RS485 interface is a serial communication standard widely used in industrial automation and communication systems, which is favored for its excellent anti-interference ability, long-distance transmission characteristics, and multi-point communication capability. This paper discusses the technical details and application advantages of the RS485 interface through systematic analysis, combined with circuit design principles and application examples.
Overview of RS485 interface
RS485 uses differential signaling, i.e., data is transmitted through two signal lines (usually labeled A and B). Comparing the potential difference between these two lines instead of the absolute voltage value effectively improves the anti-interference ability of the signal and enables stable and reliable data transmission in industrial environments. Compared with the traditional RS232 interface, RS485 not only supports communication distances of up to 1200 meters, but also allows a single bus to connect up to 32 devices and expand to 128 or 256 nodes by using a chip with high input impedance.
RS485 Interface Circuit Design
Основные компоненты и схемы
1. Transceiver Chip The core of the RS485 interface is a transceiver chip, such as the MAX485 or SP3485, which converts TTL level signals to differential signals and restores the received differential signals to TTL levels.
Передатчик (TX): Отвечает за преобразование последовательных данных от микроконтроллера в дифференциальный сигнал на выходе.
Приемник (RX): Преобразовывает дифференциальный сигнал в последовательные данные, которые могут быть считаны микроконтроллером.
2. Оконечный согласующий резистор Добавление оконечных резисторов 120 Ом на обоих концах шины позволяет эффективно устранить отражение сигнала и обеспечить его целостность.
3. Резистор смещения Резистор смещения используется для удержания дифференциальной линии на определенном уровне, когда шина простаивает, предотвращая шум от ложных срабатываний.
4. Управление контактами DE и RE При полудуплексной связи контакты разрешения передачи (DE) и разрешения приема (RE) часто соединяются вместе для переключения режимов передачи и приема одним управляющим сигналом.
Например, SP3485, принцип работы которого заключается в следующем:
Ввод/вывод данных: The DI pin of the chip is connected to the serial data output of the microcontroller, and the RO pin is connected to the serial data input of the microcontroller.
Дифференциальная сигнализация: Дифференциальная передача данных через контакты A и B.
Переключение режимов: Микросхема находится в режиме приема, когда на выводе RE низкий уровень, и в режиме передачи, когда на выводе DE высокий уровень.
Кроме того, для повышения надежности системы рекомендуется добавить в схему компоненты грозозащиты, такие как TVS-диоды, и другие конструкции для защиты от электромагнитных помех, например, индукторы общего режима.
Communication mode and topology of RS485 interface
1. Режим связи
Полудуплексный режим: поддерживает только однонаправленную связь, переключая состояние путем управления контактами DE и RE.
Полнодуплексный режим: Для одновременной передачи и приема данных требуется две пары дифференциальных линий.
Полнодуплексный режим можно использовать, когда вам нужно одновременно отправлять и получать данные. В полудуплексном режиме вы можете только отправлять или получать данные в любой момент времени.
2. Топология
Топология шины: RS485 adopts daisy chain connection, avoiding star connection to reduce signal reflection and interference.
Расширение устройства: Использование ретрансляторов сигнала позволяет увеличить количество устройств до десятков тысяч и обеспечить дальность связи в несколько километров.
Интерфейс RS485 для RTU: Способы подключения и меры предосторожности
ZHC493C - это сетевое устройство ввода-вывода, поддерживающее 2-стороннее обнаружение сухих (мокрых) узлов, 1-сторонний релейный (COM, NO) выход, 1-стороннее аналоговое (ток 4~20 мА) обнаружение, 1-стороннюю передачу данных через последовательный порт, совместимое с протоколом Modbus RTU/TCP. С "дистанционным управлением" в качестве основной функции, очень простой в использовании, пользователи могут легко и быстро интегрировать в свои собственные системы для реализации дистанционного и локального управления на основе LTE, RS485.
Способ подключения RS485
В дальнейшем мы будем брать ZHC493C of IOTRouter as an example to explain how the RS485 interface of the RTU is connected to the device. ZHC493C contains 1 channel 485 interface, which can connect multiple 485 devices in parallel. The interface supports Modbus RTU/TCP protocol, and the configuration software can read data and control commands directly through this interface.
RS485 interface design considerations
1. Согласуйте оконечный резистор с линией Оконечный резистор должен быть согласован с импедансом линии (обычно 120 Ом), чтобы уменьшить отражение и затухание сигнала.
2. Требования к подключению Используйте витую пару для уменьшения синфазных помех и обеспечения качества сигнала.
3. Защита от электромагнитных помех Добавьте такие компоненты, как TVS-диоды, чтобы улучшить способность системы противостоять электромагнитным помехам.
4. Устойчивость шины Разумное планирование длины шины и количества узлов позволяет избежать ухудшения качества сигнала из-за перегрузки.
