RS串行通信协议及其应用（精品）.doc

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1、RS-485串行数据通信协议及其应用概述串行数据通信的协议从RS-232到千兆位以太网,虽然每种协议都仃特定的应用领域，但任何情况下我们都必须考虑成本和物理层（P1IY）性能。木文丄要介绍RS-485协议及该协议所适合的丿应川。同时给出「根据电缆长度、系统设计以及元件选择來优化数据速率的方法。传输协议什么是RS-485?Profibus是什么?与其它串行协议相比，它们的性能如何?适用于哪些应用?为了冋答这些问题，我们对RS-185物理层（PHY）、RS-232和RS-422的特性、功能进行了总体比较［1］（本文屮的RS表示ANS1E1A/T1A

2、标准）。RS-232是一个最初用于调制解调器、打印机及其它PC外设的通讯标准，提供单端20kbps的波特，后來速率提高至IMbpsoRS-232的其它技术指标包括:标称±5V发送电平、±3V接收电平（间隔/符号）、2V共模抑制、2200PF最大电缆负载电容、300最大驱动器输出电阻、3k最小接收器（负载；）阻抗、100英尺（典世值）最大电缆反度。RS-232只用于点对点通信系统,不能用于多点通信系统，所有RS-232系统都必须遵从这些限制。KS-122是单向、金双T•通信协议，适合嘈杂的T业环境。RS-122规范允许单个驱动器打多个接收器通信，

3、数据信号采用差分传输方式，速率最高可达50Mbpso接收器共模范围为±7V,驱动器输出电阻最大值为100,接收器输入阻抗可低至4k。RS-485标准RS-185是双向、半双工通信协议，允许多个驱动器和接收器挂接在总线上，其中毎个驱动器都能够脱离总线。该规范满足所令RS-422的要求，而H比RS-422稳定性更强。具有更高的接收器输入阻抗和更宽的共模范围（-7V至+12V）。接收器输入灵敏度为±200mV,这就意味若若要识别符号或间隔状态，接收端电压必须高于+200mV或低于-200mVo最小接收器输入阻抗为12k,驱动器输出电压为+1.5V（最

4、小值）、±5V（最大值）。驱动器能够驱动32个单位负载，即允许总线上并联32个12k的接收•器。对于输入阻抗更高的接收器,一•条总线上允许连接的单位负载数也较高。RS-485接收器可随意组合,连接至同-总线，但要保证这些电路的实际并联阻抗不高于32个单位负载（375）。采川典型的24AWG双绞线时，驱动器负载阻抗的最大值为54,即32个单位负载并联2个120终端匹配电阻。RS-485Q经成为P0S、工业以及电信丿应用屮的最住选择。较宽的共模范用可实现长电缆、吧杂环境（如工厂车间）下的数据传输。更高的接收器输入阻抗还允许总线上挂接更多器件。Pro

5、fibus和Fieldbus［2］总线主要用于工业设备，是RS-485总线的扩展。用于丁.业环境的传感器测杲、激励控制、数据采集/显示以及过程控制系统与传感器、激励源网络之间的数据通信。注意：老式或现有的工业设备布线架构比较复杂，不可替换。Profibus和Fieldbus是对系统的整体描述。KS-485支持Profibus和Fieldbus协议的物理层接【I标准。Profibus与Fieldbus存在细微的差异,Profibus要求2.0V的最小差分输出电压,54的负载电阻：Fieldbus则要求1.5V的最小差分输出电压,54的负载电阻oP

6、rofibus传输速率为12Mbps,Eieldbus的传输速率为500kbpsoProfibus应用对摆率和电容容限要求比较严格。最适合的应用领域？RS-232：川于与调制解调器、打印机及其它代外设之间的通信。最大电缆氏度为100萸尺（典型值）。RS-422：适用于单主机（驱动器）工业环境。典型应用包括：过程自动化（化工、酿造、造纸）、王厂自动化（汽车制造、金属加工）、IIVAC、安防、电机控制、运动控制等。RS-485：适用于多主机/驱动器工业环境。其典型应用与RS-422相似，包括：过程自动化（化工、酿造、适纸）、工厂自动化（汽车制造、金

7、属加工）、IIVAC、安防、电机控制、运动控制。哪些因索限制了RS-485的数据速率？在指定的传输距离下，下列因素限制了传输速率：电缆长度：在特定频率下，信号强度会随着电缆长度而衰减。电缆架构：5类24AWG双绞线是RS-485系统最常用的电缆，加蔽电缆可大大增强噪声抑制能力，提高T一定距离下的数据传输速率。电缆特性阻抗：分布电容和分布电感会降低信号的边沿速度，从而降低噪芮裕杲、补偿“眼图模板”特性。分布电阻直接导致信号电平的衰减。驱动器输出阻抗：阻抗过高会限制驱动能力。接收器输入阻抗：阻抗过低会限制与驱动器通信的接收器数最。终端匹配：长电缆可

8、看作传输线。电缆上应接阴值等于电缆特性阴抗的终端匹配电阴，可以降低信号反射，并提高数据速率。噪声裕量：越大越好。驱动器摆率：降低边沿速率（降低信号摆率