RS-485工業(yè)接口的設計應用指南
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本文旨在討論RS-485標準的主要內(nèi)容，為初接觸它的設計師提供入門指南。研究文末參考的一些附加應用筆記可進一步幫助設計師在最短的時間內(nèi)完成一套可靠的數(shù)傳設計。
RS-485標準的用途
RS-485只定義了用于平衡多點傳輸線的驅(qū)動器和接收器的電特性，因此很多更高層標準都將其作為物理層引用。
網(wǎng)絡拓撲
總線節(jié)點以菊花鏈或總線拓撲方式聯(lián)網(wǎng)。(見圖1)也就是說，每個節(jié)點都通過很短的線頭連接到主線纜。該接口總線通常設計為用于半雙工傳輸，也就是說它只用一對信號線，驅(qū)動數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)只能在不同時刻出現(xiàn)在信號線上。
圖1：RS-485總線結(jié)構(gòu)(左)與半雙工總線結(jié)構(gòu)(右)。
信號電平
RS-485驅(qū)動器必需在54的負載上提供最小1.5V的差分輸出，而RS-485接收器則必需能檢測到最小為200mv的差分輸入(見圖2)。這兩個值為可靠數(shù)據(jù)傳輸提供了足夠的裕度，即便信號經(jīng)過線纜和連接器發(fā)生嚴重衰減時亦如此。而穩(wěn)健性正是RS-485適用于噪聲環(huán)境的長距離聯(lián)網(wǎng)的主要原因。
圖2：RS-485規(guī)定的最小總線信號電平
在雙絞線上傳送差分信號為RS-485應用帶來了很大好處。這是因為外部噪聲源產(chǎn)生的噪聲總是等量耦合進兩根信號線中，屬于共模噪聲，而這能在差分接收器的輸入處就被抑制掉。
工業(yè)用RS-485線纜是特性阻抗為120和22AWG的塑封非屏蔽雙絞線。圖3所示為一對用于半雙工網(wǎng)絡的UTP線纜的橫截面。
圖3：RS-485通信線纜示例
總線端接與線頭長度
數(shù)據(jù)傳輸線應進行端接，而且線頭應盡可能短，以避免傳輸線上發(fā)生信號反射。良好的端接要求終端電阻RT與傳輸線線纜的特征阻抗Z0匹配。RS-485建議采用Z0為120的線纜，因此通常每根線纜末端都采用120的電阻進行端接。
圖4：利用共模噪聲濾波器對RS-485進行端接
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