RS485總線(xiàn)制維修常見(jiàn)故障處理

提高RS-485總線(xiàn)可靠性的幾種方法及常見(jiàn)故障處理
在MCU之間中長(cháng)距離通信的諸多方案中、RS-485因硬件設計簡(jiǎn)單、控制方便、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)廣泛應用于工廠(chǎng)自動(dòng)化、工業(yè)控制、小區監控、水利自動(dòng)報測等領(lǐng)域、但RS-485總線(xiàn)在抗干擾、自適應、通信效率等方面仍存在缺陷、一些細節的處理不當常會(huì )導致通信失敗甚至系統癱瘓等故障、因此提高RS-485總線(xiàn)的運行可*性至關(guān)重要、

1 RS-485接口電路的硬件設計
1）總線(xiàn)匹配、總線(xiàn)匹配有兩種方法、一種是加匹配電阻、位于總線(xiàn)兩端的差分端口VA與VB之間應跨接120Ω匹配電阻、以減少由于不匹配而引起的反射、吸收噪聲、有效地抑制了噪聲干擾、但匹配電阻要消耗較大電流、不適用于功耗限制嚴格的系統、　
另外一種比較省電的匹配方案是RC 匹配利用一只電容C 隔斷直流成分、可以節省大部分功率、但電容C的取值是個(gè)難點(diǎn)、需要在功耗和匹配質(zhì)量間進(jìn)行折衷、除上述兩種外還有一種采用二極管的匹配方案、這種方案雖未實(shí)現真正的匹配、但它利用二極管的鉗位作用、迅速削弱反射信號達到改善信號質(zhì)量的目的、節能效果顯著(zhù)、

2） RO及DI端配置上拉電阻、異步通信數據以字節的方式傳送、在每一個(gè)字節傳送之前、先要通過(guò)一個(gè)低電平起始位實(shí)現握手、為防止干擾信號誤觸發(fā)RO（接收器輸出）產(chǎn)生負跳變、使接收端MCU進(jìn)入接收狀態(tài)、建議RO外接10kΩ上拉電阻、

3）保證系統上電時(shí)的RS-485芯片處于接收輸入狀態(tài)、對于收發(fā)控制端TC建議采用MCU引腳通過(guò)反相器進(jìn)行控制、不宜采用MCU引腳直接進(jìn)行控制、以防止MCU上電時(shí)對總線(xiàn)的干擾、

4）總線(xiàn)隔離、RS-485總線(xiàn)為并接式二線(xiàn)制接口、一旦有一只芯片故障就可能將總線(xiàn)“拉死”、因此對其二線(xiàn)口VA、VB與總線(xiàn)之間應加以隔離、通常在VA、VB與總線(xiàn)之間各串接一只4~10Ω的PTC電阻、同時(shí)與地之間各跨接5V的TVS二極管、以消除線(xiàn)路浪涌干擾、如沒(méi)有PTC電阻和TVS二極管、可用普通電阻和穩壓管代替、
5）合理選用芯片、例如、對外置設備為防止強電磁（雷電）沖擊、建議選用TI的75LBC184等防雷擊芯片、對節點(diǎn)數要求較多的可選用SIPEX的SP485R、

2 RS-485網(wǎng)絡(luò )配置
1）網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)數、網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)數與所選RS-485芯片驅動(dòng)能力和接收器的輸入阻抗有關(guān)、如75LBC184標稱(chēng)最大值為64點(diǎn)、SP485R標稱(chēng)最大值為400點(diǎn)、實(shí)際使用時(shí)、因線(xiàn)纜長(cháng)度、線(xiàn)徑、網(wǎng)絡(luò )分布、傳輸速率不同、實(shí)際節點(diǎn)數均達不到理論值、例如75LBC184運用在500m分布的RS-485網(wǎng)絡(luò )上節點(diǎn)數超過(guò)50或速率大于9.6kb/s時(shí)、工作可*性明顯下降、通常推薦節點(diǎn)數按RS-485芯片最大值的70%選取、傳輸速率在1200~9600b/s之間選取、通信距離1km以?xún)?、從通信效率、節點(diǎn)數、通信距離等綜合考慮選用4800b/s最佳、通信距離1km以上時(shí)、應考慮通過(guò)增加中繼模塊或降低速率的方法提高數據傳輸可*性、

2）節點(diǎn)與主干距離、理論上講、RS-485節點(diǎn)與主干之間距離（T頭、也稱(chēng)引出線(xiàn)）越短越好、T頭小于10m的節點(diǎn)采用T型、連接對網(wǎng)絡(luò )匹配并無(wú)太大影響、可放心使用、但對于節點(diǎn)間距非常?。ㄐ∮?m、如LED模塊組合屏）應采用星型連接、若采用T型或串珠型連接就不能正常工作、RS-485是一種半雙工結構通信總線(xiàn)、大多用于一對多點(diǎn)的通信系統、因此主機（PC）應置于一端、不要置于中間而形成主干的T型分布、

3 提高RS-485通信效率

RS-485通常應用于一對多點(diǎn)的主從應答式通信系統中、相對于RS-232等全雙工總線(xiàn)效率低了許多、因此選用合適的通信協(xié)議及控制方式非常重要、

1．總線(xiàn)穩態(tài)控制（握手信號）、大多數使用者選擇在數據發(fā)送前1ms將收發(fā)控制端TC置成高電平、使總線(xiàn)進(jìn)入穩定的發(fā)送狀態(tài)后才發(fā)送數據；數據發(fā)送完畢再延遲1ms后置TC端成低電平、使可*發(fā)送完畢后才轉入接收狀態(tài)、據筆者使用TC端的延時(shí)有4個(gè)機器周期已滿(mǎn)足要求；

2．為保證數據傳輸質(zhì)量、對每個(gè)字節進(jìn)行校驗的同時(shí)、應盡量減少特征字和校驗字、慣用的數據包格式由引導碼、長(cháng)度碼、地址碼、命令碼、數據、校驗碼、尾碼組成、每個(gè)數據包長(cháng)度達20~30字節、在RS-485系統中這樣的協(xié)議不太簡(jiǎn)練、推薦用戶(hù)使用MODBUS協(xié)議、該協(xié)議已廣泛應用于水利、水文、電力等行業(yè)設備及系統的國際標準中、

4 RS-485接口電路的電源、接地
對于由MCU結合RS-485微系統組建的測控網(wǎng)絡(luò )、應優(yōu)先采用各微系統獨立供電方案、最好不要采用一臺大電源給微系統并聯(lián)供電、同時(shí)電源線(xiàn)（交直流）不能與RS-485信號線(xiàn)共用同一股多芯電纜、RS-485信號線(xiàn)宜選用截面積0.75mm2以上雙絞線(xiàn)而不是平直線(xiàn)、對于每個(gè)小容量直流電源選用線(xiàn)性電源LM7805比選用開(kāi)關(guān)電源更合適、當然應注意LM7805的保護：

1．LM7805輸入端與地應跨接220~1000μF電解電容；

2．LM7805輸入端與輸出端反接1N4007二極管；

3．LM7805輸出端與地應跨接470~1000μF電解電容和104pF獨石電容并反接1N4007二極管；

4．輸入電壓以8~10V為佳、最大允許范圍為6.5~24V、可選用TI的PT5100替代LM7805、以實(shí)現9～38V的超寬電壓輸入