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
Composants de base et éléments essentiels des circuits
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.
Émetteur (TX) : Responsable de la conversion des données sérielles du microcontrôleur en un signal de sortie différentiel.
Récepteur (RX) : Réduit le signal différentiel en données sérielles pouvant être lues par le microcontrôleur.
2. Résistance d'adaptation de terminaison L'ajout de résistances de terminaison de 120Ω aux deux extrémités du bus permet d'éliminer efficacement la réflexion du signal et d'en assurer l'intégrité.
3. Résistance de polarisation La résistance de polarisation est utilisée pour maintenir la ligne différentielle à un niveau défini lorsque le bus est inactif, empêchant ainsi le bruit de déclencher des fausses alertes.
4. Contrôle des broches DE et RE Dans les communications semi-duplex, les broches de validation de l'entraînement (DE) et de validation de la réception (RE) sont souvent connectées ensemble pour commuter les modes d'émission et de réception au moyen d'un seul signal de commande.
Prenons l'exemple du SP3485, dont le principe de fonctionnement est le suivant :
Entrée/sortie de données : 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.
Signalisation différentielle : Signalisation différentielle des données par les broches A et B.
Commutation de mode : La puce est en mode réception lorsque la broche RE est basse, et en mode transmission lorsque la broche DE est haute.
En outre, afin d'améliorer la fiabilité du système, il est recommandé d'ajouter au circuit des composants de protection contre la foudre, tels que des diodes TVS, et d'autres composants CEM, tels que des inducteurs de mode commun.
Communication mode and topology of RS485 interface
1. Mode de communication
Mode semi-duplex : ne prend en charge que la communication unidirectionnelle en même temps, en commutant l'état par le contrôle des broches DE et RE.
Mode duplex intégral : deux paires de lignes différentielles sont nécessaires pour assurer la transmission et la réception simultanées des données.
Le mode duplex intégral peut être utilisé lorsque vous devez être en mesure d'envoyer et de recevoir des données en même temps. En mode semi-duplex, vous ne pouvez qu'envoyer ou recevoir des données à un moment donné.
2. La topologie
Topologie de bus : RS485 adopts daisy chain connection, avoiding star connection to reduce signal reflection and interference.
Expansion de l'appareil : L'utilisation de répéteurs de signaux permet d'étendre le nombre d'appareils à des dizaines de milliers d'unités et d'obtenir une portée de communication de plusieurs kilomètres.
Interface RS485 pour RTU : Méthodes de câblage et précautions
Le ZHC493C est un produit d'E/S réseau prenant en charge la détection de nœuds secs (humides) à deux voies, la sortie de relais à une voie (COM, NO), la détection analogique à une voie (courant 4~20mA), la transmission par port série à une voie, compatible avec le protocole Modbus RTU/TCP. Avec le "contrôle à distance" comme fonction principale, très facile à utiliser, les utilisateurs peuvent facilement et rapidement s'intégrer dans leurs propres systèmes pour réaliser un contrôle local et à distance basé sur LTE, RS485.
Méthode de câblage RS485
Dans ce qui suit, nous prendrons la 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. La résistance de terminaison doit être adaptée à l'impédance de la ligne (généralement 120Ω) afin de réduire la réflexion et l'atténuation du signal.
2. Exigences en matière de câblage Utilisez un câblage à paires torsadées pour réduire les interférences en phase et garantir la qualité du signal.
3. Protection CEM Ajoutez des composants tels que des diodes TVS pour améliorer la capacité du système à résister aux interférences électromagnétiques.
4. Stabilité des bus Planification raisonnable de la longueur des bus et du nombre de nœuds pour éviter la dégradation de la qualité du signal due à la surcharge.
