RS-485串行数据通信协议

各方研究数据

在工业领域，通常可接受的传输距离和数据速率的最大值分别为4000英尺和10Mbps，当然这两个值不能同时满足。然而，利用最新器件和精细的系统设计，可在较长的电缆下实现较高的数据吞吐率。

预加重[5]是一种改善数据速率与距离间关系的技术，可用于RS-485通信(图6)。采用1700英尺电缆，工作在1Mbps固定数据速率，没有预加重驱动器或均衡接收器的RS-485收发器通常具有10%的抖动。在相同速率下，增加驱动器预加重可使距离加倍，达到3400英尺，而且不会提高抖动。同样，距离一定时采用预加重能提高数据速率。速率为400kbps，电缆长度为4000英尺时，无预加重的驱动器通常具有10%的抖动。而采用预加重可使该距离下的传输速率提升至800kbps。

图6. 数据速率与电缆长度的关系图

另一种估算可靠传输的最大电缆长度的方法是：利用5类电缆制造商提供的幅度衰减与频率的关系表。根据通用规则，电缆工作时最大允许的信号衰减是-6dBV。该数值结合厂家提供的衰减数据，计算出给定频率下的最大电缆长度。

应用技巧

RS-485收发器具有多种改善系统性能的特性：

预加重(上文所述)：降低码间干扰

降低接收器单位负载：低负载器件可低至1/8单位负载，允许总线上挂接最多256个器件。这种器件还可降低总线负载，从而允许较长的电缆和较高的传输速率。

高速器件：目前可提供数据速率高达52Mbps的驱动器，这种高速器件须特别注意保持低传输延迟和低偏差。

ESD保护：ESD保护不会提高数据速率，但会改善系统工作或数据速率为0 (开路)时的可靠性。目前能够提供±15kV的内置ESD保护。

正确的接线[6]：RS-485用于差分传输，除地线外还需要两条信号线来传输数据(通常为24 AWG双绞线)。这两条信号线传送极性相反的信号，大大减少了EMI辐射和EMI干扰问题。电缆的特性阻抗一般为120，这也是电缆末端终端匹配电阻的阻值 ― 目的在于降低反射和其它线路的影响。图7、图8给出了正确的系统连接。

图7. 单发/单收网络

图8. 多机收发网络

结论

综上所述，RS-485网络可在噪声环境下实现可靠的数据传输。设计系统时需要对数据速率、电缆长度进行折衷考虑，能够在几百米长的电缆上实现高于50Mbps的数据速率，而不需使用任何中继器。