各類通訊協(xié)議及通訊方式詳細介紹

各類通訊協(xié)議及通訊方式詳細介紹

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1、RS485簡介(zz)2009-11-1715:08智能儀表是隨著80年代初單片機技術的成熟而發(fā)展起來的,現(xiàn)在世界儀表市場基本被智能儀表所壟斷。究其原因就是企業(yè)信息化的需要,企業(yè)在儀表選型時其中的一個必要條件就是要具有聯(lián)網(wǎng)通信接口。最初是數(shù)據(jù)模擬信號輸出簡單過程量,后來儀表接口是RS232接口,這種接口可以實現(xiàn)點對點的通信方式,但這種方式不能實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)功能。隨后出現(xiàn)的RS485解決了這個問題。RS485接口RS485采用差分信號負邏輯,+2V~+6V表示“0”,-6V~-2V表示“1”。RS485有兩線制和四線制兩種接線,四線制只能實現(xiàn)點對點的通信方式,現(xiàn)很少采用,現(xiàn)在多采用的是兩線制接線方

2、式,這種接線方式為總線式拓樸結構在同一總線上最多可以掛接32個結點。在RS485通信網(wǎng)絡中一般采用的是主從通信方式,即一個主機帶多個從機。很多情況下,連接RS-485通信鏈路時只是簡單地用一對雙絞線將各個接口的“A”、“B”端連接起來。而忽略了信號地的連接,這種連接方法在許多場合是能正常工作的,但卻埋下了很大的隱患,這有二個原因:(1)共模干擾問題:RS-485接口采用差分方式傳輸信號方式,并不需要相對于某個參照點來檢測信號,系統(tǒng)只需檢測兩線之間的電位差就可以了。但人們往往忽視了收發(fā)器有一定的共模電壓范圍,RS-485收發(fā)器共模電壓范圍為-7~+12V,只有滿足上述條件,整個網(wǎng)絡才能正常工

3、作。當網(wǎng)絡線路中共模電壓超出此范圍時就會影響通信的穩(wěn)定可靠,甚至損壞接口。(2)EMI問題:發(fā)送驅動器輸出信號中的共模部分需要一個返回通路,如沒有一個低阻的返回通道(信號地),就會以輻射的形式返回源端,整個總線就會像一個巨大的天線向外輻射電磁波。由于PC機默認的只帶有RS232接口,有兩種方法可以得到PC上位機的RS485電路:(1)通過RS232/RS485轉換電路將PC機串口RS232信號轉換成RS485信號,對于情況比較復雜的工業(yè)環(huán)境最好是選用防浪涌帶隔離珊的產(chǎn)品。(2)通過PCI多串口卡,可以直接選用輸出信號為RS485類型的擴展卡。RS485電纜在一般場合采用普通的雙絞線就可以,

4、在要求比較高的環(huán)境下可以采用帶屏蔽層的同軸電纜。在使用RS485接口時,對于特定的傳輸線路,從RS485接口到負載其數(shù)據(jù)信號傳輸所允許的最大電纜長度與信號傳輸?shù)牟ㄌ芈食煞幢龋@個長度數(shù)據(jù)主要是受信號失真及噪聲等影響所影響。理論上RS485的最長傳輸距離能達到1200米,但在實際應用中傳輸?shù)木嚯x要比1200米短,具體能傳輸多遠視周圍環(huán)境而定。在傳輸過程中可以采用增加中繼的方法對信號進行放大,最多可以加八個中繼,也就是說理論上RS485的最大傳輸距離可以達到9.6公理。如果真需要長距離傳輸,可以采用光纖為傳播介質,收發(fā)兩端各加一個光電轉換器,多模光纖的傳輸距離是5~10公里,而采用單模光纖可達

5、50公里的傳播距離。RS485布網(wǎng)網(wǎng)絡拓撲一般采用終端匹配的總線型結構,不支持環(huán)形或星形網(wǎng)絡。在構建網(wǎng)絡時,應注意如下幾點:(1)采用一條雙絞線電纜作總線,將各個節(jié)點串接起來,從總線到每個節(jié)點的引出線長度應盡量短,以便使引出線中的反射信號對總線信號的影響最低。有些網(wǎng)絡連接盡管不正確,在短距離、低速率仍可能正常工作,但隨著通信距離的延長或通信速率的提高,其不良影響會越來越嚴重,主要原因是信號在各支路末端反射后與原信號疊加,會造成信號質量下降。(2)應注意總線特性阻抗的連續(xù)性,在阻抗不連續(xù)點就會發(fā)生信號的反射。下列幾種情況易產(chǎn)生這種不連續(xù)性:總線的不同區(qū)段采用了不同電纜,或某一段總線上有過多收

6、發(fā)器緊靠在一起安裝,再者是過長的分支線引出到總線??傊?,應該提供一條單一、連續(xù)的信號通道作為總線。在RS485組網(wǎng)過程中另一個需要主意的問題是終端負載電阻問題,在設備少距離短的情況下不加終端負載電阻整個網(wǎng)絡能很好的工作但隨著距離的增加性能將降低。理論上,在每個接收數(shù)據(jù)信號的中點進行采樣時,只要反射信號在開始采樣時衰減到足夠低就可以不考慮匹配。但這在實際上難以掌握,美國MAXIM公司有篇文章提到一條經(jīng)驗性的原則可以用來判斷在什么樣的數(shù)據(jù)速率和電纜長度時需要進行匹配:當信號的轉換時間(上升或下降時間)超過電信號沿總線單向傳輸所需時間的3倍以上時就可以不加匹配。一般終端匹配采用終端電阻方法,RS

7、-485應在總線電纜的開始和末端都并接終端電阻。終接電阻在RS-485網(wǎng)絡中取120Ω。相當于電纜特性阻抗的電阻,因為大多數(shù)雙絞線電纜特性阻抗大約在100~120Ω。這種匹配方法簡單有效,但有一個缺點,匹配電阻要消耗較大功率,對于功耗限制比較嚴格的系統(tǒng)不太適合。另外一種比較省電的匹配方式是RC匹配。利用一只電容C隔斷直流成分可以節(jié)省大部分功率。但電容C的取值是個難點,需要在功耗和匹配質量間進行折衷。還有一種采用二極管的匹

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