RS-485协议简介

RS-485总线标准规定了总线接口的电气特性标准即对于2个逻辑状态的定义：正电平在 2V～ 6V之间，表示一个逻辑状态；负电平在-2V～-6V之间，则表示另一个逻辑状态；数字信号采用差分传输方式，能够有效减少噪声信号的干扰。但是RS-485总线标准对于通信网络中相关的应用层通信协议并没有做出明确的规定，则对于用户或者相关的开发者来说都可以建立对于自己的通信网络设备相关的所适用的高层通信协议标准-。同时由于在工业控制领域的应用RS-485总线通信网络的现场中，经常是以分散性的工业网络控制单元的数量居多并且各个工业设备之间的分布较远为主，将会导致在现场总线通信网络中存在各种各样的干扰使得整个通信网络的通信效率可靠性不高，而在整个网络中数据传输的可靠性将会直接影响着整个现场总线通信系统的可靠性，因此研究RS-485总线通信系统的通信可靠性具有现实意义。

近三十多年以来，工业控制技术的不断发展和计算机网络通信技术日益广泛的应用，亟需一种总线通信技术能够适合远距离的数字通信。电子工业协会于1983年在RS-422工业总线标准的基础之上，制订并发布了RS-485总线工业标准。RS-485工业总线标准能够有效支持多个分节点和通信距离远，并且对于信息的接收灵敏度较高等特性。在工业通信网络中，RS-485总线一般主要用于与外部各种工业设备进行信息传输和数据交换，所具备的对于噪声的有效抑制能力、高效的数据传输速率与良好的数据传输的可靠性能以及可扩展的通信电缆的长度是其他的许多工业通信标准所无法比拟的。因此，RS．485总线在诸多个领域得到了广泛的应用，比如在工业控制领域、交通的自动化控制领域和现场总线通信网络等。

典型的串行通讯标准是RS232和RS485，它们定义了电压,阻抗等，但不对软件协议给予定义，区别于RS232, RS485的特性包括：

1.RS-485的电气特性：逻辑“1”以两线间的电压差为 （2—6）V表示；逻辑“0”以两线间的电压差为-（2—6）V表示。接口信号电平比RS-232-C降低了，就不易损坏接口电路的芯片， 且该电平与TTL电平兼容，可方便与TTL 电路连接。

2. RS-485的数据最高传输速率为10Mbps 。

3. RS-485接口强，即抗噪声干扰性好。

4. RS-485接口的最大传输距离标准值为4000英尺，实际上可达 3000米(理论上的数据，在实际操作中，极限距离仅达1200米左右），另外RS-232-C接口在总线上只允许连接1个收发器，即单站能力。而RS-485接口在总线上是允许连接多达128个收发器。即具有多站能力,这样用户可以利用单一的RS-485接口方便地建立起设备网络。

因RS-485接口具有良好的抗噪声干扰性，长的传输距离和多站能力等上述优点就使其成为首选的串行接口。因为RS485接口组成的半双工网络一般只需二根连线，所以RS485接口均采用屏蔽双绞线传输。 RS485接口连接器采用DB-9的9芯插头座，与智能终端RS485接口采用DB-9（孔），与键盘连接的键盘接口RS485采用DB-9（针）。

RS-485协议收发器电路设计

RS485收发器电路设计利用SBUS多主式协议，完成了多路温度采集系统的设计。常见的串口RS-232标准因为通信距离短、速率低，所以不适于该通信系统，而RS一485标准则很好地弥补了这方面的缺陷。所以物理层的收发器设计采用了MAX485芯片，具体电路如图1所示。

Rs485收发器有2个使能端，将接收使能端接地，发送使能端由51单片机控制，所以主机空闲时一直处于接收状态，而当需要发送数据的时候使能发送端即可。另外，为了实现总线的监听，将串口接收端通过施密特触发器接至单片机的外部中断INT0，这样可通过中断来判断总线是否忙。

RS-485协议连接方式

在 RS485 通信网络中，通常会使用 485 收发器来转换 TTL 电平和 RS485 电平。节点中的串口控制器使用 RX 与 TX 信号线连接到 485 收发器上，而收发器通过差分线连接到网络总线，串口控制器与收发器之间一般使用 TTL 信号传输，收发器与总线则使用差分信号来传输。发送数据时，串口控制器的 TX 信号经过收发器转换成差分信号传输到总线上，而接收数据时，收发器把总线上的差分信号转化成 TTL 信号通过 RX 引脚传输到串口控制器中。通常在这些节点中只能有一个主机，剩下的全为从机。在总线的起止端分别加了一个 120 欧的匹配电阻。

隧道技术的实质是如何利用一种网络层的协议来传输另一种网络层的协议，其基本功能是封装和加密，主要利用隧道协议来实现。封装是构建隧道的基本手段。从隧道的两端来看，封装就是用来创建、维持和撤销一个隧道，来实现信息的隐蔽和抽象。而如果流经隧道的数据不加密，那么整个隧道就暴露在公共网络中，VPN的安全性和私有性就得不到体现。

网路隧道技术涉及了3种网络协议：网络隧道协议、隧道协议下面的承载协议和隧道协议所承载的被承载协议。如图所示

隧道协议作为VPN IP层的底层，将VPN IP分组进行安装封装；隧道协议同时作为公用IP网的一种特殊形式，将封装的VPN分组利用公网内的IP协议栈进行传输，以实现隧道内的功能。隧道协议在这个协议体系中起着承上启下的作用。

隧道协议存在多种可能的实现方式，按照工作的层次，可分为两类：一类是二层隧道协议，用于传输二层网络协议，它主要应用于构建拨号VPN（Access VPN）；另一类是三层隧道协议，用于传输三层网络协议，它主要应用于构建内部网VPN（Intranet VPN）和外联网（VPN Extranet VPN）。

隧道协议二层隧道协议

二层隧道协议指用公用网络来封装和传输二层（数据链路层）协议，此时在隧道内传输的是数据链路层的帧。工作原理如图所示

在点到点的二层链路上，最常用的二层协议是PPP协议，隧道协议实现中，首先将IP分组封装在二层的PPP协议帧中，也就是会所，先把各种网络协议封装在PPP中，再把整个数据包装入二层隧道协议中。这种双层封装方法形成的数据包在公用网络中传输。

第二层隧道协议具有简单易行的优点，但是他没的可扩展性不太好，而且提供内在的安全机制安全强度低，因此它们不支持企业和企业的外部客户以及供应商之间通信的保密性需求，不适合用来构建连接企业内部网和企业的外部客户和供应商的企业外部网VPN。

隧道协议三层隧道协议

三层隧道协议是用公用网来封装和传输三层（网路层）协议（如IP、IPX、AppleTalk等），此时在隧道内传输的是网路层的分组。三层隧道协议并非是一种很新的技术，早已出现的RFC 1701 通路路由封装协议就是一个三层隧道协议。IETF制定的IP层加密标准协议IPSec 也是一个三层速到协议，利用IPSec（ESP/AN）的隧道模式构成的VPN隧道。三层隧道协议的协议栈如图所示，

ANCP由GSMPv3（General Switch Management Protocol Version 3）协议承载，并对GSMPv3协议进行了扩充，增加了邻接关系的建立与维护体制。