RS485接口的原理是基于平衡差分信号传输的串行通信标准。

核心原理 - 平衡差分信号传输

1. 使用两条线： RS485传输一个信号时，需要两根导线（A线 和 B线），这两根线通常是双绞线（相互缠绕）。
2. 信号表达： 逻辑状态不是像RS232那样用其中一条线的电压相对“地”来表示，而是用两条线之间的电压差来表示：
   • 逻辑 1 (Mark/Idle)： 电压差为正 (VA - VB > +0.2V)。实际应用中，驱动器通常会提供更高的正电压差（如 +1.5V 到 +5V 或更高）。
   • 逻辑 0 (Space/Active)： 电压差为负 (VB - VA > +0.2V)。同样，驱动器通常会提供更高的负电压差（如 -1.5V 到 -5V 或更高）。
   • 无效状态： |VA - VB| < 0.2V，通常表示总线空闲或通信错误。
3. 抗噪机制： 这是关键优势！外界引入的共模干扰（例如工业环境中常见的电磁噪声）会同时叠加在A线和B线上，导致它们的绝对电压值升高或降低。但由于信号检测的是两者之间的差值（VA - VB），只要干扰源不是极强导致差值越过阈值，这个差值本身几乎不受共模干扰的影响。接收器设计上也会特别滤除这些共模干扰。
4. 驱动器（发送端）： RS485驱动器是一个差分驱动器，接收TTL或CMOS逻辑电平输入，并将其转换为所需的差分电压（正差或负差）输出到A、B线上。
5. 接收器（接收端）： RS485接收器是一个差分接收器，它只关注A线和B线之间的电压差，并将其放大转换为逻辑电平（TTL/CMOS）输出。
6. 多点通信：
   • 总线结构： 它是为多点通信设计的，所有设备都挂在同一对A、B线上（形成一条总线）。
   • 驱动能力： 驱动器被设计成可以在总线上驱动多个并联的接收器输入（通常可并联的接收器数量更多）。
   • 半双工： 最常用的工作模式是半双工。在总线上，同一时刻只能有一个驱动器处于激活状态并驱动总线，其他驱动器必须处于高阻态（输出关闭）。所有设备都可以通过接收器读取总线上的数据。通信由主控制器或协议本身协调，决定哪个设备有权发送。
   • 全双工： 虽然较少见，但RS485也支持全双工通信，但需要两对线（共4根线）：一对用于主机发送/从机接收（TX+/TX-），另一对用于主机接收/从机发送（RX+/RX-）。此时需要专门的设备连接器。

RS485接口的主要特点

1. 长距离传输： 标准规定在较低波特率下可以达到1200米的可靠通信距离（这是指使用符合标准的电缆和终端电阻条件下）。实际距离取决于波特率、电缆质量、环境噪声等因素。
2. 高抗干扰能力： 核心优势！ 差分信号传输和双绞线的结合使其具有极强的抗共模噪声（电磁干扰和地环流干扰）的能力，特别适合工厂自动化、仪器仪表等噪声严重的工业环境。
3. 支持多点通信： 核心优势！ 一条总线上可以连接多个（通常最多32个“单位负载”） 设备。这简化了布线，降低了成本。设备通过唯一的地址来区分。
4. 平衡传输： 信号在阻抗相等的两条导线上进行差分传输，进一步增强了抗干扰能力。
5. 半双工为主： 最常见的应用模式，节约线缆成本。需要协议（如Modbus RTU）来控制收发切换。
6. 宽共模电压范围： 接收器能忍受很大的共模电压波动（通常为 -7V 到 +12V），保护设备免受地电位差的影响。
7. 可调速度与距离： 数据传输速率可以从几百波特到最高10 Mbps（115.2 kbps是最常见的工业应用速率之一），但速率越高，能够可靠传输的距离越短。用户需要在速度和距离之间权衡。
8. 信号极性反接自动识别： 大多数接收器设计成可以自动识别A线和B线是否被反接（VA - VB 变成 VB - VA，逻辑1和逻辑0也就反了），并能自动纠正（内部逻辑反相）。
9. 需要终端电阻： 为了匹配电缆特性阻抗（通常120Ω），在总线两端的A、B线之间需要接一个终端电阻（通常是120Ω）。这样可以消除或极大减少高速信号或长距离传输时在总线末端的信号反射，保证信号波形质量。对于低速短距离应用，可能可以省略终端电阻。
10. 多节点能力： 通过单位负载计算和驱动能力设计，一条总线上连接的设备数量远超点对点通信（RS232）。

总结

RS485接口凭借其平衡差分信号传输原理，实现了抗干扰、远距离、多点通信的核心能力，成为工业自动化和需要可靠远程数据通信应用的首选物理层标准之一。其半双工工作模式简单高效，多点连接能力显著降低了系统成本和布线复杂度。

请注意区分： RS232 是电压参考地的单端传输（点对点），RS422 也是差分传输（点对点/短距离多点），而 RS485 则是在此基础上优化为真正支持多点通信（半双工为主）的标准。