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[讨论] 怎么样才能让多个485模块稳定工作

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裸片初长成(初级)

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发表于 2015-8-12 09:42 | 显示全部楼层 |阅读模式
485总线作为常用的一致组网方式,接线简单,成本低廉,通讯距离较远,很适合数据量不是特别大,低成本的应用场合。但是在实际使用中,如果总线上接入的485设备较多之后,就会经常遇到某个或者某些设备不能正常通讯的问题。而这些设备单独使用是没有问题的。那么485组网过程中需要注意那些问题呢?欢迎大家来讨论一下。
       我先抛砖引玉,第一个就是485芯片的选择,也就是485的负载阻抗,标准的阻抗是>=12KΩ,相应的节点驱动能力为32个,当然有些芯片设计成了1/2负载,1/4负载,甚至1/8,对应的节点驱动能力就提高到了64个,128个,256个,SP485R芯片的资料上甚至标了400个。实际使用中根据节点数量选择合适的485驱动芯片是保证多节点时稳定的最基本要素。

     接下来请各位多多指教了,我不太明白的一个是120Ω的终端电阻的问题,我现在接触的很多485网络都没有加这个电阻,这个电阻的作用到底是什么?再一个有人在485总线上加上下拉电阻,A接上拉,B接下拉,这个上下拉电阻对总线会有什么影响呢?


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发表于 2015-8-12 09:44 来自手机 | 显示全部楼层
占座支持下,等看楼下大牛分析


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发表于 2015-8-12 11:03 | 显示全部楼层
120欧终端电阻是用于抑制信号反射的。只要总线的长度大于信号的波长,如果没有终端电阻就必然发生信号反射,反射波和原信号叠加会导致信号错乱,所以必须有反射抑制措施,而用终端电阻是最简单有效的办法。60欧是常见双绞线的等效阻抗,所以多用120欧的终端电阻。
偏置电阻的意义是防止总线浮空(所有结点都处于接收态)时干扰导致的误接收。偏置电阻会令总线负载稍稍加重,但只要偏置度设计正确,这种加重程度可以忽略。
为了保证应用中的可靠性,总线结点数不能满额使用,一般需留取10%以上的余量,使用环境越恶劣,余量随之适当加大。
上传了一些书籍资料,也许有你想要的:http://download.eeworld.com.cn/user/chunyang


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五彩晶圆(中级)

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发表于 2015-8-12 13:08 | 显示全部楼层
485到底是个啥呢,我也不清楚。。都是老外发明出来的,他们怎么说就怎样了
同时他们也会各种乱七八糟的说法,混淆的很,,。
我能说485类似电流环吗。。还是电压信号。。

点评

技术不是谁想怎么说就能怎么说的,你的知识够,根本就没啥好混淆的。 485是差分电压信号,不是电流环,这位网友显然需要重新学习电子技术基础这门课。  详情 回复 发表于 2015-8-13 11:50
电工


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一粒金砂(中级)

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发表于 2015-8-12 22:23 | 显示全部楼层
本帖最后由 liutogo 于 2015-8-12 22:26 编辑



上图为Ti的485设计参考Top 10(附件中有):

将我收藏的485资料全部分享出来。

最近的项目建筑能耗数据采集器 设备上就有4个485端口,要求每个端口接不少于32个从机,正准备考虑485总线这块的设计,想着直接购买周立功或是金升阳的隔离485模块做。其实想自己设计485接口电路部分,练练手,大家有什么意见。


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一粒金砂(高级)

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发表于 2015-8-12 23:18 | 显示全部楼层
MARK


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一粒金砂(初级)

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发表于 2015-8-12 23:50 | 显示全部楼层
chunyang 发表于 2015-8-12 11:03
120欧终端电阻是用于抑制信号反射的。只要总线的长度大于信号的波长,如果没有终端电阻就必然发生信号反射 ...

信号的波长怎么算

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波长等于光速除以频率  详情 回复 发表于 2015-8-13 08:37
这个问题自己去查,中学物理中讲过,多少该有印象吧。  详情 回复 发表于 2015-8-13 00:01
一步两步三步四步往前走


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发表于 2015-8-13 00:01 | 显示全部楼层
wiefel 发表于 2015-8-12 23:50
信号的波长怎么算

这个问题自己去查,中学物理中讲过,多少该有印象吧。
上传了一些书籍资料,也许有你想要的:http://download.eeworld.com.cn/user/chunyang


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裸片初长成(初级)

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 楼主| 发表于 2015-8-13 08:37 | 显示全部楼层
wiefel 发表于 2015-8-12 23:50
信号的波长怎么算

波长等于光速除以频率

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那么优秀吗 哈哈  详情 回复 发表于 2018-12-15 15:43


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五彩晶圆(中级)

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发表于 2015-8-13 08:53 | 显示全部楼层
摘录内容
我看过了许多关于485的书,或者文章,无一例外都在胡诌,误导,扯淡,关键性的东西一条也没有说。

以下我说几条我自己认为是正确的观点,当然我的观点也可能不对,但是,我相信我的观点正确的可能性会非常的大。

1 信号的传输分为两种 1 利用电压来传输信号 比如说 RS232,末端不用加终端电阻。
                     2 利用电流来传输信号 比如说 RS485、 CAN、 电话、 得加终端电阻。终端电阻的作用,是使电流的作用下,产生电压信号
                     早期,人们对通信不太了解,以至 发明了RS232通信,后来,人们想为什么电话信号可以传几公里远,而RS232只能传10米呢?,发现原来,电话传送的是电流信号,电流是一种抗干扰能力很强的信号,于是就 用电流来传送信号。这也就是为什么 以后 发明的 信号传输方法全部是 电流型传送的 原因了。比如RS422 RS485 CAN USB等等。

说什么,终端电阻是为了防止信号 反射,纯属 瞎说。


2 双绞线的作用,根本不是书上说的,只是,绞合后,外部干扰,对俩线平均了。
举个例子,你和女朋友在压马路,你在内则走,你受干扰大,易被 车刮着,可是,你和你发朋友不断的 交替,轮流走内侧,则你们两个受到相同的干扰,这叫做 共楳干扰,而485只接收差分信号,所以就干扰不了 了。(差分信号的本质是电流 流动 生成的,真正抗干扰的不是差分信号,是电流信号,如果是差分信号,电压传输的,比如RS232,他们也是可以做成差分信号)

3 关于 为什么不能星型走线,必须串联走线,书上也在胡说八道

而用 电流的原理来 解释,却 一目了然,只有串联走线,才能保证 电流形成一个 闭合的环路。星型走线,则会形成开路(就是电压传输型的了)

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
那如何解释,RS485不接终端电阻可以工作。而CAN-bus却不行呢?
不接终端电阻能远距离通信吗?如果是近距离通信,那和RS232有什么区别,RS232也不用加终端电阻,也能通信呀。
对于你说的情况,我只能推测,可能是距离近,情况好,干扰及少的原因了。
对于,CAN,我不了解,也没用 过,以上贴子我只是主观上认为 当代的 远距离通信 唯一使用的 都是 电流传输 型的,
然而它们在 说明为何能 远距离通信,却无一例外 对 (电流传输)这个关键性的 东西 只字不提。只说些风牛马不相及的,让人不不着边际的 一些 说法。

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

开环的干扰及大
闭环的干扰极小

举个例子:
万用表,档位打在测电压档位上,
1 如果 两个表笔悬空,表上显示出很大的电压数,且不断的变化。 (RS232为了刻服这个干扰电压,只好 采用提高信号电压到15V的方法,但是最远还是无法过10米)
2 如果 两个表笔接在一起,表上立刻显示电压为0,干扰没有了。
3 如果 两个表笔悬空,且两个表笔线绞合在一起,形成双绞线,这样,虽然悬空,可是干扰电压却小了很多。
(通过 第三条 可能有力的反驳 书中所说的双绞线的r特性阻抗是120欧的 牛论了)


楼上有手上拿砖头,还没有扔出的,先朝自己头上来几下,头脑是该清醒的时候 了。

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

电流的抗干扰能力是很好,可能单纯的电流,如果不转变成电压,就提出不了信号,所以,就加了一个终端电阻,这个电阻一 定要加在终端,不能加在中间,如果 加在中间,后面的都是开路了,相当于电压信号了,就只有前面的能通信成l功,后面的失败。

实际上,就是利用电流环来传输信号。末端加个120电阻,就使整个电流环的 A B 之间形成0.2V的电压降了。
而如果 不用电流环的形式,只用象RS232那样的开放的两根线传输信号 ,别说0.2V电压,就是加上20V的电压,传到末端,也面目全非了,干扰信号和有用信号完全 分不开了。
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
所谓 1 流企业做标准 就是这个道理

明明就是一个电流环传输,但是,人家国外 公司,却能大做文章,做成一个系统的 全面的 标准,然后,描写出另外的 让人摸不出头脑的 术语,而将 电流环的 概念  远远 抛弃

然后呢,让大家用这个标准,将来,如果有可能,我随时会收费的。


d其实呢,你不用485通信标准,完全可以,你自制一个电流环来 传输信号,完全 可以,终端电阻,你改一下 就用75的,也用双绞屏蔽线,人家485能通信1公里,咱也能通信1公里,至于通信协议,自己定一个。
最后的结果,你的通信效果也很好

可是你是个电流环,没有标准,人家虽然是个电流环,可是人家有标准,人家的世界通用,而你做的,只能自己用,没标准。

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概念错的都没谱了!  详情 回复 发表于 2015-8-13 11:53
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五彩晶圆(中级)

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发表于 2015-8-13 08:53 | 显示全部楼层
摘录

【资料】
1>【TI】The RS-485 unit load and maximum:The RS-485 unit load and maximum.pdf(166.11 KB, 下载次数: 13)
2>RS-485:总线电流要求与收发器驱动能力:文章网址

【讨论】
看了TI的文章后,知道了RS485定义的1单元负载模型是这样的,+5V或-3V串联15kΩ电阻:


然后它定义了一个单元负载数nUL(the number of Unit Load),且nUL = (measured input current) / (the current of 1 unit load)。
我的理解是,measured input current是驱动器向总线输出的总电流,the current of 1 unit load顾名思义就是流进单元负载的电流。
那么,第一个问题来了:它在figure 3给出的橙色电流曲线,为什么会经过坐标轴原点?
单元负载的电压源为5V或-3V,当input voltage为0V时,电流要么是-0.33mA=-(5V/15kΩ),要么是0.2mA=-(-3V/15kΩ)




继续往下看就是对驱动器输出能力的测试模型。它说,驱动器和接收器之间存在±7V的共模电压。资料2中更是画出了整个总线的拓扑:

我的第二个问题是共模电压的共模参考点是哪里?大地吗?上图中的VBUS和参考地又是什么?是在什么条件下确定的这个±7V,与线长线径是否有关?


除了±7V的共模电压以外,A\B线还存在5V的local source voltage。这个好理解,5V供电的485驱动器通过使A/B线置H或L来产生差分输出。
所以,它给出了这个驱动器测试的模型:

VOD是两个120R电阻并联的阻值,375Ω是RS485最大32 Unit Load的并联总电阻。
375Ω在TI的文章里有做如下解释:

E文不好不太能理解。是说这是TIA/EIA-485定义的12kΩ串联0V-5V的电压源这样的模型吗?
个人理解是,当input voltage在-7V~12V的范围内,1单元负载最大的输入电流出现在-7V或12V,-7V时为0.8mA,12V时为1mA,所以最大电流出现在12V。为了测试驱动能力,将单元负载简化为12V/1mA = 12kΩ。32个12kΩ并联就是375Ω。


在资料2中推导出,满足RS485最大32个单元负载驱动能力的驱动器至少需要60mA的输出能力。它在求解过程中代入了这些条件:VOS=2.5 V、VOD=1.5 V、RD=60Ω和RCM=375Ω。
第三个问题是:VOS=2.5 V、VOD=1.5 V是如何确定的?

其实我没事跑去研究485,目的是想知道如何选择通讯线的线径,如何计算有效通讯距离。所以我一直在寻找一个知识点,也就是我的第四个问题通讯成功(或失效)的判断依据是什么?485驱动芯片通过识别差分线的电压来做0或1的判断,但是这个要如何与485模型联系上?


以上敲了差不多一个小时,欢迎大家讨论。

点评

问题1:注意是差分电压信号,当然有两个方向。 问题2:共模电压的参考基准就是485收发器的地。7V的共模电压极限来自器件内电路的耐压设计。线长和线经本身与共模电压的高低不是因果关系但呈相关性,同样电磁环境下  详情 回复 发表于 2015-8-13 12:13
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发表于 2015-8-13 11:50 | 显示全部楼层
lyzhangxiang 发表于 2015-8-12 13:08
485到底是个啥呢,我也不清楚。。都是老外发明出来的,他们怎么说就怎样了
同时他们也会各种乱七八糟的说 ...

技术不是谁想怎么说就能怎么说的,你的知识够,根本就没啥好混淆的。
485是差分电压信号,不是电流环,这位网友显然需要重新学习电子技术基础这门课。
上传了一些书籍资料,也许有你想要的:http://download.eeworld.com.cn/user/chunyang


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发表于 2015-8-13 11:53 | 显示全部楼层
lyzhangxiang 发表于 2015-8-13 08:53
摘录内容
我看过了许多关于485的书,或者文章,无一例外都在胡诌,误导,扯淡,关键性的东西一条也没有说 ...

概念错的都没谱了!
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五彩晶圆(中级)

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发表于 2015-8-13 12:11 | 显示全部楼层
都是摘录的,已经注明
讨论讨论,
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发表于 2015-8-13 12:13 | 显示全部楼层
lyzhangxiang 发表于 2015-8-13 08:53
摘录

【资料】
1>【TI】The RS-485 unit load and maximum:The RS-485 unit load and maximum.pdf(166 ...

问题1:注意是差分电压信号,当然有两个方向。
问题2:共模电压的参考基准就是485收发器的地。7V的共模电压极限来自器件内电路的耐压设计。线长和线经本身与共模电压的高低不是因果关系但呈相关性,同样电磁环境下,线长越长越容易感应高的共模电压,线经越细则线路阻抗越大,会降低信噪比。
问题3:去看资料中的定义说明。
问题4:依据是误码率。
这位网友很细心、细致,愿意动脑子,这要大赞一个!但是,这位网友的基础知识实在该恶补,问题描述在很多地方存在基本概念性错误。
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发表于 2015-8-13 12:46 | 显示全部楼层
摘录

最近我买了利利普的示波器,那天有空去测量一下485的通信波形。
综合上面所有的帖子,我心中得出这样一种概念:
1 485是依靠电流传输,因为电流的抗干扰能力很强。或者说是一个电流环。
2为了形成电流环,要串联走线,不可星型走线。
3终端电阻要用120欧。目的是阻抗匹配。因为电流的边沿很陡,不匹配会发生反射。
3双绞线的作用一方面是具有120的阻抗,另一方面外界干扰对于两根线平均了,差值为零。
4差分电压,是120欧电阻通过电流而形成的压降。如果不接120的电阻,是开环的,也有差分电压,但是由于穿输的是电压信号,电流分量少,所以传输的不能太远。
5凡是远距离传输信号,比如电话信号,或者电流环传输,包括485通信,都离不开电流传输这种关键因素。在485方面,还有考虑一个重要因素,就是阻抗匹配。当然,我不知道电话的终端电阻是多大,可能也要考虑阻抗匹配的问题。

点评

先搞清楚电流和电压的概念! 对于电流环,如果改变转换电阻的阻值,至少在一定范围内,其两端电压必然严格符合欧姆定律。对于电压传输则在一定范围内电压保持不变,至少不会大变,无法观察到严格符合欧姆定律的现象  详情 回复 发表于 2015-8-13 13:37
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五彩晶圆(中级)

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发表于 2015-8-13 12:47 | 显示全部楼层
摘录

回楼上,我不能修改标题了。
/////////////////////////////
实际上我只不过是 自己 从电流环的角度 来分析 485通信电路
实际上,从上面的所有的回贴来看,
485虽然有电流环的 概念,
担是,电流环,在低频时是有用的,
可是485通信,用的是高频,从这方面来看, 长线传输理论 将会起到 最关键的作用
////////////////////
当时,定485标准这些人,肯定从理论到实践,都做了很多工作
就评我的一k点想法,看来还不够

这个贴子 有可能 再现 想当年 那些 初始 研究485的人 所 走过的重复 路径
但是这个贴子,能更加 加深我们对485的  深刻认识
比那些书本上 空洞洞的 论理 生动得多
//////////////////////////
电流环 在低速时 是有效的 ,相对 应的 是牛顿的 力学
电流环 在高速时 就变质了,相对应的是 爱因斯坦的 相对论

点评

485谈不上什么“高频”,拿牛顿力学和相对论来比喻也非常不恰当,仍然属于基本概念错误。  详情 回复 发表于 2015-8-13 13:38
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发表于 2015-8-13 13:37 | 显示全部楼层
lyzhangxiang 发表于 2015-8-13 12:46
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最近我买了利利普的示波器,那天有空去测量一下485的通信波形。
综合上面所有的帖子,我心中得出 ...

先搞清楚电流和电压的概念!
对于电流环,如果改变转换电阻的阻值,至少在一定范围内,其两端电压必然严格符合欧姆定律。对于电压传输则在一定范围内电压保持不变,至少不会大变,无法观察到严格符合欧姆定律的现象。
关于差分电压传输的特点,建议去看电子技术基础有关章节的内容,这里不讲了。
总之,你说的12345没有一个是对的,而且错的离谱,说明你该好好的重新学习基础课程。
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发表于 2015-8-13 13:38 | 显示全部楼层
lyzhangxiang 发表于 2015-8-13 12:47
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回楼上,我不能修改标题了。
/////////////////////////////
实际上我只不过是 自己 从电流环的 ...

485谈不上什么“高频”,拿牛顿力学和相对论来比喻也非常不恰当,仍然属于基本概念错误。
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 楼主| 发表于 2015-8-14 20:07 | 显示全部楼层
谢谢各位的讨论,这几天太忙了,没时间看,没想到大家提供了这么多有用的建议。谢谢各位


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