RS485概略

　　项目上用到了RS485总线，实话是第一次接触此类总线，虽然听得还是挺多的，但是对电气没有研究，此篇文章将介绍RS485总线的电气概略，限于时间原因，后面会将深入研究结果总结出来。

　　RS-485 规定一个收发器必须能够驱动高达 32 单位负载的总共模负载，同时能够给 R_D = 60Ω 差分电阻提供 V_OD = 1.5 V 的差分输出电压。另外，该标准还要求在V_CM = –7 V 到 +12 V 共模电压范围保持这种驱动能力，以便允许驱动器和接收机接地之间的大接地电位差。

　　以上为RS485电气最全面切实的描述。

　　1，RS485是平衡驱动，差动接收。

　　RS485最大的特点，输出电压在60Ω的负载条件下至少为±2V（也有说±1.5V，但是实际很多芯片基本都是±2V+），输入电压只要大于±0.2V就可以判断逻辑了，噪声容限为1.3V。

　　2，RS485的单位负载=12KΩ

　　为什么是12KΩ，源于“一个单位负载的接收器产生的电流分别不大于1mA与-0.8mA”。“标准还要求在V_CM = –7 V 到 +12 V 共模电压范围保持这种驱动能力”，实际计算下来，接收器在每个差动输入与电源电压或接地线之间至少有12000的输入阻抗，此为12KΩ的由来。1单位负载主要针对的是RS485收发器的输入阻抗，要求所有收发器必须具备1个单位负载。也有RS485收发器为1/2UL（unit load), 也就是输入阻抗为24KΩ。RS485总线最多允许32个标准负载，64个1/2UL………………。

　　有了以上基础，我们可以做下一步的深入概略了，

　　以下内容源于TI：http://www.deyisupport.com/blog/b/analogwire/archive/2013/11/18/51576.aspx?keyMatch=slla070d&tisearch=Search-CN

　　总线电流要求与收发器驱动能力。我觉得更应该是RS485电路的驱动原理。

　　典型 RS-485 数据链路。我们看到，除驱动通过端接电阻器的差分电流以外，驱动器还必须驱动通过许多接收机输入阻抗的电流，以及通过位于总线上的故障保护网络的电流。这些阻抗在差分信号线路和接地之间形成电流通路，同时影响了 A 和 B 信号线的电流，且影响程度相同。因此，可以将它们表示为共模阻抗 R_CM。

　　

　　标红的话理解了很长很长的时间（实力确实很水），一直认为RS485走的是AB回路，无法理解整个回路跟GND有什么关系了。然而再三思考之后，确认A的驱动电压（电流）与B的驱动电压（电流）根本就不是一个回路。A的驱动到达A的接收，然后与接收器的GND构成回路，接收器判断A点电压，此时的A信号与GPIO信号没有差别，同理B。

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　　RS-485 规定一个收发器必须能够驱动高达 32 单位负载的总共模负载，同时能够给 R_D = 60Ω 差分电阻提供 V_OD = 1.5 V 的差分输出电压。另外，该标准还要求在 V_CM = –7 V 到 +12 V 共模电压范围保持这种驱动能力，以便允许驱动器和接收机接地之间的大接地电位差，其一般会出现在远距离数据链路中。

　　60 Ω 差分电阻代表两个并联 120 Ω 端接电阻器的电阻值，而 32 单位负载得到的总共模负载电阻为 R_CM = 12 kΩ / 32 = 375 Ω。共模负载条件下收发器驱动能力测试的相应测试电路也指定为 RS-485 标准，其如图 2 所示。

　　

　　标红文字的理解。RS485总线上一般会在首端和末端并联上120Ω的电阻，等效为60Ω。为什么要有120欧姆2个终端电阻，不是因为电流驱动不加电阻没法干活，而是真的是从信号完整性的角度出发，RS485有时候走线实在太长了，如1200m，传输时间（真空）为4us，双绞铜线中传播的时间更长。假设波特率为115200，按照100KHz频率，周期为10us，2倍传输时间大约等于周期，传输线效应，必须可靠的端接。

　　关于电流驱动与电压驱动，为找到标准答案，RS485协议找不到，我的理解是电压驱动，因为按照以上图示，输出的就是电压，而非电流在外部负载上形成的压降。

　　假设非反相驱动器输出 A 具有更高的正总线电压，则其电流计算方法为：

　　，其中 ，而 ,

 　　而反相输出 B 的电流计算方法如下：

　　，其中 ，而 . 　

　　由于数据传输期间 A 和 B 输出不断改变极性，因此最好是使用一些通用术语来表示输出电流方程式。所以，更多正输出（或者高输出）必须拉出电流：

, 

　　而更少正输出（或者低输出）必须注入电流：

.

 　　图 3 显示了在规定共模电压范围，驱动 R_CM = 375 Ω 最大共模负载 (32 UL) 的一个 5V 收发器的最小输出电流要求。用于绘制该图的参数假设为 V_OS = 2.5 V、V_OD = 1.5 V、R_D = 60 Ω 和 R_CM = 375 Ω。

　　

　　对于以上VI曲线理解。当存在12V的共模电压，A端电流基本上由共模电压提供就可以了，A端基本无需输出电流；而当共模电压为-7V时，A端不仅要输出电路驱动电流，还会补偿共模电压的电流，自然需要输出很大的电流。

　　以上为RS485概略，后续针对RS485的可靠性设计，竞争仲裁，上下拉电阻等会有进一步研究，加油。

　　http://blog.csdn.net/zhzht19861011/article/details/51248856

　　https://wenku.baidu.com/view/b1dcc4af5022aaea998f0fda.html

　　http://www.deyisupport.com/question_answer/analog/interface_and_clocks/f/59/t/74523.aspx

 

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 　　2018-3-5更新，RS485波形，采用SN65HVD1781QDRQ1作为RS485收发器。不间断输出间隔1s数据。

　　P相对与GND：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　N相对与GND

　　

　　P接示波器探头，N接示波器GND，1帧数据与波形细节：

　　

　　P接示波器GND，N接示波器探头，1帧数据与波形细节：

 　　

 　　RS485波形概略：常态下P为3.3V，N为0V，所以PN的差分测量为常态3.3V。

　　数据状态下，P的高电平为3.3V，低电平为0.5V。N的高电平为2.5V，低电平为0V。差分数据状态为低-2V，高为0.8V。即差分高为3.3V-2.5V=0.8V，差分低无法判断，需要2个表笔确认信号的同步状态。

　　尚需确认RS485芯片是如何控制信号的收发的，需要实际的波形验证。