RS485/RS-422及其應用

關鍵字 :RS485/422UART

上次我們在淺談〝RS-232應用中提到它的升級版〞,這篇我們來談一下RS-485/422。

一.開發歷史

美國電子工業協會在1983 在RS-422上制定RS-485的通訊標準,現稱TIA-485(現由美國電信產協會業TIA維護,故改稱TIA),但使用者仍習慣沿用RS-的稱號。但為什麼既然訂定了RS-232 的標準,又要多一個新的標準出來呢?

RS-232 在使用上仍有一些缺點 ,所以RS-485/422出現正好彌補了這個部分。

RS-232的缺點:

  1. 接口(介面)電壓高,接口元件因為高電壓容易造成電壓擊毀。
  2. 傳輸距離短只有15 meter
  3. 傳輸速度慢只有19200bps(Typical)


二.RS-485/422電氣規格:

RS-485的開發是建立在RS-422的基礎架構上,先有RS-422 再有RS-485但從Table 1.來看兩者的電氣規格,還是有些不同的。

Table 1.

SPEC

     RS-422

      RS-485

Type

Differential

Differential /Single-End

Transmission length

1200m

1200m

Node

1TX/10RX

32TX/32RX

Data Rate (Typical)

10Mbps

10Mbps

Load Impedance

100Ω

54Ω

Input Receiver voltage

-10V to +10V

-7V to +12V

Receiver input resistance

4kΩ(Min)

>12kΩ

Driver common voltage

-7V to +3V

-7V to +12V


三.RS-485典型應用  


  

1.Vcc供應電壓為3.0V to 5V。

2.標準阻抗120Ω。

3.傳輸可採用AWG24雙絞線有較好的抗雜訊能力,並提高傳輸速度。

4.ESD, Human Body Model ±15KV.

5.可支援商業規格(0-70℃)及工業規格(-40-85℃)的工作溫度或更高。

 

四.支援的通訊協定

RS-485為全雙工/半雙工

RS-422為全雙工的傳輸,一個主控端,其餘為設備端,可以視為主從關係,支援點對多的雙向通訊。RS-422 需要加上終端電阻,阻值與傳輸(纜)線的阻抗匹配值,在小於300公尺以下短距離不需要匹配電阻。

RS-485的應用不得不提及Modbus/Profibus Bus通訊協定 。

Modbus 是Modicon公司(Schneider Electric CO.,LTD)於1979年為了PLC 通信應用所訂定的,列出此通訊協定受到歡迎的原因 :

1.易於設備靈活配置及維護。

2.不須負擔專利授權費用

3.可靠的快速通訊,應用於自動化設備。

  簡單的提一下RS-485常見的兩種協定,其餘的部分,讀者有興趣可以自行參

  考相關資料。

  • Modbus採用的是主/從架構,並可分為3種的通訊協定:

 Modbus  RTU–以二進位來做資料的傳遞與交換,為大多數人採用,不須經過ASCII轉換。 

Slave address

   Code

Data bytes

CRC Check

1 byte

1byte

0~252 bytes

     2 bytes

 Modbus ASCI-I對人類而言,可讀性較高的編碼方式。

Start

Slave

Address

Code

Data bit

LRC

 

Stop

1 byte

2 bytes

2 bytes

0~2*252 bytes

2 bytes

2 bytes

 

CR LF

ModTCP–基於用戶端型號,乙太網路TCP/IP通訊。

                     TCP/IP PDU              

Header

Code

Data byte

                                      

4.Profibus標準由西門子等公司與研究機構於1987年提出的,目的在於工廠自動化及程式共通研究。

Profibus 三個主要部分:

  • Profibus DP (Distributed I/O) 在主從站(Master& Slave Station)中採用輪詢的模式(Polling),應用於工業自動化及即時通訊,常見於中央控制單元控制許多制動器及感測器。
  • Profibus PA(Process Automation) 電源和通訊數據和傳輸,應用於自動化系統及即時通訊,應用於系統監控及量測控制。
  • Profibus FMS(Fieldbus Automation) 定義主站(Master& Master Station)之間的通訊方式,用於自動化系統中生產單位數據傳輸,是一個較複雜的通訊協定。


五.RS-485的實例:

  1. 工業自動化設備

此為工業用的機器人設備,透過RS-485資料傳輸。

 

2.伺服電動起子

在伺服電動起子上面,電動起子透過RS-485 連線傳回訊號值(轉化機構的變化量=電壓值再經過放大)給控制盒,當扭力值到達設定磅數此時馬達降轉速。

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