RS-485和RS-232長(zhǎng)距離電纜傳輸解決方案
武漢波仕電子公司 2014
1、為什么大家喜歡用電纜而非光纖？
一提到RS-232和RS-485串口的長(zhǎng)距離傳輸實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信，人們總是想起光纖。光纖，特別是單模光纖，確實(shí)是可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)達(dá)數(shù)十千米的長(zhǎng)距離傳輸，但是光纖比電纜的布線成本就大的太多了。考慮到布線成本以及方便性，大多數(shù)情況下用戶還是愿意用電纜來實(shí)施串口的長(zhǎng)距離通信。電纜如果斷了，很容易手工連接，而光纖的熔接就非常麻煩了，光纖的接頭都必須熔接。
由于RS-232信號(hào)不能進(jìn)行長(zhǎng)距離的通信（最遠(yuǎn)15米），常用的延長(zhǎng)RS-232距離的方法是用RS-232的光隔遠(yuǎn)程收發(fā)器或者RS-232/RS-485轉(zhuǎn)換器。RS-232光隔遠(yuǎn)程收發(fā)器能滿足RS-232在1000米左右的信號(hào)全雙工點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，而且兩端互相光電隔離。波仕電子的各種RS-232/RS-485轉(zhuǎn)換器也可以延長(zhǎng)RS-232的通信距離，其中增強(qiáng)型的485A、485C型號(hào)的轉(zhuǎn)換器最遠(yuǎn)可以延長(zhǎng)1800米。 但是這種方案還有不完美之處，那就是以雙絞線作為通信線纜介質(zhì)條件下，無(wú)法完成更遠(yuǎn)距離的通信。更遠(yuǎn)距離的通信，比如2000米以上，只能靠昂貴的光纖通信來解決這個(gè)需要，但這個(gè)方案明顯存在著布線昂貴，接口設(shè)備通常價(jià)格也比較高的問題。靠RS-485中繼器雖然也能夠繼續(xù)延長(zhǎng)RS-485的距離，缺點(diǎn)在于長(zhǎng)距離通信的野外對(duì)中繼器供電很不方便，另外中繼器也不適合多次級(jí)連。
2、應(yīng)該使用什么樣的遠(yuǎn)程驅(qū)動(dòng)器？
波仕電子根據(jù)客戶的需求，現(xiàn)在提供了一個(gè)RS-232/RS-485通用的在以電纜作為通信介質(zhì)，半雙工通信、低速率模式下，可以將RS-232或RS-485信號(hào)傳送10公里以內(nèi)的解決方案，產(chǎn)品名稱為CAN232GH的RS-232/RS-485通用的光隔超遠(yuǎn)程驅(qū)動(dòng)器。此方案不僅可以解決RS-232/RS-485點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，而且還可以組成帶有節(jié)點(diǎn)的總線制結(jié)構(gòu)，此種通信方式和通常的RS-485總線類似，在網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)掛有型號(hào)為CAN232GH的RS-232/ RS-485光隔超遠(yuǎn)程驅(qū)動(dòng)器的RS-485設(shè)備，均可與上位主控計(jì)算機(jī)以輪詢的方式通信。為保證網(wǎng)絡(luò)的安全性，CAN232GH的光隔超遠(yuǎn)程驅(qū)動(dòng)器為工業(yè)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，不僅僅是信號(hào)的光電隔離，而且電源也是DC-DC隔離轉(zhuǎn)換，并帶有抗雷擊元器件用以做突波保護(hù)。
3、為什么可以達(dá)到長(zhǎng)距離傳輸？
CAN232GH的光隔超遠(yuǎn)程驅(qū)動(dòng)器, 其核心原理就是將RS-232或是RS-485電平轉(zhuǎn)換成為CAN（Controller Area Network）總線電平，遠(yuǎn)端的CAN232GH再將CAN電平轉(zhuǎn)換成為RS-232電平或RS-485電平，從而完成了RS-232或RS-485信號(hào)的超遠(yuǎn)距離傳輸。
因?yàn)楸娝苤?，CAN總線具有突出的可靠性、實(shí)時(shí)性和靈活性。CAN總線通過CAN控制器接口芯片82C250的兩個(gè)輸出端CANH和CANL與物理總線相連，而CANH端的狀態(tài)只能是高電平或懸浮狀態(tài)，CANL端只能是低電平或懸浮狀態(tài)。這就保證不會(huì)出現(xiàn)象在RS-485網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)系統(tǒng)有錯(cuò)誤，出現(xiàn)多節(jié)點(diǎn)同時(shí)向總線發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，導(dǎo)致總線呈現(xiàn)短路，從而損壞某些節(jié)點(diǎn)的現(xiàn)象。而且CAN節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤嚴(yán)重的情況下具有自動(dòng)關(guān)閉輸出功能，以使總線上其他節(jié)點(diǎn)的操作不受影響，從而保證不會(huì)出現(xiàn)象在網(wǎng)絡(luò)中，因個(gè)別節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)問題，使得總線處于“死鎖”狀態(tài)。所以采用這種方式來解決RS-232/485超遠(yuǎn)距離的通信，不失為一種穩(wěn)定、可靠而且經(jīng)濟(jì)的解決方案。
3、使用什么樣的電纜？
雖然最常用的電纜是8芯的RJ-45以太網(wǎng)電纜，許多用戶圖方便的習(xí)慣也使用RJ-45電纜，但是我們還是推薦使用專用的串口通信電纜。專用串口電纜有2個(gè)特點(diǎn)：1、帶屏蔽層，而且接線時(shí)將屏蔽層作為GND地線。2、與以太網(wǎng)線比，不是雙絞線而是平行線，但是更加粗。因?yàn)榇谕ㄐ诺乃俾什桓?，通常只有幾十K，不比以太網(wǎng)的100M和1000M，所以不必雙絞。與以太網(wǎng)最遠(yuǎn)100米相比，串口線要傳到10Km，所以串口線必須更加粗一保證低電阻。
專用的串口通信電纜是帶屏蔽層的雙芯電纜，距離越遠(yuǎn)線徑越粗。CAN232GH隨產(chǎn)品有電纜選型手冊(cè)，對(duì)于不同的AWG規(guī)格。另外還要注意終端電阻的大小選擇，距離越遠(yuǎn)終端電阻越大。對(duì)于長(zhǎng)距離串口通信，我們強(qiáng)烈建議接地線，并且將屏蔽層作為電線。因?yàn)槌鞘械牡叵露疾剂耸须姷墓╇娋€，長(zhǎng)距離的兩地之間極可能存在較大的地電位差，可能有幾十到幾百伏，不接電線的話就容易燒壞接口。
