幾乎所有做過安防系統工程安裝調試的技術人員對RS-485串型總線都不會陌生，基本上絕大多數的攝像機云臺、鏡頭控制都是通過RS-485總線完成控制的，采用RS-485通信方式具有布線成本低、施工調試方便等顯著優點。

    RS-232、RS-422、RS-485都是串行數據接口標準，由電子工業協會(EIA)制訂并發布。RS-232于1962年發布，最初命名為EIA-232-E，作為一項工業標準來保證不同廠家產品之間的兼容。RS-422由RS-232發展而來，主要為彌補RS-232之不足而提出。為改進RS-232通信距離短、速率低的缺點，RS-422定義了一種平衡通信接口，將傳輸速率提高到10Mb/s，傳輸距離延長到4000英尺(速率低于100kb/s時),并允許在一條平衡總線上連接最多10個接收器。RS-422是一種單機發送、多機接收的單向、平衡傳輸規范,被命名為TIA/EIA-422-A標準。為擴展應用范圍，EIA于1983年在RS-422基礎上制定了RS-485標準，增加了多點、雙向通信能力，允許多個發送器連接到同一條總線上，同時增加了發送器的驅動能力和沖突保護特性，擴展了總線共模范圍，后命名為TIA/EIA-485-A標準。由于EIA提出的建議標準都是以“RS”作為前綴，所以習慣將上述標準以RS作前綴稱謂。

    RS-485標準只對接口的電氣特性做出規定，不涉及接插件、電纜或協議，在此基礎上用戶可以建立自己的高層通信協議。因此對于在安防的應用，許多廠家都建立了一套高層通信協議，一般作為私有協議或公開使用。國內的安防設備廠家大多采用標準RS-485串行通信協議方式，國外廠家大多采用曼切斯特(Manchester)編/解碼協議方式通信。

    1、RS-485電氣規定

    RS-485一般采用兩線平衡差分信號傳輸，兩條通信線上的信號極性正好相反。通常安防工程中采用的傳輸介質是雙絞線。采用雙絞線傳輸可以有效減少高速率長距離傳輸數字信號時常見的輻射電磁干擾(radiated EMI)和接收電磁干擾(received EMI)。RS-485與RS-422一樣，其最大傳輸距離約為1219米，最大傳輸速率為10Mb/s。平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能使用規定最長的電纜長度。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般100米長雙絞線最大傳輸速率僅為1Mb/s。

    輻射電磁干擾：數字信號傳輸時的上升沿和下降沿處集中了信號的高頻分量，這些高頻分量在長線傳輸時會產生較強的輻射電磁干擾。使用雙絞線時，兩條線上的輻射幅度相等，極性相反，凈輻射為零。

    接收電磁干擾：傳輸電纜同時相當于接收天線，會接收到空間的雜散信號(噪聲)，會對有用的485通信信號造成干擾。雙絞線防止了平衡傳輸時的電磁輻射，也就減少了接收電磁干擾的可能。同時雙絞線上接收的噪聲幾乎是一樣的(這種噪聲叫共模噪聲)。RS-485接收器只尋找兩條線上形狀相同極性相反的信號。因此噪聲信號不會被接收。

    2、RS-485總線匹配電阻

    RS-485總線方式采用一條雙絞線電纜作總線，將各個節點串接起來，從總線到每個節點的引出線長度應盡量短，以便使引出線中的反射信號對總線信號的影響最低。網絡連接盡管不正確，在短距離、低速率仍可能正常工作，但隨著通信距離的延長或通信速率的提高，其不良影響會越來越嚴重，主要原因是信號在各支路末端反射后與原信號疊加，會造成信號質量下降。

    因此，一般在RS-485總線電纜的開始和末端都需要并接終接電阻，一般在300米以下短距離傳輸時可不需終接電阻終接電阻阻值一般為120Ω。這種匹配方法簡單有效，但有一個缺點，匹配電阻要消耗較大功率，對于功耗限制比較嚴格的系統不太適合。采用RC匹配(電阻、電容匹配)、二極管匹配等方法通過節能和削弱反射信號，可解決由于功率消耗導致的信號弱現象。

    3、RS-485總線接地問題

    電子系統的接地非常重要、不容被忽視。RS-485總線接地系統不合理會影響整個網絡的穩定性，尤其是在工作環境比較惡劣和傳輸距離較遠的情況下，對于接地的要求更為嚴格，否則接口損壞率較高。很多實際的應用中，連接RS-485通信鏈路時只是簡單地用一對雙絞線將各個接口的“A”、“B”端連接起來。而忽略了信號地的連接，這種連接方法在許多場合是能正常工作的，但卻埋下了很大的問題隱患，會帶來共模干擾問題、電磁干擾(EMI)問題。

    1)共模干擾問題： RS-485接口均采用差分方式傳輸信號方式，并不需要相對于某個參照點來檢測信號，系統只需檢測兩線之間的電位差就可以了。但人們往往忽視了收發器有一定的共模電壓范圍，RS-485收發器共模電壓范圍為-7～+12V，當網絡線路中共模電壓超出此范圍時就會影響通信的穩定可靠，甚至損壞接口。地電位差可能會有很大幅度，并可能伴有強干擾信號，致使接收器共模輸入電壓超出正常范圍，并在傳輸線路上產生干擾電流，輕則影響正常通信，重則損壞通信接口電路。

    2)電磁干擾(EMI)問題：發送驅動器輸出信號中的共模部分需要一個返回通路，如沒有一個低阻的返回通道(信號地)，就會以輻射的形式返回源端，整個總線就會像一個巨大的天線向外輻射電磁波。

    由于上述原因，RS-422、RS-485盡管采用差分平衡傳輸方式，但對整個RS-422或RS-485網絡，必須有一條低阻的信號地。通過信號地將兩個接口的工作地連接起來，使共模干擾電壓被短路。這條信號地可以是額外的一條線(非屏蔽雙絞線)，或者是屏蔽雙絞線的屏蔽層。

    4、RS-485總線瞬態保護

    信號接地措施，針對低頻率的共模干擾有保護作用，對于頻率很高的瞬態干擾就無能為力了。由于傳輸線對高頻信號相當于電感，因此對于高頻瞬態干擾，接地線實際等同于開路。這樣的瞬態干擾雖然持續時間短暫，但可能會有成百上千伏的電壓。 實際應用環境下還是存在高頻瞬態干擾的可能。一般在切換大功率感性負載如變壓器、繼電器等或閃電過程中都會產生幅度很高的瞬態干擾，如果不加以適當防護就會損壞RS-485通信接口。對于這種瞬態干擾可以采用隔離或旁路的方法加以防護。主要有隔離保護、旁路保護等方法可以實現有效的瞬態保護。

    1)隔離保護方法。這種方案實際上將瞬態高壓轉移到隔離接口中的電隔離層上，由于隔離層的高絕緣電阻，不會產生損害性的浪涌電流，起到保護接口的作用。通常采用高頻變壓器、光耦等元件實現接口的電氣隔離。

    2)旁路保護方法。這種方案利用瞬態抑制元件(如TVS、MOV、氣體放電管等)將危害性的瞬態能量旁路到大地，優點是成本較低，缺點是保護能力有限，只能保護一定能量以內的瞬態干擾，持續時間不能很長，而且需要有一條良好的連接大地的通道，實現起來比較困難。實際應用中是將上述兩種方案結合起來靈活加以運用。

    5、RS-485總線安防應用總結

    在很多實際安防工程應用中，由于總線結構不合理導致匹配阻抗問題，引起很多終端設備無法通訊，例如：在同一個RS-485總線上的部分攝像機不可控。針對典型安防工程中出現的一些情況，給出以下建議：

    1)RS-485總線結構盡可能采用類菊花鏈型串接，如果是星型結構要采用RS485Hub來匯聚;

    2)在總線的起始端和末端要添加120Ω匹配電阻，降低信號反射干擾;

    3)要選用帶RS485瞬態保護電路的安防設備，降低設備故障的概率;

    4)采用屏蔽雙絞線的屏蔽層作為地線，或者額外敷設一條地線來達到系統信號地共地。