什麼是 RS485?
RS485，又稱為TIA-485(-A)或EIA-485，是用於串列通訊系統驅動器和接收器的電氣特性標準。
根據維基百科的解釋：
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）聯合發佈的標準。實現此標準的數位通訊網可以在有電子雜訊的環境下進行長距離有效率的通訊。在線性多點總線的組態下，可以在一個網路上有多個接收器。因此適用在工業環境中。
RS485 使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。
RS485 僅僅規定了接受端和發送端的電氣特性。它沒有規定或推薦任何數據協議。RS485 使用差動雙絞線提供高速的數據通信速率(10m時35Mbit/s；1200m時100kbit/s)。 [1]
因此，RS485 起說是種沒有指定或推薦任何傳輸協議，僅指定發生器和接收器的電氣特性的硬體架構，RS485 可藉由電路所產生的高低電壓作為二進制的0跟1 (開跟關) 的信號傳輸，並可在有電子雜訊的環境下進行長距離有效率的通訊。
｜二進制的0跟1的信號傳輸示意圖
一般來說，使用RS485的裝置，可利用Modbus、ASCII 等通訊協定來與中央控制系統溝通，例如，LORRIC 的蹼輪式流量計，以Modbus為基礎來定義各種訊號傳輸，以RS485來傳輸訊號，與客戶的中央控制系統串連，藉由中控系統的相關程式與設定，而能讀取相關流量計量資料。
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RS485 實現了一條配線串接多部設備的配線方式
｜以RS485串接多台設備示意圖
RS485是一種可以一條雙絞腳線配線，串接起很多裝置，以進行數據交換的方式，其接線方式包括兩線半雙工和四線全雙工兩種。四線全雙工目前較不常見，兩線半雙工為目前主流配線。
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- 兩線半雙工
兩線半雙工系統，可允許兩台裝置間雙的雙資料傳輸，但不能同時進行，也就是說，A B 兩台裝置，一段時間內，只運許 A 將資料傳向 B，結束後，才能進行 B 對 A 的資料傳輸。
下圖是一個常見的RS-485電路示意圖
｜RS-485電路示意圖
該電路展示了兩線製接線方式的基本連接方式。在兩線製接線方式中，所有節點共享同一對通信線，其中一條線（A線）用於傳輸正向數據，另一條線（B線）用於傳輸反向數據。這種差分信號的傳輸方式可以有效地減少干擾，提高通信的可靠性。 [2]
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- 拓撲結構
拓樸有以下分類
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名稱
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示意圖
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簡介
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總線型拓撲
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它是將網絡中的各個節點設備用一根總線掛接起來，來實現裝置串聯網路的功能。
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樹型拓撲
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一種類似於總線拓撲的區域網路拓撲。樹型網絡可以包含分支，每個分支又可包含多個結點。
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星型拓撲
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星型拓撲結構中，網路中的各節點通過點到點的方式連接到中央節點，由中央節點向目的節點傳送信息。中央節點執行集中式通信控制使中央節點相當複雜，負擔比其他節點來得重許多。在星型網中任何兩個節點要進行通信都必須經過中央節點控制。
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環型拓撲
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環型拓撲是以公共電纜組成一個封閉的環，各節點直接連到環上，訊息沿着環按一定方向從一個節點傳送到另一個節點。
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菊花鍊拓撲
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菊花鏈拓樸將各個設備按照順序連接在一條線上，形成一個環形結構。這種結構使得數據在各個設備之間能夠高效地傳輸，同時減少了信號失真的風險。
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在眾多的拓樸結構中，RS-485的最佳選擇是菊花鏈拓樸 (Daisy) ，因為這種拓撲方式對信號的完整性影響最小。 菊花鏈拓樸的特點是將各個設備按照順序連接在一條線上，形成一個環形結構。這種結構使得數據在各個設備之間能夠高效地傳輸，同時減少了信號失真的風險。但是需要注意的是，隨著線長度增加，信號在通信線路上的傳輸會出現失真現象，進而降低最大可傳輸的數據速率。 [3]
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- RS485的相關配線建議
- 一般建議使用帶屏敝 24awg 雙絞線，以串接方式連線每台設備，不要使用環狀或放射狀線路。
- 連線長時，請在 master 及線路最遠端使用終端電阻，終端電阻業界常使用 120Ω，實際數值請參照線材規格計算。
- 如果訊號不穩，請在線路上選擇一點使用偏壓電阻。
- 使用在 RS485 通訊，盡量使用短線長，降低雜訊干擾。並將隔離網與主要通訊線屏敝相連後接地。
- 在訊號干擾多的地方，軟體可能需要多次詢問才能得到回應，請在通訊程式內建立多次詢問機制，以區別訊號干擾與設備異常離線兩種情形。 [4]
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RS485的應用範例
｜LORRIC 蹼輪式流量計於興森半導體中央加藥與配藥系統的應用實景
中國興森半導體之中央加藥與配藥系統，系統配置為中央儲藥槽加上每個製程端的配藥系統，以閥箱來掌控化學藥劑的供給量。每組閥箱內安裝一組LORRIC蹼輪式流量計用以來計算藥劑流量，流量計透過 RS485 將流量資訊即時回饋給中央控制系統，在藥劑每次的供給量到達指定量時停止供藥，在如此系統中，RS485扮演了一個重要的橋樑角色，建立了中央控制系統與各閥箱間的流量資訊溝通。
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參考資料
1. ⌃ EIA-485 - Wikipedia (2023-06-16)
2. ⌃ 雙工-Wikipedia (2023-06-16)
3. ⌃ RS485 vs Ethernet: Which One is Most Used in Industry? (2023-06-16)
4. ⌃ LORRIC 蹼輪式流量計說明書-電機安裝-配線建議 (2023-06-16)