基本介紹
- 中文名：EIA-485
- 外文名：EIA-485
簡介,標準的範圍及定義,Master-slave架構,全雙工的套用,用途,通信協定,信號,共模,
簡介
EIA-485（過去叫做RS-485或者RS485）是隸屬於OSI模型物理層的電氣特性規定為2線、半雙工、平衡傳輸線多點通信的標準。是由電信行業協會（TIA）及電子工業聯盟（EIA）聯合發布的標準。實現此標準的數字通信網可以在有電子噪聲的環境下進行長距離有效率的通信。線上性多點匯流排的配置下，可以在一個網路上有多個接收器。因此適用在工業環境中。
EIA一開始將RS（Recommended Standard）做為標準的前綴，不過後來為了便於識別標準的來源，已將RS改為EIA/TIA。電子工業聯盟（EIA）已結束運作，此標準目前是電信行業協會（TIA）維護，名稱為TIA-485，但工程師及套用指南仍繼續用RS-485來稱呼此一協定。
EIA-485的電氣特性和RS-232不大一樣。用纜線兩端的電壓差值來表示傳遞信號，不同的電壓差分別標識為邏輯1及邏輯0。兩端的電壓差最小為0.2V以上時有效，任何不大於12V或者不小於－7V的差值對接受端都被認為是正確的。
EIA-485僅僅規定了接受端和傳送端的電氣特性。它沒有規定或推薦任何數據協定。EIA-485可以套用於配置便宜的區域網和採用單機傳送，多機接受通信連結，使用和EIA-422類似的差動雙絞線。它提供高速的數據通信速率（10m時35Mbit/s；1200m時100kbit/s）。有一個有關EIA-485的經驗法則，是比特率乘以線長（單位為米）的乘積無法超過10，因此50 m的線上速度不會超過2 Mbit/s，在特定條件下，其數據通信速率可以到64Mbit/s.。
EIA-485和EIA-422一樣使用雙絞線進行高電壓差分平衡傳輸，它可以進行大面積長距離傳輸（超過4000英尺，1200米）。和EIA-422相對照的是，EIA-422採用不可轉換的單傳送端，EIA-485的傳送端需要設定為傳送模式，這使得EIA-485可以使用雙線模式實現真正的多點雙向通信。
EIA-485推薦使用在點對點網路中，線型、匯流排型，不能是星型、環型網路。假如必須要使用星型網路，可以配合特殊的RS-485 star/hub中繼器，可以在多個網路中雙向的監聽數據，並且將數據再傳送到其他的網路上。
理想情況下EIA-485需要2個終接電阻，其阻值要求等於傳輸電纜的特性阻抗（一般而言，雙絞線會是120ohms）。沒有特性阻抗的話，當所有的設備都靜止或者沒有能量的時候就會產生噪聲，而且線移需要雙端的電壓差。沒有終接電阻的話，會使得較快速的傳送端產生多個數據信號的邊緣，這其中的一些是不正確的。之所以不能使用星型或者環型的拓撲結構是由於這些結構有不必要的反映，過低或者過高的終接電阻可以產生電磁干擾（EMI）。有時在一組網路線上。會加上上拉及接地電阻（偏置電阻），若通信線上沒有任何設備時，上面的數據可以有失效安全的機制。這樣可以讓網路線上有固定的偏置電壓，節點較不容易在沒有任何節點傳送數據時，將線上的噪聲解讀成實際的數據。若沒有偏置電阻，通信線處於浮接的狀態，在所有節點都未傳送數據或未供電時，最容易受到噪聲的影響。
標準的範圍及定義
EIA-485隻規範了信號發生器及接收器的電氣特性，只建議了物理層，沒有指定或是建議任何的通信協定。EIA-485網路上的通信協定是由其他的標準來定義的。標準的前言建議參考「電信系統公告TSB-89」（The Telecommunications Systems Bulletin TSB-89），其中有包括數據傳輸速度、線路長度、短線長度及配置在內的套用指南。
EIA-485標準的的第四章定義了發生器（傳送器或驅動器）、接收器、收發器和系統的電氣特性。這些特性包括：單位負載（unit load）的定義、電壓範圍、開路電壓、閾值和瞬態容差。其中也定義了三個發生器的信號線："A"、"B"及"C"。"A"和"B"是用來傳輸數據，"C"是參考電壓。這一章也用A和B信號線的極性來定義邏輯狀態1（off）和0（on），若A電壓比B要低（A-, B+），其狀態為1，若反過來（A+, B-），其狀態為0，不過標準中沒有定義這兩個狀態的邏輯功能。
Master-slave架構
若在Master-slave網路架構中，會有一台設備做為master，啟動所有網路活動，多半會由這一台來提供EIA-485的偏置電路，其他slave設備就不需偏置電路。在此配置下，master設備一般會在EIA-485網路中的中間點，而由網路最末端的兩台slave提供終接電阻。master也可以在網路的最末端，本身提供終接電阻，但這是不好的網路拓撲，因為master若在網路的中間，在運作上是最理想的，可以讓信號強度最大，也可以提升線長及通信速度。若在多個設備加上偏置電路可能會違反EIA-485的規範，使得通信誤動作。
全雙工的套用
EIA-485類似EIA-422，可以透過用四條線達到全雙工。不過因為EIA-485是多點的規範，在許多應中並不需要用到全雙工。EIA-485和EIA-422在有一定限制的情形下可以互操作。
EIA-485和其他通信格式之間有轉換器可以轉換，讓個人計算機可以和遠程的設備通信。利用「中繼器」及「多中繼器」可以架構很大的EIA-485網路。TIA/EIA-485-A的套用指南TSB-89A中有一張圖上面寫「星型配置，不建議使用」。利用EIA-485的「多中繼器」可以用進行類似多點連結的星型配置，類似Ethernet的Hub/Star配置（距離更長）。（利用多中繼器的）Hub/Star系統可以建構非常好維護的系統，不會違反任何EIA-485規範中的內容。中繼器可以用來延伸網路的長度，或是增加上面的設備數量。
用途
EIA-485使用在大型音頻系統中，可以在音樂廳和劇院見到這種設備，可以使用普通的計算機來運行一些特殊的軟體實現遠距離音頻設備的控制。EIA-485通過XLR標準的線纜連線的設備大量的用於麥克風上，從而實現舞台和控制台之間的連線而不需要預設線路。在劇場及演出場所也會用EIA-485網路上的DMX512通信協定來控制燈光及其他系統。
在樓宇自動化中會使用EIA-485作簡單的網路套用，其支持長線的特性可以連線遠距的設備。EIA-485可以控制視頻監控系統，連線安全控制系統及設備（例如大門的門禁刷卡機）。
EIA-485也用在鐵道模型，車站和鐵道內部的通信是用Digital Command Control通信協定。車站和外部的界面一般會是EIA-485，可能是由手持的控制器傳送，或是由網路/個人計算機控制。使用的連線器會是8P8C / RJ45。
通信協定
EIA-485隻是電氣信號接口，本身不是通信協定，有許多通信協定使用EIA-485準位的電氣信號，但EIA-485規格書本身沒有提到通信速度、格式以及數據傳輸的通信協定。若二台不同廠商的設備都使用EIA-485，即使是類似性質的設備，若只有電氣信號接口相同，不保證互操作性。
EIA-485上最常使用的協定都是屬於異步串列通信，不過也有其他的通信，例如簡易感測器接口協定（SSI）。
信號
EIA-485差動信號包括以下二個信號：
- A，也稱為非反向（non-inverting）信號（不過也存在其他定義，見如下說明）
- B，也稱為反向（inverting）信號
也可能會有第三個信號（TIA標準（ANSI/TIA/EIA-485-A, page 15, A.4.1）為了平衡線路可以正常動作，要求在所有的平衡線路上有一個共同common return path）：
- SC，也稱為G或是參考（reference）信號（見如下說明）'
RS-485標準中提到：
- 若是MARK（邏輯1），端子A的信號會比端子B的信號要低。
- 若是SPACE（邏輯0），端子A的信號會比端子B的信號要高。
不同的IC使用的信號標示方式不同，不過EIA的標準中只使用A和B的名稱。數據為1時，信號B會比信號A要高。不過因為標準其中也提到信號A是“非反向信號”，信號B是“反向信號”，因此信號A、B的定義就更容易混淆了。許多組件製造商（錯誤的）依循了這個A/B的命名原則，包括以下廠商：
上述製造商組件的標示方式都不匹配“若是MARK（邏輯1），端子A的信號會比端子B的信號要低”的說明，但這些組件彼此定義是兼容一致的，而且實際上許多設備使用這些組件，因此在使用A/B的命名方式時，需非常小心。
有一種常用的de facto命名方式是：
- TX+/RX+ 或 D+ 來代替 B（信號1時為高電位）
- TX-/RX- 或 D- 來代替 A（信號1時為低電位）
在Modbus、BACnet及Profibus通信協定中，A/B的標示會以A為negative green線，B是positive red線，像D-sub接頭以及M12圓型接頭的定義一樣，在Profibus指南中也有類似的說明。
EIA-485沒有定義連線器或是引出線。電路可以用鎖線端子、D-sub接器或是其他的連線器來進行配線。
EIA-485標準本身沒有提到纜線的禁止，不過有建議一些將線路參考地點和設備外殼的地點互連的作法。
共模
除了A和B兩個端子外，EIA標準還有提到第三個端子，稱為SC，是信號的參考點。此一端子可以限制接收器輸入端收到的共模信號，收發器會用這個信號做為基準值，來量測端子A和端子B旳電壓。
允許的共模電壓是在-7V至+12V的範圍內，也就是0-5V的信號準位，再往外延伸+/-7V。若共模電壓未在此範圍內，好的話只會造成信號的不完整，壞的話會造成設備的損壞。不過SC的接線也需要額外的考量，尤其是長線套用的情形，長的SC線路無法達到讓不同設備SC端子連在一起的原始目的，因此最好在SC線路上加上一些限流的設備。建築物中的接地線，電壓變化其實不大，但因為其阻抗很小，因此可能會產生災難性的大電流，甚至大到會讓接地線、電路板銅箔熔化，並且破壞收發器設備。
