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RS-485 串行数据通信协议及其应用 概述 串行数据通信的协议从 RS-232 到千兆位以太网，虽然每种协议都有特定的应用领域， 但任何情况下我们都必须考虑成本和物理层(PHY)性能。本文主要介绍 RS-485 协议及该协议 所适合的应用。同时给出了根据电缆长度、系统设计以及元件选择来优化数据速率的方法。 传输协议 什么是 RS-485？Profibus 又是什么？与其它串行协议相比，它们的性能如何？适用于 哪些应用？为了回答这些问题，我们对 RS-485物理层(PHY)、RS-232 和RS-422 的特性、功 能进行了总体比较[1] (本文中的 RS表示 ANSI EIA/TIA 标准)。 RS-232是一个最初用于调制解调器、打印机及其它PC外设的通讯标准，提供单端20kbps 的波特率，后来速率提高至 1Mbps。RS-232 的其它技术指标包括：标称±5V 发送电平、±3V 接收电平(间隔/符号)、2V 共模抑制、2200pF 最大电缆负载电容、300 最大驱动器输出电阻、 3k 最小接收器(负载)阻抗、100 英尺(典型值)最大电缆长度。RS-232 只用于点对点通信系 统，不能用于多点通信系统，所有 RS-232 系统都必须遵从这些限制。 RS-422 是单向、全双工通信协议，适合嘈杂的工业环境。RS-422 规范允许单个驱动器 与多个接收器通信，数据信号采用差分传输方式，速率最高可达 50Mbps。接收器共模范围 为±7V，驱动器输出电阻最大值为 100，接收器输入阻抗可低至 4k。 RS-485 标准 RS-485 是双向、半双工通信协议，允许多个驱动器和接收器挂接在总线上，其中每个 驱动器都能够脱离总线。该规范满足所有 RS-422 的要求，而且比 RS-422稳定性更强。具有 更高的接收器输入阻抗和更宽的共模范围(-7V至+12V)。 接收器输入灵敏度为±200mV，这就意味着若要识别符号或间隔状态，接收端电压必须 高于+200mV或低于-200mV。最小接收器输入阻抗为12k,驱动器输出电压为±1.5V (最小值)、 ±5V (最大值)。 驱动器能够驱动 32 个单位负载，即允许总线上并联 32 个 12k的接收器。对于输入阻抗 更高的接收器，一条总线上允许连接的单位负载数也较高。RS-485 接收器可随意组合，连 接至同一总线，但要保证这些电路的实际并联阻抗不高于 32 个单位负载(375)。 采用典型的 24AWG 双绞线时，驱动器负载阻抗的最大值为 54，即 32 个单位负载并联 2 个 120 终端匹配电阻。RS-485 已经成为 POS、工业以及电信应用中的最佳选择。较宽的共模 范围可实现长电缆、嘈杂环境(如工厂车间)下的数据传输。更高的接收器输入阻抗还允许总 线上挂接更多器件。 Profibus 和 Fieldbus[2]总线主要用于工业设备，是 RS-485 总线的扩展。用于工业环 境的传感器测量、激励控制、数据采集/显示以及过程控制系统与传感器、激励源网络之间 的数据通信。 注意：老式或现有的工业设备布线架构比较复杂，不可替换。 Profibus和Fieldbus 是对系统的整体描述。RS-485 支持 Profibus和 Fieldbus 协议的 物理层接口标准。Profibus 与 Fieldbus 存在细微的差异，Profibus 要求 2.0V 的最小差分 输出电压，54 的负载电阻；Fieldbus 则要求 1.5V 的最小差分输出电压，54 的负载电阻。 Profibus 传输速率为 12Mbps，Fieldbus 的传输速率为 500kbps。Profibus应用对摆率和电 容容限要求比较严格。 1 最适合的应用领域？ RS-232：用于与调制解调器、打印机及其它 PC 外设之间的通信。最大电缆长度为 100 英尺(典型值)。 RS-422：适用于单主机(驱动器)工业环境。典型应用包括：过程自动化(化工、酿造、 造纸)、工厂自动化(汽车制造、金属加工)、HVAC、安防、电机控制、运动控制等。 RS-485：适用于多主机/驱动器工业环境。其典型应用与 RS-422 相似，包括：过程自动 化(化工、酿造、造纸)、工厂自动化(汽车制造、金属加工)、HVAC、安防、电机控制、运