怎樣提高485總線(xiàn)的可靠性

1 問(wèn)題的提出

在應用系統中，RS-485半雙工異步通信總線(xiàn)是被各個(gè)研發(fā)機構廣泛使用的數據通信總線(xiàn)，它往往應用在集中控制樞紐與分散控制單元之間。系統簡(jiǎn)圖如圖1所示。

圖1. RS-485系統示意圖

由于實(shí)際應用系統中，往往分散控制單元數量較多，分布較遠，現場(chǎng)存在各種干擾，所以通信的可靠性不高，再加上軟硬件設計的不完善，使得實(shí)際工程應用中如何保障RS-485總線(xiàn)的通信的可靠性成為各研發(fā)機構的一塊心病。

在使用RS-485總線(xiàn)時(shí),如果簡(jiǎn)單地按常規方式設計電路，在實(shí)際工程中可能有以下兩個(gè)問(wèn)題出現。一是通信數據收發(fā)的可靠性問(wèn)題；二是在多機通信方式下，一個(gè)節點(diǎn)的故障（如死機），往往會(huì )使得整個(gè)系統的通信框架崩潰，而且給故障的排查帶來(lái)困難。

針對上述問(wèn)題，我們對485總線(xiàn)的軟硬件采取了具體的改進(jìn)措施

2 硬件電路的設計

現以8031單片機自帶的異步通信口，外接75176芯片轉換成485總線(xiàn)為例。其中為了實(shí)現總線(xiàn)與單片機系統的隔離，在8031的異步通信口與75176之間采用光耦隔離。電路原理圖如圖2所示。

圖 2 改進(jìn)后的485通信口原理圖

充分考慮現場(chǎng)的復雜環(huán)境，在電路設計中注意了以下三個(gè)問(wèn)題。

2.1 SN75176 485芯片DE控制端的設計

由于應用系統中，主機與分機相隔較遠，通信線(xiàn)路的總長(cháng)度往往超過(guò)400米，而分機系統上電或復位又常常不在同一個(gè)時(shí)刻完成。如果在此時(shí)某個(gè)75176的DE端電位為“１”，那么它的485總線(xiàn)輸出將會(huì )處于發(fā)送狀態(tài)，也就是占用了通信總線(xiàn)，這樣其它的分機就無(wú)法與主機進(jìn)行通信。這種情況尤其表現在某個(gè)分機出現異常情況下（死機），會(huì )使整個(gè)系統通信崩潰。因此在電路設計時(shí)，應保證系統上電復位時(shí)75176的DE端電位為“0”。由于8031在復位期間，I/O口輸出高電平，故圖2電路的接法有效地解決復位期間分機“咬”總線(xiàn)的問(wèn)題。