RS-485 基礎(chǔ)知識(shí)：如何計(jì)算單位負(fù)載和網(wǎng)絡(luò)上的最大節(jié)點(diǎn)數(shù)

RS-485總線端接在許多應(yīng)用中均很有用，因?yàn)榇朔绞接兄谔岣咝盘?hào)完整性并減少通信問題。“端接”是指將電纜的特征阻抗與端接網(wǎng)絡(luò)匹配，使總線末端的接收器能夠觀察到最大信號(hào)功率。未端接或端接不當(dāng)?shù)目偩€將無法很好的匹配，從而在網(wǎng)絡(luò)末端產(chǎn)生反射，導(dǎo)致整體信號(hào)完整性降低。

在網(wǎng)絡(luò)的雙向環(huán)路時(shí)間遠(yuǎn)大于信號(hào)位時(shí)間時(shí)，無需終止，因?yàn)槊看畏瓷涞竭_(dá)網(wǎng)絡(luò)末端時(shí)，它們都會(huì)損失能量。但是，對于位時(shí)間基本上不長于電纜環(huán)路時(shí)間的應(yīng)用，為使反射最小化，端接至關(guān)重要。

RS-485 是一種多點(diǎn)差分總線，這意味著總線上的所有節(jié)點(diǎn)共享一個(gè)公共傳輸介質(zhì)，因此每個(gè)節(jié)點(diǎn)都放置在總線為所有現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器和終端電阻增加了一個(gè)負(fù)載。隨著節(jié)點(diǎn)總數(shù)的增加，每個(gè)驅(qū)動(dòng)程序的負(fù)載也會(huì)增加。

85通訊中一個(gè)串口可以控制多少個(gè)設(shè)備的問題是與該485網(wǎng)絡(luò)中的電氣特性和協(xié)議特性所決定的。 所謂電氣特性就是指的是要保證485網(wǎng)絡(luò)中的特征阻抗在允許的范圍內(nèi)，應(yīng)該是120歐姆左右，連接的設(shè)備越多，特征阻抗越小，所以一般在485網(wǎng)絡(luò)中一般都要加120歐姆的終端電阻。同時(shí)還要保證信號(hào)的衰減在可接受范圍內(nèi)。

為了為 RS-485 輸出驅(qū)動(dòng)器設(shè)置實(shí)用且可測量的限制，電信行業(yè)協(xié)會(huì) (TIA)/電子工業(yè)聯(lián)盟 (EIA)-485 標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)建了一個(gè)假設(shè)的“單位負(fù)載”，然后限制了可以達(dá)到的最大單位負(fù)載數(shù)量。提供給 RS-485 總線上的任何驅(qū)動(dòng)器到 32。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，驅(qū)動(dòng)器必須能夠通過兩個(gè) 120-Ω 端接電阻并聯(lián)在最多 32 個(gè)單位負(fù)載上驅(qū)動(dòng)最小 1.5 差分信號(hào)。

我們可以通過在一個(gè)總線引腳上將輸入電壓從 -7 V 掃描到 +12 V 來確定單位負(fù)載參數(shù)，同時(shí)另一個(gè)總線引腳保持接地，然后測量輸入漏電流。我們將分別測量兩個(gè)總線引腳，收發(fā)器處于通電和未通電狀態(tài)。可以想象，輸入漏電流取決于輸入電壓;因此，在計(jì)算單位負(fù)載時(shí)，公式 1 使用輸入電壓與漏電流的最壞情況比：

其中 V IN {-7 … + 12 V}。

標(biāo)準(zhǔn)中的 -7 和 +12 V 界限意味著允許驅(qū)動(dòng)器輸出和接收器之間的接地電位差 (GPD) 高達(dá) ±7 V，驅(qū)動(dòng)器的輸出電壓在 GND 和5 V。因此，-7 V 表示接收器看到相應(yīng)驅(qū)動(dòng)器引腳以 -7 V GPD 驅(qū)動(dòng)總線低電平，而 +12 V 表示接收器看到相應(yīng)驅(qū)動(dòng)器引腳以 +7 V GPD 驅(qū)動(dòng)總線高電平。

一個(gè)單位負(fù)載相當(dāng)于 +12 V 時(shí)的 1 mA 輸入漏電流。該負(fù)載代表相對于地的單端負(fù)載?？紤]單位負(fù)載的另一種簡單方法是等效于從 A 或 B 總線引腳(以及全雙工收發(fā)器的 Y 和 Z 引腳)到地的 12 kΩ 電阻。

一旦找到輸入電壓與漏電流的最大比率，我們就可以通過將該比率除以 12 kΩ 來計(jì)算等效單位負(fù)載，以單位負(fù)載的一小部分表示結(jié)果。

使用這個(gè)單位負(fù)載比，我們可以輕松計(jì)算網(wǎng)絡(luò)可以處理的任何種類的收發(fā)器的最大數(shù)量。例如，如果我們正在查看 THVD1520 RS-485 收發(fā)器，它的單位負(fù)載輸入阻抗為八分之一，我們將能夠在網(wǎng)絡(luò)上放置理論上最多 256 個(gè)節(jié)點(diǎn)。

此外，如果我們想弄清楚可以在網(wǎng)絡(luò)上放置多少個(gè)收發(fā)器，此?數(shù)據(jù)表將包含一個(gè)單位負(fù)載參數(shù)或最大輸入漏電流，可用于計(jì)算單位負(fù)載。單位負(fù)載越小，我們可以放置在網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備就越多。