怎么样才能让多个485模块稳定工作

jishuaihu

怎么样才能让多个485模块稳定工作 [复制链接]

 

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？

okhxyyo

占座支持下，等看楼下大牛分析

chunyang

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。

lyzhangxiang

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。。

liutogo

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。

电子微创意

MARK

wiefel

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

chunyang

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。

jishuaihu

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

lyzhangxiang

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）

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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。

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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。

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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。
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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。

lyzhangxiang

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。

chunyang

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。

chunyang

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！

lyzhangxiang

都是摘录的，已经注明
讨论讨论，

chunyang

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。

lyzhangxiang

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。

lyzhangxiang

摘录

回楼上，我不能修改标题了。
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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
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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
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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

chunyang

lyzhangxiang 发表于 2015-8-13 12:46
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 ...

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。

chunyang

lyzhangxiang 发表于 2015-8-13 12:47
摘录

回楼上，我不能修改标题了。
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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。

jishuaihu

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