智能仪表和现场总线的出现标志着工业控制领域网络时代的到来，成为工业控制的主流。 目前，世界上已经出现了很多现场总线和相应的通信协议，但对于很多中小型应用来说，系统成本仍然过高。 RS485总线具有结构简单、成本低、可选芯片多、维护方便等优点，已在许多工业控制系统中得到应用。

RS485标准

RS-485标准是由EIA（电子工业协会）和TIA（电信工业协会）两个行业协会联合制定和制定的。 EIA于1983年制定并发布了RS-485标准，TIA对其进行了修订，命名为TIA/EIA-485-A。 EIA曾在其所有标准中加入RS前缀（英文--dard的缩写），因此习惯上称为RS--485标准。

RS--485标准作为多点差分数据传输的电气规范，已成为业界应用最为广泛的标准通信接口之一。 这种通信接口允许在一对简单的双绞线上进行多点双向通信。 其噪声抑制能力、数据传输速率、电缆长度和可靠性是其他标准无法比拟的。 RS-485通讯接口是需要在嘈杂的环境和一定距离内进行通讯的不错选择。

RS485总线的特点及现有工作方式

RS485总线以双绞线为物理介质，工作在半双工通信状态，即同一时刻总线上只有一个节点可以成为主节点，处于发送状态，所有其他节点必须处于接收状态。 如果两个以上的节点同时处于发送状态，就会造成所有发送方的数据发送失败，即所谓的总线冲突。 为了避免总线冲突，RS485总线具有以下特点：

在工作模式方面，一般的RS485总线工作在主从模式。 整个通信总线系统由一个主节点和若干个从节点组成，主节点依次不断查询从节点是否有通信需求。 如果存在，则将总线控制权交给某个从节点，从节点发送完毕后立即归还总线控制权。

此外，还有一种“轮-主-轮-从”的工作方式，即总线的控制权以类似于令牌环的方式在节点间传递，获得控制权的节点成为主节点，其他节点成为从节点。 当一个节点发送完数据后，将总线的控制权交给相邻的节点，该节点处理完本节点的通信需要后，再将控制权向下传递。

从通信节点的角度来看，RS485总线上的节点必须具备将自身驱动切换为高阻状态的功能，这样发送数据后才不会影响总线状态。 这个驱动程序实现传输到高阻抗状态开关的一个效果是什么？ 注意从数据发送完成到器件切换到高阻态需要一个转换延时。

该切换延迟是 2 线通信中非常重要的参数。 这个时间不能太短，否则发送字符的最后一部分会因为还没有在总线上建立而丢失。 同时，这个时间也不能太长，否则在发送端变为高阻态之前，其他设备已经开始发送数据，会造成总线冲突。

因此，2线RS485总线上的主设备必须知道所有从设备的响应时间，并确保在从设备响应接收来自从设备的数据之前将驱动器设置为高阻态。 普通设备的转换延迟是在当前波特率下发送一个字节的时间。

为适应RS485总线的特点而采用的工作方式也引入了一些缺点。 首先，上述两种总线工作方式在很多对实时性和可靠性要求高的工控场合都有比较大的局限性。

主要原因是主从总线的从节点没有发起通信的权限，相互之间的通信需要通过主节点中转。 但是，由于总线控制的等待时间未知，“轮-主-轮-从”总线上的每个节点都不能保证实时性。 同时，如果主从主节点或获取代币的“轮-主-轮-从”节点出现故障，将导致整条总线的工作瘫痪，风险过于集中。

其次，实现驱动器“传输至高阻抗”切换以及考虑切换延迟的要求使编程复杂化。 在上电瞬间，当CPU损坏或程序跑飞时，需要考虑复杂的故障保护等问题，否则很容易造成总线故障。

为什么RS485需要隔离通讯

在各个系统接入总线中，往往需要在控制器和收发器之间进行隔离，以保证系统的安全性和可靠性，因为在长距离传输过程中经常存在地环路和瞬变电压等干扰，因此一个可靠的隔离设计很重要。 过去，在控制器和收发器之间插入光耦合器或数字隔离器进行隔离，这造成了设计难度并增加了产品尺寸，尤其是在配置为全双工通信时。 更明显。

RS485应用

RS485的应用包括：过程控制网络、工业自动化、楼宇自动化、安防系统运动控制和电机控制。 在工业和仪器仪表中，经常需要在多个系统之间远距离传输数据。 RS485总线标准是工业和仪器仪表中使用最广泛的物理层总线设计标准之一

RS485总线端子设计

RS485总线端子结构如图所示。 终端由三部分组成：MCU（用于控制器）、隔离和电平转换、收发器。 MCU负责数据收发和收发控制，隔离和电平转换实现MCU与收发器之间的电气隔离和MCU电平转换，收发器实现RS485电平和TTL电平之间的转换。

RS485总线端子的详细电路如图所示。 其中，MCU采用ST单片机楼宇自控系统总线规格，3.3V供电，RS-485全双工收发器采用TI电容隔离型，有16个引脚，将隔离通道和收发器集成在一个芯片上，省去了额外的设计环节中等尺寸和缩小尺寸。