rs485总线通信协议是什么?有何标准?
rs-485采用平衡发送和差分接收方式实现通信:发送端将串行口的ttl电平信号转换成差分信号a,b两路输出,经过线缆传输之后在接收端将差分信号还原成ttl电平信号。
RS-485(EIA-485)是一种电气物理层标准,而非完整的通信协议。它定义了多点通信中的硬件接口特性,是工业领域广泛使用的串行通信基础。以下是核心内容:
一、RS-485是什么?
-
本质:
- 是一种差分信号传输标准,使用两条导线(A+/B-或Data+/Data-)传输反向电压信号,通过电压差表示逻辑"0"和"1"。
- 抗干扰能力强,适合长距离(典型1200米)、高速率(最高10Mbps)场景。
-
拓扑结构:
- 支持多点总线(Multidrop),允许最多32/128个设备共享同一对双绞线(具体数量受驱动器负载能力限制)。
-
工作模式:
- 半双工通信:同一时间只能发送或接收数据,需协议层控制收发切换(如使能信号DE/RE)。
二、核心标准规范
| RS-485由国际组织制定,主要标准包括: | 标准号 | 发布机构 | 核心内容 |
|---|---|---|---|
| TIA/EIA-485 | 美国通信工业协会 | 电压范围:-7V至+12V;差分阈值:±200mV | |
| ISO/IEC 8482 | 国际标准化组织 | 与EIA-485等效的全球标准 | |
| GB/T 6107 | 中国国家标准 | 国内等效采用ISO 8482 |
关键电气参数:
- 差分电压:逻辑"1" = B-A ≤ -200mV;逻辑"0" = B-A ≥ +200mV
- 共模电压范围:-7V至+12V(抗地线噪声能力)
- 驱动能力:驱动≥32单位负载(UL),部分增强芯片支持128节点
三、RS-485与协议的关系
重要区分:RS-485仅定义硬件层,完整通信需叠加协议层:
-
常见运行在RS-485上的协议:
- Modbus RTU:最流行的工业协议,基于主从问答
- Profibus DP:用于自动化控制的高速协议
- BACnet MS/TP:楼宇自动化标准
- 自定义协议:如电力仪表PZEM-004T
-
协议层的作用:
- 定义数据帧格式(起始位、地址、数据、校验)
- 规定寻址、错误检测、流控制等规则
- 管理总线仲裁(避免多设备同时发送冲突)
四、典型应用场景
- 工业PLC控制系统(如西门子S7-200)
- 智能电表集中抄表系统
- 安防设备(门禁控制器、报警主机)
- 工业传感器网络(温度、压力采集)
五、与其他接口对比
| 特性 | RS-485 | RS-232 | CAN |
|---|---|---|---|
| 拓扑结构 | 多点总线 | 点对点 | 多主机总线 |
| 最大节点数 | 32~128 | 2 | 110 |
| 抗噪声能力 | ★★★★☆ (差分) | ★☆☆☆☆ (单端) | ★★★★☆ (差分) |
| 最大速率/距离 | 10Mbps/15m | 115kbps/15m | 1Mbps/40m |
| 100kbps/1200m | 50kbps/1000m |
总结
RS-485是工业通信的物理层基石,通过差分信号解决长距离抗干扰问题。实际使用中需搭配协议(如Modbus)才能实现设备间数据交换。选型时需注意:
- 使用屏蔽双绞线(如CAT5e)
- 总线两端加120Ω终端电阻
- 避免星型拓扑,采用菊花链布线
- 协议栈需正确处理总线冲突与超时
⚠️ 误区澄清:RS-485 ≠ Modbus! Modbus是运行在RS-485(或RS-232)上的软件协议。
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