RS485 ist ein elektrischer Standard, der die physikalische Schicht der Schnittstelle beschreibt, wie Protokoll, Timing, serielle oder parallele Daten, und Verbindungen werden alle vom Designer oder Protokollen höherer Schichten definiert.RS485 definiert die elektrischen Eigenschaften von Treibern und Empfängern unter Verwendung von symmetrischen (auch als Differential bezeichneten) Mehrpunkt-Übertragungsleitungen.
Vorteile
1. Differentialübertragung, die die Störfestigkeit erhöht und die Störabstrahlung reduziert;
2. Fernverbindungen bis zu 4000 Fuß (ca. 1219 Meter);
3. Datenrate bis zu 10 Mbps (innerhalb von 40 Zoll, etwa 12,2 Meter);
4. Mehrere Treiber und Empfänger können an denselben Bus angeschlossen werden;
5. Der große Gleichtaktbereich ermöglicht Massepotentialunterschiede zwischen Treiber und Empfänger, was eine maximale Gleichtaktspannung von -7-12 V ermöglicht.
Signalpegel
RS-485 kann hauptsächlich aufgrund der Verwendung von Differenzsignalen für die Übertragung eine Fernübertragung durchführen.Bei Rauschstörungen kann immer noch die Differenz zwischen den beiden Signalen auf der Leitung zur Beurteilung verwendet werden, so dass die Übertragungsdaten nicht durch Rauschen gestört werden.
Die RS-485-Differentialleitung enthält die folgenden 2 Signale
A: Non-Reverse-Signal
B: Rückwärtssignal
Es kann auch ein drittes Signal geben, das einen gemeinsamen Referenzpunkt auf allen symmetrischen Leitungen, genannt SC oder G, erfordert, damit die symmetrischen Leitungen richtig funktionieren.Dieses Signal kann das am Empfangsende empfangene Gleichtaktsignal begrenzen, und der Transceiver verwendet dieses Signal als Referenzwert, um die Spannung auf der AB-Leitung zu messen.Der RS-485-Standard erwähnt:
Wenn MARK (logisch 1), ist die Signalspannung von Leitung B höher als die von Leitung A
Wenn SPACE (logisch 0), ist die Signalspannung von Leitung A höher als die von Leitung B
Um keine Meinungsverschiedenheiten zu verursachen, lautet eine gängige Namenskonvention:
TX+ / RX+ oder D+ statt B (Signal 1 ist High)
TX-/RX- oder D- statt A (Low-Pegel bei Signal 0)
Grenzspannung:
Wenn der Sendereingang einen logisch hohen Pegel (DI = 1) empfängt, ist die Spannung von Leitung A höher als die von Leitung B (VOA > VOB);wenn der Sendereingang einen logisch niedrigen Pegel (DI = 0) empfängt, ist die Spannung der Leitung A höher als die der Leitung B (VOA > VOB);B-Spannung ist höher als Leitung A (VOB > VOA).Wenn die Spannung von Leitung A am Eingang des Empfängers höher ist als die von Leitung B (VIA-VIB > 200 mV), ist der Ausgang des Empfängers ein logisch hoher Pegel (RO = 1);Wenn die Spannung von Leitung B am Eingang des Empfängers höher ist als die von Leitung A (VIB-VIA>200 mV), gibt der Empfänger einen logisch niedrigen Pegel (RO=0) aus.
Einheitslast (UL)
Die maximale Anzahl von Treibern und Empfängern am RS-485-Bus hängt von ihren Lasteigenschaften ab.Sowohl Fahrer- als auch Empfängerlasten werden relativ zu Einheitslasten gemessen.Der 485-Standard schreibt vor, dass maximal 32 Einheitslasten an einen Übertragungsbus angeschlossen werden können.
Betriebsart
Die Busschnittstelle kann auf zwei Arten ausgeführt werden:
Halbduplex RS-485
Vollduplex RS-485
Bei Konfigurationen mit mehreren Halbduplex-Bussen, wie in der Abbildung unten gezeigt, können Daten jeweils nur in eine Richtung übertragen werden.
Die Vollduplex-Buskonfiguration ist in der folgenden Abbildung dargestellt und ermöglicht eine gleichzeitige Zwei-Wege-Kommunikation zwischen Master- und Slave-Knoten.
Busabschluss und Verzweigungslänge
Um Signalreflexionen zu vermeiden, muss die Datenübertragungsleitung bei sehr großer Kabellänge einen Endpunkt haben und die Abzweiglänge möglichst kurz sein.
Ein korrekter Abschluss erfordert einen Abschlusswiderstand RT, der an den Wellenwiderstand Z0 der Übertragungsleitung angepasst ist.
Der RS-485-Standard empfiehlt Z0=120Ω für das Kabel.
Kabelstämme werden normalerweise mit 120-Ω-Widerständen abgeschlossen, einer an jedem Ende des Kabels.
Die elektrische Länge des Abzweigs (Leiterabstand zwischen Transceiver und Kabelstrang) sollte weniger als ein Zehntel der Treiberanstiegszeit betragen:
LStub ≤ tr * v * c/10
LStub= maximale Abzweiglänge in Fuß
v = das Verhältnis der Geschwindigkeit, mit der sich das Signal auf dem Kabel ausbreitet, zur Lichtgeschwindigkeit
c = Lichtgeschwindigkeit (9,8*10^8ft/s)
Eine zu lange Verzweigungslänge führt dazu, dass die Signalemissionsreflexion die Impedanz beeinflusst.Die folgende Abbildung zeigt einen Vergleich von Wellenformen mit langer und kurzer Verzweigungslänge:
Datenrate & Kabellänge:
Verwenden Sie bei hohen Datenraten nur kürzere Kabel.Bei niedrigen Datenraten können längere Kabel verwendet werden.Bei Anwendungen mit niedriger Geschwindigkeit begrenzt der DC-Widerstand des Kabels die Kabellänge, indem er durch den Spannungsabfall über dem Kabel einen Rauschabstand hinzufügt.Bei Hochgeschwindigkeitsanwendungen begrenzen die AC-Effekte des Kabels die Signalqualität und die Kabellänge.Die folgende Abbildung zeigt eine konservativere Kurve von Kabellänge und Datenrate.
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Postzeit: 04.08.2022