干货分享：RS485总线通讯基础知识汇总，轻松了解RS485串口知识

2022-11-15 18:35:18 网络空间安全 ℃

　　智能仪表和现场总线的出现标志着工业控制领域网络时代的到来，成为工业控制的主流。目前国际上已经出现了多种现场总线和相应的通信协议，但是其系统造价对于许多中小型应用仍显过高。而RS485总线以其构造简单、造价低廉、可选芯片多、便于维护等特点在众多工业控制系统中得到应用。

　　RS485的标准

　　RS--485标准是由EIA（电子工业协会）和TIA（通信工业协会）2个行业协会共同制订和开发的。EIA于1983年制订并发布RS--485标准，并经TIA修订后命名为TIA/EIA-485-A，EIA曾经在它所有标准前面加上RS前缀（英文Recommen-dedstan-dard 的缩写），因此习惯地称之为RS--485标准。

　　RS--485标准作为一种多点差分数据传输的电气规范，已成为业界应用最为广泛的标准通信接口之一。这种通信接口允许在简单的一对双绞线上进行多点双向通信，它所具有的噪声抑制能力、数据传输速率、电缆长度及可靠性是其他标准无法比拟的。当需要在噪声环境和有一定距离的情况下进行通讯时,RS-485通讯接口是一个很好的选择。

　　RS485总线及现有工作方式的特点

　　RS485总线以双绞线为物理介质，工作在半双工的通信状态下，即同一时刻，总线上只能有一个节点成为主节点而处于发送状态，其他所有节点必须处于接收状态。如果同一时刻有两个以上的节点处于发送状态，将导致所有发送方的数据发送失败，即所谓总线冲突。为了避免总线冲突，RS485总线具有以下特点：

　　以工作模式来说，一般的RS485总线工作在主从模式下。整个通信总线系统由一个主节点、若干个从节点组成，由主节点不断地轮流查询从节点是否有通信需求。如果有则将总线控制权交给某一从节点，从节点发送完毕后立刻交还总线控制权。

　　另外还有一种“轮主轮从”的工作方式，即让总线控制权在各个节点间以类似令牌环的方式传递，得到控制权的节点成为主节点，其它节点成为从节点。一个节点在发送完数据的同时，将总线控制权交给相邻的节点，而这个节点在处理完本节点的通信需求后再把控制权向下传递。

　　从通信节点来讲，RS485总线上的节点必须具备将自己的驱动器切换到高阻态的功能，以便在发送完数据后不会对总线状态造成影响。这种驱动器实行发送态—高阻态切换的一个影响是？押从发送数据完毕到设备切换为高阻态，需要一个转换延迟。

　　这个转换延迟是２线制通信中一个很重要的参数。这个时间不能太短，否则发出的字符的最后一部分因为尚未在总线上建立起来而导致丢失。同时这个时间也不能太长，否则在发送端还未转为高阻态时其他设备已经开始发送数据，会导致总线冲突。

　　因此２线制RS485总线上的主设备必须知道所有从设备的反应时间，并保证在从设备反应之前把驱动器设为高阻态，以接收从设备的数据。常用设备的转换延迟是当前波特率发送一个字节的时间。

　　以上为适应RS485总线的特殊之处而采用的工作方式也引入了一些不足。首先，上面提到的两种总线工作方式在很多对实时性、可靠性要求高的工业控制场合有较大的局限性。

　　主要原因是主从式总线的从节点无发起通信的权利，相互之间的通信需要通过主节点中转。而“轮主轮从”总线上的各个节点由于等待总线控制权的时间未知，实时性也无法保证。同时，如果主从式的主节点或者是“轮主轮从”式的获取令牌的节点出现故障，整个总线的工作将瘫痪，风险过于集中。

　　其次，对驱动器实行“发送态—高阻态”切换以及考虑切换延迟等要求使编程变得复杂。在上电瞬间、ＣＰＵ损坏或者是程序跑飞的情况下，还需要考虑复杂的故障保护等问题，否则将容易引起总线故障。

　　RS485为什么需要隔离通讯

　　在各个系统接入总线中往往需要在控制器与收发器中间进行隔离，保证系统的安全与可靠，因为在较远距离的传输时往往会有接地环路、瞬态电压等干扰，因此一个可靠的隔离设计非常重要，以往都是在控制器与收发器的中间接入一个光耦或数字隔离器进行隔离，这造成设计难度与产品体积的增加，尤其是配置成全双工通信时这种情况更为明显。