【物联网通信接口】——RS-485

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概述

RS-485(目前应称为EIA/TIA-485,只是大家更加习惯RS-485)是通信物理层的标准接口,一种信号传输方式,是OSI(开放系统互连)的第一级模式。RS-485像RS232一样是一种串行接口,但比RS232更年轻,更快速,它的创建是为了扩展RS-232接口的物理功能,它以能够在长距离和电气嘈杂环境中有效使用而闻名。由于这一点,并且能够长距离传输数据,RS485通常用作POS,工业和电信的协议,在计算机、PLC、微控制器和智能传感器的科技应用中也很常见。

RS的意思是Recommendation Standard(建议标准);485是标识序列号。EIA就是电子工业协会 (Electronics Industries Association EIA)的缩写,

铜线直径通常以AWG(美国导线规格)作为单位进行测量。AWG前面的数值(如24AWG、26AWG)表示导线形成最后直径前所要经过的孔的数量,数值越大,导线经过的孔就越多,导线的直径也就越小

英文缩写: AWG (American Wire Gauge)

EIA-485连接使用两根或三根线的电缆完成:数据线,带有倒置数据的线,通常还有零线(接地,0 V)。通过这种方式,发射器和接收器通过由 22AWG (直径0.643毫米)或 24 AWG(直径0.511毫米) 实心线组成的双绞线电缆交换数据。其中关键点是用两根线来传输一个信号,当一根线传递信号时候,另外一根线则传递反向的信号,这样提高了共模干扰的高可靠性。

RS485通信接口

在RS485通信协议中,命令由定义为主节点的节点发送。连接到主节点的所有其他节点通过RS485端口接收数据。根据发送的信息,线路上的零个或多个节点响应主节点

由于RS-485接口的性质,RS-485设备不能同时发送和接收数据,因为它会导致发射器冲突。因此,确定性行为是强制性的,以避免数据包的冲突。

RS485 2线方式

建立在RS-485接口上的通信网络由通过双绞线(两根双绞线)连接的收发器组成。RS-485接口的基本原理是差分(平衡)数据传输,这意味着一个信号通过两根电线传输。这样,该对的一根线传输原始信号,另一根线传输其反向副本。数据A 和数据B 之间大电压差来决定信号,+2V ~ +6V 表示逻辑为1,-2V ~ -6V 表示信号逻辑为0。

由于差分信号传输,导线之间总是存在电位差。这确保了对共模干扰的高抗性。此外,双绞线可以被屏蔽,这确保了对传输数据的保护。所有这些都允许以相对较高的速度长距离发送数据,在1200米处可以达到100 kbits / s。4000英尺或约1200米是RS-485通信中的最大电缆长度。但是,一般准则是,线路长度(以米为单位)和数据速率(以位/秒为单位)的乘积不应超过 10的8次方。例如,20米电缆允许的最大数据速率为5 Mbits / s。

RS-485硬件接口

DB9的RS485定义。RS485常用的的半双工两线制的接口定义为,1-DATA-, 2-DATA+, 5-GND。因RS485的DATA+与DATA+对应,DATA-与DATA- 是对应的关系,所以RS485的公母头不存在信号不一致的情况。
线制的RS485有几种不同的命名方法:英式标识为  TDA(-)   TDB(+)   RDA(-)   RDB(+)   GND ;美式标识为Y  Z  A  B  GND

DB9示意图
1-DATA-, 2-DATA+, 5-GND

RS-485通信特点

双向半双工数据传输

串行数据流可以沿一个方向传输,数据传输到另一侧需要使用收发器。收发器(通常称为“驱动器”)是在发射器侧形成物理信号的设备或电路。

对称通信信道

接收或传输数据需要两根等效的信号线。导线用于在两个方向上交换数据(或者)。在双绞线电缆的帮助下,对称通道显着提高了信号的稳定性,并抑制了有用信号产生的电磁辐射。配置使用4线,也称为全双工配置,它使用两个差分对:标记为TR(发送)和RX(接收),以及接地基准

多点

RS-485通信线路可以与多个接收器和收发器连接。同时,一个发射器和多个接收器可以一次连接到一条通信线路。所有其他需要连接的发射器应等到通信线路空闲进行数据传输

RS485 Modbus协议

RS485是一种物理层面的接口标准,而Modbus则是协议。类似我们视频会议中,通过ZOOM或腾讯是属于接口标准,而交流使用的语言是协议,有人用英语、有人用中文进行。因此RS485可以使用Modbus协议进行传输,也可以使用传输Profibus协议。

虽然RS-232设备通过文本(ASCII)协议连接,但大多数RS485设备使用Modbus。

Modbus是一种串行通信协议,被工业电子设备广泛使用。在Modbus中,连接是在主站(主机)和从站(基于COM的设备)之间建立的。Modbus帮助访问设备的配置并读取措施。

数据交换由主机启动。主机可以自行将其RS-485驱动器切换到传输模式,而其他RS485驱动器(从机)则以接收模式工作。为了使从站通过通信线路应答主机,“主站”向其发送一个特殊命令,该命令使目标设备有权在一段时间内将其驱动器切换到传输模式。

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