RS-485/RS-422接口為何在停止通信時接收器仍有數據輸出？

答：由于RS-485/RS-422在發送數據完成後，要求所有的發送使能控制信号關閉且保持接收使能有效，此時，總線驅動器進入高阻狀态且接收器能夠監測總線上是否有新的通信數據。但是由于此時總線處于無源驅動狀态（若總線有終端匹配電阻時，A和B線的差分電平為0，接收器的輸出不确定，且對AB線上的差分信号的變化很敏感；若無終端匹配，則總線處于高阻态，接收器的輸出不确定）,容易受到外界的噪聲幹擾。當噪聲電壓超過輸入信号門限時（典型值±200mV），接收器将輸出數據，導緻對應的UART接收無效的數據，使緊接着的正常通訊出錯；另外一種情況可能發生在打開/關閉發送使能控制的瞬間，使接收器輸出信号，也會導緻UART錯誤地接收。解決方法：1）在通訊總線上采用同相輸入端上拉（A線）、反相輸入端下拉（B線）的方法對總線進行鉗位，保證接收器輸出為固定的"1"電平；2）采用内置防故障模式的MAX308x系列的接口産品替換該接口電路；3）通過軟件方式消除，即在通信數據包内增加2-5個起始同步字節，隻有在滿足同步頭後才開始真正的數據通訊。

十、在通訊電纜中的信号衰減

第二個影響信号傳輸的因素是信号在電纜的傳輸過程中衰減。一條傳輸電纜可以把它看出由分布電容、分布電感和電阻聯合組成的等效電路。

電纜的分布電容C主要是由雙絞線的兩條平行導線産生。導線的電阻在這裡對信号的影響很小，可以忽略不計。信号的損失主要是由于電纜的分布電容和分布電感組成的LC低通濾波器。PROFIBUS用的LAN标準型二芯電感（西門子為DP總線選用的标準電纜），在不同波特率時的衰減系數如表1所示。

十一、分布電容對RS-485總線傳輸性能的影響

電纜的分布電容主是由雙絞線的兩條平行導線産生。另外，導線和地之間也存在分布電容，雖然很小，但在分析時也不能忽視。分布電容對總線傳輸性能的影響，主要是因為總線上傳輸的是基波信号，信号的表達方式隻有"1"和"0"。在特殊的字節中，例如0x01，信号"0"使得分布電容有足夠的充電時間，而信号"1"到來時，由于分布電容中的電荷，來不及放電，(Vin )-(Vin-)-還大于200mV，結果使接愛誤認為是"0"，而最終導緻CRC校驗錯誤，整個數據幀傳輸錯誤。

由于總線上分布影響，導緻數據傳輸錯誤，從而使整個網絡性能降低。解決這個問題有兩種方法：

（1）降低數據傳輸的波特率；

（2）使用分布電容小的電纜，提高傳輸線的質量。

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