Profibus总线终端电阻的缘故探究与can总线工作原理的类比

很多人都熟知Profibus总线两端必须连接终端电阻，但若要深入了解其背后的原因，可能并不为人所知。今天，我们就来探讨一下Profibus总线中终端电阻的重要性。

下图展示了Profibus总线的SUB-D9针连接器，其中左侧红色部分是开关控制终端电阻；下方是用于连接到网络中的电缆，每条电缆均包含A、B两根数据线；右侧是9针插头，用以连接CPU或分布式模块。

当开关打开（设置为ON状态）时，终端电阻被接入到Profibus总线上，导致出站信号被断开。值得注意的是，虽然称作“终端電阻”，实际上它包含三个不同的电子元件。

为了更好地理解这个概念，让我们先查看一下标准Profibus 9针D型连结器的针脚定义，如下图所示：

标准屏蔽双绞网路由其中含有绿色（A）的和粉色的（B）两根数据导体，它们分别与九针连结器上的8和3号针脚相连；6号针脚是正极（+5V），5号则是参考地（0V）。此外，还包括220欧姆、390欧姆和另一个390欧姆的内建回拉和降拉電阻。在这样的情况下，上拉電阻通过VP (+5V) 连接至6号针脚，而降拉電阻则通过GND (0V) 与5号needle相連。而終端電阻則通過開關與兩個其他之間連接。

當開啟總線連結器上的終端電壓開關後，即設為ON狀態時，會將220歐姆終端電壓與 Profibus 的 A 和 B 兩條數據線聯繫起來，如圖所示：

現在我們已經了解到在 Profibus 總線連結器開啟終點對應開關後，其總線回路中便會有220歐姆終點對應及上升及降落對應電子元件。現在我們想知道為何需要這些終點對應？如果沒有使用，這樣又會怎麼樣？

答案簡單：因為未使用這些元素可能導致通訊纜中的信號反射，而這些元素可以消除通訊纜中的信號反射。此現象可歸咎於兩種情況：不連續抗力以及抗力不匹配。

"不連續抗力" 指的是在數據導體傳輸完成時，在末尾突然遇見較小或較大的抗力，比如短路或斷路。在這種區域內傳輸訊息將引發反射，並且用一個與網絡特性抗力的相同大小來確保導體末尾帶來無干擾。而由于信息傳輸是一種雙向進行，所以每個末尾都必須安裝一個相關抵抗物品。

另外一項原因叫做 "非匹配防護" 信號在傳送過程中要求負載機構(即設備) 的抵抗等於轉運網絡抵觸，如果不是那麼就是引發反射，這種反射主要表現在空閒時間中，在通信網絡處於無活動狀態時，就會產生一些意義性的數據。在 Profibis 網絡環境中，上升逆位及降落逆位作為最後抵觸補充，可以確保當沒有任何資料正在傳送時，那兩根數據導體之間的動差趨向于一個固定的值，以避免干擾資料。

以下是一張帶有最後抵觸物品加裝后 Profibis 总带拓扑结构圖：

在同一物理网段内部，一定要确保网络首尾两个点都安装了最后对应物品否则可能导致通信失败。这意味着如果一个设备出现问题，将会影响整个网络。为了预防这种情况，有源最后对应物品提供了一种解决方案，这需要单独供给功率并安装在网段两边保证无论哪个设备出现问题，都不会影响整个网络的一致性。此外还有西门子提供了一种源自最后对应产品图片如下：

因此，当我们想要实现可靠且高效的数据传输时，我们必须确保我们的系统设计符合这些规则，并且正确安装必要的心智材料以保持稳定运行。