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與 CAN 類(lèi)似，RS-485 是一種工業(yè)控制環(huán)境中常用的通訊協(xié)議，它具有抗干擾能力強(qiáng)、傳輸距離遠(yuǎn)的特點(diǎn)。RS-485 通訊協(xié)議由 RS-232協(xié)議改進(jìn)而來(lái)，協(xié)議層不變，只是改進(jìn)了物理層，因而保留了串口通訊協(xié)議應(yīng)用簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。

1 RS-485的物理層

從《CAN—通訊實(shí)驗(yàn)》章節(jié)中了解到，差分信號(hào)線(xiàn)具有很強(qiáng)的干擾能力，特別適合應(yīng)用于電磁環(huán)境復(fù)雜的工業(yè)控制環(huán)境中，RS-485 協(xié)議主要是把 RS-232的信號(hào)改進(jìn)成差分信號(hào)，從而大大提高了抗干擾特性，它的通訊網(wǎng)絡(luò)示意圖見(jiàn)圖。

(1)差分信號(hào)

差分傳輸是一種信號(hào)傳輸?shù)募夹g(shù)，區(qū)別于傳統(tǒng)的一根信號(hào)線(xiàn)一根地線(xiàn)的做法，差分傳輸在這兩根線(xiàn)上都傳輸信號(hào)，這兩個(gè)信號(hào)的振幅相等，相位相差180度，極性相反。在這兩根線(xiàn)上傳輸?shù)男盘?hào)就是差分信號(hào)。

信號(hào)接收端比較這兩個(gè)電壓的差值來(lái)判斷發(fā)送端發(fā)送的是邏輯0還是邏輯1。在電路板上，差分走線(xiàn)必須是等長(zhǎng)、等寬、緊密靠近、且在同一層面的兩根線(xiàn)。

(2)RS485的物理網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)

RS485的通信網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)都是由一個(gè)通訊控制器和一個(gè)收發(fā)器組成，在 RS-485 通訊網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)中的串口控制器使用 RX與 TX信號(hào)線(xiàn)連接到收發(fā)器上，而收發(fā)器通過(guò)差分線(xiàn)連接到網(wǎng)絡(luò)總線(xiàn)，串口控制器與收發(fā)器之間一般使用 TTL信號(hào)傳輸，收發(fā)器與總線(xiàn)則使用差分信號(hào)來(lái)傳輸。發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，串口控制器的 TX信號(hào)經(jīng)過(guò)收發(fā)器轉(zhuǎn)換成差分信號(hào)傳輸?shù)娇偩�(xiàn)上，而接收數(shù)據(jù)時(shí)，收發(fā)器把總線(xiàn)上的差分信號(hào)轉(zhuǎn)化成 TTL信號(hào)通過(guò) RX引腳傳輸?shù)酱�口控制器中�?/p>

2、RS485與RS232的區(qū)別

RS-485通訊網(wǎng)絡(luò)的最大傳輸距離可達(dá) 1200米，總線(xiàn)上可掛載 128個(gè)通訊節(jié)點(diǎn)，而由于 RS-485 網(wǎng)絡(luò)只有一對(duì)差分信號(hào)線(xiàn)，它使用差分信號(hào)來(lái)表達(dá)邏輯，當(dāng) AB 兩線(xiàn)間的電壓差為-6V~-2V時(shí)表示邏輯 1，當(dāng)電壓差為+2V~+6V 表示邏輯 0，在同一時(shí)刻只能表達(dá)一個(gè)信號(hào)，所以它的通訊是半雙工形式的，它與 RS-232 通訊協(xié)議的特性對(duì)比見(jiàn)圖。

總結(jié)一下RS232月RS485的特點(diǎn)有：

1、 RS-485以電壓差表示0、1(正負(fù)2-6V)，電平降低了，這樣不易損壞電路芯片，與TTL電平兼容。

2、 RS-485的數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mbps，是半雙工通信。

3、 RS485接口抗噪聲干擾性好

4、 RS-485最大傳輸距離標(biāo)準(zhǔn)值為4000英尺，實(shí)際上可達(dá)3000米

RS-485接口在總線(xiàn)上允許連接多大128個(gè)收發(fā)器。即具有多個(gè)站能力，這樣用戶(hù)可以利用單一的RS-485接口方便的建立起設(shè)備網(wǎng)絡(luò)

RS-485與 RS-232 的差異只體現(xiàn)在物理層上，它們的協(xié)議層是相同的，也是使用串口數(shù)據(jù)包的形式傳輸數(shù)據(jù)。而由于 RS-485 具有強(qiáng)大的組網(wǎng)功能，人們?cè)诨�礎(chǔ)協(xié)議之上還制定了 MODBUS 協(xié)議，被廣泛應(yīng)用在工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)中。此處說(shuō)的基礎(chǔ)協(xié)議是指前面串口章節(jié)中講解的，僅封裝了基本數(shù)據(jù)包格式的協(xié)議(基于數(shù)據(jù)位)，而 MODBUS 協(xié)議是使用基本數(shù)據(jù)包組合成通訊幀格式的高層應(yīng)用協(xié)議(基于數(shù)據(jù)包或字節(jié))。感興趣的讀者可查找MODBUS協(xié)議的相關(guān)資料了解。

由于 RS-485與 RS-232 的協(xié)議層沒(méi)有區(qū)別，進(jìn)行通訊時(shí)，我們同樣是使用 STM32的USART 外設(shè)作為通訊節(jié)點(diǎn)中的串口控制器，再外接一個(gè) RS-485收發(fā)器芯片把 USART外設(shè)的 TTL電平信號(hào)轉(zhuǎn)化成 RS-485的差分信號(hào)即可。

3、RS485電路介紹

RS485推薦在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、線(xiàn)型、總線(xiàn)型網(wǎng)絡(luò)中，但不能是星型、環(huán)型網(wǎng)絡(luò)。理想情況下RS485需要2個(gè)匹配電阻，其值要求等于傳輸電纜的特性阻抗(一般為120歐)，沒(méi)有特性阻抗的話(huà)，當(dāng)所有的設(shè)備都靜止或者沒(méi)有能量的時(shí)候就會(huì)產(chǎn)生噪聲。485推薦的連接方式如下圖。