硬件设计：RS485电平标准

RS485是一种用于多点串行通信的电气标准，常用于工业自动化、楼宇自动化、仪器仪表等领域。以下是RS485电平标准的详细介绍：

1. 电气特性：

• 信号电平：

  • 差分信号：RS485使用差分信号传输，这意味着数据通过两条线（A线和B线）传输。
  • 逻辑1：A线相对于B线的电压为正，通常在+200mV到+6V之间。
  • 逻辑0：A线相对于B线的电压为负，通常在-200mV到-6V之间。
  • 空闲状态：在不传输数据时，差分电压通常为0V或接近于0V。

• 电压范围：标准规定了最大差分电压为±6V，但实际应用中通常在±2V到±5V之间。

• 电流：驱动器输出电流通常在±60mA到±250mA之间，具体取决于负载。

2. 信号线：

• A线（Data +）：通常是差分信号的正端。
• B线（Data -）：通常是差分信号的负端。
• GND：地线，虽然在理论上不必要，但实际应用中通常会接地以提高抗干扰能力。

3. 连接器：

• 没有标准化的连接器：RS485没有规定特定的连接器类型，常见的包括DB-9、RJ45、端子块等。

4. 通信参数：

• 波特率：RS485支持从几百bps到10Mbps的波特率，但实际应用中通常为几百到几十万bps。
• 数据位：通常为7或8位。
• 停止位：通常为1位，但也可以是1.5或2位。
• 奇偶校验：可选的，可以是无校验、奇校验或偶校验。

5. 注意事项：

• 差分信号传输：由于使用差分信号，RS485具有良好的抗共模噪声能力。
• 多点通信：RS485支持多点通信，可以连接多个发送器和接收器。
• 终端匹配：在长距离传输时，通常需要在线路的两端添加终端匹配电阻（通常为120欧姆）以减少信号反射。
• 偏置电阻：在空闲状态时，通常使用偏置电阻（上拉和下拉电阻）将A线和B线保持在特定的电平，避免信号不确定。

6. 优缺点：

• 优点：

  • 抗干扰能力强，适用于工业环境。
  • 支持多点通信，灵活性高。
  • 传输距离长，理论上可以达到1200米（取决于波特率和线缆质量）。

• 缺点：

  • 需要考虑终端匹配和偏置电阻的设计。
  • 由于差分信号，硬件实现相对复杂。
  • 虽然速度可以很高，但在高速应用中，线缆长度和终端匹配变得更加重要。

RS485在工业自动化和控制系统中非常流行，因为它能够在恶劣环境下提供可靠的数据传输。尽管其设置和调试可能比RS232复杂一些，但其优越的抗干扰性能和多点通信能力使其成为许多应用的首选。