浅谈RS485的单位负载

以下文章转载自:https://e2echina.ti.com/support/interface/f/interface-forum/192639/faq-rs485

我们经常在RS485 transceiver的datasheet中看到类似这样一句话:

1/4 Unit Load Allows for 128 Devices Connected on Bus。
或者是:
1/8单位负载,允许最多256个器件连接到总线;

这句话的意思是,1/4单位负载,允许总线上挂接128个节点。那么什么是单位负载(unitload)呢?简单来介绍下:
一条485总线上节点数量的限制条件是:有源驱动器的总电流负载。
我们是用单位负载来衡量RS485总线驱动能力的,单位负载的定义则是根据标准的485总线接收器的输入阻抗(12Kohm)来定义的,标准的RS485总线能够驱动32个单位负载(即32个12Kohm并联)换句话说,485总线负载电阻Rload不能大于375欧姆。
一些485接收器的输入阻抗为48Kohm(1/4 unit load)或者是96Kohm(1/8 unit load),那么相应的总线可挂接的节点数分别为128个和256个。另外,不同输入阻抗的485接收器可以连接在一起,只要保证并联输入阻抗不能超过32个单位负载(即总线负载Rload<=375Ohm)

另外,需要提及的就是,RS485的应用环境比较复杂,接口一般需要满足ESD, EFT, Surge的规范要求, 所以我们在设计外围电路的时候接口通常需要加上TVS做保护。

### RS485负载通信实现方法 RS485作为一种差分信号通信标准,支持多点通信架构,在实际应用中可以连接多个设备形成一个多负载网络。为了成功实现这种多负载通信并解决可能遇到的问题,以下是详细的分析: #### 多负载通信的硬件配置 在构建RS485负载通信系统时,需要确保每台设备都配备了一个兼容的RS485收发器芯片。常见的收发器型号包括MAX485、SP3485(适用于3.3V供电环境)、以及具有更高可靠性的磁隔离型ADM2587等[^2]。通过这些收发器,各节点可以在同一总线上发送和接收数据。 #### 地址分配与识别机制 为了让每个从属设备能够在共享信道上被独立寻址,通常采用地址编码的方式。这意味着每一个接入到RS485网络中的装置都需要预设唯一的ID号或者逻辑地址。当主机发出命令给特定目标时,只有匹配该地址的信息包才会被执行相应操作;其他未命中条件下的终端则忽略当前帧的内容[^1]。 #### 数据冲突预防措施 由于RS485允许多个主控单元存在,并允许任意时刻任一端发起对话请求,因此可能发生两个以上站点试图同时占用线路资源而导致碰撞现象发生的情况。为了避免这种情况的发生,一般采取轮询法来管理访问权限——即由中心控制器依次询问各个子站是否有待处理的任务需求,从而有效控制整个链路状态转换过程[^4]。 #### 终止电阻设置的重要性 为减少反射波干扰影响传输质量,在较长距离布线情况下尤其重要的一环就是合理安装末端阻抗匹配元件。具体做法是在最远两端分别加入约等于特性阻抗值大小的标准固定数值欧姆级联接件作为终结者角色参与进来调节平衡关系,这样有助于维持稳定的电气性能表现水平。 ### 常见问题及其解决方案 | **问题描述** | **原因分析** | **建议对策** | |----------------------------------|------------------------------------------------------------------------------------------------|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| | 总线竞争引起的数据损坏 | 不同设备在同一时间尝试写入数据 | 使用仲裁算法或令牌传递协议以协调不同设备之间的通讯顺序 | | 长电缆导致信号衰减严重 | 远程传输过程中电压幅度下降 | 缩短导体长度至推荐范围内(<1200米),选用低损耗材质制作而成的新一代屏蔽双绞线产品 | | 接地回路引发噪声 | 各种电源之间可能存在电势差异 | 实施单一公共接地策略,考虑利用光电耦合器件隔离开敏感部分电路 | | 节点过多超出最大驱动能力 | 单个发射机无法满足所有挂载数量的要求 | 更换具备更强驱动力规格参数指标更高的新型号集成电路组件比如SN75HVD76/DS | ```c++ // 示例代码展示如何初始化一个简单的RS485接口用于半双工模式下工作。 void init_RS485(void){ // 设置方向控制引脚初始状态,默认处于接收模式 GPIO_SetPinDirection(RS485_DE_PIN, OUTPUT); GPIO_WritePinLow(RS485_DE_PIN); UART_Init(UART_PORT, BAUD_RATE_9600bps); } ```
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