我总结的RS485总线应用与选型指南
RS-485总线理论及应用分析
RS-485总线理论及应用分析中国海洋大学物理系程凯孙克怡曹伟金广奇摘要：本文简要介绍了RS-485理论，对在实际应用中的RS-485网络配置、总线匹配、传输距离、抗干扰措施等做了详细的说明。
给出了一个实际的应用系统，阐述了组网时应注意的几个问题。
关键词：RS-485；总线；网络配置；传输距离；波特率随着数字技术的发展和计算机日益广泛的应用，现在一个系统往往由多台计算机组成，需要解决多站、远距离通信的问题。
在要求通信距离为几十米到上千米时，广泛采用RS-485收发器。
RS-485收发器采用平衡发送和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力，加上接收器具有高的灵敏度，能检测低达200mV的电压，故传输信号能在千米以外得到恢复。
使用RS-485总线，一对双绞线就能实现多站联网，构成分布式系统，设备简单、价格低廉、能进行长距离通信的优点使其得到了广泛的应用。
在某公寓楼的水表远传系统中，采用了RS-485总线进行水表抄读数据的传输，共208只水表挂在总线上。
下面是选定RS-485总线的根据和在应用调试过程中遇到的问题及解决方法。
RS-485的应用原则RS-485支持半双工或全双工模式。
网络拓扑一般采用终端匹配的总线型结构，不支持环形或星形网络，最好采用一条总线将各个节点串接起来。
从总线到每个节点的引出线长度应尽量短，以便使引出线中的反射信号对总线信号的影响最低。
标准没有规定总线上允许连接的收发器数量，但规定了最大总线负载为32个单位负载(UL)，可通过增大收发器输入电阻来扩展总线节点数。
例如输入电阻增加至48kΩ以上(1/4UL)，节点数就可增加至128个，SP485R的输入电阻为150kΩ，节点数最多可增加至400个。
在本系统中有208只水表，所以采用了SP485R。
是否对RS-485总线进行终端匹配取决于数据传输速率、电缆长度及信号转换速率。
UART是在每个数据位的中点采样数据的，只要反射信号在开始采样时衰减到足够低，就可以不考虑匹配。
RS485总线应用与选型指南
RS485总线应用与选型指南一、RS485总线介绍RS485总线是一种常见的串行总线标准，采用平衡发送与差分接收的方式，因此具有抑制共模干扰的能力。
在一些要求通信距离为几十米到上千米的时候，RS485总线是一种应用最为广泛的总线。
而且在多节点的工作系统中也有着广泛的应用。
二、RS485总线典型电路介绍RS485电路总体上可以分为隔离型与非隔离型。
隔离型比非隔离型在抗干扰、系统稳定性等方面都有更出色的表现，但有一些场合也可以用非隔离型。
我们就先讲一下非隔离型的典型电路，非隔离型的电路非常简单，只需一个RS485芯片直接与MCU 的串行通讯口和一个I/O控制口连接就可以。
如图1所示：图1、典型485通信电路图（非隔离型）当然，上图并不是完整的485通信电路图，我们还需要在A线上加一个4.7K的上拉偏置电阻；在B线上加一个4.7K的下拉偏置电阻。
中间的R16是匹配电阻，一般是120Ω，当然这个具体要看你传输用的线缆。
（匹配电阻：485整个通讯系统中，为了系统的传输稳定性，我们一般会在第一个节点和最后一个节点加匹配电阻。
所以我们一般在设计的时候，会在每个节点都设置一个可跳线的120Ω电阻，至于用还是不用，由现场人员来设定。
当然，具体怎么区分第一个节点还是最后一个节点，还得有待现场的专家们来解答呵。
）TVS我们一般选用6.8V的，这个我们会在后面进一步的讲解。
RS-485标准定义信号阈值的上下限为±200mV。
即当A-B>200mV时，总线状态应表示为“1”；当A-B<-200mV时，总线状态应表示为“0”。
但当A-B在±200mV之间时，则总线状态为不确定，所以我们会在A、B线上面设上、下拉电阻，以尽量避免这种不确定状态。
三、隔离型RS485总线典型电路介绍在某些工业控制领域，由于现场情况十分复杂，各个节点之间存在很高的共模电压。
虽然RS-485接口采用的是差分传输方式，具有一定的抗共模干扰的能力，但当共模电压超过RS-485接收器的极限接收电压，即大于+12V或小于－7V时，接收器就再也无**常工作了，严重时甚至会烧毁芯片和仪器设备。
RS485通讯中布线参数的选择及其影响
RS485通讯中布线参数的选择及其影响2023年，随着物联网技术的持续发展，RS485通讯技术成为越来越多应用领域的首选通讯方式。
RS485通讯技术以其高速率、低功耗、可靠性高等特点，广泛应用于工业控制、仓储物流、石油化工、环保输配电等领域。
在RS485通讯中，布线参数的选择是非常重要的。
合理的布线参数能够提高通讯速度，降低误码率，确保通讯质量，保证系统的可靠性和稳定性。
本文将对RS485通讯中布线参数的选择及其影响进行详细介绍。
1. 布线长度RS485通讯最重要的参数之一就是布线长度。
布线长度长短直接影响到通讯速率、传输质量和通讯能力的稳定性。
在布线长度的选择上，需要结合系统的实际情况来进行决策。
一般来说，建议在不超过1200米的距离内进行通讯。
此外，还需要注意布线的走向及线缆抗干扰能力等问题，以保证信号传输质量稳定。
2. 布线电缆在RS485通讯系统中，电缆的选择对于保证通讯质量至关重要。
因为电缆的质量好坏，直接影响通讯信号传输质量。
在选择电缆时，需要注意以下几个方面：（1）阻抗匹配：要选择匹配的电缆阻抗，一般选择120欧姆或者100欧姆的电缆。
（2）屏蔽：要选择屏蔽良好的电缆，以减少干扰，提高通讯信号质量。
（3）电缆的芯线应选择足够粗的直径，以减少电缆电阻，提高通讯有效距离。
3. 终端电阻在RS485通讯中，终端电阻的选择也是关键。
终端电阻是用于控制信号反射的，并提供信号的终止，所以终端电阻的选择直接决定了通讯信号的传输质量。
在选择终端电阻时，需要确保合适的阻值，一般为120欧姆左右。
此外，还需确保终端电阻的正确安装位置和数量。
4. 通讯速率通讯速率也是RS485通讯中的一个重要因素。
通讯速率是指通信信号在单位时间内的传输速度，常见的通讯速率有9600bps、19200bps、38400bps和57600bps等。
在选择通讯速率时，需要结合实际应用情况来进行选择。
如果通讯距离较长，则需要降低通讯速率，以保证数据传输的可靠性和稳定性。
RS485接口芯片的介绍与应用
RS485接口芯片的介绍与应用RS485是一种常用的串行通信协议，用于在不同设备之间进行数据传输。
RS485接口芯片是用于实现RS485通信的关键组成部分，它可以将串行数据转换为差分信号并进行调制和解调。
接下来，我们将对RS485接口芯片的介绍与应用进行详细的阐述。
首先，让我们来了解一下RS485接口芯片的工作原理。
RS485接口芯片通常由发送器和接收器两个部分组成。
发送器将串行数据转换为差分信号，并通过差分驱动线将信号发送到接收器。
接收器则负责将差分信号转换回串行数据。
这种差分信号的使用可以增加通信的抗干扰能力，提高通信的可靠性。
RS485接口芯片通常有多种工作模式可供选择，如全双工和半双工等。
全双工模式允许同时进行发送和接收操作，而半双工模式则需在发送和接收之间进行切换。
此外，RS485接口芯片还支持多节点通信，可以通过总线连接多个设备，实现设备之间的数据传输。
RS485接口芯片有许多重要的特性，使其成为广泛应用于工业自动化和远程控制等领域的重要组成部分。
首先，RS485接口芯片支持高速数据传输，通常可以达到几十兆比特每秒的速率。
其次，RS485接口芯片具有较长的传输距离，可以达到几公里甚至几十公里。
这使得RS485成为在大范围地域内进行数据传输的理想选择。
此外，RS485接口芯片还具有良好的抗干扰能力。
差分信号传输方式可以有效地减少信号被外界干扰的可能性，尤其是在电磁干扰环境下仍能保持较高的通信可靠性。
另外，RS485接口芯片还具有低功耗的特性，适合在电池供电的设备中使用，以延长电池寿命。
RS485接口芯片在实际应用中有着广泛的应用。
首先，它常用于工业自动化和仪器仪表等领域的数据传输。
例如，在工业控制系统中，RS485接口芯片可以连接各种传感器和执行器，实现数据的采集和控制。
其次，RS485接口芯片也常用于楼宇自动化系统中，如安防监控和智能家居等领域。
此外，RS485接口芯片还可以用于远程监视和数据采集等应用，如天气监测和环境监测等。
RS-485标准及应用
RS-485标准及应用RS485总线常识1、RS485总线基本特性根据RS485工业总线标准，RS485工业总线为特性阻抗120Ω的半双工通讯总线，其最大负载能力为32个有效负载（包括主控设备与被控设置）。
2、RS485总线传输距离当使用0.56mm（24AWG）双绞线作为通讯电缆时，根据波特率的不同，最大传输距离理论值如下表：波特率最大距离2400BPS 1800m4800BPS 1200m9600BPS 800m当使用较细的通讯电缆，或者在电磁干扰较强的环境使用本产品，或者总线上连接有较多的设备时，最大传输距离相应缩短；反之，最大距离加长。
3、连接方式与终端电阻1) RS485工业总线标准要求各设备之间采用菊花链式连接方式，两头必须接有120Ω终端电阻（如图一所示），简化连接可采用图二的接线方式，但“D”段距离不能超过7米。
图一图二2) 球机终端120Ω匹配电阻的连接方式球机终端120Ω匹配电阻可通过在球机底盘上的拨码开关拨码来连接，如图三所示。
球机出厂时，120Ω匹配电阻默认为未接入，可通过把拨码开关的第10位拨到ON，把120Ω匹配电阻接入线路。
反之，如果不接入120Ω匹配电阻，则把第10位拨到OFF即可。
图三4、实际应用中的问题实际施工使用中用户常采用星形连接方式，此时终端电阻必须连接在线路距离最远的两个设备上（如图四，1＃与15＃设备），但是由于该连接方式不符合RS485工业标准的使用要求，因此在各设备线路距离较远时，容易产生信号反射、抗干扰能力下降等问题，导致控制信号的可靠性下降。
此时，出现的现象为球机完全不受控，或自行运转无法停止等。
图四对于这种情况，建议采用增加一个RS485分配器。
该产品可以有效地将星形连接转换为符合RS485工业标准所规定的连接方式，从而避免产生问题，提高通信可靠性，如图五所示。
图五5、RS485总线常见故障解决故障现象可能原因解决方法球机能自检但不能1、主机、球机地址、波特率不相符； 1、更改主机或球机地址、波特率，使之一致2、RS485总线＋、－极性接反； 2、调换RS485＋、－接线极性；控制3、接线松脱； 3、紧固接线；4、RS485线中间断； 4、更换RS485线。
以太网RS485网络设计规划及配件选型
以太网RS485网络设计规划及配件选型网络设计规划是一个重要的步骤，可以确保网络的稳定性和性能。
以太网和RS485网络是两种常见的网络类型，本文将介绍它们的设计规划和配件选型，以帮助读者选择适合自己需求的网络。
首先，我们来了解一下以太网。
以太网是一种广泛应用于局域网（LAN）的网络类型。
它使用的是以太网协议，通过集线器或交换机连接各个设备。
以太网的数据传输速度通常在10Mbps、100Mbps或1000Mbps，支持TCP/IP协议。
在以太网网络设计规划中，首先需要确定网络拓扑结构。
常见的拓扑结构包括星型、总线型和环型。
星型拓扑结构是最常见的，所有设备都通过交换机或集线器连接到中央设备。
总线型拓扑结构是在总线上连接所有设备，其中一个设备充当总线控制器。
环型拓扑结构是将设备连接成环状，每个设备都连接到相邻的两个设备。
其次，需要考虑网络设备的选型。
常见的以太网设备包括交换机、路由器、网卡和光纤收发器。
交换机是连接多个设备的核心设备，它具有多个网口，可以实现设备之间的通信。
路由器用于连接不同的网络，将数据包转发到目标网络。
网卡是计算机与网络之间的接口，可以与交换机或路由器连接。
光纤收发器用于将电信号转换成光信号，提高信号传输质量。
在RS485网络设计规划中，同样需要确定网络拓扑结构。
RS485是一种串行通信协议，用于长距离的数据传输。
它支持多点通信，可以将多个设备连接到同一条总线上。
常见的RS485拓扑结构包括总线型和星型。
RS485网络的配件选型包括RS485转换器、终端电阻和保护器。
RS485转换器可以将RS485信号转换成RS232或USB信号，方便连接到计算机或其他设备。
终端电阻用于提高信号质量，减少信号反射和干扰。
保护器用于保护总线免受电击和干扰。
总结起来，以太网和RS485网络设计规划及配件选型是创建稳定和高性能网络的关键步骤。
在规划网络拓扑结构时，需要考虑设备之间的连接方式。
在配件选型时，需要根据需要选择合适的设备，例如交换机、路由器、网卡、光纤收发器、RS485转换器、终端电阻和保护器等。
RS485电缆选配和接线方式
RS485/RS232电缆选配和接线方式在低速、短距离、无干扰的场合可以采用普通的双绞线，反之，在高速、长线传输时，则必须采用阻抗匹配（一般为120Ω）的RS485专用电缆（STP-120Ω（for RS485 & CAN） one pair 18 AWG），而在干扰恶劣的环境下还应采用铠装型双绞屏蔽电缆（ASTP-120Ω（for RS485 & CAN） one pair 18 AWG）。
在使用RS485接口时，对于特定的传输线路，从RS485接口到负载其数据信号传输所允许的最大电缆长度与信号传输的波特率成反比，这个长度数据主要是受信号失真及噪声等影响所影响。
理论上，通信速率在100Kpbs及以下时，RS485的最长传输距离可达1200米，但在实际应用中传输的距离也因芯片及电缆的传输特性而所差异。
在传输过程中可以采用增加中继的方法对信号进行放大，最多可以加八个中继，也就是说理论上RS485的最大传输距离可以达到9.6公理。
如果真需要长距离传输，可以采用光纤为传播介质，收发两端各加一个光电转换器，多模光纤的传输距离是5~10公里，而采用单模光纤可达50公里的传播距离。
网络拓扑一般采用终端匹配的总线型结构，不支持环形或星形网络。
在构建网络时，应注意如下几点：（1）采用一条双绞线电缆作总线，将各个节点串接起来，从总线到每个节点的引出线长度应尽量短，以便使引出线中的反射信号对总线信号的影响最低。
有些网络连接尽管不正确，在短距离、低速率仍可能正常工作，但随着通信距离的延长或通信速率的提高，其不良影响会越来越严重，主要原因是信号在各支路末端反射后与原信号叠加，会造成信号质量下降。
（2）应注意总线特性阻抗的连续性，在阻抗不连续点就会发生信号的反射。
下列几种情况易产生这种不连续性：总线的不同区段采用了不同电缆，或某一段总线上有过多收发器紧靠在一起安装，再者是过长的分支线引出到总线。
总之，应该提供一条单一、连续的信号通道作为总线。
RS485协议标准
本章将详细介绍 RS-485/422 原理与区别、元件选择、参考电路、通讯规约、程序设计 等方面的应用要点，以及在产品实践中总结出的一些经验、窍门。
1.2.1 增强型低功耗半双工 RS-485 收发器－SP481E/SP485E ..............................7
1.2.2 1/10 单位负载 RS-485 收发器－SP481R/SP485R .....................................10
1.6.6 节点与主干距离.............................................................................................40
1.6.7 RS-485 系统的常见故障及处理方法............................................................40
1.6.8 RS-422 与 RS-485 的网络拓朴 .....................................................................41
1.6.9 RS-422 与 RS-485 的接地问题 .....................................................................41
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后记： 作者：jerrymiao,QQ:253263136,jerrymiao@ 由于作者水平有限， 文章难免
有纰漏之外，部分电路与经验仅为作者个人观点，欢迎大家验证，并联系作者批评指证，谢 谢！
RS485 总线应用与选型指南 一、RS485 总线介绍： RS485 总线是一种常见的串行总线标准，采用平衡发送与差分接收的方式，因此具有 抑制共模干扰的能力 。在一些要求通信距离为几十米到上千米的时候， RS485 总线 是一种应用最为广泛的总线。而且在多节点的工作系统中也有着广泛的应用。 二、 RS485 总线典型电路介绍： RS485 电路 总 体 上 可 以 分 为 隔 离 型 与 非 隔 离 型 。 隔 离 型 比 非 隔 离 型 在 抗 干 扰、 系统稳定性等方面都有更出色的表现，但有一些场合也可以用非隔离型。 我们 就 先 讲 一 下 非 隔 离 型 的 典 型 电 路 ， 非 隔 离 型 的 电 路 非 常 简 单 ， 只 需 一 个 RS485 芯片直接与 MCU 的串行通讯口和一个 I/O 控制口连接就可以。如图 1 所 示 ：
示为 “1” ；当 A-B<-200mV 时，总线状态应表示为“ 0 ”。但当 A-B 在 ±200mV 之间时， 则总线状态为不确定，所以我们会在 A 、 B 线上面设上、下拉电阻，以尽量避免这 种 不确定状态。
三、隔离型 RS485 总线典型电路介绍 在某些工业控制领域， 由于现场情况十分复杂， 各个节点之间存在很高的共模电压。 虽然 RS485接口采用的是差分传输方式，具有一定的抗共模干扰的能力，但当共模电压超过 RS-485 接收器的极限接收电压，即大于+12V 或小于－7V 时，接收器就再也无法正常工作了，严重 时甚至会烧毁芯片和仪器设备。 解决此类问题的方法是通过 DC-DC 将系统电源和 RS-485收发器的电源隔离；通过隔离 器件将信号隔离，彻底消除共模电压的影响。实现此方案的途径可分为： （1）传统方式：用光耦、带隔离的 DC-DC、RS-485芯片构筑电路； （2）使用二次集成芯片，如 ADM2483、ADM2587E 等。
图 1 、典型 485 通信电路图（非隔离型） 当然，上图并不是完整的 485 通信电路图，我们还需要在 A 线上加一个 4.7K 的上拉偏 置电阻； 在 B 线上加一个 4.7K 的下拉偏置电阻。 中间的 R16 是匹配电阻， 一般是 120 Ω ， 当然这个具体要看你传输用的线缆。 （匹配电阻： 485 整个通讯系统中，为了系统的 传 输稳定性，我们一般会在第一个节点和最后一个节点加匹配电阻。所以我们一般在 设 计的时候，会在每个节点都设置一个可跳线的 120Ω电阻，至于用还是不用，由现场 人 员来设定。当然，具体怎么区分第一个节点还是最后一个节点，还得有待现场的专 家 们来解答呵。 ） TVS 我们一般选用 6.8V 的，这个我们会在后面进一步的讲解。 RS-485 标准定义信号阈值的上下限为 ±200mV 。即当 A-B>200mV 时，总线状态应表
适合用于工控、电力、仪表、安防等各种 485 隔离场合。 四、RS485 总线保护电路 隔离虽然能有效的抑制高共模电压，但总线上还会存在浪涌冲击、电源线与 485 线短路、雷击 等潜在危害，所以我们一般会在总线端采取一定的保护措施。 一般我们会在 VA、VB 上各串接一个 4～10Ω的 PTC 电阻，并在 VA 、VB 各自对地端接 6、8V 的 TVS 管，当然也可用普通电阻与稳压二极管代替。更多的还可以加 热保险丝、防雷管，不过 并不是说这些加的越多越好，具体要看实际应用，如果这些保护太多的话，也会影响到整个系统 的节点数，与通信稳定性。 五、485 应用的一些小经验 1、收发时序不匹配： 485 是半双工的通信，收发转换是需要一定的时间的，所以一般在收发转换之间，和每发送 完一帧数据之后，都要有相应的延时，如果出现收发不正常、或第一帧数据之后就出现误码
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传统光电隔离的典型电路： （如图2所示）
图 2 、光电隔离 RS485 典型电路
图中我们以高速光耦 6N137 为例（当然只是示意图）来说明一下隔离型 RS485 电路。VDD 与 VCC485 是两组不共地的电源，一般用隔离型的 DC-DC 来实现。通过光耦隔离来实现信 号的隔离传输， ADM487 与 MCU 系统不共地， 完全隔离则有效的抑制了高共模电压的产生 ，
现象，则可以适当的增加一下延时时间，以观问题是否解决。 2、R0 接上拉电阻： 异步通信数据以字节的方式传送， 在每一个字节传送之前， 先要通过一个低电平起始位实 现握手。为防止干扰信号误触发 RO（接收器输出）产生负跳变，使接收端 MCU 进入接收状 态，建议 RO 外接 10kΩ上拉电阻。 3、合理选用芯片。 例如， 对外置设备为防止强电磁 （雷电） 冲击， 建议选用 TI 的 75LBC184 等防雷击芯片 ， 对节点数要求较多的可选用 SIPEX 的 SP485R。此外经我们实验发现，ADI 的非隔离型 485 芯片 ADM487E、隔离型芯片 ADM2483、ADM2587 在多节点、防雷击方面也有着很好的表现。 六、维护 RS-485 的常用方法 1） 若出现系统完全瘫痪， 大多因为某节点芯片的 VA、VB 对电源击穿， 使用万用表测 VA、VB 间差模电压为零，而对地的共模电压大于 3V，此时可通过测共模电压大小来排查，共模电 压越大说明离故障点越近，反之越远； 2）总线连续几个节点不能正常工作。一般是由其中的一个节点故障导致的。一个节点 故障会导致邻近的 2～3 个节点（一般为后续）无法通信，因此将其逐一与总线脱离，如某 节点脱离后总线能恢复正常，说明该节点故障； 3）集中供电的 RS-485 系统在上电时常常出现部分节点不正常，但每次又不完全一样。
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完全隔离型 RS485 器件实现隔离传输： （如图 4 所示）
图 4、完全隔离型 RS485/422 芯片 ADM2587E 应用图 ADM2587E 是 ADI 继 ADM2483 之后， 推出的单电源隔离型 485 芯 片 。 SOW-20 封 装 ， 2500V
隔离电压，全/半双工、传输速率 500K、共模电压抑制能力 25KV/µS、±15KV 的 ESD 保护。
这是由于对 RS-485 的收发控制端 TC 设计不合理， 造成微系各微系统加装电源开关然后分别上电； 4）系统基本正常但偶尔会出现通信失败。一般是由于网络施工不合理导致系统可靠性 处于临界状态， 最好改变走线或增加中继模块。 应急方法之一是将出现失败的节点更换成性 能更优异的芯片； 5）因 MCU 故障导致 TC 端处于长发状态而将总线拉死一片。提醒读者不要忘记对 TC 端 的检查。尽管 RS-485 规定差模电压大于 200mV 即能正常工作。但实际测量：一个运行良好 的系统其差模电压一般在 1.2V 左右 （因网络分布、 速率的差异有可能使差模电压在 0.8~1.5V 范围内） 。
大大降低了 485 的损坏率，提高了系统的稳定性。但也存在电路体积过大、电路繁琐、分立 器件过多、传输速率受光电器件限制等缺点，对整个系统的稳定性也有一定的影响。
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隔离型 RS485 器件来实现隔离传输： （如图 3 所示）
图 3、隔离型 RS485 芯片 ADM2483 应用图 ADM2483 是 ADI 推出的隔离型 485 芯片，SOW-16 封装，内部集成了一个三通道的磁隔离 器件和一个半双工 485 收发器， 2500V 隔离电压、传输速率 500K 、共模电压抑制能力 25KV/µS。但此电路仍需双电源供电，因此也会在一定程度上存在电路体积过大的问题。