RS-485協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)

廣州周立功單片機(jī)發(fā)展有限公司 (020)38730977 38730977 38730925 . 1/10 單位負(fù)載 發(fā)器 . +功耗半雙工 發(fā)器 . 增強(qiáng)型低功耗全雙工 發(fā)器 . +功耗全雙工 發(fā)器 .口電路 . 基本 路 . 隔離 路 . 上電抑制電路 . 動換向電路 .訊協(xié)議 . 議 (式 ). 多功能電能表通訊規(guī)約 (645.序設(shè)計(jì) . 口電路 . 通訊規(guī)約 . 程序設(shè)計(jì)流程圖 . 數(shù)據(jù)接收部分 . 命令執(zhí)行部分 . 數(shù)據(jù)發(fā)送部分 . 序清單 .用要點(diǎn) . 合理選用芯片 . 終端匹配電阻 . 應(yīng)用層通信協(xié)議 . 3統(tǒng)的連接 . 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù) . 節(jié)點(diǎn)與主干距離 . 統(tǒng)的常見故障及處理方法 . 網(wǎng)絡(luò)拓樸 . 接地問題 .0 瞬態(tài)保護(hù) .考文獻(xiàn) .州周立功單片機(jī)發(fā)展有限公司 (020)38730977 38730977 38730925 ，可以非常方便地實(shí)現(xiàn)串行通訊。在工業(yè)控制、電力通訊、智能儀表等領(lǐng)域中，也常常使用簡便易用的串行通訊方式作為數(shù)據(jù)交換的手段。 但是，在工業(yè)控制等環(huán)境中，常會有電氣噪聲干擾傳輸線路，使用 訊時經(jīng)常因外界的電氣干擾而導(dǎo)致信號傳輸錯誤；另外， 訊的最大傳輸距離在不增加緩沖器的情況下只可以達(dá)到 15 米。為了解決上述問題， 22 通訊方式就應(yīng)運(yùn)而生了。 本章將詳細(xì)介紹 22 原理與區(qū)別、元件選擇、參考電路、通訊規(guī)約、程序設(shè)計(jì)等方面的應(yīng)用要點(diǎn)，以及在產(chǎn)品實(shí)踐中總結(jié)出的一些經(jīng)驗(yàn)、竅門。 22/485標(biāo)準(zhǔn) 初都是由電子工業(yè)協(xié)會（ 訂并發(fā)布的。 962 年發(fā)布， 命名為 作為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)， 以保證不同廠家產(chǎn)品之間的兼容。 展而來，它是為彌補(bǔ) 不足而提出的。為改進(jìn) 信距離短、速率低的缺點(diǎn)， 義了一種平衡通信接口，將傳輸速率提高到 10輸距離延長到 4000 英尺（速率低于 100） ，并允許在一條平衡總線上連接最多 10 個接收器。一種單機(jī)發(fā)送、多機(jī)接收的單向、平衡傳輸規(guī)范，被命名為 準(zhǔn)。為擴(kuò)展應(yīng)用范圍， 于 1983 年在 礎(chǔ)上制定了 準(zhǔn)，增加了多點(diǎn)、雙向通信能力，即允許多個發(fā)送器連接到同一條總線上，同時增加了發(fā)送器的驅(qū)動能力和沖突保護(hù)特性，擴(kuò)展了總線共模范圍，后命名為 準(zhǔn)。由于 出的建議標(biāo)準(zhǔn)都是以“ 為前綴，所以在通訊工業(yè)領(lǐng)域，仍然習(xí)慣將上述標(biāo)準(zhǔn)以 前綴稱謂。 準(zhǔn)只對接口的電氣特性做出規(guī)定，而不涉及接插件、電纜或協(xié)議，在此基礎(chǔ)上用戶可以建立自己的高層通信協(xié)議。但由于 的串行數(shù)據(jù)通訊是通過 片 (較老版本的 用 片或 片 )來處理的，其通訊協(xié)議也規(guī)定了串行數(shù)據(jù)單元的格式（ 8式） ： 1 位邏輯 0 的起始位， 6/7/8 位數(shù)據(jù)位， 1 位可選擇的奇 (偶 (驗(yàn)位， 1/2 位邏輯 1 的停止位?；?準(zhǔn)均采用同樣的通訊協(xié)議。 表格 1出了 訊方式的區(qū)別。 表格 1準(zhǔn) 作方式 單端 差分 差分 節(jié)點(diǎn)數(shù) 1收、 1 發(fā) 1發(fā) 10 收 1發(fā) 32 收 最大傳輸電纜長度 50 英尺 4000 英尺 4000 英尺 最大傳輸速率 2000大驅(qū)動輸出電壓 +/+6V +12V 發(fā)送器輸出信號電平 (負(fù)載最小值 ) 負(fù)載 +/+/送器輸出信號電平 (空載最大值 ) 空載 +/6V 6V 廣州周立功單片機(jī)發(fā)展有限公司 (020)38730977 38730977 38730925 ( ) 3K 7K 100 54 擺率 (最大值 ) 30V/ s N/A N/A 接收器輸入電壓范圍 15V +10V +12V 接收器輸入門限 3V 200200 ) 3K 7K 4K(最小 ) 12K 發(fā)送器共模電壓 3V +3V +3V 接收器共模電壓 7V +7V +12V 定義為一種在低速率、近距離串行通訊的單端標(biāo)準(zhǔn)。 取不平衡傳輸方式，即所謂單端通訊。 電氣標(biāo)準(zhǔn) 電平為邏輯“ 0”時： +3V +15V； 電平為邏輯“ 1”時： 未定義區(qū)： 3V 3V。在此區(qū)域內(nèi)的信號處理將由通訊接口的 發(fā)器決定。 85標(biāo)準(zhǔn) 85 標(biāo)準(zhǔn)的全稱為 行通訊標(biāo)準(zhǔn)。 85標(biāo)準(zhǔn)與 準(zhǔn)不一樣，數(shù)據(jù)信號采用差分傳輸方式（ ，也稱作平衡傳輸。 由于 85 標(biāo)準(zhǔn)在電氣特性上非常相近，在傳輸方式上有所區(qū)別；為便于理解，下面將主要介紹應(yīng)用比較普遍的 準(zhǔn)，并簡單介紹 準(zhǔn)與 準(zhǔn)的區(qū)別。 1 子工業(yè)協(xié)會（ 1983 年制訂并發(fā)布 準(zhǔn)，并經(jīng)通訊工業(yè)協(xié)會（ 訂后命名為 慣地稱之為 準(zhǔn)。 準(zhǔn)是為彌補(bǔ) 信距離短、速率低等缺點(diǎn)而產(chǎn)生的。 準(zhǔn)只規(guī)定了平衡發(fā)送器和接收器的電特性，而沒有規(guī)定接插件、傳輸電纜和應(yīng)用層通信協(xié)議。 準(zhǔn)與 一樣，數(shù)據(jù)信號采用差分傳輸方式（ ，也稱作平衡傳輸，它使用一對雙絞線，將其中一線定義為 A，另一線定義為 B，如圖 1 圖 1常情況下，發(fā)送發(fā)送器 A、 B 之間的正電平在 +2 +6V，是一個邏輯狀態(tài)；負(fù)電平在另一個邏輯狀態(tài)。另有一個信號地 C。在 件中，一般還有一個“使能”控制信號。 “使能”信號用于控制發(fā)送發(fā)送器與傳輸線的切斷與連接，當(dāng)“使能”端起作用廣州周立功單片機(jī)發(fā)展有限公司 (020)38730977 38730977 38730925 ，發(fā)送發(fā)送器處于高阻狀態(tài)，稱作“第三態(tài)” ，它是有別于邏輯“ 1”與“ 0”的第三種狀態(tài)。 對于接收發(fā)送器，也作出與發(fā)送發(fā)送器相對的規(guī)定，收、發(fā)端通過平衡雙絞線將 應(yīng)相連。當(dāng)在接收端 間有大于 +200電平時，輸出為正邏輯電平；小于 ，輸出為負(fù)邏輯電平。在接收發(fā)送器的接收平衡線上，電平范圍通常在 200V 之間。參見圖 1示。 圖 1 義邏輯 1（正邏輯電平）為 B A 的狀態(tài)，邏輯 0（負(fù)邏輯電平）為 A B 的狀態(tài)，A、 B 之間的壓差不小于 200 行通訊標(biāo)準(zhǔn)的性能如表格 1示： 表格 1格 輸模式 平衡 電纜長度 90000 1200m） 電纜長度 100 15m） 數(shù)據(jù)傳輸速度 10 大差動輸出 6V 最小差動輸出 發(fā)送器負(fù)載（歐姆） 60 最大發(fā)送器數(shù)量 32 單位負(fù)載 最大接收器數(shù)量 單位負(fù)載 準(zhǔn)的最大傳輸距離約為 1219 米，最大傳輸速率為 10 通常， 絡(luò)采用平衡雙絞線作為傳輸媒體。平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比，只有在 20率以下，才可能使用規(guī)定最長的電纜長度。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般來說， 15 米長雙絞線最大傳輸速率僅為 1 注意：并不是所有的 發(fā)器都能夠支持高達(dá) 10通訊速率。如果采用光電隔離方式，則通訊速率一般還會受到光電隔離器件響應(yīng)速度的限制。 絡(luò)采用直線拓樸結(jié)構(gòu)，需要安裝 2 個終端匹配電阻，其阻值要求等于傳輸電纜的特性阻抗（一般取值為 120） 。在矩距離、或低波特率波數(shù)據(jù)傳輸時可不需終端匹配廣州周立功單片機(jī)發(fā)展有限公司 (020)38730977 38730977 38730925 ，即一般在 300 米以下、 19200需終端匹配電阻。終端匹配電阻安裝在 輸網(wǎng)絡(luò)的兩個端點(diǎn)，并聯(lián)連接在 腳之間。 準(zhǔn)通常被用作為一種相對經(jīng)濟(jì)、具有相當(dāng)高噪聲抑制、相對高的傳輸速率、傳輸距離遠(yuǎn)、寬共模范圍的通信平臺。同時， 路具有控制方便、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。 在過去的 20 年時間里，建議性標(biāo)準(zhǔn) 為一種多點(diǎn)差分?jǐn)?shù)據(jù)傳輸?shù)碾姎庖?guī)范，被應(yīng)用在許多不同的領(lǐng)域，作為數(shù)據(jù)傳輸鏈路。目前，在我國應(yīng)用的現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)中， 是基于在 線上任一時刻只能存在一個主機(jī)的特點(diǎn)，它往往應(yīng)用在集中控制樞紐與分散控制單元之間。 2 準(zhǔn)的全稱是“平衡電壓數(shù)字接口電路的電氣特性” ，它定義了接口電路的電氣特性。圖 1典型的 線接口。實(shí)際上還有一根信號地線，共 5 根線通訊線。 圖 1 于 收器采用高輸入阻抗和發(fā)送器因此比 強(qiáng)的驅(qū)動能力，故允許在相同傳輸線上連接多個接收節(jié)點(diǎn)，最多可接 10 個節(jié)點(diǎn)。即一個主設(shè)備（ ，其余為從設(shè)備（ ，從設(shè)備之間不能通信，所以 持點(diǎn)對多點(diǎn)的雙向通信。接收器輸入阻抗為 4k，故發(fā)端最大負(fù)載能力是 10 4k+100（終接電阻） 。 線接口由于采用單獨(dú)的發(fā)送和接收通道，因此不必控制數(shù)據(jù)方向，各裝置之間任何必須的信號交換均可以按軟件方式（ 手）或硬件方式（一對單獨(dú)的雙絞線）實(shí)現(xiàn)。 最大傳輸距離為 4000 英尺（約 1219 米） ，最大傳輸速率為 10平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比，在 20率以下，才可能達(dá)到最大傳輸距離。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。 一般 100 米長的雙絞線上所能獲得的最大傳輸速率僅為 1 要安裝一個終接電阻，要求其阻值約等于傳輸電纜的特性阻抗（一般取值為120 歐） 。在短距離、或低波特率數(shù)據(jù)傳輸時可不安裝終接電阻，即一般在 300 米以下不安裝終接電阻。終接電阻安裝在傳輸電纜的最遠(yuǎn)端。 行通訊標(biāo)準(zhǔn)的性能如表格 1示： 表格 1格 輸模式 平衡 電纜長度 90000 1200m） 電纜長度 100 15m） 數(shù)據(jù)傳輸速度 10 大差動輸出 10 V 廣州周立功單片機(jī)發(fā)展有限公司 (020)38730977 38730977 38730925 2 V 接收器敏感度 送器負(fù)載（歐姆） 100 最大發(fā)送器數(shù)量 1單位負(fù)載 最大接收器數(shù)量 10 單位負(fù)載 為一種常用的通訊接口器件， 片可以在許多半導(dǎo)體公司的“標(biāo)準(zhǔn)接口器件”欄目中“收發(fā)器”類元件中找到對應(yīng)的型號；比如 司 (器件前綴為 司 (器件前綴為 司 (器件前綴為 司 (器件前綴為 各大半導(dǎo)體公司。 作為一個生產(chǎn)接口器件的國際廠商， 司的許多型號 片都可以與全球其他半導(dǎo)體廠商的 片直接代換使用，引腳完全兼容，且具有非常良好的性價比。下面，將主要講解 司 發(fā)器芯片的性能參數(shù)、應(yīng)用特點(diǎn)；并介紹在各實(shí)際應(yīng)用場合中，如何選擇適合的 片。 表格 1出了比較常用的 司 85 芯片。 表格 1 85芯片列表 型號 方式 . 電源(V)額定電流 (速率 (機(jī)電流(A) 總線節(jié)點(diǎn)裝 雙工 5 0， 000 1 32低功耗關(guān)斷模式發(fā)送器短路保護(hù)15 雙工 5 50 2低功耗關(guān)斷模式速率限制功能 15 雙工 5 0， 000 N/A 32 發(fā)送器短路保護(hù) 15 雙工 5 ， 000 00低功耗關(guān)斷模式發(fā)送器短路保護(hù)2 雙工 5 ， 000 00 發(fā)送器短路保護(hù) 2 雙工 5 0， 000 N/A 32 發(fā)送器短路保護(hù) 15 雙工 5 0， 000 N/A 32 發(fā)送器短路保護(hù) 154 4 雙工 5 ， 000 N/A 32 發(fā)送器短路保護(hù) 2 雙工 5 ， 000 N/A 32 發(fā)送器短路保護(hù) 24 4 雙工 10,000 1 32低功耗關(guān)斷模式高速 2 州周立功單片機(jī)發(fā)展有限公司 (020)38730977 38730977 38730925 2 雙工 10,000 10 N/2 雙工 10,000 N/A 32 高速 2 雙工 10,000 10 32 高速 24 4 1結(jié)了 司常用 片的命名規(guī)則；根據(jù)型號命名，用戶可以比較容易地判斷該型號芯片的特點(diǎn)與適用領(lǐng)域。 485 E E 窄 ： 塑料 ： 商業(yè)級 0+70；E： 工業(yè)級 +85；： 標(biāo)準(zhǔn)器件，低功耗收發(fā)器；E： 增強(qiáng)承受15： 輸入高阻抗，可以在同一網(wǎng)絡(luò)連接400個收發(fā)器；490： 標(biāo)準(zhǔn) 發(fā)器；491： 帶三態(tài)控制引腳的 發(fā)器；485： 標(biāo)準(zhǔn) 發(fā)器；483： 速率受限，發(fā)器；481： 支持低功耗關(guān)斷模式的 發(fā)器；： +5： +P： 屬于發(fā)器型號命名規(guī)則圖 1州周立功單片機(jī)發(fā)展有限公司 (020)38730977 38730977 38730925 特點(diǎn) 一的 +5V 電源 功耗 藝制造 送器 /接收器可使能多分支結(jié)構(gòu)（ 置 功耗關(guān)斷模式（ 強(qiáng)型 范： 15體放電模式（ 15隙放電（ 8觸放電（ 2 芯片簡介 片是由業(yè)內(nèi)專業(yè)的通訊接口器件廠商 司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的 護(hù)增強(qiáng)型 發(fā)器，能夠直接替換通用的 發(fā)器。 一系列半雙工收發(fā)器，它們完全滿足 行協(xié)議的要求，具有增強(qiáng)型 能。增強(qiáng)的 得 承受 15體放電模式（ 觸放電模式（ 。這兩個器件與 管腳互相兼容，同時兼容工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。和之前的版本一樣， 襲了 計(jì)工藝，可實(shí)現(xiàn)低功耗操作，但不影響其它特性。它們完全符合 議的要求，數(shù)據(jù)傳輸速率可高達(dá) 10負(fù)載） 。 包含低功耗關(guān)斷模式。 3 引腳說明 圖 1視圖） 管腳功能 管腳# 名稱 描述 1 收器輸出。 2 接收器輸出使能（低電平有效） 。3 送器輸出使能（高電平有效） 。4 送器輸入。 5 連接。 6 A 發(fā)送器輸出 /接收器輸入反相。 7 B 發(fā)送器輸出 /接收器輸入反相。 8 電源電壓（ 。 高電平時發(fā)送器正常工作。發(fā)送器數(shù)據(jù)傳輸速率至少為 5 收器 收器的輸入是差分輸入，輸入靈敏度小于 200前所述， 范允許 32 個收發(fā)器連接到同一條總線上。由于輸入阻抗高達(dá)至少 120許超過400 個收發(fā)器連接到同一條總線上。電容越大，同一條總線上就允許連接更多的元件，而信號的質(zhì)量不會受到任何影響。發(fā)送器仍可驅(qū)動 54的等效電阻，該等效電阻是 320 個接收器的輸入阻抗 120少）和每端的 2 個 125的電纜終端電阻并聯(lián)所得。 接收器有一個使能管腳（，低電平時可以令接收器使能。高電平會使接收器輸出呈現(xiàn)三態(tài)，輸入保證至少 120k 的阻抗。接收器數(shù)據(jù)傳輸速率至少為 1 接收器還有一個故障自動檢測特性，當(dāng)輸入開路（與斷開的電纜相連）時輸出高電平。 斷模式 關(guān)斷功能可以減少功耗。 當(dāng) 低電平，關(guān)斷模式被激活。廣州周立功單片機(jī)發(fā)展有限公司 (020)38730977 38730977 38730925 ， 電源電流小于 1A。 發(fā)送器輸出禁能， 并且由接收器輸入阻抗 （至少為 120定為高阻態(tài)。接收器輸出在關(guān)斷模式下也是高阻抗。在接收器禁能情況下，輸出漏電流低于 1A。 6 接收器輸入圖表 圖 1圖 1以看出， 片比 發(fā)器具有更低的功耗；同時，在同一個絡(luò)中，可以連接的 片可以多達(dá) 400 個。 更詳盡的數(shù)據(jù)資料可以從 司的器件手冊、應(yīng)用指南中獲得，也可以從周立功網(wǎng)站 (下載對應(yīng)的開發(fā)指導(dǎo)。 特點(diǎn) 發(fā)器 作電源為 +與 +邏輯電路共同工作 送器 /接收器使能 功耗關(guān)斷模式（ 7V +12V 的共模輸入電壓范圍 許在同一串行總線上連接 32 個收發(fā)器 工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 75176 管腳配置兼容 送器輸出短路保護(hù) 2 芯片簡介 一系列 +功耗半雙工收發(fā)器， 它們完全滿足 且， 用單一 +工作電源。 管腳互相兼容，同時兼容工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。 合 行協(xié)議的電氣規(guī)范，數(shù)據(jù)傳輸速率可高廣州周立功單片機(jī)發(fā)展有限公司 (020)38730977 38730977 38730925 （帶負(fù)載） 。 包含低功耗關(guān)斷模式。 3 引腳說明 圖 1視圖） 管腳功能 管腳# 名稱 描述 1 收器輸出。 2 接收器輸出使能（低電平有效） 。3 送器輸出使能（高電平有效） 。4 送器輸入。 5 連接。 6 A 發(fā)送器輸出 /接收器輸入反相。 7 B 發(fā)送器輸出 /接收器輸入反相。 8 電源電壓（ +# /*訊程序包， 站下載 */ /*宏定義 */ # # *通訊變量定義 */ 17; / *換控制信號 */ #0 /*波特率 1200 #0N 32 /*通訊緩存區(qū)長度 */ ; /*定義通訊緩存區(qū) */ 廣州周立功單片機(jī)發(fā)展有限公司 (020)38730977 38730977 38730925 *數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)： 地址域 6 個，命令字節(jié) 1 個，長度字節(jié) 1 個， 數(shù)據(jù)區(qū)（標(biāo)識符 2 個，密碼，數(shù)據(jù)） */ /*主程序變量定義 */ # /* 址 */ /*程序運(yùn)行狀態(tài)字節(jié) */ /* 延時函數(shù) 原型： 功能：延時 1ms*i 入口參數(shù) : i 是設(shè)定延時時間 出口參數(shù)：無 */ i) j; i0; j=0;j700;j+);/*1 /* 個部件的初始化函數(shù) 原型： ; 功能：初始化 個部件 入口參數(shù)：無 出口參數(shù)：無 */ 0 /*設(shè)置 推挽輸出， 輸入狀態(tài) */ 00000); /*延時 100穩(wěn)定 ; /*485 通訊為接收狀態(tài) */ /*串口初始化 */ 0 /*置工作方式 3， 11 位數(shù)據(jù) */ /*裝入波特率常數(shù)， 1200 廣州周立功單片機(jī)發(fā)展有限公司 (020)38730977 38730977 38730925 ; /*啟動接收狀態(tài) */ /* 接收一個字節(jié)通訊函數(shù) 原型： ; 功能：接收一個字節(jié)通訊 入口參數(shù)：無 出口參數(shù)：返回接收值 */ ; ; != /*偶校驗(yàn)正確嗎？ */ Y=0;Y; /*錯誤返回 */ /*接收一個字節(jié)，并進(jìn)行偶校驗(yàn) */ /* 接收一幀通訊函數(shù) 原型： ); 功能：接收一幀通訊 入口參數(shù)：接收存取地址指針 出口參數(shù)：接收正確標(biāo)志， 1 為接收正確 */ s) S=0i， j; ; /*接收第一字節(jié) */ 0; /*不是前導(dǎo)字節(jié) */ ; /*是前導(dǎo)字節(jié)，繼續(xù)查詢 */ 0 /*是前導(dǎo)字節(jié)嗎？ */ 0 /*是幀頭嗎？ */ ; 0廣州周立功單片機(jī)發(fā)展有限公司 (020)38730977 38730977 38730925 (i=0;i=5;i+) /*接收電表通訊地址 */ *(s+i)=; *(s+i); !=0 /*是數(shù)據(jù)幀頭嗎？ */ ; 0(*(s+6)=); /*接收通訊命令 */ j=*(s+7)=; /*接收通訊數(shù)據(jù)長度 */ j; i=0;i=(i+) /*接收 N 個數(shù)據(jù) */ (*(s+i+8)=); *(s+i+8)-=0 S!=) /*校驗(yàn)正確嗎？ */ ; !=0 /*是幀尾嗎？ */ ; ; ; /*一幀接收成功，關(guān)閉接收通訊，處理一幀完后再打開 */ /* 串口接收中斷服務(wù)程序 功能：接收數(shù)據(jù) */ Y) 0*一幀接收成功，通知主程序進(jìn)行通訊處理 */ /* 串口發(fā)送一個字節(jié) 功能：發(fā)送一個字節(jié)數(shù)據(jù) 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