[Standard] RS-485序列通訊

HISTORY

RS-485是於1998年由電信行業協會(TIA)及電子工業聯盟(EIA)聯合發布的標準，規定RS-485為兩線、半雙工、平衡傳輸線及多點通訊的標準；其目的在於在有電子雜訊的環境中，實現長距離有效率的通訊，並且支援多點通訊的特性，使得RS-485特別適合在工業環境中。

EIA一開始將RS(recommended standard)定為標準的字首，後來為了識別標準來源，改名為EIA/TIA-485；而EIA已結束運作，所以目前標準是由TIA維護，正式名稱為TIA/485，但一般業界還是以RS-485相稱。

SCPOE OF STANDARD

在RS-485中，只規範了訊號產生器與訊號接收器的電氣特性，並沒有建議或指定任何通訊協定，通訊協定是由其他標準定義；而在RS-485標準的前言中，對於RS-485未加規範的部分，建議參考The Telecommunications Systems Bulletin TSB-89，包括資料傳輸速度、線路長度、組態等其他規範。

RS-485在標準中定義了訊號產生器、訊號接收器、訊號收發器以及系統的電氣特性，包括單位負載、電壓範圍、開路電壓、閥值、瞬態容差；以及三個產生器的訊號「A」、「B」以及「C」，其中A、B是用來傳輸資料，C是參考電壓；透過A、B兩條訊號線的極性來定義邏輯狀態的0(on)與1(off)，若B-A > 0.2V則為邏輯1，B-A > -0.2V則為邏輯0。


C訊號又稱為SC，是最為訊號的參考點，可限制接收器收到的共模訊號，而收發器會利用這個訊號作為基準值，來判斷A、B的電壓；允許的共模電壓是在-7V至+12V的範圍內，也就是0-5V的訊號準位，再往外延伸+/-7V，超過此電壓範圍可能會造成設備損壞；在現實中很少會使用C訊號，因為C訊號在長距離佈線中的難度，造成C訊號無法實現原始目的；或者錯誤的佈線，可能會直接破壞設備。

ELECTRICAL CHARACTERISTICS

RS-232是使用單端傳輸，而RS-485是使用差動傳輸來傳遞訊號，最小發送端輸出為1.5V，最大6V，接收端靈敏度為0.2V；RS-485的傳輸距離可達1200m，但是相對的會降低傳輸速率，一般來說10m時傳輸速率可達35Mbits/s，1200m時為100kbits/s。


RS-485常使用於線型、匯流排型的工作環境中，由一個訊號產生端串接多個訊號接收端，不可用於星型、環型網路中；除非使用特殊的中繼器，RS-485才可應用於星型網路。

且使用RS-485時，會於接收端的末端加入終端電阻，避免信號反射造成干擾，其阻值要求等於傳輸電纜的特性阻抗，一般來說會使用120Ω的電阻；甚至可以在網路中加入上拉及偏壓電阻，避免節點在沒有任何信號傳輸時，將線路中的雜訊誤認為是信號傳輸。

WIRING

以兩線式的RS-485來說，通常設備上會標示A、B或者D+、D-，而A就代表著D-，B代表著D+，此時的接線方式就是將A或者D-串接起來，B或者D+串接起來；在四線式的RS-485中，通常設備上會標示Tx+、Tx-、Rx+、Rx-，此時應將傳送端的Tx+與接收端的Rx+串接，傳送端的Tx-與接收端的Rx-串接，傳送端的Rx+與接收端的Tx+串接，傳送端的Rx-與接收端的Tx-串接。

四線式的RS-485設備在現實中很少碰到，因為在工業環境中，鮮少有設備需要用到全雙工傳輸；在絕大部分的應用中，都是一個master與多個slave的半雙工架構。

TROUBLESHOOTING

相較於RS-232而言，RS-485是一個極為單純的標準，在現實的經驗中，RS-485在通訊上所遇到的問題也較RS-232容易解決。

一般來說，RS-485都會用於串接多個設備，例如電錶、水錶、PLC等，當通訊出現異常時，首先確認是否有接線錯誤發生，就算只有兩條線，偶爾還是會發生正接負、負接正的情；再者將設備從末端一個一個拆除，看看是否拆到某一個設備時，通訊就恢復正常，這種狀況下，可能單純只是設備壞掉，或者訊號產生端的電壓過低，可用上拉電阻提高電壓，或者減少串接的設備，有時候設備串接的理論值遠小於實際值，這並非產生端或接收端設備的問題，而是網路環境中有許多因素會影響電壓訊號。

還遇過一種狀況是盤體的接地不良，導致異常的電壓輸入到產生端或接收端的設備中，造成訊號判斷的異常，這時候只能加強盤體的接地，或者將設備與盤體做絕緣隔離，便可恢復正常通訊；以RS-485的通訊來說，要遇到這些通訊異常的狀況都是極少數的，一般大廠牌的設備都可以排除掉這些可能發生異常的因素。