傳統(tǒng)的RS-485系統(tǒng)為什么至少使用四根電線同時(shí)傳輸信號(hào)和電源？

當(dāng)我撰寫這篇文章的時(shí)候，德州正值炎熱的夏天，氣溫高達(dá)95華氏度（32攝氏度）。但因?yàn)榭照{(diào)的緣故，我感到非常舒適。有時(shí)候，這就像一個(gè)現(xiàn)代奇跡，只要輕輕一按恒溫控制器上的按鈕，整個(gè)房間就會(huì)在不知不覺間迅速變得氣候宜人。與此同時(shí)，空調(diào)外機(jī)卻自始至終都在工作，然而它離控制器很遠(yuǎn)，在屋內(nèi)完全聽不到機(jī)器運(yùn)行的聲音。這種可靠的遠(yuǎn)距離連接就如同魔法一般看起來(lái)很神奇，尤其是當(dāng)氣溫達(dá)到一天中最高時(shí)。這種“神奇的魔法”主要得益于一種相對(duì)常見的通信標(biāo)準(zhǔn)RS-485。

RS-485是一種差分信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)，除了住宅環(huán)境之外，其在商用暖通空調(diào)（HVAC）系統(tǒng)、工廠自動(dòng)化、電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施、電器和電機(jī)驅(qū)動(dòng)工業(yè)設(shè)計(jì)中也很常見。這些應(yīng)用有時(shí)需要在同一根電纜上的主節(jié)點(diǎn)和遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)之間遠(yuǎn)距離傳輸RS-485信號(hào)和電源。傳統(tǒng)的RS-485系統(tǒng)至少使用四根電線同時(shí)傳輸信號(hào)和電源：兩根電線用于差分RS-485信號(hào)，兩根電線用于電源和接地。這些長(zhǎng)電纜的重量和成本會(huì)增加系統(tǒng)復(fù)雜性和安裝成本。由于使用多根電線，如果連接不正確，也有導(dǎo)致系統(tǒng)故障的風(fēng)險(xiǎn)，這進(jìn)一步增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性。

幸運(yùn)的是，在設(shè)計(jì)RS-485接口時(shí)，四線解決方案不再是唯一的選擇。帶有開關(guān)鍵控（OOK）調(diào)制功能的RS-485收發(fā)器（如THVD8000）可實(shí)現(xiàn)電力線通信，最終將電線數(shù)量從4根減少到2根，同時(shí)提高了系統(tǒng)性能并降低了總成本。THVD8000通過集成調(diào)制和解調(diào)電路以及總線I/O保護(hù)，通過IEC ESD 61000-4-2接觸放電和IEC 61000-4-4快速瞬態(tài)突發(fā)測(cè)試，實(shí)現(xiàn)了這些優(yōu)勢(shì)。

通過集成調(diào)制和解調(diào)電路，THVD8000可增加正在傳輸?shù)幕鶐?shù)據(jù)的頻率含量。這樣就可以更容易地實(shí)現(xiàn)直流和交流耦合以及與標(biāo)準(zhǔn)通用異步接收器-發(fā)射器（通常用于RS-485）的系統(tǒng)側(cè)接口，無(wú)需任何特殊編碼，這在低數(shù)據(jù)速率應(yīng)用中非常有用。通過對(duì)RS-485信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，如圖1所示，這些器件使系統(tǒng)能夠通過電力線傳輸調(diào)制信號(hào)，因此只需要一對(duì)導(dǎo)線。通過選擇寬載波頻率范圍，通信距離可以實(shí)現(xiàn)1km甚至更長(zhǎng)。這種升級(jí)的方法對(duì)直流電和交流電都很有效，無(wú)需在微控制器中進(jìn)行特殊編碼。

圖1：使用THVD8000通過電力線進(jìn)行RS-485通信

OOK調(diào)制可以對(duì)載波頻率的低電平輸入信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，如圖2所示。

圖2：OOK調(diào)制

由于信號(hào)由振幅檢測(cè)，所以O(shè)OK調(diào)制工作在不分極性模式下工作，如圖3所示。交換RS-485的A和B輸入/輸出（I/O）端口不會(huì)影響通信，且不分極性模式不需要手動(dòng)或軟件設(shè)置。此功能大大簡(jiǎn)化了安裝過程，并消除了錯(cuò)誤連接A和B輸入/輸出口連接錯(cuò)誤而影響系統(tǒng)性能的風(fēng)險(xiǎn)。

圖3：THVD8000不分極性模式

下次當(dāng)您享受空調(diào)所帶來(lái)的舒適時(shí)，記住您的RS-485收發(fā)器正在努力工作，它通過向控制單元發(fā)送命令來(lái)讓您保持涼爽。有了像THVD8000這樣的雙線制解決方案，這些通信就可以進(jìn)一步簡(jiǎn)化，并且降低系統(tǒng)成本。
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