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硬件通信协议:RS485传输标准及其抗干扰性

时间:2023-06-24 理论教育 版权反馈
【摘要】:它是在1970年由美国电子工业协会联合贝尔系统、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通信的标准。因此,RS485现已成为首选的串行通信接口标准。3)接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式,这种共地传输容易产生共模干扰,所以抗噪声干扰性弱。

硬件通信协议:RS485传输标准及其抗干扰性

串口是串行接口的简称,在PLC控制系统中,常采用的是RS232和RS485串行接口标准,下面对RS232和RS485进行详细介绍。

1.RS232串行通信接口标准

RS232C接口(又称EIA RS232C)是目前最常用的一种串行通信接口。它是在1970年由美国电子工业协会(EIA)联合贝尔系统、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通信的标准。它的全名是“数据终端设备(DTE)和数据通信设备(DCE)之间串行二进制数据交换接口技术标准”,它对连接电缆机械要求、电气特性、信号功能及传送过程等做了具体的定义。目前,PC上的COM1、COM2接口都是RS232接口。

(1)RS232的电气特性

RS232C对电气特性、逻辑电平和各种信号线功能都作了规定。

在TXD和RXD上:逻辑1(传号)=-3~-15V;逻辑0(空号)=+3~+15V。

在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制线上:信号有效(接通,ON状态,正电压)=+3~+15V;信号无效(断开,OFF状态,负电压)=-3~-15V。

以上规定说明了RS232C标准对逻辑电平的定义。对于数据(信息码):逻辑“1”(传号)的电平低于-3V,逻辑“0”(空号)的电平高于+3V。对于控制信号;接通状态(ON)即信号有效的电平高于+3V,断开状态(OFF)即信号无效的电平低于-3V,也就是当传输电平的绝对值大于3V时,电路可以有效地检查出来,介于-3~+3V之间的电压无意义,低于-15V或高于+15V的电压也认为无意义,因此,在实际工作时,应保证电平在±(3~15)V之间。

(2)RS232的物理接口DB9连接器

在计算机与终端通信中一般只使用3~9条引线。RS232C最常用的9条引线的RS232C接口连接器,如图7-1所示。各引脚定义如表7-1所示。

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图7-1 DB9连接器示意图

表7-1 RS232C接口引脚定义

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图7-2 RS232标准接线

常见的RS232的接线标准是3条线,两根数据线和一根地线,即两个RS232设备的发送端(TXD)和接收端(RXD)及接地端(GND)。这种方式分别将两端的RS232接口的2—3,3—2,5(7)—5(7)引脚连接起来。其中2是数据接收线(RXD),3是数据发送线(TXD),5(7)是接地(RND),如图7-2所示。

(3)RS232采用电缆及长度

RS232应采用屏蔽电缆。电缆长度:在通信速率低于20kbit/s时,RS232C所直接连接的最大物理距离为15m;在9600kbit/s时可以达到50m。因此RS232不能进行长距离传输。

(4)RS232接口标准的不足

RS232接口标准的不足之处,主要有以下四点:(www.xing528.com)

1)接口的信号电平值较高,易损坏接口电路的芯片,又因为与TTL电平不兼容,故需使用电平转换电路方能与TTL电路连接。

2)传输速率较低,在异步传输时,波特率为20kbit/s。

3)接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式,这种共地传输容易产生共模干扰,所以抗噪声干扰性弱。

4)传输距离有限,最大传输距离在50m左右。

2.RS485串行通信接口标准

针对RS232接口的不足,陆续出现了一些新的接口标准,RS485就是其中之一。

(1)RS485串行通信接口标准的特点

1)RS485的电气特性:逻辑“1”以两线间的电压差为+(2~6)V表示;逻辑“0”以两线间的电压差为-(2~6)V表示。接口信号电平比RS232降低了,不易损坏接口电路的芯片,且该电平与TTL电平兼容,可方便与TTL电路连接。

2)RS485的数据最高传输速率为10Mbit/s。

3)RS485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合,抗共模干扰能力增强,即抗噪声干扰性好。

4)RS485接口的最大传输距离可达3000m。另外RS232接口在总线上只允许连接1个收发器,即单站能力。而RS485接口在总线上是允许连接多达128个收发器,即具有多站能力,这样用户可以利用单一的RS485接口方便地建立起设备网络。

5)RS485接口组成的半双工网络,一般只需两根连线(一般叫AB线),所以RS485接口均采用屏蔽双绞线传输。因此,RS485现已成为首选的串行通信接口标准。

(2)RS485物理接口

RS485接口组成的半双工网络,一般只需两根连线,所以RS485接口均采用屏蔽双绞线传输。RS485接口连接器采用DB9的9芯插头座,与智能终端RS485接口采用DB9(孔),与键盘连接的键盘接口RS485采用DB9(针)。普通的PC不带RS485接口,但是工业工控机基本都有此配置。在变频器、PLC中有的直接用接线端子进行双绞线连接,还有的使用水晶头RJ45或RJ11。

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图7-3两线制接线图

RS485端口接线有两线制和四线制两种方式,如图7-3、图7-4所示。接线图中的电阻R为终端电阻,终端电阻接在传输总线的两端。RS485需要2个终端电阻,其阻值要求等于传输电缆的特性阻抗。在短距离传输时可不需接终端电阻,即一般在300m以下不需接终端电阻。

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图7-4 四线制接线图

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