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 the RS-485 interface
RS485 utilise une signalisation différentielle, c'est-à-dire que les données sont transmises par deux lignes de signal (généralement appelées A et B). La comparaison de la différence de potentiel entre ces deux lignes au lieu de la valeur absolue de la tension améliore efficacement la capacité anti-interférence du signal et permet une transmission de données stable et fiable dans les environnements industriels. Par rapport à l'interface RS232 traditionnelle, RS485 supporte non seulement des distances de communication allant jusqu'à 1200 mètres, mais permet également à un seul bus de connecter jusqu'à 32 appareils et de s'étendre à 128 ou 256 nœuds en utilisant une puce à haute impédance d'entrée.
Conception du circuit de l'interface RS485
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) : Responsible for converting serial data from the microcontroller to a differential signal output.
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. DE and RE Pin Control In half-duplex communication, the drive enable (DE) and receive enable (RE) pins are often connected to switch the transmit and receive modes by a single control signal.
Prenons l'exemple du SP3485, dont le principe de fonctionnement est le suivant :
Entrée/sortie de données : La broche DI de la puce est connecté aux données sérielles du microcontrôleur, et la broche RO est connectée à l'entrée de données série du microcontrôleur.
Signalisation différentielle : Signalisation différentielle des données par les broches A et B.
Commutation de mode : The chip is in receive mode when the RE pin is low, and in transmit mode when the DE pin is high.
In addition, in order to improve the reliability of the system, it is recommended to add lightning protection components such as TVS diodes and other EMC designs, such as common mode inductors, to the circuit.
Communication mode and topology of the RS-485 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 a daisy chain connection, avoiding a star connection to reduce signal reflection and interference.
Expansion de l'appareil : By using signal repeaters, the number of devices can be expanded to tens of thousands of units, and a communication range of several kilometers can be realized.
Interface RS485 pour RTU : Méthodes de câblage et précautions
ZHC493C is a network IO product supporting 2-way dry (wet) node detection, 1-way relay (COM, NO) output, 1-way analog (current 4~20mA) detection, 1-way serial port transmission, compatible with Modbus RTU/TCP protocol. With “remote control” as the core function, highly easy to use, users can easily and quickly integrate into their own systems to realize remote and local control based on LTE RS485.
Méthode de câblage RS485
Dans ce qui suit, nous prendrons la ZHC493C of the 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 connecter plusieurs appareils 485 en parallèle. L'interface prend en charge le protocole Modbus RTU/TCP, et le logiciel de configuration peut lire les données et les commandes de contrôle directement via cette interface.
Considérations relatives à la conception de l'interface RS485
1. Match the termination resistor with the line. The termination resistor needs to be matched with the line impedance (usually 120Ω) to reduce reflection and signal attenuation.
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. EMC Protection: Add components such as TVS diodes to improve the system’s ability to resist electromagnetic interference.
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.
