Почему дифференциальная пара

RS-485 передаёт бит не уровнем относительно земли, а разностью напряжений между двумя проводами. Наведённая помеха действует на оба провода витой пары практически одинаково, поэтому в разности она взаимно вычитается. Именно это, а не «толстый кабель», даёт RS-485 устойчивость на сотнях метров в цеховых условиях.

Условие работоспособности этой схемы — приёмник должен видеть оба провода в допустимом синфазном диапазоне относительно собственной земли. Отсюда следует то, о чём чаще всего забывают: двух сигнальных проводов недостаточно, нужен ещё общий провод (или экран в этой роли), иначе потенциалы удалённых устройств разойдутся и приёмник перестанет различать уровни.

Топология: только магистраль

RS-485 — это одна линия от начала до конца, к которой устройства подключаются короткими отводами. Категорически нежелательны:

• звезда — несколько лучей от одной точки;
• кольцо;
• длинные ответвления от магистрали.

Причина одна и та же: каждое ответвление создаёт неоднородность волнового сопротивления, на которой сигнал отражается. Отражения накладываются на полезный сигнал и портят фронты. На низкой скорости и коротком кабеле нарушение топологии может годами «работать» — и перестать работать после добавления одного устройства или повышения скорости. Поэтому неправильная топология опасна именно тем, что не отказывает сразу.

Согласование

На двух физических концах магистрали устанавливается согласующий резистор номиналом порядка волнового сопротивления кабеля (для типовой витой пары — около 120 Ом). Устройства в середине линии терминаторов иметь не должны.

Нужен ли терминатор на конкретном приборе и как он включается (перемычкой, переключателем или внешним резистором) — смотрите в РЭ этого прибора.

Экран и заземление

• Экран заземляется в одной точке. Заземление с двух концов при разнице потенциалов между щитами создаёт ток по экрану — и он становится источником помехи вместо защиты от неё.
• Экран не заменяет общий провод: это разные функции.
• Сигнальную пару не следует прокладывать в одном лотке с силовыми кабелями; при неизбежном пересечении — под прямым углом.

Нагрузка на линию

Стандартный передатчик рассчитан на 32 единичные нагрузки. Приёмники со сниженной нагрузкой позволяют подключить больше устройств, но это свойство конкретной микросхемы, а не гарантия интерфейса — реальный предел для вашей линии определяется характеристиками приборов, которые на ней стоят.

Порядок проверки, когда связь нестабильна

1. Топология — одна магистраль, короткие отводы.
2. Терминаторы — ровно два, на физических концах.
3. Общий провод — есть и подключён.
4. Экран — заземлён в одной точке.
5. Полярность A/B — одинаковая у всех устройств (перепутанная пара даёт полное отсутствие связи с этим устройством при исправной линии).
6. Скорость — попробуйте снизить: если связь стабилизировалась, проблема в физике линии, а не в протоколе.