RS-485多机通信的组网方式

http://www.c114.com.cn ( 2008/6/4 13:31 )

本文介绍了以波仕转换器为代表的几种RS-485多机通信的组网方式：总线式、菊花链式、星形、单环冗余型。用户可以根据现场的串口设备的位置分布或者可靠性要求来选择。通信软件都是一样的，与普通的RS-485总线多机通信一样。
 
    波仕RS-232/RS-485/RS-422转换器都可将RS-232通信距离延长至1.2Km以上（9600bps时）。都可以用于PC机之间、PC机与单片机之间构成远程多机通信网络。
 
    波仕的485TC和485TA转换器外形都为DB-9/DB-9转接盒大小，其中DB-9（孔座）一端直接插在9芯RS-232插座（针座）上。PC机RS-232串行口的DB-9芯连接器引脚分配如下：2-RXD(收),3-TXD(发),5–GND(地)。 产品均无需任何初始化设置！只用到RXD（收）、TXD（发）、GND（地）信号，加上独有的内部零延时自动收发转换技术，确保适合所有软件！
RS-485为半双工通信方式。RS-422为全双工方式。485TC为全双工半双工通用型（图1）。485TA为半双工型（图2）。均内置600W抗雷击浪涌保护器。

图1   波仕485TC
  

图2  波仕485TA

一、  典型的RS-485总线式通信方式

最典型的RS-485多机通信就是总线式的通信（图3）：所有RS-485节点全部挂在一对RS-485总线上。实际上还有一根GND地线。注意RS-485总线不能够开叉、但是可以转弯。

图3  典型的RS-485半双工多机通信

RS-422是全双工通信方式，也就是说发送（Y、Z）与接收（A、B）是分开的，所以能够同时收发。RS-422有时也称为“全双工的RS-485”，或者“RS-485的全双工方式”。总线式的全双工多机通信图如图4。注意不是所有的RS-422都支持全双工多机通信的。波仕的485C系列转换器是少有的能够支持全双工多机通信的、而且全双工半双工通用的转换器。

图4  典型的全双工多机通信图

二、  菊花链式的多机通信方式

这种菊花链式的多机通信方式（图5）比较少见，但是却有其独特的优势、也有其缺点。每个节点必须是全双工的，每个节点只能够接收上一个节点发送的数据、只能够向下一个节点发送数据。如果要跨过一个节点传输数据，必须通过下一个节点转发。如果有2个节点同时发送，菊花链式的网络并不会锁死。这一点优于总线式的网络。

图5  菊花链式的多机通信方式

三、  星形RS-485多机通信方式

要实现RS-485的星形组网（如图6），必须采用RS-485的集线器（HUB）。波仕的RS-485光隔1拖4口HUB（型号HUB4485G）用于组成RS-485星形网。HUB4485G还实现RS-485的上、下位机之间的光电隔离。

HUB4485G有1个上位机RS-485口和4个下位机RS-485口。 HUB4485G的下位机侧的4个RS-485口可以分别接4路RS-485总线。

当4路下位机RS-485总线中有一个、二个甚至三个RS-485短路或者烧坏时，HUB4485G的上位机RS-485仍然可以与剩余的正常的RS-485总线通信。使用HUB4485G组网后，保证某一路或多路RS-485总线损坏后不影响其它总线的正常通信！

图6

波仕还有1拖8路的RS-485集线器（HUB8485G）。HUB8485G的上位机可以是RS-485，也可以是RS-232，所以HUB8485G可以直接从PC机的RS-232口分出8路RS-485。

三、  单环自愈RS-485多机通信方式

单环自愈的RS-485组网方式是由波仕电子在世界上首次提出。单环自愈的RS-485网大大增加了RS-485总线的通信可靠性。解决了RS-485总线断线、接线接头不牢等导致RS-485通信中断的问题。

波仕的485D是一种具有单环自愈功能的1路RS-232到2路RS-485的转换器。RS-485总线可以是直线或者曲线，但是不能绕成为环形。有了波仕485D转换器将1路RS-232转换成为2路RS-485的转换功能后，RS-485的2路输出开叉成了2路并在远端闭合。这就是单环自愈的RS-485组网。如图7所示。图中虽然有两根RS-485信号线（红线A和兰线B），但是它们实际上都是一个环路的RS-485信号，所以称为单环。自愈的特性表现为：当RS-485信号线有断线时，比如图中的红线A和兰线B中有一根断开甚至两根都断开时，任何一个下位机的RS-485的信号A仍然可以从没有断开部分的红线连接到485D的A1或者A2、任何一个下位机的RS-485的信号B仍然可以从没有断开部分的兰线连接到485D的B1或者B2。波仕的另外一款产品BM2485A也具有单环自愈的RS-485组网功能。